专利名称：用于时分同步码分多址系统的数据接收方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，更具体地涉及一种用于时分同步码分多 址系统的凄t据冲妄收方法。
背景技术：
J见有时分同步石马分多址(Time Division Synchronization Code Division Multiple Access,简称TD-SCDMA)系统的基本帧结构如 图1所示，主要由两端各一个352石马片长的翁:才居部分、中间144石马 片长的中间训练序列(Mid-amble)部分、以及尾部16码片长的保 护间隔(GP)构成。其中，数据部分还可能包括传输块格式组合指 示(TFCI)、功率控制命令字(TPC)、和同步控制命令字(SS), 其位置分布如图2所示。
在现有的TD-SCDMA系统帧结构下，*接收才几利用Mid-amble 部分进行信道估计，并认为两侧的It据部分的信道衰落特性与 Mid-amble部分是一致的，因此将基于Mid-amble部分的信道估计 结果带入^:据部分才全测的均纟酐器中，均tf器可以采用匹配滤波或联 合检测方式进行数据检测。
移动通信中的无线信道是一个时变的随才几过程， 一个典型的特 征就是时间选择性衰落特性。而衰落的相关时间和终端的运动速度 相关，运动速度越大衰落相关时间越短。仿真与测试结果显示，在
终端运动速度不超过120km/h时，现有TD-SCDMA系统帧结构下， Mid-amble部分中心的信道衰落与远端数据部分信道衰落的相关性 超过90 % ,因此基于Mid-amble部分的信道估计将完全可以用于两 侧的数据部分才企测。^旦当终端运动速度进一步加大后，Mid-amble 部分信道衰落与远端lt据部分信道衰落的相关性迅速下降，例如 250km/h运动速度时相关性降到了 70%左右。此时，Mid-amble部 分的信道估计已经不能完全等效为两侧数据部分的信道冲击响应特 性，直接利用其参与数据部分检测将会带来接收机性能的恶化。
发明内容
鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提供了一种用于时分 同步码分多址系统的凄t据-接收方法。
才艮据本发明的用于时分同步码分多址系统的凄t据接收方法，包 括以下步骤S302，将时分同步码分多址系统的帧结构改造为包括 两个训练序列的帧结构，并分别利用两个训练序列对时分同步;马分 多址系统的帧结构中的多个数据部分进行信道估计；以及S304，分 别根据多个数据部分的信道估计结果，对多个数据部分进行检测， 以*接收多个凝:据部分。
其中，步骤S302包括以下步骤S3022,将时分同步码分多址 系统的帧结构改造为包括两个训练序列的帧结构；S3024，分别对 两个训练序列进行信道估计，以得出两个训练序列的信道冲击响应； 以及S3026,利用两个训练序列的信道冲击响应，得出多个数据部 分的信道冲击响应。
其中，两个训练序列的长度相同。两个训练序列中的每一个都 由基本训练序列和循环前缀构成。两个训练序列中的码字可以相同 或不同。
其中，在步骤S3024中，通过分别对两个训练序列进行联合信 道估计来得出两个训练序列的信号沖击响应。在步骤S3026中，利 用两个训练序列的信道冲击响应，通过线性内插和/外插法得出多个 数据部分的信道沖击响应。在步骤S304中，通过联合检测和/或匹 配滤波的方式对数据部分进行检测。
其中，在数据部分包括传输块格式组合指示和功率控制命令字 的情况下，传输块格式组合指示和功率控制命令字紧跟在两个训练 序列中4壬一个之后。
其中，通过以下步骤对多个数据部分进行联合检测分别构造 多个数据部分对应的系统矩阵A;通过基于线性块均衡最小均方误 差的联合检测方法，分别检测出多个数据部分的符号信息
<formula>formula see original document page 8</formula>，其中，e为多个数据部分的接收信号，R"为 噪声相关矩阵，^为信号相关矩阵，A^为A的共轭转置矩阵。
其中，通过Cholesky分解方法对<formula>formula see original document page 8</formula>进行简 化，其中，多个数据部分中的每一个都分为两段，其系统矩阵为A2，
