CN1114290C - 宽带码分多址系统中辅助信道估计的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种宽带码分多址系统中辅助信道估计的方法，通过在同步信道的每个时隙内放置N个长度为Pi个码片的扩频码，各扩频码的间隙为S_i，i+1(i＝0，1，...，N-1)个码片，当同步信道上码片的传输速率为V_C个码片/秒，每个时隙的长度为Ts秒时，满足：N个扩频码的码片长度之和与其间隙的码片数总和为每个时隙的总码片数。可表示为：。通过解调扩频码，得到对应位置上的信道估计值，再与解调的业务信道上间断导频符号的信道估计值一起，通过运算得到对每个数据符号的信道估计值，利用这个信道估计值对数据符号的幅度和相位进行纠正，得到更为正确的解调值，而对移动终端的小区搜索没有影响。

Description

宽带码分多址系统中辅助信道估计的方法

技术领域

本发明涉及一种移动通信系统的信道估计技术，更确切地说是涉及一种用于宽带码分多址WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)扩频通信系统中辅助信道估计的方法。

背景技术

由欧洲提出的WCDMA协议和由北美提出的CDMA2000协议是目前用于第三代移动通信系统的主流标准，两种协议都对系统所采用的无线传输技术、信道结构、网络信令及结构等作了详细的定义和说明。在WCDMA标准中，由于系统采用多小区微蜂窝的基站结构，所以专门定义了一个同步信道SCH(Sychronisation Channel)，移动台利用同步信道SCH承载的信息来搜索基站，达到与基站的信号同步，包括时隙同步和帧同步，从而能够正确地完成呼入和呼出功能。

参见图1，图中示出同步信道SCH与业务信道间的关系。WCDMA协议定义WCDMA的帧结构是：每帧时间长为10ms，每帧内有16个时隙，由于传输速率为4.096Mb/s，所以每个时隙内共有2560个扩频码片(chips)。同步信道SCH的作用是使移动终端获得基站所发信号的时隙同步和帧同步。SCH信道的结构是：包含两种同步信道即主同步信道(Primary SCH)和次同步信道(Secondary SCH)，在这两个信道上发射的码分别叫做Cp和Cs码，它们的长度都是256码片长，即在一个时隙(Tslot)的2560个扩频码片中，只有前1/10的时间(256码片)在发射同步信息。对于一个WCDMA系统来说，每个基站发射的Cp码都是一样的，同时Cp码和Cs码的构造均遵循一定的规律，使之能够保证相互正交。在移动终端进行小区搜索时，首先通过解调Cp码得到时隙同步信息，再通过解调Cs码得到帧同步的信息，进而与基站建立联系。

在扩频通信系统中，信号经过信道传输之后会发生严重的畸变，主要表现为时延和衰落，因此经移动台解调后的数据在进行合并以前必须进行信道参数的估计，并用估计的信道参数对信号数据进行纠正，才能得到正确的数据，这个过程叫信道估计。由此看出，信道估计的准确程度对系统的性能影响很大。

WCDMA系统中主要是借助于一种具有确定值的定长序列-导频符号(PilotSymbol)对信道进行估计的。如图1中所示，导频符号(导频Pilot)与数据符号(数据Date)间断并连续发送，且对数据部分的信道估计一般是通过对导频符号的信道估计值进行相应的运算来得到的。一般来说，导频符号比较短而数据符号比较长。对于快速变化的信道，要准确估计数据符号的信道参数非常困难。如果在数据部分也能够提供部分符号的比较准确的信道估计值，那么对整个数据符号的信道参数的估计将会大有帮助，会提高解调性能。

而目前SCDMA系统的SCH信道结构，只利用了整个时隙时间的1/10。

发明内容

本发明的目的是设计一种宽带码分多址系统中辅助信道估计的方法，通过对SCH同步信道结构进行重新设计，在不影响移动终端获取时隙同步定时信息的前提下，给移动终端提供额外的用于信道估计的信息。

本发明的目的是这样实现的：一种宽带码分多址系统中辅助信道估计的方法，移动台利用业务信道上间断导频符号进行信道参数的估计，用估计的参数对数据符号的幅度和相位进行纠正，得到接收信号的解调值，其特征在于还包括：

A.在同步信道的每个时隙内放置N个扩频码，N个扩频码的码片长度之和与其间隙的码片数总和为每个时隙的总码片数；

B.移动台解调N个扩频码，得到相应位置上的信道估计值；

C.对解调导频符号得到的信道估计值与解调N个扩频码得到的信道估计值进行运算，得到对每个数据符号的信道估计值；

D.利用该运算后的信道估计值对数据符号的幅度和相位进行纠正，经合并获得接收信号的解调值。

在同步信道上码片传输速率为VC码片/秒、每个时隙的长度为Ts秒时，所述的每个时隙的总码片数为Vc×Ts个码片；所述的扩频码的长度为Pi个码片，所述N个扩频码间隙的码片数为S_i，i+1，i取0，1，…，N-1，满足 $\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Pi}\≤\mathrm{Vc}\×\mathrm{Ts}$ 或 $\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{i,i+1}+\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{P}_i=\mathrm{Vc}\×\mathrm{Ts}.$

