蔣笑冰

（北京鐵路局 北京鐵路通信技術中心，北京 100038）

在第3代移動通信TD-SCDMA系統(tǒng)中，由于擴頻碼的長度較短，使得其抗干擾的能力不強，因此，在TD-SCDMA系統(tǒng)中使用了聯(lián)合檢測技術，從而可以極大地消除本小區(qū)干擾用戶的影響，極大地提高系統(tǒng)的性能。但是由于TD-SCDMA系統(tǒng)是同頻組網(wǎng)，來自臨小區(qū)的干擾，用戶的影響也非常大，極端情況下，在兩個小區(qū)的交界處，多個用戶聚集在一起將會使這些用戶都不能工作，因此，如何消除來自臨小區(qū)的強干擾用戶的影響是需要考慮的問題。

當用戶的干擾特別強時，單小區(qū)聯(lián)合檢測的性能要比多小區(qū)聯(lián)合檢測地性能要差，這說明多小區(qū)聯(lián)合檢測可以有效地消除來自臨小區(qū)的強干擾用戶的影響。但是，在用戶的干擾不是特別強時，多小區(qū)聯(lián)合檢測的性能反而有所下降，文中分析多小區(qū)聯(lián)合檢測性能下降的原因，給出解決方案。

1 傳統(tǒng)的單小區(qū)信道估計

TD-SCDMA系統(tǒng)中，在一個時隙中，使用中間訓練序列碼（Midamble）來做信道估計，在圖1中給出了一個時隙的時隙結構，它由左右兩端的數(shù)據(jù)域部分和中間的訓練序列及時隙最后的保護間隔（GP，Guard Period）組成。結構如圖1。

圖1 TD-SCDMA系統(tǒng)的時隙結構

時隙中，兩段數(shù)據(jù)域的長度為352個碼片（Chip），Midamble碼的長度為144 Chip，GP的長度為16 Chip。

進行信道估計時，由于接收到的Midamble域的前16個Chip受到數(shù)據(jù)域的干擾，因此，選取后面的128個Chip做信道估計。假設共有K個用戶，每個用戶的信道估計窗長為W，如果要正確的估計出每個用戶的信道，條件KM≤128必須滿足。第i個（i=0,…,K-1）用戶的Midamble碼的偏移位置為i*W。則接收信號的表達式可以表示為：

其中，表示接收到的Midamble碼域的數(shù)據(jù)，它是一個的矢量，是一個的矩陣，其中第1列表示基本的Midamble碼，其余各列是有左邊1列順序循環(huán)右移1位得到的。實際上，矩陣是矩陣的最后128行。

信道估計的算法可以表示為：

2 基于PIC的多小區(qū)聯(lián)合信道估計

研究提出了一種基于PIC的多小區(qū)聯(lián)合信道估計的方法，圖2為其示意圖。

在圖2中，多小區(qū)混合的Midamble信號首先對各個臨小區(qū)做信道估計，對于NodeB來講，其臨小區(qū)可以通過軟件配置得到，即NodeB已知其各個臨小區(qū)。UE側則需要根據(jù)其測量的各個臨小區(qū)的PCCPCH()的RSCP值來判斷它和其周圍的各個臨小區(qū)距離的遠近，從而判斷是否需要將對應的臨小區(qū)納入到PIC的信道估計算法中去。

圖2 基于PIC的多小區(qū)聯(lián)合信道估計方法圖

當本小區(qū)和各個臨小區(qū)的信道估計做完后，需要進行臨小區(qū)的干擾評估。在NodeB側，其臨小區(qū)是固定的，但是這些固定的臨小區(qū)中，有可能沒有業(yè)務存在，或者是盡管有業(yè)務存在，但是這些業(yè)務距離臨小區(qū)的NodeB較近，而距離本小區(qū)較遠，從而這些業(yè)務的干擾特別小，因此需要對臨小區(qū)的干擾情況做一個評估，從而決定臨小區(qū)中那些業(yè)務的干擾要被消除。如果臨小區(qū)中一個強干擾用戶都沒有，則在小區(qū)信號重建時將忽略這個小區(qū)的影響。對于UE側也同樣如此。

在選定前干擾用戶后，使用各個用戶信道估計后的結果重構接收信號，然后從原始接收到的信號中將臨小區(qū)的重構信號消除掉，得到本小區(qū)的一個較為純凈的信號。對每個小區(qū)的Midamble域的信號進行這樣的處理后，PIC信道估計的第1級就完成了。

PIC方法可以使用多級級聯(lián)的方式，即將上一級消除了各個臨小區(qū)干擾的結果作為下一級的輸入，再進行各個小區(qū)的信道估計，由于上一級的信道估計得到的是一個包含本小區(qū)信息的較為純粹的結果，因此，在第2級中得到的小區(qū)估計的結果更為準確，從而可以將各個小區(qū)之間的干擾消除得更加徹底。一般來講，PIC方法級聯(lián)的總級數(shù)不易超過3級。

