CN1909413A - 时隙码分多址蜂窝系统中传输可变速率数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种时隙码分多址蜂窝系统中传输可变速率数据的方法，该方法在资源分配时，限定每个时隙只能存在一个单码道用户，并预先建立每种训练序列码与扩频系数的对应关系；发送端在用户的业务数据传送时根据待传输数据的速率确定需要采用的扩频系数；根据确定的扩频系数对待传输数据进行扩频处理，并向接收端发送；接收端对接收的数据进行信道估计，并根据信道估计结果获相应的扩频系数；将获得的扩频系数应用于数据检测，获得所需数据。利用本发明，可以有效降低蜂窝系统中的多址干扰和同频干扰，提高信道估计性能，从而提高时分多址蜂窝系统数据传输效率和整体性能。

Description

时隙码分多址蜂窝系统中传输可变速率数据的方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种时隙码分多址蜂窝系统中传输可变速率数据的方法。

背景技术

目前，移动通信技术领域的发展趋势是TDMA(时分多址)、CDMA(码分多址)、FDMA(频分多址)技术的融合，以扬长避短。FDMA是采用频分的多址技术，业务信道在不同的频段分配给不同的用户；TDMA是采用时分的多址技术，业务信道在不同的时间段分配给不同的用户；CDMA是采用扩频的码分多址技术，所有用户在同一时间、同一频段上，根据不同的扩频码获得业务信道。

例如，现有的TD-SCDMA(时隙-同步码分多址)系统即是一个集TDMA、CDMA、FDMA于一体的系统，其多址方式参见图1：

首先，系统在频域内可以划分为不同的频段(FDMA)，一个频域带宽内可以划分为不同的时隙(TDMA)，每个业务时隙又可以由扩频码(SF＝1、2、4、8、16)分为1～16个码道(CDMA)。

在一般的TDMA移动通信系统中，每个时隙传输的信号称为一个突发(Burst)，在一个Burst中，通常包含所传输的数据部分和用于信道估计的训练序列部分。为了使通过训练序列获得的信道估计能够较好地用于数据部分的接收检测和解调，训练序列部分通常配置在一个Burst的中部位置，故用于信道估计的训练序列码也称为midamble(中间码)码。由于训练序列码已知，因此，通过在接收端分离出每个Burst中的、经过信道传输的训练序列部分的数据，就可以通过适当的信号处理手段获得相应的信道估计。目前在全球已经被广泛采用的GSM(全球移动通信系统)移动通信系统以及在3GPP(第三代伙伴组织计划)标准组织中进行标准化的UTRA TDD(通用地面无线接入时分多址)和TD-SCDMA(时隙-同步码分多址)两种时分双工码分多址移动通信系统都采用了这种方式。

在TD-SCDMA和UTRA TDD系统中，由于进一步在每个时隙引入了CDMA的概念，因此每个时隙可以采用不同的信道化码来区分同一小区中的不同用户以及同一用户的不同码道。为了便于在接收端有效地进行针对多个码道的信道估计，在这两个系统的标准中都采用了独特的训练序列码设计，也即同一小区每个时隙上的每个码道所采用的训练序列是由一个基本训练序列码经过不同码片的循环移位得到的。具体情况可参见3GPP有关标准的描述。在上述情况下，接收端进行信道估计时，就可以一次得到所有码道对应训练序列的联合信道估计，然后根据循环移位偏移量的大小将联合信道估计划分为若干窗口，每个窗口对应一个训练序列的信道估计。

随着移动通信的不断发展，现有的蜂窝移动通信系统已经不再是仅仅满足用户的普通通话要求，数据通信逐渐成为移动通信中的主要业务。数据通信的主要特点是信源速率动态变化、传输速率高。反映在TD-SCDMA系统中，则体现为在一个时隙中即使所有的码道都分配给同一用户仍然不能满足用户的传输速率要求，因而在高速数据业务应用时，大多数情况下呈现为一个时隙仅有一个用户的情况。由于上述数据通信的特点，现有的TD-SCDMA系统中，既便采用了单小区以及多小区联合检测技术来消除多址干扰，也仍然处理复杂、效率不高，从而影响了系统的整体性能。特别在采用可变扩频系数的情况下，不同的扩频系数下的各种码道与训练序列存在复杂的对应关系，增加了信道估计的处理难度。而且理论上的研究已经表明，CDMA对于高速的数据业务传输并不是性能最优的，特别反映在蜂窝系统的小区边沿处，采用CDMA技术会受到较大的干扰，导致系统性能的严重下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种时隙码分多址蜂窝系统中传输可变速率数据的方法，以克服现有技术中时隙码分多址系统的小区边沿存在较强干扰、以及联合检测处理复杂、效率低的缺点，提高时隙码分多址系统的性能。

