专利名称：高速数据业务接收方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信系统领域中的高速数据业务的接收方法及装置， 特别涉及一种时分-同步码分多址无线通信系统中的高速数据业务接 收方法及装置。
技术背景为了适应日益增长的数据业务需求，第三代合作项目(简称为3GPP)第5版(简称为R5)引入了高速下行分组接入(简称为 HSDPA)技术，以提高下行方向的数据传输速率。HSDPA技术同时 适用于宽带码分多址频分双工(简称为WCDMAFDD)、通用移动通 信系统陆地无线接入时分双工(简称为UTRATDD)与时分-同步码 分多址(简称为TD-SCDMA)三种不同模式。另外，在上行方向也 采用与HSDPA类似的原理，在3GPP R6中引入高速上行分组接入(简 称为HSUPA)技术，以提高上行方向的数据传输速率。3GPPTS 25.308 (R5)中明确指出，TD-SCDMA中HSDPA业务 传输时间间隔(简称为TTI)为5ms，即为系统一子帧时间间隔。现 阶段，TD系统HSDPA业务的设计单载波峰值传输速率为2.8Mbps， 对应物理层类别13，传输块大小为14043bit，所占用单子帧时隙数高 达5。3GPPTS 25.827 (R6)中明确指出，TD-SCDMA系统中HSUPA 业务TTI为5ms，同样为系统一子帧时间间隔。现阶段，TD系统 HSUPA业务设计的单载波峰值传输速率为2.2Mbps，对应物理层类别5，传输块大小为11160bit，所占用单子帧时隙数同样高达5。如图1中所示的是TD-SCDMA系统的帧结构示意图。在 TD-SCDMA系统中的码片速率为1.28Mcps，每个无线子帧长度为 5ms，即6400chip。其中，每个子帧又可分为7个常规时隙TS0 TS6， 以及两个导频时隙下行导频时隙(简称为DwPTS)和上行导频时 隙(简称为UpPTS)， 一个主保护间隔(简称为GP)。进一步的，TS0 时隙总是分配给下行链路，用于承载系统广播信道及其它可能的下行 信道；而TS1 TS6时隙则用于承载上、下行业务信道。UpPTS和 DwPTS分别用来建立初始的上、下行同步。其中所述DwPTS的突发 结构如图2所示，包含一个64chip的下行同步码(简称为SYNC_DL)， 它的作用是小区标识和初始同步建立。时隙TS0 TS6结构如图3所 示，长度为864chip，其中包含两段长为352chip的数据符号，以及 中间的一段长为144chip的中间码(简称为midamble)训练序列。该 训练序列在TD-SCDMA中有重要意义，作用包括小区标识、信道估 计和同步(包括频率同步)等。显然，在多时隙高速数据业务下，要求接收机在一个子帧时间内 完成数据接收处理，现有数据接收处理方式中，接收机占用各时隙对 数据业务独立进行数据检测，当业务时隙数过多而超出接收机实时处 理能力时，将导致检测数据堆积，无法及时译码，这对接收机的处理 能力提出了较高的要求；即使经提高实现成本使得接收机处理能力足 以承受所述高速数据业务，接收机将长期处于高负荷运行状态，这又 对接收机功耗指标如移动用户设备(简称为UE)的待机时间或基站 的额定运行功率提出了较高的需求，由于长时间的高负荷运行，使得 接收机功耗极大，导致UE待机时间骤降或基站耗电量激增，而不能满足UE用户或运营商的要求，甚至降低接收机使用寿命。 发明内容本发明克服了上述缺点，提供一种能够显著提升接收机处理效率 与节省功耗的同时保证数据接收的正确性的高速数据业务接收方法 及装置。本发明解决其技术问题所采取的技术方案是 一种高速数据业务 接收方法，包括以目标高速数据业务编码复合传输信道各传输信道组件的最小 TTI为时间单位，分别接收各下辖子帧各时隙数据；判断当前时隙能否继承历史的系统矩阵相关信息，如果能则沿用 历史记录中的系统矩阵进行相应数据的检测，否则实施数据检测并更 新历史记录。