CN101557262A - 用于td-scdma终端中的激活码道检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于TD－SCDMA终端中的激活码道检测装置及检测方法。该装置包括：扩频码生成模块；扰码生成模块；复合扩频码生成模块；多小区训练序列信道冲击响应输入模块；系统矩阵生成模块；用户数据输入模块；匹配滤波数据长度控制模块；匹配滤波模块；匹配滤波后各个码道能量计算模块；门限计算模块；码道选取数目控制模块；有效码道选取模块；有效码道结果输出模块。该方法是用匹配滤波数据长度控制模块控制匹配滤波操作中用户数据长度以及位置控制选取，由门限计算模块计算并判断激活码道的门限值。本发明装置及方法对用户数据处理可根据系统性能要求进行灵活控制，同时对有效码道选取门限进行详细设计。

Description

用于TD-SCDMA终端中的激活码道检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于移动通讯领域，尤其涉及一种用于TD-SCDMA(Time Division-SynchronousCode Division Multiple Access，时分同步的码分多址技术)终端中的激活码道检测装置以及检测方法。

背景技术

在实际的码分多址通信系统中，大量的用户信号分别在每个无线载波和每个收发器上被同时传送，各个用户之间存在一定的相关性，这就形成了多址干扰。由个别用户产生的多址干扰固然很小，可是随着用户数的增加或信号功率的增大，多址干扰就成为码分多址通信系统的一个主要干扰。多址干扰的存在，限制了每载波负载的业务量和码分多址系统的频谱利用率。

为了消除和将所有用户的多址干扰降至最低，TD_SCDMA系统中引入了联合检测技术。联合检测技术能最小化多址干扰，提高每载波业务负载因子和每MHz的数据吞吐量，从而使频谱利用率得到了提高，并使在基站和用户设备中的功率控制部分更加简单。

在TD_SCDMA终端系统中，联合检测技术实现的一个重要步骤就是激活码道的检测，激活码道检测性能的优劣直接影响了整个联合检测的性能，从而影响整个系统的性能。因此，设计一种好的激活码道检测装置就显得尤为重要.

在现有技术中，常常对所有的用户数据进行匹配滤波计算，如专利GN200610012152.9，这样处理系统开销比较大；与此同时，现有技术中对有效码道选取门限处理不够精细，如专利CN03140550、CN03156572和CN200410096107，没有对判决门限进行说明，专利GN200610012152.9中，只是简单的把本小区激活码道功率的1/4作为判决门限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中采样所有用户数据进行处理开销较大以及对有效码道选取门限处理不够精细等不足，提供一种用于TD-SCDMA终端中的激活码道检测装置以及检测方法。本发明装置及方法对用户数据处理可根据系统性能要求进行灵活控制，同时对有效码道选取门限进行详细设计。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于TD-SCDMA终端中的激活码道检测装置，包括：

