專利名稱：碼分多址通信系統(tǒng)中的多徑跟蹤裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多徑跟蹤技術(shù)，特別是指一種碼分多址(CDMA，Code DivisionMultiple Access)通信系統(tǒng)中的多徑跟蹤裝置及方法。
背景技術(shù)：
由于CDMA技術(shù)具有大容量、多用戶、軟容量以及具有抑制系統(tǒng)帶內(nèi)噪聲的優(yōu)點，相對于傳統(tǒng)的頻分多址(FDMA，F(xiàn)requency Division Multiple Access)和時分多址(TDMA，Time Division Multiple Access)技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢。正因如此，以CDMA技術(shù)為基礎(chǔ)的第三代(3G)無線通信系統(tǒng)成為當(dāng)前大力推進(jìn)的主流無線通信商用系統(tǒng)。
CDMA無線通信系統(tǒng)中，信號在空中傳播時一方面要受到障礙物、電離層等的阻擋、折射、反射和散射的影響，另一方面有限帶寬的信號在空中傳播時還會在頻域上發(fā)生偏移和擴展，因此，瑞克(RAKE)接收機收到的信號已經(jīng)不是直達(dá)的一路信號，而是從不同方向經(jīng)不同路徑來的多路信號，該多路信號中所傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)都一樣，但具有不同的延時，是相互獨立的發(fā)送信號復(fù)本的疊加，通常將這種從不同路徑來的同一數(shù)據(jù)源信號稱為多徑信號。由于數(shù)據(jù)符號被長的偽隨機(PN，Pseudo-Noise)序列所擴展，因此每個碼片(chip)的持續(xù)時間很短，這樣，通過不同路徑傳送到RAKE接收機的信號，就能在碼片上被有效地分離。
無線通信系統(tǒng)中，準(zhǔn)確的時間同步是非常重要的，同步與否與同步達(dá)到的有效精度會直接影響到無線通信系統(tǒng)能否工作和工作時的性能。在采用CDMA技術(shù)的無線通信系統(tǒng)、即CDMA無線通信系統(tǒng)中，時間同步顯得尤為重要，對時間同步的精度要求往往低于1個chip的時間長度，如1/16chip。CDMA無線通信系統(tǒng)之所以對時間同步要求如此之高，是由于CDMA無線通信系統(tǒng)通過不同的擾碼來區(qū)分不同小區(qū)，并通過不同的擴頻碼來區(qū)分不同用戶。當(dāng)CDMA無線通信系統(tǒng)的同步精度達(dá)不到要求時，用戶受到的多址干擾(MAI，MultipleAccess Interference)、符號間干擾(ISI，Inter-symbol Interference)以及多徑干擾(MPI，MultiPath Interferences)就會急劇增加。在多小區(qū)、多用戶條件下，同步不準(zhǔn)會嚴(yán)重影響到CDMA無線通信系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致CDMA無線通信系統(tǒng)無法正常工作。
這樣，對于CDMA無線通信系統(tǒng)而言，在時間上準(zhǔn)確地捕獲、鎖定好各接收分支上的信號就顯得尤為重要了。目前，對各徑信號的捕獲通常是通過多徑搜索來實現(xiàn)的，多徑搜索實現(xiàn)對接收信號各個多徑位置的捕獲，其精度通常不低于1/2chip。然而，在實際應(yīng)用中，一方面，由于各種原因各多徑信號的位置往往會在一定范圍內(nèi)發(fā)生偏移，另一方面，多徑捕獲的位置對RAKE接收機而言，其精度還不夠，為了更準(zhǔn)確地捕獲多徑的位置，也為了能夠?qū)⒏鞫鄰轿恢面i定在設(shè)計的精度范圍內(nèi)，通常采用多徑跟蹤的方法來實現(xiàn)。多徑跟蹤使用得比較多的方案是基于早晚門的延遲鎖相環(huán)(DLL，Delay-Locked Loop)的多徑跟蹤電路。所謂早晚門是將信號區(qū)分為早路信號和晚路信號，將延遲相對于正確的延遲超前Δ個chip的信號稱為早路信號，將延遲相對于正確的延遲滯后Δ個chip的信號稱為晚路信號。
圖1為現(xiàn)有多徑跟蹤裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，多徑跟蹤裝置包括晚路導(dǎo)頻符號功率獲取單元101、早路導(dǎo)頻符號功率獲取單元102、早晚門功率誤差獲取單元103、環(huán)路濾波單元104、相位跟蹤控制單元105、壓控振蕩器(VCO，Voltage Controlled Oscillator)106和PN碼生成器107。