CN1992556B - 上行链路的同步方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种上行链路的同步方法，基于用户设备联合发送技术，包括：在下行链路，用户设备建立下行同步；用户设备进行下行信道估计；用户设备根据估计的下行信道估计值构造传输矩阵A和用户设备需要发送的上行同步码矩阵d，得到上行导频发送数据s，上行导频发送数据s中包含最近一次下行信道的衰落和多径信息；在上行链路，节点Node B接收上行导频发送数据s，建立上行同步；其中，节点Node B对上行导频发送数据s做相关时，将会表现出只有一个多径，可以准确的得到最大峰值，有利于节点Node B确定用户设备发送的超前、滞后量。本发明还揭示了一种上行链路的同步系统和设备。

Description

上行链路的同步方法及系统

技术领域

本发明涉及一种数字通信系统中的同步技术，更具体地说，涉及基于UE联合发送技术的上行同步建立技术，特别是在数字通信系统中采用联合检测(joint detection，简写为JD)联合发送(joint transmission，简写为JT)技术相结合的联合优化信号处理方法，以及时分同步码分多址(TimeDivision Synchronization Code Division Multiple Access，简写为TD-SCDMA)移动通信系统中上行同步建立的方法。

背景技术

TD-SCDMA系统中对同步有较高的要求，特别是对信道估计会造成很大的影响，如果没有准确的系统同步，将导致信道估计出窗，甚至系统内用户间干扰很大，并且无法降低这种干扰。因此，TD-SCDMA系统在用户设备(UE)接入过程中，首先要建立UE与网络侧的初始同步。在基站侧，由于有多个用户、多个上行同步码同时接入；其次，由于信道衰落、多径延时等因素，导致基站侧经过相关后得到的峰值达不到预定的门限值，或者有多个峰值出现。这样会带来两个负面影响：一方面，基站对UE的初始同步估计出现较大的误差，不利于同步建立和跟踪；另一方面，由于多径情况(特别是case2，如表1所示)与两个UE上行同步码碰撞情况下的相关结果比较接近，因此会导致碰撞与多径在基站侧无法正确区分，造成初始同步建立失败。TD-SCDMA下行链路和上行链路使用了相同的频率，在一定时间段内，下行和上行链路具有近似相同的无线传播环境。因此，上行链路的信道冲击响应与下行链路的信道冲击响应在一定时间范围内具有相关性，可认为近似相等。

表1TD-SCDMA多径传播模型

2000年5月德国Kaiserslautern大学的P.W.Baier教授等人提出了联合发送-一种在TDD-CDMA(Time Division Duplex Code Division MultipleAccess，简写为TDD-CDMA)模式下的使用于多用户环境的预均衡技术，它是上行链路基站一侧的联合检测的对偶技术，利用上行链路联合检测的信道状态信息和预适应均衡技术，在基站发送端构建一种基于所有用户的多径、多址的通用发送信号，使得移动台不必进行复杂的信道估计而只需简单的相关运算即可检测出信号。联合检测技术已经在理论和实践中获得了证明。申请号为03137628.2的“基于联合检测联合发送技术的联合优化信号方法”的中国专利进一步提出了与联合检测技术相对应的联合发送技术，使UE的联合检测需求转移为对基站的联合发送，这样UE仅需进行相关运算就可以检测出信号，达到降低用户设备复杂度的目标。这样，一方面，联合发送能有效地降低多址干扰和多径干扰，达到提高系统容量的目的；另一方面，下行链路使用联合发送后，移动台不需要信道估计，只需简单的相关运算即可检测信号，因而降低了移动台的处理复杂度和能耗。但基于UE的联合发送技术未见文献报道。

TD-SCDMA系统的帧结构如图1所示，其中，DwPTS、GP、UpPTS三个时隙的具体可以在进一步分割为如下的时隙：Gp1＝16chips、GP2＝32chips，SYNC_DL1＝64chips、Gp3＝96chips、SYNC_UL＝128chips、GP4＝32chips，根据图1所示的结构，假设UE根据TS0下行信道估计的结果进行联合发送，并在UpPTS开始时间发送UpPTS，那么中间间隔时间为：Gp1+Gp2+SYNC_DL1+Gp3＝208chips，约为τ＝5/6400*192＝0.1625ms。根据相关系数计算公式，

其中为载波频率，

为最大多普勒频偏，N为低频振荡器个数，τ为时间间隔。其相关系数为：0.9997。

图2示出了在移动速度为120km/h，10s中的相关系数。由此可见，采用联合发送技术进行上行同步理论上是可行的。于是，本发明就提出一种采用联合发送技术进行上行同步的方法和系统。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于UE联合发送的上行同步建立技术，使得TD-SCDMA基站可以精确地给UE发送下行同步信息，使UE完成上行同步的建立，并且可以有效的避免出现上行同步码碰撞与多径这两种情况下的相关值无法区分，有助于解决上行同步建立过程成功率较低的问题。

