彭仁明，郝正同

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基于TD-SCDMA的下行同步跟蹤算法的建立

*彭仁明，郝正同

(綿陽師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院，四川，綿陽 621000)

首先描述了一種TD-SCDMA系統(tǒng)中的下行同步跟蹤算法，用SYNC-DL碼前的16chip GP、SYNC-DL碼部分64chip、SYNC-DL碼后的16chip GP共96chip長度的數(shù)據(jù)段，和本地的SYNC-DL碼做滑動(dòng)相關(guān)，計(jì)算噪聲門限，將超過噪聲門限的第一條有效徑的位置作為系統(tǒng)的定時(shí)位置。仿真分析表明，該方法可以大幅提高多徑衰落信道、生滅信道等場(chǎng)景下的接收機(jī)BER性能。

TD-SCDMA；同步；跟蹤；算法

TD-SCDMA是第一個(gè)由我國提出的，以我國知識(shí)產(chǎn)權(quán)為主的、被國際上廣泛接受和認(rèn)可的無線通信國際標(biāo)準(zhǔn)。其技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在聯(lián)合檢測(cè)、智能天線、接力切換等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用上[1]。TD-SCDMA系統(tǒng)上下行信道工作在相同的頻率，不同的時(shí)隙，上下行信道可能存在互相干擾，不同的小區(qū)之間也存在干擾，上述的關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)都是以良好的同步為基礎(chǔ)。

TD-SCDMA系統(tǒng)的同步分為捕獲和跟蹤兩個(gè)階段，捕獲由小區(qū)搜索過程完成[2-3]。在現(xiàn)有算法[4]中，僅根據(jù)SYNC-DL碼或者M(jìn)idamble碼滑動(dòng)相關(guān)值確定幀頭位置，當(dāng)衰落信道中存在多條徑時(shí)，由于徑能量的衰落，峰值徑的位置是不確定的，這樣計(jì)算出來的幀頭位置就會(huì)跳動(dòng)，影響接收機(jī)對(duì)最佳采樣點(diǎn)的判斷，降低接收信號(hào)質(zhì)量，從而降低最終的解調(diào)性能；同樣，在生滅等信道場(chǎng)景下，存在兩條有一定距離的等強(qiáng)徑，由于噪聲的隨機(jī)性，峰值徑的位置也是不確定的，最終的解調(diào)性能也會(huì)降低。

在此基礎(chǔ)上提出了一種確定下行同步幀頭位置的算法，和相關(guān)算法[4]進(jìn)行解調(diào)性能比較，給出了根據(jù)SYNC-DL碼同步跟蹤時(shí)12.2k業(yè)務(wù)的BER性能，實(shí)驗(yàn)表明可以大幅提高多徑衰落信道、生滅信道等場(chǎng)景下的接收機(jī)BER性能。

1 下行同步跟蹤方法的建立

SYNC-DL碼即訓(xùn)練序列，位于時(shí)隙的中央，長度是144chip，相同小區(qū)相同時(shí)隙的不同用戶使用的midamble碼由同一基本midamble碼派生得到的。一個(gè)時(shí)隙中各個(gè)部分的發(fā)射功率必須一致，即midamble部分的發(fā)射功率和與數(shù)據(jù)部分的發(fā)射功率和必須一致[5]。TD-SCDMA系統(tǒng)子幀結(jié)構(gòu)如圖1，突發(fā)結(jié)構(gòu)如圖2。

圖1 TD-SCDMA系統(tǒng)子幀結(jié)構(gòu)

圖2 DwPTS突發(fā)結(jié)構(gòu)

圖1和圖2利用基帶接收的第一個(gè)特殊時(shí)隙DwPTS中的SYNC-DL碼的相關(guān)性來做同步跟蹤。為了能夠有精確的同步結(jié)果，接收數(shù)據(jù)為1/2chip精度，和本地的SYNC-DL碼相關(guān)之后，做2被內(nèi)插到1/4chip精度，由電磁波在傳播中的衰減特性可以知道，和第一個(gè)信號(hào)抽頭距離越遠(yuǎn)的信號(hào)抽頭，在傳播中的衰減越大，到達(dá)接收機(jī)的能量越弱，可以據(jù)此來確定噪聲門限，確定第一個(gè)到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)抽頭，從而確定定時(shí)位置，步驟如下：

