专利名称：一种确定时分同步码分多址系统用户信道冲激响应的方法
技术领域：
本发明涉及到时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统的多用户联合检测技术，特别涉及到一种确定TD-SCDMA系统用户信道冲激响应的方法。
背景技术：
在码分多址系统中，多个用户的信号在时域和频域上是混叠的。由于各个用户的信号之间存在一定的相关性，不同用户的信号在接收端会产生一定的相互干扰，这种干扰被称为多址干扰(MAI)。虽然由一个用户产生的MAI非常小，但是，随着用户数的增加或信号功率的增大，MAI将成为码分多址系统的主要干扰之一。
TD-SCDMA系统可以通过多用户联合检测技术消除上述多址干扰，增加系统的抗干扰能力。所述的多用户联合检测是指接收端在对接收信号的分离过程中，不再将MAI当作干扰信号，而是充分利用MAI中包含的先验信息，例如各个用户的信道冲激响应等等，从所接收的信号中同时将所有用户的信号分离出来。通过上述多用户联合检测，可以大大增强TD-SCDMA系统的抗干扰能力，同时增大系统的容量和覆盖范围。
进行多用户联合检测的一个前提条件是要首先获得待检测各个用户的信道冲激响应。TD-SCDMA系统是根据用户在常规时隙中发送的训练序列(Midamble)进行信道估计的。图1显示了TD-SCDMA系统的子帧结构，如图1所示，TD-SCDMA系统的每个子帧包括7个常规时隙(TS0、TS1、......、TS6)和3个特殊时隙(下行导频时隙DwPTS、保护间隔GP以及上行导频时隙UpPTS)。其中，每个常规时隙包含两个数据域和一个训练序列域，用户在数据域上发送业务数据，在上行时隙的训练序列域上发送系统分配的Midamble，供基站Node B进行信道估计和同步控制。TD-SCDMA系统为每个小区分配了一个基本Midamble，不同小区使用的基本Midamble不同，并且具有一定的正交性，同一小区内不同用户所使用的Midamble是对本小区基本Midamble进行循环偏移得到的，并且不同用户的循环偏移量不同。因此，NodeB可以根据本小区使用的基本Midamble，通过相关运算区分本小区用户和相邻小区用户发送的Midamble，同时一次将本小区内所有用户的信道冲激响应全部估算出来。由于相同小区内不同用户所使用的Midamble具有不同的循环偏移量，因此，同一小区内不同用户的信道冲激响应将具有不同的时延，也就是说，同一小区内不同用户的信道冲激响应将位于不同的信道估计窗内。每个用户信道估计窗的位置可以由该用户所使用Midamble的循环偏移量来确定。
在确定了每个用户信道估计窗的位置之后，Node B就可以从本小区所有用户的信道冲激响应中分别截取每个用户的信道冲激响应，进而根据每个用户的信道冲激响应进行多用户联合检测。
从上述多用户联合检测过程可以看出，目前Node B只能对本小区所有用户的上行信号进行多用户联合检测，而将接收到的相邻小区用户的上行信号完全当作未知的多址干扰处理，因此，上述多用户联合检测方法只能抑制本小区用户之间的多址干扰，而无法消除相邻小区用户的多址干扰。
下面参照图2具体说明在同频组网的情况下，相邻小区用户的多址干扰对系统性能的影响。在图2所示的三个小区内，所有用户使用相同频率、时隙资源。如图1所示，当小区2的用户终端UE21从小区2向小区1移动时，为了保证通信质量，在上行功率控制的作用下，UE21将不断增大自身的发射功率，因此，小区1的基站Node B1所接收到的UE21的上行信号功率也将越来越大。这样，对小区1的所有用户来说，UE21发送的上行信号将会产生越来越大的多址干扰。小区1的用户为了抑制UE21上行信号的干扰，在上行功率控制的作用下，也会增加自身的发射功率，来保证通信质量。而这样一来，小区1内用户的上行信号又将给相邻小区，例如，小区2和小区3造成更大的多址干扰，因此，小区2、小区3内的用户，例如UE21将进一步增加其发射功率。由此一来，形成正反馈，使整个网络的平均干扰电平不断增大。由于用户的发送功率是有限的，这必然会最终导致系统容量和覆盖范围的降低。
根据多用户联合检测技术的原理，如果Node B可以获知对本小区用户产生多址干扰的同频相邻小区用户所使用的资源，例如扰码、码道、基本Midamble以及信道冲激响应等等，Node B就可以将接收到的相邻小区用户和本小区用户的上行信号统一进行多用户联合检测，有效降低相邻小区用户对本小区用户的多址干扰，进一步增加本小区用户的上行抗干扰能力，同时增加系统的容量和覆盖范围。
