CN101651466A - 多径跟踪方法和多径跟踪装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多径跟踪方法和多径跟踪装置。根据本发明的一个技术方案，提供了一种通信系统接收机中的多径跟踪方法，该方法包括以下步骤：根据本小区的信道估计值和用该接收机的激活窗信息，获得用于所述接收机的所有激活窗的信道估计值；计算所述接收机的各个激活窗之间的信道估计平均值；根据信道估计平均值计算信道估计能量值；以及通过关于最大信道估计能量值的迟早门判决来确定并输出第一采样定时调整量。根据本发明的技术方案，可以提高多径跟踪的精度和稳定性。

Description

多径跟踪方法和多径跟踪装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及无线通信系统接收机中的多径跟踪方法和多径跟踪装置，所述无线通信系统包括但不限于时分同步码分多址(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，TD-SCDMA)无线通信系统。

背景技术

在诸如TD-SCDMA无线通信系统之类的时间同步通信系统的接收机中，对本地采样点和收到的信号之间的精确对准有很高的要求。为此，在接收机中通常设有时间跟踪(time tracking)模块，又称多径跟踪模块，用来确定最佳采样定时并给出相应的采样定时调整量。

一般而言，多径跟踪模块通过调整采样定时以移动多径窗的位置、从而使多径中的最强径或多径的重心处在多径窗的某个目标位置(例如多径窗的中点处)。

图1示出了现有技术的通信系统接收机所采用的一种多径跟踪方法的简要流程图。在该现有技术的多径跟踪方法中，假定采样速率与通信系统的码片速率相等。如图1所示，采样定时调整方法100开始于步骤S102，在该步骤中，获得码片速率的信道估计结果，即对于以码片速率采样得到的接收数据做信道估计得到的结果h₁。接下来，在步骤S104中，对信道估计结果h₁进行8倍插值，从而得到1/8码片速率的信道估计结果h_1/8。然后，在步骤S106中，找到h_1/8中的最大信道估计值h_1/8max，作为最强径。

在步骤S108中，判断最大信道估计值h_1/8max所在的位置是否位于多径窗中的目标位置之前。如果最大信道估计值h_1/8max所在的位置位于多径窗中的目标位置之前，即在步骤S108中的判断结果为“是”，则该方法进行到步骤S110，将采样定时向前调整1/8个码片。如果最大信道估计值h_1/8max所在的位置并非位于多径窗中的目标位置之前，即在步骤S108中的判断结果为“否”，则该方法进行到步骤S112，判断最大信道估计值h_1/8max所在的位置是否位于目标位置之后。如果在步骤S112中的判断结果为“是”，则该方法进行到步骤S114，将采样定时向后调整1/8个码片。在完成了定时调整之后，或者如果在步骤S112中的判断结果为“否”，则处理结束。

在采样速率等于码片速率的情况下，如果每个码片只有一个采样点的信息是不足以进行精确的采样定时调整的。所以必须要对码片速率的信道估计结果进行插值以寻找最佳采样点。根据上述现有技术的采样定时调整方法，要找在1/8码片上的最佳采样点，就要插值到8倍，而接收机的采样速率将大大增加系统的处理负荷。而且，现有技术的采样定时调整方法容易受到噪声的影响而导致调整后的采样点在实际最佳采样点两侧来回摆动，因此存在抗噪性能差和稳定性不高的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种新的通信系统接收机中的多径跟踪方法和多径跟踪装置。

根据本发明的一个技术方案，提供了一种通信系统接收机中的多径跟踪方法，该方法包括以下步骤：根据本小区的信道估计值和用该接收机的激活窗信息，获得用于所述接收机的所有激活窗的信道估计值；计算所述接收机的各个激活窗之间的信道估计平均值；根据信道估计平均值计算信道估计能量值；以及通过关于最大信道估计能量值的迟早门判决来确定并输出第一采样定时调整量。

