專利名稱：一種采用兩層濾波處理的多徑搜索方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)中的信號接收處理方法和裝置，特別涉及CDMA接收機系統(tǒng)中采用兩層濾波處理的多徑搜索方法和裝置。
背景技術(shù)：
與有線信道相比，無線信道環(huán)境較為惡劣，存在衰落、多徑等諸多干擾，因此無線通信系統(tǒng)的信號接收處理方法的合適與否一直是影響系統(tǒng)性能的決定因素。
所謂多徑傳輸現(xiàn)象，指的是從發(fā)射機發(fā)射的信號經(jīng)過多條不同的傳輸路徑到達接收機，因此接收機將以不同的延時接收到衰落程度和相位不等的多條路徑的傳輸信號，這些多徑傳輸信號混合到達接收機時可造成多徑衰落現(xiàn)象。圖1和圖2分別示出了理想情況和實際情況下從某一發(fā)射機接收信號的延時功率譜，圖中的橫軸表示信號接收的時間，豎軸表示接收信號的能量或功率，各個箭頭101～106表示多徑信號在接收機上出現(xiàn)的時間以及功率。在實際系統(tǒng)中，由于碼長、碼的非理想性、系統(tǒng)的非完全同步以及噪聲等因素的綜合影響，多徑信號在延時功率譜上并非如圖1所示的離散型豎線，而是如圖2所示能量隨時間變化的連續(xù)曲線。圖2中與圖1對應的峰值位置附近仍然形成有信號峰，但是位置并非精確對應，而且對于能量較小的104和106兩個峰，則幾乎無法辨別。另外，在以20標示的位置上還出現(xiàn)一個由較高噪聲能量引起的虛假多徑信號。
盡管實際接收的多徑信號存在各種噪聲干擾，但是仍然包含了可以利用的信息，因此例如在CDMA系統(tǒng)中，接收機可以通過合并多徑信號來改善接收信號的信噪比。在CDMA接收機中一般采用RAKE接收技術(shù)，對時間間隔大于一個碼片的多徑信號進行分集以及合并以獲得更好的接收性能。RAKE接收機一般由多徑搜索單元、解擴解擾單元/單元組、信道估計和補償單元和多徑合并單元組成。多徑搜索單元用于從輸入的基帶信號中確定屬于同一發(fā)射機或用戶的各個多徑信號的相對時間位置或相位，而解擴解擾單元/單元組則在多徑搜索單元確定的多徑位置上對信號進行解擴解擾處理以獲得各個多徑信號。由于各路多徑信號的衰落程度和相位不等，因此需由信道估計和補償單元對它們進行信號補償和校正。最后，多徑合并單元將各個經(jīng)過補償?shù)亩鄰叫盘栠M行合并以獲得具有較高信噪比的信號。
上述多徑搜索單元實際上也是CDMA系統(tǒng)專用信道解調(diào)同步的基礎。一般而言，系統(tǒng)采用兩級同步方式，即首先進行多徑搜索，獲得大范圍內(nèi)的各條多徑信號，然后進行多徑跟蹤處理，對多徑搜索處理獲得的粗略位置進行調(diào)整以確定精確的多徑位置并克服一個多徑搜索周期內(nèi)多徑峰位可能的移動。因此，多徑搜索實際上是一種在大時間范圍內(nèi)獲得多徑基本位置的粗同步技術(shù)。
多徑搜索單元的一般結(jié)構(gòu)如圖3所示。在多徑搜索單元內(nèi)，首先由解擴解擾單元/單元組31按照一定的特征碼對基帶信號進行解擴解擾處理，從而得到相應用戶在不同時間位置(或相位)上的解擴解擾輸出能量的延時功率譜。相位平滑單元32對每個相位上的多徑信號進行平滑處理以獲得抑制噪聲后的延時功率譜。峰值濾波器33檢測經(jīng)過抑制噪聲處理后的延時功率譜的峰值位置和對應能量，并將檢測結(jié)果輸出至多徑判決單元/單元組34。多徑判決單元/單元組34則根據(jù)預先設定的判決準則確定檢測到的峰位是否為信號的多徑位置，如果確定為多徑位置，則輸出該多徑位置的相位信息，而且還向解擴解擾單元/單元組31發(fā)送控制信號。在上述多徑搜索單元中，解擴解擾單元/單元組31以較快的速度處理信號，可稱為前端處理部分，相位平滑單元32、峰值濾波器33以及多徑判決單元/單元組34以符號級(或者更慢的速度級別)速度處理信號，可稱為后端處理部分。