所述的每个扩频码Pi的长度是不相同的或相同的。

所述的N为4；所述短个扩频码Pi的长度相同，为256个码片数，4个扩频码的编号为M₀、M₁、M₂、M₃，编号为M₀的扩频码安排在每一时隙定时的起始位置，编号为M₀的扩频码与编号为M₁的扩频码的间隙S_0，1为256码片数长，编号为M₁的扩频码与编号为M₂的扩频码的间隙S_1，2为512码片数长，编号为M₂的扩频码与编号为M₃的扩频码的间隙S_2，3为768码片数长，所述的Vc为4.096MC/秒、TS为0.625ms，Vc×Ts为2560码片数。

所述每一时隙中安排在定时起始位置处的第一个扩频码与其后的扩频码是相同的。

所述每一时隙中安排在定时起始位置处的第一个扩频码与其后的扩频码是自相关特性好的Gold码序列。

所述每一时隙中安排在定时起始位置处的第一个扩频码与其后的扩频码是不相同的且相互正交。

所述的N个扩频码的间隙S_i，i+1可以为0码片数。

本发明的同步信道结构用于宽带码分多址扩频通信系统中。因为SCH信道与业务信道并行传输，所以通过对SCH信道上的扩频码的解调，可以得到对应的数据段部分的信道估计值，从而提高对数据部分的信道估计的准确度。采用本发明中的Primary SCH信道结构，对移动终端的小区搜索没有影响。

本发明的有益效果是：

1)辅助信道估计：在现有的WCDMA系统中，一般是利用间断导频(Pilot)信号进行信道参数的估计；采用本发明提供的信道结构，通过解调SCH信道中位于定时起始位置处第一个同步码后的扩频码，可以获得关于信道参数的额外的信息，从而提高信道估计的准确性；

2)从终端的兼容性上考虑，处于时隙起始位置的同步码(编号为Mo的扩频码)，按照WCDMA通信系统的要求进行定义，而M₁-M_N-1的后续扩频码可以采取与第一个扩频码正交的码字，一般的手机可以按照WCDMA目前的SCH信道结构进行搜索和同步，不影响同步信道的作用，而改进后的手机可以利用SCH信道中后续的与第一个同步码正交的扩频码，获得额外性能的提升。

附图说明

图1是SCH信道与业务信道的关系示意图：

图2是本发明改进后的主同步信道结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图进一步说明本发明的技术

图1说明前已述及，不再赘述。

本发明的同步信道是在目前的SCH信道结构的基础上，按照一定的规律，在主同步信道两个帧的两个Cp码之间放置一定数量的Ce码而实现的。

本发明新的同步信道的具体参数和结构是：设同步信道上码片的传输速率为V_C码片/秒，每个时隙的长度为Ts秒，则每个时隙内共有Vc×Ts个码片，而V_C与Ts是由系统所采用的标准决定的；本发明在同步信道上设置N个扩频码Pi，每个扩频码Pi的长度为等长的P个码片(各个同步码Pi的长度可以互不相同，但为了实现方便，一般将每个扩频码设计为具有相同长度的码片长度P个码片)，N与P的取值应该满足N×P＜Vc×Ts；将每一时隙中第一个扩频码定义为Cp，即Cp始终安排在每一时隙定时的起始位置处，每时隙中剩余的N-1扩频码定义为Ce(理论上各个Ce扩频码的值可以互不相同，但为了方便实现，一般设计为等长)；Cp码与Ce码必须选择自相关特性比较好的序列，如Gold码，Cp码与Ce码可以相同，此时系统设计简单，但兼容性不好。考虑到兼容，Cp码与Ce码可以设计为不同且互相正交，具体序列的选择由系统所采用的标准确定。每一时隙中N个扩频码的编号定义为M_i(i＝0，1，…N-1)，第M_i和第M_i+1扩频码之间的间隙为S_i，i+1(i＝0，1，…N-1)(以码片长度为单位)，其中S_N-1，N就代表处于M_N-1处的扩频码与下一个时隙起始位置间的距离，将满足如下公式： $\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{i,i+1}+N\×P=\mathrm{Vc}\×\mathrm{Ts}.$

S_I，i+1的取值可以为0，即表示编号为M_i和M_i+1的两个扩频码是相邻的；M₀必须位于一时隙的开始位置处，以便于时隙同步的检测和保持兼容；当设计的Ce与Cp相同时，N和S_I，i+1的取值必须保证移动台能够唯一地确定信号的时隙同步信息，即确定出每一时隙中第一个即编号为M₀的扩频码的位置。

