CN101442768B - 同频多小区观测时差的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明介绍的一种同频多小区观察时差的测量方法，其特征在于：利用本小区接收下来的DwPTS信息、并通过本小区的广播信息获得的相邻小区SYNC-DL码配置信息，通过单小区信道估计、有效径判别门限计算、串行干扰抵消排序、串行干扰抵消计算各小区信道冲击响应、各小区信道冲击响应峰值位置计算及各相邻小区OTD均值更新六步骤，最终获得各相邻小区的观察时差。特别适用当UE处于多个相邻小区的边界处时对同频多小区观察时差的准确测量，解决了传统测量OTD结果很差，无法满足性能上需求的缺陷。对于第三代TD-SCDMA通信***的广泛推广应用提供了技术支持。

Description

同频多小区观测时差的测量方法

技术领域

本发明涉及一种TD-SCDMA通信技术，尤其是一种准确测量多小区观测时间差(OTD)的方法。

背景技术

在TD-SCDMA通信***中，终端设备(UE)需要进行相邻小区测量，以便能够找到具有更好通信质量的服务小区，测量的一项主要内容是相邻小区***帧号间(SFN-SFN)观测时间差(OTD)信息。UE可以基于第0时隙(TSO)的中间导频序列(midamble)码或者下行导频时隙(DwPTS)信息来对每个相邻小区进行单独估计，基于接收的midamble码部分做OTD测量时，可支持的小区间偏差范围较小，所以通常情况下，UE都是基于下行DwPTS信息来对每个小区进行单独OTD测量的。

如图1所示为下行DwPTS的时隙结构，其中发送的下行导频信道(DwPCH)信息取决于小区的下行导频(SYNC-DL)码号，相邻小区采用不同的SYNC-DL码号，通用的OTD测量方法是利用相邻小区的SYNC-DL码与接收到的DwPTS信息进行滑动求相关，得到最大功率峰所在位置，然后与本小区DwPTS参考时间进行相减，得出对应邻小区的OTD值。

基于快速傅立叶变换(FFT)的单邻小区峰值位置估计的方法如下。

如图1所示，接收从本小区DwPTS峰值位置前的32chip开始的连续128个chip数据，用向量e表示，对应相邻小区SYNC-DL码用向量s表示，s为64长训练序列，将s扩展为128长的序列

$\stackrel{\‾}{s}=\left\{\begin{array}{cc}\stackrel{\‾}{s}\left(1\right)=s^{*}\left(1\right)& \\ \stackrel{\‾}{s}\left(i\right)=0& i=2~65\\ \stackrel{\‾}{s}\left(i\right)=s^{*}(130-i)& i=66~128\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中||^*表示求共轭，s(i)表示向量s的第i个元素。基于FFT变换求解信道冲击响应

$\stackrel{\‾}{S}=\frac{\mathrm{FFT}\left(\stackrel{\‾}{s}\right)}{64}$

E＝FFT(e)    (2)

$H=\stackrel{\‾}{S}.\×E$

h＝IFFT(H)

上式中h(i)，i＝1～64即为训练序列s对e的滑动求相关值。

求上述h(i)，i＝1～64的各抽头功率，寻找最大的功率对应的索引i_max，显然因本小区为参考，本小区的DwPCH起始位置为i＝33，则对应邻小区的当前时隙OTD为

OTD＝i_max-33    (3)

因为瞬时测量的OTD值可能有很大的误差，所以可以利用一个遗忘因子p对OTD进行平滑

$\stackrel{\‾}{\mathrm{OTD}}=(1-p)\·\stackrel{\‾}{\mathrm{OTD}}+p\·\mathrm{OTD}---\left(4\right)$

以上给出的测量OTD的方法为一种应用于单邻小区OTD值的通用的测量方法，其优点是实现比较简单。但是，当在同频组网环境下，特别是UE处于多个相邻小区的边界处时，同时来自于多个小区的干扰信号会使通用的OTD测量方法的结果很差，无法满足性能上的需求。

