CN101043231B - 对接入信道前导信号纠偏的实现方法、设备及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对接入信道前导信号纠偏的实现方法,该方法包括:预先设置至少一个纠偏参数值,以及对接入信道前导信号内插滤波后,根据所述纠偏参数值对内插滤波后的接入信道前导信号进行纠偏。本发明同时公开一种基站和通信系统。采用本发明可以降低资源占用和芯片成本,简化数据流,降低复杂度,提高可验证性和可测试性。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,尤其涉及对接入信道前导信号纠偏的实现方法、设备及系统。
背景技术
WCDMA(Wide-band Code Division Multiple Access,宽带码分多址接入系统)物理信道中的接入信道作为终端设备和基站实现连接前接入过程的载体,其接入性能非常重要。在实际环境中,由于各种原因,移动台和基站之间可能存在频偏:移动台可以通过AFC(Automatic Freqency Control,自动频率控制)算法锁定基站的载频,按照3GPP协议要求,其误差最大可达到±200Hz;另外,通过对外场数据的分析证实,移动台的径向运动导致的多普勒效应也会引入频偏,以250km/h的速度为例,频偏将达到±926Hz;并且,由于移动台锁频的缘故,频偏可能倍增。
现有技术根据AFC算法对接入信道前导信号进行纠偏,首先对接入信道前导(preamble)估计出频偏值,然后用该估计值对preamble进行纠偏操作,再根据纠偏后的preamble捕获能量值进行后续的多径判决操作。一般的,多径判决过程实际上是将接收信号通过解扰、解扩处理后,计算出能量值,并在一定的搜索窗范围内,将所有相位的能量进行排序,得到信号能量最大的几个相位点作为搜索得到的多径。
现有技术中对接入信道前导信号进行纠偏的处理流程如图1所示,包括:
步骤101、以最小纠偏长度进行匹配相关(包括解扰相干,去相位调整和HADMARD变换)及内插滤波,这里4096chips的preamble可分成I段进行相关,每个相关器的输出对应16个接入信道前导信号(signature)的相干累加结果(preamble包括16个不同的signature):
yk(i),i=0,1,...,I-1,k=0,1,...,K-1,式中的K表示搜索范围内的样点个数。
步骤102、将同一相位的相邻M个样点累加在一起,得到I/M个PDP(powerdelay profile,功率时延谱):
这里的M可以为一个预先配置的参数,从公式(1)可以得出该步骤实际上是将I段相干累加的结果再进行长度为M的累加,即每个相关器进行长度为
步骤103、将公式(1)求出的相邻两个PDP的同一相位k的样点共轭相乘、累加,可以得出一个复数值,该复数值的角度(反正切值)即为估计出的前后两段角度偏移:
式中的Δk为最终估计出的角度偏移(即纠偏因子),xk,img和xk,real分别为复数xk的虚部和实部。
步骤104、根据估计出的纠偏因子Δk对yk进行纠偏,具体计算如下式:
式中的参数N与预先配置的相干累加长度参数有关,通过公式(3)可以得出当I与N相等时,不进行非相干累加。
步骤105、将纠偏后的16个signature每相位的能量送入后级的前缀判决模块进行多径判决。
步骤102至步骤104为AFC计算部分,由于该部分较为独立,因此实现时将AFC计算部分单独划分为一个功能模块。基于以上分析,现有技术中对接入信道前导信号进行纠偏时数据流的处理示意图如图2所示。
发明人经过分析,发现上述现有技术至少存在如下问题:实现时需要占用大量资源,成本太高。例如:在RAM资源上,现有技术需要120000bits;在乘法器上,现有技术需要384个;在ROM资源上,现有技术需要32*3=96块ROM。图1所示流程中的具体各个实现步骤的资源使用情况如下表所示:
匹配相 关 | 内插 | Y值存 储 | AFC计算 | 纠偏 | 相干累加 | 非相干 累加 | 合计 | |
R A M | 87296 bits | 46080 bits | 25600 Bits (乒乓) | - | - | - | - | 158976 Bits |
乘 法 器 | - | 21600 Bits (96个) | - | 12800bits (128个) | 11520bits (128个) | - | 5408bits (32个) | 51328 Bits (384 个) |
累 加 器 | 6784 bits | - | - | 8960bits (384个) | 1280bits (128个) | 1056bits (96个) | 48个 | - |
寄 存 器 | 1472 bits | - | - | - | - | - | - | - |
R O M | - | - | - | 32块 | 64块 (1152bits) | - | - | - |
另外,由于内插滤波的输出按16个signature和两天线并行处理,Y值的存储单元相应就会有多个,而且AFC计算必须有32套,乘法器资源、RAM资源、寄存器资源是现有技术在实现时资源耗费最多的部分。
发明人经过分析,发现上述现有技术还存在如下问题:数据流分支过多,反馈长,导致算法结构复杂,不利于验证和测试。具体数据流如图3所示。由于增加了AFC计算和纠偏分支,导致数据流多出一段,无论从设计的可靠性上还是验证的覆盖率上都增加了复杂度,带来了很大的工作量和风险。
发明内容
本发明实施例提供一种对接入信道前导信号纠偏的实现方法、设备及系统,用以简化信号处理的数据流,降低系统复杂度。
本发明实施例提供一种对接入信道前导信号纠偏的实现方法,该方法包括步骤:
预先设置至少一个纠偏参数值;以及
对接入信道前导信号进行匹配相关;
根据所述纠偏参数值的个数确定需要进行内插滤波的接入信道前导信号的个数,并按确定的个数选择匹配相关后的接入信道前导信号以进行内插滤波,所述纠偏参数值的个数与需要进行内插滤波的接入信道前导信号的个数的乘积不超过匹配相关后的接入信道前导信号的个数;
对接入信道前导信号内插滤波后,根据所述纠偏参数值对内插滤波后的接入信道前导信号进行纠偏。
本发明实施例还提供一种基站,包括:
设置模块,用于预先设置至少一个纠偏参数值;
匹配模块,用于对接入信道前导信号进行匹配相关;
选择模块,用于根据所述纠偏参数值的个数确定需要进行内插滤波的接入信道前导信号的个数,其中所述纠偏参数值的个数与需要进行内插滤波的接入信道前导信号个数的乘积不超过匹配相关后的接入信道前导信号的个数,并按确定的个数选择匹配相关后的接入信道前导信号以进行内插滤波;
纠偏模块,用于根据所述纠偏参数值对内插滤波后的接入信道前导信号进行纠偏。
本发明实施例还提供一种通信系统,包括:
终端设备,用于与基站进行通信,并提供通信建立前的接入信道前导信号;
基站,用于预先设置至少一个纠偏参数值,以及对接入信道前导信号进行匹配相关,根据所述纠偏参数值的个数确定需要进行内插滤波的接入信道前导信号的个数,并按确定的个数选择匹配相关后的接入信道前导信号以进行内插滤波,所述纠偏参数值的个数与需要进行内插滤波的接入信道前导信号的个数的乘积不超过匹配相关后的接入信道前导信号的个数,在每次对接入信道前导信号内插滤波后,根据所述纠偏参数值对内插滤波后的接入信道前导信号进行纠偏。
本发明实施例中,预先设置至少一个纠偏参数值,在对接入信道前导信号内插滤波后,根据所述纠偏参数值对内插滤波后的接入信道前导信号进行纠偏,可以在保证性能的基础上,简化信号处理的数据流,减少系统的设计复杂度。
附图说明
图1为背景技术中对接入信道前导信号进行纠偏的处理流程图;
图2为背景技术中对接入信道前导信号进行纠偏时数据流的处理示意图;
图3为背景技术中对接入信道前导信号进行纠偏时数据流的处理示意图;
