CN1146163C - 提高td-cdma系统信道估计准确度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高TD-CDMA系统信道估计准确度的方法，该方法采用零相关窗码作导频码，根据系统中用户的数目多少使用不同零相关长度的码组，可以对用户时隙中的导频进行少量的移位操作，若使用智能天线，还可以根据用户的位置，信号的到达角配置，使到达角相邻用户的配置互相关具有较宽零相关窗的码序列，减少系统内在的信道估计的干扰，提高系统信道估计的准确度，并可以使系统中容纳较多的用户。

Description

提高TD-CDMA系统信道估计准确度的方法

本发明涉及移动通信系统的信道估计，尤其是TD-CDMA系统的信道估计方法。

目前，基于直接序列扩频的CDMA(码分多址)通信系统已经得到较为广泛的应用，在这些系统，多个用户同时占用相同的无线频率，通过不同的用户特征序列，即不同的扩频码来区分。对于第三代移动通信系统，其中有一类CDMA系统，例如TD-SCDMA(时分同步码分多址)蜂窝通信系统，其时隙结构分成数据部分和导频部分，即各用户的时隙基本同时到达基站，在基站端一般通过对导频码做信道估计，然后根据信道估计的结果对数据部分进行解调，如RAKE接收，多用户检测等等处理。

由于接收到的导频部分为多个用户的叠加信号，故每个用户的导频序列必须有所不同，在对信道进行估计时同样会产生类似于扩频系统的多址干扰，要对其中某个用户进行信道估计必须考虑其它用户对其的影响。上述CDMA系统一般采用类似于GSM(全球移动通信)导频的导频结构，其主要内容在一个小区内采用一个基本的导频码，小区内的各用户的导频码由基本的导频码移位生成。这样的导频结构使得系统易于采用无偏的信道估计，文献“CDMA移动通信系统上行接收机中的低运算量信道估计”(″Low Cost Channel Estimation in the UplinkReceiver of CDMA Mobile Radio Systems″Bernd Steiner and Paul WalterBaier.FREQUENZ 47(1993)11-12.)提出的信道估计方法能够一次同时对所有用户进行信道估计，其信道估计方法为采用最小二乘法的方法通过解方程的方法一次对所有用户的信道进行估计。信道估计的性能的上限取决于用户的数目和导频基本码的选取，及系统中的噪声比。基本的导频码可以采用各种伪随机序列，如m序列和Gold序列，或各种正交码。由于系统的各个导频码之间存在多址干扰，使得系统信道估计接收复杂或性能不佳，采用上述方法还存在其它一些缺点，如：1、不能同时完全抑制多址干扰或使其影响最小。2、导频的长度和实际信道可能延时的长度限制了小区内同时隙内可以并行传送的用户数。例如对于TD-SCDMA系统，若取单用户信道冲击响应宽度为8个码片，由于导频码可以实际使用的长度为128个码片，故单时隙单载波同时可以传送的用户数只可以为16个，限制了系统用户数的扩展。

传统的扩频通信一般采用的扩频码有各种伪随机序列，如m序列，Gold序列等，或各种正交码，如WALSH(沃什)码。对于扩频码的要求一般是要求其自相关性好，要求其自相关旁瓣少而小。对多用户系统要求扩频码之间互相关小，传统的扩频码仅仅是在一定程度上满足这个要求，如WALSH码在码字对齐时完全正交，但是在没有对齐时其正交性严重破坏，在移动信道延时超过一个码片时相关性能变差。这些码在应用到移动多径信道中在多用户系统会产生多址干扰。因此对于多用户的信道估计，如果各用户的导频码自相关性能好和各用户导频码的互相关性能好，将能较大提高信道估计的精度。

具有零相关窗的扩频码具有良好的自相关性能，且其互相关性能也比较好，在两个扩频码之间对齐时互相关为0，两个扩频码错开几个码片时其互相关值还能保持为0，可以错开的码片的的个数为零相关窗的长度。对于零相关窗的码，如Linkair公司所提LAS 2000(大面积同步2000)系统中所提到LS码，就是一种具有零相关窗的码，其生成的方式为：把扩频码分成两组，一组称为C码，一组称为S码，C码和S码成对使用。其中C，S码的生成方式为，首先必须有最基本的两个C码，两个S码，如取 $C_1^0=1,C_1^1=1,S_1^0=1,S_1^1=-1.$ 然后由下面公式就可以生成其它长度的LS码： ${\mathrm{LS}}_{M+}^i=C_{M+}^i{S}_{M+}^i=\left(C_M^i{C}_M^{i+}{S}_M^i{S}_M^{i+}\right)$