相位平滑單元32的主要功能是抑制普遍存在的噪聲對多徑判決造成的的影響并對突發(fā)性大噪聲具有限制作用，一般采用線性濾波器實現(xiàn)，例如有限沖擊響應(FIR)濾波器或者無限沖擊響應(IIR)濾波器。最常用的是一階IIR濾波器，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。在該濾波器中，由乘法器71完成輸入能量與濾波器系數(shù)α的乘積運算，由延時寄存器73對輸出能量進行延時處理并由乘法器72將延時處理結(jié)果與系數(shù)(1-α)相乘，由加法器74將乘法器71和72的輸出結(jié)果相加作為輸出能量。濾波器系數(shù)α的取值決定了該濾波器的性能，如果系數(shù)α較大，則整個系統(tǒng)比較穩(wěn)定，虛警概率(即將非多徑信號誤判為多徑信號的概率)較低，但是多徑捕獲時間也較長；如果α系數(shù)較小，則系統(tǒng)反應比較靈敏，多徑捕獲時間也短，但是虛警概率也相應增大，容易出現(xiàn)誤判。
多徑判決單元/單元組34可以采用各種判決規(guī)則來確定峰值濾波器輸出的峰位是否為多徑位置。一種最簡單的判決規(guī)則是，如果峰值能量大于預先確定的閾值T，則確定該峰位為多徑位置。顯然，閾值T的大小決定了判決的可靠性。如果T較大，則虛警概率較小，但是漏檢概率(即將多徑信號誤判為非多徑信號的概率)較大；反之，如果T較大，則漏檢概率較小，但是虛警概率較大。
在現(xiàn)有技術(shù)下的普通系統(tǒng)中，為了抑制噪聲，在多徑判決之前對不同搜索周期內(nèi)延時功率譜的對應相位上的功率進行無限沖擊響應(IIR)濾波處理。但是由于功率計算必然涉及非線性的平方運算，從而使得延時功率譜上的噪聲呈現(xiàn)為如圖5所示的非白噪聲形式。在圖5所示的典型的高斯噪聲功率譜中，含有大量的低頻分量，因此雖然可以通過低通濾波有效抑制高頻噪聲，但是對低頻噪聲的抑制作用有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多徑搜索方法和裝置，其可有效抑制高斯噪聲功率譜中的低頻分量，從而提高接收信號的信噪比，檢測出信號干擾比較小的多徑位置。
本發(fā)明的發(fā)明目的通過其中一種技術(shù)方案實現(xiàn)，在按照該方案的用于碼分多址通信系統(tǒng)的多徑搜索方法中，所述通信系統(tǒng)中的接收機通過對基帶信號的解擴解擾處理獲得每個采樣相位上的I支路和Q支路信號，所述接收機按照如下步驟獲得多徑位置(1)對可作低通濾波處理的采樣相位上的I支路和Q支路信號值分別按支路完成包含低通濾波在內(nèi)的信號處理；(2)將經(jīng)過步驟(1)處理和未經(jīng)步驟(1)處理的每個采樣相位上的I支路信號值與Q支路信號值進行平方求和運算以得到每個采樣相位上的信號能量值；(3)對每個采樣相位上的信號能量值完成包含低通濾波的信號處理；以及(4)根據(jù)每個采樣相位上經(jīng)過步驟(3)處理后的信號能量值確定該相位是否為多徑位置。
比較好是，在上述多徑搜索方法中，所述步驟(1)的信號處理進一步包括將每個采樣相位上經(jīng)過低通濾波處理的I支路和Q支路信號值分別與相應的先前I支路累加信號值和先前Q支路累加信號值相加以得到新的I支路信號值和Q支路信號值，其中先前I支路累加信號值和先前Q支路累加信號值分別為該采樣相位上在當前支路信號之前經(jīng)過低通濾波處理的I支路信號值的累加值和Q支路信號值的累加值。
比較好的是，在上述多徑搜索方法中，所述步驟(3)的信號處理進一步包括在低通濾波處理之前將步驟(2)得到的每個采樣相位上的信號能量值與相應的先前信號能量累加值相加以得到新的信號能量值，其中先前信號能量累加值為該采樣相位上在當前支路信號之前經(jīng)過低通濾波處理的信號能量值的累加值。
對于基帶信號屬于WCDMA系統(tǒng)上行物理專用控制信道內(nèi)傳輸?shù)男盘柕那樾?，按照上述方法，比較好的是，在步驟(1)中對采樣相位位于時隙中導頻部分的I支路和Q支路信號值分別按支路完成包含低通濾波在內(nèi)的信號處理而對采樣相位位于時隙中導頻部分之外的I支路和Q支路信號值不作低通濾波處理。
當基帶信號屬于WCDMA系統(tǒng)上行物理專用控制信道內(nèi)傳輸?shù)男盘枙r，在上述方法中，更好的是，在步驟(1)中采用一階無限沖擊響應濾波器對采樣相位位于時隙中導頻部分的I支路和Q支路信號值進行低通濾波處理，并且如果采樣相位位于時隙中導頻部分開始碼元處，則一階無限沖擊響應濾波器采用較小的濾波器參數(shù)以提高處理靈敏度，如果采樣相位位于時隙中導頻部分非開始碼元處，則一階無限沖擊響應濾波器采用較大的濾波器參數(shù)以提高處理穩(wěn)定性。
