CN1798002B - 时分同步码分多址移动通信系统中的码检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种应用于时分同步码分多址移动通信系统中的码检测方法和装置。用户设备接收的样值信号与本地midamble码作相关得到信道估计参数，利用信道估计参数进行midamble码移位检测并作解扩和最大比合并。利用解扩和最大比合并得到的符号同信道估计参数之间的关系构造用于码检测的门限值，通过比较符号能量和门限值之间的大小来进行码检测。采用本发明公开的码检测方法和装置，能够有效抑制由于midamble码移位检测器性能的不理想给系统性能带来的影响，提高联合检测模块的性能。且其方法简单，易于实现。

Description

时分同步码分多址移动通信系统中的码检测方法和装置

技术领域

本发明涉及一种无线通信系统中的码检测方法和装置，特别涉及一种用于时分同步码分多址移动通信系统的码检测方法和装置。

背景技术

在频分码分多址移动通信系统中(WCDMA和CDMA2000)，由于其采用较大的扩频因子和长扰码，为了降低用户设备(UE)的复杂度，一般采用运算量相对较小的瑞克(Rake)接收技术来抑制多经干扰(IPI)和多址干扰(MAI)。对于时分同步码分多址(TD-SCDMA)移动通信系统，由于其相对较小的扩频因子和短扰码，通常的Rake接收技术难以满足系统性能要求。为了提高接收机的性能，用户设备采用了性能更好但复杂度更高的检测算法(如联合检测，干扰抵消等)。这类检测算法不再将其它用户的信号作为噪声处理，而是将其其当作已知信号处理。这样检测算法获得的信息更多，所以性能更好。

由于联合检测算法需要得到其它干扰用户扩频码号，而作为用户设备，无法从系统信息和信令信息中得到其它干扰用户扩频码号。此时，为了采用联合检测算法，首先需要检测干扰用户的扩频码号，即所谓的码检测算法(Code Detection)。

如图1所示，为TD-SCDMA系统的帧结构示意图。该结构是根据3G合作项目(3GPP)规范TS 25.221(Release 4)中的低码片速率时分双工(LCR-TDD)模式(1.28Mcps)，或者中国无线通信标准(CWTS)规范TSM 05.02(Release3)中给出的。TD-SCDMA系统的码片速率为1.28Mcps，每一个无线帧(RadioFrame)20₀、20₁(20)的长度为5ms，即6400个码片(对于3GPP LCR-TDD系统，每个无线帧长度为10ms，并可划分为两个长度为5ms的子帧(subframe)，其中每个子帧包含6400个码片)。其中，每个TD-SCDMA系统中的无线帧(或者LCR系统中的子帧)20又可以分为7个时隙(TS0～TS6)21₀-21₆(51)，以及两个导频时隙：下行导频时隙(DwPTS)22和上行导频时隙(UpPTS)24，以及一个保护间隔(Guard)23。进一步的，TS0时隙21₀被用来承载系统广播信道以及其它可能的下行业务信道；而TS1～TS6时隙21₁-21₆则被用来承载上、下行业务信道。上行导频时隙(UpPTS)24和下行导频时隙DwPTS时隙22分别被用来建立初始的上、下行同步。TS0～TS6时隙21₀-21₆长度均为0.675ms或864个码片，其中包含两段长均为352码片的数据段DATA1(27)和DATA2(29)，以及中间的一段长为144码片的训练序列——中导码(Midamble)序列28。Midamble序列在TD-SCDMA有重要意义，包括小区标识、信道估计和同步(包括频率同步)等模块都要用到它。DwPTS时隙22包含32码片的保护间隔30、以及一个长为64码片的下行同步码(SYNC-DL)码字25，它的作用是小区标识和建立初始同步；而UpPTS时隙包含一个长为128码片的上行同步码(SYNC-UL)码字26，用户终端设备利用它进行有关上行接入过程。

