專利名稱：一種實現時分cdma系統上行同步控制的方法和基站的制作方法
技術領域：
本發明涉及無線通信技術領域，特別是涉及一種實現時分碼分多址 (CDMA, Code Division Multiple Access)系統上行同步控制的方法和基站。
背景技術：
時分-碼分多址(TD-CDMA, Time Division -Code Division Multiple Access ) 系統是采用時分雙工模式(TDD， Time Division Duplex)的第三代CDMA系統， 其特點在于，上下行鏈路使用相同的信道，適合信息共享，并且兩個基站之間 也容易共享信道信息。上下行鏈路之間能獲得有效的非對稱通信。時分-雙工碼分多址(TDD-CDMA, Time Division Duplex-Code Division Multiple Access)是對第三代技術中TD-CDMA的修正版本。目前，在提交給 國際電信聯盟(ITU， International Telecommunication Union)的建議中有4個 TDD建議無線電工商協會(ARJB ， Association of Radio Industry Business )提 出的寬帶碼分多址時分雙工(WCDMA TDD, Wideband Code Division Multiple Access Time Division Duplex)，歐洲電信標準化委員會(ETSI, European Telecommunications Standards Institute )提出的寬帶碼分多址時分雙工(WCDMA TDD)、碼分多址時分雙工(cdma2000 TDD )以及時分復用-同步碼分多址 (TD-SCDMA, Time Division Synchronous Code Division Multiple Access )。目前，在時分CDMA系統中，以TD-SCDMA的TDD模式標準化進程發 展得最快。TD-SCDMA系統為時分雙工系統，具有低碼速/低帶寬，不需要成 對的頻鐠，采用智能天線技術和聯合檢測技術，支持不對稱業務等技術特點， 因此，TD-SCDMA系統適于或更傾向于在以多徑衰落為基本特征的城區環境下 采用微小區/宏小區聯合組網模式。上行同步控制技術是時分CDMA系統中所必需的技術，所謂上行同步，即 要求來自不同距離的不同用戶發送的上行用戶信號能夠同步到達基站。但是在 多徑環境下，每個用戶的上行用戶信號獨立地從不同地點，經過不同的傳4務路 徑或不同的傳播時間，到達服務小區基站天線的接收端，因而理想的上行同步 是無法實現的。目前，存在多種上行同步控制的實現方法。 一種簡單的上行同步控制方法 是從上行用戶信號經反射、衍射后產生的多個路徑信號中，選擇出接收能量最 大的路徑信號作為主徑信號，其他路徑信號看作是噪聲或干擾，此時，上4亍同 步控制的目的是保證每個用戶的主徑信號在基站天線接收端互相同步。TD-SCDMA系統的信道估計采用的是斯特納(Steiner)估計方法，它在頻可以聯合獲得每個時隙所有用戶的信道估計，具有很高的效率，并能抵抗遠近 效應。所有用戶的信道估計都包含在一個估計內，相互之間只在時間上錯開。 因而，每個用戶需要用固定的時間窗來提取。當用戶的上行用戶信號沒有同步 時，或者用戶信道估計沒有完全落入信道估計窗內時，用戶信道估計就會落入 臨近信道估計窗內，與其它用戶信道估計造成重疊，引起用戶信道估計互相干 擾。因而，上行同步控制的第一個目標是保證每個用戶信道估計落入分配的信 道估計窗內。這需要估計用戶信道估計的起始與結束端點；第二個目標是通過 對用戶信道估計的峰值位置相對于期望的目標位置的調整，使所有用戶信道估 計的峰值位置來對齊，盡量減少用戶信道估計之間的干擾。目前，有兩種采用峰值對準的上行同步控制的方法，第一種是基于用戶信 道估計峰值檢測的上行同步控制方法，第二種是基于用戶信道估計并根據信道 變化自適應調整的上行閉環同步控制方法。以下對這兩種方法進行詳細說明。方法一基于用戶信道估計峰值檢測的上行同步控制方法，分為外環同步控制和內 環同步控制兩部分。