本發(fā)明的發(fā)明目的通過另外一種技術(shù)方案實現(xiàn)，按照該方案的用于碼分多址通信系統(tǒng)的多徑搜索裝置由前端處理單元和后端處理單元組成，所述前端處理單元通過解擴解擾處理基帶接收信號獲得每個采樣相位上的I支路和Q支路信號，所述后端處理單元根據(jù)采樣相位上的I支路和Q支路信號確定多徑位置，所述后端處理單元包括第一層低通濾波單元，用于對前端處理單元輸出的可作低通濾波處理的采樣相位上的I支路和Q支路信號值分別按支路完成包含低通濾波在內(nèi)的信號處理；能量計算單元，用于將經(jīng)過第一層濾波單元處理和未經(jīng)第一層低通濾波單元處理的每個采樣相位上后的I支路信號值與Q支路信號值進行平方求和運算以得到每個采樣相位上的信號能量值；第二層低通濾波單元，用于對能量計算單元輸出的每個采樣相位上的信號能量值完成低通濾波處理以獲得由經(jīng)過低通濾波后的各相位上信號能量值構(gòu)成的延時功率譜；峰值濾波單元，用于確定所述第二層低通濾波單元獲得的延時功率譜中每個峰位的相位和能量值；以及多徑判決單元，用于根據(jù)一定的判定規(guī)則和所述峰值濾波單元輸出的每個峰位能量值判斷該峰位是否為多徑位置并輸出判斷結(jié)果。
在上述多徑搜索裝置中，比較好的是，所述第一層低通濾波單元進一步包括相關(guān)累加模塊，用于將每個采樣相位上經(jīng)過低通濾波處理的I支路和Q支路信號值分別與相應的先前I支路累加信號值和先前Q支路累加信號值相加以得到新的I支路信號值和Q支路信號值，其中先前I支路累加信號值和先前Q支路累加信號值分別為該采樣相位上在當前支路信號之前經(jīng)過低通濾波處理的I支路信號值的累加值和Q支路信號值的累加值。
在上述多徑搜索裝置中，比較好的是，所述第二層低通濾波單元進一步包括非相關(guān)累加單元，用于在低通濾波處理之前將能量計算單元得到的每個采樣相位上的信號能量值與相應的先前信號能量累加值相加以得到新的信號能量值，其中先前信號能量累加值為該采樣相位上在當前支路信號之前經(jīng)過低通濾波的信號能量值的累加值。
對于基帶信號屬于WCDMA系統(tǒng)上行物理專用控制信道內(nèi)傳輸?shù)男盘柕那樾?，在上述多徑搜索裝置中，比較好的是，在第一層低通濾波單元中對采樣相位位于時隙中導頻部分的I支路和Q支路信號值分別按支路完成包含低通濾波在內(nèi)的信號處理而對采樣相位位于時隙中導頻部分之外的I支路和Q支路信號值不作低通濾波處理。
當基帶信號屬于WCDMA系統(tǒng)上行物理專用控制信道內(nèi)傳輸?shù)男盘枙r，在上述多徑搜索裝置中，更好的是，第一層低通濾波單元包含一階無限沖擊響應濾波器以對采樣相位位于時隙中導頻部分的I支路和Q支路信號值進行低通濾波處理，并且如果采樣相位位于時隙中導頻部分開始碼元處，則一階無限沖擊響應濾波器采用較小的濾波器參數(shù)以提高處理靈敏度，如果采樣相位位于時隙中導頻部分非開始碼元處，則一階無限沖擊響應濾波器采用較大的濾波器參數(shù)以提高處理穩(wěn)定性。
在上述多徑搜索方法或裝置中，可作低通濾波處理的采樣相位上的I支路和Q支路信號包括但不限于已知符號或可作判決符號的信號。
在本發(fā)明的方法和裝置中，通過兩層低通濾波處理可以有效去除高斯噪聲功率譜中的低頻分量，改善了接收信號的信噪比，從而可以檢測出信號干擾比更小的多徑位置。而且上述兩層低通濾波處理并未大幅度增加多徑搜索裝置的復雜程度和系統(tǒng)開銷，因此實現(xiàn)方式簡便而經(jīng)濟。


圖1為理想情況下無線接收信號的延時功率譜。
圖2為實際情況下無線接收信號的延時功率譜。
圖3為現(xiàn)有技術(shù)下多徑搜索單元的示意圖。
圖4為一階無限沖擊響應濾波器的示意圖。
圖5為典型的高斯白噪聲功率譜示意圖。
圖6為按照本發(fā)明較佳實施例的多徑搜索方法的流程圖。
圖7為按照本發(fā)明較佳實施例的多徑搜索裝置的示意圖。
圖8為WCDMA系統(tǒng)上行專用物理信道的幀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為按照本發(fā)明另一較佳實施例的多徑搜索方法的流程圖。
圖10為實現(xiàn)圖9所示實施例方法的多徑搜索裝置的示意圖。
具體實施例方式
