專利名稱：一種寬帶碼分多址系統(tǒng)中導(dǎo)頻的rake接收實現(xiàn)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)，特別涉及一種寬帶碼分多址(WCDMA)系統(tǒng)中數(shù)字基帶下行鏈路導(dǎo)頻(PILOT)的rake接收方法及裝置。
背景技術(shù)：
WCDMA中數(shù)字基帶下行鏈路接收系統(tǒng)如圖1所示，由小區(qū)搜索/路徑搜索，rake接收，DSP處理組成。其中下行鏈路的rake接收包括信道的解擾解擴，信道估計/信道補償，rake合并。
傳統(tǒng)的硬件rake接收處理如圖2所示，在此種rake接收硬件結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)的處理時間最少也需要512chip(碼片時間)，即一對P-CPICH(PrimaryCommon Pilot Channel，主公共導(dǎo)頻信道)符號的寬度，這是進行信道估計所需要最少的時間，如果加上一些性能優(yōu)化的處理，處理時間更長。
DPCH(Dedicated downlink physical channel，下行專用物理信道)信道的幀格式如圖3所示，DPILOT域被用來計算下行SIR(信噪比)，依據(jù)SIR產(chǎn)生TPC(發(fā)射功率控制)命令，然后通過UE(用戶設(shè)備)上行發(fā)送給基站。導(dǎo)頻比特是收發(fā)端都已知的，其模式在表1描述。其中陰影欄部分定義為FSW(幀同步字)，而FSW用于確認幀同步(除FSW外的導(dǎo)頻比特模式為“11”)。在表1中，傳輸?shù)捻樞蚴菑淖蟮接摇?br> 從PILOT符號的接收到上行TPC命令的發(fā)送之間有嚴格的時序關(guān)系(512chips)，因而PILOT符號必須盡快處理。在硬件處理過程中，PILOT符號不經(jīng)過信道延時模塊(channel delay module)，而是從原始的DPCH信道數(shù)據(jù)流中提取出，然后使用從CPICH(公共導(dǎo)頻信道)信道估計模塊中輸出的PILOT信道估計值進行PILOT信道補償，最后把補償?shù)慕Y(jié)果送到rake合并模塊。
表1下行DPCCH的導(dǎo)頻比特模式Npilot＝2，4，8and 16

現(xiàn)在的PILOT的rake接收處理是由DSP(數(shù)字信號處理器)軟件實現(xiàn)的，即由DSP軟件從DPCH信道中提取PILOT符號，然后用軟件實現(xiàn)PILOT的rake接收處理。由于DSP軟件還要進行層1軟件的處理，層2/層3協(xié)議棧的處理。因此對DSP的性能要求比較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種導(dǎo)頻的rake接收裝置，減少rake接收系統(tǒng)的DSP開銷，降低DSP頻率和降低功耗。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種寬帶碼分多址系統(tǒng)中導(dǎo)頻的rake接收裝置，包含解擾解擴模塊，信道估計模塊，導(dǎo)頻提取和補償模塊，rake合并模塊，其中所述解擾解擴模塊，用于對主公共導(dǎo)頻信道即P-CPICH和下行專用物理信道即DPCH進行解擾解擴，輸出相應(yīng)的信道數(shù)據(jù)；所述信道估計模塊，接收解擾解擴模塊輸出的主公共導(dǎo)頻信道的信道數(shù)據(jù)，進行信道估計值計算和濾波，輸出信道估計值；所述導(dǎo)頻提取和補償模塊，接收所述解擾解擴模塊輸出的下行專用物理信道的信道數(shù)據(jù)，從中提取導(dǎo)頻符號，對該導(dǎo)頻符號利用當(dāng)前時刻信道估計模塊輸出的信道估計值進行信道補償，輸出補償后的導(dǎo)頻符號；所述rake合并模塊，接收所述導(dǎo)頻提取和補償模塊輸出的補償后的導(dǎo)頻符號，進行合并。
