CN100505587C - 时分移动通信系统中下行链路扩频码的检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在时分移动通信系统的下行链路中检测扩频码的方法和装置。本发明方法包括对检测信号用所有可能使用的扩频码进行相关的步骤，并将相关结果与预定阈值进行比较，以判断有关的扩频码是否被使用。本发明的装置包括对检测信号用所有可能使用的扩频码进行相关步骤的相关器，对所得结果进行平均的平均器，以及将平均后的结果与有关阈值进行比较的比较器。

Description

时分移动通信系统中下行链路扩频码的检测方法和装置

技术领域

本发明公开了一种时分移动通信系统中用于联合检测的、改进了的方法和装置。确切地说，本发明公开了一种在时分移动通信系统的联合检测过程中检测下行链路中采用目前的手段不能直接得到的扩频码的方法和装置。

背景技术

本发明可用于采用了训练序列和联合检测技术的那些CDMA移动通信系统，包括但不限于TD-SCDMA移动通信系统。本发明在公开有关的技术方案时，主要以TD-SCDMA系统为例进行说明。但应该指出的是，本发明也包括其它使用了训练序列和联合检测技术的那些CDMA移动通信系统。

例如，这样的移动通信系统也包括，但不限于中国TSM系统(技术标准可见中国无线电信标准组，即CWTS中公开的有关技术文件)；以及UMTS无线接入系统时分复用低码片速率移动通信系统(即TDD-LCR，1.28Mcps)，其技术文件公开在第三代移动通信成员计划(3GPP)所作的技术公开，可以在3GPP的网站www.3gpp.org中下载。

例如，在TD-SCDMA移动通信系统中，有关的时间域被分为各个时隙；TDD和TDMA系统也都是如此。在上行链路和下行链路中，除两个特殊的时隙(下行导频时隙和上行导频时隙)以外，还有一些用于数据传输的业务时隙。而本发明所涉及的，仅仅是下行链路的时隙。

由于TD-SCDMA采用了CDMA技术，其扩频因子S可高至16，因此在每个业务时隙中最多可承载16个数据突发(burst)。有关的突发结构如图1中所示。在一个突发中传输的数据符号(data symbol)通过信道码(或称扩频码)扩展开来。不过，除了有关的传输数据以外，每个突发还含有一个训练序列。在每个小区内，系统确定了例如16个训练序列，并且用这些训练序列来区分不同的用户设备。采用训练序列的目的主要是为使接收方(即用户设备)估计下行链路相应的信号冲激响应(CIR)。用这些信道估计值可以按需要均分输入信号。此外，这些信道估计值也是进行联合检测(即区中多址干扰消除)所必需的输入值，这也是TD-SCDMA系统的特色之一。

为使联合检测更准确和更有效率，需要知道下面的内容：

(1)哪些扩频码用于所在时隙？或者说，哪些码在下行链路中被用户设备所接收？尽管所有的扩频码都被用于一个时隙中为几个用户设备进行下行信号的传输，但由于在TD-SCDMA系统中采用了波束成形的技术，某一个特定的用户设备可能无法接收到功率水平足够高的、与某个或某些扩频码相关的接收信号。

(2)对应于每个使用的/接收到的扩频码的信道冲激响应。

使用户设备获得上述信息的一个方法是建立一个训练序列与扩频码之间一对一的对应关系。用户设备要决定是否检测一个训练序列。检测方法例如可以是阈值判定法，采用相应于每个训练序列的信道估计值(尽管该值包含了噪声的成份)。用这种方法，当检测到一个训练序列时，相应的扩频码就得到了，因为二者有一一对应的关系。

在TSM标准中，训练序列与扩频码之间有确定的关系。不过，二者并非总是一对一的关系。因此，无法根据检测到某个训练序列这个事实而自然地引申出使用了某个扩频码的结论。

下面用两个例子来进一步对此加以说明：

·按照TSM 05.02 V3.1.0规范中共享训练序列的概念(common midambleconcept)，一个训练序列可以在一个时隙内相应于所有的扩频码(例如多达16个)。不过，这些扩频码并非必须在同时都使用。