所述在沿用历史记录中的系统矩阵的步骤中，还可包括对系统矩 阵进行相位修正后，再沿用所述系统矩阵进行相应的数据检测。所述判断当前时隙能否继承历史的系统矩阵相关信息可进一步 包括如果当前信道估计后处理数组为历史信道估计后处理数组的子 集，则获取用做相位修正的当前时隙与历史时隙相位偏差矢量。所述获取相位偏差矢量可进一步包括当历史信道估计后处理数组和当前信道估计后处理数组均只包 括目标高速数据业务编码复合传输信道对应码道时，利用两时隙中间 码获取相位偏差矢量；当历史信道估计后处理数组与当前信道估计后处理数组的激活 窗位置相同，且抽头功率间存在线性关系时，利用两时隙信道估计获 取相位偏差矢量。在沿用历史记录进行数据检测时，若历史记录继承次数达到设定 的上限，可将继承次数清零后重新进行数据检测并更新历史记录。所述相位修正可利用当前信道估计后处理数组进行中间码干扰 消除获得时隙数据域，并使用所述相位偏差矢量进行相位纠正。在接收以目标高速数据业务编码复合传输信道各传输信道组件 的最小TTI为时间单位各个时隙数据过程中，可以遍历的方式顺序判断各时隙能否继承历史的系统矩阵相关信息。一种高速数据业务接收装置，包括历史记录存储器、数据检测方案选择器、常规数据检测器、时隙数据相位偏差矢量估计器和系统矩阵继承数据检测器，所述历史记录存储器用于存储系统矩阵继承数据检测器和数据检测方案选择器所需的历史记录；所述数据检测方案选择器，用于综合高层信息与所述历史记录存 储器信息选择当前高速数据业务时隙所使用的常规检测器或系统矩 阵继承数据检测器；所述常规数据检测器，用于使用常规的数据检测方案对当前高速 数据业务时隙实施数据检测，并更新所述历史记录存储器内容；所述时隙数据相位偏差矢量估计器，用于估计当前时隙与历史时 隙相位偏差矢量；所述系统矩阵继承数据检测器，用于根据所述数据检测方案选择 器的选择，利用所述历史记录存储器、所述时隙数据相位偏差估计器 的输出实施基于系统矩阵继承的数据检测。还可包括用于提取当前业务时隙的中间码数组并获得信道估计后处理数组对中间码提取与信道估计后处理获取器，所述时隙数据相 位偏差矢量估计器，根据所述中间码提取与信道估计后处理获取器输 出的当前中间码数组与当前信道估计后处理数组、及所述历史记录存 储器记录的历史中间码数组与历史信道估计后处理数组，估计当前时 隙与历史时隙相位偏差矢量。
本发明依据数据业务同一传输时间间隔内码道资源分配统一及 信道相关时间内信道变化可忽略的特点，利用系统矩阵继承思想，沿 用历史记录中的系统矩阵，显著降低数据接收处理复杂度，在不恶化 接收性能的前提下实现显著提升接收机处理效率、节省功耗与降低实 现成本的目的。此外，本发明使用合理有效的时隙相位偏差估计步骤 获取相位偏差矢量，准确估计时隙相位偏差，使用完备的系统矩阵可 继承判决步骤，保证系统矩阵继承的有效性。
图1为TD-SCDMA系统的帧结构示意图2为TD-SCDMA系统的帧结构中的下行导频时隙的突发结构 示意图3为TD-SCDMA系统的帧结构中的常规时隙结构示意图； 图4为本发明方法的处理流程图； 图5为本发明装置的结构示意图6为AWGN中采用本发明技术方案与现有技术的数据检测性 能仿真比较图7为PA3中采用本发明技术方案与现有技术的数据检测性能仿 真比较图；图8为PB3中采用本发明技术方案与现有技术的数据检测性能仿
真比较图。
具体实施例方式
以下通过本发明的较佳实施例，对本发明的技术方案加以详细论述。
实施例一为一种高速数据业务接收方法，本实施例中涉及业务为
标准3GPPTS 25.102中规定的下行384kbps参考测量信道。