扩频码生成模块，用于根据3GPP(3G Partnership Project，3G伙伴计划)协议生成所有小区扩频码；

扰码生成模块，用于根据3GPP协议生成所有小区的扰码；

复合扩频码生成模块，与扩频码生成模块及扰码生成模块连接，用于生成多小区的复合扩频码；

多小区训练序列信道冲击响应输入模块，用于输入多小区训练序列信道冲击响应；

系统矩阵生成模块，与复合扩频码生成模块及多小区训练序列信道冲击响应输入模块连接，用于生成多小区的系统矩阵；

用户数据输入模块，用于输入用户的数据序列；以及

匹配滤波数据长度控制模块，用于控制匹配滤波操作中用户数据长度以及位置控制选取；

匹配滤波模块，与系统矩阵生成模块、用户数据输入模块、匹配滤波数据长度控制模块分别连接，用于对用户数据进行匹配滤波操作；

匹配滤波后各个码道能量计算模块，与匹配滤波模块连接，用于计算匹配滤波后各个码道的积分能量；

门限计算模块，与匹配滤波后各个码道能量计算模块连接，用于能量分类计算并判断激活码道的门限值；

码道选取数目控制模块，用于对总的激活码道选取数目进行控制；

有效码道选取模块，与门限计算模块、匹配滤波后各个码道能量计算模块、码道选取数目控制模块分别连接，用于根据门限值选取激活码道；

有效码道结果输出模块，与有效码道选取模块连接，用于输出激活码道的选取结果。

所述门限计算模块包括：

能量方差计算模块，与匹配滤波后各个码道能量计算模块连接，用于计算码道能量的方差；

能量均值计算模块，与匹配滤波后各个码道能量计算模块连接，用于计算码道能量的均值；

能量最大值查找模块，与匹配滤波后各个码道能量计算模块连接，用于查找码道能量的最大值；

第一因子模块，用于输出第一因子；

第一门限计算模块，与能量方差计算模块、能量均值计算模块、第一因子模块分别连接，用于接收第一因子模块输出的第一因子，根据能量的均值、能量的方差以及第一因子计算出第一门限值，并将第一门限值输出；

第二因子模块，用于输出第二因子；

第二门限计算模块，与能量均值计算模块、能量最大值查找模块、第二因子模块分别连接，用于接收第二因子模块输出的第二因子，根据能量的均值、能量的最大值以及第二因子计算出第二门限值，并将第二门限值输出；

最大门限计算模块，与能量最大值查找模块连接，用于根据能量的最大值计算出最大门限值，并将最大门限值输出；

门限选择模块，与第一门限计算模块、第二门限计算模块、最大门限计算模块分别连接，用于接收第一门限值、第二门限值和最大门限值，从第一门限值、第二门限值和最大门限值中选择激活码道的门限值，并将该激活码道的门限值输给有效码道选取模块。

一种检测TD_SCDMA终端中的激活码道的方法，包括如下步骤：

A.扩频码生成模块根据3GPP协议生成所有小区扩频码，扰码生成模块根据3GPP协议生成所有小区的扰码，复合扩频码生成模块接收所有小区的扩频码和扰码生成多小区的复合扩频码；同时多小区训练序列信道冲击响应输入模块输入多小区训练序列信道冲击响应给系统矩阵生成模块，系统矩阵生成模块接收复合扩频码生成模块生成的多小区的复合扩频码，并生成多小区的系统矩阵；

B.系统矩阵生成模块把生成的多小区的系统矩阵输送给匹配滤波模块，同时用户数据输入模块输入用户的数据序列给匹配滤波模块，由匹配滤波模块对用户数据进行匹配滤波操作；所述匹配滤波模块的用户数据长度以及位置选取由匹配滤波数据长度控制模块控制；

C.匹配滤波模块对用户数据进行匹配滤波操作后由匹配滤波后各个码道能量计算模块对匹配滤波后各个码道的积分能量进行计算，计算后数据输送给门限计算模块和有效码道选取模块；

D.门限计算模块进行能量分类计算并判断激活码道的门限值；

E.有效码道选取模块将匹配滤波后各个码道的积分能量按顺序从大到小排列，然后根据激活码道的门限值和码道选取数目控制模块选取的激活码道数目选取激活码道，并将激活码道的选取结果输送给有效码道结果输出模块，又有效码道结果输出模块输出。

所述步骤D中门限计算模块进行能量分类计算并判断激活码道的门限值步骤如下：

i)由其能量方差计算模块计算码道能量的方差并将结果输送给第一门限计算模块，由其能量均值计算模块计算码道能量的均值并将结果输送给第一门限计算模块和第二门限计算模块，由其能量最大值查找模块查找码道能量的最大值将结果输送给第二门限计算模块和最大门限计算模块；

ii)第一门限计算模块接收第一因子模块输出的第一因子，并根据码道能量的方差和均值计算第一门限值，并将第一门限值输送给门限选择模块；第二门限计算模块接收第二因子模块输出的第二因子，并根据码道能量的均值和最大值计算第二门限值，并将第二门限值输送给门限选择模块；最大门限计算模块根据能量的最大值计算出最大门限值，并将最大门限值输送给门限选择模块；

iii)门限选择模块接收第一门限值、第二门限值和最大门限值后，从第一门限值、第二门限值和最大门限值中选择激活码道的门限值，并将该激活码道的门限值输送给有效码道选取模块。

