專利名稱:基于雙倍采樣的基帶處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及TDD—CDMA系統(tǒng)和SCDMA系統(tǒng)的基帶處理方法，具體地說，涉及 TD-SCDMA系統(tǒng)的基帶處理方法。
背景技術(shù)：
TD-SCDMA系統(tǒng)是時(shí)分的同步碼分多址系統(tǒng)，其中同步是要求在一個(gè)小區(qū)內(nèi)工作在 同一個(gè)時(shí)隙的所有激活用戶設(shè)備的上行信號(hào)到達(dá)該小區(qū)的基站的時(shí)間大致相同，這樣不但 可以減小相鄰時(shí)隙間的干擾，而且數(shù)字接收機(jī)在采樣時(shí)能保持較大的信噪比。
然而，在實(shí)際的TD-SCDMA系統(tǒng)中，即使使用了同步控制算法，所有用戶設(shè)備的信 號(hào)到達(dá)基站的時(shí)間也不可能完全相同，但只要將所有用戶設(shè)備的信號(hào)到達(dá)時(shí)間的差別控制 在可允許的范圍內(nèi)(如幾個(gè)碼片寬度內(nèi))，就可以達(dá)到減小相鄰時(shí)隙間的干擾的目的。但 是，這并不能保證數(shù)字接收機(jī)在采樣時(shí)能保持較大的信噪比，因?yàn)樗杏脩粼O(shè)備的信號(hào)到 達(dá)時(shí)間之間只要有微小的差別(如1個(gè)碼片寬度內(nèi))，就可能引起數(shù)字接收機(jī)在采樣時(shí)的信 噪比大大減小，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的性能下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是基于現(xiàn)有技術(shù)的上述問題提出的，其目的在于提供一種基于雙倍采樣 的基帶處理方法，以改善當(dāng)上行信號(hào)的同步不夠完善時(shí)的系統(tǒng)性能。
本發(fā)明提供的基于雙倍采樣的基帶處理方法，包括對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行根升余弦濾 波處理；對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行采樣；根據(jù)采樣后的數(shù)據(jù)對(duì)各個(gè)用戶進(jìn)行信道估計(jì)；對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行 多用戶的聯(lián)合檢測(cè)解調(diào)；其中所述對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行采樣的步驟，包括對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行雙 倍采樣，所述采樣的間隔為1/2碼片；每個(gè)碼片選取兩個(gè)采樣值的平均值作為該碼片的采 樣值；將每個(gè)碼片的采樣值合成一路數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，所述根升余弦濾波處理的步驟進(jìn)一步包括對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行濾波和解復(fù) 用；對(duì)每一個(gè)碼片進(jìn)行次采樣，得到個(gè)分?jǐn)?shù)級(jí)碼片的值，其中M是自然數(shù)。
優(yōu)選地，所述雙倍采樣的步驟進(jìn)一步包括在第一個(gè)碼片的前2&)/2個(gè)分?jǐn)?shù)級(jí)碼 片中任意選取一個(gè)采樣點(diǎn)；以第一個(gè)采樣點(diǎn)的位置為標(biāo)準(zhǔn)，每隔1/2碼片采樣一次。
優(yōu)選地，所述信道估計(jì)步驟進(jìn)一步包括從上述一路數(shù)據(jù)中分離出訓(xùn)練序列；根 據(jù)訓(xùn)練序列獲得用戶的信道沖擊響應(yīng)；對(duì)信道沖擊響應(yīng)進(jìn)行信道后處理。
優(yōu)選地，所述信號(hào)后處理步驟進(jìn)一步包括判斷信道沖擊響應(yīng)的每個(gè)抽頭的功率 是否不低于設(shè)置的閾值；如果是，則保留該抽頭所在位置的沖擊響應(yīng)；否則，將該抽頭所在 位置的沖擊響應(yīng)置為零。
優(yōu)選地，所述對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多用戶的聯(lián)合檢測(cè)解調(diào)的步驟進(jìn)一步包括利用用戶各 自的擴(kuò)頻擾碼和信道沖擊響應(yīng)生成系統(tǒng)傳輸矩陣；利用系統(tǒng)傳輸矩陣對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合 檢測(cè)解調(diào)。
