CN101103546A - 码分多址系统的高效的最大比合并器 - Google Patents

Abstract

一种接收机包括：许多耙指，每个耙指提供与所接收到的多径信号的一个路径相关的码元；以及最大比合并器(MRC)，当码元可用时其激活以合并码元。在示例实施例中，接收机是CDMA接收机，并且包括许多耙指、接口、以及MRC。每个耙指为在其中传送的各个信道提供与所接收到的多径信道的一个路径相关的码元，接口在来自耙指的码元准备好进行处理时向MRC提供指示，然后其激活以合并来自耙指的、与同一信道相关的那些码元。示例性地，接口包括用于选择供MRC处理的不同信道的优先级编码器。此外，MRC可以被配置为以高于码片速率的时钟速率操作。通过选择性地激活MRC、或者至少其一部分，可以在MRC内实现合并电路数目的减少。

Description

码分多址系统的高效的最大比合并器

技术领域

本发明涉及一种用于码分多址(CDMA)和扩频无线网络的接收机结构。

背景技术

CDMA是一种扩频技术，其表示在所谓的第二代(2G)和第三代(3G)无线通信中使用的几种协议中的任何一种。CDMA是一种复用形式，其允许许多信号(信道)占用一个信号物理传输信道，由此优化带宽。使用相同频带来传输这些信号，并且通过使用不同的扩频码(spreading code)传输每个信号来区分这些信号。

实际上，所传输的CDMA信号的多个延迟版本到达CDMA接收机。例如，一个版本的信号可能通过从基站到CDMA接收机的直接路径传送而到达，而另一个版本可能稍后到达，这是由于在该信号到达之前其从建筑物上反射。同样地，所接收到的信号也已知为多径信号并且包括所传输的信号的多个延迟版本。所传输的信号的每个版本已知为一个路径。

在解码过程中，CDMA接收机处理所接收到的多径信号，以识别在其中包括的各个路径。传统地通过将所接收到的样本对于扰码的不同偏移进行相关来实现由搜索器执行的该功能。相关器或执行相关的处理器可以解调扩频信号和/或测量输入信号相对于基准的相似性。在任何情况下，搜索器产生信号简档，其是不同时间延迟处的相关输出的向量。

检查该信号简档以确定多径信号的延迟，在该延迟处识别出各个路径。使用从信号简档获得的信息，以将CDMA接收机的rake接收机部分的每个耙指落在识别出的、多径信号的路径上。典型地，将该耙指实现为基带相关器。每个耙指为在其中传送(经由上述扩频码)的各个信道的特定路径提供码元输出。使用最大比合并器(MRC)将来自代表同一信道的不同路径的各个耙指的那些码元反旋转(derotate)和合并，以形成那个信道的所接收到的码元的估计。这种各个路径的合并可以导致提高那个信道的接收信噪比(SNR)。

然而，不同的信道具有不同的扩频因子(SF)。在CDMA系统中，SF表示每数据码元需要的码片数目。扩频因子越低，数据速率就越高。例如，一个信道的扩频因子可以为256，而另一个的扩频因子可以为4。因此，在MRC中在不同时钟周期期间，必定合并不同数目的信道。

传统的MRC以要合并的各个信道的SF的最小公倍数来运行合并器逻辑电路。例如，如果系统的扩频因子的范围是从4到512，则合并器逻辑电路可以每4个码片运行一次。每当合并器逻辑电路运行时，MRC检查每个信道以确定来自那个信道的所识别的路径的码元是否应该被反旋转和合并。在一些码片期间，将不需要进行处理。然而，在其他码片(chip)期间，来自两个或多个、或全部信道的码元将需要被反旋转和合并。

由于要处理不同数目的信道，所以需要大量并列配置的硬件来实现合并逻辑电路。在门数(gate count)和功率消耗方面，这样的设计可能是不经济的。有利的是，提供一种克服上述不足的、用于CDMA接收机的硬件高效的MRC。

