CN101267585B - Td-scdma***发送及接收广播业务的方法及接收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TD-SCDMA***发送及接收广播业务的方法及接收装置。发送方法是利用TD-SCDMA***的1或多个时隙发送广播业务，参与发送同一广播业务的基站发送的数据源序列相同，且同步发送。用户终端接收的方法是，根据接收到的信号进行信道估计，得到各基站组与其自身对应的信道冲激响应序列，将该信道冲激响应序列与各基站组的复合扩频码序列进行卷积，构造V矩阵，采用联合检测算法估算原始信息符号序列。接收装置包括，数据分割单元完成对接收信号的分割，中间码干扰对消单元将中间码对数据符号部分的干扰对消掉，所述联合检测单元完成对发送数据符号的估计。本发明能够提高TD-SCDMA***发送广播业务时的效率。

Description

TD-SCDMA***发送及接收广播业务的方法及接收装置

技术领域

本发明涉及数字移动通讯领域，特别是涉及一种基于TD-SCDMA(时分同步码分多址)***发送广播业务的方法。本发明还涉及基于TD-SCDMA***用户终端接收广播业务的方法以及用户终端的接收装置。

背景技术

目前，人们对移动通信的需求已不再满足于电话和消息业务，大量多媒体业务涌现出来，其中电视广播甚至交互电视是人们感兴趣的应用之一。

由于第三代移动通信***(3G)能够提供比2G/2.5G***更高的速率、频谱利用率的业务支撑能力，因此，3G技术的商用，给移动通信带来了进一步的发展机遇，为发展手机电视业务提供了网络平台。

TD-SCDMA***为现有的三大3G标准之一，TD-SCDMA采用TDD(时分双工)方式，只需要一套射频设备，使得***设备的成本较FDD(频分双工)方式的3G***(如WCDMA和CDMA2000等)更低。采用码分+时分的多址方式，使用了联合检测、智能天线等关键技术，使得***具有频谱效率高的特点，近年来在中国成为研究的热点。

TD-SCDMA的子帧结构如图1所示，一个子帧由7个常规时隙，2个特殊时隙和一些保护间隔(GP)构成。常规时隙结构如图3所示，一个常规时隙由两段长度为L₁码片的数据符号、长度为L₂码片的中间码和长度为L₃码片的保护间隔组成，总长度为864码片。其中，中间码又由长度为L₃码片的循环前缀和长度为L₄码片的训练序列组成，循环前缀与训练序列的后L₃个码片完全相同。特殊时隙包括下行导频时隙(DwPTS，96码片)和上行导频时隙(UpPTS，160码片)，分别用于上下行同步。

每个常规时隙采用码分多址(CDMA)的方式划分为若干个码分信道。另外，在实际的网络中，一个小区还可以使用多个频点，因此，TD-SCDMA***的物理信道可以表示为<频点，时隙，扩频码>的形式，物理信道用于承载用户的业务。每个用户终端通过***分配给它的物理信道接收或发送数据。

现有的TD-SCDMA***中，当需要给用户终端发送下行业务数据时，***给用户终端分配若干物理信道，然后将数据承载在这些物理信道上发送给用户终端。使用现有的TD-SCDMA***发送广播业务时，***需要给不同的用户终端建立不同的物理信道，然后分别发送，因此，现有TD-SCDMA***发送广播业务时，其效率是很低的。由于***的物理信道是有限的，因此，现有TD-SCDMA***同一时刻只能支持相当有限的用户数。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于TD-SCDMA***发送广播业务的方法，以提高TD-SCDMA***发送广播业务时的效率，节约***的频谱资源；为此，本发明还要提供一种基于TD-SCDMA***用户终端接收广播业务的方法以及用户终端的接收装置。

为解决上述技术问题，本发明的基于TD-SCDMA***发送广播业务的方法是采用如下技术方案实现的，利用TD-SCDMA***的1或多个时隙发送广播业务，其中，参与发送同一广播业务的基站发送的数据源序列相同，且同步发送。

本发明的基于TD-SCDMA***用户终端接收广播业务的方法是，用户终端根据接收到的信号进行信道估计，得到各基站组与其自身对应的信道冲激响应序列，将该信道冲激响应序列与各基站组的复合扩频码序列进行卷积，构造V矩阵，采用联合检测算法估算原始信息符号序列。

本发明的基于TD-SCDMA***用户终端接收广播业务的装置，包括数据分割单元、中间码干扰对消单元、信道估计单元、联合检测单元；

所述数据分割单元完成对接收信号的分割，将第一段数据符号加循环前缀共L₁+L₃个码片，第二段数据符号加保护间隔共L₁+L₃个码片送到中间码干扰对消单元；将训练序列共L₄个码片送到信道估计单元；