（5）計(jì)算最前12chip（48樣點(diǎn)）、最后8chip（32樣點(diǎn)）共20chip（80樣點(diǎn)）中最小的64樣點(diǎn)的均值，等效的，可以從80個(gè)樣點(diǎn)中去掉最大的16個(gè)樣點(diǎn)，求剩下的樣點(diǎn)的均值：

（6）計(jì)算噪聲門限：

上式中的7是門限系數(shù)，可以根據(jù)仿真結(jié)果來設(shè)置，一般來說該系數(shù)大于1。

選出最大徑，對(duì)與最大徑距離1個(gè)chip之內(nèi)的徑置0處理；

選出次大徑，對(duì)與次大徑距離1個(gè)chip之內(nèi)的徑置0處理；

選出第三大徑，對(duì)與第三大徑距離1個(gè)chip之內(nèi)的徑置0處理；

…

知道所有的徑都處理完。

2 仿真及分析

2.1 仿真環(huán)境

信道選擇了TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)給定的典型三種信道AWGN、CASE3、BIRTH＿DEATH做為研究對(duì)象，仿真環(huán)境如表1。

2.2 仿真及分析

表1 仿真系統(tǒng)參數(shù)

圖3 不同下行同步跟蹤方法的BER

圖3給出了兩種下行同步跟蹤方法下的BER(1表示文獻(xiàn)[4]根據(jù)相關(guān)峰值進(jìn)行下行同步跟蹤，2表示本文的方法進(jìn)行同步跟蹤)。仿真表明，本文的算法與文獻(xiàn)[4]的算法相比，AWGN信道環(huán)境下性能相當(dāng)，在衰落信道環(huán)境CASE3下，本文的方法有約1dB的優(yōu)勢(shì)，在生滅信道環(huán)境BIRTH_DEATH下，文獻(xiàn)[4]的方法BER很難收斂，而本文算法能正常收斂。

3 結(jié)束語

本文先介紹了一般的TD-SCDMA系統(tǒng)的下行同步跟蹤的基本原理，然后描述了文獻(xiàn)[4]的下行同步跟蹤算法，文獻(xiàn)[4]的方法在多徑能量變化和有強(qiáng)度相當(dāng)?shù)亩鄺l徑場(chǎng)景下，由于峰值位置變化，會(huì)造成定時(shí)位置跳動(dòng)，影響系統(tǒng)系統(tǒng)接收性能。對(duì)12.2k業(yè)務(wù)在AWGN、CASE3和BIRTH_DEATH三種信道場(chǎng)景下的仿真表明，本文提出的方法和文獻(xiàn)[4]的方法比較，BER性能有明顯的優(yōu)勢(shì)。

[1] 李世鶴.TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京:人民郵電出版社,2003.

[2] 3GPP TS 25.221 V8.7.0 (2009-12)：Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels (TDD)(Release 8)

[3] 楊貴亮,王映民.小區(qū)初始搜索的快速頻率掃描方法[P].中華人民共和國專利: CN1642337.2005-07-20.

[4] 梁立宏.一種時(shí)分同步碼分多址接入系統(tǒng)下行同步跟蹤方法[P].中華人民共和國專利:CN101136697. 2008-03- 05.

[5] 3GPP TS 25.102 V8.6.0 (2009-12) ：User Equipment (UE) radio transmission and reception (TDD)(Release 8)

Downlink Synchronization and Tracking Algorithm ased on TD-SCDMA

*PENG Ren-ming, HAO Zheng-tong

(School of Physics & Electronic Engineering, Mianyang Normal University, Mianyang, Sichuan 621000, China)

We describe downlink synchronization and tracking method for TD-SCDMA system. Taking 16 chips GP before SYNC-DL code, 64 chips SYNC-DL code and 16 chips GP after SYNC-DL code as 96 chips data to do sliding correlation with the local SYNC-DL code, we calculate the noise threshold. The position of the first effective finger above the threshold is the timing. The simulation results show that the method can improve BER performance of the receiver greatly under the multi-path fading channel and birth-death channel.

TD-SCDMA; synchronization;tracking; algorithm

1674-8085(2012)03-0066-03

TN929.5

A

10.3969/j.issn.1674-8085.2012.03.014

2012-02-28；

2012-04-03

綿陽師范學(xué)院基金項(xiàng)目（MQD2008A001）

*彭仁明(1969-)，男，四川廣安人，副教授，碩士，主要從事電子通信技術(shù)的研究(Email: wdxyprm@163.com);

郝正同(1978-)，男，山西原平人，講師，碩士，主要從事新型電子功能材料研究(Email: haozhengtong@qq.com).