專利名稱：使用周期性插入導頻符號的多徑傳播延遲確定裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多徑傳播延遲確定裝置，它特別用于一個CDMA基站，其中在射頻信號幀中周期性地包含的導頻符號可用于有效的功率延遲譜(profi1e)計算和改進的路徑選擇、跟蹤和扇區(qū)選擇。
具體地說，發(fā)明涉及使用所謂的RAKE(瑞克)接收機實現(xiàn)上述功能。
如

圖1所示，由一個(固定)基站BS為幾個移動臺MS1、MS2…MS服務的地區(qū)可以被看成是一個CDMA通信系統(tǒng)小區(qū)。已被證明的是DS-SS CDMA技術能夠傳輸高速數(shù)據(jù)信號，例如在RACE CODIT項目中(參考文獻[2]:A.Baier等人的“基于CDMA的第三代移動無線系統(tǒng)的設計研究”，IEEE通信?？?，第12卷，1994年5月，第733-743頁)。DS-SS-CDMA已在商用系統(tǒng)，例如基于IS'95的系統(tǒng)中使用(D.P.Whipple:“CDMA標準”，微波和無線應用，1994年12月，第24-37頁)。同樣，日本對DS-SS-CDMA系統(tǒng)也投入極大。
盡管CDMA方式已隱含了CDMA接收機和CDMA通信系統(tǒng)的一些基本特性，但至今為止對于解擴器、搜索器和路徑選擇單元的具體實現(xiàn)還未作過詳細研究，因為目前還沒有確定W-CDMA的標準。因此，本發(fā)明涉及的是CDMA接收機必需的單個單元的具體實現(xiàn)。由于本發(fā)明的CDMA基站、CDMA接收方式和CDMA系統(tǒng)實際上是基于DS-SS CDMA技術，所以下文將討論DS-SS CDMA傳輸?shù)幕炯夹g(也可參見基本參考文獻[4]:A.J.Viterbi:“CDMA擴頻通信理論，出版物，MA:Adison-Wesley,1995”)。
DE 19506117 C1描述了一種用于估計傳輸信道沖激響應的方法，該信道傳輸按CDMA方式編碼的信息。信息在發(fā)射機一側通過一個擴頻碼擴頻，在接收機一側通過一個對應的相關碼解擴。傳播路徑的瞬時變化在接收端考慮。
DE 19615257 A1描述了一種具有子碼片分辨率的CDMA-RAKE接收機。這種接收機適用于DS-CDMA通信系統(tǒng)。它包括一個信道估計裝置，可以分解小于單個碼片間隔的多徑分量。CDMA技術基礎基本上說，在CDMA技術中，帶寬受限(傳輸速率)的輸入信號I通過一個帶寬大得多的預定擴頻序列(PN序列)被擴頻，因此如圖2a所示，產生的輸出信號0具有比輸入信號I大得多的帶寬。由于CDMA技術中討論的所有信號都是數(shù)字信號，所以“帶寬”的表示實際上代表著碼片速率。
如圖2b所示，在使用QPSK調制的CDMA方式中，兩個數(shù)字信號比特構成一個符號。該符號中的每個比特都將受到PN序列的擴頻，擴頻信號(圖2b中的下部曲線)由一組“碼片”組成，一個碼片定義為解擴信號中的一個0->1和1->0(或1->0和0->1)部分。
如圖2a所示，定義了一個等于碼片速率和符號速率之比的所謂擴頻增益M。M實際上代表了擴頻系數(shù)，即帶寬由于PN序列的擴頻而展寬了多少。當然，由于所有信號都是數(shù)字的，所以PN序列也是一個數(shù)字信號(由若干比特組成)。
如果要在CDMA接收機中恢復原始信號I，當然需要在如圖2a所示的解擴器DSP中進行解擴處理，其中通過擴頻信號(序列0)與擴頻處理所用的原始PN序列相乘，獲得原始信息。
不過，如圖3所示，CDMA信道中的所有信息都是順時鐘方向發(fā)送的，即按照連續(xù)的射頻幀RFn。這意味著擴頻和解擴也必須按幀來進行。在發(fā)射機中，每一幀根據(jù)從幀起點開始的擴頻序列(PN序列)擴頻，當然這也意味著在接收機中必須進行與時間同步(即時間對齊)的解擴，即解擴序列必須與接收幀的起點對齊。PN序列當然是對發(fā)射機和接收機都已知的一個序列，但是在接收機中必須進行按組(M)合成(解擴)的時間對齊。
一個基站接收機的基本原理如圖4所示。從圖4中可以看出，解調器DEMOD接收來自PN發(fā)生器PN-GEN(產生PN解擴序列)和定時控制單元TCU的輸入。理論上，來自不同扇區(qū)1…6的不同天線AntO、Ant1的信號是到自動增益控制電路AGC的輸入，輸出抽樣是到計算(功率)延遲譜的所謂搜索器S(其功能將在下面描述)的輸入。解調器DEMOD(包括一個下面將詳細解釋的所謂RAKE接收機)向解碼器DEC輸出解調和解擴后的比特序列。正如后面所示，搜索器S實際上包括一個為來自所有扇區(qū)的輸入信號服務的搜索和跟蹤單元(如圖1、12所示的小區(qū)部分)。搜索器S的輸出是延遲值和(扇區(qū))選擇信息。
搜索器S還包括一個跟蹤單元的原因是由于多徑傳播問題，它是任何移動通信系統(tǒng)所固有的一種特性。因此，下面將解釋與CDMA系統(tǒng)的跟蹤特性相關聯(lián)的多徑傳播。CDMA多徑傳播如圖5所示，在移動臺MS和基站BS之間，不僅有直接路徑P1，還有間接路徑P2、P3，例如由于建筑物H、汽車C或山脈M的反射所產生的。這種直接和間接路徑的混合(即多徑傳播)意味著接收信號能量(即每個發(fā)射序列抽樣的功率)不具有恒定的時延(與光速對應)。這意味著t0時刻發(fā)送的一個抽樣(比特)在t1時刻到達基站BS，另一部分能量則由于能量沿間接路徑P2或P3的進一步傳播在時刻t2到達基站BS。這就產生了如圖5所示的每個抽樣的延遲譜。也就是說，每個抽樣在延遲譜上被擴展，通常由(衰落)單條路徑來表征。因此，圖5中的時間差t1-t0、t2-t0等被定義為延遲d1、d2等。
在傳統(tǒng)的DS-SS-CDMA技術中，多徑傳播問題通常由上述參考文獻[2]和[3]中描述的所謂RAKE接收機來解決。RAKE接收機的基本原理是不但從直接路徑P1中，還要從一組間接路徑P2、P3中收集每個符號的能量。RAKE接收機一般要為對應信號延遲譜中最強的單條路徑(即最大值)分配一個“標記”(在CDMA中，這種標記被稱為“支路”)。然后，對每條路徑收集的能量或信息單獨按路徑(即每個RAKE支路)進行解調/檢測。對解調之后的信息再進行合并，例如根據(jù)最大比技術。
如果移動臺MS相對于基站BS是靜止的，那么相對于同樣靜止的反射物H、M的延遲譜顯然是可以預先估計和計算的。不過，移動無線通信網(wǎng)的一個固有特性是延遲譜在移動臺MS或一個非靜止物體C移動時的“動態(tài)”變化。因此，延遲譜也呈現(xiàn)出動態(tài)特性。這樣，RAKE接收機的資源分配和時間同步就必須通過連續(xù)不斷地估計和計算延遲譜來實現(xiàn)。
在CDMA技術中，一種所謂的搜索和跟蹤單元通常用于識別一個延遲譜中的路徑。搜索和跟蹤單元搜索和跟蹤單元的主要任務是識別延遲譜中的路徑，并跟蹤隨時變化的傳播條件，例如由于移動臺MS和基站BS之間距離改變導致的變化。由于基站接收機解擴序列必須與沿著多個路徑到達基站BS的抽樣(能量)在時間上完全對齊，因此搜索和跟蹤單元起碼必須知道延遲譜中路徑的相對延遲d1、d2…dp。這樣的話，就能保持每個RAKE支路需要的時間同步。因此，搜索和跟蹤單元一方面必須估計延遲譜，另一方面必須相應地分配RAKE支路，以使PN解擴序列在時間上與沿每條路徑到達的部分抽樣能量的到達時間正好對齊。
我們常常使用信息信號(幀)和擴頻序列具有固定位置對齊的某種幀結構，因此時間同步可以分為幀同步和碼片同步。由于衰落和變化的傳播條件，搜索單元必須根據(jù)移動無線信道的具體要求更新對延遲譜的估計。
因此，搜索器必須滿足兩個相互矛盾的要求，即一方面必須盡量減小更新或計算精確的延遲譜所需的時間，另一方面又必須為PN解擴序列與各個幀或符號起點的時間對齊提供足夠精確的時間分辨率，即盡量減小PN序列的自噪聲。傳統(tǒng)的搜索和跟蹤單元通信應用中現(xiàn)有技術的搜索器算法和實現(xiàn)主要涉及IS-95系統(tǒng)，或者用于上行鏈路(MS->BS)，如參考文獻[4]和參考文獻[5]所述K.Easton和J.Levin的“用于擴頻多址通信系統(tǒng)的多徑搜索處理器，WO 96/10873,1996年4月11日”，或者用于下行鏈路(BS->MS)，如參考文獻[6]所述R.Blakeney等人的“在可以接收多個信號的系統(tǒng)中的解調單元分配，WO 95/12262,1996年5月4日”。
正如圖3所示，每個超幀SRF包括若干射頻幀RFn，每個射頻幀由若干時隙TSm組成。每個時隙TSm中有若干個導頻符號PS2，它們允許檢測時隙TSm的起點。因此，可以使用導頻符號實現(xiàn)PN解擴序列與各時隙起點的時間對齊。
為了實現(xiàn)較高的系統(tǒng)容量，IS-95系統(tǒng)采用的現(xiàn)有技術在上行鏈路信道中沒有使用導頻符號。如果沒有導頻符號，搜索器必須檢查隨機信號可能產生的所有信號變化，并根據(jù)這一估計計算延遲譜。例如在Ericsson WBTB系統(tǒng)的下行鏈路信道中，插入了一個連續(xù)的導頻信號。上行鏈路延遲估計根據(jù)判決反饋進行?，F(xiàn)有技術搜索和跟蹤單元正如WO 96/10873所述，一種典型的接收機使用多個并行工作的搜索器單元提供快速的搜索處理。這種搜索和跟蹤單元包括圖6所示的一組搜索器S。如圖6所示，由于要檢查多個信號源(來自每個扇區(qū)1…6的天線)，多個搜索器S1…SL并行工作。另外，并行處理也是“實時”要求的結果。也就是說，如果采用實時串行搜索，對于每個新的時間偏移，(碼相位增量，因為在CDMA方式中，是通過相對于同步脈沖的各個時間偏移來識別每條信道)都需要占用一段附加的相關(停留)時間。