外環同步控制的目的是定期調整用于內環同步控制的期望峰值的位置，即 在保證時域上行用戶信道沖激響應完全在預測窗內的基礎上，將用戶時隙中期 望的峰值位置調整在最佳位置。外環同步控制過程是首先進行算法初始化，主要計算用戶信道估計窗長， 確定時隙的期望位置及用戶期望位置的初始值，接著根據時域上行用戶信道沖 激響應與信道估計窗不同的位置關系，找出對應的公式，求出時域上行用戶信 道沖激響應峰值的期望位置。內環同步控制方法就是根據信道估計模塊給出的原始信道估計，檢測每個 用戶信道估計的信道估計窗內起始端點位置，峰值位置和結束端點位置，并依據一定的控制原則對峰值位置和期望的峰值位置的比較，給出提前1/8碼片， 滯后l/8碼片，或者不調整的上行同步控制命令，然后將這些上行同步控制命 令反饋到用戶，以達到調整上行用戶信號到達基站天線端口時刻的目的。由于原始的信道估計是碼片級的分辨率，而TD-SCDMA系統上行同步控 制要求達到1/8碼片的精度，上行同步的跟蹤精度也相應是l/8碼片，因而，首 先要對原始信道估計進行8倍插值計算。其過程如下首先進行2倍插值計算，插值公式為/C(2/ + l)= J: /^(/'+/)*幾2(2/'-1),7. = 0...尸-1，，蘭…蘭，p為原始信道估計。一般建議取值L=6,人t(x)是一插值函數。由于時域上行用戶信道沖激響應的定時測量是基于各天線沖激響應的功率 進行的。在二倍插值之后對其采樣功率進行求和。U^772闊，"0,1，…,2尸--1。為得到l/8碼片的分辨率，在上面2倍插值的基礎上還需進行四倍插值。這 次插值是在時域上運用加窗的sinc函數的平方值來實現。這次插值運算不需要 在整個窗內進行，它僅僅是在需要插值的地方進行。在1^和&+l之間進行插值的 具體7>式如下其中，At2W-c*l + cos2;r * x乂乂sin(^^)
其中，<formula>formula see original document page 8</formula>建議取值L=6離散時間/對應的分辨率是l/2碼片；離散時間/對應的分辨率是l/8碼片， 因此/和y的關系式為_/ = 4/ + (0，1，...，3)。對原始信道估計的8倍插值計算完成后，需要檢測每個用戶信道估計的信 道估計窗內起始端點位置，峰值位置和結束端點位置，其具體方法是首先，根據預先確定檢測門限信躁比和信道干擾功率的估計值，來確定一 個端點檢測門限。接著，檢測起點位置，即從低到高搜索第一個超過檢測門限的1/2分辨率 的樣點，然后，在這個樣點的前1/2碼片內進行4倍插值，檢測第一個超過門 限的插值點，插值點的位置作為時域上行用戶信道沖激響應起始位置。同樣道理，對結束點的檢測是從高到低搜索第一個超過檢測門限的1/2分 辨率的樣點，然后在這個樣點的后1/2碼片內進行4倍插值，檢測第一個超過 門限的插值點，插值點的位置就作為時域上行用戶信道沖激響應的結束位置。而峰值位置的檢測略有不同，首先，計算l/2分辨率上前后兩樣點的和值， 找出最大和值對應的2樣點；然后，在這2樣點中間進行4倍插值，找出插值 點中最大的樣點位置作為時域上行用戶信道沖激響應的峰值位置。基于用戶信道估計峰值檢測的上行同步控制方法以上述的定時提取出來的 端點/峰值位置的遞歸平均值為基礎，在保證各時域上行用戶信道沖激響應位于 自己的信道估計窗內為前提，將各時域上行用戶信道沖激響應向期望峰值對準。 其具體的過程用數學公式表示如下第i個用戶第n子幀時，可求得其在第(n-l) 子幀信道響應的起始位置_/ (/，"-1)、峰值位置y一(!',"-l)和結束位置義J/，"-l) 的遞歸平均值為 7加〃 (''，"-1) = (1 - ; )7加" - 2) + p/Jtor, (/，" -1)7— (' ，" -1) - (i - p)7一 0, n - 2)+(/， w _ i)乙(""-1) = (1 - P)7eW (''， ,！ - 2) + t (" " - 1)其中p為遺忘因子。第n幀時對第(n + D-1)幀的時域上行用戶信道沖激響應的起始位置、峰值人。