根据本发明的另一技术方案，提供了一种通信系统接收机中的多径跟踪装置，该装置包括以下部件：激活窗信道估计值获取单元，用于根据本小区的信道估计值和用于该接收机的激活窗信息，获得用于接收机的所有激活窗的信道估计值；信道估计平均值计算单元，用于计算所述接收机的各个激活窗之间的信道估计平均值；信道估计能量值计算单元，用于根据信道估计平均值计算信道估计能量值；以及迟早门判决单元，用于通过关于最大信道估计能量值的迟早门判决来确定并输出第一采样定时调整量。

根据本发明的又一技术方案，提供了另一种通信系统接收机中的多径跟踪方法，该方法包括以下步骤：获得输入的信道估计能量窗中信道估计能量值最大的位置，作为最大径位置，所述信道估计能量窗被划分为从该信道估计能量窗的起点开始第一预定长度的窗头危险范围、以该信道估计能量窗的终点为终点的第二预定长度的窗尾危险范围，以及所述窗头危险范围和所述窗尾危险范围之间的安全范围；如果最大径位置落入窗头危险范围，则确定并输出第二采样定时调整量以使得最大径位置进入安全范围；如果最大径位置落入所述窗尾危险范围，则计算第一重心位置，该第一重心位置是窗尾危险范围之前的多径的重心位置，若该第一重心位置落在第一预定位置之后，则确定并输出第二采样定时调整量以使得最大径位置进入安全范围，若该第一重心位置并未落在所述第一预定位置之后，则确定并输出第二采样定时调整量以使得所述第一重心位置接近第二预定位置；如果最大径位置落入所述安全范围，则计算第二重心位置，并且确定并输出第二采样定时调整量以使得所述第二重心位置接近所述第二预定位置，该第二重心位置是所述信道估计能量窗中所有多径的重心位置。

根据本发明的再一技术方案，提供了另一种通信系统接收机中的多径跟踪装置，该装置包括以下部件：最大径位置获取单元，用于获得输入的信道估计能量窗中信道估计能量值最大的位置，作为最大径位置，所述信道估计能量窗被划分为从该信道估计能量窗的起点开始第一预定长度的窗头危险范围、以该信道估计能量窗的终点为终点的第二预定长度的窗尾危险范围，以及所述窗头危险范围和所述窗尾危险范围之间的安全范围；最大径位置判断单元，用于判断最大径位置是否落入窗头危险范围或窗尾危险范围；第一重心位置计算单元，用于在最大径位置判断单元判断出最大径位置落入窗尾危险范围时，计算第一重心位置，该第一重心位置是窗尾危险范围之前的多径的重心位置；第一重心位置判断单元，用于判断所述第一重心位置是否落在第一预定位置之后；第二重心位置计算单元，用于在最大径位置判断单元判断出最大径位置落入安全范围时，计算第二重心位置，该第二重心位置是所述信道估计能量窗中所有多径的重心位置；以及第二采样定时调整量确定单元，用于根据最大径位置判断单元和第一重心位置判断单元的判断结果，以及第一重心位置计算单元和第二重心位置计算单元计算出的第一重心位置和第二重心位置，确定并输出第二采样定时调整量，其中，如果最大径位置判断单元判断出最大径位置落入所述窗头危险范围，则第二采样定时调整量确定单元确定并输出第二采样定时调整量以使得最大径位置进入安全范围；如果最大径位置判断单元判断出最大径位置落入所述窗尾危险范围，且第一重心位置判断单元判断出所述第一重心位置落在所述第一预定位置之后，则第二采样定时调整量确定单元确定并输出第二采样定时调整量以使得最大径位置进入安全范围；如果最大径位置判断单元判断出最大径位置落入窗尾危险范围，且第一重心位置判断单元判断出所述第一重心位置并未落在所述第一预定位置之后，则第二采样定时调整量确定单元确定并输出第二采样定时调整量以使得所述第一重心位置接近第二预定位置；并且如果最大径位置判断单元判断出最大径位置落入安全范围，则第二采样定时调整量确定单元确定并输出第二采样定时调整量以使得所述第二重心位置接近所述第二预定位置。

