专利名称：一种适用于高速移动环境的信号处理方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术，尤指一种适用于高速移动无线环境的信号处理方法及装置。
背景技术：
现有的时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统在常规速度下，能够向移动用户提供可靠的移动业务。但在速度较高时，比如磁悬浮或高速铁路，由于移动终端的高速运动导致上行信道变化非常快，因此在一个时隙中根据中间码(midamble code)估计得到的信道估计值与该时隙两端的真实值相去甚远，在某些极端的情况下二者几乎不相关。在现有技术中，基站通常根据中间码估计得到的信道估计值进行上行信号的解调操作。因此，由于信道估计值不能反映时隙两端的真实信道，导致无法对该上行时隙进行正确解调，例如会致使通话质量下降甚至掉话等。从而，使移动通信系统在高速环境下无法向移动用户提供移动业务。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种适用于高速移动环境的信号处理方法，应用本发明所提供的方法能够使移动通信系统能够在高速环境下向移动用户提供移动业务。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的 一种适用于高速移动环境的信号处理方法，设置高速门限；该方法包括以下步骤 A、获得当前时隙中移动终端的多普勒频移； B、当存在大于等于高速门限的多普勒频移时，校正时隙内从移动终端收到的信号。
较佳地，步骤A所述获得当前时隙中移动终端的多普勒频移包括 A1、获得所述时隙中间码的联合检测结果，根据所述时隙的联合检测结果得到所述时隙中各移动终端中间码的联合检测结果； A2、根据各移动终端中间码的联合检测结果，估计各移动终端的多普勒频移。
较佳地，步骤A1所述获得所述时隙中间码的联合检测结果包括 A11、获得中间码的接收信号me，根据me计算得到所述时隙中各移动终端的信道冲激响应h(k)； A12、根据各移动终端各中间码的扩频序列m(k)和各移动终端的信道冲击响应h(k)的卷积，得到中间码的系统矩阵Amid； A13、根据得到所述时隙中间码的联合检测结果；其中，k＝1，2，...，K，K代表移动终端数，δ为噪声功率，I为单位矩阵。
较佳地，步骤B所述校正所述时隙的接收信号为根据所述移动终端的多普勒频移校正所述时隙中的各码片。
较佳地，所述根据多普勒频移校正所述时隙中的各码片包括 B11、根据所述时隙中所有移动终端的多普勒频移获得多普勒频移的平均值Δf，并确定所述时隙中间点的码片号P0； B12、根据对所述时隙中的各码片进行调整；其中，j为虚数单位、Tc为码片宽度、i为码片号、ei为待调整码片信号、ei′为调整后的码片信号。
较佳地，步骤B所述校正所述时隙的接收信号的步骤为校正经联合检测后的各移动终端的数据符号。
较佳地，所述校正一移动终端的数据符号的步骤包括 B21、根据所述移动终端中间码的联合检测结果获得基准校正因子； B22、利用所述基准校正因子得到所述时隙数据符号的校正因子，并利用得到的校正因子校正所述时隙的数据符号。
较佳地，该方法进一步包括设置预测窗口宽度；步骤B21所述获得基准校正因子包括 从中间码校正因子的最左侧取等于预测窗口宽度的部分中间码校正因子，作为第一数据块数据符号的基准校正因子；从中间码校正因子的最右侧取等于预测窗口宽度的部分中间码校正因子，作为第二数据块数据符号的基准校正因子。
较佳地，该方法进一步包括选择预测公式；步骤B22包括 根据所述第一数据块数据符号的基准校正因子、以及所述基准校正因子对应中间码符号扩频码的中心位置，按照预测公式计算得到针对所述时隙第一数据块预测参数；根据针对第一数据块的预测参数、以及第一数据块数据符号对应扩频码的中心位置，按照所述预测公式计算得到第一数据块数据符号的校正因子；利用该校正因子校正第一数据块数据符号； 根据所述第二数据块数据符号的基准校正因子、以及所述基准校正因子对应中间码符号扩频码的中心位置，按照预测公式计算得到针对所述时隙第二数据块的预测参数；根据针对第二数据块的预测参数、以及第二数据块数据符号对应扩频码的中心位置，按照所述预测公式计算得到第二数据块数据符号的校正因子；利用该校正因子校正第二数据块数据符号。
较佳地，步骤B22包括 将所述第一数据块数据符号的基准校正因子作为所述时隙第一数据块数据符号dN的基准校正因子，根据该基准校正因子得到所述dN的校正因子，利用得到的校正因子校正dN，并根据校正dN的结果更新dN的基准校正因子得到数据符号dN-1的基准校正因子；根据dN-1的基准校正因子得到dN-1的校正因子，利用得到的校正因子校正dN-1并根据校正dN-1的结果更新dN-1的基准校正因子得到dN-2的基准校正因子；以此依次对第一数据块内的数据符号dN-2至d1进行校正； 将所述第二数据块数据符号的基准校正因子作为所述时隙第二数据块数据符号dN+1的基准校正因子，根据该基准校正因子得到所述dN+1的校正因子，利用得到的校正因子校正dN+1，并根据校正dN+1的结果更新dN+1的基准校正因子得到dN+2的基准校正因子；根据dN+2的基准校正因子得到dN+2的校正因子，并利用得到的校正因子校正dN+2，并根据校正dN+2的结果更新dN+2的基准校正因子得到dN+3的基准校正因子；以此依次对第二数据块内的数据符号dN+3至d2N进行校正； 其中，N为所述移动终端第一数据块最末数据符号的编号。
较佳地，该方法进一步包括选择预测公式；所述根据所述数据符号的基准校正因子得到该数据符号的校正因子包括 根据所述数据符号的基准校正因子、以及所述基准校正因子对应中间码符号扩频码的中心位置，按照预测公式计算得到所述数据符号的预测参数；根据所述数据符号的预测参数、以及所述数据符号对应扩频码的中心位置，按照所述预测公式计算得到所述符号的校正因子。
