專利名稱:采用能量估計的瑞克接收機多徑搜索裝置及多徑搜索方法
技術領域:
本發(fā)明涉及無線擴頻通信系統(tǒng)Rake(瑞克)接收機多徑搜索的一種處理裝置及其出來方法,尤其涉及一種采用多時隙相干累加能量估計的無線擴頻通信系統(tǒng)Rake(瑞克)接收機多徑搜索裝置及多徑搜索方法。
背景技術:
擴頻通信技術是一種通信方法,在發(fā)射端,要發(fā)射的信號與頻帶寬度是其幾倍至幾萬倍的擴頻碼相乘,然后以寬帶信號發(fā)送。在接收端產生一個與發(fā)射端用于擴頻的擴頻碼同步的解擴碼,接收到的信號與解擴碼相乘恢復出窄帶信息。
請參閱圖1,這是現(xiàn)有技術無線擴頻通信系統(tǒng)Rake接收機的結構示意圖,本發(fā)明Rake(瑞克)接收機包括信道估計器11、多徑搜索器12和最大比合并器13。
在多路徑傳播中,發(fā)射機和接收機之間的無線傳播路徑既存在直視路徑,也存在被房屋建筑或樹林所阻擋的情況。經過物體的多次反射,電磁波以不同的傳播路徑到達接收機,根據(jù)每一個多徑信號到達接收機的相位,相加后的信號要么疊加增強,要么抵消減弱,移動信道就會產生信號衰落。然而多徑信號的起伏是各自獨立的,因此適當?shù)亟M合多徑信號就可以得到路徑分集效應。
多徑延遲的分布規(guī)律符合平均分布規(guī)律,衰落符合瑞利衰落規(guī)律,由于移動臺和周圍物體的相對運動,造成在不同的時刻多徑的分布和幅度也發(fā)生變化。
多徑搜索的目的是搜索信號可能存在的多徑,并進行篩選,給最大比合并器和信道估計器提供信號最強的幾條徑的延時信息。在無線擴頻通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)中,上下行鏈路都在專用物理信道中插入了導頻符號,并且,在下行鏈路中還有一個公用導頻信道連續(xù)發(fā)射導頻信號,從而可以利用導頻信號來進行相關接收多徑搜索和信道估計。多徑搜索的步驟一般是在一定延時時間范圍內,先利用匹配濾波器或滑動相關器組對接收信號與擴擾碼做相關運算,即解擾解擴出輸入導頻信號。對輸入導頻信號與已知導頻符號進行相關運算,取模得到各延遲位置上的相關能量。然后利用一階IIR濾波器對其進行長期整形后得到平滑相關能量波形。偵測一定延時時間范圍內的相關能量的信息,一般認為能量較高的延時位置上覆蓋了大多數(shù)的多徑存在的延時位置。尋找多個具有最大峰值相關能量的延遲位置,并將這些互不相關的多徑延時信息送入信道估計器和最大比合并器中處理。
經查詢,已公開的關于碼分多址通信系統(tǒng)多徑搜索方法及其裝置的專利申請有00111563.4 碼分多址通信系統(tǒng)多徑搜索的方法與裝置;00115307.2 天線分集接收條件下的碼分多址系統(tǒng)多徑搜索方法及裝置;00115314.5 碼分多址通信系統(tǒng)的多徑搜索方法及其裝置;00119528.X 一種新的碼分多址系統(tǒng)多徑搜索及分配方法。
在現(xiàn)有的這些技術中,對接收導頻信號的相關值到采用一階IIR(無限沖激響應)濾波器對其進行長期整形,以消除信道衰落的影響,得到平滑相關能量波形。雖然IIR長期整形濾波器實現(xiàn)的階數(shù)較低,較少了延時單元和乘法器,但IIR濾波器卻存在系統(tǒng)不穩(wěn)定的缺點,故在實際系統(tǒng)中,很少使用它。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的多徑搜索裝置中采取的IIR(無限沖激響應)濾波器性能不穩(wěn)定的缺點,而提供一種具有對信道估計進行多時隙相干累加功能的采用多時隙相干累加能量估計的多徑搜索裝置及其多徑搜索方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明采用多時隙相干累加能量估計的瑞克接收機多徑搜索裝置,其特點是,包括導頻相關單元、瞬時信道估計單元、多時隙平均信道估計單元、相關能量波形求取單元和多徑位置搜索單元;其中所述的導頻相關單元用于產生相關的同一延遲的同一時隙內的導頻符號;所述的瞬時信道估計單元用于各時隙瞬時信道估計,其將導頻相關單元產生的同一延遲的同一時隙內的所有導頻符號的結果進行相干累加,以得到瞬時的信道估計值;所述的多時隙平均信道估計單元用于將瞬時信道估計單元輸出的對應同一延遲的多個時隙內的瞬時信道估計值進行相干累加,以得到多時隙平均信道估計值;