所述中间码干扰对消单元基于信道估计单元的输出和各基站的基本中间码，将中间码对数据符号部分的干扰对消掉，并输出到联合检测单元；

所述联合检测单元基于信道估计单元和中间码干扰对消单元的输出完成对发送数据符号的估计。

本发明能够有效提高现有TD-SCDMA***发送广播业务的效率。采用传统的方法进行广播，需要对每个用户分别建立物理信道，意味着每个用户独占时频资源。而采用本发明的方法，可以使得多个接收广播业务的用户共享同一个物理信道，从而提高了***发送广播业务的效率。另外，本发明中，由于终端接收到的信号为来自多个基站的叠加，可以获得分集增益，因此，与现有技术相比，本发明可以降低基站的发射功率。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是TD-SCDMA的子帧结构示意图；

图2是将参与发送广播信号的基站分为M个组的示意图；

图3是图1中所示的常规时隙结构示意图；

图4是本发明的用户终端接收装置原理框图。

具体实施方式

本发明的基于TD-SCDMA***发送广播业务的方法，使用现有的TD-SCDMA***的一或多个时隙发送广播业务，为叙述方便起见，将用于发送广播业务的时隙称为广播时隙。将参与发送广播信号的基站分为M个组，M为大于或等于1的整数，每个组的基站数目可以相同也可以不同。这里，将基站分为M组只是一个逻辑上的概念，而不是地理上的概念。相邻的两个基站可以属于同一个组，也可以属于不同的组，地理上相隔较远的基站也可以属于同一个组。图2所示为M＝3的情况，基站11和12构成第1组，基站21、22和23构成第2组，基站31、32、33和34构成第3组。

对于同一个广播业务而言，属于同一个组的基站其广播时隙使用的物理信道参数完全相同，且用于信道估计的中间码序列也完全相同；属于不同组的两个基站在广播时隙使用的物理信道参数不同，中间码序列也不同。这里所述物理信道参数为<频点，时隙，扩频码>构成的组合，其中，扩频码指的是一个复码序列，比如，可以为小区的正交可变扩频因子(OVSF)和扰码构成的复合扩频码。属于不同组的基站使用的中间码可以基于同一个基本中间码经过循环移位进行构造，也可以基于不同的基本中间码进行构造。

对于同一广播业务，参与广播业务的各个基站发送的数据源序列相同，且同步发送。这里所指的数据源序列同步指的是基站发送的信息数据符号序列是在同一时间发送的。有很多方法可以实现基站同步发送数据，比如，一种实现方法是使用GPS(全球定位***)***，同时在数据包上增加时间戳，然后让各基站根据时间戳上指定的时间将数据包发送出去。

基站将数据发送出去后，位于广播网覆盖范围内的用户终端接收到的信号为所有参与广播的基站发射的信号的叠加。根据前面所述，所有基站发送的数据源序列是相同的，但由于属于不同组的基站使用不同的扩频码，因此，属于不同组的基站发送的物理信号是不同的。设***一共划分为M组，那么用户终端的接收信号可以表示为：

其中

表示第m个小区的第k个码道的复合扩频码序列，h_m，k表示第m个小区的第k个码道所经历的复合信道的信号冲击响应序列，*表示卷积，

表示所有小区第k个码道的复合扩频码和第k个码道所经历的复合信道的卷积之和构成的序列，d_k，n表示第k个码道的第n个符号，n表示噪声矢量，Q表示扩频因子，K表示码道数，N表示符号数。

用户终端接收到信号后，首先从接收信号中分离出中间码与相关的部分进行信道估计，得到h_m，k(m＝1，2，…，M；k＝1，2，…，K)，如果***配置时设置同一基站发送广播业务时，同一时隙的各个码道使用同样的中间码序列，则h_m，1＝h_m，2＝…＝h_m，K＝h_m，这时，对于每个组，用户终端只需要估计1个信道的信道冲激响应即可。到底***使用了哪些中间码，以及使用什么方式分配中间码，用户终端可以通过匹配的方式获知，也可以通过***广播消息告知，采用***广播消息的方法可以大大减少用户终端的计算量。

具体而言，在公共中间码分配方式且各基站采用相同的基本中间码但是不同的中间码偏移的情况下，用户终端在进行信道估计时，可以采用传统的Steiner估计器，得到h_m，k的估计；在各基站采用不同的基本中间码的情况下，可以采用多小区联合信道估计，得到h_m，k的估计。

每个基站组使用的复合扩频码序列c_m，k可以通过3GPP协议规定的基本中间码序列与绕码的对应关系计算得到。

用户终端根据计算出来的复合扩频码序列c_m，k，以及其根据接收信号估计出来的各个基站组的信道估计结果h_m，k，便可以计算出V矩阵的各列，计算出V矩阵之后，使用联合检测(JD)算法便可得到信息序列d_k，n。