Cholesky分解方法包括以下步骤计算^ = a2Wr:〖a2，得到
<formula>formula see original document page 8</formula>;分别对上式中虚线 框小块进行Cholesky分解，以T2矩阵对角线的中心向上半部分取 两个小块长度、下半部分取一个小块长度，抽出3 x 3共9个小块构 成的矩阵，并对其进4亍Cholesky分解4寻到下三角矩阵
爿21 "21
7" 71
J S2
71 77
^21
<formula>formula see original document page 9</formula>并以T2头巨阵只于角线的中
心向下取两个小块长度，柚出2x2共4个小块构成的矩阵，并对其
进行Cholesky分解得到下三角矩阵<formula>formula see original document page 9</formula> 利用以上三角矩阵得到的小块进行填充，得到T矩阵简化Cholesky
<formula>formula see original document page 9</formula>
分解后的矩阵L<formula>formula see original document page 9</formula>: 通过前后向均匀的方式进行数据解调,
可选地，通过Cholesky分解方法对d-(a r:a + rj 'A R)进行 简化，其中，多个数据部分中的每一个都不分段，其系统矩阵为A"
Cholesky分解方法包4舌以下步艰《计算
<formula>formula see original document page 9</formula>
对Tl矩阵中的虚线4匡矩阵进行Cholesky分解:
得到
<formula>formula see original document page 9</formula> 对Ti矩阵进行简化Cholesky分解，
即利用前式得到的小块进行填充，得到Ti矩阵简化分解后的下三角<formula>formula see original document page 10</formula>矩阵"解调。
<formula>formula see original document page 10</formula>通过前后向均纟軒的方式进;f于凄t据
通过本发明，可以在终端运动速度4交大的情况下，4青确才企测出 所接收的数据。
此处所i兌明的附图用来才是供对本发明的进一步理解，构成本申 请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并 不构成对本发明的不当限定。在附图中
图1是现有TD-SCDMA系统的基本帧结构示意图2是现有TD-SCDMA系统基本帧结构下的TFCI、 TPC、 SS
位置示意图3是根据本发明实施例的用于时分同步码分多址系统的数据 <接收方法的流程示意图4是根据本发明实施例的双训练序列的TD-SCDMA系统的 基本帧结构的示意图5是根据本发明实施例的双训练序列的TD-SCDMA系统的 基本帧结构下的TFCI、 TPC、 SS的位置方案的示意图6是根据本发明实施例的双训练序列的TD-SCDMA系统的 基本帧结构下的TFCI、 TPC、 SS的另一4立置方案的示意图； 图7是根据本发明实施例的数据块1和3不分段、数据块2分 为2段的情况下的信道估计插值示意图；以及
图8是根据本发明实施例的数据部分系统矩阵构造示意图。
具体实施例方式
下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式
。
参考图3，说明根据本发明实施例的用于时分同步码分多址系 统的数据接收方法。如图3所示，该数据接收方法包括以下步骤 S302 ，将时分同步码分多址系统的帧结构改造为包括两个训练序列 的帧结构，并分別利用两个训练序列对时分同步码分多址系统的帧 结构中的多个数据部分进行信道估计；以及S304，分别根据多个数 据部分的信道估计结果，对多个数据部分进行检测，以接收多个数 据部分。
其中，步骤S302包括以下步骤S3022,将时分同步码分多址 系统的帧结构改造为包括两个训练序列的帧结构；S3024,分别对 两个训练序列进行信道估计，以得出两个训练序列的信道沖击响应； 以及S3026,利用两个训练序列的4言道沖击响应，-得出多个凄t才居部 分的信道冲击响应。