—("")=7麵(''，"-1)+C ('.,")+Z《(/," - 位置和結束位置的預測值為j w (/, n) = 7— (,'，" -1)+0'，")+i (/,"-力》乙cw ("")="" -1)+l ("")+1; (,'，" -力》其中，《 0'，")、《d 0'，")和《m ("")為第n子幀時的預測平均誤差， M;(/,"-力表示第i個用戶的第(n-d)幀的控制方向，取值為-1、 0和1分別 代表提前、保持不變和滯后，k表示控制步長，單位為1/8碼片。力的取值根據控制命令字5^￡(/，"-力確定，具體表達見下式-l,0, 5"W，"-力=01而然^(^-力則是由預測峰值與期望峰值的位置對比的結果得到，控制字然w(/，n)的產生規則如下00,(厶w—cw("") —PeaA;,甲,)< r 。"。,一tl和(『丄.—《/e (cw(""》^ A; 01， o/Tzeny其中，W^，為時域上行用戶信道沖激響應的峰值目標位置，^。。 。, 為包含保持不變的上行同步控制命令時的閾值，其取值為大于等于o的數，在閾 值為0的情況下，產生的控制命令中不包含保持不變的上行同步控制命令。=『1x8-1， WL為當前用戶的信道估計窗長。上行同步控制每隔固定的M 幀生成一次上行同步控制命令，其它時候只對測量值進行統計平均，并不實際 生成上行同步控制命令，而是把上一次生成的上行同步控制命令重復輸出M 次。用戶每M幀對該上行用戶信號的發送時刻進行一次調整。
根據以上的分析可以看出，這種方法需要的控制參量多，峰值位置的調整 需要一個期望位置，這個期望峰值位置雖然可以采用外環同步控制來實現，但外環控制的周期長，延遲大，不能隨無線信道的變化及時做出響應；而端點檢 測則需要一個檢測門限，如果這個門限設置過高或過低，會造成端點檢測的錯 誤。另外，這種方法使用復雜的內插計算達到1/8碼片精度，計算過程復雜， 運算量大。方法基于用戶上行信道估計并根據信道變化自適應調整的上行閉環同步控制方 法是對第 一種方法的改進，該方法在內環控制中考慮了無線信道時變的傳輸特 性，引入相鄰的同步控制周期內信道估計的峰值位置的相關系數作為權重，由 此確定當前信道峰值位置估計與平均峰值位置估計對監控位置的影響，并確定 出監控位置；然后，將所得的監控位置與外環控制設定的期望峰值位置進行比 較，生成上行同步控制命令。因此，這種方法可以自適應調整上行閉環同步控 制，改進上行閉環同步控制過程在不同無線信道傳輸特性下的性能。其過程為首先求出當前上行閉環同步控制周期和前一個上行閉環同步控制周期中無線信道傳輸特性的相關系數p;<formula>formula see original document page 10</formula> (》)和~("-i)分別表示當前上行閉環同步控制周期和前一個上行閉環同 步控制周期中無線時域上行用戶信道沖激響應的最大峰值位置，&(")和 & (" -1)分別表示當前上行閉環同步控制周期和前一個上行閉環同步控制周期中上行信號的發送提前量，7^.表示基站設定的期望位置，"表示當前上行閉環 同步控制周期的序號，￡(*)表示隨機變量的數學期望，w)表示隨機變量的方差；然后，根據所述無線時域上行用戶信道沖激響應的平均最大峰值位置可，
計算監控位置《( )<formula>formula see original document page 11</formula>接著，采用第一種方法中提到規則，將監控位置與期望峰值的位置相比較、 判決后，就可產生相應的上行同步控制命令。基站會將這些上行同步控制命令 反饋到用戶，用戶根據接收到的上行控制命令定期調整上行用戶信號到達基站 天線端口時刻。可見，這種方法需要的控制參量也比較多，需要上行信號發送提前量，準 確的上行信號提前量需要用尸的反饋，這既有反饋延遲的問題，又有反饋信道 誤碼的問題。另外，這種方法也存在期望峰值位置確定的問題。目前，還有第三種方法實現上行同步控制，也就是基于信道估計采樣相關 才企測匹配濾波器的定時誤差的時間同步方法，該方法利用二相關器調整采樣時 間，使每個用戶信道估計的峰值對準釆樣點，防止多徑信號出現分裂產生的干 擾和虛假多徑信號，也能減少異步采樣造成的碼間千擾。