如上所述，延時功率譜由于涉及非線性運算，因此噪聲呈現(xiàn)為非白噪聲形式并包含較多的低頻分量，難以通過低通濾波抑制噪聲。為此，在本發(fā)明中采用兩層低通濾波來有效抑制噪聲分量，其中首先在計算延時功率譜之前對解擴解擾得到的可作低通濾波處理的采樣相位上的I支路和Q支路信號進行第一層低通濾波，然后再對計算得到的延時功率譜進行第二層低通濾波。之所以采用兩層低通濾波的原因是，由于I支路和Q支路信號的極性可能隨無線信道而反轉(zhuǎn)，因此限制了用于支路信號的濾波器的輸出信號長度，這制約了低通濾波器的性能。而功率譜中的信號能量值不存在信號反轉(zhuǎn)，因此可以保證濾波器輸出信號有足夠的長度，從而達到更加理想的濾波效果?？傊谝粚拥屯V波在計算延時功率譜之前對支路信號進行，其目的在于在減少信號反轉(zhuǎn)影響的同時有效抑制噪聲，而第二層低通濾波對延時功率譜的信號能量值進行，其目的在于進一步抑制噪聲。此外，上述可作低通濾波處理的支路信號包括但不限于已知符號或者可作判決符號的信號。
以下借助圖6描述按照本發(fā)明方法的一個較佳實施例，在該實施例中假設前端處理獲得的每個相位上的I支路和Q支路信號都可進行低通濾波處理。
如圖6所示，在步驟1中，首先由通信系統(tǒng)接收機內(nèi)的解擴解擾單元對基帶信號進行前端處理以獲得每個采樣相位上的I支路和Q支路信號值。
接著，在步驟2和3，接收機對前端處理獲得的每個采樣相位上的I支路和Q支路信號值進行信號處理。其中，在步驟2中，分別按支路進行第一層低通濾波處理，即，將每個采樣相位上的I支路信號視為一路信號進行濾波處理，將每個采樣相位上的Q支路信號視為另一路信號進行濾波處理，因此每個采樣相位上的兩條支路信號的濾波處理是獨立進行的。如上所述，第一層低通濾波應該考慮到I支路和Q支路信號的反轉(zhuǎn)，因此所用濾波器的輸出信號長度不能太長。在步驟3中，將每個采樣相位上經(jīng)過濾波處理后的支路信號值作相關(guān)累加，即，將每個采樣相位上經(jīng)過低通濾波處理的I支路和Q支路信號值分別與相應的先前I支路累加信號值和先前Q支路累加信號值相加以得到新的I支路信號值和Q支路信號值，這里的先前I支路累加信號值和先前Q支路累加信號值分別為該采樣相位上在當前支路信號之前經(jīng)過低通濾波處理后的I支路信號值的累加值和Q支路信號值的累加值，以某一相位上的I支路信號值為例，假設在通過前端處理獲得的當前I支路信號之前已經(jīng)獲得5個經(jīng)過低通濾波處理后的I支路信號值，則此時的先前I支路累加信號值即為這5個I支路信號值之和，對于Q支路也是如此。值得指出的是，當信道變化較慢時，步驟3的相關(guān)累加處理可以在第一層低通濾波的基礎上進一步改善信號的信噪比，但是對于信道變化較快的情形，則效果不甚明顯。因此步驟3的相關(guān)累加處理是可以省略的，特別是當對信號處理速度要求較高或者接收機系統(tǒng)受到成本限制時。
隨后在步驟4中，每個采樣相位上累加后的I支路和Q支路信號值按照下式作平方求和運算以得到每個采樣相位的信號能量值EiEi＝Ii2+Qi2(1)這里的下標i表示采樣相位編號，Ii和Qi分別表示第i個采樣相位上經(jīng)過相關(guān)累加處理后的I支路和Q支路信號值。
接著進入步驟5中，接收機將每個采樣相位上的信號能量值Ei進行非相關(guān)累加，即，將該信號能量值Ei與相應的先前信號能量累加值相加以得到新的信號能量值，其中先前信號能量累加值為該采樣相位上在當前支路信號之前經(jīng)過低通濾波處理的信號能量值的累加值，以某一相位上的信號能量值為例，假設在當前信號能量值之前已經(jīng)獲得5個經(jīng)過低通濾波處理的信號能量值，則此時的先前信號能量累加值即為這5個信號能量值之和。值得指出的是，步驟5的非相關(guān)累加處理并不能提高信號的信噪比，因此是可以省略的，特別是當對信號處理速度要求較高或者接收機系統(tǒng)受到成本限制時。
在完成步驟5之后即進入步驟6，對每個采樣相位上經(jīng)過非相關(guān)累加處理后的信號能量值進行第二層低通濾波，即，將每個采樣相位上的信號能量值視為一路信號進行低通濾波處理。如上所述，由于信號能量值不存在反轉(zhuǎn)，因此所用濾波器的輸出信號長度可以設定得較長。