其中，晚路導(dǎo)頻符號功率獲取單元101用于根據(jù)接收的晚路信號和來自于PN碼生成器107的PN碼生成晚路信號功率，并將晚路信號功率輸出至早晚門功率誤差獲取單元103；早路導(dǎo)頻符號功率獲取單元102用于根據(jù)接收的早路信號和來自于PN碼生成器107的PN碼生成早路信號功率，并將早路信號功率輸出至早晚門功率誤差獲取單元103，晚路信號和早路信號均為I路和Q路在一起的復(fù)數(shù)信號；早晚門功率誤差獲取單元103用于根據(jù)接收的晚路信號功率和早路信號功率計算晚、早路信號的功率誤差，并將該功率誤差轉(zhuǎn)換為時延誤差，將該時延誤差輸出至環(huán)路濾波單元104；環(huán)路濾波單元104用于對接收的時延誤差的干擾和環(huán)路噪聲進(jìn)行濾除，得到更平滑、更穩(wěn)定的早、晚路時延誤差信號，并將該時延誤差信號輸出至相位跟蹤控制單元105；相位跟蹤控制單元105用于根據(jù)壓控振蕩器106的響應(yīng)特性將接收的時延誤差信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于壓控振蕩器106的電壓控制信號，并將該電壓控制信號輸出至壓控振蕩器106；壓控振蕩器106用于根據(jù)接收的電壓控制信號控制PN碼生成器107生成PN碼；PN碼生成器107在壓控振蕩器控制電壓的調(diào)整下生成PN碼，并將PN碼分別輸出至晚路導(dǎo)頻符號功率獲取單元101、早路導(dǎo)頻符號功率獲取單元102，通過調(diào)整和鎖定PN碼的相位來鎖定多徑位置。
經(jīng)早晚門功率誤差獲取單元103得到的晚、早路信號的功率誤差信號ei(ε)的表達(dá)形式為ei(ε)＝K·Pi·[g2((ε-0.5)Tc)-g2((ε+0.5)Tc)]，其中，K為常數(shù)，Pi為當(dāng)前中路解擴符號的復(fù)數(shù)功率，即當(dāng)前中路信號經(jīng)解擴后的復(fù)數(shù)功率，ε是對碼片進(jìn)行歸一化后的環(huán)路的時延誤差信號，函數(shù)g(εTc)是接收機匹配濾波后的歸一化單位沖擊響應(yīng)。接收濾波器是位于RAKE接收機前端最初接收信號的濾波器，通常使用的是根升余弦濾波器，如第三代合作伙伴計劃(3GPP，3rdGeneration Partnership Project)系統(tǒng)，這時在接收端經(jīng)過匹配濾波后，接收濾波器的沖擊響應(yīng)為升余弦濾波器，此時g(εTc)的表達(dá)形式為g(ϵTc)=sin(πϵ)πϵ·cos(πϵ)1-(2αϵ)2,]]>其中，α為接收濾波器的滾降因子，如在3GPP FDD中為0.22。
根據(jù)ei(ε)的表達(dá)形式可見，ei(ε)中包含有Pi，這樣，通過ei(ε)得到的時延誤差信號中也包含有Pi的影響，這會存在著很多問題。首先，Pi為發(fā)送信號在信道受到干擾與衰落后到達(dá)RAKE接收機經(jīng)解擾、解擴后的導(dǎo)頻符號的功率值，Pi會由于終端的移動性、無線信道的時變性和功率控制的非理想性而發(fā)生很大的起伏，其起伏范圍往往會達(dá)到2～4個數(shù)量級，因此，如果不對ei(ε)進(jìn)行相應(yīng)處理，消除Pi的影響，則必然導(dǎo)致得到的ei(ε)存在非常大的起伏，這樣，就無法根據(jù)ei(ε)對各徑信號進(jìn)行準(zhǔn)確的同步與跟蹤。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種碼分多址通信系統(tǒng)中的多徑跟蹤裝置及方法，以對各徑信號進(jìn)行準(zhǔn)確的同步與跟蹤。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種碼分多址通信系統(tǒng)中的多徑跟蹤裝置，包括晚路導(dǎo)頻符號功率獲取單元、早路導(dǎo)頻符號功率獲取單元、中路導(dǎo)頻符號功率獲取單元、早晚門功率誤差獲取單元、中路功率估計單元、歸一化處理單元、環(huán)路濾波單元、非線性映射單元、相位跟蹤控制單元、壓控振蕩器和偽隨機PN碼生成器，其中，所述晚路導(dǎo)頻符號功率獲取單元用于根據(jù)接收的晚路信號和來自于PN碼生成器的PN碼生成晚路信號功率，所述早路導(dǎo)頻符號功率獲取單元用于根據(jù)接收的早路信號和來自于PN碼生成器的PN碼生成早路信號功率，所述中路導(dǎo)頻符號功率獲取單元用于根據(jù)接收的中路信號和來自于PN碼生成器的PN碼生成中路信號功率；所述早晚門功率誤差獲取單元用于根據(jù)所述晚路信號功率和所述早路信號功率計算晚、早路信號的功率誤差；所述中路功率估計單元用于根據(jù)所述中路信號功率確定準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率；所述歸一化處理單元用于根據(jù)所述準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率對所述功率誤差進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化功率誤差；所述環(huán)路濾波單元用于對所述歸一化功率誤差的干擾和環(huán)路噪聲進(jìn)行濾除，得到平滑穩(wěn)定的歸一化功率誤差信號；所述非線性映射單元用于根據(jù)存儲的歸一化功率誤差信號與時延誤差信號之間的對應(yīng)關(guān)系，確定與所述歸一化功率誤差信號相對應(yīng)的時延誤差信號；所述相位跟蹤控制單元用于根據(jù)所述壓控振蕩器的響應(yīng)特性將接收的時延誤差信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于所述壓控振蕩器的電壓控制信號；所述壓控振蕩器用于根據(jù)所述電壓控制信號控制PN碼生成器生成PN碼；所述PN碼生成器在壓控振蕩器控制電壓的調(diào)整下生成PN碼，并將PN碼分別輸出至晚路導(dǎo)頻符號功率獲取單元、早路導(dǎo)頻符號功率獲取單元和中路導(dǎo)頻符號功率獲取單元。
