CN101228705B - 时间复用非相干多径搜索方法及设备 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于执行多径搜索的设备包括多个时间复用码片相关器，其中所述多个时间复用码片相关器中每一个均具有流水线，并且所述多个时间复用码片相关器中每一个均具有累积时间。描述了一种用于执行多径搜索的方法，包括：执行多径搜索时隙处理；确定当前的多径搜索时隙是否是最末多径搜索时隙，如果当前的多径搜索时隙不是最末多径搜索时隙，则重复执行步骤，如果当前的多径搜索时隙是最末多径搜索时隙，则初始化多径搜索时隙索引；确定非相干累积是否已完成，如果累积尚未完成，则重复所有步骤，如果累积已完成，则排序搜索结果，以定位对应于多径位置的能量峰。

Description

时间复用非相干多径搜索方法及设备

技术领域

本发明总体上涉及无线通信，具体涉及一种用于执行多径搜索的方法及设备。

背景技术

本发明所针对的主要问题是如何识别接收的WCDMA信号中的不同多径分量。这种功能典型地由接收机中称作多径搜索器的块来处理。

动态衰落信道的特点在它会降低使用长相干积分时间的多径搜索器的性能。快速变化的衰落信道的特点引起的另一问题在于，因为信道在干涉时间中发生显著改变，所以无法对来自前期搜索的结果与来自后期搜索的结果进行有意义的比较。这里，假设搜索器相关器不够大，无法在一次操作中覆盖所要求的时间跨度。

现有技术的多径搜索器搜索特定长度的码空间，以找到能量峰。该特定长度的码空间被称作多径搜索窗。搜索窗通常依据多径模式(profile)而具有几百个码片的长度。为了达到希望的性能，搜索器的分辨率有必要是每个码片8、4或2个采样。此外，每个搜索器点需要特定的积分时间。这是停留时间(dwell time)D。CDMA系统的码片速率通常是几个MHz，例如，WCDMA的码片速率是3.84MHz。由于码片速率非常高，所以无法采用软件来实时处理数据。一般必须使用硬件相关器组。如果多径搜索器具有200个码片窗并且分辨率为每个码片4个采样，则该多径搜索器需要800个相关器。通常使用具有更高速的系统时钟的流水线方法来节约硬件。时钟速率越高，系统消耗的能量越多。在传统方法中，相关器占据了多径搜索器所需的硬件资源的大部分。

即，传统方法在搜索器中采用相关器组，并在特定码空间(搜索窗)上运行该搜索器。为了定位所有的可能路径，必需考虑最差情况。搜索窗越长，相关器组越大。这种方法的控制逻辑非常简单，但是需要更多的硬件资源。人们希望降低硬件资源需求并减小功耗。

发明内容

本发明描述了一种用于实现CDMA接收机中的多径搜索器块的方法和构架，其使用时间复用非相干相关方法来显著减少执行多径搜索所需的硬件资源。所需硬件总量的减少进一步降低了功耗。本发明的方法和设备可以用于任何基于CDMA的技术。

本发明解决了由时间复用相关器设计引起的两个问题。首先，本发明的搜索器在有限时间段内同时定位所有可能的多径能量峰，以避免比较来自不同时间段的结果。其次，使用鲁棒的时间复用非相干相关方法，以防止在相关时段上由无线信道的时间变化引起的性能降低。

描述了一种用于执行多径搜索的设备包括多个时间复用码片相关器，其中所述多个时间复用码片相关器中每一个均具有流水线，并且所述多个时间复用码片相关器中每一个均具有累积时间。描述了一种用于执行多径搜索的方法，包括：执行多径搜索时隙处理；确定当前的多径搜索时隙是否是最末多径搜索时隙，如果当前的多径搜索时隙不是最末多径搜索时隙，则重复执行步骤，如果当前的多径搜索时隙是最末多径搜索时隙，则初始化多径搜索时隙索引；确定积分是否已完成，如果积分尚未完成，则重复所有步骤，如果积分已完成，则排序(sort)搜索结果，以定位对应于多径位置的能量峰。