進一步地，上述rake接收裝置還可具有以下特點，所述信道估計模塊還包括信道估計值內(nèi)插/抽取單元，用于對濾波后的信道估計值進行內(nèi)插/抽取處理，然后輸出信道估計值。
進一步地，上述rake接收裝置還可具有以下特點，所述信道估計模塊進行內(nèi)插/抽取處理后，使得信道估計值和導(dǎo)頻符號一一對應(yīng)，速率完全匹配。
進一步地，上述rake接收裝置還可具有以下特點，所述解擾解擴模塊，信道估計模塊，導(dǎo)頻提取和補償模塊，rake合并模塊使用硬件實現(xiàn)。
本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供一種導(dǎo)頻的rake接收方法。
本發(fā)明提出一種寬帶碼分多址系統(tǒng)中導(dǎo)頻的rake接收方法，包含如下步驟(a)對各個路徑的主公共導(dǎo)頻信道和下行專用物理信道進行解擾解擴，得到相應(yīng)的信道數(shù)據(jù)；(b)對各個路徑，使用主公共導(dǎo)頻信道的信道數(shù)據(jù)進行信道估計值的計算，濾波，得到各個路徑的信道估計值；(c)從下行專用物理信道中提取導(dǎo)頻符號，利用當(dāng)前輸出的信道估計值進行信道補償。
(d)將步驟(c)中補償后的導(dǎo)頻符號進行合并。
進一步地，上述rake接收方法還可具有以下特點，所述步驟(b)中，對信道估計值濾波后再進行內(nèi)插/抽取，得到各個信道的信道估計值。
進一步地，上述rake接收方法還可具有以下特點，所述步驟(b)中，進行內(nèi)插/抽取后，使得信道估計值和導(dǎo)頻符號一一對應(yīng)，速率完全匹配。
進一步地，上述rake接收方法還可具有以下特點，所述內(nèi)插/抽取方法為零階保持內(nèi)插/抽取，或者一階線性內(nèi)插/抽取。
進一步地，上述rake接收方法還可具有以下特點，步驟(d)中，所述合并方法為最大比合并即MRC。
進一步地，上述rake接收方法還可具有以下特點，所述步驟(a)之前包含步驟，進行小區(qū)搜索和路徑搜索，得到小區(qū)相關(guān)擾碼、擴頻碼，以及路徑信息，所述步驟(a)中，根據(jù)所述擾碼、擴頻碼和路徑信息進行解擾解擴處理。
本發(fā)明提出的PILOT的硬件rake接收單元完全由硬件實現(xiàn)，根據(jù)具體實現(xiàn)不同，其中的解擾解擴模塊和信道估計模塊還可以和其他數(shù)據(jù)的rake接收單元共享，結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)成本低，很大的縮短了PILOT的處理時間，減小了DSP開銷，降低了功耗。


圖1是現(xiàn)有WCDMA下行鏈路接收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2是現(xiàn)有硬件rake接收結(jié)構(gòu)圖。
圖3是下行DPCH的幀格式圖。
圖4是本發(fā)明PILOT硬件rake接收單元圖。
圖5是本發(fā)明P-CPICH信道估計示意圖。
圖6是現(xiàn)有和本發(fā)明PILOT信道估計補償示意圖。
圖7是本發(fā)明實施例硬件PILOT rake接收方法流程圖。
圖8是本發(fā)明實施例PILOT rake接收系統(tǒng)框圖。
具體實施例方式
