专利名称：一种td-scdma系统中的空间复用方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种在TD—SCDMA系统中空间复用方法和装置。
背景技术：
TD-SCDMA是第三代移动通信标准，TD-SCDMA系统采用了上行同步、智能天 线、联合检测、接力切换、软件无线电等一系列高新技术，比其他第三代移动通 信标准具有更高的频谱利用率和更低的成本。但随着社会和经济的不断快速发 展，移动用户数将进一步增大，移动多媒体业务也会越来越多，第三代移动通信 系统的传输速率将不能满足要求。
多输入多输出(Multi-i叩utMuIti-output, MIM0)技术可以显著提高无线 系统的频谱利用率，进而提高数据的传输速率，MIM0已经成为未来移动通信系 统实现高数据速率，高传输质量的重要途径，现有的TD—SCDMA系统中就已经应 用了这种技术。如图1所示，是现有TD—SCDMA系统中发射端结构示意图，以具 有2个发射天线为例，其工作流程如下
步骤101:发射端将待发送的高速数据流通过串并转换分为2路独立的并行 低速子数据流；
步骤102:对所有子数据流分别进行信道编码、扩频、调制操作； 步骤103:在各路子数据流中分别加入导频符号，组成子帧； 步骤104:将成帧后的2路子数据流分别经由2个发射天线同时发送出去。 如图2所示，是现有TD—SCDMA系统中接收端结构示意图，也以具有2个接
收天线为例，其工作流程如下
步骤201:用2根接收天线进行接收，并将2个接收天线上接收的信号送入
信道估计模块对当前信道进行估计；
步骤202:将信道估计值和两路接收信号送入联合检测模块进行联合检测； 步骤203:对联合检测模块得到的2路子数据流分别进行解调、信道译码操
作；
步骤204:对2路子数据流进行并串变换得到原始数据流。上述方法对两路接收信号直接进行联合检测，需要进行大矩阵的求逆过程， 复杂度较高，MIMO中的分层空时编码(Bell-labs Layered Space Time ， BLAST) 技术是由贝尔实验室^择出的用于提高无线链路传输速率和频谱利用率的有效方 法，该技术通过在发射端和接收端分别采用多天线，充分利用空域资源来提供复 用增益，从而提高数据传输速率和频谱利用率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种TD—SCDMA系统中的空间复用方 法，该方法不仅有效的提高TD—SCDMA系统的数据速率,且避开了直接进行联合 检测时需要进行大矩阵的求逆过程，降低了复杂度；本发明还进一步提供一种实 现该方法的装置。
本发明所述在TD-SCDMA系统中的空间复用方法，包括在发射端，待发送的 高速数据流经串并变换后分成N路独立的并行低速子数据流，然后各子数据流经 信道编码、扩频、调制以及加入导频符号后，组成子帧，由发射端天线发射出去， 接收端天线接收到低速子数据流后经信道估计、联合检测、解调、信道译码以及 并串变换后，得到原来的高速数据流；在发射端加入导频信号之前，还包括对子 数据流进行BLAST编码，并且在接收端信道估计后还包括对接收到的N路子数 据流进行BLAST译码。
所述N的取值等于发射端天线数。
所述信道编码采用1/3Turbo编码。
所述扩频采用扩频因子为16的正交可变扩频码进行扩频。 所述调制采用四相相移键控(QPSK)调制。
所述BLAST编码采用垂直分层空时编码(V-BLAST)技术对输入信号进行编码。
所述BLAST检测采用基于最小均方误差(MMSE)准则的排序串行干扰抵消法。 所述联合检测采用画SE线性块均衡法。
本发明所述TD-SCDMA系统中的空间复用装置，发射端包括信号源模块、串 并转换模块、信道编码模块、扩频调制模块、插入导频符合模块以及天线模块， 信号源模块产生的信号依次经过其后各模块处理后由天线模块发射出去；接收端 包括天线模块、信道估计模块、联合检测模块、解调模块、信道译码模块以及并 串转换模块，接收端的天线模块接收到信号后依次经过其后各模块的处理，得到
5原始的信号；所述发射端在扩频调制模块与插入导频符合模块之间还包括一 BLAST编码模块，该模块用于对经过的信号进行BLAST编码；所述接收端在天线 与联合检测模块之间，还包括一 BLAST检测模块，该模块还与信道估计模块相连， 用于对子数据流进行BLAST译码。