较佳地，所述根据校正所述数据符号的结果更新下一数据符号的基准校正因子得到下一数据符号的基准校正因子为 根据所述数据符号的校正因子或
更新下一数据符号基准校正因子；其中，Q(·)表示利用发射端星座图的硬判决操作，i表示所述数据符号的编号。
较佳地，所述根据所述数据符号的校正因子或
更新下一数据符号基准校正因子的步骤为 当更新第一数据块中数据符号的基准校正因子时，将所述数据符号的校正因子或
置于该数据符号基准校正因子的首部，左移预测窗口一个单位得到所述数据符号下一数据符号的基准校正因子； 当更新第二数据块中数据符号的基准校正因子时，将所述数据符号的校正因子或
置于该数据符号基准校正因子的尾部，右移预测窗口一个单位得到所述数据符号下一数据符号的基准校正因子。
较佳地，该方法进一步包括设置校正选择区间， 当所述获得的移动终端的多普勒频移均在所述校正选择区间内，步骤B中所述校正所述时隙的接收信号为根据所述移动终端的多普勒频移校正所述时隙中的各码片； 当所述获得的移动终端的多普勒频移并不均在所述校正选择区间内，步骤B中所述校正所述时隙的接收信号为校正经联合检测后的各移动终端的中间码符号。
较佳地，步骤B中，所述校正所述时隙的接收信号为根据数据符号离中间码远近，对所述时隙的数据符号的比特软信息进行加权。
较佳地，该方法进一步包括根据步骤A中获得的移动终端的多普勒频移，将多普勒频移相近的移动终端分配到同一时隙内。
较佳地，该方法进一步包括根据所述校正后的信号得到对应时隙的用户数据。
另外，本发明的又一主要目的在于提供一种适用于高速移动环境的信号处理装置，应用本发明所提供的装置能够使移动通信系统能够在高速环境下向移动用户提供移动业务。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的 一种适用于高速移动环境的信号处理装置，该装置包括控制单元、信号单元和校正单元； 所述控制单元获得时隙中移动终端的多普勒频移，当存在大于等于高速门限的多普勒频移时，指示信号单元向所述校正单元发送其输出的信号； 所述信号单元根据控制单元的指示发送所述其输出的信号； 所述校正单元接收信号单元发送的信号，并校正所述信号。
较佳地，该装置进一步包括码片处理单元；所述信号单元为接收单元； 所述接收单元接收所述时隙的码片，并根据控制单元的指示发送码片； 所述控制单元根据接收单元收到的码片，获得时隙中移动终端的多普勒频移，当存在大于等于高速门限的多普勒频移，则指示接收单元将所述码片发送至校正单元；当不存在所述多普勒频移时，指示接收单元将所述码片发送至码片处理单元； 所述校正单元校正收到的码片并将校正后的码片发送至码片处理单元； 所述码片处理单元处理收到的码片。
较佳地，该装置进一步包括接收单元和符号处理单元；所述信号单元为码片处理单元； 所述接收单元接收所述时隙的码片，并将所述码片发送至码片处理单元； 所述码片处理单元处理所述码片得到对应的数据符号，根据控制单元的指示发送所述数据符号； 所述控制单元根据接收单元收到的码片，获得时隙中移动终端的多普勒频移，当存在大于等于高速门限的多普勒频移，则指示码片处理单元将数据符号发送至校正单元；当不存在所述多普勒频移时，指示码片处理单元将数据符号发送至符号处理单元； 所述校正单元校正收到的数据符号，并将校正后的数据符号发送至符号处理单元； 所述符号处理单元处理收到的数据符号。
较佳地，该装置进一步包括符号处理单元；所述信号单元包括接收单元和码片处理单元；所述校正单元包括码片校正单元和符号校正单元； 所述接收单元接收所述时隙的码片，并根据控制单元的指示发送所述码片； 所述码片处理单元处理所述收到的码片，得到对应的数据符号，并根据控制单元的指示发送所述数据符号； 所述控制单元根据接收单元收到的码片，获得时隙中移动终端的多普勒频移，当不存在大于等于高速门限的多普勒频移时，指示接收单元将所述码片发送至码片处理单元，并指示码片处理单元将处理得到的数据符号发送至符号处理单元；当存在大于等于高速门限的多普勒频移，获得所述时隙的多普勒频移平均值，当所述普勒频移平均值大于等于校正选择门限时，则指示接收单元将所述码片发送至码片校正单元，并指示码片处理单元将根据码片校正单元发送的码片处理得到的数据符号发送至符号处理单元；当所述普勒频移平均值小于校正选择门限时，则指示接收单元将所述码片发送至码片处理单元，并指示码片处理将码片处理得到的数据符号发送至符号校正单元； 所述码片校正单元校正收到的码片，并将校正后的码片发送至码片处理单元； 所述符号校正单元校正收到的数据符号，并将校正后的数据符号发送至符号处理单元； 所述符号处理单元处理收到的数据符号。
较佳地，该装置进一步包括接收单元、码片处理单元和比特处理单元；所述信号单元为符号处理单元； 所述接收单元接收所述时隙的码片，并将所述码片发送至码片处理单元； 所述码片处理单元处理收到的所述码片，并将处理得到的数据符号发送至符号处理单元； 所述符号处理单元处理收到的数据符号，并根据控制单元的指示发送处理数据符号得到的比特软信息； 所述控制单元根据接收单元收到的码片，获得时隙中移动终端的多普勒频移，当存在大于等于高速门限的多普勒频移时，指示符号处理单元将所述比特软信息发送至校正单元，当不存在大于等于高速门限的多普勒频移时，指示符号处理单元将所述比特软信息发送至比特处理单元； 所述校正单元校正收到的比特软信息，并将校正后的比特软信息发送至比特处理单元； 所述比特处理单元处理收到的比特软信息。
本发明所提供的一种适用于高速移动环境的信号处理技术方案，设置高速门限，通过获得时隙中移动终端的多普勒频移时，判断是否存在大于等于该门限的多普勒频移，确定当前时隙中是否存在处于高速运动状态的移动终端。当存在大于等于该门限的多普勒频移时，则表明当前时隙中存在处于高速运动状态的移动终端，此时则校正该时隙的接收信号，从而能够减轻、或者消除高速移动对信道链路性能造成的影响，因此实现了TD-SCDMA系统能够在高速移动无线环境正常为移动终端提供移动业务的目的，使得TD-SCDMA系统可应用于磁悬浮或高速铁路等高速移动无线环境。
