专利名称：一种适用于gsm/edge系统的时间提前量估计方法
技术领域：
本发明属于移动通讯领域，尤其涉及一种适用于GSM/EDGE系统的时间提前 量(TA—Timing Advance)估计方法。
背景技术：
GSM作为第二代移动蜂窝通信系统，在全世界范围内已经得到了广泛应用。 但随着移动通信技术的迅速发展和承载业务的多样化，人们对数据业务的需求不 断增加。因此，厂家们纷纷在开发新的、速率更快的移动数据通信技术，其中最典型的就是 HCSD (高速率电路交换数据)和GPRS (通用分组无线服务)技术。HCSD的最高速率可达 57.6kbit/s。 GPRS在核心网络首次引入了分级交换的方式，成为GSM向第三代网络演进的必 经之路，可向用户提供最高速率为171kbit/s的链路，虽然HSCSD和GPRS在一定程度 上提高了数据传输速率，但由于其仍然采用的是GMSK(高斯最小频移键控)的调制 方式，因而它所提供的传输速率仍远远不能满足人们对通信系统越来越高的要求， 因此有必要采用更为先进的通信和信号处理技术，以进一步扩大GSM系统的容量。 为了满足人们不断增长的对高速数据业务的需求和整个通信市场的需求，增强现有 系统的竟争力，美国的TIA和欧洲电信标准化学会ETSI联合提出了一种基于 TDMA的无线接入技术-EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Revolution),以现有 的GSM频段提供高速的数据通信业务。
为了在现有蜂窝系统中提供更高的数据通信速率，EDGE引入了多电平数字调 制方式——8PSK调制。对于8PSK调制来说，每一调制符号可以映射为3个比特， 从而与GMSK调制方式相比可以提供更高的比特率和频谱效率，而其实现复杂度 却没有增大很多。GSM系统中使用的GMSK的调制方式也是EDGE调制方式的 一部分。两种调制方式的符号速率都是271kbit/s,每时隙的净比特率分别为 22.8kbit/s(GMSK)和69.2kbit/s(8PSK)。
无论对于原有的GSM系统还是新的EDGE系统，发射机所发送的信号都要经 过多径信道的影响，因而为了克服多径环境引起的码间串扰，通常在接收端都需 要一个信道均衡器。按照GSM协议，在发端待发送的数据按照突发(Burst)进行发
送，而在每一突发中间，放置了一个长为26的训絲序列。为了保证均衡器的均衡 性能，接收端一般要求得到极精确的训练序列的起始位置，即在接收端需要得到 精确的时间提前量(TA)。在传统方法中，接收端用已知的训练序列在各个符号位 置与接收到的突发进行相关，而具有最大相关值对应的符号位置即为估计的TA。 可是在实际系统中，这一方法受到多径环境的影响很大，从而导致TA计算的不准 确，进而影响系统的均衡结果。
在专利号为US6724837的美国专利"Timing Estimation for GSM Bursts Based on Past History"中，采用的方法是对于先接收到的N个突发，令训练序列分别与它 们进行相关运算；然后通过寻找得到的相关序列的最大值分别得到这N个突发各 自的TA,并对得到的这N个TA求平均；最后，在所求得的TA平均值的基础上， 估计后续M个突发的各自TA。在这个专利中，为了保证得到的后续M个突发时 间提前量的准确性，就要求用于计算初始化TA的突发的数目N值尽可能大，可 是这一专利并没有保证用于计算初始化TA值的N个突发的TA的准确性，因而如 果N值过大，由于预先接收到的N个突发的性能无法得到保证，因而接收机的整 体性能无法得到保证。另 一方面，这一专利要求对连续收到的突发的TA取平均 值，对于基于电路交换的语音业务，这一方法是可行的；但是对于基于分组交换 的数据业务来说，由于前后收到的相邻2个突发的数据未必都来自同一个发射机， 因而对基于分组交换的业务来说，这一专利是无法应用的，尤其对于具有EDGE 功能的GSM系统，这一方法更是失去了实际意义。