本发明在TD-SCDMA系统中引入BLAST技术，即在发射端通过串并变换将高速 数据流转换为若干并行低速数据流，经过信道编码、扩频、调制后，还要对其进 行BLAST编码，然后才从多根发射天线上同时发送，相应的，在接收端根据信道 估计值对接收到的信号进行BLAST译码；与现有技术相比，本发明有效的提高了 数据传输速率和频谱利用率。
图1是现有技术中的发射端示意图； 图2为现有技术中的接收端示意图； 图3是本发明发射端示意图； 图4是本发明接收端示意图。
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。 本发明所述的一种TD-SCDMA系统中的空间复用方法，主要包括串并变换、 信道编码、扩频、调制、BLAST编码、信道估计、BLAST检测、联合检测、解调、 信道译码、并串变换等步骤，本实施例假设使用2根发送天线，2根接收天线； 信道编码采用1/3Turbo编码，数据调制方式采用QPSK调制，扩频采用扩频因子 为16的正交可变扩频码进行扩频，接收端采用基于固SE排序串行干扰抵消算法 进行BLAST检测，采用腿SE线性块均衡法进行联合检测。
如图3所示，是本发明所述的发射端示意图，具体处理步骤如下 步骤301，将待发送的高速数据比特流通过串并转换模块转换为2路独立的 并行低速子数据流；
步骤302，对步骤301得到的2路子数据流分别进行信道编码、扩频、调制 操作；
步骤303，将步骤302得到的2路子数据流送入BLAST处理模块； 设经过扩频调制后的2路子数据流如下所示第1路信号......c71 c61 c51 c41 c31 c21 ell cOl
第2路信号......c72 c62 c52 c42 c32 c22 cl2 c02
BLAST编码模块采用V-BLAST技术对输入信号进行编码，经过V-BLAST编码
后的输出信号为-
......c62 c61 c42 c41 c22 c21 c02 cOl至发射天线1
......c72 c71 c52 c51 c32 c31 c12 ell至发射天线2
步骤304，将步骤303得到的32路子数据流分别送入加入导频符号模块， 为其加入训练序列及保护间隔，组成子帧；
步骤305，将成帧后的2路子数据流分别经由2个发射天线同时发送出去。 如图4所示，是本发明的接收端示意图，接收端的具体处理步骤如下 步骤401，使用2个接收天线接收信号，每个天线接收到的数据流中包括经 过无线信道的有用数据以及噪声，接收信号可以表示为
r = //a + v
、&
^22
为信道转移矩阵，矩阵中各元素/^表示第/根发射天线
到第/根接收天线的信道转移特性；"=(^，"2/为发射信号列向量，v为复高斯
白噪声；r = (^r2f为两根接收天线上接收到的信号。
将2个天线上接收的信号送入信道估计模块对当前信道进行估计，得到信道 估计值，假设该用户在第n个发射天线上使用的训练序列为mz'《，第ra根接收
天线对应的第n根发射天线的信道冲激响应为/u ,则第m根接收天线上接收到 的信号中对应训练序列的部分可表示为
2
= Z力鹏柳'《+ v: 或 = G// + vmW
0=1
其中 G =(《;)，/ = l，...,『,_/ = l，...,『，W为信道冲激响应的长度，
iJ一i附一da似i力 其他
由上面即得到信道冲激响应A的估计值为
7由于进行信道估计时，忽略了噪声的影响，因此选择训练序列时应选择抗噪 声性能好的的码组。仿真信道采用AWGN信道，每时隙进行一次信道估计，得到 4组信道估计值，分别取各组信道估计值中的最大径组成信道转移矩阵用于 BLAST检测
步骤402，将信道估计值和2个接收信号送入BLAST检测模块进行译码，以 检测出每根发送天线发送的数据，从而得到2路信号；
BLAST检测模块采用基于MMSE准则的排序连续干扰抵消检测算法，对当前 信道估计模块估计出的信道矩阵进行处理，以得到各子信号的迫零矢量，然后利 用迫零矢量对接收数据进行处理。
步骤403，将经过BLAST译码得到的2路信号送入联合检测模块分别进行联 合检测；