如果用硬件實現(xiàn)PILOT的rake接收處理這個經(jīng)常使用，功能單一的功能模塊，可以減小DSP的開銷，降低DSP的工作頻率，降低系統(tǒng)的功耗。這個對于WCDMA終端來說尤其重要。所述硬件實現(xiàn)是指在fpga(現(xiàn)場可編程門陣列)上調(diào)試，最終可以做成獨立的芯片，現(xiàn)有的DSP實現(xiàn)是用軟件代碼在DSP板上實現(xiàn)。
本發(fā)明提出的PILOT硬件rake接收單元由四部分構(gòu)成解擾解擴模塊，信道估計模塊，PILOT提取和補償模塊，rake合并模塊，如圖4所示，其中所述解擾解擴模塊，完成信道的解擾解擴過程，根據(jù)小區(qū)搜索和路徑搜索得到的路徑信息，以及協(xié)議棧軟件配置的信道的擾碼和擴頻碼，完成對應(yīng)信道的解擾解擴過程。解擾解擴模塊包括擾碼產(chǎn)生器，擴頻碼產(chǎn)生器和解擾解擴器三部分。該模塊支持同時進行兩個信道(DPCH，P-CPICH)的解擾解擴。
所述信道估計模塊，用于根據(jù)P-CPICH信道的數(shù)據(jù)進行信道估計。信道估計模塊包括信道估計值計算單元，信道估計值濾波單元和信道估計值內(nèi)插/抽取單元三部分。
信道估計值計算單元根據(jù)每兩個P-CPICH符號，計算出一個信道估計值，如圖5所示。其計算公式如下偶數(shù)對符號的信道估計值計算公式a1=(r1+r2)2|A|2×A*]]>a2=(r1-r2)2|A|2×A*]]>奇數(shù)對符號的信道估計值計算公式a1=(r1+r2)2|A|2×A*]]>a2=(-r1+r2)2|A|2×A*]]>其中，a1和a2分別為天線1和天線2的信道估計值，r1和r2為解擾解擴模塊輸出的一對CPICH符號，A＝1+j。當(dāng)P-CPICH信道為無發(fā)射分集時，天線2的信道估計值為0。
所述信道估計值濾波單元，用于對計算得到的信道估計值進行濾波處理，濾除噪聲的影響。信道估計值濾波采用的是FIR。
所述信道估計值內(nèi)插/抽取模塊，用于對信道估計值進行內(nèi)插/抽取處理，使PILOT得到精確的信道估計值。對信道估計值的內(nèi)插/抽取可以使用零階保持內(nèi)插/抽取，或者一階線性內(nèi)插/抽取。對信道估計值完成內(nèi)插/抽取后，使信道估計值與PILOT符號一一對應(yīng)，速率完全匹配。而在現(xiàn)有的PILOTrake接收過程中，對信道估計值不進行內(nèi)插/抽取過程，這樣得到的信道估計值往往不是很準(zhǔn)確。
所述PILOT提取和補償模塊，用于根據(jù)DPCH信道的時隙格式，從DPCH信道中提取相應(yīng)的PILOT符號，并對PILOT符號進行信道補償。在一般的rake接收過程中，往往對數(shù)據(jù)進行緩存，等待與它同時刻的信道估計值計算出來后，信道數(shù)據(jù)使用與它同時刻的信道估計值進行信道補償處理，這樣得到的補償后的信道值會更準(zhǔn)確。在本發(fā)明的PILOT補償時，由于PILOT涉及到WCDMA的閉環(huán)功率控制，需要快速處理，因此，PILOT補償時的信道估計值使用當(dāng)前信道估計模塊的輸出值，而不是與PILOT對應(yīng)的同時刻的信道估計值，如圖6所示。這樣，雖然此時PILOT使用的信道估計值不是很精確，但可以極大的縮短PILOT的處理時間，是非常值得的。
所述rake合并模塊，用于對補償后的各個路徑上的PILOT符號進行合并，本發(fā)明采用最大比合并(MRC)進行PILOT的合并。根據(jù)DPCH的時隙格式，每個時隙最多有8個PILOT符號(16bit)。
本發(fā)明還提供一種基于此硬件實現(xiàn)的處理方法。本發(fā)明提出的進行下行PILOT的硬件rake接收處理步驟如下，如圖7所示。
步驟710從小區(qū)搜索和路徑搜索單元得到各個路徑的位置，從上層協(xié)議棧得到信道的擾碼和擴頻碼。