較佳地，所述中路功率估計單元進(jìn)一步用于接收所述晚路信號功率和所述早路信號功率，根據(jù)所述晚、早、中路信號的功率確定準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率。
較佳地，所述歸一化處理單元進(jìn)一步用于對所述中路信號功率進(jìn)行N點滑動加權(quán)平均。
本發(fā)明提供了一種碼分多址通信系統(tǒng)中的多徑跟蹤方法，包括根據(jù)PN碼、晚、早路信號確定晚、早路信號的功率誤差，并獲取準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率；根據(jù)所述當(dāng)前中路信號功率對所述功率誤差進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化功率誤差信號，根據(jù)歸一化功率誤差信號與時延誤差信號之間的非線性映射關(guān)系，確定與得到的歸一化功率誤差信號相對應(yīng)的時延誤差信號；將時延誤差信號轉(zhuǎn)換為用于控制生成PN碼的電壓控制信號，通過調(diào)整和鎖定PN碼的相位來鎖定多徑位置。
相應(yīng)地，所述獲取準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率，包括直接將當(dāng)前中路信號功率作為準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率；或者，根據(jù)晚、早、中路信號各自的功率確定準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率。
相應(yīng)地，所述根據(jù)晚、早、中路信號各自的功率確定準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率，包括Si＝(Pi，E+Pi，L+Pi，O)/(1+2g2(0.5Tc))，其中，Si為準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率，Pi，E為早路信號功率，Pi，L為晚路信號功率，Pi，O為中路信號功率，1+2g2(0.5Tc)為設(shè)定值；或者，Si＝(Pi，E+Pi，L+Pi，O-Min(Pi，E，Pi，L，Pi，O))/(1+g2(0.5Tc))，其中，Si為準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率，Pi，E為早路信號功率，Pi，L為晚路信號功率，Pi，O為中路信號功率，1+g2(0.5Tc)為設(shè)定值。
相應(yīng)地，所述歸一化功率誤差信號與時延誤差信號之間的非線性映射關(guān)系，是η‾i(ϵ)=g2((ϵ-0.5)Tc)-g2((ϵ+0.5)Tc),]]>其中， 為歸一化功率誤差信號，ε為時延誤差信號且-0.5Tc≤ε≤0.5Tc，ε為對應(yīng)于 的值。
相應(yīng)地，所述進(jìn)行歸一化處理之前，進(jìn)一步包括對中路信號功率進(jìn)行N點滑動加權(quán)平均P^i=Σk=1Nwk·si-k,]]>其中， 為中路信號的加權(quán)平均功率，εi-k為估計出的當(dāng)前符號εi之前的第k個中路信號的功率，wk為濾波系數(shù)，Σk=1Nwk=1.]]>相應(yīng)地，所述濾波系數(shù)，采用平均加權(quán)濾波；或者，多項式加權(quán)濾波；或者，指數(shù)加權(quán)濾波。
本發(fā)明中，在現(xiàn)有多徑跟蹤裝置中增加中路功率估計單元、歸一化處理單元和非線性映射單元。通過中路功率估計單元獲取準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率，在歸一化處理單元中對晚、早路信號的功率誤差進(jìn)行歸一化處理，消除中路信號功率對功率誤差的影響，實現(xiàn)對功率誤差的有效歸一化；得到平滑穩(wěn)定的歸一化功率誤差信號后，在非線性映射單元中根據(jù)歸一化功率誤差信號與時延誤差信號之間的非線性映射關(guān)系，確定出準(zhǔn)確的時延誤差信號，這樣，由該時延誤差信號得到的電壓控制信號也就更為準(zhǔn)確，進(jìn)而，由該電壓控制信號控制生成的PN碼就能夠準(zhǔn)確鎖定多徑位置，有效提高多徑跟蹤的精度，減小定時抖動。
另外，歸一化處理單元對中路信號功率進(jìn)行N點滑動加權(quán)平均，以獲得更準(zhǔn)確的中路信號功率。