采用本發(fā)明，在不增加計(jì)算復(fù)雜度而僅僅增加1倍的存儲(chǔ)空間的情況下，有效地提高了系統(tǒng)接收信號(hào)的增益，尤其在信號(hào)同步較差時(shí)可獲得較大的增益，降低了系統(tǒng)延時(shí)， 提高了信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性，適用于通信環(huán)境較惡劣的移動(dòng)通信系統(tǒng)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于雙倍采樣的基帶處理方法的流程圖；
圖2是圖1所示的實(shí)施例中在一個(gè)時(shí)隙中對(duì)每個(gè)碼片8個(gè)分?jǐn)?shù)級(jí)碼片的雙倍采樣 示意圖；
圖3是在相鄰碼片有干擾疊加情況下的雙倍采樣示意圖；
圖4是圖1所示的實(shí)施例中系統(tǒng)傳輸矩陣的構(gòu)成示意圖。
具體實(shí)施方式
相信通過以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，可以更清楚地理解本 發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于雙倍采樣的基帶處理方法的流程圖，本實(shí) 施例是以TD-SCDMA系統(tǒng)為例，并且M = 4。如圖1所示，在步驟101，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行根升 余弦濾波處理。在接收端，接收信號(hào)被送入與發(fā)送端對(duì)應(yīng)的根升余弦濾波器中進(jìn)行濾波處 理，然后進(jìn)行解復(fù)用，并對(duì)每一個(gè)碼片的波形進(jìn)行2(m_D =23 = 8次采樣(每隔1/8碼片)， 得到8個(gè)分?jǐn)?shù)級(jí)碼片的值。這些數(shù)據(jù)構(gòu)成用于聯(lián)合檢測(cè)解調(diào)的數(shù)據(jù)信號(hào)。
在步驟105，對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行采樣，在這里，采用雙倍采樣的處理，雙倍采樣就是對(duì) 每個(gè)碼片采兩個(gè)樣值，即從一個(gè)碼片的8個(gè)樣值中抽取2個(gè)樣值，其采樣間隔為1/2碼片， 這樣一個(gè)時(shí)隙共采樣864 X 2個(gè)點(diǎn)。如圖2所示，一個(gè)時(shí)隙有864個(gè)碼片，第一個(gè)碼片的第一 個(gè)采樣點(diǎn)可在第一個(gè)碼片的前4個(gè)分?jǐn)?shù)級(jí)碼片中隨機(jī)選取，然后以第一個(gè)采樣點(diǎn)的位置為 標(biāo)準(zhǔn)，每隔1/2碼片采樣一次。然后，在步驟110，對(duì)每個(gè)碼片的兩個(gè)采樣值求平均，即進(jìn)行 等增益合并，將獲得的平均值作為該碼片的采樣值，并將每個(gè)碼片的采樣值合成一路數(shù)據(jù)。
接收信號(hào)經(jīng)過上述處理后，可以增大信號(hào)幅度，抑制噪聲，提高接收的信噪比，數(shù) 字接收機(jī)在采樣后的信噪比增益大于1，同時(shí)碼片的采樣平均值與其真值的相位差不大，不 會(huì)對(duì)解調(diào)時(shí)的判決帶來(lái)很大影響。
下面以單用戶單徑為例分析經(jīng)過雙倍采樣后的信號(hào)的特性。如圖3所示，相鄰的 碼片有干擾重疊的情況，其中Sn是用戶發(fā)送的第η個(gè)符號(hào)，Slri是第η-1個(gè)符號(hào)，sn+1是第 n+1個(gè)符號(hào)，sn(1)和sn 分別表示Sn上的2個(gè)采樣點(diǎn)值，用s' n表示收到的符號(hào)。
s^ = UlSn + (1s^ = a2sn + (1 -a2)sn+1 1 > a2 > 1/2
其中，ai表示第一個(gè)采樣點(diǎn)中Sn的幅度，a2表示第二個(gè)采樣點(diǎn)中Sn的幅度。由于 受到前、后符號(hào)的影響，s' n可寫成
^ =S^
= a,sn + (1= (a, + a2 )sn +(I-^1 )sn_1 +(l-a2 )sn+1。
根據(jù)升余弦濾波器的特性，有&1+￡12彡1. 5。由于1 > ai，a2 > 0. 5，因此有0 < 1- ， l-a2 < 0. 5,1. 5 < l+a1 l+a2 < 2,0 < 2-a1-a2 < 0. 5,23^-1 > 1，a^a^l > 1 。
4Slri，sn, sn+1每個(gè)符號(hào)都有+1、-I、+j、-j四種取值，共有64種狀態(tài)，那么收到的符號(hào)s' n 有與之對(duì)應(yīng)的64個(gè)取值。在這些值中，有是實(shí)數(shù)和復(fù)數(shù)，但根據(jù)a” a2值的特點(diǎn)，可以看到 s'模值始終大于1，甚至最大的時(shí)候可以達(dá)到2，而且每次計(jì)算出的s' 值與對(duì)應(yīng)
