專利名稱：基于td-scdma實(shí)現(xiàn)單頻網(wǎng)的頻域均衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字移動(dòng)通信領(lǐng)域，特別是涉及一種基于TD-SCDMA (時(shí) 分同步碼分多址)實(shí)現(xiàn)單頻網(wǎng)的頻域均衡方法。
技術(shù)背景目前，人們對(duì)移動(dòng)通信的需求已不再滿足于電話和消息業(yè)務(wù)，大量多 媒體業(yè)務(wù)涌現(xiàn)出來，其中電視廣播甚至交互電視是人們感興趣的應(yīng)用之現(xiàn)有的TD-SCDMA系統(tǒng)中，當(dāng)需要給用戶終端發(fā)送下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)時(shí)， 系統(tǒng)給用戶終端分配若干物理信道，然后將數(shù)據(jù)承載在這些物理信道上發(fā) 送給用戶終端。使用現(xiàn)有的TD-SCDMA系統(tǒng)發(fā)送廣播業(yè)務(wù)時(shí)，系統(tǒng)需要給 不同的用戶終端建立不同的物理信道，然后分別發(fā)送，因此現(xiàn)有TD-SCDMA 系統(tǒng)發(fā)送廣播業(yè)務(wù)時(shí)，其效率是很低的。由于系統(tǒng)的物理信道是有限的， 現(xiàn)有TD-SCDMA系統(tǒng)同一時(shí)刻只能支持相當(dāng)有限的用戶數(shù)。為了提高TD-SCDMA系統(tǒng)承載廣播業(yè)務(wù)的效率，在3GPP協(xié)議中提出使 用單頻網(wǎng)(SFN)發(fā)送廣播數(shù)據(jù)。所謂單頻網(wǎng)是指多個(gè)基站同步地發(fā)送相 同的物理信號(hào)，這樣接收機(jī)收到的信號(hào)是這些基站發(fā)送的信號(hào)的疊加，接 收機(jī)本身意識(shí)不到多個(gè)基站的存在。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，可以使用一個(gè) 頻點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙構(gòu)成單頻網(wǎng)，專門進(jìn)行下行廣播，也可以使用整個(gè) 頻點(diǎn)構(gòu)成單頻網(wǎng)進(jìn)行下行廣播。目前TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的物理信道采用四層結(jié)構(gòu)，最下面兩層是子幀和 時(shí)隙。每個(gè)子幀長(zhǎng)度為5ms，包含了 7個(gè)長(zhǎng)度為675 u s的常規(guī)時(shí)隙和3 個(gè)特殊時(shí)隙。這3個(gè)特殊時(shí)隙分別為DwPTS (下行導(dǎo)頻時(shí)隙)、GP (保護(hù) 間隔)和UpPTS (上行導(dǎo)頻時(shí)隙)，有各自的用途。在傳統(tǒng)的TD-SCDMA系統(tǒng)中，不同基站發(fā)送的中導(dǎo)碼是不同的，同一 基站的不同時(shí)隙發(fā)送的中導(dǎo)碼也可能是不同的。然而在基于單頻網(wǎng)的廣播 系統(tǒng)中，不同時(shí)隙發(fā)送的中導(dǎo)碼是相同的，由于各基站發(fā)送相同的物理信 號(hào)，因此不同基站之間發(fā)送的中導(dǎo)碼也是相同的。傳統(tǒng)的接收機(jī)檢測(cè)方法在時(shí)域處理，估計(jì)出信道的沖擊響應(yīng)，對(duì)每個(gè) 擴(kuò)頻碼都必須求出其信道估計(jì)。然后通過建立聯(lián)合檢測(cè)方程，對(duì)大矩陣求 逆來得到發(fā)射的符號(hào)向量。即使有各種簡(jiǎn)化算法，時(shí)域處理的計(jì)算復(fù)雜度 仍然相當(dāng)高。'如果不改動(dòng)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，仍然使用長(zhǎng)度為16碼片的GP，那么整個(gè)系 統(tǒng)可以容忍的最大多徑時(shí)延被限制在16碼片的時(shí)間內(nèi)。在基于單頻網(wǎng)的 廣播系統(tǒng)中，由于終端接收到的信號(hào)為來自多個(gè)基站發(fā)射信號(hào)的疊加，因 此信道的沖擊響應(yīng)也為各基站到終端的沖擊響應(yīng)的疊加。