在步驟7中，接收機可根據(jù)步驟6第二層低通濾波后的信號能量值進行多徑位置判決，而在步驟8中，根據(jù)判決結(jié)果輸出多徑相位信息并返回步驟1。對于步驟7的多徑位置判決的方式，由上可見，本發(fā)明對此沒有限制，而且也非本發(fā)明的內(nèi)容，因此不作深入描述。這里僅以最簡單的情形為例，假設上述處理過程中不包括相關(guān)累加和非相關(guān)累加的步驟3和5，則多徑位置判決規(guī)則可簡單地預先設定一個閾值，并根據(jù)信號能量值與閾值的比較結(jié)果確定采樣相位是否為多徑位置，如果信號能量值大于或等于閾值，則判定為多徑位置，否則判定為非多徑位置。對于包括相關(guān)累加和非相關(guān)累加的步驟3和5的情形，此時的閾值可能隨累加個數(shù)而定，由于要根據(jù)具體情況而定，所以不作深入討論。
以下借助圖7描述按照本發(fā)明多徑搜索裝置的一個較佳實施例，同樣，在該實施例中也假設解擴解擾單元獲得的每個相位上的I支路和Q支路信號都可進行低通濾波處理。在圖7所示的實施例中，多徑搜索裝置依次包括解擴解擾單元41、第一層低通濾波單元120、能量計算單元121、第二層低通濾波單元42、峰值濾波器43和閾值判決單元44。以下分別描述各單元的功能和工作原理。
解擴解擾單元41從基帶信號獲得各個采樣相位上的I支路和Q支路信號并將獲得的支路信號輸出至第一層低通濾波單元120。解擴解擾單元41可采用滑動相關(guān)器/相關(guān)器組或匹配濾波器實現(xiàn)解擴解擾功能。對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說，滑動相關(guān)器/相關(guān)器組和匹配濾波器的工作原理和結(jié)構(gòu)都是公知的，因此不再贅述。
第一層低通濾波單元120對解擴解擾單元41輸出的每個相位上的I支路和Q支路信號分別按支路進行第一層低通濾波處理并將結(jié)果輸出至能量計算單元121，如上所述，考慮到I支路和Q支路信號的反轉(zhuǎn)，因此該單元所用濾波器的輸出信號長度不能太長。第一層低通濾波單元還可包含相關(guān)累加模塊(未畫出)，其將每個采樣相位上經(jīng)過濾波處理后的I支路和Q支路信號值分別作相關(guān)累加，其方式與前述實施例中的步驟(3)相似，此處不再贅述。
能量計算單元121內(nèi)的平方求和模塊(未畫出)將經(jīng)過相關(guān)累加處理或未經(jīng)過相關(guān)累加處理的支路信號按照上式(1)計算每個相位上的信號能量值以得到若干延時功率譜并輸出至第二層低通濾波單元42。
第二層低通濾波單元42可包含非相關(guān)累加模塊(未畫出)，其將若干延時功率譜內(nèi)每個采樣相位上經(jīng)過濾波處理后的信號能量值作非相關(guān)累加，其方式與前述實施例中的步驟(5)相似。經(jīng)過非相關(guān)累加處理或未經(jīng)過非相關(guān)累加處理的信號能量值由第二層低通濾波單元42內(nèi)的濾波器進行低通濾波并將這樣處理后的延時功率譜輸出至峰值濾波單元43。
峰值濾波單元43根據(jù)第二層低通濾波單元42輸出的延時功率譜確定峰值位置并將峰值相位和能量輸出至多徑判決單元44。
多徑判決單元44根據(jù)峰值濾波單元輸出的峰值能量和一定的判決規(guī)則判斷峰值位置是否為多徑位置，并將判斷結(jié)果輸出至后續(xù)處理單元。至于判決方式，如上所述，由于不屬于本發(fā)明的范圍，因此不作深入描述。
在上述實施例的多徑搜索裝置中，解擴解擾單元41可以列入前端處理單元，而第一層低通濾波單元120、能量計算單元121、第二層低通濾波單元42、峰值濾波單元43和多徑判決單元44則可列入后端處理單元。
在上述本發(fā)明的多徑搜索方法和裝置中包含了如下的假設通過對基帶信號的解擴解擾處理獲得每個采樣相位上的I支路和Q支路信號都可進行低通濾波處理和相關(guān)累加處理。但是在某些情況下并非如此，例如作為已知符號或者可作判決符號的信號，其相位上的支路信號可作低通濾波處理和/或相關(guān)累加處理，而對于其它未知符號或無法作判決符號的信號，其相位上的支路信號卻不能作這樣的處理。對于這些情況，本發(fā)明的方法和裝置仍然是適用的，顯而易見的處理方式為，對于支路信號，首先判斷是否可作低通濾波處理，如果可作低通濾波處理，則仍然進行本發(fā)明的兩層低通濾波處理，否則，則采用其它的濾波處理方式。總之，不管是對前端處理單元提供的全部信號還是部分信號，只要采用了上述兩層濾波處理方法，都屬于本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