由于原始数据是经过信道编码、复用、扩频、调制等标准规定的 相关流程由发端送出；因此，在收端接收到数据后，要相应的进行解 扩解扰解调处理，通常使用块线性均衡联合检测方案对接收到的数据 进行检测，所述检测处理包括如下流程
以目标速数据业务编码复合传输信道各传输信道组件的最小 TTI为单位，顺序接收所属业务时隙数据e ;
提取时隙midamble部分M^，实施信道估计及后处理操作，获 得信道估计后处理C/i — i^及噪声功率估值cr2;
禾U用C/i 一尸P进行midamble干扰消除，获得干扰消除后的时隙数
根据C/i 一户P生成系统矩阵A;
依次实施匹配滤波、相关矩阵计算、cholesky分解、矩阵求逆等 步骤，实现h(^4 + c72/)—、,e匿(或"(^4广.Z.^); 数据解调、译码处理；
上述检测处理为本领域公知技术，因此具体检测过程这里不再赘述。
本实施例的具体实施过程如图4中所示，步骤l:由高层指示信息的解析，依次获知目标高速数据业务编
码符合传输信道(简称为CCTrCH)中各传输信道(简称为TrCH) 组件中的最小TTI (以下简称TTImin)时间内时隙分配数TS—num。
步骤2:初始化历史记录，计数器Count二O。
步骤3:顺序接收该TrCH中相应TTImin的首时隙，Count加1， 按常规方式进行数据检测，并利用检测内容更新对应的历史记录，所 述历史记录，包括midamble数组M/《.、信道估计后处理数组 C// —P&,、系统矩阵从 ;本实施例数据使用最小均方误差块线性均 衡方案，因此所述历史记录还包括4:、 (4!4,+^"—'，本实施例中， TTImin=20ms， TS—num=4。
步骤4:判断是否已经遍历实现对各个时隙的检测，即判断Count 是否等于TS一num，是，则跳转步骤14;否，则继续执行步骤5。
步骤5:顺序接收本TTImin中的下一个时隙，对信道估计结果 进行去噪处理，获得其信道估计后处理数组C/i —/^_,， Count加l。
步骤6:判断历史记录是否存在，是，执行步骤7，否，转至步 骤13。
步骤7:判断当前时隙是否能够继承历史的系统矩阵相关信息， 是，则继续执行步骤8;否，则执行步骤13。本步骤中判断当前时隙 是否能够继承历史的系统矩阵，进一步包括
步骤71:利用最大用户数信息指示信道窗数，并按相关规则映 射各用户对应的信道窗，即各用户拥有各自的信道窗位置，而本实施 例中的所述激活窗位置，是指接收数据中激活的信道窗位置。比较 C/[PiL与C/i —PP_ ,的激活检测信息，判断C/i —激活窗位置 是否不多于C/i —P&对应内容，即C/i —i^—的激活窗位置是否为C汉—PiL激活窗位置的子集，是，则继续执行步骤72;否，则跳转 步骤13;
步骤72:判断C/i —i^,与C/i —P&一是否均只包含目标CCTrCH
对应码道，或激活窗位置相同且抽头功率间存在可接受的线性关系。
其中，若C/i —与CM — i^_ ,对应码道不仅包括目标CCTrCH 对应码道时，如果激活窗位置相同，抽头功率(即抽头复信息模的平
方)是否存在可接收的线性关系可以按如下方式判断
根据C/i —与C/i _PP￡_ ,中目标CCTrCH对应信道窗中信号抽 头功率获得功率比ratio;功率比ratio定义为C7i j/^。,与C/[/VL.目 标信号信道窗中非零重叠抽头的总功率之比，即
其中i对应目标信号信道窗中CM —i^,与C/i 一i^"一均不为0的 信道估计抽头编号；
计算目标信号以外的各信道窗功率比ratio—other;功率比 ratio—otherk定义为C/J _ P&一与C/i — 第k个信道窗中非零重叠抽 头的总功率之比，艮P-
Z |C/i —户户CM腦"H，+Z
—尸i^，(A—i，"
其中i对应第k个信道窗中C/i —P/L与C/i — PP，^,均不为0的信
