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1、http://www.paper.edu.cn一种适用TD-SCDMA的频偏估计方法李泽生，王玉良北京邮电大学信息工程学院，北京(100876)E-mail：lzs19821029@gmail.com摘要：TD-SCDMA系统是我国自行研发的通信标准,并被ITU和3GPP确立为第三代移动通信系统三大标准之一。在TD-SCDMA系统下行链路中，频率偏移会使接收终端检测译码的性能严重恶化，应当采取适当的频偏校准方法进行校准。本文通过研究TD-SCDMA系统的帧结构，初始小区搜索过程和共轭相关频偏估计算法，提出了一种结合MIDAMBLE码和SYNC_DL码的时间分集频偏估计
2、方法。该方法克服了TD-SCDMA系统，相对与其它3G通信系统中频偏估计所需的导频信号码片长度过短，而导致频偏估计精度不足的弱点，采用多帧时间分集的方法，对频偏进行精确估计。本文从算法效率，估算精度等方面，对该方法进行了分析研究，并通过仿真证明了该方法可以将频偏控制在±0.1ppm之内，较好的实现了频偏估计，解决了TD-SCDMA系统频偏估计不高的难题。关键词：频偏估计；TD-SCDMA；时间分集中图分类号：TN929.531．引言在时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统中,由于收发设备间的频率偏差和多普勒频移,导致接收的基带信号存在一定的频偏,严重影响了信号的接收
3、性能。因此,能否快速正确地估计[3]和校准频偏是正确接收数据的前提,是移动通信系统中必不可少的步骤。通常接收机采用锁相环来调整本地载波的频率,获得发送和接收数据之间的载波同步,但TD-SCDMA的短突发通信体制不适合使用跟踪环。因此,本文立足于TD-SCDMA系统,对频偏估计算法进行了详细分析与研究,选出了较好的实现方法来解决精确频偏估计的难题。2．TD-SCDMA系统模型2.1TD_SCDMA帧结构[1][2]TD-SCDMA系统帧结构的设计考虑到对智能天线、上行同步等新技术的支持。一个TDMA帧长为10ms，分成两个5ms子帧。这两个子帧的结构完全相同。如图1所示
4、，每一子帧又分成长度为675us的7个常规时隙和3个特殊时隙。这三个特殊时隙分别为DwPTS(下行导频时隙)、G(保护时隙)和UpPTS(上行导频时隙)。在7个常规时隙中，Ts0总是分配给下行链路，而Ts1总是分配给上行链路。上行时隙和下行时隙之间由转换点分开，在TD-SCDMA系统中，每个5ms的子帧有两个转换点（UL到DL，和DL到UL）。子帧5ms(6400chip)切换点1.28McpsDwPTSUpPTS切换点GP(96chips)(96chips)(160chips)图1TD-SCDMA子帧结构-1-http://www.paper.edu.cn时隙#n（
5、n从0到6）：第n个业务时隙，864码片持续时间DwPTS：下行导频时隙，96码片持续时间UpPTS：上行导频时隙，160码片持续时间GP：TDD的主要保护间隔，96码片持续时间下行导频时隙(DwPTS)：每个子帧中的DwPTS是作为下行导频和同步而设计的。该时隙是由长为64chips的SYNC_DL序列和32chips的保护间隔组成，其结构如图2所示。图2下行导频时隙(DwPTS)结构示图SYNC_DL是一组PN码，用于区分相邻小区，系统中定义了32个码组，每组对应一个SYNC-DL序列，SYNC-DL的PN码集在蜂窝网络中可以复用。DwPTS的发射，要满足覆盖整个
6、区域的要求，因此不采用智能天线赋形。将DwPTS放在单独的时隙，一个是便于下行同步的迅速获取，再者，也可以减小对其他下行信号的干扰。图3某一常规时隙(TimeSlot)结构示图(GP表示保护间隔，CP表示码片长度)TD-SCDMA常规时隙：如图3所示，常规时隙由两个长度分别为352chips的数据块、一个长为144chips的MIDAMBLE码和一个长为16chips的保护间隔组成。数据块的总长度为704chips,所包含的符号数与扩频因子有关。2.2初始小区搜索过程小区初始搜索过程也被称为小区初始同步过程，一般包括PN码同步，符号同步和帧同[4]步等。在第三代移动通
7、信系统中,不同的系统,基于自身系统的帧结构、传输方式等独特特性，采取了不同的小区初始同步技术。在TD-SCDMA系统中，小区初始搜索过程主要分为以下几步：（1）DwPTS同步，其中包括DwPTS位置搜索，SYNC_DL码号确认（2）基本MIDAMBLE码确认（3）控制多帧同步（4）读取BCH信息。2.3接收信号的系统模型本文研究的频偏估计算法主要是利用训练序列,在完成多径同步之后,立足于码片级进行的。在TD-SCDMA系统下行,训练序列有下行同步(SYNC-DL)码和MIDAMBLE码序列。对于某一子帧的数据,设系统频偏为Δf,则接收到该子帧TS0的
