专利名称：时分双工移动通信系统中突发接收自动增益控制的方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于无线通信系统的，特别涉及一种应用于时分同步码分多址(Time Division Synchronous Code-Division Multiple Access，简称TD-SCDMA)移动通信系统中，用户终端设备进行突发接收时自动增益控制(AGC)的方法和装置。
背景技术：
在移动通信系统中，为了能够获得好的接收效果，必须保证输入信号的精度。但是由于接收装置处于不断的移动的过程中，信道情况将不断的发生变化，输入A/D的信号幅度受衰落的影响变化比较剧烈，因此需要在A/D之前增加自动增益控制装置，从而保证输入到A/D的模拟信号的幅度大致固定在某个数值附近。
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(Release 3)中给出的。TD-SCDMA系统的码片速率为1.28Mcps，每一个无线帧(Radio Frame)100、101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)100、101又可以分为7个时隙(TS0～TS6)110-116，以及两个导频时隙下行导频时隙(DwPTS)12和上行导频时隙(UpPTS)14，以及一个保护间隔(Guard)13。进一步的，TS0时隙110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111-116则被用来承载上、下行业务信道。上行导频时隙(UpPTS)14和下行导频时隙(DwPTS)时隙12分别被用来建立初始的上、下行同步。TS0～TS6时隙110-116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(17)和DATA2(19)，以及中间的一段长为144码片的训练序列——中导码(Midamble)序列18。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12包含32码片的保护间隔20、以及一个长为64码片的下行同步码(SYNC-DL)码字15，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16，用户终端设备利用它进行有关上行接入过程。
由于TD-SCDMA的系统帧结构是时分的，因此对于每个下行的时隙，自动增益控制装置(AGC)需要统计当前的信号能量作为对下一子帧该时隙信号增益控制的依据。为了使得AGC的增益控制更加准确，往往采用迭代算法对AGC的增益进行更新。图2给出了目前常用的AGC迭代结构，从图中可以看出，控制当前子帧某个时隙接收的AGC增益值可以由下式表示G(n)＝G(n-τ)+K×ε(n-τ)式中，G(n)代表第n帧某个下行时隙的AGC增益值，G(n-τ)表示第n-τ帧该下行时隙的AGC增益值。K表示迭代时的加权因子。ε(n-τ)表示第n-τ帧某个下行时隙能量与参考能量的差。
这种迭代结构需要接收信号连续发射，这样AGC可以经过一段时间的收敛，达到理想的增益。但在TD-SCDMA的系统中，存在一些突发性质的信道，诸如FPACH、PICH、PCH和FACH等等。这些信道的特点是所占用的子帧数(sub-frame)不连续，并且可能持续的子帧数很有限，例如FPACH每次只在一个子帧上传输。这种特性给AGC的控制带来一定的难度。很可能由于AGC来不及收敛而造成系统的接收任务失败。图3给出了由于AGC增益控制不当而造成的突发信道接收失败的例子。在本例中，突发信道映射在第N帧的时隙4上(TS4)，并且从第N-1帧到N+K-1帧，该时隙上都没有信号。如果在第N-1帧到N+K-1帧中采用图2的AGC迭代算法对TS4的增益值进行控制，会造成增益值逐渐增大。当第N+K帧进行突发信道数据接收时需要采用第N+K-1帧产生的增益值，而此时的增益值已经相当大，采用该增益值进行接收很有可能会造成突发数据发生溢出，使得接收任务失败。因此在处理突发信道的AGC控制时，必须进行特殊的处理，以防止由于AGC的控制不当造成接收失败。
发明内容
本发明提供一种用于TD-SCDMA移动通信系统的自动增益控制方法和装置，保证系统在进行突发信道的接收时仍然能够获得合适的增益值。以防止由于AGC的控制不当造成接收失败。
本发明所采用的方案是对接收信号的能量(RSSI)进行统计，当系统接收信号的能量低于一定的门限时，即认为该子帧内不包含需要接收的信号，此时如果进行AGC迭代将造成AGC的增益值产生较大的误差，用此增益控制下一次接收时将很可能造成接收失败。在这种情况下，将AGC的迭代过程停止，而采用特定的准则进行处理，保证系统能够正确接收。
