CN1716795A - Td－scdma移动通信系统中对信道估计值进行后处理的方法 - Google Patents

Abstract

一种TD－SCDMA移动通信系统中对信道估计值进行后处理的方法，用训练序列的128个码片中的信号和噪声信号来决定信号的大小，包括用户设备对信号和噪声的相对水平作出评价，当信号峰显著高于噪声时，用信噪比法确定一个噪声阈值，当信号峰不显著地高于噪声时，用峰值退化法确定一个噪声阈值，用所得到的噪声阈值对所输入的带有噪声的信号进行处理，将低于该噪声阈值的信号部分滤掉，将高于该噪声阈值的信号部分作为信号的幅度。

Description

TD-SCDMA移动通信系统中对信道估计值进行后处理的方法

(一)技术领域

本发明涉及一种在移动通信系统中进行信号的信道估计的方法；更确切地说，涉及一种在TD-SCDMA移动通信系统中对信号的信道估计值进行后处理，以提高信号的信噪比并提高检出精度的方法。

(二)背景技术

在时分同步码分多址移动通信系统(TD-SCDMA)中，用户设备为进行信道估计，需要用例如快速傅利叶变换技术(FFT)来计算信道冲激响应(CIR)。为降低噪声水平，需要对信道冲激响应的计算结果进行后处理。后处理的通常方法是对所得到的信道冲激响应曲线用一个阈值(threshold)进行处理，高于阈值的结果作为信号进行输出，而低于阈值的结果则作为噪声滤去。也就是说，那些幅度低于特定阈值的信号抽头(tap)将被当作噪声被处理掉。

具体地说，当抽头的功率并非显著地高于噪声时，将抽头值设为零；对显著高于噪声的抽头值，将抽头值输出。有时，当噪声水平较高时，会出现所有天线的所有抽头都为零这种情况。此时，如无法滤掉噪声，就无法有效地检测出用户。

由于信道环境经常会发生变化，有用的信号功率也会随之改变；在这种情况下会发生错误的检测信号。

在已有技术中，采用了多种方法来克服信道估计错误及联合检测性能恶化的的问题。

一种方法是信噪比法(SNR法)。在已有技术中，当空气信道条件发生改变时，系统的操作和维护中心(O&M)会相应地改变阈值。但即使这样也不能保证这个新的阈值令人满意，因为信道条件是随时变化的。如果阈值过高，则信道的状态设定是错误的，一部分有用的抽头会被滤掉；另一方面，如果阈值设得过低，则会引入很多干扰信号。这种方法不能解决信号丢失和干扰消除这一对矛盾。

(三)发明内容

本发明的方法是，先对信号和噪声水平的相对水平作出评价。当信号比噪声高出许多时，采用信噪比法确定一个阈值，并用该阈值对信号进行处理；此时噪声被有效地抑制住。当信号并不比噪声高出很多时，采用峰值退化法确定一个阈值，并用该阈值对信号进行滤过处理；此时有效信道不会被忽略掉。

具体地说，本发明公开了一种在TD-SCDMA移动通信系统中对信道估计值进行后处理的方法，用训练序列的128个码片中的信号和噪声信号来决定信号的大小，包括：

(1)用户设备对信号和噪声的相对水平作出评价：如果信号显著高于噪声时，采用下面步骤(2)确定一个噪声阈值；如果信号并非显著高于噪声时，采用下面步骤(3)确定一个噪声阈值；

(2)当信号峰显著高于噪声时，确定一个噪声阈值，使阈值能显著地区分出信号和噪声，即信号峰部区域高于所述噪声阈值，而信号峰以外的其它区域低于该噪声阈值；

(3)当信号峰不显著地高于噪声时，根据信号峰的位置，把训练序列的128个码片划为信号区和噪声区，从噪声区对噪声信号取平均，得到噪声区的平均噪声水平，并将此平均噪声水平作为噪声阈值，施加在信号区，以区分信号和噪声；

(4)用步骤(2)或(3)中所得到的噪声阈值对所输入的带有噪声的信号进行处理，将低于该噪声阈值的信号部分滤掉，将高于该噪声阈值的信号部分作为信号的幅度。

本发明所述的峰值退化法(peak degradation)在实施中的步骤为，先找出各个抽头的最大功率值，再根据情况以该抽头的最大功率为基准降低一个幅度，得到一个阈值。再用该阈值对信号进行滤过处理。降低的幅度应使信号峰值区域与噪声码道中所确定的平均噪声水平区分开。这部分内容也是本发明的一个特色。

上述方法中所述的“显著”一词描述了信号与噪声之间的相对水平。“显著”并不是指二者之间的一个绝对的比值。通常，噪声在各个码片上都有涨落，这里所说的“显著”是指当能从相对较低的带有随机噪声的水平上明显地区分出一个或多个信号峰时，取一个阈值，使所说的处于较低水平的噪声基本上落于该阈值之下，而相对较高的信号范围基本上都位于该阈值之上。这样，就以该阈值划分开了信号与噪声。

在TD-SCDMA系统中，用户设备在发起一次呼叫前，必须通过基本公共控制信道(P-CCPCH)获得小区的基本信息。P-CCPCH使用无线子帧中的0时隙(TSO)，其无线突发格式如图1所示。