由于各基站到終 端的距離不同，信道的沖擊響應(yīng)的時(shí)延擴(kuò)展較大，多徑時(shí)延可能會(huì)超過 GP的保護(hù)范圍。如果簡(jiǎn)單地把GP的保護(hù)時(shí)間加長(zhǎng)，就會(huì)降低有效的數(shù)據(jù) 傳輸時(shí)間，增加了額外的開銷。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于TD-SCDMA實(shí)現(xiàn)單頻網(wǎng)的頻 域均衡方法，在不改變幀結(jié)構(gòu)的前提條件下，使接收機(jī)的計(jì)算復(fù)雜度降低，能處理單頻網(wǎng)帶來的技術(shù)難題，并且能有效提高數(shù)據(jù)傳輸效率。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明基于TD-SCDMA實(shí)現(xiàn)單頻網(wǎng)的頻域均衡 方法，連續(xù)的兩個(gè)TS采用相同的中導(dǎo)碼，實(shí)現(xiàn)步驟如下(1) 根據(jù)相鄰的兩個(gè)中導(dǎo)碼，使用信道估計(jì)算法，分別得到信道沖 擊響應(yīng)hl (n)和h2 (n) (n = l、 2、…、L)，其中L為信道沖擊響應(yīng)的最大時(shí)延；(2) 對(duì)信道沖擊響應(yīng)hl (n)和h2 (n)分別進(jìn)行864點(diǎn)的離散傅立 葉變換，得到相應(yīng)信道的頻率響應(yīng)hl (k)和h2 (k) (k=l、 2、…、864)，其中k為頻域的子載波索引號(hào)；(3) 對(duì)hl (k)和h2 (k)進(jìn)行平滑處理，得到平滑后的頻率響應(yīng)h (k);(4) 對(duì)接收序列進(jìn)行頻域均衡，得到序列y (k);(5) 對(duì)序列y (k)進(jìn)行離散傅立葉反變換，得到長(zhǎng)度為864的均衡 后的時(shí)間序列y (n)，將序列y (n)按照其構(gòu)成分解為兩塊，分別屬于 TSi的右數(shù)據(jù)塊和TSi+l的左數(shù)據(jù)塊。對(duì)于連續(xù)的兩個(gè)TS不使用相同的中導(dǎo)碼，本發(fā)明的方法如下 步驟一、當(dāng)前TS的最后部分有一個(gè)GP，前面一個(gè)TS的最后部分也 有一個(gè)GP，滿足循環(huán)移位的性質(zhì)；把當(dāng)前TS的左數(shù)據(jù)塊、中導(dǎo)碼、右數(shù) 據(jù)塊和GP組成一個(gè)長(zhǎng)度為864的時(shí)間序列x(n)，看做零填充-正交頻分 復(fù)用的一個(gè)符號(hào)；步驟二、按照零填充-正交頻分復(fù)用的解調(diào)方法，對(duì)序列x(n)做預(yù)處 理，使其滿足循環(huán)巻積的性質(zhì)；步驟三、把序列x (n)做離散傅立葉變換，得到長(zhǎng)度為864的序列x (k);步驟四、對(duì)接收序列采用迫零算法，或采用最小均方誤差算法，進(jìn)行 頻域均衡，得到序列y (k);步驟五、序列y (k)做離散傅立葉反變換，得到長(zhǎng)度為864的序列x(n)。 按照其構(gòu)成從中分離出該TS的左數(shù)據(jù)塊和右數(shù)據(jù)塊。采用本發(fā)明的頻域均衡方法，最大可容忍的多徑時(shí)延可以達(dá)到中導(dǎo)碼 的長(zhǎng)度，即144個(gè)碼片的時(shí)間段。采用本發(fā)明的頻域均衡方法，可以進(jìn)一步提高傳輸速率。每個(gè)TS (時(shí) 隙)的GP沒有任何價(jià)值，不需要GP來隔離多徑時(shí)延，可以用它來傳輸數(shù) 據(jù)，即右數(shù)據(jù)塊的長(zhǎng)度從352碼片(chip)增加到368碼片。從而提高整 個(gè)TD-SCDMA系統(tǒng)的頻譜效率。FFT/IFFT (快速傅立葉變換/快速傅立葉反變換)通常用硬件實(shí)現(xiàn)， 在頻域進(jìn)行均衡所需的計(jì)算代價(jià)非常低。連續(xù)的兩個(gè)TS采用相同的中導(dǎo) 碼，系統(tǒng)能夠容忍的多徑時(shí)延可以達(dá)到中導(dǎo)碼的長(zhǎng)度，對(duì)于單頻網(wǎng)是非常 好的解決方案。GP可以得到充分利用，以傳輸有效數(shù)據(jù)，避免了人為浪 費(fèi)。