玉光明

南京貝龍通信科技有限公司，江蘇 南京210000

TD-SCDMA系統(tǒng)中信道估計技術(shù)及DSP實現(xiàn)的研究

玉光明

南京貝龍通信科技有限公司，江蘇 南京210000

TD-SCDMA系統(tǒng)建立在TDD技術(shù)和CDMA技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢基礎(chǔ)之上。這一技術(shù)的應(yīng)用，可以讓信道估計的精確性得到顯著提升?；诖?，主要從TD-SCDMA的系統(tǒng)特點和關(guān)鍵技術(shù)入手，對這一系統(tǒng)中的信道估計技術(shù)和信道估計技術(shù)的DSP實現(xiàn)問題進(jìn)行了探究。

TD-SCDMA系統(tǒng)；信道估計技術(shù)；DSP實現(xiàn)

引言

TD-SCDMA技術(shù)是建立在時分雙工模式基礎(chǔ)上的新一代移動通信技術(shù)。它是3GPP標(biāo)準(zhǔn)的重要組成部分。無線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)和用戶終端設(shè)備是TD-SCDMA系統(tǒng)中的重要組成部分，它可以在非對稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸過程中發(fā)揮重要作用。在TDD雙工模式應(yīng)用于移動通信系統(tǒng)以后，人們可以借助智能天線技術(shù)更好地降低系統(tǒng)成本。TD-SCDMA中的智能天線技術(shù)和聯(lián)合檢測技術(shù)要求人們進(jìn)行準(zhǔn)確的信道估計。對這一系統(tǒng)的信道估計基數(shù)和DSP實現(xiàn)問題進(jìn)行探究，可以促進(jìn)TD-SCDMA系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展。

1 TD-SCDMA的系統(tǒng)特點和關(guān)鍵技術(shù)

TD-SCDMA系統(tǒng)建立在TDD技術(shù)和CDMA技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢基礎(chǔ)之上。它與TDMA技術(shù)之間存在著一定的聯(lián)系。在TDD模式應(yīng)用于TD-SCDMA技術(shù)以后，系統(tǒng)可以借助同一載頻，在不用的時間間隔上完成上下行鏈路信息的傳送工作。傳輸方向的周期性轉(zhuǎn)換功能，可以讓系統(tǒng)根據(jù)不同業(yè)務(wù)的不同特點，對上下行轉(zhuǎn)換點進(jìn)行轉(zhuǎn)變，以提升不對稱上下行數(shù)據(jù)的傳輸速率[1]。

在異步CDMA技術(shù)應(yīng)用于移動通信領(lǐng)域以后，每個移動終端所發(fā)射的碼道信號到達(dá)基站的時間的差異性，會給碼道的非正交帶來一定的干擾。TD-SCDMA系統(tǒng)中應(yīng)用的同步CDMA技術(shù)可以在解決碼道信號到達(dá)基站的時間差異性所帶來的問題的基礎(chǔ)上，提升系統(tǒng)的容量和頻譜的利用效率，因而這一系統(tǒng)在應(yīng)用于移動通信領(lǐng)域以后，也會發(fā)揮簡化硬件的作用。

2 TD-SCDMA系統(tǒng)的信道估計技術(shù)

2.1 無線通信信道估計的基本方法

現(xiàn)階段，我國提出的TD-SACDEMA 3G無線通信標(biāo)準(zhǔn)采用的是時分雙工模式。與之有關(guān)的TDD技術(shù)涉及了聯(lián)合檢測、智能天線和上行同步技術(shù)等多種技術(shù)。在上述技術(shù)中，聯(lián)合檢測技術(shù)和智能天線技術(shù)對信道估計的準(zhǔn)確性有著較為嚴(yán)格的要求。低代價的信道估計方法的應(yīng)用，可以在降低計算復(fù)雜度的基礎(chǔ)上，發(fā)揮降低時延的效果。TD-SCDMA系統(tǒng)上行鏈路采用的利用訓(xùn)練序列估計無線信道沖擊響應(yīng)的新方法就是一種與CDMA系統(tǒng)相同步的信道估計方法。它可以按照一定規(guī)律將基本的midamble碼轉(zhuǎn)換成每個用戶的訓(xùn)練序列，進(jìn)而通過將復(fù)雜性的線性卷積轉(zhuǎn)化為簡單化的循環(huán)卷積的方式，降低運(yùn)算的復(fù)雜度。最小二乘估計是信道估計中的常用準(zhǔn)則，現(xiàn)階段信道估計領(lǐng)域所研究的關(guān)鍵問題主要涉及以下方面：一是發(fā)動端的導(dǎo)頻選擇方式與插入方式；二是接收端導(dǎo)頻位置的獲取方式和信道信息的獲取方式；三是利用所獲取的新到信息對所有時刻、所有頻率的新到信息進(jìn)行恢復(fù)的有效措施。