参见图2，图中以单个时隙的方式给出可以用于WCDMA系统中的典型的主同步信道的结构设计，设置4个扩频码N＝4，每个扩频码的长度P＝256码片，4个扩频码(Cp、Ce、Ce、Ce)的编号为M_i(i＝0，1，3)，4个扩频码的间隙S_0，1＝256码片，S_1，2＝512码片，S_2，3＝768码片，该时隙最后一个扩频码Ce与下一时隙的第一个扩频码Cp间无间隙，即S_3，4＝0，根据系统所采用的标准，Vc＝4.096Mc/s，Ts＝0.625ms，Vc×Ts＝2560码片，满足上述公式，(256+512+768+4×256)＝2560。

当移动台利用如上设计的Primary SCH信道进行时隙同步的搜索时，利用Cp码的自相关特性，在每个时隙长度Ts(2560chips)内，可以得到1个自相关峰值，位于Mo的位置；利用Ce码的自相关特性，在每个时隙Ts内，可以得到3个自相关峰值，分别位于M₁、M₂、M₃的位置；综合上述的结果，不管是单纯判断Cp码的相关值，还是结合Ce码的相关值，移动台都可以得到时隙同步的准确定时。

移动台解调编号为M₁到M₃的Ce码，得到相应位置上的信道估计值，与解调Pilot符号得到的信道估计值一起，通过某种方法，如线性插值得到对每个数据符号的信道估计值；利用这个信道估计值对数据符号的幅度和相位进行纠正，最后合并得到正确的解调值。

Claims (9)

1.一种宽带码分多址系统中辅助信道估计的方法，移动台利用业务信道上间断导频符号进行信道参数的估计，用估计的参数对数据符号的幅度和相位进行纠正，得到接收信号的解调值，其特征在于还包括：

A.在同步信道的每个时隙内放置N个扩频码，N个扩频码的码片长度之和与其间隙的码片数总和为每个时隙的总码片数；

B.移动台解调N个扩频码，得到相应位置上的信道估计值；

C.对解调导频符号得到的信道估计值与解调N个扩频码得到的信道估计值进行运算，得到对每个数据符号的信道估计值；

D.利用该运算后的信道估计值对数据符号的幅度和相位进行纠正，经合并获得接收信号的解调值。

2.根据权利要求1所述的宽带码分多址系统中辅助信道估计的方法，其特征在于：所述步骤A中，在同步信道上码片传输速率为VC码片/秒、每个时隙的长度为Ts秒时，所述的每个时隙的总码片数为Vc×Ts个码片；所述的扩频码的长度为Pi个码片，所述N个扩频码间隙的码片数为S_i，i+1，i取0，1，…，N-1，满足 $\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Pi}\≤\mathrm{Vc}\×\mathrm{Ts}$ 或 $\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{i,i+1}+\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{P}_i=\mathrm{Vc}\×\mathrm{Ts}.$

3.根据权利要求2所述的宽带码分多址系统中辅助信道估计的方法，其特征在于：所述步骤A中，所述的每个扩频码Pi的长度是不相同的或相同的。

4.根据权利要求2所述的宽带码分多址系统中辅助信道估计的方法，其特征在于：所述的N为4；所述每个扩频码Pi的长度相同为256个码片数，4个扩频码的编号为M₀、M₁、M₂、M₃，编号为M_o的扩频码安排在每一时隙定时的起始位置，编号为M_o的扩频码与编号为M₁的扩频码的间隙S_0，1为256码片数长，编号为M₁的扩频码与编号为M₂的扩频码的间隙S_1，2为512码片数长，编号为M₂的扩频码与编号为M₃的扩频码的间隙S_2，3为768码片数长，所述的V_C为4.096Mc/秒、T_S为0.625ms，Vc×Ts为2560码片数。

5.根据权利要求2或4所述的宽带码分多址系统中辅助信道估计的方法，其特征在于：所述步骤A中，所述每一时隙中安排在定时起始位置处的第一个扩频码与其后的扩频码是相同的。

6.根据权利要求2或4所述的宽带码分多址系统中辅助信道估计的方法，其特征在于：所述步骤A中，所述每一时隙中安排在定时起始位置处的第一个扩频码与其后的扩频码是自相关特性好的Gold码序列。

7.根据权利要求2或4所述的宽带码分多址系统中辅助信道估计的方法，其特征在于：所述步骤A中，所述每一时隙中安排在定时起始位置处的第一个扩频码与其后的扩频码是不相同的且相互正交。

8.根据权利要求2或4所述的宽带码分多址系统中辅助信道估计的方法，其特征在于：所述的N个扩频码的间隙S_i，i+1可以为0码片数。

9.根据权利要求1所述的宽带码分多址系统中辅助信道估计的方法，其特征在于：所述步骤C中的运算，是采用线性插值法。

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