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1是采用相同中導(dǎo)碼的頻域均衡方法示意圖；圖2是采用不同中導(dǎo)碼的頻域均衡方法示意圖；圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式一中對(duì)最后一個(gè)TS的處理過程示意圖；圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式二中對(duì)第一個(gè)TS的處理過程示意圖。在本發(fā)明中，用TS (time slot)表示時(shí)隙，用M表示中導(dǎo)碼 (midamble)，用GP表示保護(hù)間隔。每個(gè)TS由四部分組成，分別是長(zhǎng)度 為352碼片的左數(shù)據(jù)塊，長(zhǎng)度為144碼片的中導(dǎo)碼，長(zhǎng)度為352碼片的右 數(shù)據(jù)塊，以及長(zhǎng)度為16碼片的GP。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)前提條件是連續(xù)的兩個(gè)TS采用相同的中導(dǎo)碼，包括一 個(gè)子幀的7個(gè)TS都采用相同的中導(dǎo)碼，以及某頻點(diǎn)上的全部子幀都采用 相同的中導(dǎo)碼。如果網(wǎng)絡(luò)側(cè)的參數(shù)配置不滿足上述條件，仍然可以使用本 發(fā)明所述的方法，只是系統(tǒng)能夠容忍的多徑時(shí)延被限制在GP的保護(hù)時(shí)間 內(nèi)。對(duì)于同一廣播業(yè)務(wù)，參與廣播的各個(gè)基站的數(shù)據(jù)源是完全同步的，這 里所指的數(shù)據(jù)源同步指的是基站發(fā)送的信息數(shù)據(jù)符號(hào)序列是在同一時(shí)間 發(fā)送的。有很多方法可以實(shí)現(xiàn)基站同步發(fā)送數(shù)據(jù)，比如， 一種實(shí)現(xiàn)方法是 使用GPS (全球定位系統(tǒng))系統(tǒng)，同時(shí)在數(shù)據(jù)包上增加時(shí)間戳，然后讓各 基站根據(jù)時(shí)間戳上指定的時(shí)間將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去?；緦?shù)據(jù)發(fā)送出去后,位于廣播網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)的用戶終端接收到的 信號(hào)為所有參與廣播的基站發(fā)射的信號(hào)的疊加。本發(fā)明中，使用現(xiàn)有的 TD-SCDMA系統(tǒng)的一個(gè)或者多個(gè)時(shí)隙發(fā)送廣播業(yè)務(wù)。參見圖1，其中100為信道沖擊響應(yīng)的多徑時(shí)延，101 109為終端接 收到的若干連續(xù)TS數(shù)據(jù)。任意一個(gè)TS包括三個(gè)部分左數(shù)據(jù)塊、中導(dǎo)碼、 右數(shù)據(jù)塊加上GP。在基于TD-SCDMA的單頻網(wǎng)廣播系統(tǒng)中，相鄰兩個(gè)TS 的中導(dǎo)碼相同，即中導(dǎo)碼102和105采用同樣的訓(xùn)練序列，或者中導(dǎo)碼105和108采用同樣的訓(xùn)練序列。把TS數(shù)據(jù)103、 104、 105總共長(zhǎng)度為864碼片的時(shí)間序列標(biāo)記為 x (n) (n=l、 2、…、864)，把它看作一個(gè)OFDM (正交頻分復(fù)用)符號(hào)。 對(duì)該序列進(jìn)行離散傅立葉變換，也可以進(jìn)行864點(diǎn)的FFT，得到長(zhǎng)度為864 的序列x (k) (k二l、 2、…、864)。由于中導(dǎo)碼102和105相同，滿足循 環(huán)移位的性質(zhì)，因此可以采用OFDM的處理方法。本發(fā)明的頻域均衡方法包含以下步驟(1) 根據(jù)中導(dǎo)碼102和105，使用傳統(tǒng)的信道估計(jì)算法，分別得到 信道沖擊響應(yīng)hl (n)和h2 (n) (n二l、 2、…、L)，其中L為信道沖 擊響應(yīng)的最大時(shí)延。(2) 對(duì)信道沖擊響應(yīng)hl (n)和h2 (n)分別進(jìn)行864點(diǎn)的離散傅立 葉變換，得到相應(yīng)信道的頻率響應(yīng)hl (k)和h2 (k) (k=l、 2、…、864)。(3) 對(duì)hl (k)和h2 (k)進(jìn)行平滑處理，得到平滑后的頻率響應(yīng) h (k)。