midamble配置及对信道估计的影响

Midamble配置及其对信道估计的影响主要内容介绍midamble码构成原理介绍信道估计原理介绍midamble码分配对信道估计的影响一、midamble码构成原理在TD-SCDMA系统中，每个时隙的每个码道由两个数据块、一个训练序列和一个保护间隔（GP）组成，其中，训练序列因放在两个数据块中间而被称为midamble码，它的作用就是进行信道估计。Midamble码长144chip，传输时不进行基带处理和扩频，直接与经基带处理和扩频的数据一起发送。一、midamble码构成原理（cnt.）时隙内不同用户使用的midamble码的生成过程：将规范中给定的每一个基本midamble码（共128个）的二进制形式写成矢量形式：为了从长度为的矢量中得到可用的midamble码，将的长度周期性地扩展到最大值：midamble码的长度，TD-SCDMA系统固定为144；：一个时隙中可用midamble码的最大数目，取值范围可为2、4、6、8、10、12、14、16。：定义为，其值可以用来描述无线信道冲激响应的窗口长度（单位：chip）。TPbasicmmmm),,,(21WKLim)1(maxmLKWKP/128Pbasicmbasicm一、midamble码构成原理（cnt.）时隙内不同用户使用的midamble码的生成过程（cnt.）：这样得到一个新的序列：中的前个元素与矢量完全相同，后面的个元素则重复中的前个元素，即：TWKLTimmmmmmmm),,,(),,,()1(2121maxmPPmmax~)1(iPnmax,),1(iPimmPii对所有的一、midamble码构成原理（cnt.）时隙内不同用户使用的midamble码的生成过程（cnt.）：将这个经基本midamble序列周期性扩展所得的序列用于时隙中的每一用户，可得到一个长度为的midamble码，记作：时隙中第个用户的midamble码序列中的元素可以由下式得到：mmL)(kmTkLkkkmmmmm),,,()()(2)(1)(),,1(KkkKkLimmmWkKiki,,1,,,1)()(一、midamble码构成原理（cnt.）时隙内不同用户使用的midamble码的生成过程（cnt.）：为了更好地了解midamble序列的生成方法，下面通过一个例子来进行说明：设，此时：这样，长度为240chip的序列变为：4K324/128/KPW24032)14(144)1(maxWKLimTmmmmmmm),,,,,,,(1122112821一、midamble码构成原理（cnt.）时隙内不同用户使用的midamble码的生成过程（cnt.）：每一用户所用的midamble序列可按照下图的方法进行截取：m1,......,m32,m33,.....,m64,m65,......,m96,m97,..,m128,m1,......,m16,m17,......,m48,m33,.....,m80,m81,...,m112W=32W=32W=32)4(m)3(m)2(m)1(mm1,......,m32,m33,.....,m64,m65,.....,m96,m97,..,m128,m127,....,m144,m145,.............................,m240(K-1)W(K-2)W(K-3)W二、信道估计原理信道估计技术的实质是实时地提取无线移动信道的特征参数，用以辅助接收端通信信号的处理。目前该技术主要分为两大类，即盲信道估计和非盲信道估计。盲信道估计的过程中不需要训练序列，它在信道估计时仅利用信道和信号的结构特征，而对信道和接收信号的具体形式并无先验知识，具体的算法依赖于不同的应用问题所指定的未知参数的特征。盲信道估计可以节约信道资源占用开销，不必开设已知的导频字段，增大了系统容量，但接收端的实现复杂度很高。非盲信道估计是指在发端发送己知的训练序列，在接收端通过对带有信道信息的训练序列的判决接收，提取出所需的信道特征参数。非盲信道估计的实现复杂度较低，接收性能也较好。因此，在实际通信系统中应用广泛。下面介绍的TD-SCDMA系统的信道估计采用的即是非盲信道估计方法。TD-SCDMA系统采用了B.Steiner等人提出的适用于同步系统的低代价信道估计方法，采用相关器实现信道估计。设用户对应的信道冲击响应为：其中，表示分配给每个用户的估计窗长。设用户发送的midamble序列为：其长度为，而。k)(khKkhhhhTkWkkk,,1),,,()()(2)(1)(KkmmmmkWLkkk,,1),,,()(1)(2)(1)(Wk二、信道估计原理(cnt.)1WLWKL二、信道估计原理（cnt.）构造一个维的矩阵：则用户的midamble码在接收信号中相应的响应部分的后个码元为：这个元素是完全由midamble码贡献的，而其他个元素是由数据符号和midamble码共同确定，它们将不被用于信道估计。KkmmmmmmmmmGkLkwLkWLkkWkWkkWkWk,,1)()(2)(1)(2)()(1)(1)(1)()(kLKkhGekkkmid,,1)()()(L1WWL二、信道估计原理（cnt.）在CDMA系统中，总接收信号中的midamble部分是由所有个用户的midabmle码和加性噪声决定的。用维的矩阵和所有用户的信道冲击响应矢量可以写出总接收信号中的midamble部分为信道估计的任务就是从总接收信号中估计出所有个用户的信道冲击响应。可直接得到信道冲击响应的估计值为：这里忽略了加性噪声对估计值的影响，因此必须选择抗噪性能较好的码组作为midamble码。KKWL),,,()()2()1(KGGGGTTKTThhhh),,,()()2()1(midmidnGhemideGh1ˆK二、信道估计原理（cnt.）下面介绍矩阵的构成：先定义基本midamble码如下：各用户的midamble码在中移位选取，如下图所示：TWKWKmmmmmmdatam),,,,,,,(_12121)(kmdatam_G二、信道估计原理（cnt.）用户的midamble码都是同一个长为的midamble码的循环移位版本。用这种midamble码构成的矩阵是一个Toeplitz矩阵，它同相乘正好构成了所谓的循环相关运算。这样，我们可以利用FFT算法来大大降低估计信道冲激响应的运算量。按照上面的原理，TD-SCDMA系统的矩阵可以表示如下：我们很容易看出其循环关系。这样，在TD-SCDMA系统中可以采用FFT算法来进行信道估计。128711211912012612729114121122128118113120121127128mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmGh三、midamble码对信道估计的影响由信道估计原理中的分析可知，对信道冲激响应估计中忽略了加性噪声的影响，因此必须选择抗噪性能较好的码组作为midamble码。而TD-SCDMA系统的128个基本midamble码在3GPPTS25.211附录B的表B1已经给出。另外由于接收信号中的是不同用户的midamble码的叠加，因此的互相关性也会对信道估计产生影响。mide)(km)(kmTheEnd