上述图中每个5ms帧包括7个业务时隙和一个承载上下行同步信号的独立时隙。时隙0(TS0)总用作下行时隙，时隙1(TS1)总用作上行时隙，其他时隙可以分配给上行或下行使用。在TS0和TS1之间，存在96码片长度的下行导频时隙(DwPTS)，96码片长度的保护间隔(GP)以及160码片长度的上行导频时隙(UpPTS)。DwPTS又包括32码片长度的保护间隔和64码片长度的下行同步码(SYNC-DL)。当前TD-SCDMA系统定义了32个不同的SYNC-DL码。每个SYNC-DL码对应4个长度为128码片的基本训练序列(midamble码)，每个midamble码又与小区采用的扰码相对应。

TD-SCDMA系统中下行链路的midamble码分配方式有以下三种：

1)UE指定方式：网络侧指定UE在下行链路中采用的midamble码。

2)缺省模式：物理层根据分配的下行链路的信道化码来选择midamble码。

3)公共模式：物理层根据当前下行时隙上信道化码的个数选择midamble码。

由于TD-SCDMA系统采用了波束成型技术，缺省模式的midamble分配方式是最常用的分配方式。图2为采用缺省模式的midamble分配方式时，k＝8信道化码和midamble码之间的对应关系。由图可知，不同的midamble码对应于一组信道化码(如m⁽¹⁾对应c₁₆ ⁽¹⁾和c₁₆ ⁽²⁾)。在这组信道化码中，又分为主信道化码(如c₁₆ ⁽¹⁾)和从信道化码(如c₁₆ ⁽²⁾)。当系统使用了某个midamble码(如m⁽¹⁾)，则此midamble码对应的信道化码组中的主信道化码一定被系统所使用(如c₁₆ ⁽¹⁾)。

在缺省分配方式下，通常的码检测方法是由midamble码移位检测的结果利用每个检测出的midamble码移位所对应的主信道化码通过最大比合并来计算用于码检测的门限值。当midamble码移位检测模块性能较差时，这种方法的性能严重恶化。最终将导致系统运算复杂度的大大增加和系统性能的恶化。

TD-SCDMA的码检测过程分为以下三个步骤：

第一步，通过对接收数据的midamble部分用本地产生的midamble码进行相关，从而得到各个midamble码移位所对应的信道估计值。

第二步，由得到的信道估计值进行midamble码移位检测，判断此接收时隙上存在的midamble码移位。

第三步，由midamble码移位检测的结果和midamble码移位同信道化码之间的对应关系进行码检测，从而获得此接收时隙上使用的信道化码信息。

联合检测模块利用码检测模块的结果来构造信道卷积矩阵。码检测输出结果直接影响到联合检测模块的复杂度和性能。当码检测模块的误检概率较高时，联合检测模块的运算复杂度会大大增加。当码检测模块的漏检概率较高时，联合检测模块的性能则会收到严重影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于TD-SCDMA移动通信系统中的码检测方法和装置，其能提高码检测模块的性能，提高用户设备联合检测模块的性能并降低其运算量。

为达到上述目的，本发明首先提供一种用于TD-SCDMA移动通信系统中的码检测方法，该方法包括以下步骤：

1.信道参数估计步骤：信道参数估计模块将接收信号R同本地产生的midamble码序列S做相关，从而获得同每个midamble码移位相对应的信道估计参数h，用于进行最大比合并和门限值计算；

2.Midamble码移位检测步骤：midamble码移位检测模块由信道估计参数h检测此时隙上midamble码移位，输出结果为m_i1，m_i2，…m_iM；

3.门限值计算步骤：门限值计算模块分别计算同midamble码移位检测模块检测出的结果相对应的门限值T(i)；

4.信道化码搜索步骤：信道化码搜索模块由midamble码移位检测输出结果m_i1，m_i2，…m_iM按照信道化码与midamble码移位之间的对应关系搜索出可能存在的信道化码；