发明内容

依据本发明原理，一种接收机包括：许多耙指，每个耙指提供与所接收到的多径信号的一个路径相关的码元；以及最大比合并器(MRC)，其在码元可用时激活以合并码元。

在示例实施例中，接收机是CDMA接收机，并且包括许多耙指、接口、以及MRC。每个耙指为在其中传送的各个信道提供与所接收到的多径信号的一个路径相关的码元，该接口在来自耙指的码元准备好进行处理时向MRC提供指示，然后，其激活以合并来自耙指的、与同一信道相关的那些码元。示例地，接口包括用于选择供MRC处理的不同信道的优先级编码器。此外，MRC可以被配置为以大于码片速率的时钟速率操作。

在另一示例实施例中，当来自不同路径的数据可用时，接收机处理所接收到的多径信号的不同路径。具体地，接收机从所接收到的多径信号的不同路径中检测可用于处理的数据，并且一旦检测到，就将来自所接收到的多径信号的不同路径的数据合并。

在另一示例实施例中，一检测到来自不同路径的信号准备好进行处理，就选择性地激活用于合并来自所接收到的多径信号的不同路径的信号的合并逻辑电路。如果没有来自不同路径的信号准备好进行处理，就使合并逻辑电路失效。

附图说明

下面将参考附图详细地描述本发明的优选实施例，其中：

图1是图示依据这里公开的本发明方案的接收机的一个实施例的示意图；

图2是图示可用于图1的接收机的最大比合并器(MRC)的一个实施例的示意图；以及

图3和图4是图示依据本发明的一个实施例的、与图2的MRC相关的操作方法的流程图。

具体实施方式

除了本发明构思之外，在图中示出的元素是公知的且将不对其进行详细描述。此外，假设与基于UMTS的无线通信系统相似，并且在此也不详细描述。例如，除了本发明构思之外，扩频传输和接收、小区(基站)、用户设备(UE)、下行链路信道、上行链路信道、搜索器、合并器以及RAKE接收机都是公知的，并且在此不进行描述。此外，可以使用传统的编程技术来实现本发明构思，同样地，在此也不对其进行描述。最后，图中相同标记表示相似元素。

依据在此公开的本发明方案，选择性地激活最大比合并器(MRC)、或至少其一部分，来反旋转和合并来自所接收到的多径信号的许多路径的码元。通过选择性地激活MRC、或至少其一部分，可以在MRC内实现合并电路数目的降低。

图1是图示依据在此公开的本发明方案的接收机100的示意图。在一个实施例中，接收机是CDMA接收机。如图1中所示，接收机100包括用于将所接收到的模拟信号转换成其数字表示的模数转换器105。产生的数字信号被提供到匹配滤波器110。

经过滤波的信号被提供到带抽头的延迟线115。后者接收所接收到的多径信号的样本并提供其不同的延迟版本。带抽头的延迟线115的输出，被称为抽头，向小区搜索120、搜索器125、以及耙指130A-130N的每一个供给样本。带抽头的延迟线115的分辨率可以是子码片。每个抽头可以提供作为所接收到的多径信号的不同延迟版本的特定一个的输出的样本。

被提供给小区搜索系统120的信号包括定时信息。更具体地，该信号包括复合同步信道(SCH)和公共导频信道(CPICH)。小区搜索系统120使用所提供的信号确定定时信息并执行诸如时隙同步、帧同步、以及扰码确定的操作。

扰码生成器135提供所确定的、搜索器125和耙指130A-130N所需的扰码。在一个实施例中，扰码生成器135动态地产生扰码。例如，如本领域已知的，扰码生成器利用硬件实现的线性反馈移位寄存器(LFSR)来产生扰码，每个扰码一个LFSR。利用为每个码片产生的新的扰码码片值，LFSR动态地或者“实时(on the fly)”产生扰码。(一个扰码覆盖一个UMTS帧(38,400码片)并且包括38,400码片值。)在另一实施例中，扰码生成器135是在其中存储由小区搜索系统120确定的扰码的存储器。因此，可以将扰码生成器135实现为存储器或存储器块，诸如具有用于存储扰码的38400码片值的伴随逻辑电路的存储器。(应该注意，每个扰码值可以进一步包括同相(I)和正交(Q)分量。)