发明内容

本发明专利的目的：旨在提供一种适用于同频多小区观察时差的测量方法，能够利用接收的下行DwPTS信息，通过本小区的终端信息准确的估计出各邻小区OTD值。

这种同频多小区观察时差的测量方法，其特征在于：利用本小区接收下来的DwPTS信息、并通过本小区的广播信息获得的相邻小区SYNC-DL码配置信息，通过单小区信道估计、有效径判别门限计算、串行干扰抵消排序、串行干扰抵消计算各小区信道冲击响应、各小区信道冲击响应峰值位置计算及各相邻小区OTD均值更新六步骤，最终获得各相邻小区的观察时差。

所述的单邻小区峰值位置估计的方法依据于FFT变换，其做法是：

接收从本小区DwPTS峰值位置前的32chip开始的连续128个chip数据，用向量e表示，对应相邻小区SYNC-DL码用向量s表示，s为64chip长训练序列，将s扩展为128chip长的序列

$\stackrel{\‾}{s}=\left\{\begin{array}{cc}\stackrel{\‾}{s}\left(1\right)=s^{*}\left(1\right)& \\ \stackrel{\‾}{s}\left(i\right)=0& i=2,\·\·\·,65\\ \stackrel{\‾}{s}\left(i\right)=s^{*}(130-i)& i=66,...,128\end{array}\right.$

其中s(i)表示向量s的第i个元素，基于FFT变换求解信道冲击响应

$\stackrel{\‾}{S}=\frac{\mathrm{FFT}\left(\stackrel{\‾}{s}\right)}{64}$

E＝FFT(e)

$H=\stackrel{\‾}{S}.\×E$

h＝IFFT(H)

上式中h(i)，i＝1～64即为训练序列s对e的滑动求相关值，而.×表示逐元素相乘

求上述h(i)，i＝1～64的各抽头功率，寻找最大的功率对应的索引i_max，显然因本小区为参考，本小区的下行导频信道起始位置为i＝33，则对应邻小区的当前时隙OTD为OTD＝i_max-33，因为瞬时测量的OTD值可能有很大的误差，所以利用一个遗忘因子p对OTD进行平滑获得

$\stackrel{\‾}{\mathrm{OTD}}=(1-p)\·\stackrel{\‾}{\mathrm{OTD}}+p\·\mathrm{OTD}.$

所述的有效径判别门限计算是依据Ph_i(j)＝|h_i(j)|²求得信道冲击响应各小区的抽头功率，并对所有的抽头功率寻找最小的L_c·N_c个求平均即得到有效径判别门限δ，其中考虑到多径信道的可分辨抽头数一般小于8条，通常选择L_c＝128-8。

所述的串行干扰抵消排序方法是：

a)找出Ph_i(j)，i＝1，L，N_c，j＝1，…，128中最大的L·N_c个值；

b)计算上述L·N_c个值中分属于不同小区的功率和；

c)对各小区上述功率和进行降序排列，排列顺序即为小区串行干扰抵消顺序。

所述的串行干扰抵消计算各小区信道冲击响应过程是：

a)恢复第i小区信息

$E=E+\mathrm{FFT}\left(h_i^{\′(k-1)}\right)\·\×S$

其中 $s^{\′}=\left[\begin{array}{c}s\\ O\end{array}\right]$

S＝FFT(s′)

b)求第i个小区的信道冲击响应

$h_i^{\left(k\right)}=\mathrm{IFFT}(\stackrel{\‾}{S}.\×E)$

c)计算

各抽头功率，保留

中功率最大的8条径，判断这8条径功率与有效径判别门限β^(k)·δ的大小，保留超过门限的径，将低于门限的径置为0，从而得到

β^(k)为判决门限加权值，其初始设置较高，随着k的增大而逐级递减。

d)去掉第i小区带来的干扰后，继续进行下次迭代

$E=E-\mathrm{FFT}\left(h_i^{\′\left(k\right)}\right)\·\×S$

如果是最后一级(第K级)串行干扰抵消过程，输出信道冲击响应结果，(7)式中当k＝1时，得到各小区信道冲击响应：

以本小区DwPCH起始位置为本小区信道冲击响应的峰值位置，即为

则各相邻小区的峰值位置分别为

各相邻小区的OTD值的更新方法是：

a)如果

说明当前在接收机端的第i小区信号较弱，不更新该小区OTD值，否则依照

更新邻小区当前时隙的OTD值；

b)按照

对第i小区OTD值进行滑动求平均得到i小区OTD均值。

根据以上技术方案提出的这种同频多小区观察时差的测量方法，特别适用当UE处于多个相邻小区的边界处时对同频多小区观察时差的准确测量，解决了传统测量OTD结果很差，无法满足性能上需求的缺陷。对于第三代TD-SCDMA通信***的广泛推广应用提供了技术支持。