所述步骤D中第一因子的值大于1，是根据系统性能要求仿真取得的系数；第二因子的值大于0且小于1，是根据系统性能要求仿真取得的系数。

所述步骤D中选择激活码道的门限值是按如下标准选择：

激活码道的门限值是第一门限值与第二门限值之间的较大者与最大门限值相比的较小者。

所述步骤E中选取激活码道的标准如下：

如果E_i能量大于激活码道的门限值，而且选出的码道数目不大于码道选取数目控制模块所确定的数目，则该能量对应的码道即为一条激活码道。

本发明具有以下有益效果：由于含有匹配滤波数据长度控制模块，对用户数据处理可根据系统性能要求进行灵活控制；同时由于含有门限计算模块，可对激活码道选取门限进行详细设计，这样使得系统的开销不是很大，同时激活码道选取门限操作精细，从而很好保证接收机的性能。

附图说明

图1是本发明的用于TD-SCDMA终端中的激活码道检测装置的结构图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明的用于TD-SCDMA终端中的激活码道检测装置，包括扩频码生成模块101，用于根据3GPP协议生成每个小区的扩频码序列Ovsf_i，j(i＝0，1，…，15；j＝0，1，…，15)，其中Ovsf_i，j表示第i个码道的第j个扩频码；扰码生成模块102，用于根据3GPP协议生成每个小区的扰码序列Scramble_j(j＝0，1，…，15)，Scramble_j表示当前扰码序列的第j个符号；复合扩频码生成模块103，与扩频码生成模块101及扰码生成模块102连接，用于生成多小区的复合扩频码，利用公式SpreadVc_i，j＝Ovsf_i，j*Scramble_j(i＝0，1，…，15；j＝0，1，…，15)计算16个码道的复合扩频码，其中Scramble_j表示当前扰码序列的第j个符号，SpreadVc_i，j表示第i个码道的第j个符号扩频码；多小区训练序列信道冲击响应输入模块104，用于输入多小区训练序列信道冲击响应CIR_i(i＝0，1，…，15)；

系统矩阵生成模块105，与复合扩频码生成模块103及多小区训练序列信道冲击响应输入模块104连接，用于生成多小区的系统矩阵，利用公式 $V\_{\mathrm{block}}_i={\mathrm{SpreadVc}}_i\⊗{\mathrm{CIR}}_i$ 计算复合扩频码和它对应的信道冲击响应的卷积，每个卷积都写为列向量，这些列向量称为B向量，B向量按复合扩频码的顺序由低到高横向排列组成V块，V块的行数等于31，扩频因子为16时，列数等于纳入联合检测的激活码道的个数；扩频因子为1时，列数等于16，其中V_block_i表示B向量i，也就是V块的第i列，SpreadVc_i表示第i个码道对于的复合扩频码序列，CIR_i表示第i个码道对应的信道冲击响应，V块矩阵表征为：

$\left[\begin{array}{ccc}V\_\mathrm{bloc}{k}_{\mathrm{0,0}}& & {V\_\mathrm{block}}_{\mathrm{15,0}}\\ V\_{\mathrm{block}}_{\mathrm{0,1}}& & V\_{\mathrm{block}}_{\mathrm{15,1}}\\ & ......& \\ \·& & \·\\ & ......& \\ \·& & \·\\ & ......& \\ \·& & \·\\ & ......& \\ {V\_\mathrm{block}}_{\mathrm{0,15}}& & {V\_\mathrm{block}}_{\mathrm{15,15}}\end{array}\right]$

以及对计算得的V块按照需要进行能量累加的符号数N(需要进行能量累加的符号数N由系统仿真确定)进行复制生成系统矩阵A，系统矩阵A行数为(N-1)*16+31，列数为64，V块复制方法为：