搜索器125使用从扰码生成器135获得的扰码来将所接收到的多径信号相关，以获得在所接收到的多径信号内的各个路径的简档并识别出所接收到的多径信号内的各个路径的位置。

每个耙指130A-130D被分配为提取如由搜索器125确定的、所接收到的多径信号的不同路径。耙指130A-130N使用扩频码生成器140提供扩频码来处理各个路径。每个耙指为在所处理的路径中传送的导频信道提供导频数据，以及为在所处理的路径中传送的数据信道提供码元数据和码元标志。应该注意作为使用带抽头的延迟线115的结果，耙指130A-130N的输出将是时间对齐的。

此外，如果使用其他用于给耙指130A-130N提供信号的传统机制，可以在每个对应耙指130A-130N的输出处并入延迟机制，以确保耙指输出在被提供到MRC 145之前是彼此时间对齐的。无论如何，依据本发明原理(下面进一步描述)，MRC 145使用CPICH信号对来自从每个耙指130A-130N接收到的多径信号的路径的码元进行反旋转。MRC 145产生构造合并的信号，其被提供到处理器接口150。

可以包括处理器(未示出)以使得接收机100的各个部件通过处理器接口150便利地通信。因此，例如可以将各个耙指130A到130N分配给如由搜索器125确定的、所接收的多径信号的不同路径。

图2是示出可以用于图1的CDMA接收机的MRC 145的示例实施例的示意图。可以将MRC 145实现为一个或多个集成电路和/或分立部件。例如，MRC 145可以包括控制器、微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、和/或现场可编程门阵列(FPGA)。如图所示，MRC 145包括：接口205、合并器210、以及多个控制器215，该多个控制器215包括N个控制器215-1到215-N。

接口205从CDMA接收机中的rake接收机的多个不同耙指(例如，图1的耙指130A等)接收数据。在一个实施例中，CDMA接收机包括6个耙指。然而，本发明不受所使用的耙指数目的限制。在任何情况下，可以从6个耙指接收12个信道的数据。在UMTS 3G标准中，可能的同步信道的最大数目为12。因此，接口205从耙指接收12个导频信道的导频信道数据220、12个数据信道的码元数据225、以及12个数据信道的码元标志230。

码元标志230是什么时候码元可用于MRC145的标识符。换句话说，码元标志向MRC 145指示什么时候接收到有效码元。在rake接收机已经计算了与那个码元相关的相关输出之后，给定信道的码元标志有效。在图中，如果信道的扩频因子(SF)为256码片，则那个信道的码元标志将指示有效码元每256码片出现一次。典型地，码元标志是对应于特定信道的单比特。可以将该比特设置为高或低，以指示有效码元在信道上的出现或不出现。

接口205进一步包括优先级编码器275。优先级编码器275被配置为分析各个信道的码元标志。如果要将各个信道的码元数据225的任何转到合并器210以便处理，则根据该分析，优先级编码器275确定要将各个信道的码元数据225的哪些转到合并器210以便处理。具体地，优先级编码器275计算指示什么时候在给定信道上出现码元的、每个信道的码元准备标记(未示出)。信道的码元准备标记被确定为来自六个耙指的每一个的信道的全部6个码元标志的“OR”(或)。因此，可以评估12个码元准备标记，每个信道一个。应该注意，尽管在六个耙指的背景下描述本发明，但是本发明不限于此并且应用于任何数目的耙指。

当合并器210已经结束处理且准备接收额外数据时，通知接口205。从合并器210提供的合并器妥当信号(combiner done signal)235提供该通知。当合并器妥当信号235为“真”时，接口205检查12个信道中的每一个的码元准备标记。如果任何码元准备标记都指示数据出现以便处理，则接口205向合并器210提供“真”合并器进行信号240。接口205一次给合并器210提供6个路径的数据。如图所示，合并器210接收6个路径的导频信道数据245和6个路径的码元数据250。