${\mathrm{LS}}_{M+}^{i+}=C_{M+}^{i+}{S}_{M+}^{i+}=\left(C_M^i\stackrel{\‾}{C_M^{i+}}{S}_M^i\stackrel{\‾}{S_M^{i+}}\right)$

${\mathrm{LS}}_{M+}^{i+}=C_{M+}^{i+}{S}_{M+}^{i+}=\left(C_M^{i+}{C}_M^i{S}_M^{i+}{S}_M^i\right)$

${\mathrm{LS}}_{M+}^{i+}=C_{M+}^{i-}{S}_{M+}^{i+}=\left(C_M^{i+}\stackrel{\‾}{C_M^i}{S}_M^{i+}\stackrel{\‾}{S_M^i}\right).$

M＝1，2，3...，i＝0，1，2...2M-1。

以上公式表示由两对长为L的C和S码生成4对长为2L的C和S码其中-表示取反，+表示序号的增加。

按照这种方法生成的码字，具有良好的自相关性，若C，S码完全分开的话，则其自相关不存在旁瓣，对于互相关性，则对于C，S总长为128的码字，则存在零相关窗为(-1，1)的码字为64个，零相窗为(-3，3)的码字为32个，为(-7，7)的码字为16个。其中这种码还有一个特点，零相关窗为(-3，3)的32个码字中包含两组零相关窗为(-7，7)的码字。即对于一定零相关窗的码组，都可以进一步分为多组具有更宽的零相关窗的码组。

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种提高TD-CDMA系统信道估计准确度的方法，使用该方法能够提高TD-CDMA系统信道估计的准确度，能同时抑制系统中信道估计中的多址干扰或减小其影响，并使得单时隙单载波同时存在的用户数目增大。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种提高TD-CDMA系统信道估计准确度的方法，该方法包括以下步骤：

(1)系统导频码采用零相关窗的扩频码；

(2)根据系统小区内的移动信道特征、系统中的用户数和系统的码片速率确定导频码的长度；

(3)根据系统中具体的用户数目，使不同的用户分配不同的零相关窗的扩频码的码字；

(4)根据用户的信道特征，调整各个用户的发送导频的时间错位一定的码片，使得对信道冲击响应比较长的用户进行正确的信道估计，并且对系统中其它用户的信道估计不产生干扰。

上述零相关窗的扩频码可以为LS码。

由于本发明在TD-CDMA系统中采用零相关窗码作为导频码，导频码的长度由系统小区内的移动信道特征、系统中的用户数和系统的码片速率共同确定，以及系统中不同的用户分配不同的零相关窗的扩频码的码字，减少了系统内在的信道估计的干扰，并可以调整各个用户的发送导频错位一定的码片，提高系统信道估计的准确性，同时抑制系统的多址干扰、减小其它噪声的影响，进而提高系统的性能，通过配置系统的导频码，还可以在系统中容纳较多的用户。若使用智能天线，可以根据用户的位置，信号的到达角配置使到达角相邻的用户的配置互相关具有较宽零相关窗的码序列。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

图1是采用LS码作为导频码的时隙结构示意图。

本发明的具体的实现过程如下：

(1)系统导频码采用零相关窗的扩频码；

(2)根据系统小区内的移动信道特征、系统中的用户数和系统的码片速率确定导频码的长度；

(3)根据系统中具体的用户数目分配不同的零相关窗的扩频码的码字；

(4)根据用户的信道特征，调整各个用户的发送导频错位一定的码片，使得对信道冲击响应比较长的用户进行正确的信道估计，并且对系统中其它用户的信道估计不产生干扰。

上述零相关窗的扩频码为LS码。

上面所述根据系统小区内的移动信道特征、系统中的用户数和系统的码片速率确定导频码的长度是按照下述方法确定的：根据零相关窗的扩频码的特性，得到零相关窗长度，该零相关窗长度大于信道冲击响应长度，并且零相关窗码的个数大于系统最大用户数目所需要系统的零相关窗长度，然后再由零相关窗长度和零相关窗码的个数确定导频码的长度。