方法三基于信道估計采樣相關檢測匹配濾波器的定時誤差的時間同步方法，依靠 對信道估計的奇次抽頭與前、后抽頭的相關值，通過決策單元判斷系統是正的 時間同步誤差還是負的時間同步誤差，并決定采樣時間提前，滯后或是保持不 動，以產生相應的上行同步控制命令，這些上行同步控制命令將作為用戶調整 上行用戶信號到達基站天線端口時刻的依據。這種方法需要過采樣數據進行處理，需要處理的數據量和運算量都^f艮大，因此，不適合在時分CDMA這樣復雜的系統上使用。由以上的分析，可以看出目前的技術實現上行同步控制時，均存在控制參 量多和運算量大的問題。發明內容有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種實現時分CDMA系統上行
同步控制的方法，該方法能夠減少控制參量，簡化計算。本發明的另一個主要目的在于提供一種實現時分CDMA系統上行同步 控制的基站，該基站能夠減少控制參量，簡化計算。為了達到上述第一個目的，本發明提出的技術方案為 一種實現時分 CDMA系統上行同步控制的方法，包括以下步驟A. 根據用戶發送的上行用戶信號計算時域上行用戶信道沖激響應包絡的 重心位置；B. 根據時域上行用戶信道沖激響應包絡的重心位置與設定的信道估計窗 中心位置的比較結果，產生用于調整上行用戶信號同步的上行同步控制命令。該方法進一步包括C. 用戶根據上行同步控制命令調整上行用戶信號的發送時刻。步驟A所述的時域上行用戶信道沖激響應包絡的重心位置為上行信道的平 均額外延遲，所述的重心位置的計算方法是根據上行用戶信號得到上行用戶時空信道沖激響應，計算用戶上行時空信 道沖激響應空間相關矩陣的主特征矢量，根據主特征矢量對上行用戶時空信道 沖激響應進行合并，獲得時域上行用戶信道沖激響應，再根據時域上行用戶信 道沖激響應的延遲功率譜計算上行信道的平均額外延遲。所述的上行用戶時空信道沖激響應空間相關矩陣的主特征矢量的計算過程是對上行用戶時空信道沖激響應降噪后處理，再利用后處理的結果計算空間 相關矩陣，平滑后，由冪迭代法計算出空間相關矩陣的主特征矢量。所述的根據上行用戶信號得到上行用戶時空信道沖激響應的方法為信道估 計法。所述的對上行用戶時空信道沖激響應進行合并的方法為最大比合并法。 設時域上行用戶信道沖激響應的延遲功率語為f ,上行信道的平均額外延
遲為7;，肌代表系統設定的第i個用戶使用的信道估計窗的長度，所述的計算 上行信道的平均額外延遲的方法是根據以下公式<formula>formula see original document page 13</formula>步驟B所述的產生上行同步控制命令的方法是時域上行用戶信道沖激響應包絡的重心位置與信道估計窗中心位置進行比 較，如果時域上行用戶信道沖激響應包絡的重心位置大于1/2窗長位置，輸出 提前1/8碼片時間的上行同步控制命令；如果時域上行用戶信道沖激響應包絡 的重心位置小于1/2窗長位置，則輸出滯后1/8碼片時間的上行同步控制命令； 如果時域上行用戶信道沖激響應包絡的重心位置等于1/2窗長位置，則輸出保 持不動的上行同步控制命令。時域上行用戶信道沖激響應包絡的重心位置為上行信道的平均額外延遲 時，步驟B所述的產生上行同步控制命令的方法是上行信道的平均額外延遲與信道估計窗中心位置進行比較，如果上行信道 的平均額外延遲大于l/2窗長位置，輸出提前l/8碼片時間的上行同步控制命令； 如果上行信道的平均額外延遲小于1/2窗長位置，則輸出滯后1/8碼片時間的上 行同步控制命令；如果上行信道的平均額外延遲等于1/2窗長位置，則輸出保 持不動的上行同步控制命令。為了達到上述第二個目的，本發明提出的技術方案為一種實現時分CDMA 系統上行同步控制的基站，該基站包括信道估計模塊、上行用戶信道沖激響應 包絡重心位置生成模塊、上行同步控制決策模塊和上行同步命令發送模塊；所述的信道估計模塊根據用戶發來的上行用戶信號的數據產生信道估計 結果，將產生的信道估計結果發送給信道沖激響應包絡重心位置生成模塊；所述的信道沖激響應包絡重心位置生成模塊，根據從信道估計模塊接收的 信道估計結果產生時域上行用戶信道沖激響應包絡的重心位置，將產生的重心 位置發送到上行同步控制決策;f莫塊
