CN101136687B

CN101136687B - 用于wcdma系统数字基带中的多径跟踪方法和装置

Info

Publication number: CN101136687B
Application number: CN2006100623239A
Authority: CN
Inventors: 宋春玲
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: Shenzhen ZTE Microelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2026-08-22
Also published as: CN101136687A

Abstract

本发明公开了一种用于WCDMA系统数字基带中进行多径跟踪的方法以及实现该方法的装置。跟踪方法包括以下步骤：对各路解调处理后得到的符号，分别进行多个符号的累加；计算各路多个符号的累加结果的平均接收能量；对各路并行的平均接收能量，分别进行多个时隙的累加；将各路经过平滑处理的能量进行比较，能量最大的采样点位置就是最强径的位置。实现装置包括依次连接的符号平滑模块、能量计算模块、能量平滑模块、能量比较模块。本发明无需复杂的跟踪算法，不仅硬件实现简单，而且易于控制，实现方式简单经济。在WCDMA系统的移动台和基站的rake接收机中均可适用。

Description

用于WCDMA系统数字基带中的多径跟踪方法和装置

技术领域

本发明涉及第三代移动通信系统中的多径跟踪方法，特别涉及一种用于WCDMA系统数字基带中的多径跟踪方法。

背景技术

与有线信道相比，无线信道环境较为恶劣，存在衰落、多径等诸多干扰，因此接收机将以不同的延时接收到衰落程度和相位不等的多条路径的传输信号。图1和图2分别示出了理想情况和实际情况下接收信号的延时功率谱，图中的横轴表示信号接收的时间，竖轴表示接收信号的能量或功率。在实际系统中，由于码长、码的非理想性、系统的非完全同步以及噪声等因素的综合影响，多径信号在延时功率谱上并非如图1所示的离散型竖线，而是如图2所示能量随时间变化的连续曲线。尽管实际接收的多径信号存在各种噪声干扰，但是仍然包含了可以利用的信息，因此在WCDMA接收机中一般采用rake接收技术。

WCDMA虽然是准同步系统，但是也需要进行精确的码同步后，接收端才能准确接收发送端的信息，通过“小区搜索”、“多径搜索”、“多径跟踪”等步骤实现码同步。其中小区搜索模块完成初始小区和临近小区的搜索功能，它通过时隙同步、帧同步、主扰码的识别、解调P-CCPCH信道(接收广播信道)等步骤得到可用小区的帧头时序信息、帧号、主扰码信息等。多径搜索模块在小区搜索得到的帧头位置的基础上进行搜索，获得大范围内的各条多径信号。对于得到的每条路径，多径跟踪模块再在小范围内进行动态跟踪，选择最合理的码片位置进行数据信道的解扰解扩处理。

多径跟踪的原理基于码相关函数关于多径位置的对称性质，即该函数为相对于多径位置的偶函数，图3分别给出了理想情况(没有偏移)和非理想情况下(向前偏移、向后偏移)经过解调处理得到的多径位置功率谱，图中横轴代表多径位置(早、中、迟)，纵轴代表多径的能量，在理想情况“没有偏移”情况：“中路位置”的能量最大，对称分布于中心解调位置两侧的“早路位置”、“迟路位置”的解调能量必定相等；在非理想“向前偏移”情况：“早路位置”的解调能量大于“迟路位置”的解调能量；在非理想“向后偏移”情况：“早路位置”的解调能量小于“迟路位置”的解调能量。

图4是传统上的早、中、晚跟踪环的一种实现方法，首先分别对由解调处理得到的早路位置信号、迟路位置信号以及中路位置信号进行能量计算，然后对早路位置减去迟路位置的能量差以及中路位置信号能量分别进行平滑滤波。平滑滤波单元的主要功能是抑制普遍存在的噪声，一般采用线性滤波器实现。门限判决单元一般采用的判决规则是，如果早路位置信号能量与迟路位置信号能量的能量之差小于0，则指示解调单元使中心解调位置前移，如果能量之差大于0，则解调位置后移，如果等于0，则不移动。

由于实际系统采样在时间上的离散性，即中心解调位置无法连续取值而只能取离散值，所以可能与多径位置重合的采样点，解调位置不可能无限接近多径位置而必定存在一个最小偏差，从而导致在多径信号最强的位置上，早路与迟路位置信号的能量差不可能为零。此外，由于码间干扰的存在，早路与迟路位置信号可能具有不同的直流基值，这导致在离散采样造成的能量差值上还叠加一个差值。在后续处理中，这种较小的能量差值可能会累积形成较大的能量差值，从而导致误判。由于噪声的存在，早路与迟路位置信号的能量差值和中路位置信号的能量值将出现随机涨落。因此传统上的早、中、晚跟踪环控制困难，判决基点易漂移，采用设定阈值及滤波等解决办法又易使硬件实现复杂化。