為了避免這種“實時追隨”，WO 96/10873為搜索器提出了一種新的硬件結構。新搜索器結構的實質是通過為輸入信號抽樣引入一個緩沖器和為解擴序列引入一個PN序列緩沖器，使相關器的操作(以快速Hadamard變換-FHT處理器為基礎)與實時處理要求相脫離。這樣，F(xiàn)HT處理器可以更高的速度工作，迅速估算大量相對于參考(同步)信號的時間偏移。WO 96/10873中包括一種向FHT處理器提供高速數(shù)據(jù)流的有效技術。其硬件結構類似于在CODIT和Ericsson的WBTB測試項目中實現(xiàn)的結構。WBTB方式還可以進一步描述為相干累加與非相干平均的組合，以降低估計的方差。路徑選擇單元圖6所示典型系統(tǒng)(參見WO 96/10873)中，除了并行搜索器S1…SL之外，還有一個路徑選擇單元PSU，它從搜索器組所確定的已求功率延遲譜中選擇獨立路徑。如圖5所示，延遲譜具有若干峰值，路徑選擇一般通過掃描所求得的延遲譜、以找出一定數(shù)目的最強峰值來進行，然后比較這些峰值和延遲譜的“噪聲底限”與一個常數(shù)相乘所得的門限。
這種路徑選擇的缺點是它不太精確，特別是當所用小區(qū)被劃分為扇區(qū)以及每個扇區(qū)使用多個天線(天線分集)的時候。
對于具有周期性插入的導頻符號的CDMA系統(tǒng)來說，上述估計絕對延遲的方法并不是最佳的。另一方面，在Ericssorn WBTB項目中建議的另一種方法提出使用一個較長的緩沖器，以便能反映出一個小區(qū)內的所有可能延遲值。當每個基站需要處理300個話音信道時，這種系統(tǒng)的硬件會極其復雜，因為實際上必須提供300個并行工作的搜索器。發(fā)明目的因此，發(fā)明的第一個目的是提供一種可特別用于DS-SS-CDMA基站接收機的多徑傳播延遲確定裝置，其搜索器不需采用復雜的硬件，但仍能實現(xiàn)對大量話音信道的功率延遲譜的實時正確估計。
同樣如上所述，最重要的基本問題之一是從延遲譜中選擇獨立路徑，因為要解決多徑傳播問題，必須估計延遲值。傳統(tǒng)的路徑選擇單元中設置了一個門限，用于鑒別信號和噪聲。另外，參考文獻[7]E.S.Sousa,V.M.Jovonvich和C.Daigneault,“用于多倫多數(shù)字蜂窩信道的延遲擴展測量”，IEEE車輛技術學報，第43卷，第4期，第837-847頁，1994年11月”描述了一種改進的用于信道延遲譜估計的門限設置方法，它使用了一種所謂的恒定誤報率技術(CFAR)。不過，這種方法非常復雜，較適合于脫機信號處理，不能滿足商用CDMA通信系統(tǒng)中實時實現(xiàn)的要求。
因此，發(fā)明的另一個目的是提供一種特別用于DS-SS-CDMA基站接收機的多徑傳播延遲確定裝置，可以在實時應用中進行正確的路徑選擇估計。
另外，如上所述，在CDMA系統(tǒng)中，小區(qū)可以被劃分為扇區(qū)，每個扇區(qū)可以使用多個天線(天線分集)。因此，必須根據(jù)復雜度盡可能低的硬件具體要求，來定義和優(yōu)化延遲譜估計的正確度和更軟(即以扇區(qū)為單位)切換處理。
因此，發(fā)明還有一個目的是提供一種特別用于DS-SS-CDMA基站接收機的多徑傳播延遲確定裝置，當小區(qū)被劃分成使用天線分集的扇區(qū)時，可以進行正確的延遲譜估計和更軟切換。
以上目的可以歸納為本發(fā)明的一個總目的，即提供一種特別用于DS-SS-CDMA基站接收機的多徑傳播延遲確定裝置，它可以對大量具有周期性插入的導頻符號的話音或分組數(shù)據(jù)信道實時地同時進行正確的解擴、正確的延遲譜估計以及正確的路徑選擇和定位。目的的實現(xiàn)途徑根據(jù)權利要求1、24、26的一種特別用于DS-SS-CDMA基站接收機的多徑傳播延遲確定裝置實現(xiàn)了以上目的。
具體地說，作為本發(fā)明的主要方面，本發(fā)明通過對在多個連續(xù)時隙和幀上估計的延遲譜進行平均來計算改進的功率延遲譜。本發(fā)明的其它方面在各從屬權利要求中描述。
本發(fā)明的一個優(yōu)選方面是如何搜索延遲譜，以找出與獨立路徑相對應的局部極大值。這時，延遲譜中的峰值被去除或置為等效的0，以得到一個噪聲底限。對這個噪聲底限進行平均，以產生一個單獨的值。然后用一個門限系數(shù)與這個噪聲底限電平相乘。再比較原始未調制的延遲譜和這個乘積，將其中處于該乘積門限之上的那些最大值選為有用路徑。
本發(fā)明的另一個方面是天線分集的使用，即每個小區(qū)或扇區(qū)內的兩個天線各自提供一個延遲譜。這時，來自每個天線的兩個延遲譜相加，并且只選擇這個延遲譜之和中高于相乘后的門限值的那些峰值。然后單獨比較這兩個延遲譜與為組合的延遲譜而檢測的相乘的門限，對于單個天線信號，只選擇各個延遲譜中也高于門限的那些路徑。根據(jù)同時產生的兩個延遲譜進行路徑選擇時采用的延遲譜相關估計，是完全不同于單獨考慮每個天線的延遲譜的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，每個小區(qū)被分為幾個扇區(qū)，每個扇區(qū)由使用天線分集的兩個天線提供服務。盡管在現(xiàn)有技術中，必須向基站傳送關于哪個扇區(qū)包含移動臺的信息，但是本發(fā)明的一個方面使用了與獨立路徑選擇及高準確度的更軟切換相結合的一種“動態(tài)扇區(qū)搜索”。對移動臺MS的“位置”確定可以根據(jù)它來進行。
本發(fā)明的其它優(yōu)選實施例和改進可以從各從屬權利要求中得到。下面，將結合附圖和參考實施例描述發(fā)明。
附圖中相同或類似的代號在本文內都表示相同或類似的部分。下面，將參考附圖描述發(fā)明實施例。本發(fā)明的基本原理正如已經參考圖4所作的說明，RAKE接收機RR在DS-CDMA系統(tǒng)中用于處理多徑傳播。一個RAKE接收機通過為天線接收的多徑信號中被選的最強分量分配若干并行解調器(支路)，從而應能夠捕獲大部分接收信號能量。所有支路(解調器)的輸出經過相應的延遲補償之后被合并。
解調器(支路)的分配和時間同步根據(jù)估計的信道響應進行。多徑延遲搜索處理器(下文稱為搜索器)的功能是估計信道功率延遲譜，從而識別延遲譜內的路徑和跟蹤變化的傳播條件。因此，多徑延遲搜索處理器必須滿足兩個互相矛盾的要求在減少搜索時間的同時具有足夠精確的時間分辯率，以便降低PN序列的自噪聲。
在根據(jù)擴頻碼相位數(shù)目定義的某個搜索窗口內估計信道沖激響應，該窗口的搜索應該能覆蓋預計的最大延遲擴展。在被稱為更新時間的某個間隔內重復信道沖激響應估計。
更新時間必須足夠小，以便跟蹤無線信道的延遲變化。信道沖激響應在搜索窗口內的位置隨移動臺的運動以及發(fā)射機和接收機中PN序列發(fā)生器之間時鐘頻率的失配而變化。因此，為了保持信道沖激響應位于搜索窗口之間，必須調整整個搜索窗口的位置。當多徑延遲搜索處理器(搜索器)具有足夠精細的分辨率時，就不需要其它通常在每條RAKE獨立路徑解調器中實現(xiàn)的代碼跟蹤設備。
RAKE接收機(見圖4)的搜索和跟蹤單元STU(見所附圖6)用于保持RAKE接收機的碼片和幀同步。因此，必須估計因多徑傳播產生的接收信號延遲譜。由于衰落和傳播距離變化，即移動臺MS和基站BS之間距離變化的影響，需要根據(jù)移動無線信道的具體要求更新這種估計。
下文描述了本發(fā)明的一個實施例，可在與延遲擴展對應的某個搜索窗口中以很好的分辨率估計接收信號的延遲譜。延遲譜估計可以在某個間隔，例如更新時間內重復。更新時間必須選得足夠小，以便能跟蹤無線信道的延遲變化。因此，并不需要進行任何專門的跟蹤。只是整個搜索窗口的位置必須適應(跟蹤)移動臺MS和基站BS之間的距離變化。所以，搜索和跟蹤單元STU可用于協(xié)助進行扇區(qū)選擇和更軟切換，因為指定扇區(qū)的延遲譜可用于發(fā)現(xiàn)在哪些扇區(qū)內可捕獲到最大的信號能量。
下面假定已經建立了任意的初始扇區(qū)選擇、初始幀同步和初始碼片同步(例如在隨機接入信號接收期間)。不過，這些條件并不是對本方法的原理性限制，本發(fā)明的方法通過一些調整，也可用于這種目的。搜索和跟蹤單元實施例如圖6所示，本發(fā)明的搜索和跟蹤單元STU包括一個選擇器SEL，其輸入是來自每個扇區(qū)1…6的天線Ant1、Ant2的兩個接收信號S1、S2。向選擇器SEL輸入兩個信號S1、S2是因為在每個扇區(qū)中最好采用需要使用兩個天線Ant1、Ant2的天線分集技術。不過，應當理解本發(fā)明在更廣泛的意義上并不局限于天線分集，也可以用來自每個扇區(qū)一個天線的一個信號S作為選擇器SEL的輸入。
當然實際從天線接收的信號是一個模擬信號。STU裝置中配有一個A/D變換器A/D，用于把模擬CDMA信號轉換成一個數(shù)字CDMA信號。如圖3、11所示，這個數(shù)字CDMA信號由連續(xù)的射頻幀RF1…RFn組成，每幀包括插入了復導頻符號PSi和數(shù)據(jù)符號PDi的連續(xù)時隙TS1…TSm.A/D變換器代表執(zhí)行所有通常的功能，例如模數(shù)變換、匹配濾波等等，并且可以設置在STU裝置中，例如選擇器SEL中，位于SEL和扇區(qū)天線之間，或者在搜索器S1…SL之前或之內。
在發(fā)射機中，包括多個比特的數(shù)字傳輸信號首先例如以r=1/3的速率按比特經過卷積編碼，然后2個卷積編碼后的比特被合并成一個QPSK符號(Q,I)，該符號再通過發(fā)射機一側的PN序列擴頻，而另一方面，接收機(例如RAKE接收機)和搜索器必須同樣根據(jù)對應的解擴序列對該符號進行解擴。這是直接序列CDMA(即包括QPSK調制)的基本原理。應當注意可以使用其他調制方案獲得要進行擴頻的符號。因此本發(fā)明并不局限于使用QPSK調制。
選擇器SEL用于提取要在多徑延遲搜索處理器S1…SL(下文稱為搜索器S1…SL)中進行搜索的信號抽樣組。具體地說，各選擇器SEL是從自各天線接收的數(shù)據(jù)流中提取出導頻符號和一些附加抽樣(邏輯信道符號)。幀格式和導頻符號如圖3所示。導頻符號和附加抽樣的提取最好以每秒16.38兆的速率進行，一般是以一種過抽樣速率，例如4。