上面所述根据系统中具体的用户数目分配不同的零相关窗的扩频码的码字，是当系统内的用户数少于16个，使用零相关窗为(-7，7)的LS码，当系统内的用户数多于16个并不超过32个，使用零相关窗为(-3，3)的LS码。

上面所述根据用户的信道特征，调整各个用户的发送导频的时间使之错位一定的码片是：当系统中用户的信道延时长度大于8，使该用户的导频码发送时间相对于其它用户的导频码发送时间做偏移。

如果在系统使用智能天线等技术时，可以使方向角或波束赋形差不多的用户尽量分配相互之间具有零相关窗较宽的码字作为导频。

下面以TD-SCDMA系统为例，对本发明作进一步的阐述。

本例TD-SCDMA系统的物理层结构采用突发结构(BURST)或时隙结构(SLOT)，其中上下行通过时分使用同样的频段，通过采用不同的扩频码，在同一个突发结构或时隙结构内可以同时传送多个用户的数据，其中在上行接收和下行发射时采用智能天线技术，对信号进行空域的处理。

1、首先保持系统的原有时隙结构不变，对中间长144的midamble(中间导频码)码进行修改，并采用长128的LS码作为导频码。导频的构造参考图1，其中时隙数据段与导频段可以设置一些GAP，即保护的码片，这些码片不发送信号。若保持时隙的其它部分不变，GAP的总长度为16。

2、当系统内的用户数少于16个，可以使用零相关窗为(-7，7)的LS码，单组符合这样条件的码的个数为16个，(-7，7)的零相关窗码，最大可能提供延时为15个码片长度的信道冲击响应的估计。一般情况下，根据TD-CDMA系统的设置，大部分情况信道的延时都小于8，不需要对导频的位置作特殊的调整。

3、若系统中某用户的信道延时长度大于8，可以使该用户的导频码发送时间相对于其它用户的导频码做相应的偏移，保证信道估计是在零相关窗中进行。

4、当系统内的用户数多于16个时，可以使用零相关窗为(-3，3)的LS码，此时满足条件的LS的个数为32个，由于此时可能提供延时宽度为7的信道估计。对于延时明显大于4的用户同样可以采用类似于3的步骤。

5、如果TD-CDMA系统使用智能天线，这样可以使信号到达角方向相差不多的用户的导频配置互相关具有较宽零相关窗的LS码序列。使得信道估计的延时有所拓宽。

在使用采用LS码做导频码的本发明后，在16个用户以下，系统的性能会得到改善。在扩展到32个用户的情况下，比系统原来方法也有所改善。

Claims (5)

1、一种提高TD-CDMA系统信道估计准确度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)系统导频码采用具有零相关窗的扩频码；

(2)根据系统小区内的移动信道特征、系统中的用户数和系统的码片速率确定导频码的长度；

(3)根据系统中具体的用户数目分配不同的零相关窗的扩频码的码字；

(4)根据用户的信道特征，调整各个用户的发送导频的时间使之错位一定的码片，使得对信道冲击响应比较长的用户进行正确的信道估计，并且对系统中其它用户的信道估计不产生干扰。

2、根据权利要求1所述的提高TD-CDMA系统信道估计准确度的方法，其特征在于，所述具有零相关窗的扩频码为LS码。

3、根据权利要求1所述的提高TD-CDMA系统信道估计准确度的方法，其特征在于，所述根据系统小区内的移动信道特征、系统中的用户数和系统的码片速率确定导频码的长度是按照下述方法确定的：根据零相关窗的扩频码的特性，得到零相关窗长度，该零相关窗长度大于信道冲击响应长度，并且零相关窗码的个数大于系统最大用户数目所需要系统的零相关窗长度，然后再由零相关窗长度和零相关窗码的个数确定导频码的长度。

4、根据权利要求1所述的提高TD-CDMA系统信道估计准确度的方法，其特征在于，所述根据系统中具体的用户数目分配不同的零相关窗的扩频码的码字是：当系统内的用户数少于16个，使用零相关窗为(-7，7)的LS码，当系统内的用户数多于16个并不超过32个，使用零相关窗为(-3，3)的LS码。

5、根据权利要求1所述的提高TD-CDMA系统信道估计准确度的方法，其特征在于，所述根据用户的信道特征，调整各个用户的发送导频的时间使之错位一定的码片是：当系统中用户的信道延时长度大于8，使该用户的导频码发送时间相对于其它用户的导频码发送时间做偏移。