发明内容

本发明提供一种WCDMA系统数字基带中的多径跟踪方法，并提供用于实现该方法的装置，本发明无需复杂的跟踪算法，不仅硬件实现简单，而且易于控制。

本发明中的用于WCDMA系统数字基带中的多径跟踪方法，包括以下步骤：

(1)对各路解调处理后得到的符号，分别进行多个符号的累加，符号累加的方式包括1个符号累加、2个符号累加、4个符号累加；

(2)根据公式P_i＝Max(|I|，|Q|)+0.5Min(|I|，|Q|)计算各路多个符号的累加结果的平均接收能量，其中，P_i表示各路多个符号的累加结果的平均接收能量，I为多个符号的累加结果的I路分量，Q为多个符号的累加结果的Q路分量；

(3)对各路并行的平均接收能量，分别进行多个时隙的累加，时隙累加的方式包括1个时隙累加、3个时隙累加、5个时隙累加、15个时隙累加；

(4)将上述步骤(3)中各路经过平滑处理的能量进行比较，能量最大的采样点位置就是最强径的位置。

上述方案中的采样的路数、累加符号的个数、累加时隙的个数通过仿真实验确定。

本发明中的用于WCDMA系统数字基带中进行多径跟踪的装置，包括依次连接的符号平滑模块、能量计算模块、能量平滑模块、能量比较模块；所述符号平滑模块完成每一路多个经解调处理后得到的符号的累加，符号累加的方式包括1个符号累加、2个符号累加、4个符号累加；所述能量计算模块用于根据公式P_i＝Max(|I|，|Q|)+0.5Min(|I|，|Q|)计算每一路符号累加结果的平均接收能量，其中，P_i表示每一路符号累加结果的平均接收能量，I为多个符号的累加结果的I路分量，Q为多个符号的累加结果的Q路分量；所述能量平滑模块完成每一路多个时隙的能量累加，时隙累加的方式包括1个时隙累加、3个时隙累加、5个时隙累加、15个时隙累加；所述能量比较模块通过各路能量平滑结果的比较，找到能量最大的那一路，作为最强径搜索的结果。

本发明利用最强径搜索方法简单，装置结构简单，实现成本低，避免了传统上的早、中、晚跟踪环的缺陷，且满足系统性能。实现方式简单经济。本发明在WCDMA系统的移动台和基站的rake接收机中均可适用。

附图说明

图1是理想情况下无线接收信号的延时功率谱图；

图2是实际情况下无线接收信号的延时功率谱图；

图3是理想/非理想情况多径位置功率谱图；

图4是传统上的早、中、晚跟踪环的实现图；

图5是本发明的处理流程图；

图6是本发明的装置结构示意图；

图7是用于公共导频信道的帧结构图；

图8是本发明的应用例实施图。

具体实施方式

本发明的原理是利用最强径搜索，即以多径搜索的径时序位置为中心，根据无线信道的实际衰落情况，选取比较的路数(Ms_mode)，选择5点比较模式或3点比较模式，多径跟踪的范围为±1/2码片或±1/4码片。3点比较模式的处理对象为每个多径位置经解调处理得到的早路位置信号、迟路位置信号以及中路位置信号3路并行的输入信号；5点比较模式的处理对象为每个多径位置经解调处理得到的早二路位置信号、早一路位置信号、中路位置信号、迟一路位置信号以及迟二路位置信号5路并行的输入信号，两者对于输入信号的处理方法相同。无论是5点比较模式还是3点比较模式，各路对解调处理后得到的符号处理方式也都相同。

图5给出的本发明的方法流程图，在得到路径信息和信道符号后：

(1)对各路解调处理后得到的符号，分别进行多个符号的累加。

(2)计算各路多个符号的累加结果的平均接收能量。

(3)对各路并行的平均接收能量，分别进行多个时隙的累加。

(4)将各路经过平滑处理的能量进行比较，能量最大的采样点位置就是最强径的位置。

判断结论将在下一个平均周期应用，用于数据信道的采样点选择和P-CPICH信道的符号选择。

参数路数(Ms_mode)、累加符号的个数(Ncsym)和累加时隙的个数(Nslot)通过仿真实验确定，参数均在帧边界刷新。

图6为本发明中为实施上述方法的装置结构示意图。

符号平滑模块完成每一路多个经解调处理后得到的符号的累加，累加的方法有3种：1个符号累加、2个符号累加、4个符号累加，符号累加的个数Ncsym由DSP配置。

能量计算模块用于计算每一路符号累加结果的能量，计算公式如下：P_i＝Max(|I|，|Q|)+0.5Min(|I|，|Q|)，其中P_i表示每一路多个符号的累加结果的平均接收能量，I为多个符号的累加结果的I路分量，Q为多个符号的累加结果的Q路分量。