步驟720在解擾解擴模塊中對各個路徑的P-CPICH信道和DPCH信道進行解擾解擴，分別得到各個路徑的P-CPICH和DPCH的數(shù)據(jù)符號。
步驟730對各個路徑，使用P-CPICH的數(shù)據(jù)符號進行信道估計值計算，濾波，內(nèi)插/抽取，得到各個路徑的信道估計值。
步驟740根據(jù)DPCH信道的時隙格式信息，對各個路徑的DPCH信道進行解信道，提取PILOT符號，并使用當(dāng)前輸出的信道估計值對PILOT符號進行信道補償。
步驟750對各個路徑的補償后的PILOT符號進行各個路徑間的最大比合并，得到最終的PILOT符號。
以WCDMA UE下行數(shù)字基帶處理為例，詳細說明PILOT硬件rake接收過程。WCDMA的UE下行PILOT接收系統(tǒng)如圖8所示，由小區(qū)搜索/路徑搜索單元，PILOT硬件rake接收單元和DSP組成。假設(shè)當(dāng)前的DPCH時隙格式中PILOT為16bit，即8個PILOT符號。PILOT的rake接收系統(tǒng)中總共有6個路徑的處理電路。
一個成功的下行PILOT符號的rake接收過程如下步驟一DSP軟件發(fā)起一個小區(qū)搜索和路徑搜索過程，小區(qū)搜索得到了當(dāng)前小區(qū)的擾碼和擴頻碼等信息，反饋給DSP軟件。同時，開始進行路徑搜索，把搜索到的路徑信息發(fā)送給PILOT硬件rake接收單元。
步驟二DSP給PILOT硬件rake接收單元配置相應(yīng)的擾碼，擴頻碼信息和DPCH時隙格式信息，同時，PILOT硬件rake單元接收到路徑搜索模塊發(fā)送過來的路徑信息，開始進行解擾解擴，得到6個路徑的解擾解擴后的P-CPICH信道數(shù)據(jù)和DPCH信道數(shù)據(jù)。
步驟三信道估計模塊使用6個路徑的P-CPICH信道數(shù)據(jù)進行信道估計值計算，濾波，內(nèi)插/抽取，得到6個路徑的信道估計值，輸出到PILOT提取和補償模塊。
步驟四PILOT提取和補償模塊根據(jù)DSP提供的DPCH時隙格式進行6個路徑的PILOT數(shù)據(jù)的提取，每個路徑上都提取出8個PILOT符號，使用信道估計模塊當(dāng)前輸出的信道估計值進行信道補償。然后6個路徑分別輸出8個補償后的PILOT符號。
步驟五rake合并模塊對6個路徑中的PILOT符號進行最大比合并，最后得到8個PILOT符號。
步驟六把這8個PILOT符號發(fā)送給DSP軟件，進行后續(xù)處理。
本發(fā)明完全用硬件來實現(xiàn)PILOT數(shù)據(jù)的rake接收處理，處理時間短，結(jié)構(gòu)簡單，而且一些硬件資源(如解擾解擴，信道估計等)還可以和其他數(shù)據(jù)的rake接收模塊共享，基本不占用DSP資源，使得DSP有充分的資源進行其他的處理，或者可以降低DSP的處理時鐘，達到降低功耗的目的。
權(quán)利要求
1.一種寬帶碼分多址系統(tǒng)中導(dǎo)頻的rake接收裝置，包含解擾解擴模塊，信道估計模塊，導(dǎo)頻提取和補償模塊，rake合并模塊，其中所述解擾解擴模塊，用于對主公共導(dǎo)頻信道即P-CPICH和下行專用物理信道即DPCH進行解擾解擴，輸出相應(yīng)的信道數(shù)據(jù)；所述信道估計模塊，接收解擾解擴模塊輸出的主公共導(dǎo)頻信道的信道數(shù)據(jù)，進行信道估計值計算和濾波，輸出信道估計值；所述導(dǎo)頻提取和補償模塊，接收所述解擾解擴模塊輸出的下行專用物理信道的信道數(shù)據(jù)，從中提取導(dǎo)頻符號，對該導(dǎo)頻符號利用當(dāng)前時刻信道估計模塊輸出的信道估計值進行信道補償，輸出補償后的導(dǎo)頻符號；所述rake合并模塊，接收所述導(dǎo)頻提取和補償模塊輸出的補償后的導(dǎo)頻符號，進行合并。
