專利名稱：一種結(jié)合頻偏補償?shù)穆?lián)合檢測方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動通信系統(tǒng)的改善聯(lián)合檢測性能的方法和裝置，尤其涉及TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)的新穎的結(jié)合頻偏補償?shù)穆?lián)合檢測方法和裝置。
背景技術(shù)：
TD-SCDMA系統(tǒng)運用了聯(lián)合檢測技術(shù)，關(guān)于聯(lián)合檢測算法請參考A.Klein在1993年IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS上發(fā)表的《Linear unbiased data estimation in mobile radio systemsapplying CDMA》。為了闡述本發(fā)明的需要，現(xiàn)簡單介紹現(xiàn)有的聯(lián)合檢測算法首先現(xiàn)有聯(lián)合檢測確定數(shù)據(jù)模型為e=(e1,e2,e3,...,eN*Q+W-1)T=Ad+n---(1)]]>A為系統(tǒng)傳輸矩陣，d為原始數(shù)據(jù)符號序列，e為接收數(shù)據(jù)序列，n為加性噪聲。數(shù)據(jù)d的協(xié)方差矩陣為Rd=E[dH·d]=σd2·I---(2)]]>噪聲n的協(xié)方差矩陣為Rn=E[nH·n]=σn2·I---(3)]]>如圖1所示描述了系統(tǒng)傳輸矩陣A的結(jié)構(gòu)。其中Vi，1＜i＜N，稱為組合信道響應(yīng)塊，由擴頻碼c和信道沖擊響應(yīng)h卷積生成，Q為擴頻碼長度，W為信道沖擊響應(yīng)窗長，N為均衡塊長度。
如圖2所示是聯(lián)合檢測ZF-BLE方法的結(jié)構(gòu)圖，由一個匹配濾波器210，白化濾波器220，ISI和MAI消除器230組成。ZF-BLE方法是根據(jù)MLSE(最大似然序列)準(zhǔn)則，最小化下面二次方程(e-Ad^ZF-BLE)HRn-1(e-Ad^ZF-BLE)----(4)]]>最后ZF-BLE得到的數(shù)據(jù)估計為d^ZF-BLE=(AHRn-1A)-1AHRn-1e---(5)]]>=d+(Σ·Γ)-1(ΓH·Σ)-1AHRn-1n]]>如圖3所示是聯(lián)合檢測MMSE-BLE結(jié)構(gòu)圖，由一個ZF-BLE檢測器200，wiener濾波器210組成，MMSE-BLE方法是根據(jù)MMSE(最小均方誤差)準(zhǔn)則最小化下面方程E((d^MMSE-BLE-d)H(d^MMSE-BLE-d))---(6)]]>MMSE-BLE得到數(shù)據(jù)估計為d^MMSE-BLE=(AHRn-1A+Rd-1)-1AHRn-1e]]>=(I+(RdAHRn-1A)-1)-1·d^ZF-BLEdef‾‾W0·d^ZF-BLE---(7)]]>=diag(W0)·d+diag‾(W0)·d‾+(AHRn-1A+Rd-1)-1AHRn-1n]]>由此可見系統(tǒng)傳輸矩陣A在聯(lián)合檢測算法里起著決定性的作用，修改A矩陣構(gòu)造使其更符合實際傳輸環(huán)境將大大改善聯(lián)合檢測效果。從現(xiàn)有的系統(tǒng)傳輸矩陣A的構(gòu)造方法可以看出，在一個長度為N的均衡塊內(nèi)，每一個組合信道響應(yīng)塊Vi，1＜i＜N，對應(yīng)一個數(shù)據(jù)符號，它們都是由擴頻碼c和信道沖擊響應(yīng)h卷積生成，所以在整個均衡塊內(nèi)N個組合信道響應(yīng)塊Vi取同樣的值。
上述現(xiàn)有技術(shù)方法可以適用于移動臺靜止，信道衰落變化緩慢的情況，但是因為移動通信信道往往具有快衰落的特性，在一個均衡塊長度N內(nèi)，實際的組合信道響應(yīng)往往有較大變化，這時現(xiàn)有方法的處理性能就要下降。