以下以WCDMA系統(tǒng)的上行傳輸信道為例作進一步的描述。圖8示出了WCDMA系統(tǒng)上行專用物理信道的幀結(jié)構(gòu)，該信道由并行傳輸?shù)膶Ｓ梦锢砜刂菩诺繢PCCH和專用物理數(shù)據(jù)信道DPDCH組成，其中導頻(pilot)信號由于已知符號，因此可用于多徑搜索的第一層濾波和相關(guān)累加，但是如圖8所示，它與其他信息(例如TFCI域、FBI域和TPC域等)時分復用DPCCH信道的時隙。
以下借助圖9具體描述在上述情形下應用本發(fā)明兩層低通濾波原理的多徑搜索方法。在該方法中采用圖4所示的一階無限沖擊響應(IIR)濾波器完成兩層低通濾波處理，并且對于第一層低通濾波，其濾波器參數(shù)α是可變的，即，當采樣相位位于DPCCH信道時隙內(nèi)的導頻開始碼片處時采用數(shù)值較小的參數(shù)α2以提高濾波處理的靈敏度，而當位于時隙內(nèi)的其它導頻碼片上時采用數(shù)值較大的參數(shù)α1，對于第二層低通濾波則采用不變的參數(shù)α3以提高濾波處理的穩(wěn)定性如圖9所示，在步驟1中，首先由接收機內(nèi)的解擴解擾單元對基帶信號進行前端處理以獲得每個采樣相位上的I支路和Q支路信號值。接著，在步驟2中，接收機判斷每個采樣相位是否處于一個時隙的導頻部分，即判斷是否處于圖8中每個DPCCH信道時隙內(nèi)的Npilot個導頻比特部分。如果判斷處于導頻部分，則進入步驟3，否則直接進入步驟8。在步驟3中，接收機進一步判斷采樣相位是否位于一個時隙內(nèi)的導頻碼片開始處，如果不是，則進入步驟4，為一階IIR濾波器設定數(shù)值較大的參數(shù)α1，否則進入步驟5，為濾波器設定數(shù)值較小的參數(shù)α2。在步驟4或5選定濾波器參數(shù)后，即依次進入步驟6和7，對每個采樣相位上的I支路和Q支路信號進行與圖6所示實施例所述相同的第一層低通濾波處理和信號相關(guān)累加處理。
在步驟8，每個采樣相位上相關(guān)累加后的I支路和Q支路信號值(當采樣相位位于時隙的導頻部分內(nèi)時)或者未相關(guān)累加的I支路和Q支路信號值(當采樣相位位于時隙的非導頻部分時)按照式(1)作平方求和運算以得到每個采樣相位的信號能量值Ei。
隨后，在步驟9中，按照圖6所示實施例所述方式將每個采樣相位上的信號能量值Ei進行非相關(guān)累加，而在步驟10中，按照圖6所示實施例所述方式對每個采樣相位上經(jīng)過非相關(guān)累加處理后的信號能量值進行第二層低通濾波，如上所述，這里采用參數(shù)為α3的一階IIR濾波器完成低通濾波處理。
隨后進入步驟11，接收機按照圖6所示實施例所述方式，根據(jù)步驟10第二層低通濾波后的信號能量值進行多徑位置判決，而在步驟12中，接收機根據(jù)判決結(jié)果輸出多徑相位信息并返回步驟1。
以下借助圖10描述實現(xiàn)圖9所示實施例方法的多徑搜索裝置框圖。如圖10所示，該適用于WCDMA系統(tǒng)上行信道多徑搜索的裝置依次包括解擴解擾單元41、第一層低通濾波單元120、相關(guān)累加單元150、輸入數(shù)據(jù)選擇單元151、能量計算單元152、非相關(guān)累加單元153、第二層低通濾波單元154、峰值濾波器43、門限判決單元44、第一層低通濾波參數(shù)選擇單元155和控制單元156。以下分別各個單元的功能和工作原理，圖中與圖7相似或相同的單元都用相同的標號表示。
解擴解擾單元41從基帶信號獲得各個采樣相位上的I支路和Q支路信號并將獲得的支路信號輸出至第一層低通濾波單元120和輸入數(shù)據(jù)選擇單元151。
在控制單元156的控制下，第一層低通濾波單元120采用圖4所示的一階無限沖擊響應(IIR)濾波器對解擴解擾單元41輸出的每個相位上的I支路和Q支路信號分別按支路進行第一層低通濾波處理并將結(jié)果輸出至相關(guān)累加單元150。濾波器的參數(shù)α由第一層低通濾波參數(shù)選擇單元155選定，當采樣相位位于DPCCH信道時隙內(nèi)的導頻開始碼片處時，單元155為一階IIR濾波器選定較小的參數(shù)α2以提高處理的靈敏度，而當位于時隙內(nèi)的其它導頻碼片上時，則選定較大的參數(shù)α1以提高處理的穩(wěn)定性。
