专利名称：一种用于td-scdma系统的信道估计方法、装置及接收机的制作方法
技术领域：
本发明属于无线通信技术领域，特别涉及一种用于TD-SCDMA系统的信 道估计方法、装置及接收机。
背景技术：
时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统的时隙帧结构设计(参照图1 )是 基于这样一个々i设即信道沖激响应在一个时隙内保持恒定或者基本不变，也 就是说，在一个时隙内可以将该信道看成是时不变的。当用户终端的移动速度 小于120km/h时，这一布i设是基本成立。但是，当用户终端处于高速移动的状 态，例如300~400km/h，此时信道的相干时间小于一个时隙，即一个时隙内信 道沖激响应的相关性已经很小，前述假设不再成立。如果仍然用同一个信道冲 激响应来解调整个时隙的数据，那么势必会引起较高的误码率，导致系统无法 正常工作。
因此，当用户终端处于高速移动状态时，如何提高信道估计的准确性就成 为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于TD-SCDMA系统的信道估计 方法及装置，以提高用户终端处于高速移动状态时信道估计的准确性。
本发明所要解决的另 一技术问题是提供一种TD-SCDMA接收机，为高速 移动场景提供一种比较好的接收机解决方案。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下
一种用于TD-SCDMA系统的信道估计方法，包括如下步骤
A、 利用接收到的一个时隙中的训练序列RM和基本训练序列BM进行信道 估计，得到去噪前的信道冲激响应6;
B、 对6进行去噪处理，得到去噪后的信道冲激响应h;
C、 利用h构造系统矩阵SM;D、 利用SM和RM，以最小二乘准则来计算h中每条径的变化系数，得到 系数矩阵C;
E、 根据C得到每条径的多项式拟和函数，根据所述多项式拟合函数计算 所述时隙中每一时间点的信道沖激响应。
上述的方法，其中，步骤C具体包括
Cl、对于h中的激活信道估计窗，保留7V条有效径，并记录每条保留的有 效径在该激活信道估计窗中的位置Pos,， /= 1，2,…，7V; C2、按照如下公式恢复发送的训练序列TM:
TM(w) = BM((w + (ATce〃 -力『)％128 + 1) ， w = 1,2,…，128,《ce〃为信道估计窗 个数，为所述激活信道估计窗在h中的位置，『为所述激活信道估计窗的长 度；
C3、按照如下公式构造对应于每条有效径的发送序列TM^: TM(')(附)=TM((w -)% 128 + 1); C4、利用TM(')构造SM:
SM二[TM(').xnP，TM(".xnP—'，…TM('),…，TM(w).xn TM(w).xnP-',…TM("0] , ; 为 多项式拟和函数的阶数，n = [/。,f。+l, .../。+127]， /。为任意整数。
上述的方法，步骤C1中，A^min{A^,A^，其中，为所述激活信道估计 窗中有效径个数，M为预设的最大有效径个数。
上述的方法，步骤D中，按照如下公式计算系数矩阵
C =
a (I) fl (2) a (N) aP aP aP
a (1) a (2) a (N)
ao a0 a0
=(SMHSM)-1SMHRM , V°表示第z'条径的多项式
」(p+l)xN
拟合函数的A:次项系数，A=0,l,...,p。
上述的方法，步骤E中，根据所述多项式拟合函数分别计算所述时隙中 两个数据块中间点的信道沖激响应，并将计算结果分别作为所述两个数据块的 信道冲激响应。
一种用于TD-SCDMA系统的信道估计装置，包括
初始信道估计器，用于根据接收到的一个时隙中的训练序列RM和基本训 练序列BM进^f于信道估计，得到去噪前的信道冲激响应ii;噪声消除器，用于对&进行去噪处理，得到去噪后的信道冲激响应h; 系统矩阵生成器，用于根据h构造系统矩阵SM;
系数计数器，用于根据SM和RM,以最小二乘准则来计算h中每条径的变
化系数，得到系数矩阵c;
信道预测器，用于根据c得到每条径的多项式拟和函数，根据所述多项式 拟合函数计算所述时隙中每一时间点的信道冲激响应。
一种TD-SCDMA接收机，包括第一联合检测器、第二联合检测器和上 述的信道估计装置，其中
所述信道预测器根据所述多项式拟合函数分别计算所述时隙中第一、二数 据块中间点的信道冲激响应，得到对应于第一、二数据块的信道冲激响应fi,和
所述第一联合检测器通过fi,和第一数据块解调所述第一数据块的数据，所 述第二联合检测器通过fi,和第二数据块解调所述第二数据块的数据。 与现有技术相比，本发明的有益效果是