·另一个广泛使用的的概念是TSM 05.02 V3.1.0规范中所谓的“默认的训练序列概念”。按照这个概念，一种方案是将一个训练序列与两个扩频码相关联，也就是说在一个时隙中有8个训练序列，从而每个训练序列与2个扩频码有关。图2中示出了二者的这种对应关系。按照TSM的标准流程，用户设备在检测训练序列m(1)的过程中能够确定扩频码c(1)正在使用。不过，目前的TSM标准中没有提供既定的步骤来检测与同一个训练序列m(1)有关的扩频码c(2)是否正在被使用。因此，用户设备并不知晓有效地进行联合检测所需的所有信息。

图2中示出了当K＝8时，8个训练序列与扩频码的关系，其中每个训练序列与两个扩频码相关。

在上述两个例子中，有关的扩频码确实用在传输过程中，但由于它们与有关的训练序列不是一一对应的关系，因此这种使用的状态不能直观地表现出来。造成这种情况的另外一个原因是，检测扩频码的使用状态会占用较多的系统资源。由于无法得知扩频码的使用状态，因此联合检测的效率是比较低的。

本发明所面临的问题不仅限于TD-SCDMA系统，它也会出现在任何移动通信系统，只要这些系统采用了联合检测技术，并且用训练序列来估计相应的物理信道冲激响应。如果目前没有明确的、现成的手段来获知哪些扩频码在被使用，以及这些扩频码与哪些被检测的训练序列相关联，有关的联合检测不会进行得很有效率。

迄今为止，没有一个现成的方法用于检测现行的有关移动通信系统中上述扩频码是否在被使用。

发明内容

为解决此问题，本发明提出一个“盲码检测”的概念，来描述扩频码是否在被使用。采用本发明的盲码检测方法，可以“看到”已有的训练序列检测方法无法检测到的扩频码。本发明这里所述的盲码指所可能涉及的所有扩频码，既包括那些正在被使用的扩频码，也包括那些没被使用的扩频码。

因此，本发明的一个目的是检测所有使用中的扩频码，以更好地进行联合检测。

本发明的一个方面是提供了一种方法，采用训练序列和联合检测手段，检测一个移动通信系统中下行扩频码的使用情况，包括下列步骤：

(1)当用户设备接入系统时，用户设备施行下行同步，实现与接收信号中所有的下行扩频码的同步；

(2)在信道分配过程中获得当前时隙中所使用的扩频因子；

(3)检测所用的训练序列方法及广播信道中所用的训练序列的最大个数；

(4)检测信道估计过程中所使用的每个训练序列码的信道冲激响应值；

(5)判断所述的训练序列与扩频码之间是否存在一一对应关系；

(6)如果在步骤(5)中的结果为“是”，则与有关训练序列相应的接收功率即为相应于该训练序列的扩频码的接收功率；

(7)如果在步骤(5)中的结果为“否”，则转至步骤(8)；

(8)进行扩频码检测的步骤为：将接收信号与每个待测的扩频码进行相关，得到相关系数；将所述的相关系数在对数据符号取平均后所得的值作为与阈值作比较的输入值；如果该值达到或超过了一给定的阈值，则判定有关的扩频码正在被一下行信号使用；

(9)重复进行步骤(8)的扩频码检测，直到对所有的扩频码都有一个判定结果；

(10)根据步骤(9)的结果，编辑所有正在使用的扩频码对应于有关训练序列的对应表；

(11)将对每个被检测的训练序列的信道冲激响应值映射到相应的扩频码，以估计每个扩频码的接收功率。

根据本发明的另一个方面，在上述方法的步骤(8)中，对扩频码所做的检测是依时间顺序进行的，或者采用多通道技术同时进行的。

根据本发明的一个进一步的方面，在上述的方法中，如果所述的训练序列与扩频码之间存在相互依赖关系，则用户设备可根据检测到的扩频码以及训练序列与扩频码之间的相互依赖关系，判定一系列扩频码的存在，包括那些没有直接检测到的扩频码的存在。