5.解扩和最大比合并步骤：解扩和最大比合并模块将接收信号R与本地产生的同信道化码搜索模块的输出结果相对应的信道化码做解扩和最大比合并得到结果；

6.功率相加步骤：功率相加模块将每个信道化码做解扩和最大比合并得到的符号能量做累加并得到结果P_k；

7.门限值比较步骤：门限值比较模块通过解扩和最大比合并以及功率相加步骤得到的值P_k同门限值T(i)进行比较，从而对相应的信道化码进行检测；

进一步，本发明还提供一种TD-SCDMA移动通信系统的码检测装置，其包含：

该码检测装置包括依次电路连接的信道参数估计模块，Midamble码移位检测模块，信道化码搜索单元，解扩和最大比合并模块，功率相加模块，以及门限值比较模块；以及一门限值计算单元；

该信道参数估计模块的输出端还电路连接解扩和最大比合并模块的输入端、以及门限值计算单元输入端；

该Midamble码移位检测模块输出端电路连接门限值计算单元输入端；

该门限值计算单元输出端电路连接门限值比较模块的输入端；

该解扩和最大比合并模块还接收采样信号。

根据本发明的用于TD-SCDMA移动通信系统的码检测方法和装置，可以有效抑制由于midamble码移位检测模块性能的不理想给系统性能带来的影响，提高联合检测模块的性能。同时方法简单，易于实现。

附图说明

图1为一示意图，示出了3GPP规范中给出的LCR-TDD系统帧结构；

图2为一示意图，示出了3GPP规范中给出的缺省分配模式下的midamble码和信道化码的对应关系；

图3为一示意图，示出了根据本发明码检测方法的结构框图；

图4为一示意图，示出了根据本发明码检测装置的结构框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式及附图对本发明进行详细描述。

当midamble码移位检测模块的性能不理想时，由检测结果通过最大比合并所得到的门限值不可靠。因此用该门限值进行码检测得到的错误概率较高。本发明的基本思想是通过信道估计参数来计算门限值，有效地降低了由于midamble码移位检测模块性能不理想给系统性能造成的影响。

图3为一示意图，示出了根据本发明的码检测方法结构框图；参见图4，为本发明提供的码检测装置的结构示意图。该码检测装置包括依次电路连接的信道参数估计模块41，Midamble码移位检测模块42，信道化码搜索单元43，解扩和最大比合并模块44，功率相加模块45，以及门限值比较模块47；以及一门限值计算单元46；

该信道参数估计模块41的输出端还电路连接解扩和最大比合并模块44的输入端、以及门限值计算单元46输入端；

该Midamble码移位检测模块42输出端电路连接门限值计算单元46输入端；

该门限值计算单元46输出端电路连接门限值比较模块47的输入端；

该解扩和最大比合并模块44还接收采样信号。

首先，开始(步骤30)，接收机接收到的采样信号按时隙进入信道参数估计模块41中，与本地Midamble码发生模块生成的midamble码作相关(信道参数估计步骤，31)。假设当前接收时隙上用于信道估计的midamble码部分的样值序列为R＝(r₁，r₂，...，r_N)，N为样值序列长度；本地midamble码序列为S＝(s₁，s₂，...，s_D)，其中D为本地midamble码长度。接收样值序列与本地midamble码序列相关输出为h＝(h₀，h₁，...，h_D-1)，h中各元素由下式得到：

$h\left(i\right)=\frac{1}{128}\underset{k=0}{\overset{127}{\mathrm{\Σ}}}r\left(k\right)*s\left((k-i+128)\mathrm{mod}128\right)---\left(1\right)$

式中，mod(·)为模运算。

此后，信道参数估计模块41的输出的结果送入midamble码移位检测模块42中求功率值并检测超过门限的功率值所对应的midamble码移位，从而得到midamble码移位检测结果(步骤32)。