的Sn的相位都保持不變或者改變不大。而s' n/sn的模值的平方代表信號(hào)功率增益，因此 可知數(shù)字接收機(jī)在采樣后的信噪比的增益大于1，同時(shí)s' 與Sn的相位差不大，不會(huì)對(duì)解 調(diào)時(shí)的判決帶來(lái)很大影響。
在步驟115，根據(jù)采樣后的數(shù)據(jù)對(duì)各個(gè)用戶進(jìn)行信道估計(jì)。從上面所述的一路數(shù)據(jù) 中分離出訓(xùn)練序列，訓(xùn)練序列可表示為
e = Gh+n (1)
其中，G矩陣是由基本Midamble碼構(gòu)成的循環(huán)右移矩陣，h是用戶的信道沖擊響 應(yīng)，η是高斯白噪聲。
那么，信道沖擊響應(yīng)h的最大似然估計(jì) 為
^ = (GirG)-1Gtre(2)
由于G矩陣是循環(huán)右移矩陣，有
h = G 'e( 3 )
因此，上述信道估計(jì)還可以用FFT/IFFT快速方法實(shí)現(xiàn)，從而顯著的提高運(yùn)算速 度，如下式
h = #(#(e)/#(m))(4)
然后，在步驟120，對(duì)估計(jì)出來(lái)的信道沖擊響應(yīng)fi進(jìn)行信道后處理。預(yù)先設(shè)置噪聲 閾值，然后對(duì)信道沖擊響應(yīng) 的每個(gè)抽頭的功率進(jìn)行判斷，如果大于等于噪聲閾值T，則保留 該抽頭所在位置的沖擊響應(yīng)；否則，將該抽頭所在位置的沖擊響應(yīng)置為零。這樣得到的信道 沖擊響應(yīng)可稱為后處理信道沖擊響應(yīng)。
在步驟125，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多用戶的聯(lián)合檢測(cè)解調(diào)，完成數(shù)據(jù)分離。首先，利用用戶各 自的擴(kuò)頻擾碼和后處理信道沖擊響應(yīng)fi生成系統(tǒng)傳輸矩陣A。用戶數(shù)據(jù)經(jīng)過擴(kuò)頻加擾和空 中信道到達(dá)接收端時(shí)，接收信號(hào)e可以表示為
e = Ad+n (5)
其中，d是所有用戶發(fā)送的符號(hào)組成的列向量，A是利用戶各自的擴(kuò)頻擾碼和后處 理信道沖擊響應(yīng)fi生成的系統(tǒng)傳輸矩陣。系統(tǒng)傳輸矩陣A的構(gòu)成如圖4所示，其中Ns是用 戶發(fā)送的符號(hào)個(gè)數(shù)，K是用戶的數(shù)量，Q是擴(kuò)頻因子，W是用戶的信道沖擊響應(yīng)的窗寬。系統(tǒng) 傳輸矩陣Aka是由塊V構(gòu)成的對(duì)角陣(其中Ka表示天線個(gè)數(shù))，塊Vka可以表示為
Vka = bk2a ··· b^](6)
其中，bkka是第k個(gè)用戶的擴(kuò)頻擾碼復(fù)合序列與第k個(gè)用戶的后處理信道沖擊響應(yīng) 的卷積，維數(shù)是N(Q+W-1) XI，可表示為矩陣形式
bk: =ck hk;
其中，Ck是第k個(gè)用戶的擴(kuò)頻擾碼復(fù)合序列組成的矩陣，hkka是第k個(gè)用戶后處理 的信道沖激響應(yīng)。
然后，利用系統(tǒng)傳輸矩陣A對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)解調(diào)，得到用戶的解調(diào)數(shù)據(jù) Sd = (Aff-A)-1Affe。數(shù)據(jù)解調(diào)可以使用白化匹配濾波器算法(WMF)、迫零線性塊均衡器算法(ZF)、最小均方差算法(MMSE)等多種聯(lián)合檢測(cè)算法中的任意一種。這里以最小均方差算 法為例，解出 d 為a = (AffRn-1A+ R/1)-1 AffR^e( 7 )
從而，得到了各個(gè)用戶的解調(diào)數(shù)據(jù)，在公式(7)中，Rn表示噪聲相關(guān)矩陣，Rd表示 信號(hào)相關(guān)矩陣。
工業(yè)應(yīng)用性
本發(fā)明可以應(yīng)用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的基站子系統(tǒng)，尤其如TD-SCDMA系統(tǒng)的基站子 系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