图4为本发明实施例中对接入信道前导信号进行纠偏时数据流的处理示意图;
图5为本发明实施例中通信系统的结构示意图;
图6为本发明实施例中基站的结构示意图;
图7为本发明实施例中基站的结构示意图;
图8为本发明实施例中外部控制器将纠偏参数值配置给芯片的示意图;
图9为本发明实施例基站中的纠编模块的硬件实现示意图;
图10为本发明实施例中基站的结构示意图;
图11为本发明实施例中基站的结构示意图;
图12为本发明实施例基站中的选择单元的硬件实现示意图;
图13为本发明实施例中基站的结构示意图;
图14为本发明实施例中选择接入信道前导信号个数并对接入信道前导信号进行纠偏时数据流的处理示意图;
图15为本发明实施例中对接入信道前导信号进行纠偏的处理流程图。
具体实施方式
本发明实施例中,预先设置至少一个纠偏参数值,在对接入信道前导信号内插滤波后,根据所述纠偏参数值对内插滤波后的接入信道前导信号进行纠偏,用以在实现接入信道前导信号纠偏时,降低资源占用和芯片成本,并简化数据流,降低复杂度,提高可验证性和可测试性。
本发明实施例中对接入信道前导信号进行纠偏时数据流的处理如图4所示,其中,与现有技术的不同之处在于,去掉了计算纠偏因子和Y值存储的处理过程,而是预先设置至少一个纠偏参数值,并根据该纠偏参数值对内插滤波后的接入信道前导信号进行纠偏。
本发明实施例中一种通信系统的结构如图5所示,包括:终端设备500、基站501;其中,终端设备500,用于与基站501进行通信,并且,在与基站501建立通信连接前,向基站501提供接入信道前导信号。
基站501,用于预先设置至少一个纠偏参数值,以及在每次对接入信道前导信号内插滤波后,根据所述纠偏参数值对内插滤波后的接入信道前导信号进行纠偏。
本发明实施例中一种基站的结构如图6所示,包括:设置模块600、内插模块601、纠偏模块602;其中,设置模块600,用于预先设置至少一个纠偏参数值;内插模块601,用于对接入信道前导信号进行内插滤波;纠偏模块602,用于根据所述纠偏参数值对内插滤波后的接入信道前导信号进行纠偏。
设置模块600可以根据网络的实际情况预先设置至少一个纠偏参数值,例如,对接入信道进行测试,根据测试结果预先设置至少一个纠偏参数值。对于一些场景,本领域普通技术人员可以通过测试获得纠偏参数值的范围,进而可以在该范围内预先设置至少一个纠偏参数值。设置的纠偏参数值的个数可以根据实际的场景以及逻辑的消耗量进行折中。
如图7所示,设置模块可以进一步包括第一设置单元6000,用于预先设置至少一个纠偏因子;或者,预先设置至少一个根据纠偏因子获得的参数值。显然,前述的纠偏参数值可以包括纠偏因子或根据纠偏因子获得的参数值。
由于芯片在实现纠偏时,依据的计算公式为:
其中的纠偏因子为Δk,那么根据纠偏因子获得的参数值可以为(n×Δk)/M或如图8所示,这里可以通过外部控制器,例如DSP、CPU,将纠偏因子或根据纠偏因子获得的参数值配置到芯片内的一些存储介质,例如RAM或寄存器。对应于纠偏因子或根据纠偏因子获得的参数值,外部DSP/CPU与芯片之间可以有多种配置方式,例如:
再进行共轭相乘完成整个计算。
实施中,以上三种配置方式的资源占用量不同,若采用方式一或方式二,由芯片完成查正弦/余弦表,假设正弦/余弦用一张表记录,由于内插滤波之后存在32套纠偏资源,则需要查32张正弦/余弦表,另外,当查正弦/余弦表由ROM来完成时,对于精度不同的ROM,正弦/余弦表的大小也会不同。由于方式一中,芯片还要计算乘除法,例如,若需要对8段相干值进行纠偏(假设I=8,即相关长度=4096/(I=8)=512chip,即每个相位有8个相关值),则需要做6个乘法(乘0和乘1可以不做)。而在方式三中,外部控制器直接将配置给芯片,因此比方式一和方式二节省资源占用量。
由于内插滤波后的接入信道前导信号由两天线并行输出,因此每个接入信道前导信号按两天线并行纠偏。以方式三为芯片配置根据纠偏因子获得的参数值时,如图9所示,方式三提供实施例中,纠偏模块在硬件实现时,每个纠偏模块可以用2个乘法器完成共轭相乘计算,32套纠偏单元共需要64个乘法器。