圖1為現(xiàn)有多徑跟蹤裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為升余弦濾波器的單位脈沖響應(yīng)功率示意圖；圖3為本發(fā)明中多徑跟蹤裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4A為現(xiàn)有技術(shù)中所采用的功率誤差信號與時延誤差信號的鑒相特性示意圖；圖4B為本發(fā)明中所采用的歸一化功率誤差信號與時延誤差信號的鑒相特性示意圖；圖5為本發(fā)明中多徑跟蹤裝置的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明中與現(xiàn)有技術(shù)的功率誤差信號到時延誤差信號的映射關(guān)系對比示意圖。
具體實施例方式
由于晚、早路信號的功率誤差信號ei(ε)中包含有當(dāng)前中路信號功率Pi，因此，必須對Pi進(jìn)行準(zhǔn)確估計，并在ei(ε)中將估計得到的Pi消除，得到歸一化功率誤差信號，以便后續(xù)過程中根據(jù)該歸一化功率誤差信號進(jìn)行準(zhǔn)確的同步與跟蹤。
Pi是當(dāng)前中路信號經(jīng)解擴后的功率，要消除Pi的影響得到歸一化功率誤差信號，就必須對Pi進(jìn)行準(zhǔn)確估計，圖2為升余弦濾波器的單位脈沖響應(yīng)功率示意圖，如圖2所示，接收濾波器的響應(yīng)為升余弦濾波器，其單位脈沖響應(yīng)功率表示為g2(εTc)，如果捕獲的多徑位置完全準(zhǔn)確，則Pi對應(yīng)圖中的A點，但如果捕獲的多徑位置存在時延誤差，例如，時延誤差為[-1/2，1/2]chip，則Pi將對應(yīng)圖中的B點到C點之間的區(qū)域，此時，Pi的估計是不準(zhǔn)確的，因此，如何對Pi進(jìn)行準(zhǔn)確估計是非常重要的。
本發(fā)明中，根據(jù)PN碼、晚、早路信號確定晚、早路信號的功率誤差，并獲取準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率，根據(jù)獲取的當(dāng)前中路信號功率對晚、早路信號的功率誤差進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化功率誤差信號，根據(jù)歸一化功率誤差信號與時延誤差信號之間的非線性映射關(guān)系，確定與得到的歸一化功率誤差信號相對應(yīng)的時延誤差信號，將時延誤差信號轉(zhuǎn)換為用于控制生成PN碼的電壓控制信號，通過調(diào)整和鎖定PN碼的相位來鎖定多徑位置。
圖3為本發(fā)明中多徑跟蹤裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，多徑跟蹤裝置包括晚路導(dǎo)頻符號功率獲取單元101、早路導(dǎo)頻符號功率獲取單元102、中路導(dǎo)頻符號功率獲取單元301、早晚門功率誤差獲取單元302、中路功率估計單元303、歸一化處理單元304、環(huán)路濾波單元104、非線性映射單元305、相位跟蹤控制單元105、壓控振蕩器106和PN碼生成器107，與現(xiàn)有的多徑跟蹤裝置相比，增加了一個接收中路信號的中路導(dǎo)頻符號功率獲取單元301、中路功率估計單元303、歸一化處理單元304和非線性映射單元305，另外，早晚門功率誤差獲取單元302的作用也不同于現(xiàn)有的早晚門功率誤差獲取單元103。由于背景技術(shù)部分已經(jīng)對現(xiàn)有多徑跟蹤裝置包括的各單元的作用進(jìn)行了詳細(xì)描述，因此，此處僅描述各單元在實現(xiàn)及連接關(guān)系上與現(xiàn)有的不同之處及新增加的各單元的具體實現(xiàn)。