所述的相關能量波形求取單元用于將多時隙平均信道估計單元輸出的信道估計轉換成相應的相關能量;所述的多徑位置搜索單元用于對相關能量波形求取單元輸出的延遲的相關能量進行多徑位置的搜索。
采用多時隙相干累加能量估計的瑞克接收機多徑搜索裝置進行多徑搜索的方法,其特點是,包括以下步驟a、首先,對輸入的基帶信號在一定的延遲范圍內的每一個延遲位置,解擾解擴出輸入導頻符號,對經解擾解擴后的輸入導頻符號與已知導頻符號在導頻相關單元里進行相關處理;b、把每一個延遲位置的相關結果輸入到瞬時信道估計單元,進行各時隙瞬時信道估計的處理,將對應同一延遲的同一時隙內的所有導頻符號的結果進行相干累加,從而得到瞬時的信道估值;c、把瞬時的信道估計值輸入到多時隙平均信道估計單元,進行多時隙平均信道估計的處理,將對應于同一延遲的多個時隙內的瞬時信道估計進行相干累加,得到多時隙平均信道估計值;d、把多時隙平均信道估計值輸入到相關能量波形求取單元,將多時隙平均信道估計單元輸出的信道估計轉換成相應的相關能量。
e、最后,把步驟d輸出的相關能量波形輸入到多徑位置搜索單元,進行多徑位置的搜索,確定多徑延遲位置。
上述采用多時隙相干累加能量估計的瑞克接收機多徑搜索裝置進行搜索的方法,其中,步驟a中所述的在一定的延遲范圍內的每一個延遲位置是指每一個抽樣位置。
由于本發(fā)明采用了以上的技術方案,采用多時隙相干累加器來替代IIR長期整形濾波器,在每個延遲位置,對多個時隙中的導頻符號的相關結果分別進行相干累加平均后,對其進行取模平方,得到該延遲位置的相關平均能量,從而消除信道快速衰落的影響。
本發(fā)明的具體特征和性能由以下的實施例及其附圖進一步描述。
圖1是現(xiàn)有技術無線擴頻通信系統(tǒng)Rake接收機的結構示意圖。
圖2是本發(fā)明采用多時隙相干累加能量估計的Rake接收機多徑搜索器的結構示意圖。
具體實施例方式
請參閱圖2,該圖示出了本發(fā)明采用多時隙相干累加能量估計的無線擴頻通信系統(tǒng)Rake接收機多徑搜索裝置的主要結構,包括導頻相關單元21、瞬時信道估計單元22、多時隙平均信道估計單元23、相關能量波形求取單元24和多徑位置搜索單元25;其中導頻相關單元21用于產生相關的同一延遲的同一時隙內的導頻符號;瞬時信道估計單元22用于各時隙瞬時信道估計,其將導頻相關單元21產生的同一延遲的同一時隙內的所有導頻符號的結果進行相干累加,以得到瞬時的信道估計;多時隙平均信道估計單元23用于將瞬時信道估計單元22輸出的對應同一延遲的多個時隙內的瞬時信道估計進行相干累加,以得到多時隙平均信道估計;相關能量波形求取單元24用于將多時隙平均信道估計單元23輸出的信道估計轉換成相應的相關能量;多徑位置搜索單元25用于對相關能量波形求取單元24輸出的延遲的相關能量進行多徑位置的搜索。
本發(fā)明采用多時隙相干累加能量估計的無線擴頻通信系統(tǒng)Rake接收機多徑搜索方法是采用對導頻信號的相關結果進行多時隙的相干累加,以此來消除信道衰落的影響,然后在得到的能量波形中搜索出最大的徑。主要有以下步驟(1)首先,在一定的延遲范圍內的每一個延遲位置(如每一個抽樣位置),解擾解擴出輸入導頻符號,對經解擾解擴后的輸入導頻符號與已知導頻符號在導頻相關單元里進行相關運算。
(2)把每一個延遲位置的相關結果輸入到瞬時信道估計單元,進行各時隙瞬時信道估計的處理,將對應同一延遲的同一時隙內的所有導頻符號的結果進行相干累加,從而得到瞬時的信道估計。
(3)把瞬時的信道估計輸入到多時隙平均信道估計單元,進行多時隙平均信道估計的處理,將對應同一延遲的多個時隙內的瞬時信道估計進行相干累加,從而得到多時隙平均信道估計。
(4)把多時隙平均信道估計輸入到相關能量波形求取單元,將多時隙平均信道估計單元輸出的信道估計轉換成相應的相關能量。即對I路和Q路的信道估計進行平方、相加得到對應這一延遲的相關能量。
(5)最后,把相關能量波形輸入到多徑位置搜索單元,進行多徑位置的搜索。