所述的上行同步控制決策模塊用于接收信道沖激響應包絡重心位置生成沖莫 塊產生的時域上行用戶信道沖激響應包絡的重心位置，時域上行用戶信道沖激 響應包絡的重心位置和設定的信道估計窗中心位置做比較，將根據比較結果產
生的上行同步控制命令發送到上行同步命令發送模塊；
所述的上行同步命令發送模塊，將上行同步控制命令發送到用戶。 時域上行用戶信道沖激響應包絡的重心位置為上行信道的平均額外延遲
時，所述的信道沖激響應包絡重心位置生成模塊包括空間相關矩陣計算單元、
主特征矢量計算單元、時域信道計算單元、延遲功率譜計算單元以及平均額外
延遲計算單元；
所述的空間相關矩陣計算單元用于接收信道估計模塊發送的信道估計結 果，將計算得到的空間相關矩陣發送到主特征矢量計算單元；
所述的主特征矢量計算單元用于接收空間相關矩陣計算單元計算得到的空 間相關矩陣，將計算得到的主特征矢量發送到時域信道計算單元；
所述的時域信道計算單元用于接收主特征矢量計算單元計算得到的主特征 矢量，將計算得到的上行信道沖激響應發送到延遲功率譜計算單元；
所述的延遲功率諳計算單元用于接收時域信道計算單元計算得到的上行信 道沖激響應，將計算得到的延遲功率i普發送到平均額外延遲計算單元；
所述的平均額外延遲計算單元用于接收延遲功率譜計算單元計算得到的延 遲功率譜，將計算得到的上行信道的平均額外延遲發送到上行同步控制決策才莫 塊單元。
綜上所述，本發明提出的一種時分CDMA系統上行同步控制的實現方法， 具有以下優點
第一、本發明依據上行信道的平均額外延遲作為時域上行用戶信道沖激 響應包絡的重心位置與設定的信道估計窗的中心位置進行比較，獲得上行同 步控制命令，控制參量少，因而計算簡單，運算量少，實時性強，能夠快速 跟蹤信道變化。
第二、本發明依據上行信道的平均額外延遲作為時域上行用戶信道沖激響
應包絡的重心位置與系統設定的信道估計窗的中心位置進行比較，獲得上4亍同 步控制命令，能夠更好地適應各種延遲功率語特性的多徑信道環境。
第三、本發明采用的碼片速率上的時域上行用戶信道沖激響應估計，由
上行信道的平均額外延遲的計算公式可以直接獲得1/8碼片的精度，不需要 復雜的內插計算就可以達到1/8碼片的定時精度。這樣，既控制整個上行同 步控制的運算量，又不會降低精度。
第四、本發明不需要像現有技術方法一那樣進行外環同步控制，系統
結構簡單。
第五、本發明采用數字信號處理器來實現時，所占用的代碼與數據內 存開銷小，能夠節省存儲資源。
因此，本發明提供的一種實現時分CDMA系統上行同步控制的方法和 基站能夠減少控制參量，簡化計算。
圖1為本發明上行同步控制的流程示意圖； 圖2為本發明上行同步控制結構的示意圖3為第一種測試環境下采用上行同步控制的載干比與誤碼率的關系圖； 圖4為第二種測試環境下采用上行同步控制的栽干比與誤碼率的關系圖； 圖5為第三種測試環境下采用上行同步控制的栽干比與誤碼率的關系圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體 實施例對本發明作進一步地詳細描述。
本發明的基本思想是把上行信道的平均額外延遲作為時域上行用戶信 道沖激響應包絡的重心位置與設定的信道估計窗的中心位置進行比較，獲得 相應的上行同步控制命令，以達到使每個用戶的時域上行用戶信道沖激響應 的包絡始終落入在設定的固定長度的信道估計窗內的上行同步控制的目的。
圖1為本發明上行同步控制的流程示意圖，包括以下步驟 步驟101:從天線陣提取訓練序列部分的數據。
本實施例中，天線陣通過上行信道接收到用戶發來的上行用戶信號，按照 現有技術的方法，從接收到的上行用戶信號中提取出訓練序列部分的數據。
步驟102:根據訓練序列部分的數據進行信道估計，得到上行用戶時空4言 道沖激響應。
本實施例中，采用信道估計模塊對訓練序列部分的數據進行信道估計，得 到用戶i的上行用戶時空信道沖激響應，記為hi。
步驟103:對上行用戶時空信道沖激響應降噪后處理。