圖6的搜索和跟蹤單元STU包括若干搜索器S1…SL，其中L可以與扇區(qū)數(shù)目相同或不同。
具體地說，根據(jù)一種特定但又靈活的扇區(qū)選擇調度方案，提取出的導頻符號和其它抽樣被分配給L個搜索器組成的集合。利用扇區(qū)選擇調度方案，搜索器的數(shù)目可以等于或不等于扇區(qū)數(shù)目。六個搜索器最好以同一抽樣速率工作。根據(jù)扇區(qū)選擇調度方案，在信號抽樣組的基礎上，提取的導頻符號和附加抽樣(即經過解復用和緩沖的天線信號)為每個扇區(qū)信號向路徑選擇單元PSU傳遞一個獨立的延遲譜DPS。
根據(jù)本發(fā)明，搜索器S1…SL基本上是根據(jù)一種(基于導頻符號的)相干和非相干組合搜索(和跟蹤)程序進行信道延遲估計(確定延遲譜)，這種程序帶有可選的交織，將在下面根據(jù)圖7的搜索器S1作進一步描述。延遲譜DPS最好以最小更新時間進行更新，并最好使用預定的導頻符號抽樣數(shù)目。
路徑選擇單元PSU接收來自搜索器S1…SL的延遲譜DPS，并根據(jù)估計的延遲譜DPS計算出一個干擾估計(這個干擾包括多用戶干擾以及熱噪聲功率干擾)，用于后續(xù)的路徑選擇。根據(jù)延遲譜DPS，路徑選擇單元PSU實際上可以確定N(最好是8)條路徑的中間值d1’…dN’(即延遲值)和對應的扇區(qū)選擇信息s1’…sN’。扇區(qū)選擇信息s1’…sN’代表扇區(qū)編號(1…6)和各扇區(qū)內的天線編號(如果在每個扇區(qū)內沒有使用天線分集，可以忽略這個編號)。
延遲值d1’…dN’只代表N(例如8)條路徑的中間值，所以跟蹤和控制單元TRCU還要進行最終的扇區(qū)選擇，并產生(最多)P(例如8)條延遲路徑的最終值和選擇信息(即延遲值和對應的選擇信息)，這些信息最后要傳送給RAKE接收機RR。因此，如圖6所示，跟蹤和控制單元TRCU輸出延遲路徑的最終值d1…dp和最終的選擇信息s1…sp，用于最終應當在RAKE接收機中進行解調和譯碼的路徑，即RAKE接收機應當為其分配支路的路徑。另外，跟蹤和控制單元TRCU還要產生時鐘控制信號值來跟蹤搜索窗口和小區(qū)，以保持幀同步。
因此，天線信號是到選擇器SEL的輸入，選擇器把來自天線的各個信號送給一組搜索器，搜索器計算出每個輸入信號的延遲譜。然后，路徑選擇單元選擇一組最可能的路徑以及與扇區(qū)和天線數(shù)目相關的選擇信息。最終的跟蹤和控制單元確定最終路徑和相應的選擇信息，以便向RAKE接收機RR提供它可用于進行解調的選擇信息和延遲信息。
下文將根據(jù)圖3、圖1所示的幀格式描述本發(fā)明中用于選擇器SEL(圖7、8)、搜索器S1…SL(圖7)、路徑選擇單元PSU以及跟蹤和控制單元(圖10)的具體實施例，還有用于解擴器DESP以及相干累加和平均單元ACC-AV的一種具體實施例。選擇器單元實施例圖7表示一個選擇器SEL實施例。選擇器包括一個所謂的導頻解復用器PI-DEMUX。圖7表示的是一個天線信號輸入到導頻解復用器PI-DEMUX的情況，但是應當懂得，可以根據(jù)從控制裝置CNTRL接收的控制信號，向選擇器SEL連續(xù)提供來自不同扇區(qū)的不同天線信號。
導頻解復用器PI-DEMUX的主要功能是從天線信號中提取和緩沖多個周期的(連續(xù))導頻符號和附加數(shù)目抽樣，該天線信號由復數(shù)值的輸入數(shù)據(jù)流組成。考慮圖11的例子，為了計算一個延遲譜DPS(ca1c.1DPS)，要估計天線信號射頻幀n，而這個幀n包括一組連續(xù)時隙k-1、k、k+1。
如圖3所示，在從一個時隙到另一時隙的轉換中，例如從時隙k-1到時隙k，存在著一個由前一時隙k-1的導頻符號和當前時隙k的導頻符號組成的導頻符號集PSi。圖3和圖11的區(qū)別在于圖3中假定導頻符號PSi只在時隙起點出現(xiàn)，而圖11中它們同時在每個時隙的起點和終點出現(xiàn)。由于不能始終保證時隙與解擴器DEsP中PN發(fā)生器產生的PN序列在時間上對齊，因此只要能夠根據(jù)PN解擴序列提取出若干可用于計算的導頻符號和數(shù)據(jù)符號，是否只在起點或終點處(導頻符號所處位置只是一個約定的問題)對導頻符號進行抽樣和提取是無關緊要的。在導頻符號集之間，可以是任意的數(shù)據(jù)，例如圖3所示，是用于邏輯信道等的符號。
這樣，提取導頻符號周期實際上就是提取導頻符號(圖11中的陰影區(qū))。最好提取2M個碼片(2M×附加抽樣速率個抽樣，例如2×128=1024個抽樣)作為導頻符號。另外最好再從天線信號(復數(shù)輸入數(shù)據(jù)流)中提取160個附加抽樣(延遲擴展)。因此，最終算出的DPS由160個實數(shù)功率延遲譜樣值組成。
所以，對于延遲譜(搜索窗口)估計來說，使用的是分辨率為每個碼片四個抽樣的160個抽樣，即所得延遲擴展為每秒160/16.38兆抽樣≈10μs。最好還要假定用于重新計算當前工作扇區(qū)(即當前信號能量最強的預定數(shù)目個扇區(qū))延遲譜的最小更新時間為10ms(即一個射頻幀)，并且掃描非工作(即其他)扇區(qū)和選擇天線信號的更新時間為60ms(即重新指定工作和非工作扇區(qū))。
因此，至少要在每個10ms的射頻幀內，根據(jù)導頻符號(1024個抽樣)的數(shù)目和160個附加抽樣(例如基于2個時隙時的8倍)重新計算一次延遲譜。附加抽樣可以是任何類型的數(shù)據(jù)，即控制數(shù)據(jù)或話音數(shù)據(jù)。根據(jù)提取的起點不同，提取的順序會有不同或者前面是導頻符號，后面是數(shù)據(jù)符號；或者前面是數(shù)據(jù)符號(來自前一時隙)，后面是導頻符號，然后再是數(shù)據(jù)符號；或者前面是數(shù)據(jù)符號，后面只是導頻符號。
如圖7所示，響應幀時鐘控制信號FCC，控制裝置CNTRL可控制選擇器SEL的PI-DEMUX，使得它能在各幀n的時隙k-1、k、k+1內以正確的定時開始提取導頻符號和附加符號。
圖8表示一種導頻解復用器PI-DEMUX的實施例。來自控制裝置CNTRL的控制信號控制著抽樣開關SSW，該開關負責把來自天線信號的數(shù)據(jù)送到緩沖器BUF或接收器SNK。因此，借助于幀時鐘控制信號FCC，緩沖器BUF將可以包含連續(xù)的各個導頻符號和附加抽樣。任何其他數(shù)據(jù)被送往接收器SNK。
因此，幀時鐘信號FCC控制著抽樣開關SSW的定位(即讀指針)和寫指針，即搜索窗口在整個延遲譜內的定位，它等效于向數(shù)據(jù)流中插入或從其中去除抽樣。
正如前面已提到的，控制裝置CNTRL與跟蹤和控制單元TRCU相配合，從而向選擇器SEL提供控制信號(該信號用于根據(jù)特定的扇區(qū)選擇調度方案進行的工作和非工作扇區(qū)的選擇)，并控制具體向解復用后的天線信號分配搜索器S1…SL。這種扇區(qū)選擇調度程序最好可按圖13所示(后面將作說明)方式構成。
正如以上參考圖7、8所作描述，選擇器SEL的主要功能是分別在每個射頻幀RFn內提取若干導頻符號和若干附加抽樣，并連續(xù)地把這些提取出的數(shù)據(jù)值送到后續(xù)搜索器中，以用于延遲譜的計算(其中要進行扇區(qū)選擇和天線選擇控制，使控制解復用器PI-DEMUX向各搜索器連續(xù)提供來自多個扇區(qū)中多副天線的天線信號)。因此，在搜索器組中進行的后續(xù)延遲譜計算是以提取出的導頻符號和附加符號為基礎。
導頻解復用器的數(shù)目最好與所應用的天線信號的可能數(shù)目相同，例如在圖6中，可以有12個導頻解復用器PI-DEMUX。不過，這個數(shù)目也可以減少，當例如使用帶有相應智能控制的時間共享時，可減少到根據(jù)扇區(qū)選擇控制預先定義的工作扇區(qū)數(shù)。實際上最少一個導頻解復用器就足夠了。多徑延遲搜索處理器(搜索器)實施例如上所述，來自選擇器的輸出數(shù)據(jù)(即圖8中緩沖器BUF的輸出)是連續(xù)的復數(shù)導頻符號和附加抽樣(例如2*128個碼片=1024個抽樣加上160個抽樣)，這些抽樣來自控制裝置CNTRL指定的某個天線信號。下文將把來自導頻解復用器PI-DEMUX的數(shù)據(jù)輸出(即復數(shù)導頻符號和附加抽樣)稱為“解復用器輸出數(shù)據(jù)”。如圖9所示，各解復用器輸出數(shù)據(jù)值顯然包括一個實部Rx_Re和一個虛部Rx_Im。
正如圖7搜索器S1實施例所示，搜索器包括一個產生解擴序列的PN碼發(fā)生器PN-GEN，該序列在用于對各解調器輸出數(shù)據(jù)解擴的解擴器DESP中使用。碼發(fā)生器PN-GEN、解擴器DESP以及解復用器PI-DEMUX受到經控制裝置CNTRL處理的幀時鐘控制信號FCC的控制。通過這一控制，可以確保PN發(fā)生器解擴序列保持時間對齊，并且偏移到提取出的各解調器輸出數(shù)據(jù)上，以便計算延遲譜DPS。如上所述，時間對齊是必須的，否則會產生錯誤的解擴，因為要對解調器輸出數(shù)據(jù)正確解擴，不僅需要正確的解擴序列(由碼發(fā)生器PN-GEN產生)，還需要正確的定時。
如圖7所示，來自解擴器DESP的輸出數(shù)據(jù)是到相干累加/平均裝置ACC-AV的輸入，該裝置在控制裝置CNTRL的控制下計算延遲譜DPS。延遲譜實際上是響應幀時鐘控制信號FCC、并根據(jù)解調器輸出信號(提取的導頻符號和附加抽樣)產生的。根據(jù)本發(fā)明，解擴器DESP和相干累加/平均裝置ACC-AV的一種實施例如圖9所示。
解擴器DESP包括一個由乘法裝置MM和積分裝置IM構成的相關裝置CM。由于解調器輸出數(shù)據(jù)包括實部和虛部并且碼發(fā)生器PN-GEN產生的解擴序列也必須包括實部和虛部，因此相關器CM是一個復數(shù)相關器，乘法裝置MM則進行復數(shù)相乘。PN序列的起點受相位控制裝置PH-CNTRL的控制。