Midamble码移位检测模块42的结果和信道参数估计模块41的结果输出到门限值计算模块46，门限值根据下式来计算各个midamble码移位对应的门限值(步骤33)：

$T\left(i\right)=\frac{\underset{m=1}{\overset{L_i}{\mathrm{\Σ}}}{\left(h_k^m\right)}^2}{L_i}\×\frac{\mathrm{SF}}{\mathrm{pg}}\×\frac{\mathrm{\α}}{\mathrm{\β}\left(i\right)}\×\frac{1}{M},i=\mathrm{1,2},\·\·\·,M;---\left(2\right)$

式中

h_k ^m：对应于第m个midamble码移位第k个径的信道估计参数；

L_i：第i个midamble码移位需要合并的径数；

SF：扩频因子；

pg：Midamble码的处理增益；

α：用于控制虚警概率和漏检概率的参数；

β(i)：分配给第i个midamble码移位的信道化码个数；

M：Midamble码移位检测模块检测出的移位的个数；

信道化码搜索单元43由midamble码移位检测模块检测出的结果m_i1，m_i2，…m_iM根据midamble码移位和信道化码之间的对应关系得到检测时隙中可能存在的信道化码(步骤34)。

解扩和最大比合并模块44利用信道化码搜索单元43的结果对DATA2部分的接收信号进行解扩和最大比合并得到对应于各个信道化码的符号能量(步骤35)：

${\hat{d}}_n^k=\underset{l=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}[{\hat{h}}_l^{\left(k\right)*}\×\underset{i=0}{\overset{\mathrm{SF}-1}{\mathrm{\Σ}}}r(n\×\mathrm{SF}+i+p_l^{\left(k\right)})\×{\mathrm{rsc}}^{\left(k\right)}\left(i\right)\×W^{\left(k\right)}\left(i\right)]--3\left(\right(-\left)\right)$

式中

对应于第k个信道化码的第n个符号；

rsc^(k)(i)：经过共轭旋转后的扰码序列；

p_l ^(k)：对应于第k个信道化码的第l个径的位置；

W^(k)(i)：第k个信道化码；

最大比合并解扩模块44输出的结果经过功率相加模块45累加N_cd个符号的能量(步骤36)：

$P_k=\underset{n=1}{\overset{N_{\mathrm{cd}}}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\right|{\hat{d}}_n^k\left|\right|}^2---\left(4\right)$

其中，N_cd为累加符号数。

最后门限值比较模块47利用功率相加模块45的输出结果和相应的门限值进行比较，从而确定当前时隙上存在的信道化码(步骤37)，并结束(步骤38)。

不脱离本发明的范围和构思可以做出许多其它的改变和改型。应当理解，本发明并不限于特定的实施例，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (6)

1.一种时分同步码分多址移动通信系统中的码检测方法，该方法包括以下步骤：

(11).信道参数估计步骤：信道参数估计模块将接收信号R同本地产生的midamble码序列S做相关，从而获得同每个midamble码移位相对应的信道估计参数h，用于进行最大比合并和门限值计算；

(12).Midamble码移位检测步骤：midamble码移位检测模块由信道估计参数h检测此时隙上midamble码移位，输出结果为

(13).门限值计算步骤：门限值计算模块分别计算同midamble码移位检测模块检测出的结果相对应的门限值T(i)；

(14).信道化码搜索步骤：信道化码搜索模块由midamble码移位检测输出结果

按照信道化码与midamble码移位之间的对应关系搜索出可能存在的信道化码；

(15).解扩和最大比合并步骤：解扩和最大比合并模块利用信道化码搜索单元的结果对DATA2部分的接收信号进行解扩和最大比合并得到对应于各个信道化码的符号能量

(16).功率相加步骤：功率相加模块将每个信道化码做解扩和最大比合并得到的符号能量做累加并得到结果P_k；

(17).门限值比较步骤：门限值比较模块通过解扩和最大比合并以及功率相加步骤得到的值P_k同门限值T(i)进行比较，从而对相应的信道化码进行检测。

2.如权利要求1所述的时分同步码分多址移动通信系统中的码检测方法，其特征在于，步骤11，接收信号R同本地产生的midamble码序列S做相关，获得同每个midamble码移位相对应的信道估计参数h，h中各元素由下式得到：