本发明根据突发信道接收的不同状态，采用不同的方案其一是针对第一次接收突发信道的情况，采用导频信号的AGC增益值作为控制突发信道接收的AGC增益值；另一种是针对周期性接收的突发信道或者是前一次接收失败需要重新接收的突发信道，可以采用上一次接收时突发信道所在时隙的增益加上当前子帧导频信道的AGC增益和上一次接收时导频信道的AGC增益的差作为控制本次突发信道接收的AGC增益。
本发明主要包含以下步骤步骤1，统计当前子帧突发信道所在时隙的接收信号的能量(RSSI)；具体的TS#n信号能量的计算公式如下r(n)=Σl=0L-1{I(n,l)}2+Σl=0L-1{Q(n,l)}2]]>式中，对接收数据I、Q两路的信号能量进行累加，累加长度L为该时隙所包含的码片数；步骤2，将接收信号能量与某个预先设定的门限(RSSI_Target)进行比较，当接收信号能量高于门限时，跳转到步骤4，否则跳转到步骤3；该门限的确定可以以包含信标信道(Beacon Channel)的TS0上的RSSI为参考基准，减去3～6dB的偏移值Thre＝r(0)-offset式中，r(0)为TS0的RSSI，offset取值约为3～6dB；步骤3，根据突发信道的接收状态的不同，进行AGC增益的更新，并跳转到步骤5；步骤4，根据当前子帧的信号能量，采用迭代算法更新AGC的增益值；步骤5，根据步骤3或者步骤4产生的AGC增益接收下一子帧的突发信道数据。
采用本发明的方法，可以在出现突发信道的情况下，保证AGC的增益值处在比较合理的范围内，避免由于AGC来不及收敛而造成系统的接收任务失败。
图1为TD-SCDMA系统帧结构示意图。
图2为常用的AGC迭代结构图。
图3为由于AGC增益控制不当造成突发信道接收失败的例子。
图4为采用本发明的方案后，突发信道受到恰当AGC控制的例子。
图5为本发明对突发信道接收进行自动增益控制的状态转移图。
图6为突发信道接收不同状态下计算AGC增益的状态转移图。
具体实施例方式
下面结合图4说明本发明的一个具体实施例，以使进一步了解本发明的如图4所示突发信道映射在第N帧和第N+K帧的TS4上，并且其他帧TS4上的信号能量(RSSI)均小于RSSI_Target。当第N帧要第一次接收突发信道时，由于第N-1帧TS4上的信号能量小于门限值(RSSI_Target)，此时用第N-1帧下行导频信道的增益值LastGainDwPts作为TS4上的AGC增益值CurGainTS4对第N帧的突发信道数据进行接收。第N帧TS上的信号能量大于门限，因此采用图2所示的迭代结构产生新的AGC增益值LastGainTS4。第N+1帧到第N+K-2帧TS4上的信号能量都小于RSSI_Target，并且下一帧都不需要接收突发信道，因此保持TS4上的AGC增益值不变。在第N+K-1帧，由于下一子帧需要接收突发信道，我们首先计算上一次突发信道接收(第N-1帧)时下行导频信道AGC增益值与当前子帧(第N+K-1帧)下行导频信道AGC增益值的差
ΔGain＝CurGainDwPts-LastGainDwPts然后用上一次突发信道接收时的AGC增益值加上该差值作为控制下一子帧突发信道接收的AGC增益值CurGainTS4＝LastGainTS4+ΔGain通过这种新的AGC增益计算算法，可以在信号能量小于门限的子帧中保持AGC的增益稳定，避免AGC增益值的误调，不会因为信号能量过低而是AGC的增益值逐渐增大，从而造成接收突发信道数据失败。
图5是本发明对突发信道接收进行自动增益控制的状态转移图，本发明主要包括如下步骤步骤1，统计当前子帧突发信道所在时隙的接收信号的能量(RSSI)；具体的TS#n信号能量的计算公式如下r(n)=Σl=0L-1{I(n,l)}2+Σl=0L-1{Q(n,l)}2]]>式中，对接收数据I、Q两路的信号能量进行累加，累加长度L为该时隙所包含的码片数；步骤2，将接收信号能量与某个预先设定的门限(RSSI_Target)进行比较，当接收信号能量高于门限时，跳转到步骤4，否则跳转到步骤3；该门限的确定可以以包含信标信道(Beacon Channel)的TS0上的RSSI为参考基准，减去3～6dB的偏移值Thre＝r(0)-offset式中，r(0)为TS0的RSSI，偏移值取值约为3～6dB；步骤3，根据突发信道的接收状态的不同，进行AGC增益的更新，并跳转到步骤5；步骤4，根据当前子帧的信号能量，采用迭代算法更新AGC的增益值；步骤5，根据步骤3或者步骤4产生的AGC增益接收下一子帧的突发信道数据。
如图六所示，所述的步骤3还包括以下的步骤步骤3.1，判断是否是第一次进行突发信道的接收，如果是跳转到步骤3.2，否则跳转到步骤3.3；
步骤3.2，采用本帧导频信道的AGC增益作为下一子帧接收突发信道的AGC增益，跳转到步骤3.4；步骤3.3，采用上一次接收时突发信道所在时隙的增益加上当前子帧导频信道的AGC增益和上一次接收时导频信道的AGC增益的差作为控制本次突发信道接收的AGC增益；步骤3.4，根据步骤3.2或者步骤3.3产生的的AGC增益接收下一子帧的突发信道数据。