2.2 TD-SCDMA系統(tǒng)的物理信道結(jié)構(gòu)

TD-SCEMA系統(tǒng)的物理信道結(jié)構(gòu)主要由系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、無線幀結(jié)構(gòu)、子幀結(jié)構(gòu)和時隙/碼結(jié)構(gòu)四種結(jié)構(gòu)組成。在TDD模式下，系統(tǒng)物理信道發(fā)揮的是按照特定時隙發(fā)射突發(fā)在所分配的無線幀的功能。這種無線幀的分配形式既可以成為一個連續(xù)的過程，又可以成為一種不連續(xù)的過程。在實際應(yīng)用過程中，連續(xù)的分配可以將每一幀的響應(yīng)時隙部分分配至物理信道，不連續(xù)的分配可以將部分無限幀的響應(yīng)時隙分配給物理信道。因而頻率、時隙、信道碼和無線幀是定義物理信道的重要因素。

2.3 信道估計技術(shù)的主要內(nèi)容

突發(fā)形式是TD-SCDMA系統(tǒng)上行鏈路系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳送過程中所采用的主要方式。根據(jù)這一系統(tǒng)的物理層突發(fā)結(jié)構(gòu)的主要特點，一個突發(fā)內(nèi)包含有訓(xùn)練序列碼和保護(hù)間隔兩方面內(nèi)容。經(jīng)由訓(xùn)練序列估計出來的信道沖擊響應(yīng)可以在兩個數(shù)據(jù)域中得到有效應(yīng)用。為提升信道估計效率，在TD-SCDMA系統(tǒng)之中，midamble碼無需進(jìn)行擴(kuò)頻處理。在相關(guān)協(xié)議所定義的32個碼組之中，一個小區(qū)往往只能采用一個碼組。

3 TD-SCDMA系統(tǒng)中的信道估計技術(shù)的DSP實現(xiàn)

3.1 TD-SCDMA上行鏈路系統(tǒng)信道估計模塊的DSP實現(xiàn)

基于下一代SC3400 StarCore技術(shù)的定點四核DSP是TD-SCDMA系統(tǒng)所應(yīng)用的DSP開發(fā)工具。這一開發(fā)工具的內(nèi)核中包含有4個算術(shù)邏輯單元和2個地址生成單元。內(nèi)核中所含有的算術(shù)邏輯單元具有相互獨立的特點，其中所包含的新型單指令多數(shù)據(jù)指令可以對異常分支進(jìn)行有效預(yù)測，并在1個時鐘周同時處理4條算術(shù)邏輯指令和2條地址邏輯指令。以TD-SCDMA系統(tǒng)的上行信道為例，這一系統(tǒng)的信道估計模塊實現(xiàn)流程主要涉及以下內(nèi)容：第一，在數(shù)據(jù)進(jìn)入到midamble碼模塊和用戶數(shù)據(jù)分離模塊以后，系統(tǒng)需要對midamble碼和用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，并要對分離出來的內(nèi)容進(jìn)行FFT變換。點除過程是這一過程中不可缺少的過程。在FFT變換完成以后，接收到的midamble碼會成為點除公式中的被除數(shù)，本地基本midamble碼的FFT變換結(jié)果會成為出書。點除結(jié)果需要進(jìn)行IFFT變換。在DSP實現(xiàn)過程中，系統(tǒng)所采用的模塊為128點-FFT變換模塊，一級基2、三級基4FFT級聯(lián)是這一過程中所采用的主要級聯(lián)方式[2]。

3.2 DSP實現(xiàn)中的注意事項

由于信道估計的性能與整個基帶的上行鏈路系統(tǒng)性能之間存在著一定的聯(lián)系，因而在信道估計模塊DSP實現(xiàn)過程中，相關(guān)人員需要驗證整個TD-SCDMA系統(tǒng)的上行鏈路誤碼率。在這一過程中，信號源所產(chǎn)生的測試向量在經(jīng)由發(fā)送端數(shù)字信號處理以后，會形成含有用戶數(shù)據(jù)和訓(xùn)練序列的突發(fā)，進(jìn)而經(jīng)由無線信道傳送至基站的接收端。在DSP實現(xiàn)過程中，人們可以借助速率為12.2 kpbs的語音業(yè)務(wù)對ChipRate部分進(jìn)行測試。在性能測試方面，人們可以在信噪比SNR為8 dB的車載環(huán)境下，對DSP性能信道估計結(jié)果與Matlab計算機(jī)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。

4 結(jié)論

信道估計是第三代移動通信領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)，其性能好壞是系統(tǒng)誤碼率的主要影響因素。TD-SCDMA系統(tǒng)的商用，可以促進(jìn)信道估計技術(shù)的深入發(fā)展。

[1]席剛.TD-SCDMA系統(tǒng)中基于Schur算法的信道估計方法研究[D].合肥：安徽大學(xué)，2012.

[2]羅潤樹.LTE下行系統(tǒng)中信道估計的研究及DSP實現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2010.

Research on Channel Estimation Technology and DSP Implementation in TD-SCDMA System

Yu Guangming
Nanjing Belong Communication Technology Co., Ltd., Jiangsu Nanjing 210000

TD-SCDMA system is based on the technical advantages of TDD technology and CDMA technology. The application of this technique can greatly improve the accuracy of channel estimation. Based on this, starting from the system characteristics and key technologies of TD-SCDMA, the DSP implementation of channel estimation technology and channel estimation technology in this system is explored.

TD-SCDMA system; channel estimation technology; DSP implementation

TN929.533

A

1009-6434（2017）7-0124-02