乘法裝置MM包括多路復用器M1、M2、M3、M4和加法器ADD1、ADD2。積分裝置IM包括相加單元SUM1、SUM2。
乘法器M1進行解復用器輸出數(shù)據(jù)實部Rx_Re和擴頻序列實部PN_Re的相乘，并把相乘后的數(shù)據(jù)值送到加法器ADD1。乘法器M2進行解復用器輸出數(shù)據(jù)虛部Rx_IM和PN序列實部PN_Re的相乘。來自乘法器M2的乘積信號是到加法器ADD2的輸入。乘法器M3進行解復用器輸出數(shù)據(jù)虛部Rx_Im和PN序列虛部PN_Im的相乘，并把相乘后的數(shù)據(jù)送到加法器ADD1。乘法器M4進行解復用器輸出數(shù)據(jù)實部Rx和PN序列虛部PN_Im的相乘，并把輸出信號送到加法器ADD2。加法器ADD1就對來自乘法器M1的輸出信號和來自乘法器M3的輸出信號進行相加，并把相加后的信號送到積分裝置IM的相加單元SUM1。加法器ADD2就對來自乘法器M2的輸出信號和來自乘法器M4的輸出信號進行相加，并把相加后的信號送到積分裝置IM的相加單元SUM2。
乘法裝置MM為每個導頻碼片輸出來自加法器ADD1、ADD2的結果，相加單元SUM1、SUM2在N個導頻碼片上(例如2×128個)對來自加法器ADD1、ADD2的輸出信號進行相加。因為完整的數(shù)據(jù)是一個數(shù)字信號，所以在相加單元SUM1、SUM2內進行相加對應的是對來自乘法裝置MM的輸出信號的積分。
作為一個優(yōu)選實施例，PN發(fā)生器PN-GEN產生復數(shù)正交短WalshHadamard和實數(shù)長Gold(Walsh Hadamard)碼作為與解調器輸出數(shù)據(jù)相乘的解擴碼。
如果以過抽樣速率OS驅動復相關裝置CM，只有每第OS次復數(shù)相乘產生一個非零結果。我們需要考慮如果使用QPSK調制方案時的情況。這時，在乘法裝置MM中進行的復數(shù)相乘最好分成相距OS/2的兩次實數(shù)相乘。整個碼相位以每個碼片周期的1/OS作為增量進行調整。最好在整個時間不確定區(qū)域(延遲擴展)內使用串行搜索，其中在每個碼相位位置(一個碼片周期的1/OS)上具有一個導頻符號周期(這里為31.25μs)的恒定停留時間。因此，可以為每個時隙和搜索器計算出一定數(shù)目的碼相位。由于這些處理是脫機進行的，因此可以用更高的速度進行處理。
可計算的碼相位數(shù)等于每個時隙的碼片總數(shù)相對于每個導頻符號的碼片數(shù)與這個過處理系數(shù)0P之積的比(這里，OP*2560/256=OP*10)。一個實例是在過處理系數(shù)0P=4時采用八個搜索器的硬件實現(xiàn)方案。另外一個例子是OP=16時采用兩個搜索器。
在相干累加/平均裝置ACC-AV中，相干加法單元SUM3對兩個連續(xù)導頻符號周期(即與兩個時隙對應的總共四個導頻符號)的解擴值進行相干累加。每個搜索器在2/OP個幀(=2*16/OP個時隙)即20/OPms的重復時間內總共要計算160個延遲譜的抽樣。這適用于一個搜索器帶有一個相關器和一個解擴器的情況。通過在一組搜索器內組合若干相關器和解擴器(圖6)，可以定義一種并行搜索器結構。不過，這并不會對本發(fā)明的這種一般描述產生限制。
相干累加/平均裝置ACC-AV的復數(shù)輸出、即實部Re_Imp[相位]和Im_Imp[相位]被送到平方單元SQ。在單元SQ中，SUM3的實部和虛部被分別平方后相加(|(a+jb)|2=a2+b2)。單元SQ的輸出、即部分實數(shù)延遲譜值DPSi是到加法單元SUM4的輸入，該單元對抽樣進行非相干累加。加法單元SUM4的輸出是實際的實數(shù)延遲譜DPS。因此，加法單元SUM4實際上是對來自兩個或多個相繼的時隙的兩個延遲譜DPSi進行平均。所以，確定延遲譜的基本原理是在每個時隙內進行復數(shù)值的信道估計，然后對至少兩個時隙的復信道估計(復數(shù)抽樣)作非相干相加，最后再對分別來自兩個時隙的(相加后的)信道估計的延遲譜(實數(shù)值)作非相干相加。
因此，解擴器DESP的主要功能可以描述為時間上對齊的PN序列與解調器輸出數(shù)據(jù)的相乘，而相干/非相干累加/平均裝置ACC-AV在兩個或多個時隙上進行平均。該輸出是以解調器輸出數(shù)據(jù)(即在一個相干平均所用周期內的導頻符號(+附加抽樣)為基礎的一個平均延遲譜DPS。因此，所得延遲譜DPS要準確得多，因為它使用了來自連續(xù)時隙(或幀)的導頻符號。
以下例子說明了解擴器DESP和相干累加/平均裝置ACC-AV的工作情況。假定每個扇區(qū)采用天線分集，一個小區(qū)內的三個(工作)扇區(qū)對應6個天線信號，它們在OP=1時可以使用6個搜索器在兩幀內進行處理。另外，如果只選擇一個扇區(qū)(工作)，就可以為每個天線信號分配6個搜索器中的3個。相應地，延遲譜的每個抽樣的相關數(shù)可以提高3倍。因此，對于OP=1，在2幀內(見圖11)可以計算3個連續(xù)的延遲譜，通過平均能獲得減小的峰值和干擾方差的估計。這樣就能得到一個改進的延遲譜DPS。
對于OP=16和2個搜索器的情況，在10ms的幀周期和16個時隙內可計算2*8個(連續(xù))延遲譜。扇區(qū)控制機制(扇區(qū)調度將在后面解釋)可以即把這個數(shù)目分配給工作和非工作扇區(qū)。例如，可以計算兩個工作扇區(qū)(每個扇區(qū)有兩個天線信號)的3個連續(xù)延遲譜和兩個非工作扇區(qū)(每個扇區(qū)有兩個天線信號)的一個延遲譜(見圖13)。因此，可在每一幀內對工作扇區(qū)進行非相干平均。在60ms內還可以算出非工作扇區(qū)的3個延遲譜，因此也可以對非工作扇區(qū)進行非相干平均。
為了把相干累加/平均裝置中非相干累加(平均)的數(shù)目提高一倍而又不增加更新時間，可以使用本發(fā)明用于更新時間為10ms時的一種“交織”平均方案(見圖11)。這時，要對最后兩個連續(xù)的(可能已進行過非相干平均)延遲譜、當前計算所得的延遲譜和更新時間之前的延遲譜作(進一步)平均，以便在10ms更新時間不變的前提下計算改進的延遲譜。計算延遲譜DPS的一種優(yōu)選交織方案如下例所示。在幀n-1中計算延遲譜DPSn-1。然后在當前幀n中計算另一延遲譜DPSn。在幀n中兩個延遲譜經過非相干累加(相加)，相加所得延遲譜用作幀n的延遲譜DPSn，即DPSn’=DPSn-1+DPSn°存儲幀n中實際算出的延遲譜DPSn，以用于下一幀n+1的下一步累加。也可以對前一次算出的延遲譜DPSn-1使用一個加權系數(shù)?？梢圆徊扇偛艑蓚€延遲譜DPSn-1、DPSn的累加(非相干累加)，而是也可以采取先存儲若干前面的延遲譜DPS，然后對這若干幀進行非相干相加，以得出幀n的延遲譜結果。在累加之前也可以對這些延遲譜進行加權。因此，根據(jù)各延遲譜DPS的FIR或IIR濾波特性(或加權)，可能會有不同的實施例。
根據(jù)相干累加/平均裝置的另一實施例，使用天線分集時，兩個對應扇區(qū)天線的延遲譜可以相加(在路徑選擇單元PSU內)(見圖6和圖10)。這時，相干累加/平均裝置ACC-AV最好對來自兩個不同天線的兩個延遲譜進行相加。
根據(jù)由加法單元SUM4輸出的最終延遲譜DPS，可以在路徑選擇單元PSU中計算干擾(噪聲)估計。解擴器DESP和相干累加/平均裝置ACC-AV受數(shù)字信號處理器DSP控制，該處理器控制所述相關以及相干和非相干累加處理。
無論哪種情況，都可以看到解擴器DESP根據(jù)導頻符號進行解擴，相干累加/平均裝置ACC-AV在每幀內對根據(jù)導頻符號算出的延遲譜進行平均。根據(jù)導頻符號來計算部分延遲譜DPS1要優(yōu)于使用隨機數(shù)據(jù)來確定延遲譜。本發(fā)明的另一個方面是對至少兩個連續(xù)幀內的連續(xù)延遲譜進行平均，從而獲得一個更為準確的延遲譜DPS。路徑選擇單元實施例正如前面所述，每個獨立的搜索器S1…SL都輸出一個根據(jù)周期性導頻符號算出的延遲譜DPS，這個延遲譜最好是根據(jù)兩個連續(xù)幀算出的一個平均延遲譜。
下面將描述路徑選擇單元PSU如何選擇延遲譜DPS中包含的主要路徑。路徑選擇單元PSU的一種實施例如圖10所示。PSU的功能描述將從兩個延遲譜DPS的輸入開始，這兩個延遲譜來自屬于同一扇區(qū)(圖10中為扇區(qū)1)的兩個天線Ant1、Ant2。不過，應當知道每個搜索器1…L各自都包括一個等效裝置，用以分別輸出各扇區(qū)的最主要(最強)路徑。為了說明本發(fā)明，這里假定在每個扇區(qū)內使用天線分集。但是本發(fā)明并不局限于天線分集。圖14表示在路徑選擇單元PSU中的延遲譜處理。
路徑選擇單元PSU包括一個加法器ADD、一個峰值檢測和刪除裝置PD-RV、一個路徑估計裝置PEST、一個噪聲估計裝置NEST、路徑檢驗裝置PVER1和PVER2、一個最大值檢測裝置MAX和一個門限設置裝置THRS-SET。噪聲估計裝置NEST接收一個來自門限設置裝置THRS-SET的門限系數(shù)或門限值THRS。正如前面參考圖6所作描述，這個路徑選擇單元PSU的主要功能是通過考慮干擾(噪聲)估計、從各延遲譜DPS1、DPS2中提取出N個信號最強的路徑d1’…dN’。另外，產生了一條選擇信息s1’…sN’，代表已被選擇的(工作)扇區(qū)(和天線信號)。根據(jù)輸入延遲譜而計算出的延遲和選擇信息被傳送給如圖6所示的用于進行最終選擇的跟蹤和控制裝置TRCU。路徑選擇單元PSU在更新時間(例如10ms)(即最小的每個幀周期內)輸出新的最強路徑和新的選擇信息s1’…sN’。
下文將參考圖10和圖14描述路徑選擇單元PSU的各個裝置的功能。