一種基于雙倍采樣的基帶處理方法，包括對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行根升余弦濾波處理；對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行采樣；根據(jù)采樣后的數(shù)據(jù)對(duì)各個(gè)用戶進(jìn)行信道估計(jì)；對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多用戶的聯(lián)合檢測(cè)解調(diào)；其特征在于，所述對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行采樣步驟，包括對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行雙倍采樣，所述采樣的間隔為1/2碼片；每個(gè)碼片選取兩個(gè)采樣值的平均值作為該碼片的采樣值；將每個(gè)碼片的采樣值合成一路數(shù)據(jù)；其中所述根升余弦濾波處理進(jìn)一步包括對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行濾波和解復(fù)用，對(duì)每一個(gè)碼片進(jìn)行2(M-1)次采樣，得到2(M-1)個(gè)分?jǐn)?shù)級(jí)碼片的值，其中M是不包括1的自然數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的基帶處理方法，其特征在于，所述雙倍采樣的步驟進(jìn)一步包 括在第一個(gè)碼片的前Zai-1)/^個(gè)分?jǐn)?shù)級(jí)碼片中任意選取一個(gè)采樣點(diǎn)作為第一個(gè)采樣點(diǎn)；以 第一個(gè)采樣點(diǎn)的位置為標(biāo)準(zhǔn)，每隔1/2碼片采樣一次。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的基帶處理方法，其特征在于，所述信道估計(jì)步驟進(jìn)一步包括 從上述一路數(shù)據(jù)中分離出訓(xùn)練序列；根據(jù)訓(xùn)練序列獲得用戶的信道沖擊響應(yīng)；對(duì)信道沖擊 響應(yīng)進(jìn)行信道后處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的基帶處理方法，其特征在于，所述信道后處理步驟進(jìn)一步包 括判斷信道沖擊響應(yīng)的每個(gè)抽頭的功率是否不低于設(shè)置的閾值；如果是，則保留該抽頭 所在位置的沖擊響應(yīng)；否則，將該抽頭所在位置的沖擊響應(yīng)置為零。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的基帶處理方法，其特征在于，所述對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多用戶的聯(lián)合 檢測(cè)解調(diào)的步驟進(jìn)一步包括利用用戶各自的擴(kuò)頻擾碼和信道沖擊響應(yīng)生成系統(tǒng)傳輸矩 陣；利用系統(tǒng)傳輸矩陣對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)解調(diào)。
專利摘要
一種基于雙倍采樣的基帶處理方法，包括對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行根升余弦濾波處理；對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行采樣；根據(jù)采樣后的數(shù)據(jù)對(duì)各個(gè)用戶進(jìn)行信道估計(jì)；對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多用戶的聯(lián)合檢測(cè)解調(diào)；其中，所述對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行采樣步驟，包括對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行雙倍采樣，所述采樣的間隔為1/2碼片；每個(gè)碼片選取兩個(gè)采樣值的平均值作為該碼片的采樣值；將每個(gè)碼片的采樣值合成一路數(shù)據(jù)。采用本發(fā)明，在不增加計(jì)算復(fù)雜度而僅僅增加1倍的存儲(chǔ)空間的情況下，有效地提高了系統(tǒng)接收信號(hào)的增益，尤其在信號(hào)同步較差時(shí)可獲得較大的增益，降低了系統(tǒng)延時(shí)，提高了信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性，適用于通信環(huán)境較惡劣的移動(dòng)通信系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04W52/00GKCN101036402 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請(qǐng)?zhí)朇N 200580034059
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2005年1月31日
發(fā)明者曾召華, 李萍, 江海, 秦洪峰 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3), 非專利引用 (1),