下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中 图1为本发明方法的示例性流程图； 图2为本发明装置的示例性结构图； 图3为本发明第一较佳实施例方法的流程图； 图4为本发明第一较佳实施例装置的结构图； 图5为本发明第二较佳实施例方法的流程图； 图6为移动终端数据符号和中间码的结构图； 图7为本发明第二较佳实施例装置的结构图； 图8为本发明第三较佳实施例方法的流程图； 图9为本发明第四较佳实施例方法的流程图； 图10为本发明第四较佳实施例装置的结构图； 图11为本发明第五较佳实施例方法的流程图； 图12为本发明第五较佳实施例装置的结构图。
具体实施例方式 在本发明的技术方案中，设置高速门限，通过获得时隙中移动终端的多普勒频移时，判断是否存在大于等于该门限的多普勒频移，确定当前时隙中是否存在处于高速运动状态的移动终端。当存在大于等于该门限的多普勒频移时，则表明当前时隙中存在处于高速运动状态的移动终端，此时则校正该时隙的接收信号，从而实现TD-SCDMA系统能够在高速移动无线环境正常为移动终端提供移动业务的目的。
其中，高速门限的设置可以根据TD-SCDMA系统通常能够支持的速度进行设置，也可以根据实际环境中仿真结果进行设置。
参见图1，图1为本发明方法的示例性流程图。预先设置高速门限，该方法包括以下步骤在步骤101中，获得时隙中移动终端的多普勒频移，判断是否存在大于等于设置的高速门限的多普勒频移，如果是，则执行步骤102；否则，执行步骤103。在步骤102中，校正时隙的接收信号。在步骤103中，结束当前处理流程。
参见图2，图2为本发明装置的示例性结构图。该装置包括控制单元21、信号单元22和校正单元23。其中，控制单元21主要用于获得时隙中移动终端的多普勒频移，当存在大于等于高速门限的多普勒频移时，指示信号单元22向校正单元23发送其输出的信号。信号单元22主要用于根据控制单元21的指示发送其输出的信号。校正单元23主要用于接收信号单元发送的信号，并校正收到的信号。
以上介绍的是本发明技术方案的示例性流程图。以下介绍本发明的较佳实施例中。
在处理从时隙接收到的信号的过程中，主要可以分为以下三个阶段，处理从时隙接收到的码片得到该时隙所承载的各移动终端的数据符号的阶段，以及处理数据符号得到比特软信息的阶段；以及处理比特软信息的阶段。为了使本发明校正信号的方法能够具备普遍的应用价值，本发明的技术方案提供了在处理码片之前，对信道接收到的码片进行校正的技术方案；以及在处理数据符号之前，对信道接收到的数据符号进行校正的技术方案；以及在处理比特软信息之前，对信道接收到的比特软信息进行校正的技术方案。
以下分别针对上述三种技术方案列举五个较佳实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。其中，第一较佳实施例描述的是对时隙接收码片的校正，在本发明中称为码片级校正；第二、三和四较佳实施例描述的是对数据符号的校正，在本发明中称为符号级校正；第五较佳实施例描述的技术方案用于对数据符号的比特软信息进行校正。以下分别对以上所提的较佳实施例进行分别介绍。
参见图3，图3为本发明第一较佳实施例方法的流程图。具体过程如下 在步骤301中，基站监测每个上行时隙，获得当前上行时隙中移动终端的多普勒频移。通常情况下，时隙中均承载了多个移动终端的用户数据。当时隙中承载了多个用户数据时，此处则是获得多个移动终端的多普勒频移。
在本步骤中基站获得时隙中各移动终端的多普勒频移的方式可以通过以下流程实现。
假设用户k(1≤k≤K)仅使用中间码的一部分， 以降低计算复杂度， 即其长度为L(≤144)，其中K为当前时隙中的用户数。定义用户k的第j个子中间码为其中j＝1，2，...，L/Q，Q为扩频因子。这样，对用户k来说，长度为L的中间码m(k)分为L/Q个子中间码mj(k)，其中j＝1，2，...，L/Q。等价地，可以认为用户k在中间码部分发送了长度为L/Q的全1符号序列，且每个符号使用的扩频序列为mj(k)，其扩频比为Q。该mj(k)能够根据移动终端所使用的中间码以及对应的全1符号序列关系得到。该获得多普勒频移方法，主要是通过将中间码的多段序列分别视为中间码符号全为1的扩频序列mj(k)，然后通过检测该扩频序列经过高速信道衰落后在接收端的检测输出，由于该扩频序列为符号1的扩频序列，因此该扩频序列能够反映信道的当前的状态，进而就能够得到该中间码的多普勒频移，其具体步骤如下 步骤301a基站得到当前时隙中间码经过上行信道传输之后的接收信号me。这里，假设信道的冲激响应的长度为W，则中间码的接收信号可表示为me＝(me，1，me，2，...me，L，...，me，L+W-1)。
步骤301b利用常规信道估计算法，根据me得到的各个移动终端用户的信道冲激响应h(k)，这里k＝1，2，...，K，K表示该时隙中承载的移动终端的数量。
步骤301c根据当前时隙中间码的扩频序列mj(k)和各移动终端的信道冲击响应h(k)，得到中间码的系统矩阵Amid其表达式的下标表示其维数。Amid的具体形式如下
其中，为第k个用户第j个中间码符号的复合信道矢量，根据计算得到。
步骤301d参考数据域联合检测算法，比如使用最小均方误差(MMSE)方法，得到所有移动终端的中间码的联合检测输出为 其中，δ2为噪声功率，I为单位矩阵。
步骤301e根据中间码的联合检测输出得到时隙中每个移动终端的中间码的联合检测输出
其中，k＝1，2，...，K表示移动终端的序号，j＝1，2，...，L/Q表示中间码的序号。根据每个移动终端的
估计得到当前时隙上每个移动终端的多普勒频移Δfk。
由于每个码片上相位偏移为2πΔfkTc，则多普勒频移在Q个码片上引起的相位累计偏移为2πQΔfkTc，假设
的相位表达式为即多普勒频移造成相位线性增长，然后再使用最小二乘法就可以估计Δfk。其中，P0(k)代表移动终端的初始相位，Pj(k)表示第j个中间码的线性相位。