中路導(dǎo)頻符號功率獲取單元301用于根據(jù)接收的中路信號和來自于PN碼生成器107的PN碼生成中路信號功率，并將中路信號功率輸出至中路功率估計單元303；中路功率估計單元303用于根據(jù)接收的中路信號功率確定準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率，將準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率輸出至歸一化處理單元304。這里對于CDMA無線通信系統(tǒng)而言，各路信號功率通常是連續(xù)導(dǎo)頻信道上經(jīng)解擴后的符號功率，如在寬帶碼分多址(WCDMA，Wide-band Code DivisionMultiple Access)系統(tǒng)中是在公共導(dǎo)頻信道(CPICH，Common Pilot Channel)上解擴后的符號功率。中路功率估計單元303的具體實現(xiàn)可以有以下兩種不同方式，一種實現(xiàn)方式是中路功率估計單元303只接收到來自于中路導(dǎo)頻符號功率獲取單元301輸出的當(dāng)前中路信號功率，此時，中路功率估計單元303直接將該中路信號功率作為準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率；另一種實現(xiàn)方式是中路功率估計單元303不僅接收到來自于中路導(dǎo)頻符號功率獲取單元301輸出的當(dāng)前中路信號功率，還接收到來自于晚路導(dǎo)頻符號功率獲取單元101、早路導(dǎo)頻符號功率獲取單元102輸出的晚、早路信號各自的功率，此時，中路功率估計單元303將根據(jù)晚、早、中路信號各自的功率確定準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率。為使當(dāng)前中路信號功率更為準(zhǔn)確，歸一化處理單元304收到中路功率估計單元303提供的準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率后，可進(jìn)一步對中路信號功率進(jìn)行平滑處理，即對中路信號功率進(jìn)行N點滑動加權(quán)平均。
早晚門功率誤差獲取單元302用于根據(jù)接收的晚路信號功率和早路信號功率計算晚、早路信號的功率誤差，將該功率誤差輸出至歸一化處理單元304。歸一化處理單元304用于根據(jù)準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率對功率誤差進(jìn)行歸一化處理，將得到的歸一化功率誤差輸出至環(huán)路濾波單元104。環(huán)路濾波單元104用于對接收到的歸一化功率誤差的干擾和環(huán)路噪聲進(jìn)行濾除，以得到更平滑、更穩(wěn)定的歸一化功率誤差信號，并將該歸一化功率誤差信號輸出至非線性映射單元305。非線性映射單元305用于根據(jù)存儲的歸一化功率誤差信號與時延誤差信號之間的對應(yīng)關(guān)系，確定與接收到的歸一化功率誤差信號相對應(yīng)的時延誤差信號，并將該時延誤差信號輸出至相位跟蹤控制單元105。相位跟蹤控制單元105、壓控振蕩器106和PN碼生成器107的各自作用與現(xiàn)有技術(shù)相同。
晚、早路信號的功率誤差ei(ε)＝K·Pi·[g2((ε-0.5)Tc)-g2((ε+0.5)Tc)]，這樣，得到準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率Pi后，歸一化處理單元304能夠得到歸一化功率誤差ηi(ε)＝ei(ε)/(K·Pi)＝g2((ε-0.5)Tc)-g2((ε+0.5)Tc)，進(jìn)行了環(huán)路濾波的歸一化功率誤差信號為η‾i(ϵ)=g2((ϵ-0.5)Tc)-g2((ϵ+0.5)Tc).]]>根據(jù) 的表達(dá)式可以看出， 與時延誤差信號ε之間的鑒相特性并非如現(xiàn)有技術(shù)中所采用的、圖4A中所示的簡單的線性關(guān)系，而是如圖4B所示的非線性關(guān)系，這樣，就需要根據(jù) 和ε的表達(dá)式確定二者之間對應(yīng)的取值關(guān)系。非線性映射單元305根據(jù)該對應(yīng)關(guān)系，通過 來確定ε，-0.5Tc≤ε≤0.5Tc。滾降因子α取值不同時， 與ε之間的對應(yīng)關(guān)系會不同，但只要確定了α， 與ε之間的對應(yīng)關(guān)系也就確定了。