根据本发明的一方面，提供一种上行链路的同步方法，所述上行链路的同步方法基于用户设备联合发送技术，包括如下步骤：

在下行链路，用户设备建立下行同步；

用户设备接收BCH或者DwPCH进行下行信道估计；

用户设备根据估计的下行信道估计值构造传输矩阵A和用户设备需要发送的上行同步码矩阵d，得到上行导频发送数据s，所述上行导频发送数据s中包含最近一次下行信道的衰落和多径信息；

在上行链路，节点Node B接收上行导频发送数据s，建立上行同步；其中，节点Node B对所述上行导频发送数据s做相关时，将会表现出只有一个多径，可以准确的得到最大峰值，有利于节点Node B确定用户设备发送的超前、滞后量。

较佳的，所述用户设备进行下行信道估计步骤还包括对多次接收的BCH或者DwPCH进行信道估计并进行加权平滑。

在上述的方法中，所述用户设备根据估计的下行信道估计值构造传输矩阵A和用户设备需要发送的上行同步码矩阵d，所述上行导频发送数据s和传输矩阵A以及上行同步码矩阵之间的关系为：

d＝A*s+n

其中n为噪声分量。

并且，在使用迫零线性块均衡器(ZF-BLE)法，根据下列公式，计算得到上行导频发送数据s：

${\hat{s}}_{c,\mathrm{ZF}-\mathrm{BLE}}={\left(A^{H}A\right)}^{-1}{A}^{H}d={R_{\mathrm{ZF}}}^{-1}{A}^{H}d$

其中I是单位阵，其中A^Hd是匹配滤波过程；R_ZF ^-1为解相关多用户检测运算。

或者，在上述的方法中，所述用户设备根据估计的下行信道估计值构造传输矩阵A和用户设备需要发送的上行同步码矩阵d，所述上行导频发送数据s和传输矩阵A以及上行同步码矩阵之间的关系为：

d＝A*s+n

其中n为噪声分量。

并且，在使用最小均方误差线性块均衡(MMSE-BLE)法，根据下列公式，计算得到上行导频发送数据s：

${\hat{s}}_{c,\mathrm{MMSE}-\mathrm{BLE}}={(A^{H}A+{\mathrm{\σ}}_n^{2}I)}^{-1}{A}^{H}d={R_{\mathrm{MMSE}}}^{-1}{A}^{H}d$

其中σ_n ²是噪声功率，I是单位阵，其中A^Hd是匹配滤波过程；R_MMSF ^-1为解相关多用户检测运算。

较佳的，节点Node B接收上行导频发送数据s建立上行同步的步骤中，节点Node B接收上行导频s，分别用8个上行导频码与接收信号做8次相关，以判断所使用的接入的上行导频码，以及是否达到上行同步建立的条件，如果符合条件，则节点Node B给用户设备在给定的时隙发送FPACH建立上行同步，如果不符合条件，则不做响应，用户设备建立上行同步失败。其中，所述上行同步建立的条件包括峰值位置在指定的窗内以及是否达到相应的接入门限。

根据本发明的第二方面，提供一种上行链路的同步系统，所述上行链路的同步系统利用用户设备联合发送技术，包括：

位于在用户设备中的，

下行链路同步建立装置，为用户设备建立下行同步；

下行信道估计装置，对下行信道进行估计；

上行导频发送数据产生装置，根据估计的下行信道估计值构造传输矩阵A和用户设备需要发送的上行同步码矩阵d，得到上行导频发送数据s，所述上行导频发送数据s中包含最近一次下行信道的衰落和多径信息；

位于节点Node B中的，

上行同步建立装置，在上行链路，所述上行同步建立装置接收上行导频发送数据s，建立上行同步；其中，节点Node B对所述上行导频发送数据s做相关时，将会表现出只有一个多径，可以准确的得到最大峰值，有利于节点Node B确定用户设备发送的超前、滞后量。

较佳的，所述用户设备中的下行信道估计装置接收BCH或者DwPCH进行信道估计。并且，所述用户设备中的下行信道估计装置还对多次接收的BCH或者DwPCH进行信道估计并进行加权平滑。

在上述的同步系统中，所述上行导频发送数据产生装置根据估计的下行信道估计值构造传输矩阵A和用户设备需要发送的上行同步码矩阵d，所述上行导频发送数据s和传输矩阵A以及上行同步码矩阵之间的关系为：

d＝A*s+n

其中n为噪声分量。

并且，在使用迫零线性块均衡器(ZF-BLE)法，根据下列公式，计算得到上行导频发送数据s：

${\hat{s}}_{c,\mathrm{ZF}-\mathrm{BLE}}={\left(A^{H}A\right)}^{-1}{A}^{H}d={R_{\mathrm{ZF}}}^{-1}{A}^{H}d$