为此，本发明提供如下的技术方案：

一种时分多址蜂窝系统中传输可变速率信号的方法，所述方法包括步骤：

A、预先建立每种训练序列码与扩频系数的对应关系；

B、在给用户分配资源时，限定每个时隙只能存在一个单码道用户；

C、发送端根据待传输信号的速率确定需要采用的扩频系数；

D、根据确定的扩频系数对待传输信号进行扩频处理，并向接收端发送；

E、接收端对接收的信号进行信道估计，并根据信道估计结果获相应的扩频系数；

F、将获得的扩频系数应用于数据检测，获得所需信号。

所述步骤A中与每种扩频系数对应的各训练序列码是由同一基本训练序列码经循环移位产生的。

所述步骤D包括：

D1、根据预先建立的每种训练序列码与扩频系数的对应关系获取确定的扩频系数对应的训练序列码；

D2、根据确定的扩频系数的扩频码对待传输信号进行扩频处理，并与其对应的训练序列组合成对应于一个时隙长度的突发序列；

D3、发送端对组成的突发序列进行调制发送。

所述步骤E包括：

E1、接收端在接收到发送信号一个时隙的突发序列后，根据其中的训练序列进行信道估计；

E2、根据信道估计结果得到相应的扩频系数。

所述步骤E1中的信道估计是针对各个训练序列的联合信道估计。

当存在同频相邻小区时，所述步骤E1中的信道估计方法为多码集信道估计方法。

所述步骤E2进一步包括：

E21、将所述信道估计结果按照与基本训练序列码循环移位偏移量对应的窗长分割成各个信道响应窗；

E22、判断具有最大信号功率的信道响应窗；

E23、根据最大信号功率的信道响应窗对应的训练序列码确定用户的扩频系数。

由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过约定一个时隙中只能分配一个单码道用户，简化了信道化码与训练序列的对应关系，即演变为每种扩频系数与训练序列的对应关系，从而简化了信号检测方法。由于针对单个用户并支持可变速率，在用户移动到小区边沿时，可以灵活地进行速率适配，这样由于用户所占用码道数目的减少，可以在一定程度上减小同频干扰带来的损失。利用本发明，可以有效降低蜂窝系统中的多址干扰和同频干扰，提高信道估计性能，从而提高时分多址蜂窝系统数据传输效率和整体性能。

附图说明

图1是TD-SCDMA系统的多址方式示意图；

图2是本发明方法的实现流程图；

图3是TD-SCDMA系统的业务时隙突发结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心在于预先建立每种训练序列码与扩频系数的对应关系，发送端根据待传输信号的速率确定需要采用的扩频系数，并根据确定的扩频系数对待传输信号进行扩频处理后发送到接收端；接收端对接收的信号进行信道估计，并根据信道估计结果获相应的扩频系数，然后将获得的扩频系数应用于数据检测，从而获得所需信号。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参照图2，图2示出了本发明方法的实现流程，包括以下步骤：

步骤201：预先建立每种训练序列码与扩频系数的对应关系。

为了在接收端进行数据检测时简单、方便地得到参与数据检测的扩频码，可以预先约定扩频系数与训练序列码的对应关系。也就是说，对于不同的扩频系数，分别设定其对应的训练序列码。

比如，可以按照均等对应的原则，使一个训练序列码对应一个扩频系数。可以为每个扩频码独立地配置一个训练序列码；也可以不同的扩频系数对应的训练序列码由一个基本训练序列码按一定的偏移量通过循环移位产生。

在前一种方式时，必须预先确定足够多的训练序列码，这种训练序列码应具有比较好的互相关和自相关特性，以保证组成蜂窝网络的小区所形成的每个小区簇内训练序列码都是唯一的。

在后一种方式时，由于一个小区内的训练序列码是由同一基本训练序列产生的，同一小区内已经具有了较好的相关特性和唯一性，因此，只需确定足够数量的基本训练序列以保证能区分每个小区簇内的不同小区。以现有TD-SCDMA系统的基本训练序列码长度为128个码片为例，为了支持本发明的每个扩频系数与训练序列码的一一对应关系，如扩频系数分别为1、2、4、8、16共5种，则循环移位的偏移量则最多可以达到