由于对一个Node B来讲，相邻小区所使用的扰码、码道以及基本Midamble等信息是可以从系统的配置信息中获得的，因此，为了使相邻小区上行用户也能参与多用户检测，关键问题之一是要得到相邻小区用户准确的信道冲激响应。然而，在TD-SCDMA系统中，由于每个用户都是与自身所在服务小区保持同步，而不一定与相邻小区保持同步，因此，一个Node B可以很容易定位本小区所有用户的信道估计窗位置，进而得到本小区所有用户的信道冲激响应，但是却无法准确定位相邻小区用户信道估计窗的位置，因而也就无法得到相邻小区用户可靠的上行信道冲激响应。如果在多用户联合检测过程中采用了错误的信道冲激响应，则将会对本小区用户带来更大的干扰。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种确定TD-SCDMA系统用户信道冲激响应的方法，使Node B可以准确获知除本小区之外其他小区用户的信道冲激响应。
本发明所述确定时分同步码分多址系统用户信道冲激响应的方法包括以下步骤A、设置一个或一个以上同步标识码，建立标识每个用户的信道估计参数与所述同步标识码及发送该同步标识码的子帧号之间的对应关系；B、每个用户根据步骤A建立的对应关系，在自身信道估计参数对应的子帧号标识的子帧内发送对应的同步标识码，且发送所述同步标识码的发送时间提前量与该用户发送上行业务数据的发送时间提前量相等；C、Node B不断检测接收的信号中是否存在所述同步标识码，如果检测到一个或多个所述同步标识码，则根据检测到的同步标识码、当前子帧的子帧号以及步骤A建立的对应关系，确定发送该同步标识码用户的信道估计参数；D、Node B根据确定的信道估计参数以及检测到的同步标识码的到达时刻，求出该用户的信道冲激响应。
步骤A所述建立标识每个用户的信道估计参数与所述同步标识码、发送该同步标识码的子帧号之间的对应关系包括A1、根据设置的同步标识码数目将系统中使用相同频率、在同一子帧内同时通信的用户划分成一个或者一个以上部分，其中，每一部分用户对应一种同步标识码；A2、分别为每一部分的每个用户分配发送对应同步标识码的子帧号。
步骤A1所述的划分为根据不同的小区来划分，或根据不同的时隙来划分，或根据不同训练序列的循环偏移量来划分。
在步骤B中每个用户在所述子帧的上行导频时隙发送所述同步标识码。
在步骤C中，Node B通过将接收的信号分别与设置的同步标识码进行相关运算，来检测接收的信号中是否存在所述同步标识码，如果相关运算的结果不为零，则检测到所述同步标识码。
本发明所述的信道估计参数包括用户所在小区使用的基本训练序列、用户发送上行业务数据的时隙编号以及用户所使用训练序列的循环偏移量。
步骤D所述求出该用户的信道冲激响应包括D1、根据检测到的同步标识码的到达时刻确定该用户发送的上行业务数据的到达时刻；
D2、根据该用户发送的上行业务数据的到达时刻，从接收的信号中提取接收到的训练序列；D3、将提取的训练序列与该用户当前服务小区的基本训练序列进行相关运算，得到包含该用户信道冲激响应的序列；D4、根据该用户所使用训练序列对应其当前服务小区基本训练序列的循环偏移量确定该用户信道估计窗的位置；D5、根据确定的信道估计窗位置，从所述包含该用户信道冲激响应的序列中截取该用户的信道冲激响应。
由此可以看出，本发明所述的方法通过设定同步标识码，设置用户发送同步标识码的发送时间提前量与该用户发送上行业务时隙的发送时间提前量相等，使Node B可以准确获知用户上行业务时隙的位置；同时通过建立用户发送的同步标识码、发送所述同步标识码的子帧号与用户信道估计参数的对应关系，使得Node B在接收到所述同步标识码后，可以根据所述对应关系直接获得发送该同步标识码用户的信道估计参数，从而可以结合该用户所发送的上行业务时隙的到达时刻准确的求出该用户的信道冲激响应。
通过本发明所述的方法，TD-SCDMA系统的Node B可以求出其他同频小区内用户的信道冲激响应，并可以将求出的信道冲激响应应用到多用户的联合检测过程中，达到提高TD-SCDMA系统的抗干扰能力，同时增加系统的容量及覆盖范围的目的。
图1为TD-SCDMA系统的子帧结构示意图；图2显示了在同频组网的情况下，相邻小区用户的多址干扰对系统性能的影响；图3为本发明所述确定TD-SCDMA系统信道冲激响应流程图。
具体实施例方式
为使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