道估计抽头编号，k对应目标信号以外的各信道窗编号，此时若各
ratio—other均满足ra"'o〃/z〈rario —o^e^ <ra"o"/z ，贝lj线性关系成立。其 中th为预设门限，取值范围1或2或3。
经判断，当C/i — Mto与C/i —尸&一均只包含目标CCTrCH对应码道时，跳转到步骤81;当C/i —i^与C/i 一"，^对应的重叠激活窗位 置，即C/i —7^,,与(^^ _7^_ ,激活窗位置的交集中，抽头功率间存在 可接受的线性关系时，则跳转步骤82;否则跳转步骤13。
步骤8:当前时隙与历史时隙相位偏差矢量的获取，可以采用以 下两种方式
步骤81:利用两时隙midamble部分获取相位偏差矢量AQ后，
跳转到步骤9;
所述相位偏差矢量获取方式为M《,与M/《^延迟为0的归一化 相关值，具体由下式获得<formula>formula see original document page 13</formula>式中，M《_ M、 M《,分别对应当前时隙midamble与历史时隙 midamble数据的第i个码片，本实施例中hl,2,L ,144;经步骤7的系 统矩阵可继承判决步骤可知，当前与历史时隙信道估计后处理存在可 接受线性关系，即midamble部分存在线性关系。因此，通过midamble
罪'
步骤82:利用两时隙信道估计获取相位偏差矢量AQ后，跳转到 步骤9;
所述相位偏差矢量获取方式为C/i _PPte与C/i —厅_ ,非零重叠 抽头的延迟为0的归一化相关值，具体由下式获得
部分获取的相位偏差矢量真实可菲。
<formula>formula see original document page 13</formula>
式中，C/i —尸P，—、 C/i —PiL,分别对应当前时隙信道估计与历史时隙信道估计的第i个抽头，其中i对应目标信号信道窗中c/i —p/l 与c汉—p&一均不为0的信道估计抽头编号。经步骤7的系统矩阵可 继承判决步骤可知，历史时隙激活码道数多于当前时隙，但重叠激活 信道窗存在线性关系，则引入有限风险的情形下仍然可使用系统矩阵 继承思想。所述有限风险是指，本发明涉及的高速数据业务通常占据 绝大部分的码道资源，上述多余激活码道数量极为有限，对目标业务 数据检测影响有限。然而，所述两时隙相位偏差矢量需利用信道估计
后处理中的重叠抽头进行获取，不可再使用midamble数据。
步骤9:利用c/i 一p&一进行midamble干扰消除获得时隙数据域， 并使用相位偏差矢量aq进行相位纠正，具体纠正方式如下
其中、 c分别对应midamble干扰消除后的时隙数据域与 相位纠正后时隙数据域的第i个码片，将当前时隙的数据部分初始相 位纠正至与历史时隙相同，从而继承所述系统矩阵。
步骤10:沿用历史记录实施数据联合检测。
步骤11:判断历史记录是否达到预定继承次数上限，是，继续 执行步骤12，否，则跳转步骤4。
依据预定的历史记录继承次数上限，指导历史记录清0。所述预 定继承次数取值范围1 TS—num，本实施例中，预定历史记录继承 次数上限为1。
步骤12:历史记录清零，继承次数清零，执行步骤4。
步骤13:按常规方案实施数据检测，并更新历史记录。
步骤14:判断是否遍历关心的各TTImin，是，完成数据检测， 否，跳转至步骤l。本发明利用同一传输时间间隔内数据业务所辖各时隙资源占用 统一及信道相关时间内信道变化可忽略的特点，针对同 一传输时间间 隔内数据业务所辖各时隙的数据接收，不同于常规方案的各时隙独立 进行数据检测，而是检测时仅进行部分时隙的系统矩阵相应处理，剩 余时隙数据经相位修正仍然沿用前述获取的系统矩阵进行相应数据 的检测。本发明能够在实现显著提升接收机处理效率与节省功耗的同
时保证数据接收的正确性。
实施例二为一种高速数据业务接收装置，如图5中所示，包括历