附图说明

结合附图，阅读以下详细描述，以更好地理解本发明。附图包括如下简要说明的各图，其中图中的相同标记表示相同元件，附图中：

图1是传统多径搜索的总体时序框图。

图2是本发明的时间复用多径搜索的时序框图。

图3是本发明的多径搜索构架的框图。

图4是本发明的多径搜索的流程图。

具体实施方式

本发明在时间复用方案中重复利用较小的相关器组来执行多径搜索窗内的多径搜索。首先，对相关结果进行非相干累积。这克服了恶劣的无线环境。使用合理的相关时间，例如，对于WCDMA使用256个码片。其次，如果多径搜索窗是N个码片，分辨率是每个码片M个采样，则总搜索大小是N*M点。如果系统时钟允许P级流水线，则所需相关器的总数是(N*M)/P。例如，N＝256，M＝4，P＝8，则采用128个相关器来执行多径搜索。在本发明中，如果使用(并重复使用)4个相关器而不是128个，则可以减少硬件使用。一般而言，使用Y个相关器而不是(N*M)/P个。必要条件是N*M/P是Y的整数倍。因此，硬件资源节省了(N*M)/P/Y。第三，多径搜索方法非常通用。Y个相关器覆盖Y*M/P个码片。对于多径搜索窗中的全部N个码片，逐一使用针对(Y*M)/P个码片的相关器组。在一次过程通过之后，使用非相干累积方法来重复该过程，直到达到多径搜索器停留时间为止。

需要选择Y，以使信道在完成多径搜索所需的时间上是准静态的。对于典型情况而言，256个码片窗(N)、每个码片4个采样(M)以及8倍于采样速率(P级流水线)的时钟定时意味着典型地需要128个相关器。Y是128的除数。即，(N*M)/P是Y的整数倍。Y很可能是16或32，以允许硬件节省因子为8或4，并要求信道在8或4个时隙上是准静态的。时隙时间大约是667微秒，由此，信道动态性应该在2.7到5.3毫秒的时间上是准静态的。该非相干累积方法减小了对信道变化的灵敏度。Y的选择是通过仿真来优化的。Y是设计参数，从而是永久性选择的--在IC设计中，一旦设定Y，则Y不会再改变。

流水线是基于系统时钟速率而预先确定的。累积时间、搜索分辨率和停留时间都是可编程的。

图1示出了传统的多径搜索器时序图。需要(N*M)/P个相关器来完成多径搜索器任务。

在图2中，示出了本发明的时间复用多径搜索器的时序图。这里使用Y个相关器而不是(N*M)/P个。必须选择足够大的Y，以保持时间复用多径搜索过程足够快，能够跟踪最差情况的动态信道。典型地，最差情况是切换/越区切换，这实际上是256个码片。每一个多径搜索过程称作搜索时隙。多径搜索时隙的总数是(N*M)/P/Y。在每个多径搜索时隙中，多径搜索器在L个码片的持续时间上进行积分。累积通常是256个码片，这是一个符号。可以累积512个码片，这是两个符号，或者累积128个码片，这是1/2个符号。在停留时间上对相关能量积分。

图3示出了本发明的多径搜索器构架框图。有两个输入数据流Iinput和Qinput，以码片速率的S倍对两个数据流进行过采样。分辨率M可以是小于或等于S的采样速率。可编程采样缓冲器305对输入数据进行抽取，并为各个相关器准备这些数据(建立每个码片M个采样的分辨率)。Y个相关器310a、310b、...、310z中每一个均具有P级流水线。它们的相关时间L是可编程的。加扰和扩频码产生器产生正在接收的加扰和扩频码的局部(1ocal)副本。码相位和定时是同一码的时移版本。将这些时移码与接收的信号同步，相关器在接收的信号中对加扰和扩频码的时移版本进行匹配，时移指示了所接收的不同多径的路径长度的差别。在块315a、315b、...、315z中计算相关器的输出的幅度。与时间复用码片相关器连接的幅度计算块315a、315b、...、315z使时间复用码片相关器是非相干的。在(N*M)累积缓冲器320中累积这些结果。所有定时和控制由定时&控制逻辑块326控制。当停留时间结束时，在块330中排序得到的累积，以找到能量峰，能量峰是多径位置。排序可以是硬件或软件实现的。

图4是本发明多径搜索器的流程图。在405，初始化多径搜索器，并编程设定停留时间D、分辨率M、码片N和相关时间L。在410执行多径搜索时隙处理。在415确定当前的多径搜索时隙是否是最末多径搜索时隙。如果当前的多径搜索时隙不是最末多径搜索时隙，则重复步骤410。如果当前的多径搜索时隙是最末多径搜索时隙，则在420将多径搜索时隙索引设定到开始(重新初始化的)。在425确定停留时间(积分)是否结束。如果停留时间未结束，则重复上述步骤410-420。如果停留时间(积分)结束，则在430排序搜索结果，以找到作为多径位置的能量峰。在435报告多径搜索结果。积分时间、多径搜索分辨率、多径搜索窗和停留时间都是可编程的。积分时间基于信道状况和多径延迟模式。