本實施例中，采用信道估計模塊可以直接給出經過后處理的用戶i的上4亍 用戶時空信道沖激響應。也可以利用干擾功率Piip和后處理門限threshold_pp 根據公式進行降噪后處理
如果<formula>formula see original document page 16</formula>， 那么h i,j=o;
這里，lambda 為天線數目，j表示信道響應的抽頭下標。 步驟104:計算上行用戶時空信道沖激響應的空間相關矩陣。 本實施例中，利用后處理的信道估計結果來計算上行用戶時空信道沖激響 應的空間相關矩陣《并作平滑，其采用的公式為<formula>formula see original document page 16</formula>
這里A為平滑因子。
步驟105:計算空間相關矩陣的主特征矢量。
本實施例中，由冪迭代算法計算出空間相關矩陣的主特征矢量w,，其迭代 過程如下n從l到N，結束；這里，、代表冪迭代法計算矩陣/ ,主特征矢量w,的初始迭代矢量，可以選 擇任意隨機矢量或者經過特別選取的主特征矢量w,的近似矢量，N為迭代次數。 步驟106:計算時域上行用戶信道沖激響應。本實施例中，采用主特征矢量w,對后處理上行用戶時空信道沖激響應進行 基于上行用戶信號接收功率最大化準則合并，獲得時域上行用戶信道沖激響應步驟107:計算時域上行用戶信道沖激響應的延遲功率譜。 本實施例采用時域上行用戶信道沖激響應計算延遲功率i普S ,其公式為步驟108:平滑延遲功率譜。本實施例采用的對用戶的延遲功率譜S進行平滑的公式為這里/7為平滑因子。步驟109:計算上行信道的平均額外延遲。本實施例中，將上行信道的平均額外延遲作為時域上行用戶信道沖激響應 包絡的重心位置，由延遲功率i普可以計算上行信道的平均額外延遲7;的^^式為<formula>formula see original document page 17</formula>步驟110:判斷平均額外延遲7;是否大于1/2窗長位置，如果是，輸出提前 1/8碼片時間的上行同步控制命令，結束本流程，否則，執行步驟lll。 步驟lll:判斷平均額外延遲7;小于1/2窗長位置，如果是，輸出滯后1/8 碼片時間的上行同步控制命令，否則，輸出保持不動的上行同步控制命令。本實施例中，可以根據當前用戶上行信道的平均額外延遲與信道估計窗中 心位置的比較，產生出上行同步控制命令，這些上行同步控制命令會經過下行 信道反饋到用戶，用于調整上行用戶信號的發送時刻。圖2為本發明的結構示意圖，包括信道估計模塊210、上行用戶信道沖激響 應包絡重心位置生成模塊220、上行同步控制決策模塊230和上行同步命令發送 模塊240。其中，信道估計模塊210根據用戶發來的上行用戶信號的數據產生信道估計 結果，將信道估計結果發送給信道沖激響應包絡重心位置生成模塊220。信道沖激響應包絡重心位置生成模塊220,根據從信道估計模塊210接收到 的信道估計結果產生時域上行用戶信道沖激響應包絡重心位置，把產生的重心 位置發送到上行同步控制決策模塊230。上行同步控制決策模塊230用于接收信道沖激響應包絡重心位置生成模塊 220產生的時域上行用戶信道沖激響應包絡重心位置，時域上行用戶信道沖激 響應包絡重心位置和設定的信道估計窗的中心位置做比較，將根據比較結果產 生的上行同步控制命令發送到上行同步命令發送模塊240。上行同步命令發送模塊240，將上行同步控制命令發送用戶。信道沖激響應包絡重心位置生成模塊220包括空間相關矩陣計算單元221、 主特征矢量計算單元222、時域信道計算單元223、延遲功率譜計算單元224 以及平均額外延遲計算單元225。空間相關矩陣計算單元221用于接收信道估計模塊210發送的信道估計的結 果，將計算得到的空間相關矩陣發送到主特征矢量計算單元222。主特征矢量計算單元222用于接收空間相關矩陣計算單元221計算得到的空 間相關矩陣，將計算得到的主特征矢量發送到時域信道計算單元223。時域信道計算單元223用于接收主特征矢量計算單元222計算得到的主特征 矢量，將計算得到的時域上行用戶信道沖激響應發送到延遲功率譜計算單元224。