A_{((index-1)*16+i)，((index-1)*31+j)}＝V_block_i，j，(Index＝0，1，…，N-1；i＝0，1，...，15；j＝0，1…，30)，其中A_i，j表征系统矩阵A的元素，V_block_i，j表征V块的元素；

用户数据输入模块106，用于输入用户数据D，大小为(N-1)*16+31的复数列向量；匹配滤波数据长度控制模块108，用于控制匹配滤波操作中用户数据长度以及位置控制选取；匹配滤波模块107，与系统矩阵生成模块105、用户数据输入模块106、匹配滤波数据长度N控制模块108分别连接，用于对用户数据进行匹配滤波操作，利用公式M＝(A′*D)′对符号数据序列进行匹配滤波，并对各滤波结果进行最大比合并，式中M表示匹配滤波的结果，为N*16的复数序列，A表示系统矩阵，D表示符号序列，大小为(N-1)*16+31的复数列向量，A′表征系统矩阵A的转置矩阵；

匹配滤波后各个码道能量计算模块109，与匹配滤波模块107连接，用于计算匹配滤波后各个码道的积分能量，利用公式

$E_i=\underset{j=i*N}{\overset{i*N+N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{abs}{\left(M_{i,j}\right)}^2$

进行能量累加操作，其中E_i表示码道i对应的能量，abs表示求复数的模；

门限计算模块110，与匹配滤波后各个码道能量计算模块109连接，用于能量分类计算并判断激活码道的门限值；码道选取数目M控制模块111，用于对总的激活码道选取数目进行控制；有效码道选取模块112，与门限计算模块110、匹配滤波后各个码道能量计算模块109、码道选取数目控制模块111分别连接，用于根据门限值选取激活码道；有效码道结果输出模块113，与有效码道选取模块112连接，用于输出激活码道的选取结果。

上述门限计算模块110包括：能量方差计算模块110.1，与匹配滤波后各个码道能量计算模块109连接，用于计算码道能量的方差；能量均值计算模块110.2，与匹配滤波后各个码道能量计算模块109连接，用于计算码道能量的均值；能量最大值查找模块110.3，与匹配滤波后各个码道能量计算模块109连接，用于查找码道能量的最大值；因子Factor₀模块110.8，用于输出因子Factor₀，该因子Factor₀的值大于1，是根据系统性能要求仿真取得的系数；第一门限计算模块110.5，与能量方差计算模块110.1、能量均值计算模块110.2、因子Factor₀模块110.8分别连接，用于接收因子Factor₀模块110.8输出的因子Factor₀，根据能量的均值、能量的方差以及因子Factor₀计算出第一门限值，并将第一门限值输出；因子Factor₁模块110.9，用于输出因子Factor₁，该因子Factor₁的值大于0且小于1，是根据系统性能要求仿真取得的系数；第二门限计算模块110.6，与能量均值计算模块110.2、能量最大值查找模块110.3、因子Factor₁模块110.9分别连接，用于接收因子Factor₁模块110.9输出的因子Factor₁，根据能量的均值、能量的最大值以及因子Factor₁计算出第二门限值，并将第二门限值输出；最大门限计算模块110.4，与能量最大值查找模块110.3连接，用于根据能量的最大值计算出最大门限值，并将最大门限值输出；门限选择模块110.7，与第一门限计算模块110.5、第二门限计算模块110.6、最大门限计算模块110.4分别连接，用于接收第一门限值、第二门限值和最大门限值，从第一门限值、第二门限值和最大门限值中选择激活码道的门限值，并将该激活码道的门限值输给有效码道选取模块112。该激活码道的门限值是第一门限值与第二门限值之间的较大者与最大门限值相比的较小者。