史记录存储器、数据检测方案选择器、常规数据检测器、中间码提取
与信道估计后处理获取器、时隙数据相位偏差矢量估计器和系统矩阵
继承数据检测器。
所述历史记录存储器用于存储系统矩阵继承数据检测器和数据
检测方案选择器所需的历史记录包括midamble数组M/《、.、信道估 计后处理数组C/i —尸&、.、系统矩阵4,及其相关内容；所述数据检测 方案选择器，用于综合高层信息与所述历史记录存储器信息选择当前 高速数据业务时隙所使用的数据检测方案，即包括常规检测器和系统 矩阵继承数据检测器；所述常规数据检测器，用于使用常规的数据检 测方案对当前高速数据业务时隙实施数据检测，并更新所述历史记录 存储器内容；所述中间码提取与信道估计后处理获取器，用于提取当 前业务时隙的midamble数组M/《一 并获得信道估计后处理数组
C"_i^_ ,;所述时隙数据相位偏差矢量估计器，用于根据所述中间 码提取与信道估计后处理获取器输出的M《_,与C/i _/Tra_及所述 历史记录存储器记录的M《,与C/i —PPto估计当前时隙与历史时隙相位偏差矢量；所述系统矩阵继承数据检测器，用于根据所述数据检测 方案选择器的选择，利用所述历史记录存储器、所述时隙数据相位偏 差估计器的输出实施基于系统矩阵继承的数据检测。
为了更充分说明本发明的优越性，在如下参数设置下针对本发明 的高速数据业务接收方法与常规方法进行了性能仿真比较。
■ TD-SCDMA系统HSDPA业务；
■业务配置物理层类别4，传输块大小4808，调制方式16QAM;
单子帧时隙占用数2; ■无线环境AWGN信道及3GPPTS 25.102规定的已启用频段
HSDPA信道环境PA3、 PB3信道； ■方案描述"Normal Scheme"对应常规最小均方误差块线性
均衡联合检测方案；"Proposed Scheme"对应本发明的系统矩
阵继承方案；
■单信噪比点Mento-Carlo仿真传输块数10000块；
■性能衡量指标数据检测输出误码率。
如图6、 7、 8中所示，在AWGN、 PA3、 PB3三种不同信道环境 中，其中，横坐标对应实际信噪比Ec/No;纵坐标对应各方法联合检 测输出误码率；由图中的仿真结果可知，本发明能够在实现显著提升 接收机处理效率、节省功耗与降低实现成本的同时保证数据接收性 能。
本发明特别适用于高速数据业务所处信道环境较稳定的情况，即 信道相关时间较长的情形。另外，本发明还特别适用于数据速率较高， 所需承载资源较大，处理复杂度较大的高速数据业务。 一般的，高速 数据业务工作信道环境越稳定，所需承载资源越接近资源上限，本发明相对现有方法而言，越能体现其提升接收机处理效率、节省功耗与 降低实现成本的能力。
以上对本发明所提供的高速数据业务接收方法及装置进行了详 细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐 述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思 想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体 实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不 应理解为对本发明的限制。
权利要求
1. 一种高速数据业务接收方法，其特征在于包括以目标高速数据业务编码复合传输信道各传输信道组件的最小TTI为时间单位，分别接收各下辖子帧各时隙数据；判断当前时隙能否继承历史的系统矩阵相关信息，如果能则沿用历史记录中的系统矩阵进行相应数据的检测，否则实施数据检测并更新历史记录。