延遲功率譜計算單元224用于接收時域信道計算單元223計算得到的時域上 行用戶信道沖激響應，將計算得到的延遲功率謙發送到平均額外延遲計算單元225。平均額外延遲計算單元225用于接收延遲功率語計算單元224計算得到的延 遲功率譜，將計算得到的上行信道的平均額外延遲作為時域上行用戶信道沖激 響應包絡的重心位置發送到上行同步控制決策模塊單元230。本發明可以使用數字信號處理器來實現，也可以采用其它處理器實現。現試給出一個仿真結果，給出本發明與現有技術的方法一的性能比較。假 設應用8單元線型天線陣列TD-SCDMA網絡的微小區環境，目標小區總共有1 個用戶，每個用戶有一個擴頻系數為8的上行信道。每個用戶都處于多徑衰落 的環境，多徑衰落參數模型采用第三代伙伴計劃(3GPP)建議給出的3種標準 測試模型。這個用戶的上行方向角(DOA)在扇區120度范圍內成均勻隨機分 布。為了仿真上行用戶信號相對于基站天線口的發送定時抖動誤差其具體包括 下行同步定時誤差，上行用戶信號發射抖動誤差，用戶沿徑向方向離開基站的 距離變化引起的定時延遲，以及上行接收定時抖動誤差等，這里建立了一個簡 單的才莫型T^^+^+o 7;,7;一,表示當前子幀與前一子幀的發送定時時刻，,。為 一常數延遲，《為一個隨機延遲。這里還考慮了信干比控制在10dB的用于上行 同步控制命令的下行反饋信道。這樣，可以得到上行接收的栽干比與上行接收 機解調后誤碼率的關系，結果見附圖3-附圖5，圖3-圖5分別對應在3GPP建 議的三種多徑衰落參數標準測試模型下，采用上行同步控制的載干比與誤碼率 的關系圖。可以看出，本發明的性能優于現有技術方法一的性能。以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。 凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應 包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種實現時分碼分多址CDMA系統上行同步控制的方法，其特征在于，該方法包括A.根據用戶發送的上行用戶信號計算時域上行用戶信道沖激響應包絡的重心位置；B.根據時域上行用戶信道沖激響應包絡的重心位置與設定的信道估計窗中心位置的比較結果，產生用于調整上行用戶信號同步的上行同步控制命令。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進一步包括C. 用戶根據上行同步控制命令調整上行用戶信號的發送時刻。
3、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A所述的時域上行用 戶信道沖激響應包絡的重心位置為上行信道的平均額外延遲，所述的重心位置 的計算方法是根據上行用戶信號得到上行用戶時空信道沖激響應，計算用戶上行時空信 道沖激響應空間相關矩陣的主特征矢量，根據主特征矢量對上行用戶時空信道 沖激響應進行合并，獲得時域上行用戶信道沖激響應，再根據時域上行用戶信 道沖激響應的延遲功率譜計算上行信道的平均額外延遲。
4、 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述的上行用戶時空信道沖 激響應空間相關矩陣的主特征矢量的計算過程是對上行用戶時空信道沖激響應降噪后處理，再利用后處理的結果計算空間 相關矩陣，平滑后，由冪迭代法計算出空間相關矩陣的主特征矢量。
5、 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述的根據上行用戶信號得 到上行用戶時空信道沖激響應的方法為信道估計法。
6、 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述的對上行用戶時空信道 沖激響應進行合并的方法為基于上行用戶信號接收功率最大化準則主特征矢量 合并法。