使用时，能量均值计算模块110.2利用公式E_mean＝(E₀+……+E_M-1)/M计算上报“训练序列信道冲击响应能量”序列E₀、E₁、……、E_M-1的均值；最大值查找模块110.3用于查找训练序列信道冲击响应能量的最大值E_max，并输出到最大门限计算模块110.4；最大门限计算模块110.4利用公式Thsd_Max＝E_max-1计算最大门限Thsd_Max，并把最大门限值Thsd_Max输出给门限选择模块110.7；第一门限计算模块110.5利用公式Thsd₀＝E_mean+E_var×Factor₀(因子Factor₀＞1，因子Factor₀由因子Factor₀模块110.8输入)计算门限Thsd₀，并输出给门限选择模块110.7；第二门限计算模块110.6利用公式Thsd₁＝E_mean+(E_max-E_mean)×Factor₁(0＜因子Factor₁＜1，因子Factor₁由因子Factor₁模块110.9输入)计算门限Thsd₁，并输出给门限选择模块110.7；激活码道的门限值是第一门限值与第二门限值之间的较大者与最大门限值相比的较小者，门限选择模块110.7利用公式Thsd＝min(max(Thsd₀，Thsd₁)，Thsd_Max)计算门限Thsd，并把结果输出到有效码道选取模块112，有效码道选取模块112首先对匹配滤波后各个码道能量计算模块109输出结果按从大到小进行排序，然后根据门限值Thsd和有效径选取法则“如果E_i能量大于门限值Thsd，而且选出的码道数目不大于码道选取数目M控制模块111所确定的数目，则该能量对应的码道就为一条激活码道”进行激活码道选取，并把选取激活码道的信息输入到有效码道结果输出模块113。

综上所述，本装置利用在匹配滤波数据长度N控制模块对用户数据处理根据系统性能要求进行灵活控制，同时利用门限计算模块对激活码道选取门限进行精细化处理，这样使得系统的开销不是很大，同时激活码道选取门限操作精细，从而很好保证接收机的性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，凡是本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于TD-SCDMA终端中的激活码道检测装置，包括：

扩频码生成模块，用于根据3GPP协议生成所有小区扩频码；

扰码生成模块，用于根据3GPP协议生成所有小区的扰码；

复合扩频码生成模块，与扩频码生成模块及扰码生成模块连接，用于生成多小区的复合扩频码；

多小区训练序列信道冲击响应输入模块，用于输入多小区训练序列信道冲击响应；

系统矩阵生成模块，与复合扩频码生成模块及多小区训练序列信道冲击响应输入模块连接，用于生成多小区的系统矩阵；

用户数据输入模块，用于输入用户的数据序列；其特征在于，还包括

匹配滤波数据长度控制模块，用于控制匹配滤波操作中用户数据长度以及位置控制选取；

匹配滤波模块，与系统矩阵生成模块、用户数据输入模块、匹配滤波数据长度控制模块分别连接，用于对用户数据进行匹配滤波操作；

匹配滤波后各个码道能量计算模块，与匹配滤波模块连接，用于计算匹配滤波后各个码道的积分能量；

门限计算模块，与匹配滤波后各个码道能量计算模块连接，用于能量分类计算并判断激活码道的门限值；

码道选取数目控制模块，用于对总的激活码道选取数目进行控制；

有效码道选取模块，与门限计算模块、匹配滤波后各个码道能量计算模块、码道选取数目控制模块分别连接，用于根据门限值选取激活码道；

有效码道结果输出模块，与有效码道选取模块连接，用于输出激活码道的选取结果。

2.根据权利要求1所述的用于TD-SCDMA终端中的激活码道检测装置，其特征在于，所述门限计算模块包括：

能量方差计算模块，与匹配滤波后各个码道能量计算模块连接，用于计算码道能量的方差；

能量均值计算模块，与匹配滤波后各个码道能量计算模块连接，用于计算码道能量的均值；

能量最大值查找模块，与匹配滤波后各个码道能量计算模块连接，用于查找码道能量的最大值；

第一因子模块，用于输出第一因子；

第一门限计算模块，与能量方差计算模块、能量均值计算模块、第一因子模块分别连接，用于接收第一因子模块输出的第一因子，根据能量的均值、能量的方差以及第一因子计算出第一门限值，并将第一门限值输出；

第二因子模块，用于输出第二因子；

第二门限计算模块，与能量均值计算模块、能量最大值查找模块、第二因子模块分别连接，用于接收第二因子模块输出的第二因子，根据能量的均值、能量的最大值以及第二因子计算出第二门限值，并将第二门限值输出；