步骤404,对2路信号分别进行数据解调、信道译码操作； 步骤405，对2路数据流进行并串变换得到原始数据流。 BLAST检测时的译码算法具体步骤如下 步骤A，根据信道估计模块估计出的当前信道矩阵A计算Gi:
其中(.f表示共轭转置操作，( )—'表示矩阵求逆操作，i表示迭代序号，^表 示噪声方差，然后根据G,选出信噪比最大的发送天线A;
步骤B，计算信噪比最大的发送天线&对应的迫零矢量^;
步骤C，对发送天线A上的数据进行迫零解码，将迫零矢量与接收信号矢量
相乘，并将解码后的数据进行星座图映射
A =《G
其中2(A )表示对A进行判决操作；
步骤D，从接收信号矢量中消除已解码流的影响
从而得到更新的接收矢量"+1和信道矩阵4+1 ，其中(A、表示取A第A列； 步骤E，重复步骤A D,直到；=W。 ' 本发明的上述针对较佳实施例的描述较为具体，并不能因此而认为是对本发 明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。
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权利要求
1、一种TD-SCDMA系统中的空间复用方法，包括在发射端，待发送的高速数据流经串并变换后分成N路独立的并行低速子数据流，然后各子数据流经信道编码、扩频、调制以及加入导频符号后，组成子帧，由发射端天线发射出去，接收端天线接收到子数据流后经信道估计、联合检测、解调、信道译码以及并串变换后，得到原来的高速数据流；其特征在于，在发射端加入导频信号之前，还包括对子数据流进行分层空时编码，并且在接收端信道估计后还包括对接收到的N路子数据流进行分层空时译码。
2、 如权利要求1所述的TD-SCDMA系统中的空间复用方法，其特征在于，所述N的取值等于发射端天线数。
3、 如权利要求1所述的TD-SCDMA系统中的空间复用方法，其特征在于，所述信道编码采用1/3Turbo编码。
4、 如权利要求1所述的TD-SCDMA系统中的空间复用方法，其特征在于，所述扩频采用扩频因子为16的正交可变扩频码进行扩频。
5、 如权利要求1所述的TD-SCDMA系统中的空间复用方法，其特征在于，所述调制采用四相相移键控调制。
6、 如权利要求1所述的TD-SCDMA系统中的空间复用方法，其特征在于，所述分层空时编码采用垂直分层空时编码技术对输入信号进行编码。
7、 如权利要求1所述的TD-SCDMA系统中的空间复用方法，其特征在于，所述分层空时译码采用基于最小均方误差准则的排序串行干扰抵消法。
8、 如权利要求1所述的TD-SCDMA系统中的空间复用方法，其特征在于，所述联合检测采用最小均方误差线性块均衡法。
9、 一种TD-SCDMA系统中的空间复用装置，发射端包括信号源模块、串并转换模块、信道编码模块、扩频调制模块、插入导频符合模块以及天线模块，信号源模块产生的信号依次经过其后各模块处理后由天线模块发射出去；接收端包括天线模块、信道估计模块、联合检测模块、解调模块、信道译码模块以及并串转换模块，接收端的天线模块接收到信号后依次经过其后各模块的处理，得到原始的信号；其特征在于，所述发射端在扩频调制模块与插入导频符合模块之间还包括一分层空时编码模块，该模块用于对经过的信号进行分层空时编码；所述接收端在天线与联合检测模块之间，还包括一分层空时编码检测模块，该模块同时与信道估计模块相连。
全文摘要
本发明涉及一种在TD-SCDMA系统中空间复用方法，该方法在发射端通过串并变换将高速数据流转换为若干并行低速数据流，经过信道编码、扩频、调制后，还要对其进行分层空时编码，然后才从多根发射天线上同时发送，相应的，在接收端根据信道估计值对接收到的信号进行分层空时译码；本发明还进一步提供了一种实现该方法的装置。与现有技术相比，本发明不仅有效的提高TD-SCDMA系统的数据速率，且避开了直接进行联合检测时需要进行大矩阵的求逆过程，降低了复杂度，有效的提高了数据传输速率和频谱利用率。
文档编号H04B1/707GK101488775SQ20081006508
公开日2009年7月22日 申请日期2008年1月18日 优先权日2008年1月18日
发明者婷 张, 斌 李 申请人:中兴通讯股份有限公司