具体地，按照需要，接口205选择性地向合并器210发送有效码元。例如，如果对应于信道1的码元准备标记指示有效码元出现，则接口205向合并器210发送信道1的码元。如果信道2的码元准备标记指示在信道2上码元出现，则接口205向合并器210发送信道2的码元，依此类推。从接口205到合并器210的输出可以从布置在接口205之内的优先级复用器(未示出)发送。

依据本发明原理，在检测到“真”合并器进行信号240之后，合并器210将来自输入信道的码元反旋转和合并。合并器210包括用于监视合并器进行信号240的状态机。因此，当合并器进行信号240为“假”时，合并器210可以是失效的，并且当合并器进行信号240为“真”时，合并器210变为有效。因此，当合并器进行信号240为“真”时，合并器210被激活。在那点处，合并器进行信号235被设置为“假”。合并器210将任何接收到的码元数据250反旋转和合并。从接口205提供到合并器210的、码元标志待定信号(symbolmark pending signal)255指示哪些信道具有有效码元数据250并且需要反旋转和合并。当合并器210结束处理时，合并器妥当信号235被改变为“真”，因此向接口205指示合并器210可以处理进一步的数据。

从合并器210向多个控制器215提供码元输出数据260。从合并器210提供码元准备信号265并且该信号指示输出准备好。合并器210还提供地址信号270，其指示控制器215-1到215-N中的哪个或哪些要处理码元输出信号260。码元准备信号265和码元地址信号270被提供到控制逻辑电路(未示出)。控制逻辑电路确定控制器215-1到215-N中的哪个或哪些要接收如根据码元地址所确定的码元。因此，如由码元地址信号270指示的、控制器215-1到215-N中的特定控制器可以处理接收到的码元并且提供如图所示的码元缓冲器输出和码元数目数据输出。

如所注意到的，如由控制器逻辑电路解释的，码元地址270确定要接收输出码元的具体的控制器215-1到215-N。控制器215-1到215-N用来缓冲码元，直到处理器可用于读取数据(经由信号216-1到216-N可用)为止。控制器215-1到215-N还通知处理器关于缓冲器中码元的数目(经由信号217-1到217-N可用)。利用该信息，控制器实质上知道要从缓冲器中读出多少码元。

图3是图示依据本发明的一个实施例的、与图2的MRC相关的操作方法的流程图。具体地，图3的流程图图示了MRC的接口部分，例如接口205，的操作方法的一个实施例。该方法可以在步骤305开始，在该步骤中，接口读入导频数据、码元数据、以及码元标志。依据一个实施例，例如，在该实施例中在扩频接收机中包括了6个耙指，则可以读取72个导频、数据码元、以及码元标志。从六个耙指的每个中读取12个信道产生数目72。然而，应该懂得，本发明不受所读取的信息量的限制，由于该量可以随着扩频接收机的硬件结构而改变。

在步骤310中，接口评估合并器妥当信号，等待合并器妥当信号为“真”。当合并器妥当信号为“真”时，然后，接口205在步骤315中等待码元准备标记。如所注意到的，信道的码元准备标记被确定为一起用于那个信道的全部6个码元标志的“OR”。因此，可以评估12个码元准备标记，每个信道一个。此外，在步骤315中，合并器进行信号被确定为全部12个码元准备标记的“OR”。同样地，一旦信道的码元准备标记为“真”，就将合并器进行信号设置为“真”，并且执行前进到步骤320。

在步骤320中，选择性地向合并器提供输出。如所注意到的，接口包括优先级复用器以向合并器提供输出。如果多于一个码元准备标记为真，则选择较高优先级信道。因此，例如，如果属于信道1的码元准备标记为“真”并且信道2的码元准备标记也为“真”，并且信道1具有较高的优先级，则首先将信道1的导频和码元路由到输出并将其发送到合并器。然后，将信道2的导频和码元路由到输出并将其发送到合并器。如果需要，该方法可以重复。