个，其中K为扩频系数的种类，符号[·]表示取整运算。

这样，接收端即可根据信道估计结果及扩频系数与训练序列码的对应关系，方便地得到用户使用的扩频系数，从而获知对应的扩频码参与数据检测，得到所需的检测数据。

步骤202：在给用户分配资源时，限定每个时隙只能存在一个单码道用户。

如果有多个用户，则分配到不同的载频或不同的时隙中。这样，相对于CDMA系统来说，避免了用户间的干扰。

步骤203：发送端在用户的业务数据传送时根据待传输数据的速率确定需要采用的扩频系数。

传输速率的变化来自两个方面，一是对于数据业务来说业务源本身数据率的变化，二是处于干扰抑制的需要，例如当用户移动到小区边沿等处或由于其它原因而受到较大的干扰时，可以启动干扰抑制机制而减少数据速率、或者是控制调制方式的改变而减少实际数据传输所需要的等效基本码道数量。其中减少速率的方法具体表现为控制每个传输时间间隔可以发送的数据量，而使每个时隙待发送的速率降低，其余待发送的数据则在网络中进行缓存处理，在后续的传输时间间隔发送。而控制调制方式则是通过例如采用高阶调制的方式而使待发送数据在符号数不改变的情况下传输更多的比特数，这样，对于相同的业务源速率可以采用较大的扩频系数的码道来传输。这两种方式都可以理解为根据待传输数据速率的变化而确定需要采用的扩频系数。另外，也有可能同时采用这两种方式，即既存在调制方式的改变也存在对可发送数据量的控制。因此，发送端可以根据调制方式及传送速率的不同，采用不同的扩频系数。

步骤204：根据确定的扩频系数对待传输数据进行扩频处理，并向接收端发送。

其具体过程为：

1.根据预先建立的每种训练序列码与扩频系数的对应关系获取确定的扩频系数对应的训练序列码；

2.根据确定的扩频系数的扩频码对待传输数据进行扩频处理，并与其对应的训练序列组合成对应于一个时隙长度的突发序列；

3.发送端对组成的突发序列进行调制发送。

以上步骤与现有技术的不同在于在获得需要采用的扩频系数后，通过建立的训练序列码与扩频系数对应的关系，找出需要采用的扩频序列码。

对单时隙用户进行扩频，可以减小干扰对接收性能的影响，实现抑制窄带干扰的目的，并且扩频越宽，窄带干扰的抑制能力就越强。

步骤205：接收端对接收的数据进行信道估计，并根据信道估计结果获得相应的扩频系数。

这样，由于每个时隙只有一个用户单码道发送，接收的信号中单个小区的每个时隙内只有一个训练序列码存在，从而可以提高信道估计性能。

首先，接收端在接收到发送信号一个时隙的突发序列后，根据其中的训练序列进行信道估计。比如，如果每个小区一个时隙内的训练序列是由一个基本训练序列产生的，就可以采用针对各个训练序列的联合信道估计方法，而一次获得所有信道的信道估计结果；进一步当存在同频相邻小区时，可以采用多码集信道估计方法获得信道估计结果。

然后，根据信道估计结果得到相应的扩频系数。具体过程如下：

将获得的信道估计结果按照与基本训练序列码循环移位偏移量对应的窗长分割成各个信道响应窗，判断具有最大信号功率的信道响应窗，根据最大信号功率的信道响应窗对应的训练序列码确定用户的扩频系数。

如果一个时隙内的训练序列是独立的，则可以得到各个信道的信道估计，从中找出具有最大功率值的信道估计结果，然后确定对应的训练序列以及扩频系数。

步骤206：将获得的扩频系数应用于数据检测，获得所需信号。

数据检测的方法有多种，比如信道均衡、联合检测等，可根据实际系统需要选用，例如在采用联合检测方式时，可以根据需要分别采用单小区联合检测或多小区联合检测，而应用于联合检测中的信道估计结果则分别是通过单小区信道估计(或单码集信道估计)或多码集信道估计得到的。

在进行数据检测时，需要知道各用户的扩频系数，从而获知扩频码参与数据检测。目前，TD-SCDMA系统中根据midamble(中间码)的分配方式，由高层指定或查表得到扩频码。在本发明中，由于预先约定了扩频系数与训练序列码的对应关系。因此，接收端可以根据训练序列码对应的信道估计结果，简单、方便地得到参与数据检测的扩频码。