PIC方法可以同時得到多個小區(qū)的信道估計的結果，因此，它比較適合于多小區(qū)聯(lián)合技術。

3 基于SIC的多小區(qū)聯(lián)合信道估計

除了PIC方法的多小區(qū)信道估計外，還可以使用基于SIC的多小區(qū)信道估計方法。其實現(xiàn)步驟如下。

3.1 排序臨小區(qū)的干擾功率

臨小區(qū)干擾功率的排序有2種方式：

（1）使用本幀信道估計部分的接收信號，對相鄰小區(qū)進行傳統(tǒng)的信道估計，根據(jù)信道估計的結果計算其接收的總能量，然后對其干擾的總量進行排序。

（2）在每一幀的SIC多小區(qū)聯(lián)合信道估計算法完成后，根據(jù)信道估計結果，計算每個相鄰小區(qū)的干擾總量，使用本幀的計算結果，或者前面幾幀計算結果的平均，也可以是滑動平均值，對相鄰小區(qū)進行排序，在下一幀中使用這一排序結果進行SIC的多小區(qū)聯(lián)合信道估計。由于第1種方式的計算復雜度較高，在實際系統(tǒng)中，第2種方法更為實際一些。

3.2 估計臨小區(qū)的信道信息

在對臨小區(qū)的用戶干擾強度進行排序后，根據(jù)排序結果，估計干擾強度較大的臨小區(qū)的信道信息，估計的方式與傳統(tǒng)的信道估計方式一樣，在得到臨小區(qū)的信道估計后，重構臨小區(qū)的信道估計部分的信號，從原始的接收信號中減去重構的信號，得到去除臨小區(qū)干擾的較為純凈的信號，重復上述過程，直到將所有的臨小區(qū)干擾信號都去除掉。然后使用這個較為純粹的信號估計本小區(qū)的信道信息。

和PIC方法不同的是，SIC技術只能得到本小區(qū)的較為精確的信道估計結果，對于臨小區(qū)來講，其信道估計精度的提高有限，尤其是對于最先進行信道估計的小區(qū)來講，其信道估計的結果和傳統(tǒng)的信道估計相同。因此，當使用多小區(qū)聯(lián)合檢測時，其性能比PIC方法差。但是，由于SIC的計算復雜度比PIC方法低，SIC方法更容易在系統(tǒng)中實現(xiàn)。另外，SIC對于本小區(qū)的信道估計提高很大，因此，SIC方法可以在不使用多小區(qū)聯(lián)合檢測的系統(tǒng)中使用，提高單小區(qū)聯(lián)合檢測的性能。

4 仿真實驗與性能分析

參考3GPP的測試規(guī)范，對基于PIC和SIC的多小區(qū)信道估計方法進行了仿真比較。

仿真中，假設本小區(qū)共有4個用戶，有2個臨小區(qū)，每個臨小區(qū)的強干擾用戶的個數(shù)為2個。仿真中假設臨小區(qū)中的強干擾用戶的平均功率和本小區(qū)用戶的平均功率相同。

仿真結果如圖3和圖4。

從仿真中可以看出，使用PIC和SIC方法后，在存在外小區(qū)強干擾用戶時，即使在不使用多小區(qū)聯(lián)合檢測的情況下，也可以提高系統(tǒng)的檢測性能，主要原因是提高了信道的估計精度。

在使用PIC的信道估計方法后，提高了本小區(qū)和外小區(qū)的信道估計的精度，可以進一步改善多小區(qū)聯(lián)合檢測的性能。

圖3 Case 1情況下PIC&SIC和多小區(qū)聯(lián)檢的性能比較

圖4 Case 3情況下PIC&SIC和多小區(qū)聯(lián)檢的性能比較

5 結束語

在多小區(qū)存在的情況下，使用單小區(qū)的聯(lián)合檢測技術消除不掉外小區(qū)強干擾用戶形成的干擾，為了進一步消除小區(qū)間的干擾，提高多小區(qū)聯(lián)合檢測以及單小區(qū)聯(lián)合檢測的性能，研究提出了基于并行干擾消除和串行干擾小區(qū)的多小區(qū)信道估計方法。仿真表明，即使使用單小區(qū)聯(lián)合檢測技術，由于提高了信道的估計精度，基于PIC和SIC的信道估計方法也能夠改善系統(tǒng)的檢測性能。在使用多小區(qū)聯(lián)合檢測技術時，基于PIC的多小區(qū)聯(lián)合信道估計方法可以獲得額外的性能增益。

[1]李世鶴. TD-SCDMA第3代移動通信系統(tǒng)標準[M].北京：人民郵電出版社，2003.