在TD-SCDMA系统中，每个用户的信道冲激响应可以根据以下参数确定该用户当前服务小区的基本Midamble、该用户发送上行业务数据的时隙、在此上行业务时隙上该用户上行业务数据的到达时刻以及该用户所使用Midamble对应其当前服务小区基本Midamble的循环偏移量。
在获知了上述参数之后，Node B就可以根据这些参数计算出该用户的信道冲激响应。主要包括A、确定该用户在上行业务时隙上发送的上行业务数据的到达时刻，并根据所述到达时刻，从接收的信号中提取在该时隙中接收到的训练序列；B、将提取的训练序列与该用户当前服务小区的基本Midamble进行相关运算，得到包含该用户信道冲激响应的序列；C、根据该用户所使用Midamble对应其当前服务小区基本Midamble的循环偏移量确定该用户信道估计窗的位置；D、根据确定的信道估计窗位置从步骤C得到的包含该用户信道冲激响应的序列中截取该用户的信道冲激响应。
本领域的技术人员可以理解，欲完成上述操作，就必须获知一个用户上行业务数据的到达时刻。如前文所述，在现有方法中，由于TD-SCDMA系统采用上行同步技术，即一个小区的同一时隙的所有用户的上行信号同时到达基站Node B的接收端，因此，Node B可以获知本小区所有用户所发送的上行业务时隙的到达时刻，但是却无法得到其他同频小区用户所发送的上行业务时隙的到达时刻。
本发明所述的方法定义了一个或几个用户在上行导频时隙UpPTS上发送的、用于指示该用户在上行业务时隙上发送的业务数据到达时刻的特殊码字，这些特殊的码字是与用户进行随机接入时所使用的上行导频码具有一定正交性的任意伪随机序列。为了与用户进行随机接入时所使用的上行导频码区分，本发明将这些特殊的码字称为同步标识码。
为了标识用户在上行业务时隙上发送的业务数据的到达时刻，本发明所述方法要求用户在上行导频时隙UpPTS发送上述同步标识码的发送时间提前量与该用户在上行业务时隙上发送所述上行业务数据的发送时间提前量相同，这样，在Node B通过相关运算检测到所述同步标识码及其到达时刻后，就可以确定检测到的同步标识码的到达时刻直接得到该用户在上行业务时隙上发送的所述上行业务数据的到达时刻，进而再根据上述步骤A至步骤E的方法确定该用户的信道冲激响应。
由于上行导频时隙UpPTS本身的限制，本发明所述方法能够定义的同步标识码数量非常有限，因此不可能为整个TD-SCDMA系统中使用相同频率、在同一个子帧内通信的每个用户都分配不同的同步标识码，因此，所述同步标识码对TD-SCDMA系统中使用相同频率、在同一个子帧内的通信每个用户来讲是共享的。
在本发明一个优选实施例中，TD-SCDMA系统仅仅定义了一个同步标识码，该系统中使用相同频率、在同一个子帧内通信的每个用户采用时分方式共享这一个同步标识码。也就是说，在每个子帧内，整个TD-SCDMA系统将只有一个用户在上行导频时隙UpPTS发送所述同步标识码。为了上述的时分复用，就需要规定使用相同频率、在同一子帧内同时通信的各个用户在哪个子帧的上行导频时隙UpPTS发送所述同步标识码。这样，Node B在检测到所述同步标识码时才能够确定该同步标识码是由哪个用户发送的，从而求出该用户的信道冲激响应。
在TD-SCDMA系统中，使用相同频率、在同一子帧内同时通信的用户可以通过该系统同频小区使用的基本Midamble，该用户发送上行业务数据的时隙，以及该用户所使用Midamble的循环偏移量来标识。为了描述方便本发明将上述三个参数统称为信道估计参数。
假设在一个TD-SCDMA系统中，同频小区可以使用的基本Midamble个数最大为M(M≥7)，在一个子帧内最多可以使用的上行时隙数为N(1≤N≤6)，每个时隙内根据每个基本Midamble经过循环偏移得到的Midamble的最大个数为K(1≤K≤16)，可以得到在该TD-SCMA系统中使用相同频率、在一个子帧内同时通信的用户最多有M×N×K个。这M×N×K个用户可以通过所述信道估计参数来标识。
本实施例规定的每个用户发送所述同步标识码的子帧号与该用户信道估计参数的对应关系如表1所示
表1其中，0≤m≤M-1，0≤n≤N-1，0≤k≤K-1。
经过上述配置后，Node B就可以根据接收到的所述同步标识码的子帧号获知发送该同步标识码用户所使用的信道估计参数，并且可以根据接收到的同步标识码的到达时刻直接得到该用户在所述上行业务时隙上发送的业务数据的到达时刻，然后再根据上述步骤A～步骤E得到该用户的信道冲激响应。
需要说明的是，本实施例建立的信道估计参数与发送同步标识码子帧号之间的对应关系，除了表1所示的对应关系之外，还可以采用其他任意的对应关系，只要保证在一个子帧内，最多只有一个用户发送所述同步标识码就可以实现本实施例所述的方法。