最大门限计算模块，与能量最大值查找模块连接，用于根据能量的最大值计算出最大门限值，并将最大门限值输出；

门限选择模块，与第一门限计算模块、第二门限计算模块、最大门限计算模块分别连接，用于接收第一门限值、第二门限值和最大门限值，从第一门限值、第二门限值和最大门限值中选择激活码道的门限值，并将该激活码道的门限值输给有效码道选取模块。

3.一种用于检测TD_SCDMA终端中的激活码道的方法，包括如下步骤：

A.扩频码生成模块根据3GPP协议生成所有小区扩频码，扰码生成模块根据3GPP协议生成所有小区的扰码，复合扩频码生成模块接收所有小区的扩频码和扰码生成多小区的复合扩频码；同时多小区训练序列信道冲击响应输入模块输入多小区训练序列信道冲击响应给系统矩阵生成模块，系统矩阵生成模块接收复合扩频码生成模块生成的多小区的复合扩频码，并生成多小区的系统矩阵；

B.系统矩阵生成模块把生成的多小区的系统矩阵输送给匹配滤波模块，同时用户数据输入模块输入用户的数据序列给匹配滤波模块，由匹配滤波模块对用户数据进行匹配滤波操作；所述匹配滤波模块的用户数据长度以及位置选取由匹配滤波数据长度控制模块控制；

C.匹配滤波模块对用户数据进行匹配滤波操作后由匹配滤波后各个码道能量计算模块对匹配滤波后各个码道的积分能量进行计算，计算后数据输送给门限计算模块和有效码道选取模块；

D.门限计算模块进行能量分类计算并判断激活码道的门限值；

E.有效码道选取模块将匹配滤波后各个码道的积分能量按顺序从大到小排列，然后根据激活码道的门限值和码道选取数目控制模块选取的激活码道数目选取激活码道，并将激活码道的选取结果输送给有效码道结果输出模块，由有效码道结果输出模块输出。

4.根据权利要求3所述的用于检测TD_SCDMA终端中的激活码道的方法，其特征在于，所述步骤D中门限计算模块进行能量分类计算并判断激活码道的门限值步骤如下：

i)由其能量方差计算模块计算码道能量的方差并将结果输送给第一门限计算模块，由其能量均值计算模块计算码道能量的均值并将结果输送给第一门限计算模块和第二门限计算模块，由其能量最大值查找模块查找码道能量的最大值将结果输送给第二门限计算模块和最大门限计算模块；

ii)第一门限计算模块接收第一因子模块输出的第一因子，并根据码道能量的方差和均值计算第一门限值，并将第一门限值输送给门限选择模块；第二门限计算模块接收第二因子模块输出的第二因子，并根据码道能量的均值和最大值计算第二门限值，并将第二门限值输送给门限选择模块；最大门限计算模块根据能量的最大值计算出最大门限值，并将最大门限值输送给门限选择模块；

iii)门限选择模块接收第一门限值、第二门限值和最大门限值后，从第一门限值、第二门限值和最大门限值中选择激活码道的门限值，并将该激活码道的门限值输送给有效码道选取模块。

5.根据权利要求4所述的用于检测TD_SCDMA终端中的激活码道的方法，其特征在于，所述步骤D中第一因子的值大于1；第二因子的值大于0且小于1。

6.根据权利要求4或5所述的用于检测TD_SCDMA终端中的激活码道的方法，其特征在于，所述步骤D中选择激活码道的门限值是按如下标准选择：

激活码道的门限值是第一门限值与第二门限值之间的较大者与最大门限值相比的较小者。

7.根据权利要求6所述的用于检测TD_SCDMA终端中的激活码道的方法，其特征在于，所述步骤E中选取激活码道的标准如下：

如果E_i能量大于激活码道的门限值，而且选出的码道数目不大于码道选取数目控制模块所确定的数目，则该能量对应的码道即为一条激活码道。

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