$h\left(i\right)=\frac{1}{128}\underset{k=0}{\overset{127}{\mathrm{\Σ}}}r\left(k\right)*s\left((k-i+128)\mathrm{mod}128\right)$

其中，R＝(r₁，r₂，...，r_N)，N为样值序列长度，mod(□)为模运算；本地midamble码序列为S＝(s₁，s₂，...，s_D)，其中D为本地midamble码长度；接收样值序列与本地midamble码序列相关输出为h＝(h₀，h₁，...，h_D-1)。

3.如权利要求2所述的时分同步码分多址移动通信系统中的码检测方法，其特征在于，步骤13，门限值计算模块分别计算同midamble码移位检测模块检测出的结果相对应的门限值T(i)，表示为：

$T\left(i\right)=\frac{\underset{m=1}{\overset{L_i}{\mathrm{\Σ}}}{\left(h_k^m\right)}^2}{L_i}\×\frac{\mathrm{SF}}{\mathrm{pg}}\×\frac{\mathrm{\α}}{\mathrm{\β}\left(i\right)}\×\frac{1}{M},i=\mathrm{1,2},...,M;$

式中

h_k ^m：对应于第m个midamble码移位第k个径的信道估计参数；

L_i：第i个midamble码移位需要合并的径数；

SF：扩频因子；

pg：Midamble码的处理增益；

α：用于控制虚警概率和漏检概率的参数；

β(i)：分配给第i个midamble码移位的信道化码个数；

M：Midamble码移位检测模块检测出的移位的个数。

4.如权利要求3所述的时分同步码分多址移动通信系统中的码检测方法，其特征在于，步骤15，解扩和最大比合并步骤，得到符号能量

表示为：

${\hat{d}}_n^k=\underset{l=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}[{\hat{h}}_l^{\left(k\right)*}\×\underset{i=0}{\overset{\mathrm{SF}-1}{\mathrm{\Σ}}}r(n\×\mathrm{SF}+i+p_l^{\left(k\right)})\×{\mathrm{rsc}}^{\left(k\right)}\left(i\right)\×W^{\left(k\right)}\left(i\right)]---\left(3\right)$

式中，

对应于第k个信道化码的第n个符号；

rsc^(k)(i)：经过共轭旋转后的扰码序列；

p_l ^(k)：对应于第k个信道化码的第l个径的位置；

W^(k)(i)：第k个信道化码。

5.如权利要求4所述的时分同步码分多址移动通信系统中的码检测方法，其特征在于，步骤16，功率相加步骤，功率相加模块将每个信道化码做解扩和最大比合并得到的符号能量做累加并得到结果P_k，表示为：

$P_k=\underset{n=1}{\overset{N_{\mathrm{cd}}}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\right|{\hat{d}}_n^k\left|\right|}^2$

其中，N_cd为累加符号数。

6.一种TD-SCDMA移动通信系统的码检测装置，其包含：

该码检测装置包括依次电路连接的信道参数估计模块(41)，Midamble码移位检测模块(42)，信道化码搜索单元(43)，解扩和最大比合并模块(44)，功率相加模块(45)，门限值比较模块(47)；以及一门限值计算单元(46)；

该信道参数估计模块(41)的输出端还电路连接解扩和最大比合并模块(44)的输入端、以及门限值计算单元(46)输入端；

该Midamble码移位检测模块(42)输出端电路连接门限值计算单元(46)输入端；

该门限值计算单元(46)输出端电路连接门限值比较模块(47)的输入端；

该解扩和最大比合并模块(44)还连接信号接收端，接收采样信号。

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