在步骤302中，判断获得的多普勒频移中，是否存在大于等于高速门限的多普勒频移，如果是，则执行步骤303；否则，执行步骤305。
在步骤303中，根据当前时隙中所有的移动终端的多普勒频移，计算所有多普勒频移的平均值Δf。在本发明中，也将该Δf称为该时隙的多普勒频移。
在步骤304中，确定时隙中间点的码片位置P0，根据对当前时隙中的各码片进行调整。其中，j为虚数单位、Tc为码片宽度、i为码片号、ei为待调整码片信号、ei′为调整后的码片信号。
在步骤305中，对码片执行后续常规处理流程获得时隙的用户数据。则其中包括重新估计用户的信道冲激响应，然后常规处理方法检测用户符号等操作。
在较佳实施例中，还可以设置时隙分配门限α′。在步骤301结束后，将所获得的移动终端的多普勒频移与时隙分配门限α′进行比较。将大于等于该门限的移动终端分配到一个高速时隙中，将小于该门限的移动终端按照系统原有的分配规则进行分配。该高速时隙可以是指定的用于承载高速移动终端的时隙，进而，基站对该高速时隙的处理，则可以不执行步骤302的判断，直接后续校正的操作。
另外，当某个时隙中的多普勒频移相同或相近时，根据同一测量结果校正时隙的效果会更好，因此还可以设置时隙分配区间，比如由α1，α2，α3，...组成的多个区间[α1，α2]、[α2，α3]......，将多普勒频移位于同一区间的移动终端分配到一个时隙内。这里，具体的门限可由系统设置或修改。当然，这里描述的实施方法也可以使用在后续较佳实施例中。
参见图4，图4为本发明第一较佳实施例装置的结构图。该装置包括接收单元42、码片处理单元44、控制单元41、校正单元43。其中，接收单元42为图2中所示的信号单元。
这里，接收单元42主要用于接收时隙的码片，并根据控制单元41的指示发送码片。控制单元41主要用于根据接收单元42收到的码片，获得时隙中移动终端的多普勒频移，当存在大于等于高速门限的多普勒频移，则指示接收单元42将码片发送至校正单元43；当不存在多普勒频移时，指示接收单元42将码片发送至码片处理单元44。校正单元43主要用于校正收到的码片并将校正后的码片发送至码片处理单元44。码片处理单元44主要用于处理收到的码片。
其中，校正单元校正接收码片的操作的具体方法可以参见，第一较佳实施例方法中的相关介绍，在此不再详述。如图4所示的装置可位于基站内。
参见图5，图5为本发明第二较佳实施例方法的流程图。在此，首先介绍一下时隙的突发结构，其结构如图6所示。在时隙的突发结构中，在中间码的两侧分别存在两个数据块，在本发明中将数据符号d1，d2，...，dN所在的时隙前半部分的数据块为第一个数据块，将数据符号dN+1，dN+2，...d2N所在的时隙后半部分的数据块称为第二个数据块。为了达到更好的校正效果，可以对时隙中的两部分数据块分别进行校正。在图5所示的流程图中，介绍的是，先对第一数据块进行校正，再对第二数据块进行校正的流程。由于两个数据块校正的过程之间没有必然的联系，因此时隙中两个数据块的校正过程，可以不分先后同时进行。当然，也可以先校正第二数据块，再校正第一数据块。具体过程如下 在步骤501中，与第一较佳实施例中的步骤301相同，在此不再详述。
在步骤502中，判断获得的多普勒频移中，是否存在大于等于高速门限的多普勒频移，如果是，则执行步骤503；否则，执行步骤510。
在步骤503中，基站获得经联合检测后的中间码符号，获得中间码符号的校正因子。这里中间码的校正因子可以是即中间码的联合检测输出。
在步骤504中，将根据设置的预测窗口宽带、以及中间码符号的校正因子获得第一数据块数据符号的基准校正因子作为输入参数。并根据该基准校正因子、以及根据其对应中间码符号扩频码的中心位置，依据所选择的预测公式计算得到针对第一数据块的预测公式的预测参数{pi1}，其中i＝1，2，...，N，上标1表示第一数据块的预测公式。这里，获得第一数据块数据符号的基准校正因子就是根据中间码符号从左取w个符号。这里w为预测窗口宽度，根据实际的预测要求该w可以在2≤w≤L/Q中选择。
这里，所描述的中间码符号扩频码的中心位置为中间码符号对应的扩频码片的中心位置在时隙中的码片号。例如，当扩频为4时，中间码符号对应的扩频码片的码片号分别为124、125、126、127，则该扩频码片的中心位置为125。
在此，假设预测公式为y＝ψ(x；p1，p2，...，pw)，其中，{pi}为待确定的预测参数，x为输入参数即各中间码符号扩频码的中心位置，y为输出参数即中间码的各校正因子。
在步骤505中，根据计算得到的预测参数、以及第一数据块数据符号对应扩频码的中心位置，依据预测公式计算第一数据块数据符号的校正因子D1，D2，...，DN。
具体为根据所选择的预测公式y＝ψ(x；p1，p2，...，pw)，将得到的针对第一数据块的预测参数、以及将第一数据块数据符号对应扩频码的中心位置作为输入，计算得到的D1，D2，...，DN。
在步骤506中，根据得到的第一数据块数据符号的校正因子，对第一数据块的数据符号进行校正，即di＝di/Di，i＝1，2，...，N。
从步骤504至步骤506实现了对时隙第一数据块数据符号的校正。
在步骤507中，根据设置的预测窗口宽带、以及中间码的校正因子获得第二数据块数据符号的基准校正因子。并将该基准校正因子作为输出、以及将其对应中间码符号扩频码的中心位置作为输入，依据所选择的预测公式计算得到针对第二数据块的预测公式的预测参数{pi2}。这里第二数据块数据符号的基准校正因子可表示为获得第二数据块数据符号的基准校正因子就是根据中间码符号从右取w个符号。
在步骤508中，根据计算得到的预测参数{pi2}、以及第二数据块数据符号对应扩频码的中心位置，依据预测公式计算第二数据块数据符号的校正因子DN+1，DN+2，...，D2N。
在步骤509中，根据得到的第二数据块数据符号的校正因子，对第二数据块的数据符号进行校正，即di＝di/Di，i＝N+1，N+2，...，2N。至此，基站就完成了对第二数据块数据符号的校正。
