TD-SCDMA系统中信道估计技术及DSP实现的研究

玉光明

南京贝龙通信科技有限公司，江苏 南京210000

TD-SCDMA系统中信道估计技术及DSP实现的研究

玉光明

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TD-SCDMA系统建立在TDD技术和CDMA技术的技术优势基础之上。这一技术的应用，可以让信道估计的精确性得到显著提升。基于此，主要从TD-SCDMA的系统特点和关键技术入手，对这一系统中的信道估计技术和信道估计技术的DSP实现问题进行了探究。

TD-SCDMA系统；信道估计技术；DSP实现

引言

TD-SCDMA技术是建立在时分双工模式基础上的新一代移动通信技术。它是3GPP标准的重要组成部分。无线接入网、核心网和用户终端设备是TD-SCDMA系统中的重要组成部分，它可以在非对称数据业务的传输过程中发挥重要作用。在TDD双工模式应用于移动通信系统以后，人们可以借助智能天线技术更好地降低系统成本。TD-SCDMA中的智能天线技术和联合检测技术要求人们进行准确的信道估计。对这一系统的信道估计基数和DSP实现问题进行探究，可以促进TD-SCDMA系统的创新发展。

1 TD-SCDMA的系统特点和关键技术

TD-SCDMA系统建立在TDD技术和CDMA技术的技术优势基础之上。它与TDMA技术之间存在着一定的联系。在TDD模式应用于TD-SCDMA技术以后，系统可以借助同一载频，在不用的时间间隔上完成上下行链路信息的传送工作。传输方向的周期性转换功能，可以让系统根据不同业务的不同特点，对上下行转换点进行转变，以提升不对称上下行数据的传输速率[1]。

在异步CDMA技术应用于移动通信领域以后，每个移动终端所发射的码道信号到达基站的时间的差异性，会给码道的非正交带来一定的干扰。TD-SCDMA系统中应用的同步CDMA技术可以在解决码道信号到达基站的时间差异性所带来的问题的基础上，提升系统的容量和频谱的利用效率，因而这一系统在应用于移动通信领域以后，也会发挥简化硬件的作用。

2 TD-SCDMA系统的信道估计技术

2.1 无线通信信道估计的基本方法

现阶段，我国提出的TD-SACDEMA 3G无线通信标准采用的是时分双工模式。与之有关的TDD技术涉及了联合检测、智能天线和上行同步技术等多种技术。在上述技术中，联合检测技术和智能天线技术对信道估计的准确性有着较为严格的要求。低代价的信道估计方法的应用，可以在降低计算复杂度的基础上，发挥降低时延的效果。TD-SCDMA系统上行链路采用的利用训练序列估计无线信道冲击响应的新方法就是一种与CDMA系统相同步的信道估计方法。它可以按照一定规律将基本的midamble码转换成每个用户的训练序列，进而通过将复杂性的线性卷积转化为简单化的循环卷积的方式，降低运算的复杂度。最小二乘估计是信道估计中的常用准则，现阶段信道估计领域所研究的关键问题主要涉及以下方面：一是发动端的导频选择方式与插入方式；二是接收端导频位置的获取方式和信道信息的获取方式；三是利用所获取的新到信息对所有时刻、所有频率的新到信息进行恢复的有效措施。

2.2 TD-SCDMA系统的物理信道结构

TD-SCEMA系统的物理信道结构主要由系统帧结构、无线帧结构、子帧结构和时隙/码结构四种结构组成。在TDD模式下，系统物理信道发挥的是按照特定时隙发射突发在所分配的无线帧的功能。这种无线帧的分配形式既可以成为一个连续的过程，又可以成为一种不连续的过程。在实际应用过程中，连续的分配可以将每一帧的响应时隙部分分配至物理信道，不连续的分配可以将部分无限帧的响应时隙分配给物理信道。因而频率、时隙、信道码和无线帧是定义物理信道的重要因素。

2.3 信道估计技术的主要内容

突发形式是TD-SCDMA系统上行链路系统在数据传送过程中所采用的主要方式。根据这一系统的物理层突发结构的主要特点，一个突发内包含有训练序列码和保护间隔两方面内容。经由训练序列估计出来的信道冲击响应可以在两个数据域中得到有效应用。为提升信道估计效率，在TD-SCDMA系统之中，midamble码无需进行扩频处理。在相关协议所定义的32个码组之中，一个小区往往只能采用一个码组。

3 TD-SCDMA系统中的信道估计技术的DSP实现

3.1 TD-SCDMA上行链路系统信道估计模块的DSP实现

基于下一代SC3400 StarCore技术的定点四核DSP是TD-SCDMA系统所应用的DSP开发工具。这一开发工具的内核中包含有4个算术逻辑单元和2个地址生成单元。内核中所含有的算术逻辑单元具有相互独立的特点，其中所包含的新型单指令多数据指令可以对异常分支进行有效预测，并在1个时钟周同时处理4条算术逻辑指令和2条地址逻辑指令。以TD-SCDMA系统的上行信道为例，这一系统的信道估计模块实现流程主要涉及以下内容：第一，在数据进入到midamble码模块和用户数据分离模块以后，系统需要对midamble码和用户数据进行分离，并要对分离出来的内容进行FFT变换。点除过程是这一过程中不可缺少的过程。在FFT变换完成以后，接收到的midamble码会成为点除公式中的被除数，本地基本midamble码的FFT变换结果会成为出书。点除结果需要进行IFFT变换。在DSP实现过程中，系统所采用的模块为128点-FFT变换模块，一级基2、三级基4FFT级联是这一过程中所采用的主要级联方式[2]。

3.2 DSP实现中的注意事项

由于信道估计的性能与整个基带的上行链路系统性能之间存在着一定的联系，因而在信道估计模块DSP实现过程中，相关人员需要验证整个TD-SCDMA系统的上行链路误码率。在这一过程中，信号源所产生的测试向量在经由发送端数字信号处理以后，会形成含有用户数据和训练序列的突发，进而经由无线信道传送至基站的接收端。在DSP实现过程中，人们可以借助速率为12.2 kpbs的语音业务对ChipRate部分进行测试。在性能测试方面，人们可以在信噪比SNR为8 dB的车载环境下，对DSP性能信道估计结果与Matlab计算机仿真结果进行分析。

4 结论

信道估计是第三代移动通信领域中的关键技术，其性能好坏是系统误码率的主要影响因素。TD-SCDMA系统的商用，可以促进信道估计技术的深入发展。

[1]席刚.TD-SCDMA系统中基于Schur算法的信道估计方法研究[D].合肥：安徽大学，2012.

[2]罗润树.LTE下行系统中信道估计的研究及DSP实现[D].成都：电子科技大学，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