在根据纠偏参数值对内插滤波后的接入信道前导信号进行纠偏时,根据纠偏参数值的个数可以确定纠偏后的数据流的数目,例如,预先设置4个纠偏因子0KHz、1KHz、2KHz、3KHz,则1个接入信道前导信号每相位的8个相干值经过纠偏模块后,与4个纠偏因子相对应,接入信道前导信号变为4组,每组8个相干值(这里假设分段数I=8,即相关长度=4096/(I=8)=512chip,每相位有8个相干值)。由于现有技术通过AFC计算仅得到一个纠偏因子,因此,相对于现有技术而言,本例中纠偏后的数据流增加了3倍。
由于预先设置纠偏参数值带来纠偏后数据流的增加,这将可能导致后续在多径判决时系统的资源占用有所增加,考虑到实际情况下接入信道前导(Preamble)真正使用的接入信道前导信号(signature)的个数大致为3~4个,并不需要16个同时支持,因此,一种可以选择的实现方式是,减少匹配相关后接入信道前导信号的个数,使得能够支持的接入信道前导信号的个数与预先配置的纠偏参数值的个数相关。
如图10所示,在图7所示基站的基础上,本发明实施例中的基站进一步包括:匹配模块603、选择模块604;其中,匹配模块603,用于对接入信道前导信号进行匹配相关,例如对于目前相干累加资源的结构,每套相干累加资源将输出16路接入信道前导信号相干累加后的数据;选择模块604,用于根据纠偏参数值的个数确定需要进行内插滤波的接入信道前导信号的个数,并按确定的个数选择匹配相关后的接入信道前导信号以进行内插滤波。
如图11所示,在一种实施例中,图10所示的选择模块604可以包括确定单元6040、选择单元6041;其中,确定单元6040,用于根据所述纠偏参数值的个数确定需要进行内插滤波的接入信道前导信号的个数,其中所述纠偏参数值的个数与需要进行内插滤波的接入信道前导信号个数的乘积不超过匹配相关后的接入信道前导信号的个数。
选择单元6041,用于按确定单元6040确定的个数选择匹配相关后的接入信道前导信号以进行内插滤波。例如,在匹配相关后接入信道前导信号的个数为16,并且系统不纠偏时仅支持16个接入信道前导信号的情况下,接入信道前导信号的个数与纠偏参数值的个数的乘积应不超过16,例如,当预先配置有2个纠偏因子时,可以选择的匹配相关后接入信道前导信号的个数为8;当预先配置有3个纠偏因子时,可以选择的匹配相关后接入信道前导信号的个数为5(此外,还可支持1个不纠偏的接入信道前导信号);当预先配置有4个纠偏因子时,可以选择的匹配相关后接入信道前导信号的个数为4。这样处理的优点是不增加后级在多径判决时系统的资源占用。当然,在选择接入信道前导信号时需要完成每路信号的对应选择,这里可以考虑接入信道前导信号的个数不低于4个,则每个输出可能是相邻4个接入信道前导信号中的一个。这样选择单元6041由具体的硬件实现时,需要16个4选1的选择器MUX,如图12所示,图中SIG表示signature。当然,也可以确定接入信道前导信号的个数不低于6个,则需要16个6选1的选择器。也就是说,选择单元6041由具体的硬件实现时,需要16个N选一的选择器(N为接入信道前导信号个数的下限)。
一个具体实例为:假设纠偏因子为每路2个,则可以使用的接入信道前导信号个数不超过16/2=8个,假设可用的接入信道前导信号为:signature0~signature7。若固定每路纠偏因子连续分配在相邻的通道上,即通道0、1为signature0,通道2、3为signaturel,......,通道14、15为signature7,可以设置一signature选择配置表,如下表所示,表内可以配置16个选择字,通过该16个选择字可以完成接入信道前导信号的通道选择。
signature0 | signature0 | signature1 | signature1 |