本发明利用作为训练序列的中间码来拟合出 一个表征当前信道变化趋势 的多项式函数，利用该函数即可计算出整个时隙中每 一 时间点的信道冲激响 应，得到的信道冲激响应结果更加准确。这样， 一个时隙内的两个数据块的数 据符号就可以利用属于各自的信道冲激响应来进行数据解调，从而降低误码 率，能够保证用户终端在时变信道下的正常工作。
图1为TD-SCDMA系统一个时隙内的数据结构； 图2为本发明实施例的信道估计装置结构示意图； 图3为利用了图2中的信道估计装置的接收机结构示意图。
具体实施例方式
为了更好地描述本发明，这里将文档中用到的运算符号及变量集中定义如
下
运算符号定义
FFT(*) 快速傅立叶变换 IFFT ( )快速逆傅立叶变换./ .X
%
min(x， y} X、"
x、1
两个序列的对位相除 两个序列的对位相乘
模余运算
取x和y两个实数中较小的一个 矩阵X的共轭转置
矩阵X的逆矩阵 变量定义
BM TD-SCDMA系统中的基本Midamble码(训练序列) TM 基站发送的Midamble码，它由多个BM的循环移位序列叠加构成 TM^在接收端观察到的，对应于第n条径的发送Midamble码，由TM和 第n条径位置计算而来
RM用户终端接收到Midamble码，它是TM经过无线信道后的结果 6 去噪前的信道冲激响应 h 对进行噪声消除后的结果 n 序号向量
C 系数矩阵，其元素为信道沖激响应中各条径变化趋势的多项式拟合 函数的系数
p 信道中各条径变化趋势的多项式拟合函数的阶数 Kce〃系统信息，表示系统中信道估计窗的个数
128
『 信道冲激响应窗长，『=
fi, 用于解调第一个数据块的信道沖激响应
fi2 用于解调第二个数据块的信道冲激响应
Datal时隙中第一个数据块的接收数据
Data2时隙中第二个数据块的接收数据
Outl 利用^和Datal经联合检测解调出的最终结果
Out2 利用fi、和Data2经联合检测解调出的最终结果参照图2，本发明实施例的信道估计装置包括初始信道估计器、噪声消 除器、系统矩阵生成器、系数计算器和信道预测器。 初始信道估计器
初始信道估计器利用接收到的一个时隙中的训练序列RM和基本训练序
列BM进行信道估计，得到去噪前的信道冲激响应6。初始信道估计器可以使
用相关来实现，也可以使用快速傅立叶变换来实现。最为通用的实现方案是后
者，可用如下公式表示
fi = IFFT(FFT(脂)./FFT(BM))
如果当前环境存在同频小区，那么应使用多小区信道估计方法。 噪声消除器
噪声消除器用于对i进行去噪处理，选出有效径，并得到去噪后的信道冲 激响应h 。目前TD-SCDMA系统中用于对信道估计进行噪声消除的算法和专 利很多，在这里不做详述。(作为一种噪声消除的实施参考，见中国专利申请 "一种用于无线通信系统的去噪方法及适用于该方法的装置"，申请号为 200310116920.1，申请日为2003年12月1日)
系统矩阵生成器
系统矩阵生成器用于根据h构造系统矩阵SM。经过噪声消除后，得到较 为"干净"的信道冲激响应h, h中最多有Kce〃个信道估计窗。为描述简便， 这里假设只有一个信道估计窗被激活，且该激活信道窗中有效径个数为A^。 那么，系统矩阵生成器通过执行如下操作来完成系统矩阵SM的生成
(1) 对于h中的激活信道估计窗，保留AA条有效径，其余各点置为0, 并记录每条保留的有效径在该激活信道估计窗中的位置P叫,尸 ，…,Po^ , iV=min{A^A^}，其中，M为预设的最大有效径个数，取4-6为宜。
(2) 在高速移动场景下，基站基本都采用全向天线，因此，可以按照如 下公式恢复发送的训练序列TM:
TM(附)=BM((m + (Kce〃 —力『)％128 + 1) , m = 1,2,...， 128， y'为所述激活信道估 计窗在h中的位置(即该激活信道估计窗为h中的第J个窗)，『为所述激活信 道估计窗的长度。
(3 )按照如下公式构造对应于每条有效径的发送序列TM('〉TM(0(m) = TM(O-~,)% 128 + 1), /= 1，2,…，N; (4)利用TM(')构造SM:
SM=[TM(1).xnp，TM(1).xnp-V"TM0),...,TMw.xnp,TMw.xnp-V"TMw] , p为 表征当前信道变化趋势的多项式拟和函数的阶数，n = ["+l,-w0+127], /0为任 意整凄t。例如/。=—64时，n = [—64,—63,…63〗。
当信道估计h中存在多个被激活的信道估计窗时，TM应该通过多个被激 活的信道估计窗的位置、每个窗的信道冲激响应值、尺ce//值和BM来进行恢复， 即多个信道估计窗所对应的发送序列的叠加。