根据本发明的一个进一步的方面，在以上的方法中，将关于一个训练序列的每个扩频码的接收功率判定为该训练序列的接收功率与所使用的扩频码数目之商。

本发明的另一个方面是提供了一种时分移动通信系统中用户设备对下行链路扩频码进行检测的装置，包括：

(1)至少一个相关器，用于接受一个接收信号以及至少一个扩频码，并将所述的接收信号与所述的扩频码进行相关，将所得的相关结果输出到至少一个平均器中；

(2)至少一个平均器，用于接受所述的相关器的输出数据，并将该接收数据对数据符号进行取平均，并将所述的相对于一个扩频码的输出结果送到一个比较器；

(3)至少一个比较器，用于将对应于一个扩频码的平均接收功率与一个预定的阈值进行比较，如果所述的平均接收等于或者高于所述的预定的阈值，则用户设备判定所述的扩频码正在被使用，

并且，在上述装置中，用户设备根据所检测到的扩频码以及所述的训练序列与所使用的扩频码之间的相互依赖关系，判定至少一个未检测到的扩频码存在被使用，所述的未被检测到的扩频码的接收功率等于相应于同一训练序列的、被检测到的扩频码的接收功率。

按照本发明的另一个方面，上述设备中可包括一个相关器，该相关器顺序地将所述的接收信号分别与一个预定系列的扩频码进行相关。

上述设备中还可包括数目相等的相关器、平均器和比较器，所述的数目为所述的扩频码的总数；对所有的扩频码的码功率检测是经过多通道同时进行的。

附图说明

图1中示出了本发明移动通信系统中业务信道的数据突发结构。所述的数据突发可以位于一个5毫秒的子帧中7个时隙中的任何一个，即位于时隙0至时隙6。图中，GP表示保护时隙，为16码片(CP)。

图2示出了当K＝8时8个训练序列与扩频码间相关的情况。其中m表示训练序列，c表示扩频码；每个训练序列分别与两个扩频码相关。

图3示出了本发明采用相关法进行扩频码检测的检测器的结构示意图。图中，CD1至CD_K表示检测出正在使用中的扩频码。

图4中示出了当训练序列与相应的扩频码之间存在相互依赖性时，本发明中进行相互依赖性检验(mutual dependency check)的装置示意图。

具体实施方式

为实施盲码检测，需要用到图1中所示的数据突发的数据域(data field)。本发明的方法包括对所接收的信号和所有的扩频码(“盲码”，包括现有训练序列检测技术无法严格地检测出来的那些扩频码)进行相关操作。如果相关操作得到了一个有意义的结果，即所得到的相关系数高过了某一阈值，则可据此判断这些扩频码是否在被使用，是否应把它输出以用于联合检测。

此检测过程包括下列步骤：

1，在初始的同步步骤，进行信号的下行同步。也就是说，将用户设备与接收信号的所有下行扩频码进行同步。这个步骤保证了用户设备与所有可能的扩频码间的同步相关。

2，通过信道分配步骤，用户得知哪些扩频因子(SF)在当前时隙中被使用。

3，根据广播信道(BCCH)的信息，检测出所用的训练序列分配方法和训练序列可能的最大数目。

4，在信道估计步骤中，估计出每个所用的训练序列的信道冲激响应。

5，如果在上述步骤3中训练序列与扩频码的映射不是唯一的，并且如果用户设备不能根据所检测出的训练序列明确地知道哪一种扩频码相应于目前所用的训练序列，则启动盲码检测步骤。