相關(guān)累加單元150在控制單元156的控制下將每個采樣相位上經(jīng)過第一層濾波處理后的I支路和Q支路信號值分別作相關(guān)累加并輸出至輸入數(shù)據(jù)選擇單元151，相關(guān)累加方式與前述實施例中的步驟(3)相似，此處不再贅述。
在控制單元156的控制下，輸入數(shù)據(jù)選擇單元151選擇是將解擴解擾單元41的輸出信號還是相關(guān)累加單元150的輸出信號送至能量計算單元152，具體而言，如果支路信號的采樣相位位于DPCCH信道時隙的導頻部分，則選擇將相關(guān)累加單元150輸出的信號送至能量計算單元152，否則，直接將解擴解擾單元41的輸出信號送至能量計算單元152。
能量計算單元152按照式(1)計算每個相位上的信號能量值以得到若干延時功率譜并輸出至非相關(guān)累加單元153，由其將若干延時功率譜內(nèi)每個采樣相位上經(jīng)過濾波處理后的信號能量值作非相關(guān)累加，其方式與前述實施例中的步驟(5)相似。
經(jīng)過非相關(guān)累加處理的信號能量值由第二層低通濾波單元42內(nèi)的一階IIR濾波器進行低通濾波并將這樣處理后的延時功率譜輸出至峰值濾波單元43。
峰值濾波單元43根據(jù)第二層低通濾波單元42輸出的延時功率譜確定峰值位置并將峰值相位和能量輸出至多徑判決單元44。多徑判決單元44根據(jù)峰值濾波單元輸出的峰值能量和一定的判決規(guī)則判斷峰值位置是否為多徑位置，并將判斷結(jié)果輸出至后續(xù)處理單元。同樣，對于判決方式，如上所述，由于不屬于本發(fā)明的范圍，因此不作深入描述。
值得指出的是，在圖10所示裝置中，控制單元156相對獨立于第一層低通濾波單元120、相關(guān)累加單元150和輸入數(shù)據(jù)選擇單元151并對這些單元實現(xiàn)相應的控制功能。作為另一種替換方式，這樣的控制單元不必獨立存在而是可以將相應的控制功能集成在各自的單元內(nèi)實現(xiàn)。但是無論采用何種方式，對于本發(fā)明通過兩層低通濾波降低噪聲低頻分量的原理都沒有實質(zhì)性的影響，因此它們并不構(gòu)成對本發(fā)明精神和范圍的限定。
權(quán)利要求
1.一種用于碼分多址通信系統(tǒng)的多徑搜索方法，所述通信系統(tǒng)中的接收機通過對基帶信號的解擴解擾處理獲得每個采樣相位上的I支路和Q支路信號，其特征在于，所述接收機按照如下步驟獲得多徑位置(1)對可作低通濾波處理的采樣相位上的I支路和Q支路信號值分別按支路完成包含低通濾波在內(nèi)的信號處理；(2)將經(jīng)過步驟(1)處理和未經(jīng)步驟(1)處理的每個采樣相位上的I支路信號值與Q支路信號值進行平方求和運算以得到每個采樣相位上的信號能量值；(3)對每個采樣相位上的信號能量值完成包含低通濾波的信號處理；以及(4)根據(jù)每個采樣相位上經(jīng)過步驟(3)處理后的信號能量值確定該相位是否為多徑位置。
2.如權(quán)利要求1所述的多徑搜索方法，其特征在于，所述步驟(1)的信號處理進一步包括將每個采樣相位上經(jīng)過低通濾波處理的I支路和Q支路信號值分別與相應的先前I支路累加信號值和先前Q支路累加信號值相加以得到新的I支路信號值和Q支路信號值，其中先前I支路累加信號值和先前Q支路累加信號值分別為該采樣相位上在當前支路信號之前經(jīng)過低通濾波處理的I支路信號值的累加值和Q支路信號值的累加值。
3.如權(quán)利要求2所述的多徑搜索方法，其特征在于，所述步驟(3)的信號處理進一步包括在低通濾波處理之前將步驟(2)得到的每個采樣相位上的信號能量值與相應的先前信號能量累加值相加以得到新的信號能量值，其中先前信號能量累加值為該采樣相位上在當前支路信號之前經(jīng)過低通濾波的信號能量值的累加值。
4.如權(quán)利要求1-3中任意一項所述的多徑搜索方法，其特征在于，所述可作低通濾波處理的采樣相位上的I支路和Q支路信號包括已知符號或可作判決符號的信號。