在专利号为US6859491对应的欧洲专利"Iterative Estimation of Timing in GSM Bursts"中，提出了一种迭代估计时间提前量并进行数据均衡的方法。对于每一个 接收到的突发，这一专利首先假设TA有一个初始值，然后在每一次循环中都令 TA加1，直到循环到某一次数N;而在每次循环中，都才艮据给定的TA对接收数 据进行均衡解调；在此基础上，令已知的训练序列与均衡结果中对应位置上的序 列进行相关并记录相关值；最后，在得到的相关值序列中具有最大相关值所对应 的TA值就是真正要求的值。这一专利与上面的专利相比，克服了上面专利的缺 点，它不但可以用于基于电路交换的语音业务，而且可以用于基于分组交换的数 据业务。可是这一专利在求TA时要对接收信号进行N次解调，如果N太大，则 计算过于复杂，因而很难应用于实际系统中。
以上专利所揭示技术方案的缺点是对现行的GSM/EDGE系统不太适用，不是
计算复杂度过高，就是应用困难，因而有必要找到一种更实际、更灵活的寻找时 间提前量的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种更实际、更快速的寻找时间提前量的 方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种适用于GSM/EDGE系统的时间提前量 估计方法，包括
a) 依据接收到的突发的调制方式的不同进行符号反旋转；
b) 利用反旋转后的数据估计信道参数序列；
c) 计算一定长度的信道估值能量的均值；
d) 寻找能量大于平均能量的径的位置，记为L(HU;
e) 判断Ln-Lq是否小于K,xM且Lo〉 K2xM，是则设置时间提前量的初始值为 Lo-K2xM;不是则设置时间提前量的初始值为L0;
其中，M为采样倍数，Kl为信道的弥散长度，K2为 一个取定的门限；
f) 以上述设置的时间提前量的初始值为起点，寻找时间提前量的精确值。 根据本发明所述方法，以比较快的速度寻找到时间提前量的初始值，根据获
得的时间提前量的初始值能快速找5'j时间提前量的精确值，该方法计算复杂度较 小且在各种情况(系统处于静态或多径环境，用于语音业务或数据业务，对于终端 系统还是基站系统)下均适用。
图1给出了 GSM/EDGE系统收发信机的基本示意图。 图2是GSM/EDGE系统中常规突发脉冲的数据格式。 图3是时间提前量估计流程图。 图4是NB单倍采样信道估值能量示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。对于熟悉本技术领域 的人员而言，从对本发明方法的描述中，本发明的上述和其他目的、特征和优点
将显而易见。
参照图1,在发射端，信源编码模块101输出的数据送入信道编码交织模块 102后经过基带GMSK/8PSK调制模块103、上变频模块104和发射天线105后送 入无线信道；在接收端，接收天线106收到的信号经下变频模块107分别送入信 号解调模块109与时间提前量及信道参数估计模块108,模块108估计出信道参数 与时间提前量后也送入信号解调模块109,然后信号解调模块109根据收到的信息 对接收信号进行解调，解调结果送入解交织与解码模块110,并最终经信源解码才莫 块111输出。
图2是GSM/EDGE系统中常规突发脉冲的数据格式。对于常规突发脉沖 NB(Normal Burst)来说，其信息数据分成两组各58个符号，其中57位为数据，另 一位为偷帧比特表示此数据是用户数据还是信令。在这两段数据之间插入了 26位 的训练序列，其中26bit的开头和结尾各5bit为保护间隔，中间的16bit数据用来 估计信道参数和时间提前量。3个尾比特"O"加亍有用信息段的两侧。NB数据的最 后为8.25bit的时间，不发任何信号，作为相邻时隙的保护段。
参照图3,本发明的时间提前量的估计按下列步骤进行
步骤301，接收端106、 107模块接收突发并送入时间提前量及信道参数估计 模块108。
