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

(綿陽師范學院物理與電子工程學院，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碼做滑動相關，計算噪聲門限，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、生滅信道等場景下的接收機BER性能。

TD-SCDMA；同步；跟蹤；算法

TD-SCDMA是第一個由我國提出的，以我國知識產(chǎn)權為主的、被國際上廣泛接受和認可的無線通信國際標準。其技術優(yōu)勢體現(xiàn)在聯(lián)合檢測、智能天線、接力切換等關鍵技術的應用上[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，上述的關鍵技術的實現(xiàn)都是以良好的同步為基礎。

TD-SCDMA系統(tǒng)的同步分為捕獲和跟蹤兩個階段，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Midamble碼滑動相關值確定幀頭位置，當衰落信道中存在多條徑時，由于徑能量的衰落，峰值徑的位置是不確定的，這樣計算出來的幀頭位置就會跳動，影響接收機對最佳采樣點的判斷，降低接收信號質量，從而降低最終的解調(diào)性能；同樣，在生滅等信道場景下，存在兩條有一定距離的等強徑，由于噪聲的隨機性，峰值徑的位置也是不確定的，最終的解調(diào)性能也會降低。

在此基礎上提出了一種確定下行同步幀頭位置的算法，和相關算法[4]進行解調(diào)性能比較，給出了根據(jù)SYNC-DL碼同步跟蹤時12.2k業(yè)務的BER性能，實驗表明可以大幅提高多徑衰落信道、生滅信道等場景下的接收機BER性能。

1 下行同步跟蹤方法的建立

SYNC-DL碼即訓練序列，位于時隙的中央，長度是144chip，相同小區(qū)相同時隙的不同用戶使用的midamble碼由同一基本midamble碼派生得到的。一個時隙中各個部分的發(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)子幀結構如圖1，突發(fā)結構如圖2。

圖1 TD-SCDMA系統(tǒng)子幀結構

圖2 DwPTS突發(fā)結構

圖1和圖2利用基帶接收的第一個特殊時隙DwPTS中的SYNC-DL碼的相關性來做同步跟蹤。為了能夠有精確的同步結果，接收數(shù)據(jù)為1/2chip精度，和本地的SYNC-DL碼相關之后，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，和第一個信號抽頭距離越遠的信號抽頭，在傳播中的衰減越大，到達接收機的能量越弱，可以據(jù)此來確定噪聲門限，確定第一個到達接收機的信號抽頭，從而確定定時位置，步驟如下：

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

（6）計算噪聲門限：

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

選出最大徑，對與最大徑距離1個chip之內(nèi)的徑置0處理；

選出次大徑，對與次大徑距離1個chip之內(nèi)的徑置0處理；

選出第三大徑，對與第三大徑距離1個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標準給定的典型三種信道AWGN、CASE3、BIRTH＿DEATH做為研究對象，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[4]根據(jù)相關峰值進行下行同步跟蹤，2表示本文的方法進行同步跟蹤)。仿真表明，本文的算法與文獻[4]的算法相比，AWGN信道環(huán)境下性能相當，在衰落信道環(huán)境CASE3下，本文的方法有約1dB的優(yōu)勢，在生滅信道環(huán)境BIRTH_DEATH下，文獻[4]的方法BER很難收斂，而本文算法能正常收斂。

3 結束語

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[4]的下行同步跟蹤算法，文獻[4]的方法在多徑能量變化和有強度相當?shù)亩鄺l徑場景下，由于峰值位置變化，會造成定時位置跳動，影響系統(tǒng)系統(tǒng)接收性能。對12.2k業(yè)務在AWGN、CASE3和BIRTH_DEATH三種信道場景下的仿真表明，本文提出的方法和文獻[4]的方法比較，BER性能有明顯的優(yōu)勢。

[1] 李世鶴.TD-SCDMA第三代移動通信系統(tǒng)標準[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

綿陽師范學院基金項目（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).