参照表1所示的对应关系，举例具体说明本实施例所述的方法在对应基本Midamble编号为m的小区内，使用Midamble码的循环偏移量编号为k的，在第n个时隙发送上行业务数据的用户，将在子帧号为(m+1)×n×K+k，M×N×K+((m+1)×n×K+k)，...子帧的上行导频时隙UpPTS内发送所述同步标识码。并且，该用户发送所述同步标识码的发送时间提前量将与该用户在第n个时隙发送上行业务数据的发送时间提前量相同。
由于TD-SCDMA网络中的Node B将通过相关运算不断检测是否接收到所述同步标识码。因此，距离上述对应基本Midamble编号m小区较近的Node B将在子帧号为(m+1)×n×K+k，M×N×K+((m+1)×n×K+k)，...的子帧内检测到所述同步标识码。
此后，该Node B可以根据表1所示的对应关系以及当前的子帧号，得到发送该同步标识码用户的信道估计参数，也就是可以确定发送该同步标识码用户所在小区的基本Midamble编号为m、该用户在当前子帧的第n个时隙发送数据以及该用户使用的是循环偏移量编号为k的Midamble。同时，还可以根据检测到的同步标识码的到达时刻直接得到该用户在所述上行业务时隙上发送的上行业务数据的到达时刻。
在Node B确定发送该同步标识码用户所在小区的基本Midamble编号、该用户发送数据的时隙、该用户使用的Midamble以及该用户在所述上行业务时隙上发送的上行业务数据的到达时刻之后，Node B将执行上述步骤A～步骤E，求出该用户的信道冲激响应。具体包括首先，根据所确定的该用户在所述上行业务时隙发送的上行业务数据的到达时刻，并从该时隙的接收信号中提取接收的训练序列；然后，使用该用户所在小区的基本Midamble对提取的训练序列进行相关运算，得到包含该用户信道冲激响应的序列；最后，根据该用户所使用Midamble的循环偏移量确定该用户信道估计窗的位置，再根据所述信道估计窗的位置从计算得到的包含该用户信道冲激响应的序列中截取该用户的信道冲激响应。
在本发明另一个优选实施例中，TD-SCDMA系统定义了一个以上的同步标识码，并且保证各个同步标识码之间具有准正交性。在本实施例中使用相同频率、在同一子帧内同时通信的用户通过先码分复用、再时分复用的方式复用所述同步标识码，因此，系统需要预先建立用户所使用同步标识码及发送该同步标识码子帧号与该用户信道估计参数的对应关系。
所述对应关系的建立具体包括首先，将TD-SCDMA系统中使用相同频率、在同一子帧内同时通信的用户根据系统定义的同步标识码数目划分成若干部分，使其中每一部分用户对应一种同步标识码；然后，再根据上一个优选实施例所述的方法为每一部分的用户分别建立信道估计参数与发送所述同步标识码子帧号的对应关系，也就是为每一部分的每个用户分配发送对应同步标识码的子帧号，使得在一个子帧内，每个所划分的部分最多只有一个用户发送对应的同步标识码。由于不同的同步标识码之间具有正交性，因此，不同部分的用户可以同时发送不同的同步标识码。需要说明的是，上述这种用户的划分是任意的，例如既可以根据不同的小区划分，也可以根据不同的时隙划分，还可以根据不同Midamble的循环偏移量等等参数来划分。
在建立了上述对应关系之后，Node B将通过相关运算分别检测接收的信号中是否存在所述的同步标识码，如果检测出一个或者多个所述的同步标识码，Node B将根据检测到的同步标识码、当前子帧的子帧号以及建立的对应关系，分别对每个同步标识码采用与上一个实施例相同的方法求出每个用户的信道冲激响应。
综合上述两个实施例并参见图3，可以得到本发明所述的方法主要包括以下步骤步骤301、设置一个或一个以上同步标识码，用于指示用户在所述上行业务时隙上发送的上行业务数据的到达时刻，同时建立标识每个用户的信道估计参数与所述同步标识码及发送所述同步标识码子帧号之间的对应关系；步骤302、每个用户根据自身的信道估计参数以及步骤301建立的对应关系，使用与该用户发送上行业务时隙相同的发送时间提前量，在对应子帧的上行导频时隙UpPTS发送对应的同步标识码；步骤303、Node B通过相关运算不断检测接收信号中是否存在所述同步标识码；如果检测到一个或者一个以上的同步标识码，就根据检测到的同步标识码、当前子帧的子帧号以及步骤301建立的对应关系，分别得到发送所述同步标识码用户的信道估计参数；同时根据检测到的上行同步标识码的到达时刻直接确定该用户在上行业务时隙上发送的上行业务数据的到达时刻；其中，所述用户的信道估计参数包括该用户所在小区使用的基本Midamble、发送业务数据的上行时隙编号以及该用户使用的Midamble的循环偏移量；步骤304、Node B根据确定的信道估计参数以及在步骤303确定的发送所述同步标识码用户在所述上行业务时隙上发送的上行业务数据的到达时刻，使用上述步骤A～步骤E所述的方法分别确定发送所述同步标识码用户的信道冲激响应。