2.如權(quán)利要求1所述的rake接收裝置，其特征在于，所述信道估計模塊還包括信道估計值內(nèi)插/抽取單元，用于對濾波后的信道估計值進行內(nèi)插/抽取處理，然后輸出信道估計值。
3.如權(quán)利要求2所述的rake接收裝置，其特征在于，所述信道估計模塊進行內(nèi)插/抽取處理后，使得信道估計值和導(dǎo)頻符號一一對應(yīng)，速率完全匹配。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的rake接收裝置，其特征在于，所述解擾解擴模塊，信道估計模塊，導(dǎo)頻提取和補償模塊，rake合并模塊使用硬件實現(xiàn)。
5.一種寬帶碼分多址系統(tǒng)中導(dǎo)頻的rake接收方法，包含如下步驟(a)對各個路徑的主公共導(dǎo)頻信道和下行專用物理信道進行解擾解擴，得到相應(yīng)的信道數(shù)據(jù)；(b)對各個路徑，使用主公共導(dǎo)頻信道的信道數(shù)據(jù)進行信道估計值的計算，濾波，得到各個路徑的信道估計值；(c)從下行專用物理信道中提取導(dǎo)頻符號，利用當(dāng)前輸出的信道估計值進行信道補償。(d)將步驟(c)中補償后的導(dǎo)頻符號進行合并。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述步驟(b)中，對信道估計值濾波后再進行內(nèi)插/抽取，得到各個信道的信道估計值。
7.如權(quán)利要求6所述的rake接收方法，其特征在于，所述步驟(b)中，進行內(nèi)插/抽取后，使得信道估計值和導(dǎo)頻符號一一對應(yīng)，速率完全匹配。
8.如權(quán)利要求5所述的rake接收方法，其特征在于，所述內(nèi)插/抽取方法為零階保持內(nèi)插/抽取，或者一階線性內(nèi)插/抽取。
9.如權(quán)利要求5所述的rake接收方法，其特征在于，步驟(d)中，所述合并方法為最大比合并即MRC。
10.如權(quán)利要求5所述的rake接收方法，其特征在于，所述步驟(a)之前包含步驟，進行小區(qū)搜索和路徑搜索，得到小區(qū)相關(guān)擾碼、擴頻碼，以及路徑信息，所述步驟(a)中，根據(jù)所述擾碼、擴頻碼和路徑信息進行解擾解擴處理。
全文摘要
本發(fā)明提出一種寬帶碼分多址系統(tǒng)中導(dǎo)頻的rake接收裝置及接收方法，首先由解擾解擴模塊對主公共導(dǎo)頻信道即P－CPICH和下行專用物理信道即DPCH進行解擾解擴，輸出相應(yīng)的信道數(shù)據(jù)；然后由信道估計模塊接收主公共導(dǎo)頻信道的信道數(shù)據(jù)，進行信道估計值計算和濾波，輸出信道估計值；其次由導(dǎo)頻提取和補償模塊接收所述下行專用物理信道的信道數(shù)據(jù)，從中提取導(dǎo)頻符號，對該導(dǎo)頻符號利用當(dāng)前時刻信道估計模塊輸出的信道估計值進行信道補償，輸出補償后的導(dǎo)頻符號；最后由rake合并模塊接收所述導(dǎo)頻提取和補償模塊輸出的補償后的導(dǎo)頻符號，進行合并。本發(fā)明的導(dǎo)頻rake接收單元完全由硬件實現(xiàn)，縮短了導(dǎo)頻的處理時間，減小了DSP開銷，降低了功耗。
文檔編號H04B7/26GK101056122SQ20071011063
公開日2007年10月17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)明者李旭 申請人:中興通訊股份有限公司南京分公司