(4) 對(duì)接收序列進(jìn)行頻域均衡。頻域均衡可以采用迫零算法，也可 以采用最小均方誤差(畫SE)算法。比如對(duì)于迫零算法，具體為，對(duì)每個(gè) k (k=l、 2、…、864)，計(jì)算y (k) 二x (k) /h (k)。(5) 對(duì)序列y (k)進(jìn)行離散傅立葉反變換，得到長(zhǎng)度為864的序列 y (n)，這就是均衡后的時(shí)間序列。把序列y (n)按照其構(gòu)成分解為兩塊， 分別屬于TSi的右數(shù)據(jù)塊和TSi+l的左數(shù)據(jù)塊。如果網(wǎng)絡(luò)側(cè)的系統(tǒng)配置不滿足連續(xù)的兩個(gè)TS采用相同的中導(dǎo)碼，也 同樣可以在頻域均衡，避免了聯(lián)合檢測(cè)的高復(fù)雜性。其信道估計(jì)和前述不同，僅僅利用本時(shí)隙的中導(dǎo)碼得到的頻域信道估計(jì)h (k)。如圖2所示，其中404和408分別是兩個(gè)TS的GP，滿足循環(huán)移位的性質(zhì)?？梢园褦?shù)據(jù) 405、 406、 407、 408組成一個(gè)長(zhǎng)度為864的時(shí)間序列x (n)，看做ZP-0FDM (零填充-正交頻分復(fù)用)的一個(gè)符號(hào)，按照Z(yǔ)P-OFDM的方法處理。把時(shí) 間序列x (n)做FFT變化，完成頻域均衡。然后再進(jìn)行IFFT變換，得到 TSi+l的時(shí)域信號(hào)。 實(shí)施方式一如圖3所示，連續(xù)的兩個(gè)子幀也可以采用本發(fā)明的頻域均衡的方法。 其中，前一子幀的最后一個(gè)時(shí)隙為TS6，隨后是后一子幀的開始時(shí)隙TSO。 按照本發(fā)明的方法，把數(shù)據(jù)203、 204、 205當(dāng)作一個(gè)OFDM符號(hào)。對(duì)這個(gè) 長(zhǎng)度為864的OFDM符號(hào)x(n)作864點(diǎn)的FFT，得到頻域信號(hào)x (k)。對(duì) 頻域信號(hào)x (k)做頻域均衡，得到長(zhǎng)度為864的頻域信號(hào)y (k)。最后把 y (k)作864點(diǎn)的IFFT，得到長(zhǎng)度為864chip的時(shí)域信號(hào)y (n)。根據(jù)y (n)的構(gòu)成，203為TS6的右數(shù)據(jù)塊，204為TS0的左數(shù)據(jù)塊。實(shí)施方式二TD-SCDMA在時(shí)隙TS0和TS1之間插入了轉(zhuǎn)換點(diǎn)，如圖4所示，包含 了3個(gè)GP， 一個(gè)DwPTS和一個(gè)UpPTS。由于這個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)的存在，對(duì)頻域均 衡造成影響，必須進(jìn)行預(yù)處理。把數(shù)據(jù)302、 303、 304、 305、 306合并為 一個(gè)時(shí)間序列z (n)。對(duì)其處理方法如下步驟一，計(jì)算DwPTS和UpPTS與信道沖擊響應(yīng)的巻積。步驟二，從z (n)中減去步驟一得到的巻積結(jié)果，得到序列p (n)。步驟三，把序列p (n)和數(shù)據(jù)307相加。步驟四，把數(shù)據(jù)301、 307、 308合并為一個(gè)時(shí)間序列x (n)，把它當(dāng) 作一個(gè)OFDM符號(hào)。隨后按照實(shí)施方式一進(jìn)行頻域均衡處理。本發(fā)明描述了 1.28M的低碼片速率(low chip rate)的幀結(jié)構(gòu)處理 方法，對(duì)于3.84M和7.68M的幀結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的思想亦適用。
權(quán)利要求
1. 一種基于TD-SCDMA實(shí)現(xiàn)單頻網(wǎng)的頻域均衡方法，連續(xù)的兩個(gè)TS采用相同的中導(dǎo)碼，其特征在于包括如下步驟步驟一、根據(jù)相鄰的兩個(gè)中導(dǎo)碼，使用信道估計(jì)算法，分別得到信道沖擊響應(yīng)h1(n)和h2(n)(n＝1、2、…、L)，其中L為信道沖擊響應(yīng)的最大時(shí)延；步驟二、對(duì)信道沖擊響應(yīng)h1(n)和h2(n)分別進(jìn)行864點(diǎn)的離散傅立葉變換，得到相應(yīng)信道的頻率響應(yīng)h1(k)和h2(k)(k＝1、2、…、864)；步驟三、對(duì)h1(k)和h2(k)進(jìn)行平滑處理，得到平滑后的頻率響應(yīng)h(k)；步驟四、對(duì)接收序列進(jìn)行頻域均衡，得到序列y(k)；步驟五、對(duì)序列y(k)進(jìn)行離散傅立葉反變換，得到長(zhǎng)度為864的均衡后的時(shí)間序列y(n)，將序列y(n)按照其構(gòu)成分解為兩塊，分別屬于TSi的右數(shù)據(jù)塊和TSi+1的左數(shù)據(jù)塊。