signature2 | signature2 | signature3 | signature3 |
signature4 | signature4 | signature5 | signature5 |
signature6 | signature6 | signature7 | signature7 |
如图13所示,本发明实施例中的基站进一步包括:能量捕获模块605、多径判决模块606;其中,能量捕获模块605,用于将根据同一纠偏参数值纠偏后的接入信道前导信号进行相干累加和非相干累加,获得对应于该纠偏参数值的接入信道前导信号的捕获能量值;多径判决模块606,用于将与纠偏参数值对应的至少一个接入信道前导信号的捕获能量值进行多径判决,以获得搜索得到的真实径。
一个具体的实例为:预先设置4个纠偏因子,则1个接入信道前导信号每相位的8个相干值经过纠偏模块后,与4个纠偏因子相对应,接入信道前导信号变为4组,每组8个相干值(这里假设I=8,即相关长度=4096/(I=8)=512chip,每相位有8个相关值),将同一纠偏因子对应组的8个相干值经过相干累加和非相干累加,得到对应于该纠偏因子的接入信道前导信号捕获能量值。每相位可以得到4个捕获能量值,以768chips的搜索窗为例,得到4个768×4的搜索窗,对这4个搜索窗同时作多径判决,选其中信噪比最大的搜索窗对应的捕获能量值作为多径判决结果。
图13在图7所示基站的基础上增加能量捕获模块605和多径判决模块606,当然,也可以在图10或图11所示实施例中的基站内增加能量捕获模块605和多径判决模块606。
本实施例中选择接入信道前导信号个数并对接入信道前导信号进行纠偏时的数据流处理如图14所示,实施中,每套相干累加资源将同时输出16路接入信道前导信号的数据,每套相干累加资源的输出都对应16个接入信道前导信号以及8段中的4段输出(假设I=8,每相位有8个相关值,该8个值前后分两次输出完成,每次送出8段中的4段),因此,后级内插滤波资源为16套。由于内插滤波以两天线并行输出,因此纠偏资源为32套。由于相干累加资源将8段结果按配置的相干累加长度参数再进行相干累加,因此相干累加资源为16套(分别对应于两天线)。相干累加之后再进行非相干累加,同时将两天线的数据进行间插,因此非相干累加资源为16套,经过相干累加和非相干累加后获得接入信道前导信号的捕获能量值,最后将接入信道前导信号的捕获能量值输出到前缀判决资源进行多径判决,这里的多径判定即在非相干累加后的捕获能量值中找到能量最大的几个相位点作为多径,当然,这几个相位点需要满足一定的搜索窗范围。
本发明实施例中对接入信道前导信号进行纠偏的处理流程如图15所示,包括:
步骤1500、对接入信道前导信号进行匹配相关。
步骤1501、对匹配相关后的接入信道前导信号进行选择;其中,根据预先设置的纠偏参数值的个数,确定选择的接入信道前导信号的个数;这里,纠偏参数值的个数为至少一个,另外,可以规定纠偏参数值的个数与选择的接入信道前导信号的个数的乘积不超过匹配相关后的接入信道前导信号的个数。
步骤1502、对选择的接入信道前导信号进行内插滤波。
步骤1503、根据至少一个纠偏参数值对内插滤波后的接入信道前导信号进行纠偏,其中,纠偏参数值可以包括纠偏因子或由纠偏因子获得的参数值。
步骤1504、将根据同一纠偏参数值纠偏后的接入信道前导信号进行相干累加和非相干累加,获得对应于该纠偏参数值的接入信道前导信号的捕获能量值。
步骤1505、将与纠偏参数值对应的至少一个接入信道前导信号的捕获能量值进行多径判决。
本发明实施例中,预先设置至少一个纠偏参数值,在对接入信道前导信号内插滤波后,根据所述纠偏参数值对内插滤波后的接入信道前导信号进行纠偏,可以在保证性能的基础上,减少资源占用,降低芯片成本;并且,可以简化数据流,减少设计复杂度,提高可验证性和可测试性。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种对接入信道前导信号纠偏的实现方法,其特征在于,该方法包括步骤:
预先设置至少一个纠偏参数值;以及
对接入信道前导信号进行匹配相关;
根据所述纠偏参数值的个数确定需要进行内插滤波的接入信道前导信号的个数,并按确定的个数选择匹配相关后的接入信道前导信号以进行内插滤波,所述纠偏参数值的个数与需要进行内插滤波的接入信道前导信号的个数的乘积不超过匹配相关后的接入信道前导信号的个数;
对接入信道前导信号内插滤波后,根据所述纠偏参数值对内插滤波后的接入信道前导信号进行纠偏。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,根据对接入信道的测试结果预先设置所述纠偏参数值。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述纠偏参数值包括纠偏因子或根据所述纠偏因子获得的参数值。
4.如权利要求1至3任一项所述的方法,其特征在于,对接入信道前导信号进行纠偏后进一步包括步骤:
将根据同一纠偏参数值纠偏后的接入信道前导信号进行相干累加和非相干累加,获得对应于该纠偏参数值的接入信道前导信号的捕获能量值;
将与纠偏参数值对应的至少一个接入信道前导信号的捕获能量值进行多径判决。
5.一种基站,其特征在于,包括:
设置模块,用于预先设置至少一个纠偏参数值;
匹配模块,用于对接入信道前导信号进行匹配相关;
选择模块,用于根据所述纠偏参数值的个数确定需要进行内插滤波的接入信道前导信号的个数,其中所述纠偏参数值的个数与需要进行内插滤波的接入信道前导信号个数的乘积不超过匹配相关后的接入信道前导信号的个数,并按确定的个数选择匹配相关后的接入信道前导信号以进行内插滤波;
纠偏模块,用于根据所述纠偏参数值对内插滤波后的接入信道前导信号进行纠偏。
6.如权利要求5所述的基站,其特征在于,所述设置模块包括:
第一设置单元,用于预先设置至少一个纠偏因子;或者,预先设置至少一个根据所述纠偏因子获得的参数值。
7.如权利要求5或6所述的基站,其特征在于,所述基站进一步包括:
能量捕获模块,用于将根据同一纠偏参数值纠偏后的接入信道前导信号进行相干累加和非相干累加,获得对应于该纠偏参数值的接入信道前导信号的捕获能量值;
多径判决模块,用于将与纠偏参数值对应的至少一个接入信道前导信号的捕获能量值进行多径判决。
8.一种通信系统,其特征在于,包括:
终端设备,用于与基站进行通信,并提供通信建立前的接入信道前导信号;
基站,用于预先设置至少一个纠偏参数值,以及对接入信道前导信号进行匹配相关,根据所述纠偏参数值的个数确定需要进行内插滤波的接入信道前导信号的个数,并按确定的个数选择匹配相关后的接入信道前导信号以进行内插滤波,所述纠偏参数值的个数与需要进行内插滤波的接入信道前导信号的个数的乘积不超过匹配相关后的接入信道前导信号的个数,在对接入信道前导信号内插滤波后,根据所述纠偏参数值对内插滤波后的接入信道前导信号进行纠偏。
9.如权利要求8所述的系统,其特征在于,所述基站包括:
设置模块,用于预先设置至少一个纠偏参数值;
匹配模块,用于对接入信道前导信号进行匹配相关;
选择模块,用于根据所述纠偏参数值的个数确定需要进行内插滤波的接入信道前导信号的个数,其中所述纠偏参数值的个数与需要进行内插滤波的接入信道前导信号个数的乘积不超过匹配相关后的接入信道前导信号的个数,并按确定的个数选择匹配相关后的接入信道前导信号以进行内插滤波;
纠偏模块,用于根据所述纠偏参数值对内插滤波后的接入信道前导信号进行纠偏。
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2007
- 2007-04-18 CN CN2007100937885A patent/CN101043231B/zh active Active
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