因为传输矩阵T的列数与基站个数M无关，因此，与通常的联合检测相比，复杂度的增加仅表现在形成T的时候需要计算

因此T的计算复杂度是原来的M倍，但由于计算T矩阵只是联合检测算法中计算量很小的一部分，因此这些计算量的增加可以忽略。

因为上式包含了所有基站的信号以及它们经历的无线信道，因此可以获得多径分集和/或宏分集的分集增益。

如图4所示，本发明的基于TD-SCDMA***用户终端接收广播业务的装置，包括数据分割单元、中间码干扰对消单元、信道估计单元、联合检测单元。

数据分割单元完成对接收信号的分割，即第一段数据符号加上循环前缀一共L₁+L₃个码片，第二段数据符号加上保护间隔一共L₁+L₃个码片，送到中间码干扰对消单元，训练序列一共L₄个码片送到信道估计单元。

在中间码干扰抵消单元中，基于信道估计的输出和各小区的基本中间码，将中间码对数据符号部分的干扰对消掉，并输出到联合检测单元。

在联合检测单元中，基于信道估计单元的输出和中间码干扰抵消单元的输出，完成对发送数据符号的估计，估计准则可以采用最小平方准则或者最小均方误差准则。

最小化估计误差的Euclidean范数

可以得到最小平方(LS，Least Square)解为

$\hat{d}={\left(T^{H}T\right)}^{-1}{T}^{H}x$

其中‖·‖₂表示Eucl idean范数，表示对数据符号d的估计，·^H表示复共轭转置，·^-1表示逆矩阵。

最小化均方误差

可以得到最小均方误差(MMSE，MinimumMean Square Error)解为

$\hat{d}={(T^{H}T+{\mathrm{\&sigma;}}^{2}I)}^{-1}{T}^{H}x$

其中E{·}表示数学期望，

表示对数据符号d_k，n的估计，σ²表示噪声方差，I表示单位阵。

联合检测单元的输出，即数据符号的估计

送到后面的解调、译码等单元做进一步处理。

本发明可以在基于TD-SCDMA的电视广播***中分配1个或者多个下行时隙用于电视广播，或者在已有的TD-SCDMA***中增加1个或者多个辅频点来承载电视广播业务。

在对基站进行分组时，可以设置M＝2，这样可以减少终端的计算量。

Claims (7)

1.一种基于TD-SCDMA***发送广播业务的方法，利用TD-SCDMA***的1或多个时隙发送广播业务，其特征在于：参与发送同一广播业务的基站发送的数据源序列相同，且同步发送；

所述参与发送同一广播业务的基站分成1或多个组，同一个组的所有基站配置同样的物理信道参数，且用于信道估计的中间码序列完全相同；不同组的两个基站之间配置不同的物理信道参数，且用于信道估计的中间码序列不同。

2.根据权利要求1所述的基于TD-SCDMA***发送广播业务的方法，其特征在于：所述的基站分成多个组为2个组，每个组的基站数相同或不同。

3.根据权利要求1所述的基于TD-SCDMA***发送广播业务的方法，其特征在于：所述的物理信道参数为频点、时隙、扩频码构成的组合。

4.根据权利要求1所述的基于TD-SCDMA***发送广播业务的方法，其特征在于：不同组的基站使用的中间码基于同一个基本中间码经过循环移位进行构造，或基于不同的基本中间码进行构造。

5.一种基于TD-SCDMA***用户终端接收如权利要求1至4任何一项所述的广播业务的方法，其特征在于：用户终端根据接收到的信号进行信道估计，得到各基站组与其自身对应的信道冲激响应序列，将该信道冲激响应序列与各基站组的复合扩频码序列进行卷积，构造V矩阵，采用联合检测算法估算原始信息符号序列。

6.一种基于TD-SCDMA***用户终端接收如权利要求1至4任何一项所述的广播业务的装置，包括数据分割单元、中间码干扰对消单元、信道估计单元、联合检测单元，其特征在于：

所述数据分割单元完成对接收信号的分割，将第一段数据符号加循环前缀对应的接收信号，第二段数据符号加保护间隔对应的接收信号送到中间码干扰对消单元；将训练序列对应的接收信号送到信道估计单元；

所述中间码干扰对消单元基于信道估计单元的输出和各基站的基本中间码，将中间码对数据符号部分的干扰对消掉，并输出到联合检测单元；

所述联合检测单元基于信道估计单元和中间码干扰对消单元的输出完成对发送数据符号的估计。

7.根据权利要求6所述的基于TD-SCDMA***用户终端接收广播业务的装置，其特征在于：所述联合检测单元进行估计的准则采用最小平方准则或最小均方误差准则。

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