如果要處理每個扇區(qū)的兩個缺省天線信號或各自的延遲譜DPS1、DPS2，首先在加法器ADD中對各延遲譜DPS1、DPS2作相加。應當指出，下文描述的程序也適用于不采用天線分集的情況。這時，加法器ADD被省略，來自每個扇區(qū)一個天線的所得延遲譜DPS被直接輸入給路徑檢測和刪除裝置PD-RV以及路徑估計裝置PEST。因此，具有兩個天線的天線分集只是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例。
從相加后的延遲譜DPS’(見圖14中的步驟ST1)中搜索總的最大值MAX1(步驟ST2)。在峰值檢測和刪除裝置PD-RV中，最大值MAX1和最大值兩側(脈沖擴展)的若干個抽樣(取決于脈沖擴展，最好是3個)被刪除或分別置為零。如前面所述，對于每個延遲譜DPS，總共有160個抽樣，因此只刪除最大值MAX和其左右的三個抽樣并不會破壞延遲譜的整個特性，也就是說實際上應當刪除最大值MAX1。最大值MAX1和對應的延遲值dMAX1存儲在峰值檢測和刪除裝置PD-RV中。
重復N次從DPS’中刪除最大值的程序(步驟ST4)，從而得到N個候選延遲值dmax1,dmax2…dmaxn和對應的峰值MAX1,MAX2…MAXN組成的一個集合。剩余的平均延遲譜DPS*被視為干擾(噪聲)，噪聲估計裝置NEST根據(jù)它計算均值DPS(步驟ST4)。也就是說，由于已經從相加后的延遲譜DPS*中刪除了相關最大值，因此剩余的DPS*可被視為干擾或噪聲。最大值的數(shù)目最好應小于RAKE支路數(shù)。
然后，比較存儲的候選峰值MAX1，MAX2…MAXN和有效噪聲電平DPS*與某個自適應但恒定的門限系數(shù)THRS之積。THRS是通過一種優(yōu)化程序獲得的，它可能反映被掃描的扇區(qū)數(shù)、信號干擾比以及非相干累加的數(shù)目。因此，路徑估計裝置PEST認為只有位于有效噪聲底限之上的那些值是與各獨立的直接或間接傳播路徑對應的實數(shù)延遲值，而這些路徑不一定是那條直接路徑。
如果沒有使用天線分集，即只計算了一個天線的延遲譜(不是相加后的譜)時，路徑估計就告結束，也就是說高于乘積門限的所選最大值就是到最大值檢測裝置MAX的輸入(對每個扇區(qū)而言)，該裝置輸出對應所有扇區(qū)N個最大值的延遲和選擇信息。
如果使用了天線分集，原先計算的延遲譜DPS1、DPS2要在各自的路徑檢驗裝置PVER1、PVER2中經過進一步的處理。如步驟ST5所示，在PVER1、PVER2中，兩個延遲譜DPS1、DPS2彼此要獨自(再)針對門限(即DPS*×THRS)進行檢查。在每個DPS中，只有仍大于該門限的那些最大值作為每個天線的候選峰值被保留(當然，如果DPS1+DPS2沒有按1/2歸一化，門限需要通過被2除來作調整)。因此，最終的被選路徑--由選擇信息所指示的每個天線和扇區(qū)--現(xiàn)在就確定了。
這時，最大值檢測裝置MAX的輸出是(通過根據(jù)輸入的N個最大值評估所有扇區(qū)(例如6個扇區(qū)))最大相關延遲d1，…dN的度量，以及代表產生這些最強的最大值及其延遲的扇區(qū)的選擇信息。因此，最大值檢測裝置MAX的輸出(實際也就是路徑選擇單元PSU的輸出)是對傳送最大能量(即最重要)延遲的傳播路徑的一個度量、以及表示這些路徑延遲產生于何處(即哪個扇區(qū))的一個指示。最大值檢測裝置將最大值按降序從最高到最低排列(包括選擇信息的相應調整)。
按照下面將要進行的描述采用扇區(qū)選擇方法(扇區(qū)選擇調度)和調整相關處理，可以在工作和非工作扇區(qū)數(shù)目之間、更新時間和所得延遲譜的準確性之間進行折衷。也就是說，通過在各個扇區(qū)內進行適當?shù)乃阉?見圖12)和區(qū)別工作和非工作扇區(qū)，可以求出一個甚至更為精確的延遲譜和確定移動臺在扇區(qū)之間的移動。除了可以計算出更好的延遲譜之外，扇區(qū)選擇還可用于更軟切換，即，總的來說就是更準確地確定移動臺位置和/或確定移動臺是否處于兩個扇區(qū)之間的邊界上。
下文將要描述用于接收上述路徑選擇單元輸出的跟蹤和控制單元TRCU的功能。跟蹤和控制單元實施例如圖6所示，跟蹤和控制單元TRCU接收來自路徑選擇單元PSU(見圖10)的輸出，即從所有扇區(qū)的所有路徑檢驗裝置PVER1、PVER2中獲得的相關性最強的最大值的延遲時間d1’…dN、以及指示各延遲時間屬于哪個扇區(qū)和哪個天線的具體選擇信息s1’…sN’。單元TRCU現(xiàn)在選擇來自單元PSU(P=RAKE支路的數(shù)目)的輸出中的P個信號最強的最大值(即延遲值d1…dp)和相應的選擇信息s1…sp。
不過，只要移動臺MS和基站BS之間保持一個固定位置(和距離)，這樣的路徑選擇單元PSU的輸出當然也同樣是有效的。如果出現(xiàn)位置變化(這是常見的情況)，那么功率延遲譜DPS(即延遲時間)自然就可能改變。當然，每個搜索器S1…SL現(xiàn)在可以使用一個預定窗口來決定功率延遲譜。也就是說，代碼發(fā)生器PN-GEN(及其過抽樣的解擴序列)或信號序列本身的相位可以通過導頻解復用器翻轉或刪除抽樣而偏移預定數(shù)目個導頻符號，這種偏移相應于計入一個預定的延遲時間。當然，在移動臺MS和基站BS之間建立第一次通信時，對于直接路徑P1將甚至使用一個預定的平均延遲時間。在這個預定時間內，可以確定一個預定的偏移距離(延遲擴展)窗口。但是，如果移動臺MS出現(xiàn)移動，必須根據(jù)移動臺MS和基站BS之間的距離變化對延遲擴展窗口的中心值作相應的偏移。這里可以考慮不同的方式。
因此，跟蹤和控制單元TRCU的第一個功能是根據(jù)MS和BS之間的距離變化調整(跟蹤)該(延遲擴展)搜索窗口。這種操作不需要連續(xù)進行，但是10ms的最小更新時間(射頻幀的長度)已經足夠(OP=16,2個搜索器，2個工作扇區(qū)，不帶交織的3次非相干平均)。通過調整導頻解復用器中的讀和寫指針，從而插入或刪除(導頻符號和數(shù)據(jù)符號的)抽樣來控制選擇器SEL的導頻解復用器中包含的緩沖器。通過移動解復用器中的讀和寫指針，可以對導頻符號和附加抽樣的提取實現(xiàn)不同的起點和終點定時，它對應于導致搜索窗口發(fā)生改變的值出現(xiàn)偏移。另一種可能性是移動如上所述的PN發(fā)生器相位。
在一次扇區(qū)(更軟)切換中，兩個相鄰扇區(qū)使用一個共同的窗口偏移量，以保持同步。因此，這個共同的搜索窗口偏移量也可用于(相鄰)非工作扇區(qū)(在此，不能計算/估計實際功率延遲譜、即可檢測路徑的扇區(qū))。對于本領域的技術人員來說，通過例如考慮最高的最大值MAX1隨時間的運動來使搜索窗口適應移動臺的運動或距離變化(導致延遲變化)的算法很容易實現(xiàn)。
除了在搜索器中使用搜索窗口偏移以外，跟蹤和控制單元TRCU還有另一個功能也可以根據(jù)搜索窗口的調整來更新已經算出的延遲路徑d1’…dN＇，并選擇一定數(shù)目的最終延遲值d1…dp和對應的天線/扇區(qū)信息s1…sp(P=RAKE支路數(shù)目)。
因此，每個PVERn單元傳遞一組“候選”峰值。最大值檢測單元MAX對所有峰值按降序排列，而且單元TRCU只保留P個最大值(無論它們來自哪個扇區(qū))。
對所有工作扇區(qū)的所有天線執(zhí)行這一程序，并且一個根據(jù)最大值功率降序排列的、具有預定最大長度(即依RAKE支路數(shù)而變，例如P=8)的序列將會來源自所有工作扇區(qū)的所有被測天線信號中的所有“幸存者”。這一序列現(xiàn)在代表了從所有當前被測天線信號中找出的最強路徑(它通常代表的是工作扇區(qū)，但是也可能包括當前的非工作扇區(qū))。在根據(jù)新的降序選擇新的延遲值d1…dp的同時，當然也要更新選擇信息，以便示各延遲時間的位置，即指示各延遲時間所屬的各個扇區(qū)。這一選擇信息將告訴與搜索和跟蹤裝置STU輸出連接的RAKE接收機應該去解調哪些信號。如果指定路徑數(shù)小于最大路徑數(shù)目，RAKE接收機會收到應該關閉某些RAKE支路的信息(例如通過將相應的選擇信息s設置為一個負數(shù)值)。
應當指出，上述對路徑選擇單元PSU輸出的延遲時間和選擇信息進行的更新并不局限于天線分集的情況。如果每個扇區(qū)只使用一個天線信號，就只需要計算一個延遲譜。
正如前面所述，扇區(qū)數(shù)目和搜索器數(shù)目不一定要相同。搜索器組最好由總共六個搜索器組成。不過，扇區(qū)數(shù)目可以大于、小于或等于搜索器數(shù)目。因此，圖6中的控制裝置CNTRL控制著選擇器SEL，以便根據(jù)一種時間共享方式向各個搜索器提供不同的天線信號(每個扇區(qū)一個或兩個信號)。扇區(qū)選擇調度如上所述，在本發(fā)明中，搜索器最好根據(jù)從每一幀內至少兩個連續(xù)時隙中提取的導頻符號來計算延遲譜。不過，如圖11所示，每一幀包括16個時隙。假定選擇器在10ms的整個幀周期上向一個獨立的搜索器提供(一個)天線信號，那么搜索器顯然不僅能通過估測兩個連續(xù)時隙來進行一次最終延遲譜的計算，實際上，搜索器可以對這個天線信號總共進行八次計算(16個時隙)。不過，控制裝置CNTRL可以在完成對當前天線信號的時隙計算之后，在兩個其他時隙上轉接另一個天線信號(因為在使用兩個時隙進行完第一次計算之后，實際上還有多達14個其他時隙的時間)。下文將解釋如何最好地進行扇區(qū)調度，即向一組搜索器提供天線信號，其中每個搜索器在連續(xù)兩個時隙上進行數(shù)據(jù)計算。不過應當指出，單元TRCU也可以使用為每個小區(qū)內的預定數(shù)目扇區(qū)預置的一種(非最佳)扇區(qū)掃描規(guī)則。
首先，跟蹤和控制單元TRCU確定哪些扇區(qū)是工作扇區(qū)，哪些扇區(qū)是非工作扇區(qū)。與延遲時間d1…dp相關的選擇信息s1…sp指示哪些當前可用扇區(qū)是工作狀態(tài)或非工作狀態(tài)。也就是說，在選擇信息中指示了處于工作狀態(tài)的扇區(qū)。