2、 如權(quán)利要求1所述的基于TD-SCDMA實(shí)現(xiàn)單頻網(wǎng)的頻域均衡方法，其 特征在于步驟四所述的頻域均衡采用迫零算法，或采用最小均方誤差算 法。
3、 如權(quán)利要求1所述的基于TD-SCDMA實(shí)現(xiàn)單頻網(wǎng)的頻域均衡方法，其 特征在于由于在時(shí)隙TS0和TS1之間插入了轉(zhuǎn)換點(diǎn)，將該轉(zhuǎn)換點(diǎn)包含的3 個(gè)GP， 一個(gè)DwPTS和一個(gè)UpPTS合并為一個(gè)時(shí)間序列z (n)，再按如下方法進(jìn) 行預(yù)處理計(jì)算DwPTS和UpPTS與信道沖擊響應(yīng)的巻積；從z (n)中減去巻積結(jié)果，得到序列P (n);把序列p (n)和TS1的左數(shù)據(jù)塊相加；把TS0的右 數(shù)據(jù)塊、TS1的左數(shù)據(jù)塊、TSl的中導(dǎo)碼合并為一個(gè)時(shí)間序列x (n)，把它當(dāng) 作一個(gè)OFDM符號(hào)。
4、 一種基于TD-SCDMA實(shí)現(xiàn)單頻網(wǎng)的頻域均衡方法，連續(xù)的兩個(gè)TS 不使用相同的中導(dǎo)碼，其特征在于包括如下步驟步驟一、當(dāng)前TS的最后部分有一個(gè)GP，前面一個(gè)TS的最后部分也 有一個(gè)GP，滿足循環(huán)移位的性質(zhì)；把當(dāng)前TS的左數(shù)據(jù)塊、中導(dǎo)碼、右數(shù) 據(jù)塊和GP組成一個(gè)長(zhǎng)度為864的時(shí)間序列x(n)，看做零填充-正交頻分 復(fù)用的一個(gè)符號(hào)；步驟二、按照零填充-正交頻分復(fù)用的解調(diào)方法，對(duì)序列x(n)做預(yù)處 理，使其滿足循環(huán)巻積的性質(zhì)；步驟三、把序列x (n)做離散傅立葉變換，得到長(zhǎng)度為864的序列x (k);步驟四、對(duì)接收序列采用迫零算法，或采用最小均方誤差算法，進(jìn)行 頻域均衡，得到序列y (k);步驟五、序列y (k)做離散傅立葉反變換，得到長(zhǎng)度為864的序列x (n)。 按照其構(gòu)成從中分離出該TS的左數(shù)據(jù)塊和右數(shù)據(jù)塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于TD-SCDMA實(shí)現(xiàn)單頻網(wǎng)的頻域均衡方法，連續(xù)的兩個(gè)TS采用相同的中導(dǎo)碼，包括如下步驟根據(jù)相鄰的兩個(gè)中導(dǎo)碼，使用信道估計(jì)算法，分別得到信道沖擊響應(yīng)；對(duì)信道沖擊響應(yīng)分別進(jìn)行864點(diǎn)的離散傅立葉變換，得到相應(yīng)信道的頻率響應(yīng)；對(duì)頻率響應(yīng)進(jìn)行平滑處理，得到平滑后的頻率響應(yīng)h(k)；對(duì)接收序列進(jìn)行頻域均衡，得到序列y(k)；對(duì)序列y(k)進(jìn)行離散傅立葉反變換，得到長(zhǎng)度為864的均衡后的時(shí)間序列y(n)，將序列y(n)按照其構(gòu)成分解為兩塊，分別屬于TSi的右數(shù)據(jù)塊和TSi+1的左數(shù)據(jù)塊。本發(fā)明在不改變幀結(jié)構(gòu)的前提條件下，有效提高數(shù)據(jù)傳輸效率。不僅適用于1.28M的低碼片速率的幀結(jié)構(gòu)，而且適用于3.84M和7.68M的幀結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H04L25/03GK101267410SQ200710038138
公開日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日
發(fā)明者張愛民, 杰 李, 林敬東, 健 程 申請(qǐng)人:展訊通信(上海)有限公司