移動通信信道具有快衰落特性的一個重要的因素就是發(fā)送方和接收方存在著頻率偏移。在移動通信系統(tǒng)中，發(fā)送方把信息調(diào)制到載波fc，接收方要準(zhǔn)確接收信息必須再生這個載波。雖然這個載波名義上發(fā)送方和接收方事先都已知，還是有兩個主要原因使得發(fā)送方和接收方存在著頻率偏移1.移動臺本地時鐘精度不高；2.移動臺位置移動帶來的多普勒頻移。要想取得穩(wěn)定可靠的接收性能，接收端必須有效地估計和補償頻偏。現(xiàn)有的TD-SCDMA系統(tǒng)頻率補償方法是將解調(diào)后的數(shù)據(jù)重新調(diào)制，在接收端重現(xiàn)調(diào)制信號，然后計算出與相應(yīng)的接收信號之間的相位差，由此來估計和補償頻偏。這種方法是在數(shù)據(jù)解調(diào)以后進行頻偏補償，但這種方法模擬真實情況差，檢測精度不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的及所要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)傳輸矩陣A沒有很好逼近真實情況，在高速變化存在頻偏的信道環(huán)境下精度低的問題，提供一種新穎的結(jié)合頻偏補償?shù)穆?lián)合檢測技術(shù)，修正系統(tǒng)傳輸矩陣A，使系統(tǒng)模型更逼近真實情況，聯(lián)合檢測精度更高。同時在數(shù)據(jù)檢測階段進行前期頻偏補償，進一步提高精度，提高接收性能。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種結(jié)合頻偏補償?shù)穆?lián)合檢測方法，該方法包括修改系統(tǒng)模型，設(shè)Δf為接收方和發(fā)送方之間的頻偏，Ts為符號間隔，由于頻偏的存在，數(shù)據(jù)模型修正為e=(e1,e2,e3,....,eN*Q+W-1)T=AFd+n---(8)]]>其中，A為系統(tǒng)傳輸矩陣，d為原始數(shù)據(jù)符號序列，e為接收數(shù)據(jù)序列，n為加性噪聲；F矩陣反映了頻偏對原始數(shù)據(jù)的影響。
所述的聯(lián)合檢測方法，其中，所述F矩陣為
0是均衡塊中第一個符號對應(yīng)的相位偏移。
所述的聯(lián)合檢測方法，其中，該方法的主要步驟如下步驟1取i＝1，2，...，N，i代表不同組合信道響應(yīng)塊序號，重復(fù)以下步驟2到步驟4；步驟2確定修正因子 對數(shù)據(jù)塊1進行聯(lián)合檢測時， 對數(shù)據(jù)塊2進行聯(lián)合檢測時， Δf為接收方和發(fā)送方之間的頻偏，Ts為符號間隔；步驟3取k＝(i-1)*Q+1，...，i*Q+W-1，W為用戶信道窗寬，重復(fù)步驟4；步驟4如果vki不等于0，vki=vki*wi;]]>步驟5由新得到vki按照原系統(tǒng)傳輸矩陣的結(jié)構(gòu)生成新的系統(tǒng)傳輸矩陣A；步驟6運用公式(5)進行ZF-BLE聯(lián)合檢測d^ZF-BLE=(AHRn-1A)-1AHRn-1e]]>=d+(Σ·Γ)-1(ΓH·Σ)-1AHRn-1n---(5)]]>或運用公式(7)進行MMSE-BLE聯(lián)合檢測d^MMSE-BLE=(AHRn-1A+Rd-1)-1AHRn-1e]]>=(I+(RdAHRn-1A)-1)-1·d^ZF-BLEdef‾‾W0·d^ZF-BLE]]>=diag(W0)·d+diag‾(W0)·d‾+(AHRn-1A+Rd-1)-1AHRn-1n---(7)]]>一種結(jié)合頻偏補償?shù)穆?lián)合檢測裝置，其中，其包括信道估計器、A矩陣生成器、A矩陣修正器、聯(lián)合檢測器以及頻偏估計器；
輸入信號的midamble序列部分被送到所述信道估計器，利用解卷積或fft/ifft方法產(chǎn)生信道沖擊響應(yīng)h(t)，并被送到A矩陣生成器；A矩陣生成器形成系統(tǒng)傳輸矩陣A，其中Vi=[v1i···vQ+W-1i]]]>為系統(tǒng)傳輸矩陣A的第i個組合信道響應(yīng)塊，由擴頻碼c和信道沖擊響應(yīng)h卷積生成，產(chǎn)生的系統(tǒng)傳輸矩陣A被送到所述A矩陣修正器；所述A矩陣修正器利用頻偏估計器送來得頻偏估計Δf修正A矩陣，修正后的A矩陣被送到聯(lián)合檢測器；所述聯(lián)合檢測器使用ZF-BLE方法或MMSE-BLE方法實現(xiàn)聯(lián)合檢測，產(chǎn)生的調(diào)制符號被送到頻偏估計器；所述頻偏估計器利用調(diào)制符號攜帶的信息，估計頻偏，產(chǎn)生的頻偏Δf被送到A矩陣修正器。