6，对各扩频码的检测可以同时平行地进行，也可以顺序地进行。在图3中示出了所采用的码检测器的结构示意图。首先将接收信号与每个待检的扩频码进行相关操作。在每个数据突发(burst)中有(352+352)/SF个数据符号(data symbol)，包括L1信令位(signalling bits)，参见图1。于是，在每个数据突发中至少有44个数据符号。相关结果(即相关系数)在对数据符号取平均后将被用作阈值判别的输入信号。如果相关输出值高于一个给定的阈值，则可认为相应的扩频码正在下行信号中被使用。

7，如果各扩频码的使用情况存在相互依赖性，例如各扩频码以一个明确的顺序连续使用是一种强制性的情形，则这种相互依赖性即使在所述的扩频码检测步骤结束后也同样存在，在此获得的这种相互依赖性的知识也应该相应地用到后面的检测步骤中。图4示出了这方面的知识。例如，如果在检测过程中检测出扩频码1，3和4正在被使用，同时也知道按照网络的设置，各扩频码应该连续地强制性地使用，即使由于各种原因，在如步骤6中所述的此次检测过程中未能检测出此扩频码2，也可以推断出扩频码2也被采用。

8，重复上述的过程，以获取所有扩频码的使用情况信息。

9，通过将这种扩频码检测器与训练序列检测信息结合起来，可以得到一个在当前时隙中所使用的所有的扩频码表。

10，将与每个检测到的训练序列的信道估计值映射到相应的扩频码，就可估计出相应于每个扩频码的接收功率。由于所有相应于一个训练序列的、使用中的扩频码的功率应该相同，则可以把每个码的接收功率估计为训练序列的接收功率除以当前使用的码的估计数目所得的商。

通过上述方法，可以得到进一步联合检测所需的有用信息。

上述的本发明盲码检测法的主要优点在于它能有效地提高用户端在下列情况下进行联合检测的能力，所述的情况指所用的扩频码与所用的训练序列并非一一对应，并且当前不能明确地给出这些扩频码是否在被使用(已有技术要想得到这个信息是非常耗费时间且耗费系统资源的)。而所述的这种情况在目前的TD-SCDMA标准(如TSM和UTRATDD-LCR)中总是存在的。

图3示出了本发明采用相关方法的一个扩频码检测器的结构示意图。在图3中，该装置采用的是将所接收的信号与所有可能的多个扩频码同时相关(即平行地相关)的方法。按照这种方法，每个扩频码信号走在一个单独的“通道”中，直到该扩频码被判别为“使用”或“未使用”。

按照本发明的另一个方面，该装置也可以只包括一个相关器，一个平均器和一个比较器，在这种情况下上述对各扩频码的的相关、平均和比较操作是逐次进行的。

另一种情况是，本发明的装置也可以包括上述两类装置的一个“混合”方案，即上述的相关、平均和比较操作在某些装置部分是顺序进行，而在其它的装置部分则是同时(即平行地)进行。

相应地，本发明的方法也可以采用由上述两类方案“混合”而成的方法，即相关、平均和比较等步骤中某些步骤是顺序进行的，而其它的部分则是平行进行的。

图4中示出了训练序列与扩频码间存在相互依赖的情况下，本发明所进行的相互依赖性检验的情况。通过这种检验，发现某些未被检测到的扩频码依然存在。因此，这个检验步骤有助于提高联合检测的准确率。图中的细线表示检测出的扩频码，粗线表示未被直接检测出的扩频码。

以上内容示例性地给出了本发明的方法和装置。然而，这种技术教导的公开给出的是本发明的完整方案和一些实例，并没有穷尽本发明所可以采取的所有形式。本领域技术人员根据本发明的教导，不需花费创造性的劳动就可构想出应属于本发明范围内的其它实施方式。

本发明方案中所涉及到的一些术语：

BCCH：广播信道

CIR：信道冲激响应

CDMA：码分多址

TD-SCDMA：时分复用同步码分多址

TSM：全球移动通信系统(GSM)下的时分同步码分多址系统(TD-SCDMA)