其中I是单位阵，其中A^Hd是匹配滤波过程；R_ZF ^-1为解相关多用户检测运算。

或者，所述上行导频发送数据产生装置根据估计的下行信道估计值构造传输矩阵A和用户设备需要发送的上行同步码矩阵d，所述上行导频发送数据s和传输矩阵A以及上行同步码矩阵之间的关系为：

d＝A*s+n

其中n为噪声分量。

并且，在使用最小均方误差线性块均衡(MMSE-BLE)法，根据下列公式，计算得到上行导频发送数据s：

${\hat{s}}_{c,\mathrm{MMSE}-\mathrm{BLE}}={(A^{H}A+{\mathrm{\σ}}_n^{2}I)}^{-1}{A}^{H}d={R_{\mathrm{MMSE}}}^{-1}{A}^{H}d$

其中σ_n ²是噪声功率，I是单位阵，其中A^Hd是匹配滤波过程；R_MMSE ^-1为解相关多用户检测运算。

较佳的，所述位于节点Node B中的上行同步建立装置接收上行导频发送数据s建立上行同步，分别用8个上行导频码与接收信号做8次相关，以判断所使用的接入的上行导频码，以及是否达到上行同步建立的条件，如果符合条件，则节点Node B给用户设备在给定的时隙发送FPACH建立上行同步，如果不符合条件，则不做响应，用户设备建立上行同步失败。其中，所述上行同步建立的条件包括在峰值位置在指定的窗内以及是否达到相应的接入门限。

根据本发明的第三方面，提供一种上行链路的同步设备，所述上行链路的同步设备基于用户设备联合发送技术，包括：

位于用户设备中的一处理器，所述处理器配置成：

在下行链路，用户设备建立下行同步的单元；

用户设备进行下行信道估计的单元；

用户设备根据估计的下行信道估计值构造传输矩阵A和用户设备需要发送的上行同步码矩阵d，得到上行导频发送数据s的单元，其中所述上行导频发送数据s中包含最近一次下行信道的衰落和多径信息；

位于节点Node B中的一处理器，所述处理器配置成：

在上行链路，节点Node B接收上行导频发送数据s，建立上行同步的单元；其中，节点Node B对所述上行导频发送数据s做相关时，将会表现出只有一个多径，可以准确的得到最大峰值，有利于节点Node B确定用户设备发送的超前、滞后量。

较佳的，所述用户设备中的处理器进行下行信道估计步骤接收BCH或者DwPCH进行信道估计。并且，所述用户设备中的处理器进行下行信道估计步骤还包括对多次接收的BCH或者DwPCH进行信道估计并进行加权平滑。

在上述的设备中，所述用户设备中的处理机根据估计的下行信道估计值构造传输矩阵A和用户设备需要发送的上行同步码矩阵d，所述上行导频发送数据s和传输矩阵A以及上行同步码矩阵之间的关系为：

d＝A*s+n

其中n为噪声分量。

并且，在使用迫零线性块均衡器(ZF-BLE)法，根据下列公式，计算得到上行导频发送数据s：

${\hat{s}}_{c,\mathrm{ZF}-\mathrm{BLE}}={\left(A^{H}A\right)}^{-1}{A}^{H}d={R_{\mathrm{ZF}}}^{-1}{A}^{H}d$

其中I是单位阵，其中A^Hd是匹配滤波过程；R_ZF ^-1为解相关多用户检测运算。

或者，在上述的设备中，所述用户设备中的处理器根据估计的下行信道估计值构造传输矩阵A和用户设备需要发送的上行同步码矩阵d，所述上行导频发送数据s和传输矩阵A以及上行同步码矩阵之间的关系为：

d＝A*s+n

其中n为噪声分量。

并且，在使用最小均方误差线性块均衡(MMSE-BLE)法，根据下列公式，计算得到上行导频发送数据s：

${\hat{s}}_{c,\mathrm{MMSE}-\mathrm{BLE}}={(A^{H}A+{\mathrm{\σ}}_n^{2}I)}^{-1}{A}^{H}d={R_{\mathrm{MMSE}}}^{-1}{A}^{H}d$

其中σ_n ²是噪声功率，I是单位阵，其中A^Hd是匹配滤波过程；R_MMSE ^-1为解相关多用户检测运算。

较佳的，节点Node B中的处理器接收上行导频发送数据s建立上行同步的步骤中，节点Node B接收上行导频s，分别用8个上行导频码与接收信号做8次相关，以判断所使用的接入的上行导频码，以及是否达到上行同步建立的条件，如果符合条件，则节点Node B给用户设备在给定的时隙发送FPACH建立上行同步，如果不符合条件，则不做响应，用户设备建立上行同步失败。其中，所述上行同步建立的条件包括在峰值位置在指定的窗内以及是否达到相应的接入门限。