本發(fā)明所提供的一種結(jié)合頻偏補償?shù)穆?lián)合檢測方法和裝置，修正系統(tǒng)傳輸矩陣A，使系統(tǒng)模型更逼近真實情況，聯(lián)合檢測精度更高。同時在數(shù)據(jù)檢測階段進行前期頻偏補償，進一步提高精度，提高接收性能。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)傳輸矩陣A的結(jié)構(gòu)；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的聯(lián)合檢測ZF-BLE結(jié)構(gòu)；圖3是現(xiàn)有技術(shù)的聯(lián)合檢測MMSE-BLE結(jié)構(gòu)；圖4是本發(fā)明方法的TD-SCDMA數(shù)據(jù)突發(fā)結(jié)構(gòu)；圖5是本發(fā)明方法的結(jié)合頻偏補償?shù)穆?lián)合檢測實現(xiàn)框圖；圖6是本發(fā)明方法的系統(tǒng)傳輸矩陣修正方法實現(xiàn)框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對技術(shù)方案的實施作進一步的詳細描述本發(fā)明所述的結(jié)合頻偏補償?shù)穆?lián)合檢測的方法如下
首先修改系統(tǒng)模型，設(shè)Δf為接收方和發(fā)送方之間的頻偏，Ts為符號間隔，由于頻偏的存在數(shù)據(jù)模型修正為e=(e1,e2,e3,...,eN*Q+W-1)T=AFd+n---(8)]]>A為系統(tǒng)傳輸矩陣，d為原始數(shù)據(jù)符號序列，e為接收數(shù)據(jù)序列，n為加性噪聲。系統(tǒng)傳輸矩陣A的構(gòu)造形式仍如圖1所示，其中Vi=v1i···vQ+W-1i,]]>1≤i≤N為系統(tǒng)傳輸矩陣A的第i個組合信道響應(yīng)塊，由擴頻碼c和信道沖擊響應(yīng)h卷積生成，，N為均衡塊長度。F矩陣反映了頻偏對原始數(shù)據(jù)的影響。
0是均衡塊中第一個符號對應(yīng)的相位偏移，參考圖4，描述了TD-SCDMA一種具體數(shù)據(jù)突發(fā)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)塊1、數(shù)據(jù)塊2都含N*Q個碼片(相當(dāng)于N個符號)，midamble序列含M*Q個碼片。由于TD-SCDMA的信道估計是利用midamble部分得到的，midamble序列的中點可看作相位參考點，那么對數(shù)據(jù)塊1進行聯(lián)合檢測時， 對數(shù)據(jù)塊2進行聯(lián)合檢測時， 由新定義的數(shù)據(jù)模型可知，用矩陣A、F的乘積來取代原來的系統(tǒng)傳輸矩陣A，更逼近真實信道特性，必將在聯(lián)合檢測中帶來性能增益。
本發(fā)明所述的結(jié)合頻偏補償?shù)穆?lián)合檢測A矩陣修正的核心步驟如下，如圖6所示的步驟1取i＝1，2，...，N，i代表不同組合信道響應(yīng)塊序號，重復(fù)步驟2到步驟4；步驟2確定修正因子 對數(shù)據(jù)塊1進行聯(lián)合檢測時， 對數(shù)據(jù)塊2進行聯(lián)合檢測時，
步驟3取k＝(i-1)*Q+1，...，i*Q+W-1，W為用戶信道窗寬，重復(fù)步驟4；步驟4如果vki不等于0，vki=vki*wi;]]>步驟5由新得到vki按照圖1的結(jié)構(gòu)生成新的系統(tǒng)傳輸矩陣A。
步驟6運用圖2的結(jié)構(gòu)和公式(5)進行ZF-BLE聯(lián)合檢測，或運用圖3的結(jié)構(gòu)和公式(7)進行MMSE-BLE聯(lián)合檢測。
如圖4所示是本發(fā)明方法的TD-SCDMA數(shù)據(jù)突發(fā)結(jié)構(gòu)，中間midamble部分為M*Q碼片，數(shù)據(jù)塊1，數(shù)據(jù)塊2都為N個符號，相當(dāng)于N*Q個碼片。
如圖5所示是結(jié)合頻偏補償?shù)穆?lián)合檢測實現(xiàn)框圖，由信道估計器510，A矩陣生成器520，A矩陣修正器530，聯(lián)合檢測器540，頻偏估計器550組成。
輸入信號的midamble序列部分被送到信道估計器510，利用解卷積或fft/ifft方法產(chǎn)生信道沖擊響應(yīng)h(t)，具體方法在A.Klein在1993年IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS上發(fā)表的《Linearunbiased data estimation in mobile radio systems applying CDMA》上有詳細描述。產(chǎn)生的信道沖擊響應(yīng)h(t)被送到A矩陣生成器520。
A矩陣生成器520按照圖1的結(jié)構(gòu)形成系統(tǒng)傳輸矩陣A。其中Vi=v1i···vQ+W-1i]]>為系統(tǒng)傳輸矩陣A的第i個組合信道響應(yīng)塊，由擴頻碼c和信道沖擊響應(yīng)h卷積生成。產(chǎn)生的系統(tǒng)傳輸矩陣A被送到A矩陣修正器530。