当接收信号为多个训练序列叠加在一起的情况时，例如TD-SCDMA系统 中存在同频小区的情况，用户终端接收到的训练序列部分的信号是多个同频小 区训练序列叠加的结果，此时应该采用多小区信道估计算法来得到多个训练序 列各自的信道估计，然后利用各训练序列及其本身的信道估计来计算各自的系 统矩阵SM1， SM2...,并将其合并成一个完整的系统矩阵SM^SM1,SM2，…]。
系数计算器
系数计算器利用SM和RM ，以最小二乘准则来计算h中每条径的变化系 数，得到系数矩阵C:
C =
a—(1) a—(2) a (N)
a (1)a (2) a (N) dn dn
=(SMHSM)_1SMHRM, "/')表示第f条径的多项式
」(p+l)xN
拟合函数的A:次项系数，A:-0,1，…，; 。 信道预测器
信道预测器用于根据C得到每条径的多项式拟和函数P，,)，根据多项式 拟合函数p(")(,)计算所述时隙中每一时间点的信道沖激响应，如下 p(")(i)=《)F +1 +…《)，"=1，2, ,! = ,0 - 368, /0 - 367,…495
可以取一个时隙中两个数据块中间点的信道冲激响应值fi,和G2,来作为这 两个数据块的信道冲激响应，如下 fi'(尸w"^尸(")(/。-16-176) fi2(iX) = P(")(/0+128 + 176)
本发明利用作为训练序列的中间码来拟合出 一个表征当前信道变化趋势的多项式函数，利用该函数即可计算出整个时隙中每一时间点的信道冲激响 应，得到的信道冲激响应结果更加准确。
图3为应用了上述信道估计装置(图中称高速移动信道估计器)的接收机 结构示意图。
参照图3,高速移动信道估计器使用当前时隙的RM和BM来拟合整个时 隙的信道沖激响应，得到对应于Datal和Data2的信道沖激响应&和￡2。
联合检测器通过fi,和Datal解调第一个数据块的数据；通过￡2和Data2解 调第二个数据块的数据。联合检测器可以用线性联合检测如迫零(ZF-BLE) 和最小均方误差(MMSE-BLE)进行联合检测；也可以使用非线性联合检观寸， 如基于判决反馈的联合检测。关于联合检测算法已有很多论文和专利对其论 述，此处不做详述。
上述接收机中， 一个时隙内的两个数据块的数据符号是利用属于各自的信 道冲激响应来进行数据解调，从而降低了误码率，能够保证用户终端在时变信 道下的正常工作。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同 替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，其均应涵盖在本发明的权利要求 范围当中。
权利要求
1.一种用于TD-SCDMA系统的信道估计方法，其特征在于，包括如下步骤A、利用接收到的一个时隙中的训练序列RM和基本训练序列BM进行信道估计，得到去噪前的信道冲激响应 id="icf0001" file="A2008102270940002C1.tif" wi="4" he="4" top= "55" left = "94" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>B、对 id="icf0002" file="A2008102270940002C2.tif" wi="2" he="4" top= "64" left = "43" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>进行去噪处理，得到去噪后的信道冲激响应h；C、利用h构造系统矩阵SM；D、利用SM和RM，以最小二乘准则来计算h中每条径的变化系数，得到系数矩阵C；E、根据C得到每条径的多项式拟和函数，根据所述多项式拟合函数计算所述时隙中每一时间点的信道冲激响应。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，步骤C具体包括Cl、对于h中的激活信道估计窗，保留7V条有效径，并记录每条保留的有 效径在该激活信道估计窗中的位置尸o^， /= 1，2,…，iV; C2、按照如下公式恢复发送的训练序列TM:TM(m) = BM((m + (ATce〃 —力『)％128 + 1) , w = 1 ，2,…，128 ， Kce〃为信道估计窗 个数，y为所述激活信道估计窗在h中的位置，『为所述激活信道估计窗的长度；C3、按照如下公式构造对应于每条有效径的发送序列TM(I): TM(')(m) = TM((附一户< ,)%128 +1); C4、利用TM(')构造SM:SM二[TM(".xnP,TM(').xnP-',…TM(",…，TM(w).xn TMW.xn—，…TMW] ， / 为 多项式拟和函数的阶数，n = [f。,/。+l,.../。+127], z。为任意整数。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于步骤C1中，A^min(A^,A^，其中，A^为所述激活信道估计窗中有效径个 数，W为预设的最大有效径个数。
4. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤D中，按照如下公式计 算系数矩阵<formula>formula see original document page 3</formula>('>表示第/条径的多项式拟合函数的"欠项系数，A:-0,1,…,; 。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于步骤E中，根据所述多项式拟合函数分别计算所述时隙中两个数据块中 间点的信道沖激响应，并将计算结果分别作为所述两个数据块的信道冲激响 应。
6. —种用于TD-SCDMA系统的信道估计装置，其特征在于，包括 初始信道估计器，用于根据接收到的 一个时隙中的训练序列RM和基本训练序列BM进行信道估计，得到去噪前的信道沖激响应ii;噪声消除器，用于对6进行去噪处理，得到去噪后的信道沖激响应h; 系统矩阵生成器，用于根据h构造系统矩阵SM;系数计数器，用于根据SM和RM,以最小二乘准则来计算h中每条径的变化系数，得到系数矩阵c;信道预测器，用于根据c得到每条径的多项式拟和函数，根据所述多项式 拟合函数计算所述时隙中每一时间点的信道冲激响应。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述系统矩阵生成器按照如 下方式构造系统矩阵SM :对于h中的激活信道估计窗，保留iV条有效径，并记录每条保留的有效径 在该激活信道估计窗中的位置尸oa, /= 1,2,…^;按照如下公式恢复发送的训练序列TM:TM(m) = BM((w + (Kce〃 -力『)％128 + 1) , w = 1,2,…，128,尺ce〃为信道估计窗 个数，_/为所述激活信道估计窗在h中的位置，『为所述激活信道估计窗的长度；按照如下公式构造对应于每条有效径的发送序列TMW: TM(') (m) = TM((w - )% 128 + 1); 利用TM(')构造SM:SM二[TM(".xn TM(').xnP-'，…TM(",…，TM(，xnP，TM(，xiiP-、…TMW] , ; 为多项式拟和函数的阶数，n = [/。,/。+1，...,。+127],,。为任意整数。
8. 如权利要求7所述的装置，其特征在于A^min(A^， |}，其中，A^为所述激活信道估计窗中有效径个数，M为预 设的最大有效径个数。
9. 如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述系数生成器按照如下公 式计算系数矩阵<formula>formula see original document page 4</formula>拟合函数的"欠项系数，A:=0，1，...，; 。
10. 如权利要求9所述的装置，其特征在于所述信道预测器根据所述多项式拟合函数分别计算所述时隙中两个数据 块中间点的信道冲激响应，并将计算结果分别作为所述两个数据块的信道冲激 响应。
11. 一种TD-SCDMA接收机，其特征在于，包括第一联合检测器、第 二联合检测器和如权利要求6-9中任一项所述的信道估计装置，其中所述信道预测器根据所述多项式拟合函数分别计算所述时隙中第一、二数 据块中间点的信道沖激响应，得到对应于第一、二数据块的信道冲激响应fi,和fi2;所述第一联合检测器通过fi,和第一数据块解调所述第一数据块的数据，所 述第二联合检测器通过fi2和第二数据块解调所述第二数据块的数据。
全文摘要
本发明提供一种用于TD-SCDMA系统的信道估计方法及装置。所述方法包括如下步骤A.利用接收到的一个时隙中的训练序列RM和基本训练序列BM进行信道估计，得到去噪前的信道冲激响应h；B.对h进行去噪处理，得到去噪后的信道冲激响应h；C.利用h构造系统矩阵SM；D.利用SM和RM，以最小二乘准则来计算h中每条径的变化系数，得到系数矩阵C；E.根据C得到每条径的多项式拟和函数，根据所述多项式拟合函数计算所述时隙中每一时间点的信道冲激响应。依照本发明，能够有效提高用户终端处于高速移动状态时信道估计的准确性。本发明还提供一种TD-SCDMA接收机，该接收机中采用了上述的信道估计装置，为高速移动场景提供了一种比较好的接收机解决方案。
文档编号H04B1/707GK101409574SQ20081022709
公开日2009年4月15日 申请日期2008年11月21日 优先权日2008年11月21日
发明者许百成 申请人:北京天碁科技有限公司