附图说明

图1为下行DwPTS结构示意图；

图2为邻小区OTD测量过程流程示意图；

图3串行干扰抵消求各小区信道冲击响应流程示意图。

具体实施方式

如图2所示，当UE建立下行同步，利用本小区接收下来的DwPTS信息、并通过本小区的广播信息获得的相邻小区SYNC-DL码配置信息后，UE通过6步实施过程获得小区间OTD信息，其具体步骤如下：假设有N_c个小区(包括本小区)，每小区对应的下行导频序列用

s_i，i＝1，2，…N_c表示，首先按下式：

$\stackrel{\‾}{s}=\left\{\begin{array}{cc}\stackrel{\‾}{s}\left(1\right)=s^{*}\left(1\right)& \\ \stackrel{\‾}{s}\left(i\right)=0& i=2~65\\ \stackrel{\‾}{s}\left(i\right)=s^{*}(130-i)& i=66~128\end{array}\right.---\left(1\right)$

$\stackrel{\‾}{S}=\frac{\mathrm{FFT}\left(\stackrel{\‾}{s}\right)}{64}$

E＝FFT(e)    (2)

$H=\stackrel{\‾}{S}.\×E$

h＝IFFT(H)

的方式分别估计各小区的信道冲击响应h_i，i＝1，2，…N_c。

采用如下方法计算各小区有效径判别门限：

1)求信道冲击响应各抽头功率

Ph_i(j)＝|h_i(j)|²    (5)

2)对所有的抽头功率(即对所有的i和j)寻找最小的L_c·N_c个求平

均即得到有效径判别门限δ，其中考虑到多径信道的可分辨抽头数一般小于8条，通常选择L_c＝128-8。

基于串行干扰抵消原理精确求解各小区信道冲击响应，需要对各小区串行干扰抵消顺序进行排序，排序方法如下

1)找出Ph_i(j)i＝1～N_c，j＝1～128中最大的L·N_c个值

2)计算上述L·N_c个值中分属于不同小区的功率和

3)对各小区上述功率和进行降序排列，排列顺序即为小区串行干扰抵消顺序。

得到小区串行干扰抵消顺序后(加入顺序从1～N_c)，进行多级串行干扰抵消以精确求解各小区信道冲击响应，首先针对每个小区，求解

$s_i^{\′}=\left[\begin{array}{c}{s}_i\\ O\end{array}\right]---\left(6\right)$

S_i＝FFT(s′)

其中O为64×1维全零向量。

然后对各小区进行串行干扰抵消，其中对应第k级的第i个小区串行干扰抵消过程如下

1)恢复第i小区信息

$E=E+\mathrm{FFT}\left(h_i^{\′(k-1)}\right)\·\×S---\left(7\right)$

2)求第i个小区的信道冲击响应

$h_i^{\left(k\right)}=\mathrm{IFFT}(\stackrel{\‾}{S}.\×E)---\left(8\right)$

3)计算各抽头功率，保留

中功率最大的8条径，判断这8条径功率与有效径判别门限β^(k)·δ的大小，保留超过门限的径，将低于门限的径置为0，从而得到

β^(k)为判决门限加权值，其初始设置较高，随着k的增大而逐级递减。

4)去掉第i小区带来的干扰后，继续进行下次迭代

$E=E-\mathrm{FFT}\left(h_i^{\′\left(k\right)}\right)\·\×S---\left(9\right)$

如果是最后一级——第K级串行干扰抵消过程，输出信道冲击响应结果i＝1，L，Nc，

式中当k＝1时设定

$h_i^{\′\left(0\right)}=0,i=1,\·\·\·,N_c$

上述中K表示总的迭代级数，而k-1和k分别对应第k-1和k级迭代。

$h_i^{\′\left(0\right)}=0,i=1~N_c---\left(10\right)$

得到各小区信道冲击响应后，基于本小区DwPTS起始位置，计算各邻小区OTD值。本小区DwPTS起始位置为本小区信道冲击响应的峰值位置，即为假设各邻小区的峰值位置分别为