采用本发明的技术方案，使得TD-SCDMA基站可以精确地给UE发送下行同步信息，使UE完成上行同步的建立，并且可以有效的避免出现上行同步码碰撞与多径这两种情况下的相关值无法区分，有助于解决上行同步建立过程成功率较低的问题。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加清楚，在附图中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1是TD-SCDMA系统帧结构图；

图2是在移动速度为120km/h，10s中的相关系数图表；

图3是根据本发明的一实施例的上行链路同步方法的流程图；

图4是根据本发明的一实施例的上行链路同步系统的结构图；

图5是根据本发明的一实施例的上行链路同步设备的结构图；

图6是采用本发明的上行链路同步技术的仿真结果。

具体实施方式

本发明的目的是提出一种基于UE联合发送的上行同步建立技术，使得TD-SCDMA基站可以精确地给UE发送下行同步信息，使UE完成上行同步的建立，并且可以有效的避免出现上行同步码碰撞与多径这两种情况下的相关值无法区分，有助于解决上行同步建立过程成功率较低的问题。

第一实施例

本发明的第一方面提供一种上行链路的同步方法，图3示出了根据本发明的一实施例的上行链路同步方法的流程图。如图3所示，该上行链路的同步方法300基于用户设备联合发送技术，包括如下步骤：

S301，在下行链路，用户设备(UE)建立下行同步。

S302，UE进行下行信道估计。根据本发明的一实施例，UE进行下行信道估计步骤接收BCH或者DwPCH进行信道估计，并且，较佳的是，UE多次接收BCH或者DwPCH进行信道估计并对多次接收的BCH或者DwPCH进行信道估计并进行加权平滑。

S303，UE根据估计的下行信道估计值构造传输矩阵A和用户设备需要发送的上行同步码矩阵d，得到上行导频发送数据s，上行导频发送数据s中包含最近一次下行信道的衰落和多径信息。

根据本法明的一实施例，UE根据平滑后的BCH或者DwPCH信道估计，构造传输矩阵A，设UE发送的上行同步码为矩阵s，则在Node B接收的信号为d，由于上下行时间较短，其相关系数较大为0.9997，从前面的理论分析看，近似认为上下行传输矩阵相同，则得到接收端信号表示如下：

d＝A*s+n

这里

$d={[d\mathrm{0,15}\×\{0\left\}\right]}^T,s=\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\\ .\\ .\\ .\\ s_{128}\end{array}\right]$

设d0是原始发送的128chip上行同步码，UE发送的信号d0由s代替，下行读取BCH信道(TS0)，其窗宽为W＝16，因此构建d时，在d0后面增加15个0，则d为143×1维矩阵，s为128×1维矩阵，其中n为估计出的噪声矩阵。A矩阵为143×128维矩阵，它是由h重复移位构成的，h矩阵维数是W×1，它由信道冲击响应构成。A、h矩阵结构如下：

$h=\left[\begin{array}{c}{h}_1\\ h_2\\ h_3\\ .\\ .\\ .\\ h_W\end{array}\right]$

有了上面的接收信号模型，根据不同的业务环境，可得：在在使用迫零线性块均衡器(ZF-BLE)法，

${\hat{s}}_{c,\mathrm{ZF}-\mathrm{BLE}}={\left(A^{H}A\right)}^{-1}{A}^{H}d={R_{\mathrm{ZF}}}^{-1}{A}^{H}d$

或者。

在在使用最小均方误差线性块均衡(MMSE-BLE)法，

${\hat{s}}_{c,\mathrm{MMSE}-\mathrm{BLE}}={(A^{H}A+{\mathrm{\σ}}_n^{2}I)}^{-1}{A}^{H}d={R_{\mathrm{MMSE}}}^{-1}{A}^{H}d$

在上述两个公式中，σ_n ²是噪声功率，I是单位阵，其中A^Hd是匹配滤波过程；R_ZF ^-1或R_MMSF ^-1为解相关多用户检测运算。

于是，在使用迫零线性块均衡器(ZF-BLE)法，根据公式：

${\hat{s}}_{c,\mathrm{ZF}-\mathrm{BLE}}={\left(A^{H}A\right)}^{-1}{A}^{H}d={R_{\mathrm{ZF}}}^{-1}{A}^{H}d$ 计算得到上行导频发送数据s。

在使用最小均方误差线性块均衡(MMSE-BLE)法，根据公式：

${\hat{s}}_{c,\mathrm{MMSE}-\mathrm{BLE}}={(A^{H}A+{\mathrm{\σ}}_n^{2}I)}^{-1}{A}^{H}d={R_{\mathrm{MMSE}}}^{-1}{A}^{H}d$ 计算得到上行导频发送数据s。