要理解，本发明可以采用例如移动终端、接入点或蜂窝网络内的硬件、软件、固件、专用处理器或其组合等多种形式实现。优选地，本发明实现为硬件和软件的组合。此外，软件优选地实现为在程序存储装置上有形体现的应用程序。可以将该应用程序上载到包括任何适当构架的机器中并由该机器运行。优选地，该机器实现在具有一个或多个中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)和输入/输出(I/O)接口等硬件的计算机平台上。计算机平台也包括操作系统和微指令代码。这里所述的多种过程和功能可以是微指令代码的一部分或该应用程序的一部分(或其组合)，并经由操作系统而执行。此外，多种其他外围设备可以与计算机平台连接，例如附加的数据存储装置和打印设备。

还要理解，因为附图中示出的一些构成系统组件和方法步骤优选地以软件实现，所以系统组件(或过程步骤)之间的实际连接可能依据本发明编程的方式而不同。在提供上述教义的情况下，本领域普通技术人员能够想到本发明的这些和类似实施方式或配置。

Claims (21)

1.一种用于执行多径搜索的设备，包括多个时间复用码片相关器，其中所述多个时间复用码片相关器中每一个均具有流水线，并且所述多个时间复用码片相关器中每一个均具有累积时间；对于每一个搜索时隙，重复使用所述多个时间复用码片相关器中每一个；

其中所述多个时间复用码片相关器中每一个还包括：相应的幅度计算单元，用于接收所述多个时间复用码片相关器之一的输出，并计算相应的时间复用码片相关器的所述输出的幅度；

所述设备还包括结果排序单元，用于定位对应于多径位置的能量峰。

2.根据权利要求1所述的设备，其中基于系统时钟速率来预先确定所述流水线。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个时间复用码片相关器中每一个均以每个码片的搜索分辨率接收数据。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述搜索分辨率是可编程的。

5.根据权利要求3所述的设备，其中所述数据包括实部值和虚部值。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个时间复用码片相关器中每一个均接收加扰和扩频码。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述加扰和扩频码包括与接收的信号同步的、所述加扰和扩频码的时移版本；以及所述多个时间复用码片相关器在所述接收的信号中匹配所述加扰和扩频码的时移版本，所述时移指示所接收的不同多径信号的路径长度的差别。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个时间复用码片相关器中每一个的所述输出包括实部值和虚部值。

9.根据权利要求1所述的设备，还包括累积缓冲器。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述累积缓冲器在停留时间上进行操作。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述停留时间是可编程的。

12.根据权利要求3所述的设备，还包括采样缓冲器，用于对所接收的多径信号数据进行过采样，并对所述过采样的多径信号数据进行抽取，以所述搜索分辨率产生针对所述多个时间复用码片相关器的所述数据。

13.根据权利要求1所述的设备，其中所述累积时间是可编程的。

14.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备是移动终端。

15.一种用于执行多径搜索的方法，包括：

初始化多径搜索器；

通过针对每一个搜索时隙而重复使用时间复用码片相关器，执行多径搜索时隙处理；

确定当前的多径搜索时隙是否是最末多径搜索时隙；

响应于当前的多径搜索时隙不是最末多径搜索时隙，重复所述执行步骤；

响应于当前的多径搜索时隙是最末多径搜索时隙，初始化多径搜索时隙索引；

确定积分是否已完成；

响应于所述积分尚未完成，重复所有步骤；以及

响应于所述积分已完成，则排序搜索结果，以定位对应于多径位置的能量峰。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述初始化多径搜索器包括对积分时间进行编程。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述初始化多径搜索器包括对多径搜索分辨率进行编程。

18.根据权利要求15所述的方法，其中所述初始化多径搜索器包括对多径搜索窗进行编程。

19.根据权利要求15所述的方法，其中所述初始化多径搜索器包括对停留时间进行编程。

20.根据权利要求16所述的方法，其中所述积分时间基于信道状况和多径延迟模式。

21.根据权利要求15所述的方法，还包括：报告搜索结果。

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