在步骤510中，基站按照常规方法对数据符号进行处理，得到时隙的用户数据。
参见图7，图7为本发明第二较佳实施例装置的结构图。该装置包括接收单元72、码片处理单元74、控制单元71、校正单元73和符号处理单元75。其中，码片处理单元74为信号单元。
这里，接收单元72主要用于接收时隙的码片，并将码片发送至码片处理单元74。码片处理单元74主要用于处理码片得到对应的数据符号，根据控制单元71的指示发送数据符号。控制单元71主要用于根据接收单元72收到的码片，获得时隙中移动终端的多普勒频移，当存在大于等于高速门限的多普勒频移，则指示码片处理单元74将数据符号发送至校正单元73；当不存在多普勒频移时，指示码片处理单元74将数据符号发送至符号处理单元75。校正单元73主要用于校正收到的数据符号，并将校正后的数据符号发送至符号处理单元75。符号处理单元75主要用于处理收到的数据符号。
其中，校正单元校正接收码片的操作的具体方法可以参见，第二较佳实施例方法中的相关介绍，在此不再详述。如图7所示的装置可位于基站内。
参见图8，图8为本发明第三较佳实施例方法的流程图。具体流程如下 在步骤801中，与第一较佳实施例中的步骤301相同，在此不再详述。
在步骤802中，判断获得的多普勒频移中，是否存在大于等于高速门限的多普勒频移，如果是，则执行步骤803；否则，执行步骤813。
在步骤803～804中，具体执行步骤与第二较佳实施例中的步骤503～504相同，只是所得到的预测参数仅对数据符号dN进行校正，在此表示为{pN，i}。也就是用使用了第一数据块数据符号的基准校正因子计算得到了dN的预测参数。
在步骤805中，根据计算得到的预测参数、以及第一数据块中数据符号dN对应扩频码的中心位置，依据预测公式计算该数据符号的校正因子DN，并对数据符号dN进行校正，即d′N＝dN/DN。
在步骤806中，更新dN的基准校正因子得到dN-1的基准校正因子。更新基准校正因子的具体步骤为将数据符号dN的校正因子DN加入基准校正因子的头部，左移预测窗口，得到的结果为DN，C1，C2，...，Cw-1。
这里，更新基准校正因子的方式还可以是，使用优化的DN′更新基准校正因子。获得DN′的方法可以是其中Q(·)表示利用发射端星座图的硬判决操作。
在步骤807中，根据第二较佳实施例步骤504所记载方法根据步骤806得到的dN-1的基准校正因子，重新计算得到dN-1的预测参数{pN-1，i}，该预测参数用于校正数据符号dN-1；并根据步骤805中的方法计算第一数据块中数据符号dN-1的校正因子DN-1，并对数据符号dN-1进行校正。
在步骤808中，按照步骤806和807中记载的利用更新基准校正因子的方法，依次计算得到第一数据块中各数据符号的校正因子，并对数据符号进行校正，直至d1。至此，第一数据块中，对每个数据符号的校正结束。
在步骤809中，与第二较佳实施例中的步骤506相同，只是得到的所得到的预测参数仅对第二数据块中的第一个数据符号dN+1进行校正，在本较佳实施例中表示为{pN+1，i}。也就是用使用了第二数据块数据符号的基准校正因子计算得到了dN+1的预测参数。
在步骤810中，根据计算得到的预测参数、以及第二数据块中数据符号dN+1对应扩频码的中心位置，依据预测公式计算该数据符号的校正因子DN+1，并对数据符号dN+1进行校正，即d′N+1＝dN+1/DN+1。
在步骤811中，更新基准校正因子，即将数据符号dN+1的校正因子DN+1加入基准校正因子的尾部，并右移预测窗口，得到的结果为C1，C2，...，Cw-1，DN+1。根据步骤810中所记载的方法重新计算得到预测参数{pN+2，i}，该预测参数用于校正数据符号dN+2。
在步骤812中，按照步骤810和811中记载的方法，依次计算得到第二数据块中各数据符号的校正因子，并对数据符号进行校正，直至d2N。至此，第二数据块中对每个数据符号的校正结束。
在步骤813中，基站按照常规方法对数据符号进行处理，得到时隙的用户数据。
本较佳实施例的装置的具体结构与第二较佳实施例装置的结构相同，只是校正单元所采用的码片级校正可以参见本较佳实施例中所介绍的方法。
参见图9，图9为本发明第四较佳实施例方法的流程图。根据对实际环境的仿真分析，当时隙中各移动终端的多普勒频移相同或者相近时，采用码片级校正比采用符号级校正的好，因此在本较佳实施例中，设置校正选择区间。通过该区间来评价时隙中各移动终端的多普勒频移的相近程度。该校正选择区间可以根据实际过程中仿真结果确定，也可以是如本发明第一较佳实施例中所述的区间。本较佳实施例的具体流程如下 在步骤901中，与第一较佳实施例的步骤301相同，在此不再详述。
在步骤902中，判断获得的多普勒频移中，是否存在大于等于高速门限的多普勒频移，如果是，则执行步骤903；否则，执行步骤906。
在步骤903中，判断时隙中的各移动终端的多普勒频移是否均在设置的校正选择区间内，如果是，则执行步骤904；否则，执行步骤906。这里的校正选择门限可以由系统根据仿真进行设置。
在步骤904中，根据第一较佳实施例中所描述的码片级校正方法，对接收时隙的码片进行校正。即第一较佳实施例中，步骤304～305的记载。
在步骤905中，对各码片进行后续常规流程，得到时隙的用户数据。结束当前处理流程。
在步骤906中，在联合检测输出后，根据第二较佳实施例或第三较佳实施例中所介绍的符号级校正方法，对联合检测输出符号进行校正。即第二较佳实施例中，步骤503～510的记载；以及第三较佳实施例中，步骤803～812的记载。
在步骤907中，基站按照常规方法对校正后的数据符号进行处理，得到时隙的用户数据。
参见图10，图10为本发明第四较佳实施例装置的结构图。该装置包括接收单元1002、码片处理单元1004、控制单元1001、码片校正单元1003a、符号校正单元1003b和符号处理单元1005。其中，接收单元1002和码片处理单元1004组成图2中所示的信号单元；码片校正单元1003a和符号校正单元1003b组成图2中所示的校正单元。