圖5為本發(fā)明中多徑跟蹤裝置的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，晚路導(dǎo)頻符號功率獲取單元101、早路導(dǎo)頻符號功率獲取單元102、中路導(dǎo)頻符號功率獲取單元301分別包括一個乘法器、兩個解擴單元、兩個平方器和一個加法器。下面僅以接收晚路信號的晚路導(dǎo)頻符號功率獲取單元101為例，對其中包含的各單元的具體作用進(jìn)行描述。乘法器101a用于將接收的晚路信號與來自于PN碼生成器107的PN碼相乘，并將相乘后得到的I路和Q路的復(fù)數(shù)信號分離為I路信號和Q路信號，分別輸出至解擴單元101b、101d，解擴單元對接收的信號進(jìn)行解擴，并將解擴信號輸出至平方器，解擴器101b將解擴信號輸出至平方器101c，解擴器101d將解擴信號輸出至平方器101e；平方器101c、101e對接收的解擴信號進(jìn)行平方處理，然后將該信號輸出至加法器101f；加法器101f對收到的信號進(jìn)行求和處理，并將求和信號輸出至早晚門功率誤差獲取單元302，該求和信號即為晚路信號功率。早晚門功率誤差獲取單元302可通過一個減法器來實現(xiàn)，即將加法器101f的輸出結(jié)果減去加法器102f的輸出結(jié)果，相減后的差值經(jīng)減法器302送往歸一化處理單元304。如果加法器101f與加法器102f的輸出沒有送至中路功率估計單元303，則可將加法器301f的輸出送至中路功率估計單元303作為準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率；如果加法器101f，加法器102f和加法器301f的結(jié)果輸出至中路功率估計單元303，則中路功率估計單元303根據(jù)晚、早、中路信號各自的功率確定準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率。
根據(jù)晚、早、中路信號各自的功率確定準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率具體處理可以為將早、晚、中路三路信號的功率之和與設(shè)定值的比值作為準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率，具體可表示為Si＝(Pi，E+Pi，L+Pi，O)/(1+2g2(0.5Tc))，其中，Si為準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率，Pi，E為早路信號功率，Pi，L為晚路信號功率，Pi，O為中路信號功率，1+2g2(0.5Tc)為設(shè)定值。
根據(jù)晚、早、中路信號各自的功率確定準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率具體處理也可以為將早、晚、中路三路信號的功率之和減去早、晚、中路三路信號的功率中的最小值，然后再與設(shè)定值的比值作為準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率，具體可表示為Si＝(Pi，E+Pi，L+Pi，O-Min(Pi，E，Pi，L，Pi，O))/(1+g2(0.5Tc))。結(jié)合圖2，如果多徑跟蹤沒有誤差，則中路信號在圖中的A點，早路信號在圖中B點，晚路信號在圖中C點，Pi，E+Pi，L+Pi，O-Min(Pi，E，Pi，L，Pi，O)就是A點的功率與B、C點中較大者的功率之和，再經(jīng)1+g2(0.5Tc)歸一化處理，就能夠得到準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率。如果多徑搜索不準(zhǔn)確，例如，中路信號對應(yīng)圖中的C點，則相應(yīng)地早路信號就會對應(yīng)圖中的A點，晚路信號就會對應(yīng)圖中的E點，則此時根據(jù)Pi，E+Pi，L+Pi，O-Min(Pi，E，Pi，L，Pi，O)獲取準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率，仍然是A點的功率與C點的功率之和，再經(jīng)1+g2(0.5Tc)歸一化處理，與多徑跟蹤沒有誤差時得到的結(jié)果相同。
歸一化處理單元304收到中路功率估計單元303提供的準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率后，可進(jìn)一步對中路信號功率進(jìn)行平滑處理，即對中路信號功率進(jìn)行N點滑動加權(quán)平均，即P^i=Σk=1Nwk·si-k,]]>將前N-1次得到的各中路信號功率與當(dāng)前中路信號功率值Si一起進(jìn)行加權(quán)濾波，其中，