图4是图示依据本发明的另一实施例的、与图2的MRC相关的操作方法的流程图。图4的方法图示了MRC的合并器的操作方法的一个实施例。在步骤405中，当合并进行信号为“真”时，激活MRC。如果不为“真”，则MRC保持不激活，直到合并器进行信号变为“真”的时候为止。当合并器进行信号变为“真”时，该方法继续到步骤410。

在步骤410中，合并器读入导频和码元数据。如所注意的，在一个实施例中，可以为特定信道读取6个导频码元和6个数据码元。在步骤415中，对于特定信道反旋转码元并对其求和。可以通过将每个码元乘以对应导频码元的共轭复数来反旋转该码元。在反旋转之后，对特定信道的数据码元求和。另外，在步骤415中，具有码元所属于的、12个“物理信道”的特定信道的知识的合并器将结果路由到适当的控制器。在步骤420中，将合并器妥当信号设置为“真”，并且使合并器失效，返回步骤405。

上面仅仅说明了本发明的原理，因此本领域技术人员应该懂得：能够开发出许多实现本发明原理的替代方案，尽管在此没有清楚地描述这些方案，但是它们仍然在本发明的精神和范围之内。例如，尽管在分立功能元件的背景下进行说明，但是这些功能元件可以在一个或多个集成电路(IC)上实现和/或在一个或多个存储程序控制的处理器(例如，微处理器或数字信号处理器(DSP))中实现。类似地，尽管在基于UMTS的系统的背景下进行说明，但是本发明原理可应用于其它的通信系统。因此，应该理解：在不偏离如由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对示例实施例作出许多修改，并且可以开发出其他方案。

Claims (13)

1.一种接收机，包括：

许多耙指，每个耙指提供与所接收到的多径信号的一个路径相关的码元；以及

最大比合并器(MRC)，当所述码元可用时其激活以合并所述码元。

2.如权利要求1所述的接收机，其中，所述MRC包括：

接口，被配置为从所述许多耙指接收码元，并且当来自至少一个耙指的码元准备好进行处理时提供指示；以及

合并器，基于来自所述接口的指示被选择性地激活，其中，仅当被激活时，所述合并器处理所述码元中的特定码元。

3.如权利要求2所述的接收机，其中，所述接口接收指示什么时候来自所述耙指的码元准备好进行处理的码元标志，所述接口包括用于评估所述码元标志的优先级编码器。

4.如权利要求3所述的接收机，其中，根据所述码元标志的评估，所述优先级编码器选择与多个信道中的每个信道相关的码元，以将其发送到所述合并器。

5.如权利要求4所述的接收机，其中，所述优先级编码器通过对给定信道的所有码元标志执行逻辑“OR”运算来评估所述码元标志，并转送具有从“OR”运算产生的真的信道的码元数据。

6.如权利要求1所述的接收机，其中，所述MRC具有大于码片速率的时钟速率。

7.如权利要求1所述的接收机，其中，所述接收机是码分多址(CDMA)接收机。

8.一种在接收机中使用的方法，该方法包括：

在数据可用于多径信号的多个信道中的至少一个时，提供指示；以及

响应所述指示，对于所述多个信道中的至少一个，将来自多径信号的多个路径中的每个路径的数据进行反旋转和合并。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述反旋转和合并步骤包括选择性地激活用于对数据执行所述反旋转和合并的合并逻辑电路的步骤。

10.如权利要求9所述的方法，进一步包括基于码元标志待定信号确定要处理所述多个信道中的哪些。

11.如权利要求9所述的方法，进一步包括步骤：

指示来自所述多个信道的数据不可用；以及

使合并逻辑电路失效。

12.如权利要求8所述的方法，其中，所述反旋转和合并步骤一直反旋转和合并所述数据，直到接收到来自所述多个信道的每个信道的数据没有要被处理的指示为止。

13.如权利要求8所述的方法，其中，所述扩频接收机是码分多址(CDMA)接收机。

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