这里，接收单元1002主要用于接收时隙的码片，并根据控制单元1001的指示发送码片。码片处理单元1004主要用于处理收到的码片，得到对应的数据符号，并根据控制单元1001的指示发送数据符号。
控制单元1001主要用于根据接收单元1002收到的码片，获得时隙中移动终端的多普勒频移，当不存在大于等于高速门限的多普勒频移时，指示接收单元1002将码片发送至码片处理单元1004，并指示码片处理单元1004将处理得到的数据符号发送至符号处理单元1005；当存在大于等于高速门限的多普勒频移，获得时隙的多普勒频移平均值，当多普勒频移平均值大于等于校正选择门限时，则指示接收单元1002将码片发送至码片校正单元1003a，并指示码片处理单元1004将根据码片校正单元1003a发送的码片处理得到的数据符号发送至符号处理单元1005；当普勒频移平均值小于校正选择门限时，则指示接收单元1002将码片发送至码片处理单元1004，并指示码片处理单元将码片处理得到的数据符号发送至符号校正单元1003b。
码片校正单元1003a主要用于校正收到的码片，并将校正后的码片发送至码片处理单元1004。符号校正单元1003b主要用于校正收到的数据符号，并将校正后的数据符号发送至符号处理单元1005。符号处理单元1005主要用于处理收到的数据符号。
参见图11，图11为本发明第五较佳实施例方法的流程图。在本较佳实施例中，考虑到一个时隙中离中间码较近的数据比较可靠，而离中间码较远的数据则相对不可靠。因此，可以对离中间码较近的符号的比特软信息赋予较大权值，对离中间码较远的符号的比特软信息赋予较小权值，然后再输入信道译码器，从而使得相对可靠的符号的比特软信息对译码的影响较大，相对不可靠的符号的比特软信息对译码的影响较小，从而达到正确接收的目的。本较佳实施例具体的步骤如下所示 在步骤1101中，与第一较佳实施例中的步骤301相同，在此不再详述。
在步骤1102中，判断获得的多普勒频移中，是否存在大于等于高速门限的多普勒频移，如果是，则执行步骤1103；否则，执行步骤1104。
在步骤1103中，对符号的比特软信息进行加权。加权的方法可以分为固定加权法和动态加权法。
固定加权法就是对符号的软信息采用固定的加权系数进行加权。权值矢量为γ＝{γi；i＝1，2，...，2N；}，分别对应时隙中的数据符号序列d1，d2，...，d2N。这里，权值矢量的获得可以是根据当地的无线环境和主要用户的运动速度，建立无线信道模型并通过仿真给出的最优权值矢量γ＝{γi；i＝1，2，...，2N}。
另外，动态加权法主要是指，根据当前数据符号所对应移动终端的多普勒频率，选择加权的权值矢量。具体的方法可以是对应不同的多普勒频移{v1，v2，v3，...}存在不同的权值矢量{γ1，γ2，γ3，...}，基站根据移动终端的多普勒频移动态的选择权值矢量γ，以跟踪信道的变化情况，达到最佳的链路性能的目的。具体在选择权值矢量γ时，可以是选择多普勒频移最靠近移动终端多普勒频移的权值矢量γi；或者，选择两个最靠近移动终端多普勒频移的多普勒频移vi，vi+1，满足vi≤v＜vi+1，并使用线性方法根据γi，γi+1计算当前使用的权值矢量γ。
具体加权的方法可以表示为fi，j＝fi，j×γi。其中，f＝{fi，j；i＝1，2，...，2N；j＝1，2，...log2(S)}为前述符号的比特软信息，其中log2(S)为每符号的比特数量。
在步骤1104中，对比特软信息进行正常处理，得到时隙的用户数据。
参见图12，图12为本发明第五较佳实施例装置的结构图。装置包括控制单元1201、接收单元1202、校正单元1203、码片处理单元1204、符号处理单元1205和比特处理单元1206。其中，符号处理单元1205为如图2中所示的信号单元。
这里，接收单元1202主要用于接收时隙的码片并将码片发送至码片处理单元1204。码片处理单元1204主要用于处理收到的码片，并将处理得到的数据符号发送至符号处理单元1205。符号处理单元1205主要用于处理收到的数据符号，并根据控制单元1201的指示发送处理数据符号得到的比特软信息。控制单元1201主要根据接收单元1202收到的码片，获得时隙中移动终端的多普勒频移，当存在大于等于高速门限的多普勒频移时，指示符号处理单元1205将比特软信息发送至校正单元1203，当不存在大于等于高速门限的多普勒频移时，指示符号处理单元1205将比特软信息发送至比特处理单元1206。校正单元1203主要用于校正收到的比特软信息，并将校正后的比特软信息发送至比特处理单元1206。比特处理单元1206，用于处理收到的比特软信息。
由于本发明所提供的码片级校正方法、符号级校正方法、以及比特软信息的校正方法分别对应于信号的不同数据阶段，因此这三种方法可以单独使用，还可以混合使用。即先使用码片级校正方法、后使用符号级校正方法、再使用比特软信息的校正方法；当然，也可以使用其中的任意两种方法。
另外，在本发明实施例的技术方案中，除了可以用当前时隙的多普勒频移校正当前时隙的接收信号，还可以用当前时隙前一个或前几个时隙的多普勒频移校正当前时隙的接收信号。用当前时隙的前一个或前几个时隙的多普勒频移校正当前时隙的接收信号的方法，与用当前时隙的多普勒频移校正当前时隙的接收信号相类似，在此不再详述。
本发明提供的技术方案通过对时隙用户多普勒频移的检测，根据多普勒频移的检测结果确定时隙存在移动终端处于高速运动时，对时隙的接收信号进行校正，从而保证了即使在移动终端高速运行时，TD-SCDMA同样能够对移动用户提供可靠的移动业务。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种适用于高速移动环境的信号处理方法，其特征在于，设置高速门限；该方法包括以下步骤
A、获得当前时隙中移动终端的多普勒频移；