其中，在步骤S3024中，通过分别对两个训练序列进行联合信 道估计来得出两个训练序列的信号沖击响应。在步骤S3026中，利 用两个训练序列的信道冲击响应，通过线性内插和/外插法得出多个 数据部分的信道冲击响应。在步骤S304中，通过联合检测和/或匹 配滤波的方式对数据部分进行4企测。
其中，如图4所示，根据本发明实施例的双训练序列的基本帧 结构由两,殳各72码片的训练序列Mid-amblel和Mid-amble2、两4殳
各176码片和一段352码片的数据部分、以及尾部16码片的保护间 隔(GP)构成。其中，保护间隔保持不变。
其中，Mid-amblel和Mid-amble2可以采取相同的训练序列， 也可以各自采用独立的训练序列。其中，任一72码片的训练序列都 由64码片长度的基本训练序列和8码片长度的循环前缀构成。和现 有TD-SCDMA系统的Mid-amble码偏移分配方案类4以，同一小区
相应的，数据部分中如果含有TFCI、 TPC、和SS等带内物理 层控制信令符号，则其位置也应该相应的发生变化。在本实施例中， TFCI、 TPC、和SS的位置可以紧随Mid-amblel (如图5所示)，也 可以在Mid-amble2之后(如图6所示)。
也就是说，在本实施例中，利用两个训练序列各自的信道估计 结果插值得到数据部分各个分段的精确信道冲击响应，然后利用联 合检测和/匹配滤波的方法将数据部分全部检测出来。
下面以Mid-amblel和Mid-amble2采用相同训练序列，且数据 块1、 3不分段，数据块2分段数为2为例，对本发明的具体实施方 式作进一步的详细说明。在这种情况下，通过以下步骤来接收数据
首先，分别针对Mid-amblel和Mid-amble2部分进行多用户联 合信道估计，分别得到对应Mid-amblel和Mid-amble2的两纽/[言道
沖击响应^和^。其中，联合信道估计采用如下的迫零方式
<formula>formula see original document page 12</formula> (1)
其中，M为64码片长度的基本训练序列构成的右循环方阵；ew 和、2分别为Mid-amblel部分和Mid-amble2部分的4妄收序列。
然后，根据已知的信道冲击响应h'和h2进行线性内插和外插，
得到三个lt据块的信道估计结果比i、 、3和、21、 、22 (如图7所示)。 其中
<formula>formula see original document page 13</formula>(2)
接着，将上述 '、、和 21、 、22分别进行门限后处理，高于预 设门限的抽头保留，低于门限的清零，得到经过后处理的各用户信 道冲击响应。其中，每个用户每个数据分段对应一组沖击响应。
最后，按照如下方式对数据部分的两个数据分段进行检测。如 图8所示，构造凄t据块部分对应的系统矩阵Ap A2、和八3。其中，
小块V，由各个用户对应数据块1的信道冲击响应巻积各自的信道化
码扰码复合码字得到的向量横排构成；小块V"由各个用户对应数据 块2的分段1的信道冲击响应巻积各自的信道化码扰码复合码字得
到的向量横排构成；小块、由各个用户对应数据块2的分段2的信 道冲击响应巻积各自的信道化码扰码复合码字得到的向量横排构
成；小块K由各个用户对应数据块3的信道冲击响应巻积各自的信 道化码扰码复合码字得到的向量横排构成。
其中，利用基于线性块均衡最小均方误差(MMSE-BLE)的联 合检测方法，检测出各个用户的符号信息d" d"和^。其中
d,"A,"R:;A,+Rj'.A〈R:;e, (3) d2 = (A2x>2 +R,2)—1 A/R >2 ( 4 )
d3 = (a/r》3 +Rrf3)—' .a3x>3 (5)
其中，e" e" &为数据块1、 2、 3部分的接收信号，K"'、 K"2 、 R"3为噪声相关矩阵，R"、 R"、 K"为信号相关矩阵，A,、 A/、 A/为Ap A2、 A3的共扼转置矩阵。
其中，定义矩阵Ti = A'"R:;A' +Rd 、 T2 =《R:;A2、和
T「A/R:;A3+R"，则等式(3)至(5)可以用如下简化的Cholesky (乔列斯基)分解方法进行，T矩阵简化Cholesky分解的过程如下
a)计算T一A^R:;A'+、得到如下形式