能量平滑模块完成每一路多个时隙的能量累加，累加的方法有4种：1个时隙累加、3个时隙累加、5个时隙累加、15个时隙累加，时隙累加的个数Nslot由DSP配置。

能量比较模块通过各路能量平滑结果的比较，找到能量最大的那一路，作为最强径搜索的索引结果。

下面以WCDMA下行移动台数字基带中的多径跟踪处理为例，说明本发明的最强径搜索利用公共导频信道进行2个符号3个时隙累加的5点比较模式处理过程。

“最强径搜索”算法利用公共导频信道P-CPICH(Primary Common PilotChannel)来进行跟踪，P-CPICH信道在整个小区内广播，发射功率较高，P-CPICH信道的帧格式如图7所示。最强径搜索硬件处理单元位于rake接收机的码片级处理模块的核心---解扰解扩处理模块中，其功能原理实现框图如图8所示。由解扰解扩累加模块产生最强径搜索模块的输入信号---5路并行的P-CPICH信道符号，在寄存器配置模块中缓存DSP的配置参数Ms_mode、Ncsym和Nslot，最强径搜索模块产生的码片级搜索结果用于采样选择模块进行数据信道的采样点选择，其产生的符号级搜索结果用于P-CPICH输出选择模块进行P-CPICH信道的符号选择输出。由于最强径搜索是在小的时间范围内精确调制多径相位，在整个计算中采用全精度运算方式。如下表所示。

最强径搜索按照如下步骤跟踪多径搜索处理确定的多径位置。

(1)对5路并行的P-CPICH信道符号，分别进行多个符号的累加，P-CPICH信道1个时隙有10个符号(S₀、S₁……S₈、S₉)，最强径搜索利用中间的8个符号(S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆、S₇、S₈)，符号加法器完成S₁与S₂、S₃与S₄、S₅与S₆、S₇与S₈的加法，依次得到C₁、C₂、C₃和C₄；

(2)计算5个采样位置的多个符号的累加结果的平均接收能量，采用选择器依次得到C₁、C₂、C₃和C₄的I、Q绝对值，再用比较器依次得到各自的最大值Max(|I|，|Q|)和最小值Min(|I|，|Q|)，最后由加法器完成对Min(|I|，|Q|)右移一位后的结果与Max(|I|，|Q|)的加法，从而得到P₁、P₂、P₃、P₄；

(3)对5路并行的P-CPICH平均接收能量，分别进行多个时隙的累加，先对1个时隙内的能量进行累加，由时隙加法器完成P₁、P₂、P₃和P₄的累加，得到1个时隙内的能量累加结果P_T，每个时隙的处理方法相同。然后进行时隙间能量的累加，1帧有15个时隙，由时隙加法器分别完成P_T0到P_T2、P_T3到P_T5、P_T6到P_T8、P_T9到P_T11、P_T12到P_T14的累加，每帧的处理方法相同；

(4)将5路P-CPICH信道符号的处理结果进行比较，在第2个时隙、第5个时隙、第8个时隙、第11个时隙、第14个时隙的第8个符号周期，分别得到3-bits的能量大小比较结果，并在下一个平均周期应用。

Claims

1.一种用于WCDMA系统数字基带中的多径跟踪方法，包括以下步骤：

2.权利要求1所述的用于WCDMA系统数字基带中的多径跟踪方法，其特征在于，采样的路数、累加符号的个数、累加时隙的个数通过仿真实验确定。

3.一种用于WCDMA系统数字基带中进行多径跟踪的装置，包括依次连接的符号平滑模块、能量计算模块、能量平滑模块、能量比较模块；所述符号平滑模块完成每一路多个经解调处理后得到的符号的累加，符号累加的方式包括1个符号累加、2个符号累加、4个符号累加；所述能量计算模块用于根据公式P_i＝Max(|I|，|Q|)+0.5Min(|I|，|Q|)计算每一路符号累加结果的平均接收能量，其中，P_i表示每一路多个符号的累加结果的平均接收能量，I为多个符号的累加结果的I路分量，Q为多个符号的累加结果的Q路分量；所述能量平滑模块完成每一路多个时隙的能量累加时隙累加的方式包括1个时隙累加、3个时隙累加、5个时隙累加、15个时隙累加；所述能量比较模块通过各路能量平滑结果的比较，找到能量最大的那一路，作为最强径搜索的结果。