彭仁明，郝正同



基于TD-SCDMA的下行同步跟踪算法的建立

*彭仁明，郝正同

(绵阳师范学院物理与电子工程学院，四川，绵阳 621000)

首先描述了一种TD-SCDMA系统中的下行同步跟踪算法，用SYNC-DL码前的16chip GP、SYNC-DL码部分64chip、SYNC-DL码后的16chip GP共96chip长度的数据段，和本地的SYNC-DL码做滑动相关，计算噪声门限，将超过噪声门限的第一条有效径的位置作为系统的定时位置。仿真分析表明，该方法可以大幅提高多径衰落信道、生灭信道等场景下的接收机BER性能。

TD-SCDMA；同步；跟踪；算法

TD-SCDMA是第一个由我国提出的，以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。其技术优势体现在联合检测、智能天线、接力切换等关键技术的应用上[1]。TD-SCDMA系统上下行信道工作在相同的频率，不同的时隙，上下行信道可能存在互相干扰，不同的小区之间也存在干扰，上述的关键技术的实现都是以良好的同步为基础。

TD-SCDMA系统的同步分为捕获和跟踪两个阶段，捕获由小区搜索过程完成[2-3]。在现有算法[4]中，仅根据SYNC-DL码或者Midamble码滑动相关值确定帧头位置，当衰落信道中存在多条径时，由于径能量的衰落，峰值径的位置是不确定的，这样计算出来的帧头位置就会跳动，影响接收机对最佳采样点的判断，降低接收信号质量，从而降低最终的解调性能；同样，在生灭等信道场景下，存在两条有一定距离的等强径，由于噪声的随机性，峰值径的位置也是不确定的，最终的解调性能也会降低。

在此基础上提出了一种确定下行同步帧头位置的算法，和相关算法[4]进行解调性能比较，给出了根据SYNC-DL码同步跟踪时12.2k业务的BER性能，实验表明可以大幅提高多径衰落信道、生灭信道等场景下的接收机BER性能。

1 下行同步跟踪方法的建立

SYNC-DL码即训练序列，位于时隙的中央，长度是144chip，相同小区相同时隙的不同用户使用的midamble码由同一基本midamble码派生得到的。一个时隙中各个部分的发射功率必须一致，即midamble部分的发射功率和与数据部分的发射功率和必须一致[5]。TD-SCDMA系统子帧结构如图1，突发结构如图2。

图1 TD-SCDMA系统子帧结构

图2 DwPTS突发结构

图1和图2利用基带接收的第一个特殊时隙DwPTS中的SYNC-DL码的相关性来做同步跟踪。为了能够有精确的同步结果，接收数据为1/2chip精度，和本地的SYNC-DL码相关之后，做2被内插到1/4chip精度，由电磁波在传播中的衰减特性可以知道，和第一个信号抽头距离越远的信号抽头，在传播中的衰减越大，到达接收机的能量越弱，可以据此来确定噪声门限，确定第一个到达接收机的信号抽头，从而确定定时位置，步骤如下：

（5）计算最前12chip（48样点）、最后8chip（32样点）共20chip（80样点）中最小的64样点的均值，等效的，可以从80个样点中去掉最大的16个样点，求剩下的样点的均值：

（6）计算噪声门限：

上式中的7是门限系数，可以根据仿真结果来设置，一般来说该系数大于1。

选出最大径，对与最大径距离1个chip之内的径置0处理；

选出次大径，对与次大径距离1个chip之内的径置0处理；

选出第三大径，对与第三大径距离1个chip之内的径置0处理；

…

知道所有的径都处理完。

2 仿真及分析

2.1 仿真环境

信道选择了TD-SCDMA标准给定的典型三种信道AWGN、CASE3、BIRTH＿DEATH做为研究对象，仿真环境如表1。

2.2 仿真及分析

表1 仿真系统参数

图3 不同下行同步跟踪方法的BER

图3给出了两种下行同步跟踪方法下的BER(1表示文献[4]根据相关峰值进行下行同步跟踪，2表示本文的方法进行同步跟踪)。仿真表明，本文的算法与文献[4]的算法相比，AWGN信道环境下性能相当，在衰落信道环境CASE3下，本文的方法有约1dB的优势，在生灭信道环境BIRTH_DEATH下，文献[4]的方法BER很难收敛，而本文算法能正常收敛。

3 结束语

本文先介绍了一般的TD-SCDMA系统的下行同步跟踪的基本原理，然后描述了文献[4]的下行同步跟踪算法，文献[4]的方法在多径能量变化和有强度相当的多条径场景下，由于峰值位置变化，会造成定时位置跳动，影响系统系统接收性能。对12.2k业务在AWGN、CASE3和BIRTH_DEATH三种信道场景下的仿真表明，本文提出的方法和文献[4]的方法比较，BER性能有明显的优势。

[1] 李世鹤.TD-SCDMA第三代移动通信系统标准[M].北京:人民邮电出版社,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] 杨贵亮,王映民.小区初始搜索的快速频率扫描方法[P].中华人民共和国专利: CN1642337.2005-07-20.

[4] 梁立宏.一种时分同步码分多址接入系统下行同步跟踪方法[P].中华人民共和国专利: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

绵阳师范学院基金项目（MQD2008A001）

*彭仁明(1969-)，男，四川广安人，副教授，硕士，主要从事电子通信技术的研究(Email: wdxyprm@163.com);

郝正同(1978-)，男，山西原平人，讲师，硕士，主要从事新型电子功能材料研究(Email: haozhengtong@qq.com).