S304，在上行链路，节点Node B接收上行导频发送数据s，建立上行同步；其中，节点Node B对所述上行导频发送数据s做相关时，将会表现出只有一个多径，可以准确的得到最大峰值，有利于节点Node B确定UE发送的超前、滞后量。

根据本发明的一实施例，节点Node B接收上行导频发送数据s建立上行同步的步骤中，节点Node B接收上行导频s，分别用8个上行导频码与接收信号做8次相关，以判断所使用的接入的上行导频码，以及是否达到上行同步建立的条件，如果符合条件，则节点Node B给UE在给定的时隙发送FPACH建立上行同步，如果不符合条件，则不做响应，UE建立上行同步失败。其中，上行同步建立的条件包括在峰值位置在指定的窗内以及是否达到相应的接入门限。

第二实施例

本发明的第二方面提供一种上行链路的同步系统，图4示出了根据本发明的一实施例的上行链路同步系统的结构图。如图4所示，该上行链路的同步系统400利用用户设备联合发送技术，包括：

位于在UE 402中的，

下行链路同步建立装置404，为UE建立下行同步。

下行信道估计装置406，对下行信道进行估计。根据本发明的一实施例，UE中的下行信道估计装置406进行下行信道估计步骤接收BCH或者DwPCH进行信道估计，并且，较佳的是，下行信道估计装置406多次接收BCH或者DwPCH进行信道估计并对多次接收的BCH或者DwPCH进行信道估计并进行加权平滑。

上行导频发送数据产生装置408，根据估计的下行信道估计值构造传输矩阵A和用户设备需要发送的上行同步码矩阵d，得到上行导频发送数据s，所述上行导频发送数据s中包含最近一次下行信道的衰落和多径信息。

根据本法明的一实施例，上行导频发送数据产生装置408根据平滑后的BCH或者DwPCH信道估计，构造传输矩阵A，设UE发送的上行同步码为矩阵s，则在Node B接收的信号为d，由于上下行时间较短，其相关系数较大为0.9997，从前面的理论分析看，近似认为上下行传输矩阵相同，则得到接收端信号表示如下：

d＝A*s+n

这里

$d={[d\mathrm{0,15}\×\{0\left\}\right]}^T,s=\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\\ .\\ .\\ .\\ s_{128}\end{array}\right]$

设d0是原始发送的128chip上行同步码，UE发送的信号d0由s代替，下行读取BCH信道(TS0)，其窗宽为W＝16，因此构建d时，在d0后面增加15个0，则d为143×1维矩阵，s为128×1维矩阵，其中n为估计出的噪声矩阵。A矩阵为143×128维矩阵，它是由h重复移位构成的，h矩阵维数是W×1，它由信道冲击响应构成。A、h矩阵结构如下：

$h=\left[\begin{array}{c}{h}_1\\ h_2\\ h_3\\ .\\ .\\ .\\ h_W\end{array}\right]$

有了上面的接收信号模型，根据不同的业务环境，可得：

在使用迫零线性块均衡器(ZF-BLE)法， ${\hat{s}}_{c,\mathrm{ZF}-\mathrm{BLE}}={\left(A^{H}A\right)}^{-1}{A}^{H}d={R_{\mathrm{ZF}}}^{-1}{A}^{H}d$

或者。

在使用最小均方误差线性块均衡(MMSE-BLE)法，

${\hat{s}}_{c,\mathrm{MMSE}-\mathrm{BLE}}={(A^{H}A+{\mathrm{\σ}}_n^{2}I)}^{-1}{A}^{H}d={R_{\mathrm{MMSE}}}^{-1}{A}^{H}d$

在上述两个公式中，σ_n ²是噪声功率，I是单位阵，其中A^Hd是匹配滤波过程；R_ZF ^-1或R_MMSE ^-1为解相关多用户检测运算。

于是，在使用迫零线性块均衡器(ZF-BLE)法，根据公式：

${\hat{s}}_{c,\mathrm{ZF}-\mathrm{BLE}}={\left(A^{H}A\right)}^{-1}{A}^{H}d={R_{\mathrm{ZF}}}^{-1}{A}^{H}d$ 计算得到上行导频发送数据s。

在使用最小均方误差线性块均衡(MMSE-BLE)法，根据公式：

${\hat{s}}_{c,\mathrm{MMSE}-\mathrm{BLE}}={(A^{H}A+{\mathrm{\σ}}_n^{2}I)}^{-1}{A}^{H}d={R_{\mathrm{MMSE}}}^{-1}{A}^{H}d$ 计算得到上行导频发送数据s