5.如權(quán)利要求1-3中任意一項所述的多徑搜索方法，其特征在于，所述基帶信號屬于WCDMA系統(tǒng)上行物理專用控制信道內(nèi)傳輸?shù)男盘?，在步驟(1)中對采樣相位位于時隙中導頻部分的I支路和Q支路信號值分別按支路完成包含低通濾波在內(nèi)的信號處理而對采樣相位位于時隙中導頻部分之外的I支路和Q支路信號值不作低通濾波處理。
6.如權(quán)利要求5所述的多徑搜索方法，其特征在于，在步驟(1)中采用一階無限沖擊響應濾波器對采樣相位位于時隙中導頻部分的I支路和Q支路信號值進行低通濾波處理，并且如果采樣相位位于時隙中導頻部分開始碼元處，則一階無限沖擊響應濾波器采用較小的濾波器參數(shù)以提高處理靈敏度，如果采樣相位位于時隙中導頻部分非開始碼元處，則一階無限沖擊響應濾波器采用較大的濾波器參數(shù)以提高處理穩(wěn)定性。
7.一種用于碼分多址通信系統(tǒng)的多徑搜索裝置，由前端處理單元和后端處理單元組成，所述前端處理單元通過解擴解擾處理基帶接收信號獲得每個采樣相位上的I支路和Q支路信號，所述后端處理單元根據(jù)采樣相位上的I支路和Q支路信號確定多徑位置，其特征在于，所述后端處理單元包括第一層低通濾波單元，用于對前端處理單元輸出的可作低通濾波處理的采樣相位上的I支路和Q支路信號值分別按支路完成包含低通濾波在內(nèi)的信號處理；能量計算單元，用于將經(jīng)過第一層濾波單元處理和未經(jīng)第一層低通濾波單元處理的每個采樣相位上后的I支路信號值與Q支路信號值進行平方求和運算以得到每個采樣相位上的信號能量值；第二層低通濾波單元，用于對能量計算單元輸出的每個采樣相位上的信號能量值完成低通濾波處理以獲得由經(jīng)過低通濾波后的各相位上信號能量值構(gòu)成的延時功率譜；峰值濾波單元，用于確定所述第二層低通濾波單元獲得的延時功率譜中每個峰位的相位和能量值；以及多徑判決單元，用于根據(jù)一定的判定規(guī)則和所述峰值濾波單元輸出的每個峰位能量值判斷該峰位是否為多徑位置并輸出判斷結(jié)果。
8.如權(quán)利要求7所述的多徑搜索裝置，其特征在于，所述第一層低通濾波單元進一步包括相關(guān)累加模塊，用于將每個采樣相位上經(jīng)過低通濾波處理的I支路和Q支路信號值分別與相應的先前I支路累加信號值和先前Q支路累加信號值相加以得到新的I支路信號值和Q支路信號值，其中先前I支路累加信號值和先前Q支路累加信號值分別為該采樣相位上在當前支路信號之前經(jīng)過低通濾波處理的I支路信號值的累加值和Q支路信號值的累加值。
9.如權(quán)利要求8所述的多徑搜索裝置，其特征在于，所述第二層低通濾波單元進一步包括非相關(guān)累加單元，用于在低通濾波處理之前將能量計算單元得到的每個采樣相位上的信號能量值與相應的先前信號能量累加值相加以得到新的信號能量值，其中先前信號能量累加值為該采樣相位上在當前支路信號之前經(jīng)過低通濾波的信號能量值的累加值。
10.如權(quán)利要求7-9中任意一項所述的多徑搜索裝置，其特征在于，所述可作低通濾波處理的采樣相位上的I支路和Q支路信號包括已知符號或可作判決符號的信號。
全文摘要
在按照本發(fā)明的多徑搜索方法中，通信系統(tǒng)接收機通過對基帶信號的解擴解擾處理獲得每個采樣相位上的I支路和Q支路信號，接收機按照如下步驟獲得多徑位置(1)對可作低通濾波處理的采樣相位上的I支路和Q支路信號值分別按支路完成包含低通濾波在內(nèi)的信號處理；(2)將每個采樣相位上經(jīng)過或未經(jīng)步驟(1)處理后的I支路信號值與Q支路信號值進行平方求和運算以得到每個采樣相位上的信號能量值；(3)對每個采樣相位上的信號能量值完成包含低通濾波的信號處理；以及(4)根據(jù)每個采樣相位上經(jīng)過步驟(3)處理后的信號能量值確定該相位是否為多徑位置。本發(fā)明的方法和裝置通過兩層低通濾波處理有效去除了高斯噪聲功率譜中的低頻分量。
文檔編號H04B7/04GK1505296SQ0215082
公開日2004年6月16日 申請日期2002年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月29日
發(fā)明者吳濤, 石軍, 濤 吳 申請人:華為技術(shù)有限公司