A矩陣修正器530使用本發(fā)明描述的方法，利用頻偏估計器550送來得頻偏估計Δf修正A矩陣。修正后的A矩陣被送到聯(lián)合檢測器540。
聯(lián)合檢測器540可以使用圖2描述的ZF-BLE方法或圖3描述的MMSE-BLE方法實現(xiàn)聯(lián)合檢測。產(chǎn)生的調(diào)制符號被送到頻偏估計器550。
頻偏估計器550利用調(diào)制符號攜帶的信息，估計頻偏，在初始狀態(tài)，還未估計出頻偏時，可產(chǎn)生Δf＝0。產(chǎn)生的頻偏Δf被送到A矩陣修正器530。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)合頻偏補償?shù)穆?lián)合檢測方法，該方法包括修改系統(tǒng)模型，設(shè)Δf為接收方和發(fā)送方之間的頻偏，Ts為符號間隔，由于頻偏的存在，數(shù)據(jù)模型修正為e=(e1,e2,e3,....,eN·Q+W-1)T=AFd+n---(8)]]>其中，A為系統(tǒng)傳輸矩陣，d為原始數(shù)據(jù)符號序列，e為接收數(shù)據(jù)序列，n為加性噪聲；F矩陣反映了頻偏對原始數(shù)據(jù)的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合檢測方法，其特征在于，所述F矩陣為 φO是均衡塊中第一個符號對應(yīng)的相位偏移。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聯(lián)合檢測方法，其特征在于，該方法的主要步驟如下步驟1取i＝1，2，...，N，i代表不同組合信道響應(yīng)塊序號，重復(fù)以下步驟2到步驟4；步驟2確定修正因子 對數(shù)據(jù)塊1進行聯(lián)合檢測時， 對數(shù)據(jù)塊2進行聯(lián)合檢測時， Δf為接收方和發(fā)送方之間的頻偏，Ts為符號間隔；步驟3取k＝(i-1)*Q+1，...，i*Q+W-1，W為用戶信道寬度，重復(fù)步驟4；步驟4如果vki不等于0，vki=vki*wi;]]>步驟5由新得到vki按照原系統(tǒng)傳輸矩陣的結(jié)構(gòu)生成新的系統(tǒng)傳輸矩陣A；步驟6運用公式(5)進行ZF-BLE聯(lián)合檢測d^ZF-BLE=(AHRn-1A)-1AHRn-1e]]>=d+(Σ·Γ)-1(ΓH·Σ)-1AHRn-1n---(5)]]>或運用公式(7)進行MMSE-BLE聯(lián)合檢測d^MMSE-BLE=(AHRn-1A+Rd-1)-1AHRn-1e]]>=(I+(RdAHRn-1A)-1)-1·d^ZF-BLEdef=W0·d^ZF-BLE]]>=diag(W0)·d+diag‾(W0)·d‾+(AHRn-1A+Rd-1)-1AHRn-1n---(7)]]>
4.一種結(jié)合頻偏補償?shù)穆?lián)合檢測裝置，其特征在于，其包括信道估計器、A矩陣生成器、A矩陣修正器、聯(lián)合檢測器以及頻偏估計器；輸入信號的midamble序列部分被送到所述信道估計器，利用解卷積或fft/ifft方法產(chǎn)生信道沖擊響應(yīng)h(t)，并被送到A矩陣生成器；A矩陣生成器形成系統(tǒng)傳輸矩陣A，其中Vi=[v1i···vQ+W-1i]]]>為系統(tǒng)傳輸矩陣A的第i個組合信道響應(yīng)塊，由擴頻碼c和信道沖擊響應(yīng)h卷積生成，產(chǎn)生的系統(tǒng)傳輸矩陣A被送到所述A矩陣修正器；所述A矩陣修正器利用頻偏估計器送來得頻偏估計Δf修正A矩陣，修正后的A矩陣被送到聯(lián)合檢測器；所述聯(lián)合檢測器使用ZF-BLE方法或MMSE-BLE方法實現(xiàn)聯(lián)合檢測，產(chǎn)生的調(diào)制符號被送到頻偏估計器；所述頻偏估計器利用調(diào)制符號攜帶的信息，估計頻偏，產(chǎn)生的頻偏Δf被送到A矩陣修正器。
全文摘要
本發(fā)明的一種結(jié)合頻偏補償?shù)穆?lián)合檢測方法，該方法包括修改系統(tǒng)模型，設(shè)Δf為接收方和發(fā)送方之間的頻偏，Ts為符號間隔，由于頻偏的存在，數(shù)據(jù)模型修正為e＝(e
文檔編號H04B1/707GK1595824SQ20041002788
公開日2005年3月16日 申請日期2004年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月29日
發(fā)明者曾召華, 曹昊嘉 申請人:中興通訊股份有限公司