位于节点Node B 410中的，

上行同步建立装置412，在上行链路，上行同步建立装置412接收上行导频发送数据s，建立上行同步；其中，节点Node B对所述上行导频发送数据s做相关时，将会表现出只有一个多径，可以准确的得到最大峰值，有利于节点Node B确定UE发送的超前、滞后量。

根据本发明的一实施例，节点Node B接收上行导频s，上行同步建立装置412分别用8个上行导频码与接收信号做8次相关，以判断所使用的接入的上行导频码，以及是否达到上行同步建立的条件，如果符合条件，则节点Node B给UE在给定的时隙发送FPACH建立上行同步，如果不符合条件，则不做响应，UE建立上行同步失败。其中，上行同步建立的条件包括在峰值位置在指定的窗内以及是否达到相应的接入门限。

第三实施例

本发明的第三方面提供一种上行链路的同步设备，图5示出了根据本发明的一实施例的上行链路同步设备的结构图。如图5所示，所述上行链路的同步设备500基于用户设备联合发送技术，包括：

位于UE 502中的一处理器504，处理器504配置成：

在下行链路，UE建立下行同步。

UE进行下行信道估计。较佳的，UE进行下行信道估计步骤接收BCH或者DwPCH进行信道估计，并且，较佳的是，UE多次接收BCH或者DwPCH进行信道估计并对多次接收的BCH或者DwPCH进行信道估计并进行加权平滑。

UE根据估计的下行信道估计值构造传输矩阵A和用户设备需要发送的上行同步码矩阵d，得到上行导频发送数据s，所述上行导频发送数据s中包含最近一次下行信道的衰落和多径信息。

较佳的，UE根据平滑后的BCH或者DwPCH信道估计，构造传输矩阵A，设UE发送的上行同步码为矩阵s，则在Node B接收的信号为d，由于上下行时间较短，其相关系数较大为0.9997，从前面的理论分析看，近似认为上下行传输矩阵相同，则得到接收端信号表示如下：

d＝A*s+n

这里

$d={[d\mathrm{0,15}\×\{0\left\}\right]}^T,s=\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\\ .\\ .\\ .\\ s_{128}\end{array}\right]$

设d0是原始发送的128chip上行同步码，UE发送的信号d0由s代替，下行读取BCH信道(TS0)，其窗宽为W＝16，因此构建d时，在d0后面增加15个0，则d为143×1维矩阵，s为128×1维矩阵，其中n为估计出的噪声矩阵。A矩阵为143×128维矩阵，它是由h重复移位构成的，h矩阵维数是W×1，它由信道冲击响应构成。A、h矩阵结构如下：

$h=\left[\begin{array}{c}{h}_1\\ h_2\\ h_3\\ .\\ .\\ .\\ h_W\end{array}\right]$

有了上面的接收信号模型，根据不同的业务环境，可得：

在使用迫零线性块均衡器(ZF-BLE)法， ${\hat{s}}_{c,\mathrm{ZF}-\mathrm{BLE}}={\left(A^{H}A\right)}^{-1}{A}^{H}d={R_{\mathrm{ZF}}}^{-1}{A}^{H}d$

或者。

在使用最小均方误差线性块均衡(MMSE-BLE)法，

${\hat{s}}_{c,\mathrm{MMSE}-\mathrm{BLE}}={(A^{H}A+{\mathrm{\σ}}_n^{2}I)}^{-1}{A}^{H}d={R_{\mathrm{MMSE}}}^{-1}{A}^{H}d$

在上述两个公式中，σ_n ²是噪声功率，I是单位阵，其中A^Hd是匹配滤波过程；R_ZF ^-1或R_MMSE ^-1为解相关多用户检测运算。

于是，在使用迫零线性块均衡器(ZF-BLE)法，根据公式：

${\hat{s}}_{c,\mathrm{ZF}-\mathrm{BLE}}={\left(A^{H}A\right)}^{-1}{A}^{H}d={R_{\mathrm{ZF}}}^{-1}{A}^{H}d$ 计算得到上行导频发送数据s。

在使用最小均方误差线性块均衡(MMSE-BLE)法，根据公式：

${\hat{s}}_{c,\mathrm{MMSE}-\mathrm{BLE}}={(A^{H}A+{\mathrm{\σ}}_n^{2}I)}^{-1}{A}^{H}d={R_{\mathrm{MMSE}}}^{-1}{A}^{H}d$ 计算得到上行导频发送数据s。

该上行链路同步设备500还包括，位于节点Node B 506中的一处理器508，处理器508配置成：

在上行链路，节点Node B接收上行导频发送数据s，建立上行同步；其中，节点Node B对所述上行导频发送数据s做相关时，将会表现出只有一个多径，可以准确的得到最大峰值，有利于节点Node B确定UE发送的超前、滞后量。