步骤302,依据接收到的突发的调制方式的不同分别按照GMSK或者8PSK 进行符号反旋转。
步骤303 ，利用反旋转后的数据估计信道参数序列。
步骤304,计算一定长度的信道估值能量的均值，这个长度取值范围为22 24; 对于NB和接入脉冲AB(Access Burst)由于搜索的长度不同，计算能量均值的长度 不同。
步骤305，寻找能量大于平均能量的径的位置，记为Lo LN。
步骤306,判断Ln-Lq是否小于K!xM且Lo〉K2xM,若是则转步骤308,其中 M为采样倍数，K,为信道的弥散长度，K2为一个取定的门限，取值范围为1~3; 如果不是则进入步骤307。
步骤307,设置TA初始值为L0。
步骤30S,设置TA初始值为Lo-K2xM 。
步骤309,以TA初始值为起点，计算每一倍采样连续K！根径的能量和。
步骤310，寻找M个能量和中最大能量对应的采样加m。 步骤3 U ，输出精确的TA值为TA初始值加m。 步骤312,利用该精确的TA值进行后续的信号解调。
图4是单倍采样的NB的信道估值能量示意图，图中横实线表示的是平均能量。 利用本发明的方法来进行TA估计，则LQ=3, LN=12，在K2=l时最后得到的TA 精确值为2。
本发明针的时间提前量估计方法首先通过简单的计算信道估值能量的均值的 方法得到TA的初始值，然后在所得初始TA值的基础上，在采样点中进一步得到 精确的TA估计。这一方法与已有方法相比，无论接收系统处于静态还是多径环境， 无论是用于语音业务还是数据业务，都能以低的计算复杂度完成较高精度的时间 提前量估计。
前面提供了对较佳实施例的描述，以使本领域内的任何技术人员可使用或利 用本发明。对这些实施例的各种修改对本领域内的技术人员是显而易见的，可把 这里所述的总的原理应用到各其他实施例而不使用创造性。因而，本发明将不限 于这里所示的实施例，而应依据符合这里所揭示的原理和新特征的最宽范围。
权利要求
1.一种适用于GSM/EDGE系统的时间提前量估计方法，其特征在于，包括A、依据接收到的突发的调制方式的不同进行符号反旋转；B、利用反旋转后的数据估计信道参数序列；C、计算一定长度的信道估值能量的均值；D、寻找能量大于平均能量的径的位置，记为L0～LN；E、判断LN-L0是否小于K1×M且L0＞K2×M，是则设置时间提前量的初始值为L0-K2×M；不是则设置时间提前量的初始值为L0；其中，M为采样倍数，K1为信道的弥散长度，K2为一个取定的门限；F、以上述设置的时间提前量的初始值为起点，寻找时间提前量的精确值。
2. 如权利要求1所述的适用于GSM/EDGE系统的时间提前量估计方法，其特征 在于所述步骤F寻找时间提前量的精确值包括以下步骤Fl 、计算每一倍采样连续K,根径的能量和；F2、寻找M个能量和中最大能量对应的采样点m;F3、获得精确的时间提前量值为前述设置时间提前量的初始值加m。
3. 如权利要求1或2所述的适用于GSM/EDGE系统的时间提前量估计方法，其 特征在于所述步骤C中信道长度的取值范围为22 24。
4. 如权利要求1或2所述的适用于GSM/EDGE系统的时间提前量估计方法，其 特征在于所述门限K2的取值范围为1 3 。
5. 如权利要求1或2所述的适用于GSM/EDGE系统的时间提前量估计方法，其 特征在于所述步骤C中信道长度对常规突发脉冲和接入脉沖分别取不同的长 度。
全文摘要
本发明涉及移动通信领域，特别涉及一种适用于GSM/EDGE系统的时间提前量估计方法。所述方法通过在信道内进行能量计算比较的方法获得一个时间提前量的初始值，根据获得的时间提前量的初始值能快速找到时间提前量的精确值，该方法计算复杂度较小且在各种情况(系统处于静态或多径环境，用于语音业务或数据业务，对于终端系统还是基站系统)下均适用。
文档编号H04B1/707GK101102147SQ200710112358
公开日2008年1月9日 申请日期2007年6月11日 优先权日2007年6月11日
发明者涛 刘, 单淑伟, 岗 熊 申请人:中兴通讯股份有限公司