其次，跟蹤和控制單元TRCU(或相應的控制裝置CNTRL)決定在一幀內可以進行多少次相干累加。如上所述，如果整個幀包括16個時隙，這就表示一幀內總共可以進行8次獨立的相干累加(基于2個時隙的相干信道估計)。也就是說，理論上在一幀內可以進行的相干累加次數(shù)是時隙數(shù)除以2。
再者，跟蹤和控制單元TRCU確定非相干累加數(shù)目，這也就是以非相干方式累加(它們的絕對值相加)的不同的DPS1計算(分別通過考慮2個連續(xù)時隙來進行)的數(shù)目。
另外，跟蹤和控制單元TRCU確定用于功率延遲譜更新(即窗口偏移)的更新時間。更新時間實際上表示需要查看用于計算同一DPS譜的同一扇區(qū)內兩個相同時隙的周期。用于工作扇區(qū)的更新時間不一定與非工作扇區(qū)相同。也就是說，因為主要的變化(距離變化)將發(fā)生在工作扇區(qū)，所以不需要如此頻繁地查看非工作扇區(qū)，即它們的更新時間可以更長一些。不過，為了使延遲譜計算具有相同的準確度，在工作扇區(qū)和非工作扇區(qū)內進行的非相干累加數(shù)目最好應該一致。
最后，為了確定調度方案，跟蹤和控制單元TRCU及控制裝置CNTRL必須知道有多少搜索器S1…SL可用。也就是說，如果有更多并行工作的搜索器，在一幀內自然可以掃描更多的扇區(qū)。
因此，跟蹤和控制單元TRCU根據(jù)工作和非工作扇區(qū)的數(shù)目(如選擇信息所示)、每幀的時隙數(shù)(決定可能進行的相干累加次數(shù))、工作扇區(qū)和非工作扇區(qū)理想的非相干累加數(shù)目、工作扇區(qū)和非工作扇區(qū)理想的更新時間以及扇區(qū)數(shù)目(固定)和搜索器數(shù)目(同樣固定)，確定任意時刻的扇區(qū)掃描方案。
當然，掃描方案一旦確定，使用這種特定掃描方案進行扇區(qū)掃描只在扇區(qū)狀態(tài)(由選擇信息指示)不變的條件下有意義。也就是說，如果一個非工作扇區(qū)突然變?yōu)橐粋€工作扇區(qū)(由于移動臺的運動)，那么跟蹤和控制單元會設置一種不同的掃描方案。根據(jù)這種調度方案，自然可以通過一種“軟”方式決定移動臺從一個扇區(qū)穿過扇區(qū)邊界到達另一扇區(qū)的運動。也就是說，如果移動臺從一個工作扇區(qū)向一個非工作扇區(qū)的方向運動，到某個階段后非工作扇區(qū)的接收天線將開始接收信號，如果移動臺接近邊界，先前的非工作扇區(qū)將呈現(xiàn)出一個包括最大值的延遲譜，這些最大值表示該扇區(qū)變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)。不過，該判決過程不是硬判決過程，因為根據(jù)扇區(qū)掃描，實際上可以監(jiān)測到移動臺的連續(xù)運動。
也有可能兩個扇區(qū)被判為工作扇區(qū)，其他4個判為非工作扇區(qū)。扇區(qū)為工作或非工作扇區(qū)的指定可以改變，工作和非工作扇區(qū)的數(shù)目也可以改變(例如3個工作扇區(qū)--3個非工作扇區(qū)等等)。
與圖13、圖15關聯(lián)的下面的表1表示了這種扇區(qū)調度方案的一個實例。在這個例子中，已假定整個幀長為10ms，包括16個時隙，因此具有可處理8次相干累加的能力。
對于1個工作扇區(qū)/5個非工作扇區(qū)的情況，允許非工作扇區(qū)的更新時間為50ms、10ms、20ms或30ms。工作扇區(qū)要求更新時間為10ms，即每幀更新。
在2個工作扇區(qū)/4個非工作扇區(qū)的情況下，允許非工作扇區(qū)的更新時間為10ms、20ms或60ms。
在3個工作扇區(qū)/3個非工作扇區(qū)的情況下，要求非工作扇區(qū)的更新時間為30ms。在括號內的更新時間之前的數(shù)字表示可能進行的相干累加次數(shù)。
實際上，表1中已預先指定了使用2個搜索器，其過抽樣速率為OP=16，要求每個工作扇區(qū)的更新時間為10ms。另外，要求最少進行兩次非相干累加。它所用的電路配置如圖15所示?？刂菩盘朇NTRL將指示選擇器何時把每個扇區(qū)的第一和第二天線信號送到第一和第二搜索器S1、S2。在圖15中，假定第一天線信號總是由第一搜索器S1處理，第二天線信號總是由第二搜索器S2處理。
在表1中，那些非相干累加數(shù)目相同的情況及其各自的更新時間在加粗的方框中表示。例如，對于2個工作扇區(qū)/4個非工作扇區(qū)的情況，非工作扇區(qū)只需要每6幀(60ms)更新一次，其中工作扇區(qū)每幀(10ms)更新一次。不過，它們使用的非相干累加數(shù)目(3)相同。顯然對更新時間加上不同的限制(例如提高非工作扇區(qū)的更新時間)將能進行數(shù)目更多的非相干累加。
表1
上述具有10ms和60ms的更新時間和三次非相干累加的2個工作扇區(qū)/4個非工作扇區(qū)的例子給出了必須如何掃描扇區(qū)的關鍵信息。不過，盡管更新時間決定了查看一個扇區(qū)的頻度，但它沒有具體指定掃描序列。圖13a)、b)表示了兩種不同的掃描序列。圖13中，”A”代表一個工作扇區(qū)，”A”后面的數(shù)字代表第一、第二和第三工作扇區(qū)，數(shù)字后面的下標代表DPS計算(即在2個時隙上進行的相干累加)的次數(shù)?！盢”代表一個非工作扇區(qū)。
在圖13a)中，連續(xù)進行對工作扇區(qū)1的三次相干累加1、2、3,即A11、A12、A13，以及對工作扇區(qū)2的三次DPS計算A21、A22、A23。幀1中剩下的4個時隙用于進行非工作扇區(qū)的第一次DPS計算N11、N21。從幀2中可以看出工作扇區(qū)的更新時間是10ms，因為每隔10ms就要使用同一個用于工作扇區(qū)的DPS計算序列。不過，剩下的四個時隙可以分別用于對非工作扇區(qū)N1、N2的掃描，以便進行第二次DPS計算N12、N22。在每一幀中都保持對工作扇區(qū)的掃描，其中每幀中的最后四個時隙用于掃描非工作扇區(qū)。因為非工作扇區(qū)的更新時間被選為60ms，幀1中關于非工作扇區(qū)的掃描序列只有到第7幀(未表示)才能重復，第7幀實際上與幀1相同。
圖13b)表示對表1參數(shù)規(guī)定的調度方案的另一種實現(xiàn)方式。這里，對工作扇區(qū)和非工作扇區(qū)掃描的序列已經改變，但仍然滿足表1給出的約束。因此，在安排每個扇區(qū)內的掃描時仍然有一定的自由度。
根據(jù)如何進行對非工作扇區(qū)關于其第一、第二和第三次相干DPS計算的掃描，在每回完成第三次DPS計算之后，可以進行一次非相干累加，并且估計延遲譜的變化。當移動臺運動時，延遲譜將改變其形狀(由于不同的多徑傳播)，但是即使延遲譜發(fā)生變化，整個路徑選擇單元將仍然指示該扇區(qū)是工作狀態(tài)。根據(jù)一個或多個相鄰工作扇區(qū)的延遲譜估計一個工作扇區(qū)的延遲譜，可以對移動臺運動方向作出一個估計。即使非工作扇區(qū)仍處于非工作狀態(tài)，其延遲譜不包含任何超過指定門限電平的最大值(路徑)，也可以與工作扇區(qū)一起估計非工作扇區(qū)的延遲譜，因為如果移動臺從一個非工作扇區(qū)向工作扇區(qū)的方向運動，即使非工作扇區(qū)的延遲譜也將發(fā)生變化。
因此，通過在所有扇區(qū)中進行的所有非相干累加一旦完成(圖13例子中為60ms之后)時就估計延遲譜，可以一起估計所有延遲譜，它將能對移動臺在小區(qū)內的位置以及移動臺的運動方向作出一個估計。本發(fā)明的CDMA基站的性能下文將討論一個包括6個搜索器、OP=1的CDMA基站。
搜索和跟蹤算法的性能特征在于根據(jù)延遲譜可監(jiān)測信道路徑。信道路徑在作為自相關峰值的估計的延遲譜中變成為可見的。估計算法必須能找出這些在干擾電平之上、具有合理的信號干擾比的自相關峰值。路徑的可檢測性依賴于RF頻帶內的信號干擾比和搜索算法的解擴增益以及峰值和噪聲方差。搜索算法的解擴增益由每個導頻符號的解擴增益和解擴導頻符號的相干累加數(shù)來定義。
例如，對于本發(fā)明提出的算法，這一解擴增益例如等于10*lo9128*4=27dB。信道估計所看到的信號干擾比Ech/10(即估計的延遲譜內的自相關峰值和噪聲門限之間的距離)要比每個調制符號的Es/10高例如10*lo9512/M(單位為dB)，其中M∈{16,32,64,128｝是調制符號擴頻系數(shù)。由于使用的是速率為1/3的卷積碼和四元調制方案，Ech/10比對應的Eb/l0要高出10*lo92*512/3M(單位為dB)。峰值和噪聲方差隨著非相干平均數(shù)目的增加而降低，即檢測率上升，檢測到一個不存在的峰值的誤報概率下降。
圖16、17表示在2條路徑、等強度、獨立瑞利衰落信道、v=50km/h、M=64和Eb/l0=5dB的情況下，漏檢現(xiàn)有峰值的概率和相反情況(即檢測到不存在峰值(“誤報”))的概率。基本更新時間為20ms(6個搜索器，OP=1)。使用天線分集和交織平均方案。該曲線是根據(jù)峰值-干擾門限，即(歸一化的)峰值和對應的噪聲值之比繪出的。不同的漏檢概率曲線表示使用0、1和2個抽樣的檢測范圍(DR)。這意味著所有超出峰值-噪聲電平、并且其對應的延遲值位于間隔[正確延遲-DR正確延遲+DR]內的峰值都作為正確的檢測被計入?！魏畏逯怠馕吨嬋敫哂诜逯翟肼曤娖降乃蟹逯刀粰z查其實際的延遲。如圖所示，DR=0時的嚴格估計會導致一些性能損失。不過，對于DR=1、特別是DR=2的情況，沒有明顯的與漏檢概率相關的性能損失被指明。
圖18表示隨Eb/l0變化的算法性能。圖17所示交界點處的概率值被提取。在實際使用中，應該略微提高門限系數(shù)，以便通過引入少許性能損失而提供更強的抗誤報能力。