较佳的，节点Node B接收上行导频发送数据s建立上行同步的步骤中，节点Node B接收上行导频s，分别用8个上行导频码与接收信号做8次相关，以判断所使用的接入的上行导频码，以及是否达到上行同步建立的条件，如果符合条件，则节点Node B给UE在给定的时隙发送FPACH建立上行同步，如果不符合条件，则不做响应，UE建立上行同步失败。其中，上行同步建立的条件包括在峰值位置在指定的窗内以及是否达到相应的接入门限。

仿真结果

采用本发明的上行链路同步的方法、系统或者是设备，其效果可以参考图4的仿真结果。图4所示的仿真结果中，仿真条件为Case2，3km/h，Ec/No＝-10dB。从仿真结果看，采用联合发送技术的峰值十分突出，容易检测，而采用一般的方法峰值不十分突出，难于检测，可见采用本发明的联合发送技术效果明显优于不采用联合发送的方法。

采用本发明的技术方案，使得TD-SCDMA基站可以精确地给UE发送下行同步信息，使UE完成上行同步的建立，并且可以有效的避免出现上行同步码碰撞与多径这两种情况下的相关值无法区分，有助于解决上行同步建立过程成功率较低的问题。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (12)

1.一种上行链路的同步方法，其特征在于，所述上行链路的同步方法基于用户设备联合发送技术，包括如下步骤：

在下行链路，用户设备建立下行同步；

用户设备接收BCH或者DwPCH进行下行信道估计，其中还包括对多次接收的BCH或者DwPCH进行信道估计并进行加权平滑；

用户设备根据估计的下行信道估计值构造传输矩阵A和用户设备需要发送的上行同步码矩阵d，得到上行导频发送数据s，所述上行导频发送数据s中包含最近一次下行信道的衰落和多径信息，其中所述上行导频发送数据s和传输矩阵A以及上行同步码矩阵之间的关系为：

d＝A*s+n

其中n为噪声分量，

d＝[d0，15×{0}]^T，其中W是BCH信道的窗宽，h是信道冲击响应所对应的多径，d0是原始发送的上行同步码；

并且，在使用迫零线性块均衡器法，根据下列公式，计算得到上行导频发送数据s：

其中

是使用迫零线性块均衡器法计算得到的上行导频发送数据；

其中A^Hd是匹配滤波过程；R_ZF ^-1为解相关多用户检测运算；

在上行链路，节点Node B接收上行导频发送数据s，建立上行同步；其中，节点Node B对所述上行导频发送数据s做相关时，将会表现出只有一个多径，可以准确的得到最大峰值，有利于节点Node B确定用户设备发送的超前、滞后量。

2.如权利要求1所述的上行链路的同步方法，其特征在于，节点NodeB接收上行导频发送数据s建立上行同步的步骤中，节点Node B接收上行导频发送数据s，分别用8个上行导频码与接收信号做8次相关，以判断所使用的接入的上行导频码，以及是否达到上行同步建立的条件，如果符合条件，则节点Node B给用户设备在给定的时隙发送FPACH建立上行同步，如果不符合条件，则不做响应，用户设备建立上行同步失败。

3.一种上行链路的同步方法，其特征在于，所述上行链路的同步方法基于用户设备联合发送技术，包括如下步骤：

在下行链路，用户设备建立下行同步；

用户设备接收BCH或者DwPCH进行下行信道估计，其中还包括对多次接收的BCH或者DwPCH进行信道估计并进行加权平滑；

用户设备根据估计的下行信道估计值构造传输矩阵A和用户设备需要发送的上行同步码矩阵d，得到上行导频发送数据s，所述上行导频发送数据s中包含最近一次下行信道的衰落和多径信息，所述上行导频发送数据s和传输矩阵A以及上行同步码矩阵之间的关系为：

d＝A*s+n

其中n为噪声分量，

d＝[d0，15×{0}]^T，其中W是BCH信道的窗宽，h是信道冲击响应所对应的多径，d0是原始发送的上行同步码；

并且，在使用最小均方误差线性块均衡法，根据下列公式，计算得到上行导频发送数据s：

其中是使用最小均方误差线性块均衡法得到的上行导频发送数据；

其中是噪声功率，I是单位阵，其中A^Hd是匹配滤波过程；R_MMSE ^-1为解相关多用户检测运算；

在上行链路，节点Node B接收上行导频发送数据s，建立上行同步；其中，节点Node B对所述上行导频发送数据s做相关时，将会表现出只有一个多径，可以准确的得到最大峰值，有利于节点Node B确定用户设备发送的超前、滞后量。