假設在接收端,經過chip(碼片)匹配濾波器處理,并在每個chip的中央抽樣一個點后的接收信號為r(k)=ECx(k)c(k)C(t)ejφ(t)]]>式中Ec是chip(碼片)能量,x(k)=1+j2]]>為發(fā)送導頻信號,c(k)為擴擾碼,并且c(k)*c*(k)=1,()*表示復數(shù)的共軛。C(t)ejφ(t)為無線信道對導頻信號的影響。在每一延遲位置為n(即擴擾碼相移n位)的情況下,對接收信號進行解擾解擴后得到的導頻符號為y(s)=ECx(s)Σk=1SFc(k+n)×c*(n)C(t)ejφ(t)]]>在同一延遲位置n,對解擾解擴后的導頻符號進行多時隙相干相加得到z(n)=Σs=1Sy(s)=SECx(s)Σk=1SFc(k+n)×c*(n)C(t)ejφ(t)]]>式中S為多時隙相干相加中總共的導頻符號數(shù)。
最后對上述結果進行取模,得到能量值E(n)=S2EC|Σk=1SFc(k+n)×c*(n)|2|C(t)ejφ(t)|2]]>式中的|Σk=1SFc(k+n)×c*(n)|2]]>項只有在n=k時才最大,故通過最大能量搜索就可以搜索出多徑的位置k。而經過多時隙的相干相加可以消除信道的快速衰弱的影響, 經過多時隙的相干相加后趨于平衡。
本發(fā)明采用對導頻信號的相關結果進行多時隙的相干累加,以此來消除信道衰落的影響,然后在得到的能量波形中搜索出最大的徑,可以有效的估計多徑信號的延遲。
權利要求
1.本發(fā)明采用多時隙相干累加能量估計的瑞克接收機多徑搜索裝置,其特征在于,包括導頻相關單元、瞬時信道估計單元、多時隙平均信道估計單元、相關能量波形求取單元和多徑位置搜索單元;其中所述的導頻相關單元用于產生相關的同一延遲的同一時隙內的導頻符號;所述的瞬時信道估計單元用于各時隙瞬時信道估計,其將導頻相關單元產生的同一延遲的同一時隙內的所有導頻符號的結果進行相干累加,以得到瞬時的信道估計值;所述的多時隙平均信道估計單元用于將瞬時信道估計單元輸出的對應同一延遲的多個時隙內的瞬時信道估計值進行相干累加,以得到多時隙平均信道估計值;所述的相關能量波形求取單元用于將多時隙平均信道估計單元輸出的信道估計轉換成相應的相關能量;所述的多徑位置搜索單元用于對相關能量波形求取單元輸出的延遲的相關能量進行多徑位置的搜索。
2.采用多時隙相干累加能量估計的瑞克接收機多徑搜索裝置進行多徑搜索的方法,其特征在于,包括以下步驟a、首先,在一定的延遲范圍內的每一個延遲位置,解擾解擴出輸入導頻符號,對經解擾解擴后的輸入導頻符號與已知導頻符號在導頻相關單元里進行相關處理;b、把每一個延遲位置的相關結果輸入到瞬時信道估計單元,進行各時隙瞬時信道估計的處理,將對應同一延遲的同一時隙內的所有導頻符號的結果進行相干累加,從而得到瞬時的信道估值;c、把瞬時的信道估計值輸入到多時隙平均信道估計單元,進行多時隙平均信道估計的處理,將對應于同一延遲的多個時隙內的瞬時信道估計進行相干累加,得到多時隙平均信道估計值;d、把多時隙平均信道估計值輸入到相關能量波形求取單元,將多時隙平均信道估計單元輸出的信道估計轉換成相應的相關能量。e、最后,把步驟d輸出的相關能量波形輸入到多徑位置搜索單元,進行多徑位置的搜索,確定多徑延遲位置。
3.根據(jù)權利要求2所述的采用能量估計的瑞克接收機多徑搜索裝置進行搜索的方法,其特征在于,步驟a中所述的在一定的延遲范圍內的每一個延遲位置是指每一個抽樣位置。
全文摘要
本發(fā)明采用能量估計的Rake接收機多徑搜索裝置及其搜索方法,其特征在于,裝置包括瞬時信道估計單元多時隙平均信道估計單元相關能量波形求取單元采用多時隙相干累加器來替代IIR長期整形濾波器,對導頻信號的相關結果進行多時隙的相干累加,對其進行取模平方,得到該延遲位置的相關平均能量,以此來消除信道衰落的影響。然后在得到的能量波形中搜索出最大的徑,可以有效的估計多徑信號的延遲,從而使系統(tǒng)穩(wěn)定。
文檔編號H04B1/06GK1459930SQ0211174
公開日2003年12月3日 申請日期2002年5月20日 優(yōu)先權日2002年5月20日
發(fā)明者蔣紅蘭, 程鵬, 蔡立羽, 曹鵬志 申請人:上海貝爾有限公司