圖19描繪了最佳門限系數(shù)與信噪比、(被掃描的)扇區(qū)數(shù)目以及非相干累加數(shù)目之間的關系。工業(yè)適用性所建議的本發(fā)明可用于在任何(周期性的)基于導頻符號的傳輸方式中進行延遲譜估計和路徑檢測?？紤]到硬件成本的限制、延遲譜和噪聲估計的靈活性及準確性，這是一種極有希望的候選方案。通過結合相干和非相干累加的建議方式(OP交織的平均方式)來調整搜索器數(shù)目，幾乎可以實現(xiàn)準確性和硬件成本之間的任何折衷。使用非相干平均是為了降低峰值和噪聲方差。很多種扇區(qū)選擇方式(調度方案)都可以采用。
以上描述已將本發(fā)明的優(yōu)選實施例和范例作為本發(fā)明當前的最佳模式作了說明。不過，對于本領域的技術人員來說，根據(jù)以上技術說明，顯然可以對本發(fā)明作出各種改動和變形。因此，不應當認為本發(fā)明只局限于上述實施例和范例，本發(fā)明范圍由所附權利要求定義。在權利要求中，參考代號只用于說明，并不限制這些權利要求的范圍。
權利要求
1．多徑傳播延遲確定裝置(STU，圖6、7)，用于確定在一個CDMA通信系統(tǒng)小區(qū)(CL)內的多個傳播路徑(P1、P2)上在CDMA基站(BS)和CDMA移動臺(MS)之間的CDMA信號傳輸?shù)墓β恃舆t譜(DPS)，包括a)A/D變換器(A/D)，用于把從所述小區(qū)(CL)內至少一個天線(Ant1,Ant2)接收的模擬CDMA多徑信號(S1,S2)轉換成由連續(xù)射頻幀(RF1…RFn)組成的數(shù)字CDMA多徑信號(S1,S2)，該射頻幀包括帶有復導頻符號(PSi)和數(shù)據(jù)符號(PDi)的連續(xù)時隙(TS1…TSm)；b)解復用器(PI-DEMUX)，用于從每個射頻幀(RFn)的至少兩個連續(xù)時隙(TSk-1,TSk,TSk+1)中提取復導頻符號(PSi)和數(shù)據(jù)符號(PDi)，并將其連續(xù)存儲在存儲器(BUF)中；以及c)搜索器(S1…SL)，用于根據(jù)所述已提取和存儲的復導頻符號和所述數(shù)據(jù)符號(PSi,PDi)來確定所述每個天線(Ant1,Ant2)的功率延遲譜(DPS,DPS1,DPS2，圖14)。
2．權利要求1的裝置(STU,圖6、7)，其特征在于c1)解擴序列發(fā)生器(PN-GEN)，用于產生一個預定的解擴序列(DESP-SQ)；c2)解擴裝置(DESP,CM,MM,IM)，用于根據(jù)所述解擴序列(DESP-SQ；PN_Re,PN_Im)對每個所述復導頻符號(PSi；Rx_Re,Rx_Im)進行解擴，以便輸出每個時隙(TSk-1,TSk,TSk+1)的解擴復導頻值(PSi’,Rx_Re’,Rx_Im')；c3)用于對所述解擴復導頻值(PSi',Rx_Re’,Rx_Im')進行平均的平均裝置(ACC-AV)包括c31)相干累加裝置(SUM3)，用于把至少兩個連續(xù)時隙(TSk-1,TSk,TSk+1)對應的解擴復導頻值(PSi’)的實部和虛部(PSi’,Rx_Re’,Rx Im')相干相加成一個復數(shù)功率延遲譜樣值(DPSi,Re_Imp(相位),Im_Imp(相位))；c32)絕對值確定裝置(ABS)，用于通過確定所述一個復數(shù)功率延遲譜樣值(DPSi,Re_Imp(相位),Im_Imp(相位))的絕對值、以便輸出一個實數(shù)功率延遲譜樣值(DPSi)；以及c33)控制裝置(PN-CNTRL)，用于對所述解擴發(fā)生器(PN-GEN)產生的所述解擴序列與所述已提取和存儲的導頻符號(PSi)及所述數(shù)據(jù)符號(PDi)之間的相位作預定次數(shù)的連續(xù)偏移，其中所述絕對值確定裝置(SQ)根據(jù)相位偏移輸出預定數(shù)目的實數(shù)功率延遲譜樣值(DPSi)，作為一個實數(shù)功率延遲譜(DPS)。
3．權利要求1的裝置(STU；圖7、9)，其特征在于它被包含在一個CDMA基站(BS；圖7、9)或一個CDMA移動臺內。
4．權利要求2的裝置(STU；圖7、9)，其特征在于所述解擴裝置(DESP,CM,MM,IM)、所述相干累加裝置(SUM3)和所述絕對值確定裝置(ABS)在每個相位偏移處確定多個實數(shù)功率延遲譜樣值(DPSi)，每個值以至少兩個連續(xù)時隙內相應的解擴復導頻符號的相干相加為基礎，其中一個值使用的至少兩個連續(xù)時隙不同于另一個值使用的那些時隙；非相干累加裝置(SUM4)用于對相應的實數(shù)功率延遲譜樣值作非相干相加，以便輸出一個實數(shù)功率延遲譜樣值(DPS)。
5．權利要求1的裝置(STU；圖5、6)，其特征在于路徑選擇單元(PSU)，用于根據(jù)所述實數(shù)功率延遲譜(DPS)確定所述多徑傳輸中預定數(shù)目傳播路徑(P1,P2)的延遲時間(d1’…dN’)。
6．權利要求3或5的裝置(STU；圖6)，其特征在于跟蹤和控制單元(TRCU)，用于調整至少在搜索單元(S1…SL)中使用的搜索窗口，以及根據(jù)所述移動臺(MS)和所述基站(BS)之間的位置和/或距離變化來更新功率延遲譜(DPS)和延遲時間(d1’…dN’)。
7．權利要求3的裝置(STU；圖1、6、12)，其特征在于由所述CDMA基站(BS)服務的所述CDMA小區(qū)(CL)被劃分為預定數(shù)目個扇區(qū)(SECT1…SECT6)，每個扇區(qū)包括至少一個天線(Ant1,Ant2)，所述A/D變換裝置(A/D)把所有的所述天線信號轉換成一個對應的數(shù)字CDMA多徑信號(S1,S2)；提供了預定數(shù)目的搜索單元(S1…SL)；以及選擇裝置(SEL)根據(jù)控制裝置(CNTRL)輸出的一個應用控制序列來向各個搜索單元(S1…SL)提供所述數(shù)字CDMA多徑信號(S1,S2)。
8．權利要求7的裝置(STU；圖6)，其特征在于每個扇區(qū)(SECT1…SECT6)包含兩個天線(Ant1,Ant2)，所述選擇裝置(SEL)分別把來自每個扇區(qū)(SECT1…SECT6)的已變換數(shù)字CDMA多徑信號(S1…S2)提供給一個搜索單元(S1…SL)。
9．權利要求7或8的裝置(STU；圖6、12)，其特征在于扇區(qū)(SECT1…SECT6)的數(shù)目等于搜索單元(S1…SL)的數(shù)目。
10．權利要求7或8的裝置(STU；圖6、12)，其特征在于扇區(qū)(SECT1…SECT6)的數(shù)目小于或大于搜索單元(S1…SL)的數(shù)目。
11．權利要求1的裝置(STU；圖8)，其特征在于所述解復用裝置(PI-DEMUX)包括一個交換裝置(SSW)、所述存儲裝置(BUF)和一個接收器(SNK)，其中控制裝置(CNTRL)根據(jù)一個幀時鐘控制信號(FFC)來控制所述交換裝置(SSW)，以便連續(xù)地向所述存儲裝置(BUF)傳送所述已提取的復導頻符號和數(shù)據(jù)符號，并向所述接收器(SNK)傳送所述時隙的其他數(shù)據(jù)符號．
12．權利要求2的裝置(STU；圖9)，其特征在于所述解擴裝置(DESP)包括一個由乘法裝置(MM)和積分裝置(IM)組成的復相關器(CM)。
13．權利要求12的裝置(STU；圖9)，其特征在于所述乘法裝置(MM)包括第一、第二、第三和第四乘法器(M1,M2,M3,M4)以及第一和第二加法器(ADD1,ADD2)，其中第一乘法器(M1)對每個導頻符號的實部(Rx_Re)和所述解擴序列中一個符號的實部(PN-Re)作相乘，所述第二乘法器(M2)對所述導頻符號的虛部(Rx_Im)和所述解擴序列中一個符號的實部(PN_Re)作相乘，所述第三乘法器(M3)對每個導頻符號的虛部(Rx_Im)和所述解擴序列中所述符號的虛部(PN Im)作相乘，所述第四乘法器(M4)對每個導頻符號的實部(Rx_Re)和所述解擴序列中所述符號的虛部(PN_Im)作相乘，所述第一加法器(ADD1)對來自第一和第三乘法器(M1,M3)的輸出作相加，所述第二加法器(ADD2)對來自所述第二和所述第四乘法器(M2,M4)的輸出作相加，其中所述積分裝置(IM)包括第一和第二加法單元(SUM1,SUM2)，它們在預定數(shù)目的導頻碼片(N個導頻碼片)內分別對來自所述第一和第二加法器(ADD1,ADD2)的輸出值進行相加，其中所述第一和第二加法單元(SUM1,SUM2)分別輸出所述復解擴導頻值的實部和虛部(PSi’,Rx_Re',Rx_Im')。
14．權利要求5的裝置(STU；圖10、圖14)，其特征在于所述路徑選擇單元(PSU)包括峰值檢測/刪除裝置(PD-RV)，用于在所述功率延遲譜(DPS)中檢測預定數(shù)目的峰值(MAX1,MAX2,MAXn)，并且至少把所述實數(shù)功率延遲譜(DPS)中與所檢測峰值對應的那些抽樣以及所述最大值左右預定數(shù)目的附加抽樣置為零或刪除；噪聲估計裝置(NEST)，用于對其峰值抽樣及所述附加抽樣已被置為零或刪除的實數(shù)功率延遲譜(DPS)進行平均，以便確定一個有效噪聲值；以及路徑估計裝置(PEST)，用于選擇超出一個門限(DPS*×THRS)的已確定峰值的延遲時間(d1’…dN’；dmax1,dmax2,dmaxN)，該門限通過有效噪聲值與一個門限系數(shù)(THRS)相乘而產生。
15．權利要求8的裝置(STU；圖10、14)，其特征在于所述路徑選擇單元(PSU)還包括加法器(ADD)，用于對每個扇區(qū)的兩個天線(Ant1,Ant2)的第一和第二實數(shù)功率延遲譜(DPS1,DPS2)作相加，其中峰值檢測和刪除裝置(PD-RV)在所述相加后的實數(shù)功率延遲譜(DPS')中檢測峰值并將其置為零；第一和第二路徑檢驗裝置(PVER1,PVER2)，分別用于在所確定的延遲值(dmax1,dmax2,dmaxN)上比較由所述路徑估計裝置(PEST)確定的乘積門限(DPs*×THRS)與每個天線的所述第一和第二實數(shù)功率延遲譜(DPS1,DPS2)，其中只有第一和第二功率延遲譜中等于或大于該乘積門限的峰值才被檢測到。