4.如权利要求3所述的上行链路的同步方法，其特征在于，节点NodeB接收上行导频发送数据s建立上行同步的步骤中，节点Node B接收上行导频发送数据s，分别用8个上行导频码与接收信号做8次相关，以判断所使用的接入的上行导频码，以及是否达到上行同步建立的条件，如果符合条件，则节点Node B给用户设备在给定的时隙发送FPACH建立上行同步，如果不符合条件，则不做响应，用户设备建立上行同步失败。

5.一种上行链路的同步系统，其特征在于，所述上行链路的同步系统利用用户设备联合发送技术，包括：

位于在用户设备中的，

下行链路同步建立装置，为用户设备建立下行同步；

下行信道估计装置，对下行信道进行估计；

上行导频发送数据产生装置，根据估计的下行信道估计值构造传输矩阵A和用户设备需要发送的上行同步码矩阵d，得到上行导频发送数据s，所述上行导频发送数据s中包含最近一次下行信道的衰落和多径信息，所述上行导频发送数据s和传输矩阵A以及上行同步码矩阵之间的关系为：

d＝A*s+n

其中n为噪声分量，

d＝[d0，15×{0}]^T，其中W是BCH信道的窗宽，h是信道冲击响应所对应的多径，d0是原始发送的上行同步码；

并且，使用迫零线性块均衡器法，根据下列公式，计算得到上行导频发送数据s：

其中是使用迫零线性块均衡器法计算得到的上行导频发送数据；

其中A^Hd是匹配滤波过程；R_ZF ^-1为解相关多用户检测运算；

位于节点Node B中的，

上行同步建立装置，在上行链路，所述上行同步建立装置接收上行导频发送数据s，建立上行同步；其中，节点Node B对所述上行导频发送数据s做相关时，将会表现出只有一个多径，可以准确的得到最大峰值，有利于节点Node B确定用户设备发送的超前、滞后量。

6.如权利要求5所述的上行链路的同步系统，其特征在于，所述用户设备中的下行信道估计装置接收BCH或者DwPCH进行信道估计。

7.如权利要求6所述的上行链路的同步系统，其特征在于，所述用户设备中的下行信道估计装置还对多次接收的BCH或者DwPCH进行信道估计并进行加权平滑。

8.如权利要求5所述的上行链路的同步系统，其特征在于，所述位于节点Node B中的上行同步建立装置接收上行导频发送数据s建立上行同步，分别用8个上行导频码与接收信号做8次相关，以判断所使用的接入的上行导频码，以及是否达到上行同步建立的条件，如果符合条件，则节点Node B给用户设备在给定的时隙发送FPACH建立上行同步，如果不符合条件，则不做响应，用户设备建立上行同步失败。

9.一种上行链路的同步系统，其特征在于，所述上行链路的同步系统利用用户设备联合发送技术，包括：

位于在用户设备中的，

下行链路同步建立装置，为用户设备建立下行同步；

下行信道估计装置，对下行信道进行估计；

上行导频发送数据产生装置，根据估计的下行信道估计值构造传输矩阵A和用户设备需要发送的上行同步码矩阵d，得到上行导频发送数据s，所述上行导频发送数据s中包含最近一次下行信道的衰落和多径信息，所述上行导频发送数据s和传输矩阵A以及上行同步码矩阵之间的关系为：

d＝A*s+n

其中n为噪声分量，

d＝[d0，15×{0}]^T，其中W是BCH信道的窗宽，h是信道冲击响应所对应的多径，d0是原始发送的上行同步码；

并且，在使用最小均方误差线性块均衡法，根据下列公式，计算得到上行导频发送数据s：

其中

是使用最小均方误差线性块均衡法得到的上行导频发送数据；

其中

是噪声功率，I是单位阵，其中A^Hd是匹配滤波过程；R_MMSE ^-1为解相关多用户检测运算；

位于节点Node B中的，

上行同步建立装置，在上行链路，所述上行同步建立装置接收上行导频发送数据s，建立上行同步；其中，节点Node B对所述上行导频发送数据s做相关时，将会表现出只有一个多径，可以准确的得到最大峰值，有利于节点Node B确定用户设备发送的超前、滞后量。

10.如权利要求9所述的上行链路的同步系统，其特征在于，所述用户设备中的下行信道估计装置接收BCH或者DwPCH进行信道估计。

11.如权利要求10所述的上行链路的同步系统，其特征在于，所述用户设备中的下行信道估计装置还对多次接收的BCH或者DwPCH进行信道估计并进行加权平滑。

12.如权利要求9所述的上行链路的同步系统，其特征在于，所述位于节点Node B中的上行同步建立装置接收上行导频发送数据s建立上行同步，分别用8个上行导频码与接收信号做8次相关，以判断所使用的接入的上行导频码，以及是否达到上行同步建立的条件，如果符合条件，则节点Node B给用户设备在给定的时隙发送FPACH建立上行同步，如果不符合条件，则不做响应，用户设备建立上行同步失败。

Images