為中路信號的加權(quán)平均功率；wk為濾波系數(shù)，需滿足條件Σk=1Nwk=1,]]>k為第k項加權(quán)系數(shù)；si-k為估計出的當(dāng)前符號si之前的第k個中路信號的功率。wk可以采用平均加權(quán)濾波，即wk＝1/N；也可以采用多項式加權(quán)濾波，即wk＝a0·kp+a1·kp-1+…+ap-1，其中，p為多項式的階數(shù)；還可以采用指數(shù)加權(quán)濾波，即wk=b0·a-b1·k,]]>其中，a、b0、b1為設(shè)定常數(shù)。
對于本發(fā)明中采用的歸一化功率誤差信號

與時延誤差信號ε之間的非線性映射的實施方式，我們以下例作進(jìn)一步說明。若接收濾波器的滾降因子α為0.22，多徑跟蹤裝置的跟蹤精度設(shè)計為1/16chip，

與ε之間的對應(yīng)關(guān)系如表一所示

表一

與ε之間的映射示例表在非線性映射單元305中，將收到的

與對應(yīng)關(guān)系表中的

相比較，將最接近

的

作為

與該

相對應(yīng)的ε即為最后所要得到的時延誤差信號。例如，非線性映射單元305接收的

為0.61，對應(yīng)關(guān)系表中，與0.61最接近的

取值為0.5690，因此，將對應(yīng)于0.5690的3/16作為ε的取值；又如，非線性映射單元305接收的

為-0.84，對應(yīng)關(guān)系表中，與0.84最接近的

取值為0.8421，對應(yīng)于0.8421的ε取值為5/16，由于

為-0.84，因此，最后確定ε的取值-5/16。此處，只是對本發(fā)明的具體實現(xiàn)進(jìn)行了一個簡單舉例，當(dāng)所采用的濾波器不同或跟蹤精度不同時，對應(yīng)關(guān)系表中的各部分取值也會相應(yīng)不同，但實現(xiàn)過程與以上描述相同。
圖6為本發(fā)明中與現(xiàn)有技術(shù)的功率誤差信號到時延誤差信號的映射關(guān)系對比示意圖，如圖6所示，圖中只描述了正半部分的圖形，由于現(xiàn)有技術(shù)存大較大的映射誤差，因此，從圖中可以看出通過本發(fā)明提供的非線性映射確定的時延誤差信號比根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)確定的要準(zhǔn)確，例如， 為0.4063時，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)確定的ε為0.4063，而根據(jù)本發(fā)明提供的非線性映射確定的ε為0.2969，相差0.1094，這個值對跟蹤精度為1/16的系統(tǒng)來說已經(jīng)很大了，而且這種誤差是由映射方法本身的不科學(xué)帶來的，無法通過別的方法進(jìn)行糾正。由此可見，本發(fā)明提供的非線性映射方法能夠有效提高跟蹤的精度。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種碼分多址通信系統(tǒng)中的多徑跟蹤裝置，其特征在于，該裝置包括晚路導(dǎo)頻符號功率獲取單元、早路導(dǎo)頻符號功率獲取單元、中路導(dǎo)頻符號功率獲取單元、早晚門功率誤差獲取單元、中路功率估計單元、歸一化處理單元、環(huán)路濾波單元、非線性映射單元、相位跟蹤控制單元、壓控振蕩器和偽隨機PN碼生成器，其中，所述晚路導(dǎo)頻符號功率獲取單元用于根據(jù)接收的晚路信號和來自于PN碼生成器的PN碼生成晚路信號功率，所述早路導(dǎo)頻符號功率獲取單元用于根據(jù)接收的早路信號和來自于PN碼生成器的PN碼生成早路信號功率，所述中路導(dǎo)頻符號功率獲取單元用于根據(jù)接收的中路信號和來自于PN碼生成器的PN碼生成中路信號功率；所述早晚門功率誤差獲取單元用于根據(jù)所述晚路信號功率和所述早路信號功率計算晚、早路信號的功率誤差；所述中路功率估計單元用于根據(jù)所述中路信號功率確定準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率；所述歸一化處理單元用于根據(jù)所述準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率對所述功率誤差進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化功率誤差；所述環(huán)路濾波單元用于對所述歸一化功率誤差的干擾和環(huán)路噪聲進(jìn)行濾除，得到平滑穩(wěn)定的歸一化功率誤差信號；所述非線性映射單元用于根據(jù)存儲的歸一化功率誤差信號與時延誤差信號之間的對應(yīng)關(guān)系，確定與所述歸一化功率誤差信號相對應(yīng)的時延誤差信號；所述相位跟蹤控制單元用于根據(jù)所述壓控振蕩器的響應(yīng)特性將接收的時延誤差信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于所述壓控振蕩器的電壓控制信號；所述壓控振蕩器用于根據(jù)所述電壓控制信號控制PN碼生成器生成PN碼；所述PN碼生成器在壓控振蕩器控制電壓的調(diào)整下生成PN碼，并將PN碼分別輸出至晚路導(dǎo)頻符號功率獲取單元、早路導(dǎo)頻符號功率獲取單元和中路導(dǎo)頻符號功率獲取單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述中路功率估計單元進(jìn)一步用于接收所述晚路信號功率和所述早路信號功率，根據(jù)所述晚、早、中路信號的功率確定準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述歸一化處理單元進(jìn)一步用于對所述中路信號功率進(jìn)行N點滑動加權(quán)平均。