16．權利要求15的裝置(STU；圖10)，其特征在于最大值檢測裝置(MAX)，用于接收來自多個搜索裝置(S1…SL)的各路徑檢驗裝置(PVER1,PVER2)的候選峰值，每個搜索裝置為一個或多個扇區(qū)(SECT1…SECT6)服務，該最大值檢測裝置(MAX)還要對由各搜索裝置(S1…SL)的路徑檢驗裝置(PVER1,PVER2)輸出的預定數(shù)目(N)的最大峰值及其延遲值(d1’…dN’)進行降序排列，并確定每個延遲時間(d1’…dN’)的選擇信息(s1’…sN’)，該信息指示各延遲時間(d1’…dN’)屬于哪個扇區(qū)(SECT1…SECT6)。
17．權利要求2的裝置(STU；圖3、圖11)，其特征在于所述每個射頻幀(RFn)包括16個時隙，其中要對多個實數(shù)功率延遲譜(DPS)作非相干計算。
18．權利要求6和16的裝置(STU；圖6、13、15)，其特征在于所述跟蹤和控制單元(TRCU)接收所述選擇信息值(s1’…sN’)和所述延遲時間(d1’…dN’)，并選擇預定數(shù)目(P)的延遲時間(d1…dp)和相應的選擇信息(s1…sp)。
19．權利要求18的裝置(STU；圖6、13、15)，其特征在于對于由所述選擇信息(s1’…sN’；s1…sp)指示的當前工作和非工作扇區(qū)，所述跟蹤和控制單元(TRCU)使用一種預定的扇區(qū)掃描規(guī)則，以便指揮所述選擇裝置(SEL)根據(jù)所述扇區(qū)掃描規(guī)則向所述數(shù)目的搜索裝置(S1…SL)提供來自各個扇區(qū)(SECT1…SECT6)的各個天線信號(Ant1,Ant2)。
20．權利要求19的裝置(STU；圖6、13、15)，其特征在于所述跟蹤和控制單元(TRCU)根據(jù)每個射頻幀(RFn)的時隙(TSi)數(shù)目、總扇區(qū)(SECT1…SECT6)數(shù)目、搜索裝置(S1…SL)數(shù)目、工作扇區(qū)的預定更新周期(10ms)和由所述選擇信息(s1’…sN’；s1…sp)指示的當前工作和非工作扇區(qū)數(shù)目、對實數(shù)功率延遲譜(DPS)進行相干和非相干計算的預定次數(shù)、以及非工作扇區(qū)的更新周期(SECT1…SECT6)，來確定指示每個射頻幀(RFn)的各個時隙(TSi)應掃描哪個扇區(qū)的所述扇區(qū)掃描規(guī)則(圖13a,13b)。
21．權利要求19或20的裝置(STU；圖6、13、15)，其特征在于所述跟蹤和控制單元(TRCU)估計每個工作和非工作扇區(qū)中各實數(shù)功率延遲譜(DPS)隨時間的相互之間的變化，以確定所述移動臺(MS)所在的小區(qū)扇區(qū)(CL)和運動方向。
22．權利要求19或20的裝置(STU；圖6、13、15)，其特征在于一旦被掃描的一個扇區(qū)狀態(tài)從工作變?yōu)榉枪ぷ骰蛘叻聪蜃兓瘯r，所述跟蹤和控制單元(TRCU)就要選擇一種新的扇區(qū)掃描規(guī)則。
23．權利要求3的裝置(STU；圖6)，其特征在于所述多徑傳播延遲確定裝置(STU)與所述CDMA基站(BS)或所述移動臺(MS)的RAKE接收機(RR)相連。
24．多徑傳播延遲確定裝置(STU，圖6、10)，用于確定在一個CDMA小區(qū)(CL)內的多個傳播路徑(P1、P2)上在CDMA基站(BS)和CDMA移動臺(MS)之間的CDMA信號傳輸?shù)膶崝?shù)功率延遲譜(DPS1,DPS2)，該小區(qū)被劃分為預定數(shù)目個扇區(qū)(SECT1…SECT6)，每個扇區(qū)帶有兩個分集接收天線(Ant1,Ant2)，該裝置包括路徑選擇單元(PSU)，用于根據(jù)所述實數(shù)功率延遲譜(DPS1,DPS2)確定所述多徑傳輸中預定數(shù)目傳播路徑(P1,P2)的延遲時間(d1’…dN’)，所述路徑選擇單元(PSU)包括峰值檢測/刪除裝置(PD-RV)，用于在所述功率延遲譜(DPS)中檢測預定數(shù)目的峰值(MAX1,MAX2,MAXn)，并且至少把所述實數(shù)功率延遲譜(DPS)中與已檢測的峰值對應的那些抽樣刪除或置為零；噪聲估計裝置(NEST)，用于對其峰值抽樣已被置為零或刪除的實數(shù)功率延遲譜(DPS)進行平均，以確定一個有效噪聲值；路徑估計裝置(PEST)，用于選擇超出一個門限(DPS*×THRS)的已確定峰值的延遲時間(d1’…dN’；dmax1,dmax2,dmaxN)，該門限通過有效噪聲值與一個門限系數(shù)(THRS)相乘產生；加法器(ADD)，用于對每個扇區(qū)兩個天線(Ant1,Ant2)的第一和第二實數(shù)功率延遲譜(DPS1,DPS2)作相加，其中峰值檢測和刪除裝置(PD-RV)在所述相加后的實數(shù)功率延遲譜(DPS’)中檢測峰值并將其置為零或刪除；第一和第二路徑檢驗裝置(PVER1,PVER2)，分別用于在已確定的延遲值(dmax1,dmax2dmaxN)上比較由所述路徑估計裝置(PEST)確定的乘積門限(DPS*×THRS)與每個天線的所述第一和第二實數(shù)功率延遲譜(DPS1,DPS2)，其中只有第一和第二功率延遲譜中等于或大于該乘積門限的峰值才被檢測到。
25．權利要求24的裝置(STU；圖10)，其特征在于最大值檢測裝置(MAX)，用于接收來自多個搜索裝置(S1…SL)的各路徑檢驗裝置(PVER1,PVER2)的候選峰值，每個搜索裝置為一個或多個扇區(qū)(SECT1…SECT6)服務，最大值檢測裝置(MAX)還要對各搜索裝置(S1…SL)的路徑檢驗裝置(PVER1,PVER2)輸出的預定數(shù)目(N)的最大峰值及其延遲值(d1’…dN’)進行降序排列，并確定每個延遲時間(d1’…dN’)的選擇信息(s1’…sN’)，該信息指示各延遲時間(d1’…dN’)屬于哪個扇區(qū)(SECT1…SECT6)。
26．多徑傳播延遲確定裝置(STU)，用于確定在一個CDMA小區(qū)(CL)內的多個傳播路徑(P1、P2)上在CDMA基站(BS)和CDMA移動臺(MS)之間的CDMA信號傳輸?shù)膶崝?shù)功率延遲譜(DPS1,DPS2)，該小區(qū)被劃分為預定數(shù)目個扇區(qū)(SECT1…SECT6)，每個扇區(qū)帶有兩個接收天線(Ant1,Ant2)，該裝置包括多個搜索裝置(S1…SL)，用于確定每個扇區(qū)多徑傳輸?shù)乃鰧崝?shù)功率延遲譜(DPS1,DPS2)；路徑選擇單元(PSU)，用于根據(jù)所述實數(shù)功率延遲譜(DPS1,DPS2)來確定所述多徑傳輸中預定數(shù)目的最強傳播路徑(P1,P2)的延遲時間(d1’…dN’)、以及指示所述延遲時間(d1’…dN’)屬于哪個工作扇區(qū)(SECT1…SECT6)的相應選擇信息(s1’…sN’)；跟蹤和控制單元(TRCU)，用于根據(jù)所述延遲時間和指示工作和非工作扇區(qū)的所述選擇信息(s1’…sN’)來確定一種預定的扇區(qū)掃描規(guī)則(圖1 3)，以便指揮選擇裝置(SEL)在射頻幀(RFn)的各個時隙(TSi)中根據(jù)具體的定時向所述搜索裝置(S1…SL)提供特定的天線信號，并且估計在向搜索裝置(S1…SL)提供特定的天線信號時分別獲得的實數(shù)功率延遲譜(DPS)，以便確定移動臺(MS)在CDMA小區(qū)內的位置和/或運動方向。
27．權利要求26的裝置(STU；圖6、13、15)，其特征在于所述跟蹤和控制單元(TRCU)接收所述選擇信息值(s1’…sN’)和所述延遲時間(d1’…dN’)，并選擇預定數(shù)目(P)的延遲時間(d1…dP)和相應的選擇信息(s1…sp)。
28．權利要求26或27的裝置(STU；圖6、13、15)，其特征在于所述跟蹤和控制單元(TRCU)根據(jù)每個射頻幀(RFn)的時隙(TSi)數(shù)目、總扇區(qū)(SECT1…SECT6)數(shù)目、搜索裝置(S1…SL)數(shù)目、工作扇區(qū)的預定更新周期(10ms)和由所述選擇信息(s1’…sN’；s1…sp)指示的當前工作和非工作扇區(qū)數(shù)目、對實數(shù)功率延遲譜(DPS)進行相干和非相干計算的預定次數(shù)、以及非工作扇區(qū)的更新周期(SECT1…SECT6)，確定指示每個射頻幀(RFn)的各個時隙(TSi)應掃描哪個扇區(qū)的所述扇區(qū)掃描規(guī)則(圖13a,13b)。
29．權利要求26到28中任意一個的裝置(STU；圖6、13、15)，其特征在于一旦被掃描的一個扇區(qū)狀態(tài)從工作變?yōu)榉枪ぷ骰蛘叻聪蜃兓瘯r，所述跟蹤和控制單元(TRCU)就要選擇一種新的扇區(qū)掃描規(guī)則。
全文摘要
用于確定在一個CDMA通信系統(tǒng)小區(qū)內的一組傳播路徑上的信號功率延遲譜(DPS)的多徑傳播延遲確定裝置(STU)包括:A/D變換器,用于把接收自至少一個天線(Ant1,Ant2)的CDMA多徑信號轉換成由連續(xù)射頻幀組成的信號(S1,S2),該射頻幀包括帶有復導頻符號和數(shù)據(jù)符號的連續(xù)時隙;解復用器,用于從每個射頻幀的至少兩個連續(xù)時隙中提取復導頻符號和數(shù)據(jù)符號,并將其連續(xù)存儲在存儲器中;以及一個搜索器(S1...SL),用于根據(jù)所述提取和存儲的復導頻符號和所述數(shù)據(jù)符號確定功率延遲譜(DPS)。
文檔編號H04B1/707GK1311924SQ99809230
公開日2001年9月5日 申請日期1999年5月17日 優(yōu)先權日1998年5月29日
發(fā)明者G·弗蘭克, M·舒利斯特, W·格蘭佐夫, A·毛雷爾, B·波波維克 申請人:艾利森電話股份有限公司