由此可以看出，应用本发明所述的方法，Node B可以准确的求出其他同频小区用户的信道冲激响应。
权利要求
1.一种确定时分同步码分多址系统用户信道冲激响应的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤A、设置一个或一个以上同步标识码，建立标识每个用户的信道估计参数与所述同步标识码及发送该同步标识码的子帧号之间的对应关系；B、每个用户根据步骤A建立的对应关系，在自身信道估计参数对应的子帧号标识的子帧内发送对应的同步标识码，且发送所述同步标识码的发送时间提前量与该用户发送上行业务数据的发送时间提前量相等；C、Node B不断检测接收的信号中是否存在所述同步标识码，如果检测到一个或多个所述同步标识码，则根据检测到的同步标识码、当前子帧的子帧号以及步骤A建立的对应关系，确定发送该同步标识码用户的信道估计参数；D、Node B根据确定的信道估计参数以及检测到的同步标识码的到达时刻，求出该用户的信道冲激响应。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A所述建立标识每个用户的信道估计参数与所述同步标识码、发送该同步标识码的子帧号之间的对应关系包括A1、根据设置的同步标识码数目将系统中使用相同频率、在同一子帧内同时通信的用户划分成一个或者一个以上部分，其中，每一部分用户对应一种同步标识码；A2、分别为每一部分的每个用户分配发送对应同步标识码的子帧号。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤A1所述的划分为根据不同的小区来划分，或根据不同的时隙来划分，或根据不同训练序列的循环偏移量来划分。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤B中，每个用户在所述子帧的上行导频时隙发送所述同步标识码。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤C中，Node B通过将接收的信号分别与设置的同步标识码进行相关运算，来检测接收的信号中是否存在所述同步标识码，如果相关运算的结果不为零，则检测到所述同步标识码。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的信道估计参数包括用户所在小区使用的基本训练序列、用户发送上行业务数据的时隙编号以及用户所使用训练序列的循环偏移量。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤D所述求出该用户的信道冲激响应包括D1、根据检测到的同步标识码的到达时刻确定该用户发送的上行业务数据的到达时刻；D2、根据该用户发送的上行业务数据的到达时刻，从接收的信号中提取接收到的训练序列；D3、将提取的训练序列与该用户当前服务小区的基本训练序列进行相关运算，得到包含该用户信道冲激响应的序列；D4、根据该用户所使用训练序列对应其当前服务小区基本训练序列的循环偏移量确定该用户信道估计窗的位置；D5、根据确定的信道估计窗位置，从所述包含该用户信道冲激响应的序列中截取该用户的信道冲激响应。
全文摘要
本发明公开了一种确定时分同步码分多址系统用户信道冲激响应的方法，包括设置一个或一个以上同步标识码，同时建立标识每个用户的信道估计参数与所述同步标识码及发送该同步标识码的子帧号之间的对应关系；每个用户根据自身的信道估计参数，在所述子帧内发送所述的同步标识码，且发送所述同步标识码的发送时间提前量与该用户发送上行业务数据的发送时间提前量相等；Node B不断检测接收的信号中是否存在所述同步标识码，如果检测到所述同步标识码，则根据检测到的同步标识码及当前子帧的子帧号，确定发送该同步标识码用户的信道估计参数；根据确定的信道估计参数以及检测到的同步标识码的到达时刻，求出该用户的信道冲激响应。
文档编号H04B1/707GK1870466SQ20051007200
公开日2006年11月29日 申请日期2005年5月24日 优先权日2005年5月24日
发明者李峰, 杨贵亮, 乔元新, 徐铁铸 申请人:上海原动力通信科技有限公司