<formula>formula see original document page 14</formula>
对等式(6 )中的虚线框矩阵进行Cholesky分解，得到
<formula>formula see original document page 14</formula>
对T,矩阵进行简化Cholesky分解，即利用(7)得到的小块进 行填充，得到T！矩阵简化分解后的下三角矩阵L:
<formula>formula see original document page 15</formula>
(8)
b)T3=A3 R:"3+R^计算方式与T,类似，可以得到T3简化分解 后的下三角矩阵L3:
<formula>formula see original document page 15</formula>(9)
c)计算T2-A/R》2+R^得到如下形式:
<formula>formula see original document page 15</formula>
(10)
d)分别对等式(10)中的虚线框小块进行Cholesky分解，以
T2矩阵对角线的中心向上半部分取两个小块长度、下半部分取一个
小块长度，抽出3 x 3共9个小块构成的矩阵，并对其进行Cholesky 分解得到下三角矩阵
<formula>formula see original document page 16</formula>(11)
以T2矩阵对角线的中心向下取两个小块长度，抽出2x2共4 个小块构成的矩阵，并对其进行Cholesky分解得到下三角矩阵
<formula>formula see original document page 16</formula>(12)
e )对丁2矩阵进行简化Cholesky分解，即利用(11 )和(12 )
得到的小块进行填充，得到丁2矩阵简化分解后的下三角矩阵L2:
<formula>formula see original document page 16</formula>(13)
f)利用前后向均卩衡的方式进行数据解调。其中，匹配滤波后符
号^Affl =单Ol 、 ^膨2 =爿2^"—2^ 、 ^膨3 = ; 解前向均#f方jf呈
丄.t/朋-d,， 4寻到中间变量dwi;丄2.^W2-^Aff2， ；f寻到中间变量^w2;
A =《F3 ，；得到中间变量^『3;解后向均;衡方详呈《 《="朋，；浮到
最终解调符号<formula>formula see original document page 17</formula>,得到最终解调符号<formula>formula see original document page 17</formula>，
得到最终解调符号d3。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对 于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本 发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本发明的4又利要求范围之内。
权利要求
1.一种用于时分同步码分多址系统的数据接收方法，其特征在于，包括以下步骤S302，将时分同步码分多址系统的帧结构改造为包括两个训练序列的帧结构，并分别利用所述两个训练序列对所述时分同步码分多址系统的帧结构中的多个数据部分进行信道估计；以及S304，分别根据所述多个数据部分的信道估计结果，对所述多个数据部分进行检测，以接收所述多个数据部分。
2. 根据权利要求1所述的数据接收方法，其特征在于，所述步骤 S302包4舌以下步-骤S3022，将所述时分同步码分多址系统的帧结构改造为包 括两个训练序列的帧结构；S3024，分别对所述两个训练序列进行信道估计，以得出 所述两个训练序列的4言道冲击响应；以及S3026，利用所述两个训练序列的信道冲击响应，得出所 述多个凄t据部分的信道冲击响应。
3. 根据权利要求2所述的数据接收方法，其特征在于，所述两个 训练序列的长度相同。
4. 根据权利要求3所述的数据接收方法，其特征在于，所述两个 训练序列中的每一个都由基本训练序列和循环前缀构成。
5. 根据权利要求4所述的数据接收方法，其特征在于，所述两个 训练序列中的石马字相同或不同。