步骤4中，根据当前子帧的信号能量，产生与参考能量的差，然后采用迭代算法更新AGC的增益值，该迭代算法用公式表征为G(n)＝G(n-1)+K×ε(n-1)式中，G(n)代表下一子帧突发信道所在时隙的AGC增益值，G(n-1)表示第当前子帧该下行时隙的AGC增益值。K表示迭代时的加权因子。ε(n-1)表示第当前子帧该下行时隙能量与参考能量的差。
步骤3.3，包含以下步骤3.3.1，计算上一次突发信道接收第N-1帧时下行导频信道AGC增益值与当前子帧第N+K-1帧下行导频信道AGC增益值的差ΔGain＝CurGainDwPts-LastGainDwPts；3.3.2，用上一次突发信道接收时的AGC增益值加上该差值作为控制下一子帧突发信道接收的AGC增益值CurGainTS4＝LastGainTS4+ΔGain。
采用本发明的方法，可以在出现突发信道的情况下，保证AGC的增益值处在比较合理的范围内，避免由于AGC来不及收敛而造成系统的接收任务失败。
权利要求
1.一种时分双工移动通信系统中突发接收自动增益控制的方法，其包含以下步骤步骤1，统计当前子帧突发信道所在时隙的接收信号的能量；具体的TS#n信号能量的计算公式如下r(n)=Σl=0L-1{I(n,l)}2+Σl=0L-1{Q(n.l)}2,]]>式中，对接收数据I、Q两路的信号能量进行累加，累加长度L为该时隙所包含的码片数；步骤2，将接收信号能量与某个预先设定的门限进行比较，当接收信号能量高于门限时，跳转到步骤4，否则跳转到步骤3；步骤3，根据突发信道的接收状态的不同，进行AGC增益的更新，并跳转到步骤5；步骤4，根据当前子帧的信号能量，采用迭代算法更新AGC的增益值；步骤5，根据步骤3或者步骤4产生的AGC增益接收下一子帧的突发信道数据。
2.如权利要求1所述的时分双工移动通信系统中突发接收自动增益控制的方法，其特征在于，步骤2中，所述预先设定的门限的确定可以以包含信标信道的TS0上的RSSI为参考基准，减去3～6dB的偏移值Thre＝r(0)-offset式中，r(0)为TS0的信号能量，偏移值offset取值约为3～6dB。
3.如权利要求1或2所述的时分双工移动通信系统中突发接收自动增益控制的方法，其特征在于，所述的步骤3还包括以下的步骤步骤3.1，判断是否是第一次进行突发信道的接收，如果是跳转到步骤3.2，否则跳转到步骤3.3；步骤3.2，采用本帧导频信道的AGC增益作为下一子帧接收突发信道的AGC增益，跳转到步骤3.4；步骤3.3，采用上一次接收时突发信道所在时隙的增益加上当前子帧导频信道的AGC增益和上一次接收时导频信道的AGC增益的差作为控制本次突发信道接收的AGC增益；步骤3.4，根据步骤3.2或者步骤3.3产生的的AGC增益接收下一子帧的突发信道数据。
4.如权利要求3所述的时分双工移动通信系统中突发接收自动增益控制的方法，其特征在于，步骤4中，根据当前子帧的信号能量，采用迭代算法更新AGC的增益值，该迭代算法用公式表征为G(n)＝G(n-τ)+K×ε(n-τ)，式中，G(n)代表下一子帧突发信道所在时隙的AGC增益值，G(n-1)表示第当前子帧该下行时隙的AGC增益值，K表示迭代时的加权因子，ε(n-1)表示第当前子帧该下行时隙能量与参考能量的差。
5.如权利要求4所述的时分双工移动通信系统中突发接收自动增益控制的方法，其特征在于，步骤3.3，包含以下步骤3.3.1，计算上一次突发信道接收第N-1帧时下行导频信道AGC增益值与当前子帧第N+K-1帧下行导频信道AGC增益值的差ΔGain＝CurGainDwPts-LastGainDwPts；3.3.2，用上一次突发信道接收时的AGC增益值加上该差值作为控制下一子帧突发信道接收的AGC增益值CurGainTS4＝LastGainTS4+ΔGain。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种应用于时分同步码分多址(TD－SCDMA)移动通信系统中用户终端设备(UE)的自动增益控制(AGC)的方法和装置。通过对突发所在时隙信号能量的检测，当能量低于一定门限时，认为此时该时隙上不存在信号，停止AGC的迭代过程，采用一定的准则进行处理。这种方法能够在用户终端进行突发接收时，使自动增益控制的增益值(Gain)保持在比较合理的范围内，提高突发接收的成功率。此外，本发明还提供了一种采用下行导频(DwPTS)自动增益控制的增益值之差对突发接收的增益值进行调整的方法，进一步提高自动增益控制的准确性。
文档编号H04B7/26GK1719751SQ20051002789
公开日2006年1月11日 申请日期2005年7月19日 优先权日2005年7月19日
发明者单鸣, 李兴伟, 叶远 申请人:凯明信息科技股份有限公司