TD-SCDMA系統(tǒng)中信道估計技術及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)中信道估計技術及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技術和CDMA技術的技術優(yōu)勢基礎之上。這一技術的應用，可以讓信道估計的精確性得到顯著提升。基于此，主要從TD-SCDMA的系統(tǒng)特點和關鍵技術入手，對這一系統(tǒng)中的信道估計技術和信道估計技術的DSP實現(xiàn)問題進行了探究。

TD-SCDMA系統(tǒng)；信道估計技術；DSP實現(xiàn)

引言

TD-SCDMA技術是建立在時分雙工模式基礎上的新一代移動通信技術。它是3GPP標準的重要組成部分。無線接入網、核心網和用戶終端設備是TD-SCDMA系統(tǒng)中的重要組成部分，它可以在非對稱數據業(yè)務的傳輸過程中發(fā)揮重要作用。在TDD雙工模式應用于移動通信系統(tǒng)以后，人們可以借助智能天線技術更好地降低系統(tǒng)成本。TD-SCDMA中的智能天線技術和聯(lián)合檢測技術要求人們進行準確的信道估計。對這一系統(tǒng)的信道估計基數和DSP實現(xiàn)問題進行探究，可以促進TD-SCDMA系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展。

1 TD-SCDMA的系統(tǒng)特點和關鍵技術

TD-SCDMA系統(tǒng)建立在TDD技術和CDMA技術的技術優(yōu)勢基礎之上。它與TDMA技術之間存在著一定的聯(lián)系。在TDD模式應用于TD-SCDMA技術以后，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換功能，可以讓系統(tǒng)根據不同業(yè)務的不同特點，對上下行轉換點進行轉變，以提升不對稱上下行數據的傳輸速率[1]。

在異步CDMA技術應用于移動通信領域以后，每個移動終端所發(fā)射的碼道信號到達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)中應用的同步CDMA技術可以在解決碼道信號到達基站的時間差異性所帶來的問題的基礎上，提升系統(tǒng)的容量和頻譜的利用效率，因而這一系統(tǒng)在應用于移動通信領域以后，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

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無線通信標準采用的是時分雙工模式。與之有關的TDD技術涉及了聯(lián)合檢測、智能天線和上行同步技術等多種技術。在上述技術中，聯(lián)合檢測技術和智能天線技術對信道估計的準確性有著較為嚴格的要求。低代價的信道估計方法的應用，可以在降低計算復雜度的基礎上，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練序列估計無線信道沖擊響應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碼轉換成每個用戶的訓練序列，進而通過將復雜性的線性卷積轉化為簡單化的循環(huán)卷積的方式，降低運算的復雜度。最小二乘估計是信道估計中的常用準則，現(xiàn)階段信道估計領域所研究的關鍵問題主要涉及以下方面：一是發(fā)動端的導頻選擇方式與插入方式；二是接收端導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行恢復的有效措施。

2.2 TD-SCDMA系統(tǒng)的物理信道結構

TD-SCEMA系統(tǒng)的物理信道結構主要由系統(tǒng)幀結構、無線幀結構、子幀結構和時隙/碼結構四種結構組成。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。在實際應用過程中，連續(xù)的分配可以將每一幀的響應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 信道估計技術的主要內容

突發(fā)形式是TD-SCDMA系統(tǒng)上行鏈路系統(tǒng)在數據傳送過程中所采用的主要方式。根據這一系統(tǒng)的物理層突發(fā)結構的主要特點，一個突發(fā)內包含有訓練序列碼和保護間隔兩方面內容。經由訓練序列估計出來的信道沖擊響應可以在兩個數據域中得到有效應用。為提升信道估計效率，在TD-SCDMA系統(tǒng)之中，midamble碼無需進行擴頻處理。在相關協(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技術的定點四核DSP是TD-SCDMA系統(tǒng)所應用的DSP開發(fā)工具。這一開發(fā)工具的內核中包含有4個算術邏輯單元和2個地址生成單元。內核中所含有的算術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據指令可以對異常分支進行有效預測，并在1個時鐘周同時處理4條算術邏輯指令和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容：第一，在數據進入到midamble碼模塊和用戶數據分離模塊以后，系統(tǒng)需要對midamble碼和用戶數據進行分離，并要對分離出來的內容進行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，本地基本midamble碼的FFT變換結果會成為出書。點除結果需要進行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，信號源所產生的測試向量在經由發(fā)送端數字信號處理以后，會形成含有用戶數據和訓練序列的突發(fā)，進而經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)務對ChipRate部分進行測試。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性能信道估計結果與Matlab計算機仿真結果進行分析。

4 結論

信道估計是第三代移動通信領域中的關鍵技術，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，可以促進信道估計技術的深入發(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，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，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