6. 根据权利要求5所述的数据接收方法，其特征在于，在所述步 骤S3024中，通过分别对所述两个训练序列进行联合信道估计 来得出所述两个训练序列的信号冲击响应。
7. 根据权利要求6所述的数据接收方法，其特征在于，在所述步 艰《S3026中，利用所述两个训练序列的信道冲击响应，通过线 性内插和/外插法得出所述多个数据部分的信道沖击响应。
8. 根据权利要求7所述的数据接收方法，其特征在于，在所述步 骤S304中，通过联合冲企测和/或匹配滤波的方式对所述多个数 据部分进行^f企测。
9. 根据上述权利要求中的任一项所述的数据接收方法，其特征在 于，在所述数据部分包括传输块格式组合指示和功率控制命令 字的情况下，所述传输块格式组合指示和所述功率控制命令字 紧3艮在所述两个训练序列中^f壬一个之后。
10. 根据权利要求9所述的数据接收方法，其特征在于，通过以下 步骤对所述多个凄t据部分进行联合4企测分别构造所述多个凄史据部分对应的系统矩阵A;通过基于线性块均衡最小均方误差的联合检测方法，分别 检测出所述多个数据部分的符号信息d = (A"R:'A + rJ1 'AwR> , 其中，e为所述多个数据部分的接收信号，K"为噪声相关矩阵， ^为信号相关矩阵，A"为A的共扼转置矩阵。
11. 根据权利要求10所述的数据接收方法，其特征在于，通过 Cholesky分解方法对d = (A"R:'A + R J'. AwR:'e进行简化，其中， 所述多个凄t据部分中的每一个都分为两革史，其系统矩阵为A2， 所述Cholesky分解方法包括以下步骤得到<formula>formula see original document page 4</formula>分别对上式中虚线框小块进行Cholesky分解，以丁2矩阵 对角线的中心向上半部分取两个小块长度、下半部分取一个小 块长度，抽出3x3共9个小块构成的矩阵，并对其进4亍 Cholesky 分解得到下三角矩阵 <formula>formula see original document page 4</formula>,并以T2矩阵对角 线的中心向下取两个小块长度，抽出2x2共4个小块构成的 矩阵，并对其进行Cholesky分解得到下三角矩阵<formula>formula see original document page 4</formula>化利用以上三 Cholesky角矩阵得到的小块进行填充，得到T矩阵简 分解后 的 矩 阵 L :<formula>formula see original document page 4</formula>通过前后向均4軒的方式进4于tt据解调。
12. 根据权利要求10所述的数据接收方法，其特征在于，通过Cholesky分解方法对""1:'"^)_1'^^—'e进行简化，其中， 所述多个凄t据部分中的每一个都不分^:，其系统矩阵为Ap 所述Cholesky分解方法包4舌以下步艰<formula>formula see original document page 5</formula>计算,得到<formula>formula see original document page 5</formula>矩阵中的虚线框矩阵进行Cholesky 分解对T! 得到,对T!矩阵进行简化Cholesky分 解，即利用前式得到的小块进行填充，得到T,矩阵简化分解<formula>formula see original document page 5</formula>后的下三角矩阵"通过前后向均#^的方式进4于凄t据解调以及
全文摘要
本发明公开了一种用于时分同步码分多址系统的数据接收方法，包括以下步骤S302，将时分同步码分多址系统的帧结构改造为包括两个训练序列的帧结构，并分别利用两个训练序列对时分同步码分多址系统的帧结构中的多个数据部分进行信道估计；以及S304，分别根据多个数据部分的信道估计结果，对多个数据部分进行检测，以接收多个数据部分。通过本发明，可以在终端运动速度较大尤其是高速移动的情况下，精确检测出所接收的数据。
文档编号H04L25/03GK101360078SQ20071013584
公开日2009年2月4日 申请日期2007年7月30日 优先权日2007年7月30日
发明者萍 李, 伟 林, 海 江, 鹏 耿 申请人:中兴通讯股份有限公司