对第i小区OTD值按照如下方法进行更新

1)如果

(，说明当前在接收机端的第i小区信号较弱，不更新该小区OTD值，否则继续第2)步

2)更新邻小区当前时隙的OTD值

${\mathrm{OTD}}^i=j_{\max }^i-j_{\max }^1---\left(11\right)$

3)按照式对第i小区OTD值进行滑动求平均得到该小区OTD均值。

Claims (1)

1.一种同频多小区观察时差的测量方法，其特征在于：

A、利用本小区接收下来的DwPTS信息、并通过本小区的广播信息获得的相邻小区SYNC-DL码配置信息，通过单小区信道估计、有效径判别门限计算、串行干扰抵消排序、串行干扰抵消计算各小区信道冲击响应、各小区信道冲击响应峰值位置计算及各相邻小区OTD均值更新六步骤，最终获得各相邻小区的观察时差；

B、单邻小区峰值位置估计的方法依据于FFT变换，其做法是：

接收从本小区DwPTS峰值位置前的32chip开始的连续128个chip数据，用向量e表示，对应相邻小区SYNC-DL码用向量s表示，s为64chip长训练序列，将s扩展为128chip长的序列

其中s(i)表示向量s的第i个元素，基于FFT变换求解信道冲击响应

E＝FFT(e)

h＝IFFT(H)

上式中h(i)，i＝1～64即为训练序列s对e的滑动求相关值，而.×表示逐元素相乘 ；

求上述h(i)，i＝1～64的各抽头功率，寻找最大的功率对应的索引i_max，显然因本小区为参考，本小区的下行导频信道起始位置为i＝33，则对应邻小区的当前时隙OTD为OTD＝i_max-33，因为瞬时测量的OTD值可能有很大的误差，所以利用一个遗忘因子p对OTD进行平滑获得

C、所述的有效径判别门限计算是依据Ph_i(j)＝|h_i(j)|²，i＝1，…N_c，j＝1，…，128求得信道冲击响应各小区的抽头功率，其中i表示第i个小区，而j为对应的chip索引，N_c表示同频小区个数，然后对所有的抽头功率寻找最小的L_c·N_c个求平均即得到有效径判别门限δ；

D、所述的串行干扰抵消排序方法是：

a)找出Ph_i(j)，i＝1，…，N_c，j＝1，…，128中最大的L·N_c个值；

b)计算上述L·N_c个值中分属于不同小区的功率和；

c)对各小区上述功率和进行降序排列，排列顺序即为小区串行干扰抵消顺序；

E、所述的串行干扰抵消计算各小区信道冲击响应过程是：

a)恢复第i小区信息

其中

S＝FFT(s′)

b)求第i个小区的信道冲击响应

c)计算 

各抽头功率，保留 

中功率最大的8条径，判断这8条径功率与有效径判别门限β^(k)·δ的大小，保留超过门限的径，将低于门限的径置为0，从而得到 

β^(k)为判决门限加权值， 其初始设置较高，随着k的增大而逐级递减；

d)去掉第i小区带来的干扰后，继续进行下次迭代

其中S＝FFT(s′)

如果是最后一级——第K级串行干扰抵消过程，输出信道冲击响应结果， 

i＝1，…，N_c， 式中当k＝1时设定 

上述中K表示总的迭代级数，而k-1和k分别对应第k-1和k级迭代；

F、以本小区DwPCH起始位置为本小区信道冲击响应的峰值位置，即为 

则各相邻小区的峰值位置分别为 

G、各相邻小区的OTD均值的更新方法是：

a)如果 

K对应最后一级迭代，说明当前在接收机端的第i小区信号较弱，不更新相邻小区OTD值，否则依照 

更新相邻小区当前时隙的OTD值；

b)按照 对第i小区OTD值进行滑动求平均得到i小区OTD均值。 

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