下面针对TD-SCDMA系统，进一步详细说明本发明方法。

TD-SCDMA系统的业务时隙突发结构如图3所示：

突发信号中部的信道估计码(midamble码，中间码)是用来进行信道估计的，两边的数据块用来传送业务数据。TD-SCDMA系统的参数为：时隙长为T_TS＝0.675ms＝675us；符号(扩频增益为16)长为：T_S＝12.5us；码片长为T_C＝0.781us＝781ns。每个时隙有两个数据块，每个数据块含有352个码片，中间码共有144(128+16)个码片。数据块中，可采用长度为16的扰码，扩频系数可以取1，2，4，8和16，每个数据块对应的符号数分别为352，176，88，44，22。

用户分配、信号发送及接收端接收的过程如下：

1、分配用户。

一个单载波时隙内只分配一个用户，如果有多个用户，则分配到不同的载频或不同的时隙。相对于一般的CDMA系统，这样做的优点是避免了用户间干扰。

2、分配扩频系数。

一个单载波时隙内，单用户单码道发送，根据不同的需求分配扩频系数。根据待传输信号的速率确定需要采用的扩频系数，例如对TD-SCDMA系统中采用QPSK(正交相移键控)调制的12.2k业务，只分配一个扩频系数8的码道。

3、分配训练序列码。

4、接收端信道估计。

接收端接收信号，进行联合信道估计。如果存在同频相邻小区，则可以采用多码集信道估计方法进行多小区信道估计，得到联合信道估计结果。

5、接收端确定扩频系数，进行数据检测。

首先，计算信道估计结果

从联合信道估计结果中按对应的窗口截取与每个训练序列码对应的信道估计结果

根据具有最大信号窗口的序号得到扩频系数，进行数据检测，得到最终检测结果。

由于预先约定了每种训练序列码与扩频系数的确定对应关系，因此在接收端进行数据检测时可以很容易地得到扩频系数，从而获知扩频码参与数据检测，这比目前TD-SCDMA中根据midamble分配方式，由高层指定或查表得到扩频码更为方便。

可见，本发明在一个单载波时隙内，单用户或共享信道单码道发送，一个时隙不再承载多个用户，从而减小甚至消除了用户间的干扰；通过对单时隙用户进行扩频，从而减小干扰对接收性能的影响，实现抑制窄带干扰的目的；并且根据不同用户的需求，灵活分配相应的扩频系数。本发明降低了不同多址方式融合系统内的同频干扰，提高了系统整体性能。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (7)

1、一种时分多址蜂窝系统中传输可变速率信号的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

A、预先建立每种训练序列码与扩频系数的对应关系；

B、在给用户分配资源时，限定每个时隙只能存在一个单码道用户；

C、发送端根据待传输信号的速率确定需要采用的扩频系数；

D、根据确定的扩频系数对待传输信号进行扩频处理，并向接收端发送；

E、接收端对接收的信号进行信道估计，并根据信道估计结果获相应的扩频系数；

F、将获得的扩频系数应用于数据检测，获得所需信号。

2、根据权利要求1所述的时分多址蜂窝系统中传输可变速率信号的方法，其特征在于，所述步骤A中与每种扩频系数对应的各训练序列码是由同一基本训练序列码经循环移位产生的。

3、根据权利要求1所述的时分多址蜂窝系统中传输可变速率信号的方法，其特征在于，所述步骤D包括：

D1、根据预先建立的每种训练序列码与扩频系数的对应关系获取确定的扩频系数对应的训练序列码；

D2、根据确定的扩频系数的扩频码对待传输信号进行扩频处理，并与其对应的训练序列组合成对应于一个时隙长度的突发序列；

D3、发送端对组成的突发序列进行调制发送。

4、根据权利要求1所述的时分多址蜂窝系统中传输可变速率信号的方法，其特征在于，所述步骤E包括：

E1、接收端在接收到发送信号一个时隙的突发序列后，根据其中的训练序列进行信道估计；

E2、根据信道估计结果得到相应的扩频系数。

5、根据权利要求4所述的时分多址蜂窝系统中传输可变速率信号的方法，其特征在于，所述步骤E1中的信道估计是针对各个训练序列的联合信道估计。

6、根据权利要求4所述的时分多址蜂窝系统中传输可变速率信号的方法，其特征在于，当存在同频相邻小区时，所述步骤E1中的信道估计方法为多码集信道估计方法。

7、根据权利要求4所述的时分多址蜂窝系统中传输可变速率信号的方法，其特征在于，所述步骤E2进一步包括：

E21、将所述信道估计结果按照与基本训练序列码循环移位偏移量对应的窗长分割成各个信道响应窗；

E22、判断具有最大信号功率的信道响应窗；

E23、根据最大信号功率的信道响应窗对应的训练序列码确定用户的扩频系数。

Images