B、当存在大于等于高速门限的多普勒频移时，校正时隙内从移动终端收到的信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A所述获得当前时隙中移动终端的多普勒频移包括
A1、获得所述时隙中间码的联合检测结果，根据所述时隙的联合检测结果得到所述时隙中各移动终端中间码的联合检测结果；
A2、根据各移动终端中间码的联合检测结果，估计各移动终端的多普勒频移。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤A1所述获得所述时隙中间码的联合检测结果包括
A11、获得中间码的接收信号me，根据me计算得到所述时隙中各移动终端的信道冲激响应h(k)；
A12、根据各移动终端各中间码的扩频序列m(k)和各移动终端的信道冲击响应h(k)的卷积，得到中间码的系统矩阵Amid；
A13、根据得到所述时隙中间码的联合检测结果；其中，k＝1，2，...，K，K代表移动终端数，δ为噪声功率，I为单位矩阵。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，步骤B所述校正所述时隙的接收信号为根据所述移动终端的多普勒频移校正所述时隙中的各码片。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据多普勒频移校正所述时隙中的各码片包括
B11、根据所述时隙中所有移动终端的多普勒频移获得多普勒频移的平均值Δf，并确定所述时隙中间点的码片号P0；
B12、根据对所述时隙中的各码片进行调整；其中，j为虚数单位、Tc为码片宽度、i为码片号、ei为待调整码片信号、ei′为调整后的码片信号。
6.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，步骤B所述校正所述时隙的接收信号的步骤为校正经联合检测后的各移动终端的数据符号。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述校正一移动终端的数据符号的步骤包括
B21、根据所述移动终端中间码的联合检测结果获得基准校正因子；
B22、利用所述基准校正因子得到所述时隙数据符号的校正因子，并利用得到的校正因子校正所述时隙的数据符号。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括设置预测窗口宽度；步骤B21所述获得基准校正因子包括
从中间码校正因子的最左侧取等于预测窗口宽度的部分中间码校正因子，作为第一数据块数据符号的基准校正因子；从中间码校正因子的最右侧取等于预测窗口宽度的部分中间码校正因子，作为第二数据块数据符号的基准校正因子。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括选择预测公式；步骤B22包括
根据所述第一数据块数据符号的基准校正因子、以及所述基准校正因子对应中间码符号扩频码的中心位置，按照预测公式计算得到针对所述时隙第一数据块预测参数；根据针对第一数据块的预测参数、以及第一数据块数据符号对应扩频码的中心位置，按照所述预测公式计算得到第一数据块数据符号的校正因子；利用该校正因子校正第一数据块数据符号；
根据所述第二数据块数据符号的基准校正因子、以及所述基准校正因子对应中间码符号扩频码的中心位置，按照预测公式计算得到针对所述时隙第二数据块的预测参数；根据针对第二数据块的预测参数、以及第二数据块数据符号对应扩频码的中心位置，按照所述预测公式计算得到第二数据块数据符号的校正因子；利用该校正因子校正第二数据块数据符号。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤B22包括
将所述第一数据块数据符号的基准校正因子作为所述时隙第一数据块数据符号dN的基准校正因子，根据该基准校正因子得到所述dN的校正因子，利用得到的校正因子校正dN，并根据校正dN的结果更新dN的基准校正因子得到数据符号dN-1的基准校正因子；根据dN-1的基准校下因子得到dN-1的校正因子，利用得到的校正因子校正dN-1，并根据校正dN-1的结果更新dN-1的基准校正因子得到dN-2的基准校正因子；以此依次对第一数据块内的数据符号dN-2至d1进行校正；
将所述第二数据块数据符号的基准校正因子作为所述时隙第二数据块数据符号dN+1的基准校正因子，根据该基准校正因子得到所述dN+1的校正因子，利用得到的校正因子校正dN+1，并根据校正dN+1的结果更新dN+1的基准校正因子得到dN+2的基准校正因子；根据dN+2的基准校正因子得到dN+2的校正因子，并利用得到的校正因子校正dN+2，并根据校正dN+2的结果更新dN+2的基准校正因子得到dN+3的基准校正因子；以此依次对第二数据块内的数据符号dN+3至d2N进行校正；
其中，N为所述移动终端第一数据块最末数据符号的编号。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括选择预测公式；所述根据所述数据符号的基准校正因子得到该数据符号的校正因子包括
根据所述数据符号的基准校正因子、以及所述基准校正因子对应中间码符号扩频码的中心位置，按照预测公式计算得到所述数据符号的预测参数；根据所述数据符号的预测参数、以及所述数据符号对应扩频码的中心位置，按照所述预测公式计算得到所述符号的校正因子。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据校正所述数据符号的结果更新下一数据符号的基准校正因子得到下一数据符号的基准校正因子为
根据所述数据符号的校正因子或
更新下一数据符号基准校正因子；其中，Q(·)表示利用发射端星座图的硬判决操作，i表示所述数据符号的编号。
13.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括设置校正选择区间，