7、 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，設時域上行用戶信道沖激響應的延遲功率譜為《，上行信道的平均額外延遲為7;，『丄代表系統設定的第i 個用戶使用的信道估計窗的長度，所述的計算上行信道的平均額外延遲的方法是根據以下公式戶o
8、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B所述的產生上行同步 控制命令的方法是時域上行用戶信道沖激響應包絡的重心位置與信道估計窗中心位置進行比 較，如果時域上行用戶信道沖激響應包絡的重心位置大于1/2窗長位置，輸出 提前1/8碼片時間的上行同步控制命令；如果時域上行用戶信道沖激響應包絡 的重心位置小于1/2窗長位置，則輸出滯后1/8碼片時間的上行同步控制命令； 如果時域上行用戶信道沖激響應包絡的重心位置等于1/2窗長位置，則輸出保 持不動的上行同步控制命令。
9、 沖艮據權利要求1所迷的方法，其特征在于，時域上行用戶信道沖激響應 包絡的重心位置為上行信道的平均額外延遲時，步驟B所迷的產生上行同步控 制命令的方法是上行信道的平均額外延遲與信道估計窗中心位置進行比較，如果上行信道 的平均額外延遲大于1/2窗長位置，輸出提前1/8碼片時間的上行同步控制命令； 如果上行信道的平均額外延遲小于1/2窗長位置，則輸出滯后1/8碼片時間的上 行同步控制命令；如果上行信道的平均額外延遲等于1/2窗長位置，則輸出保 持不動的上行同步控制命令。
10、 一種實現時分碼分多址CDMA系統上行同步控制的基站，其特征在于， 該基站包括信道估計模塊、上行用戶信道沖激響應包絡重心位置生成模塊、上 行同步控制決策模塊和上行同步命令發送模塊；所述的信道估計模塊根據用戶發來的上行用戶信號的數據產生信道估計 結果，將產生的信道估計結果發送給信道沖激響應包絡重心位置生成模塊；所述的信道沖激響應包絡重心位置生成模塊，根椐從信道估計模塊接收的 信道估計結果產生時域上行用戶信道沖激響應包絡的重心位置，將產生的重心位置發送到上行同步控制決策模塊；所述的上行同步控制決策模塊用于接收信道沖激響應包絡重心位置生成模 塊產生的時域上行用戶信道沖激響應包絡的重心位置，時域上行用戶信道沖激 響應包絡的重心位置和設定的信道估計窗中心位置做比較，將根據比較結果產 生的上行同步控制命令發送到上行同步命令發送模塊；所述的上行同步命令發送模塊，將上行同步控制命令發送到用戶。
11、根據權利要求10所述的基站，其特征在于，時域上行用戶信道沖激響 應包絡的重心位置為上行信道的平均額外延遲，所述的信道沖激響應包絡重心 位置生成模塊包括空間相關矩陣計算單元、主特征矢量計算單元、時域信道計 算單元、延遲功率謙計算單元以及平均額外延遲計算單元；所述的空間相關矩陣計算單元用于接收信道估計模塊發送的信道估計結 果，將計算得到的空間相關矩陣發送到主特征矢量計算單元；所述的主特征矢量計算單元用于接收空間相關矩陣計算單元計算得到的空 間相關矩陣，將計算得到的主特征矢量發送到時域信道計算單元；所述的時域信道計算單元用于接收主特征矢量計算單元計算得到的主特征 矢量，將計算得到的上行信道沖激響應發送到延遲功率譜計算單元；所述的延遲功率譜計算單元用于接收時域信道計算單元計算得到的上行信 道沖激響應，將計算得到的延遲功率謙發送到平均額外延遲計算單元；所述的平均額外延遲計算單元用于接收延遲功率譜計算單元計算得到的延 遲功率譜，將計算得到的上行信道的平均額外延遲發送到上行同步控制決策模 塊單元。
全文摘要
本發明提供一種實現時分CDMA系統上行同步控制的方法，其步驟包括計算時域上行用戶信道沖激響應包絡的重心位置；根據包絡重心位置與信道估計窗中心位置的比較結果，產生上行同步控制命令。本發明還公開了一種實現時分CDMA系統上行同步控制的基站，該基站包括信道估計模塊、上行用戶信道沖激響應包絡重心位置生成模塊、上行同步控制決策模塊和上行同步命令發送模塊。本發明能夠減少控制參量，簡化計算，適應于多種無線多徑衰落環境。
文檔編號H04B7/26GK101162937SQ20061014079
公開日2008年4月16日 申請日期2006年10月10日 優先權日2006年10月10日
發明者李晉聲 申請人:普天信息技術研究院