CWTS：中国无线通讯标准组

TDD：时分复用

UL：上行信号

DL：下行信号

TDMA：时分多址

JD：联合检测

Claims (8)

1，一种时分移动通信系统中用户设备对下行链路扩频码进行检测的方法，采用训练序列和联合检测，包括下列步骤：

(1)当用户设备接入系统时，用户设备施行下行同步，实现与接收信号中所有的下行扩频码的同步；

(2)在信道分配过程中获得当前时隙中所使用的扩频因子；

(3)检测所用的训练序列分配方法及广播信道中所用的训练序列的最大个数；

(4)检测信道估计过程中所使用的每个训练序列的信道冲激响应值；

(5)判断所述的训练序列与扩频码之间是否存在一一对应关系；

(6)如果在步骤(5)中的结果为“是”，则与有关训练序列相应的接收功率即为相应于该训练序列的扩频码的接收功率；

(7)如果在步骤(5)中的结果为“否”，则转至步骤(8)；

(8)进行扩频码检测的步骤为：将接收信号与每个待测的扩频码进行相关，得到相关系数；将所述的相关系数在对数据符号取平均后所得的值作为与阈值作比较的输入值；如果所述的相关系数在对数据符号取平均后所得的值达到或超过了一给定的阈值，则判定有关的扩频码正在被一下行信号使用；

(9)重复进行步骤(8)的扩频码检测，直到对所有的扩频码都有一个判定结果；

(10)根据步骤(9)的结果，编辑所有正在使用的扩频码对应于有关训练序列的对应表；

(11)将对每个被检测的训练序列的信道冲激响应值映射到相应的扩频码，以估计每个扩频码的接收功率。

2，如权利要求1所述的方法，其中在步骤(8)中对扩频码所做的检测是依时间顺序进行的，或者采用多通道技术同时进行的。

3，如权利要求1或2所述的方法，其中如果所述的训练序列与扩频码之间存在相互依赖关系，则用户设备根据检测到的扩频码与训练序列和扩频码之间的相互依赖关系，判定一系列扩频码的存在，包括那些没有直接检测到的扩频码的存在。

4，如权利要求1或2所述的方法，其中将关于一个训练序列的每个扩频码的接收功率判定为该训练序列的接收功率与所使用的扩频码数目之商。

5，如权利要求3所述的方法，其中将关于一个训练序列的每个扩频码的接收功率判定为该训练序列的接收功率与所使用的扩频码数目之商。

6，一种时分移动通信系统中用户设备对下行链路扩频码进行检测的装置，包括：

(1)至少一个相关器，用于接收一个接收信号以及至少一个扩频码，并将所述的接收信号与所述的扩频码进行相关，将所得的相关结果输出到至少一个平均器中；

(2)至少一个平均器，用于接收所述的相关器的输出数据，并将该输出数据对数据符号进行取平均，并将相对于一个扩频码的输出结果送到一个比较器；

(3)至少一个比较器，用于将对应于一个扩频码的平均接收功率与一个预定的阈值进行比较，如果所述的平均接收功率等于或者高于所述的预定的阈值，则用户设备判定所述的扩频码正在被使用，

并且，其特征在于：

其中所涉及的训练序列与所用的扩频码间存在相互依赖关系，用户设备根据所检测到的扩频码以及所述的训练序列与所使用的扩频码之间的相互依赖关系，判定至少一个未检测到的扩频码存在被使用，所述的未被检测到的扩频码的接收功率等于相应于同一训练序列的、被检测到的扩频码的接收功率。

7，如权利要求6所述的装置，其特征在于包括一个相关器，该相关器顺序地将所述的接收信号分别与一个预定系列的扩频码进行相关。

8，如权利要求6所述的装置，其特征在于包括数目相等的相关器、平均器和比较器，所述的数目为所述的扩频码的总数；对所有的扩频码的码功率检测是经过多通道同时进行的。

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