当所述获得的移动终端的多普勒频移均在所述校正选择区间内，步骤B中所述校正所述时隙的接收信号为根据所述移动终端的多普勒频移校正所述时隙中的各码片；
当所述获得的移动终端的多普勒频移并不均在所述校正选择区间内，步骤B中所述校正所述时隙的接收信号为校正经联合检测后的各移动终端的中间码符号。
14.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，步骤B中，所述校正所述时隙的接收信号为根据数据符号离中间码远近，对所述时隙的数据符号的比特软信息进行加权。
15.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括根据步骤A中获得的移动终端的多普勒频移，将多普勒频移相近的移动终端分配到同一时隙内。
16.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括根据所述校正后的信号得到对应时隙的用户数据。
17.一种适用于高速移动环境的信号处理装置，其特征在于，该装置包括控制单元、信号单元和校正单元；
所述控制单元获得时隙中移动终端的多普勒频移，当存在大于等于高速门限的多普勒频移时，指示信号单元向所述校正单元发送其输出的信号；
所述信号单元根据控制单元的指示发送所述其输出的信号；
所述校正单元接收信号单元发送的信号，并校正所述信号。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括码片处理单元；所述信号单元为接收单元；
所述接收单元接收所述时隙的码片，并根据控制单元的指示发送码片；
所述控制单元根据接收单元收到的码片，获得时隙中移动终端的多普勒频移，当存在大于等于高速门限的多普勒频移，则指示接收单元将所述码片发送至校正单元；当不存在所述多普勒频移时，指示接收单元将所述码片发送至码片处理单元；
所述校正单元校正收到的码片并将校正后的码片发送至码片处理单元；
所述码片处理单元处理收到的码片。
19.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括接收单元和符号处理单元；所述信号单元为码片处理单元；
所述接收单元接收所述时隙的码片，并将所述码片发送至码片处理单元；
所述码片处理单元处理所述码片得到对应的数据符号，根据控制单元的指示发送所述数据符号；
所述控制单元根据接收单元收到的码片，获得时隙中移动终端的多普勒频移，当存在大于等于高速门限的多普勒频移，则指示码片处理单元将数据符号发送至校正单元；当不存在所述多普勒频移时，指示码片处理单元将数据符号发送至符号处理单元；
所述校正单元校正收到的数据符号，并将校正后的数据符号发送至符号处理单元；
所述符号处理单元处理收到的数据符号。
20.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括符号处理单元；所述信号单元包括接收单元和码片处理单元；所述校正单元包括码片校正单元和符号校正单元；
所述接收单元接收所述时隙的码片，并根据控制单元的指示发送所述码片；
所述码片处理单元处理所述收到的码片，得到对应的数据符号，并根据控制单元的指示发送所述数据符号；
所述控制单元根据接收单元收到的码片，获得时隙中移动终端的多普勒频移，当不存在大于等于高速门限的多普勒频移时，指示接收单元将所述码片发送至码片处理单元，并指示码片处理单元将处理得到的数据符号发送至符号处理单元；当存在大于等于高速门限的多普勒频移，获得所述时隙的多普勒频移平均值，当所述普勒频移平均值大于等于校正选择门限时，则指示接收单元将所述码片发送至码片校正单元，并指示码片处理单元将根据码片校正单元发送的码片处理得到的数据符号发送至符号处理单元；当所述普勒频移平均值小于校正选择门限时，则指示接收单元将所述码片发送至码片处理单元，并指示码片处理将码片处理得到的数据符号发送至符号校正单元；
所述码片校正单元校正收到的码片，并将校正后的码片发送至码片处理单元；
所述符号校正单元校正收到的数据符号，并将校正后的数据符号发送至符号处理单元；
所述符号处理单元处理收到的数据符号。
21.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括接收单元、码片处理单元和比特处理单元；所述信号单元为符号处理单元；
所述接收单元接收所述时隙的码片，并将所述码片发送至码片处理单元；
所述码片处理单元处理收到的所述码片，并将处理得到的数据符号发送至符号处理单元；
所述符号处理单元处理收到的数据符号，并根据控制单元的指示发送处理数据符号得到的比特软信息；
所述控制单元根据接收单元收到的码片，获得时隙中移动终端的多普勒频移，当存在大于等于高速门限的多普勒频移时，指示符号处理单元将所述比特软信息发送至校正单元，当不存在大于等于高速门限的多普勒频移时，指示符号处理单元将所述比特软信息发送至比特处理单元；
所述校正单元校正收到的比特软信息，并将校正后的比特软信息发送至比特处理单元；
所述比特处理单元处理收到的比特软信息。
全文摘要
本发明提供了一种适用于高速移动环境的信号处理方法，设置高速门限；该方法包括以下步骤A.获得时隙中移动终端的多普勒频移，判断是否存在大于等于所述高速门限的多普勒频移，如果是，则执行步骤B；否则，结束当前处理流程；B.校正时隙的接收信号。另外，本发明还提供了一种适用于高速移动环境的信号处理装置。通过应用本发明所提供的方法以及装置能够减轻、或者消除高速移动对信道链路性能造成的影响，因此进而实现了TD-SCDMA系统能够在高速移动无线环境正常为移动终端提供移动业务的目的，使得TD-SCDMA系统可应用于磁悬浮或高速铁路等高速移动无线环境。
文档编号H04B1/707GK101340204SQ200710123600
公开日2009年1月7日 申请日期2007年7月4日 优先权日2007年7月4日
发明者张坚强, 杰 刘, 克 李, 王健康, 徐绍君, 强 薛 申请人:鼎桥通信技术有限公司