在上面的图1中的训练序列中有144个码片(chip)，其中除16个码片的保护时隙(GP)外，共有128个码片可用于扩频码校验。通常，在128个码片中，只有一些负载着用户信息，其它一些码片由于没有被用户使用。

对信噪比法而言，在决定噪声阈值时可以用多种方法。一种方法是，对那些没有用户使用的信道冲激响应抽头进行统计平均，得到一个平均的信道冲激响应抽头，并认为该抽头即为各码片平均的噪声。将该噪声水平设定为整个时隙平均的噪声水平，并应用于例如用户正在使用的码片0-15。也就是说，这里所用的信噪比法噪声阈值为由其它码片所决定的平均噪声水平。

要实施本发明方法时，需要计算干扰功率。按照本发明的方法，当决定了一个信噪比的目标值时，就可以确定一个信号功率的阈值。用相关的方法得到有关的信道冲激响应的峰值功率值。当该峰值功率值低于上述阈值时，采用峰值退化法，在低于该峰值处确定一个新的、更低的阈值。

在本发明方法中，经信号和噪声相对水平的估计后，无论转移到信噪比法还是转移到峰值退化法，都需要对阈值的高低作一决定。由于信号与噪声水平的经常性的变化，也不时地需要对此阈值作出调整。

调整的一种方法是，在系统中传输一个大小已知的通信信号，测试该信号的信道冲激响应，并以该通信信号及其传输时所附带的噪声作为参照标准，来校准其它通信信号的幅度。

(四)附图说明

图1示出了TD-SCDMA系统中物理信道一个5ms的子帧中0时隙(TSO)的突发结构的示意图，图中的码道区不是严格地遵从真实的比例。图中在两个数据符号区之间有一个144码片长度的训练序列；

图2为采用峰值法的阈值来进行信道估计值后处理之前的信号和噪声的示意图。事实上，图2至图5中的实心小圆圈代表用户正在使用的码片区域的信道冲激响应值，空心小圆圈代表未被用户使用的、被示意省略了的码片区域；

图3为采用峰值法的阈值来进行信道估计值后处理之后的信号和噪声的示意图。从图中可见，阈值以下的信道冲激响应值被作为噪声滤掉；

图4为采用信噪比法的阈值来进行信道估计值后处理之前的信号和噪声的示意图。

图5为采用信噪比法的阈值来进行信道估计值后处理之后的信号和噪声的示意图。从图中可见，阈值以下的信道冲激响应值被作为噪声滤掉。

(五)具体实施方式

下面用一个具体的例子来说明本发明的方法。

假设一用户设备在通信时，第n个无线子帧信号及与之相伴的噪声的大小为：

无线帧信号的信噪比阈值radio frame threshold_snr＝6dB，

噪声干扰的功率值noise_power＝-103dBm，

信号功率阈值sig_power＝threshold_snr+noise_power＝-97dBm，

峰值高度peak_scale＝18dB

如图2所示，码片0-15中的信道冲激响应具有一定的水平，而其它的多个码片(用空心的小圆圈表示)中由于没有用户在使用，因此其信道冲激响应的量也无法被检出。

此时，峰值高度低于信号功率(peak＜sig_power)。此时以信号峰的基底为阈值，对信道冲激响应值进行滤过，低于此阈值的抽头都被过滤掉。

用峰值退化阈值法进行后处理前后的信道冲激响应分别如图2和图3所示。

上面介绍了系统对第n个无线帧的处理情况。

假设第n+m个无线帧的情况与第n个无线帧有所不同，其峰值高度高于信号功率(peak＞sig_power)。系统检测到这种状态，而采用信噪比阈值对抽头进行滤过，低于阈值的抽头都被滤去。用信噪比阈值进行后处理前后的结果分别如图4和图5所示。

该方法的效果比单纯使用信噪比法的效果更好。虽然本发明方法不能完全解决误检测的总是问题，但在这方面比单纯用信噪比法或峰值退化法的效果都要好。

Claims (1)

1，TD-SCDMA移动通信系统中对信道估计值进行后处理的方法，用训练序列的128个码片中的信号和噪声信号来决定信号的大小，包括：

(1)用户设备对信号和噪声的相对水平作出评价：如果信号显著高于噪声时，采用下面步骤(2)确定一个噪声阈值；如果信号并非显著高于噪声时，采用下面步骤(3)确定一个噪声阈值；

(2)当信号峰显著高于噪声时，确定一个噪声阈值，使阈值能显著地区分出信号和噪声，即信号峰部区域高于所述噪声阈值，而信号峰以外的其它区域低于该噪声阈值；

(3)当信号峰不显著地高于噪声时，根据信号峰的位置，把训练序列的128个码片划为信号区和噪声区，从噪声区对噪声信号取平均，得到噪声区的平均噪声水平，并将此平均噪声水平作为噪声阈值，施加在信号区，以区分信号和噪声；

(4)用步骤(2)或(3)中所得到的噪声阈值对所输入的带有噪声的信号进行处理，将低于该噪声阈值的信号部分滤掉，将高于该噪声阈值的信号部分作为信号的幅度。

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