2. 根据权利要求1所述的高速数据业务接收方法，其特征在于 所述在沿用历史记录中的系统矩阵的步骤中，还包括对系统矩阵进行 相位修正后，再沿用所述系统矩阵进行相应的数据检测。
3. 根据权利要求2所述的高速数据业务接收方法，其特征在于 所述判断当前时隙能否继承历史的系统矩阵相关信息进一步包括如 果当前信道估计后处理数组为历史信道估计后处理数组的子集，则获 取用做相位修正的当前时隙与历史时隙相位偏差矢量。
4. 根据权利要求3所述的高速数据业务接收方法，其特征在于 所述获取相位偏差矢量进一步包括当历史信道估计后处理数组和当前信道估计后处理数组均只包 括目标高速数据业务编码复合传输信道对应码道时，利用两时隙中间 码获取相位偏差矢量；当历史信道估计后处理数组与当前信道估计后处理数组的激活 窗位置相同，且抽头功率间存在线性关系时，利用两时隙信道估计获 取相位偏差矢量。
5. 根据权利要求4所述的高速数据业务接收方法，其特征在于所述相位修正是利用当前信道估计后处理数组进行中间码干扰消除 获得时隙数据域，并使用所述相位偏差矢量进行相位纠正。
6. 根据权利要求1 4中任一项所述的高速数据业务接收方法， 其特征在于在接收以目标髙速数据业务编码复合传输信道各传输信 道组件的最小TTI为时间单位的各个时隙过程中，以遍历的方式顺序 判断各时隙能否继承历史的系统矩阵相关信息。
7. 根据权利要求1 4中任一项所述的高速数据业务接收方法，其特征在于在沿用历史记录进行数据检测时，若历史记录继承次数 达到设定的上限，则将所述继承次数清零后重新进行数据检测并更新 历史记录。
8. —种高速数据业务接收装置，包括历史记录存储器、数据检测方案选择器、常规数据检测器、时隙数据相位偏差矢量估计器和系统 矩阵继承数据检测器，所述历史记录存储器用于存储系统矩阵继承数据检测器和数据检测方案选择器所需的历史记录；所述数据检测方案选择器，用于综合高层信息与所述历史记录存 储器信息选择当前高速数据业务时隙所使用的常规检测器或系统矩阵继承数据检测器；所述常规数据检测器，用于使用常规的数据检测方案对当前高速 数据业务时隙实施数据检测，并更新所述历史记录存储器内容；所述时隙数据相位偏差矢量估计器，用于估计当前时隙与历史时 隙相位偏差矢量，-所述系统矩阵继承数据检测器，用于根据所述数据检测方案选择器的选择，利用所述历史记录存储器、所述时隙数据相位偏差估计器 的输出实施基于系统矩阵继承的数据检测。
9.根据权利要求8所述的高速数据业务接收装置，其特征在于 还包括用于提取当前业务时隙的中间码数组并获得信道估计后处理 数组的中间码提取与信道估计后处理获取器，所述时隙数据相位偏差 矢量估计器，根据所述中间码提取与信道估计后处理获取器输出的当 前中间码数组与当前信道估计后处理数组、及所述历史记录存储器记 录的历史中间码数组与历史信道估计后处理数组，估计当前时隙与历 史时隙相位偏差矢量。
全文摘要
本发明涉及通信系统领域中高速数据业务的接收方法及装置，特别涉及时分-同步码分多址无线通信系统中的高速数据业务接收方法及装置，以目标高速数据业务编码复合传输信道各传输信道组件的最小TTI为时间单位，分别接收各下辖子帧各时隙数据，判断当前时隙若能继承历史的系统矩阵相关信息，则沿用历史记录中的系统矩阵进行相应数据的检测，否则按常规方案实施数据检测并更新历史记录。本发明依据数据业务同一传输时间间隔内码道资源分配统一及信道相关时间内信道变化可忽略的特点，利用系统矩阵继承思想沿用历史记录中的系统矩阵，降低数据接收处理复杂度，在不恶化接收性能的前提下实现提升接收机处理效率、节省功耗与降低实现成本的目的。
文档编号H04B7/26GK101286820SQ20081011076
公开日2008年10月15日 申请日期2008年5月29日 优先权日2008年5月29日
发明者王茜竹, 敏 申, 舒 谭, 郑建宏 申请人:重庆重邮信科(集团)股份有限公司