4.一種碼分多址通信系統(tǒng)中的多徑跟蹤方法，其特征在于，該方法包括根據(jù)PN碼、晚、早路信號確定晚、早路信號的功率誤差，并獲取準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率；根據(jù)所述當(dāng)前中路信號功率對所述功率誤差進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化功率誤差信號，根據(jù)歸一化功率誤差信號與時延誤差信號之間的非線性映射關(guān)系，確定與得到的歸一化功率誤差信號相對應(yīng)的時延誤差信號；將時延誤差信號轉(zhuǎn)換為用于控制生成PN碼的電壓控制信號，通過調(diào)整和鎖定PN碼的相位來鎖定多徑位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述獲取準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率，包括直接將當(dāng)前中路信號功率作為準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率；或者，根據(jù)晚、早、中路信號各自的功率確定準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)晚、早、中路信號各自的功率確定準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率，包括Si＝(Pi，E+Pi，L+Pi，O)/(1+2g2(0.5Tc))，其中，Si為準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率，Pi，E為早路信號功率，Pi，L為晚路信號功率，Pi，O為中路信號功率，1+2g2(0.5Tc)為設(shè)定值；或者，Si＝(Pi，E+Pi，L+Pi，O-Min(Pi，E，Pi，L，Pi，O))/(1+g2(0.5Tc))，其中，Si為準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率，Pi，E為早路信號功率，Pi，L為晚路信號功率，Pi，O為中路信號功率，1+g2(0.5Tc)為設(shè)定值。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6任一所述的方法，其特征在于，所述歸一化功率誤差信號與時延誤差信號之間的非線性映射關(guān)系，是η‾i(ϵ)=g2((ϵ-0.5)Tc)-g2((ϵ+0.5)Tc),]]>其中， 為歸一化功率誤差信號，ε為時延誤差信號且-0.5Tc≤ε≤0.5Tc，ε為對應(yīng)于 的值。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至6任一所述的方法，其特征在于，所述進(jìn)行歸一化處理之前，進(jìn)一步包括對中路信號功率進(jìn)行N點滑動加權(quán)平均P^i=Σk=1Nwk·si-k,]]>其中， 為中路信號的加權(quán)平均功率，si-k為估計出的當(dāng)前符號si之前的第k個中路信號的功率，wk為濾波系數(shù)，Σk=1Nwk=1.]]>
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述濾波系數(shù)，采用平均加權(quán)濾波；或者，多項式加權(quán)濾波；或者，指數(shù)加權(quán)濾波。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碼分多址通信系統(tǒng)中的多徑跟蹤裝置及方法，在現(xiàn)有多徑跟蹤裝置中增加中路功率估計單元、歸一化處理單元和非線性映射單元。通過中路功率估計單元獲取準(zhǔn)確的當(dāng)前中路信號功率，在歸一化處理單元中對晚、早路信號的功率誤差進(jìn)行歸一化處理，消除中路信號功率對功率誤差的影響，實現(xiàn)對功率誤差的有效歸一化；得到平滑穩(wěn)定的歸一化功率誤差信號后，在非線性映射單元中根據(jù)歸一化功率誤差信號與時延誤差信號之間的非線性映射關(guān)系，確定出準(zhǔn)確的時延誤差信號，這樣，由該時延誤差信號得到的電壓控制信號也就更為準(zhǔn)確，進(jìn)而，由該電壓控制信號控制生成的PN碼就能夠準(zhǔn)確鎖定多徑位置，有效提高多徑跟蹤的精度，減小定時抖動。
文檔編號H04B1/707GK101083484SQ200710110569
公開日2007年12月5日 申請日期2007年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月6日
發(fā)明者黎超, 徐朝倫, 高康強 申請人:曼沙爾有限公司