根据本发明的一些技术方案，对于精细的采样级时间跟踪，在采样速率不变的情况下，可以通过减小采样定时调整步长来实现，而无须像现有技术那样插值到很高的倍数，从而可以提高精度，或者在达到相同精度的情况下，大大放宽了对于采样速率的要求，从而节约了系统资源。而且，本发明的一些技术方案采用了迟早门判决来跟踪最大信道估计能量值，因而可以增强时间跟踪的抗噪性能，并克服现有技术中调整后的采样点在实际最佳采样点两侧来回摆动的问题，提高时间跟踪的稳定性。

此外，本发明的一些技术方案对于多径跟踪尤其是码片跟踪设置了窗头和窗尾的危险范围，当最大径位置落入窗头和窗尾危险范围时，相应地作出调整使最大径位置进入安全范围，同时考虑了后面窗的强径漂移到本窗中成为检测到的“最强径”的情况，从而可以在避免误检的情况下有效地进行多径跟踪，从而提高了多径跟踪的可靠性。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中：

图1示出了现有技术的通信系统接收机中的多径跟踪模块所采用的一种多径跟踪方法的简要流程图；

图2示出了TD-SCDMA无线通信系统的简要框图；

图3示出了图2中所示的用户设备的具体结构的简要框图；

图4示出了根据本发明一个实施例的多径跟踪装置的配置框图；

图5示出了根据本发明一个实施例的迟早门判决单元的配置框图；

图6示出了根据本发明一个实施例的重心位置计算判断单元的配置框图；

图7示出了根据本发明一个实施例的多径跟踪方法的示例流程图；

图8示出了根据本发明一个实施例的关于最大信道估计能量值的迟早门判决方法的示例流程图；

图9示出了根据本发明一个实施例的多径跟踪方法的示例流程图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明各个方面的特征和示例性实施例。下述描述涵盖许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更清楚的理解。本发明绝不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了相关元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。

图2示出了TD-SCDMA无线通信系统的简要框图。如图2所示，该无线通信系统200主要包括核心网202、无线接入网204以及用户设备206。核心网202主要处理无线通信系统内的语音呼叫、数据连接和交换、用户位置信息管理、网络特性和业务控制、信令和用户信息传输机制、及与其它网络的连接和路由等。无线接入网204提供用户设备和核心网的连接，并负责无线资源的管理和调配，包括基站和无线网络控制器两类节点。用户设备206例如可以是移动电话、个人数字助理(PDA)、或者其他具有在TD-SCDMA无线通信系统中进行通信的功能的便携式数据处理设备。

图3示出了图2所示用户设备的具体结构的简要框图。如图3所示，该用户设备300主要包括以下部件：射频模块302，成形滤波器304，信道估计模块306，多径跟踪模块308，激活检测模块310，联合检测模块312，频偏估计模块314，ANR/SNR测量模块316，解映射(Demapping)模块318以及解码模块320。射频模块302对所接收的模拟信号进行去载波和模-数转换处理，以将所接收的模拟信号变换为基带数字信号输入到下级。成形滤波器304，即根升余弦滤波器(SRRC)对基带数字信号进行脉冲成形。信道估计模块306利用脉冲成形后的信号中的训练码序列(Midamble)进行多个小区的信道估计。多径跟踪模块308利用信道估计结果，确定最佳采样点，并进行各小区的多径窗位置跟踪。激活检测模块310用于进行窗激活检测和码道激活检测，激活检测模块310的窗激活检测结果也输入到多径跟踪模块308以用于最佳采样点的确定和多径窗位置跟踪。联合检测模块312对混叠在一起的各码道的数据进行一定的计算，得到每个码道上的传输符号。频偏估计模块314利用联合检测结果估计频率偏移。ANR/SNR测量模块316利用联合检测结果进行幅噪比(ANR)和信噪比(SNR)测量。解映射(Demapping)模块318将联合检测模块输出的符号转换为软比特送到解码模块。解码模块320对解映射模块输出的软比特结果进行解码，得到信息比特。

本申请主要针对多径跟踪模块的改进。需要注意，虽然上面给出了如图2和图3所示的TD-SCDMA无线通信系统和用户设备的配置示例，但是能够认识到，可在其中使用本发明的通信系统和用户设备并不限于该具体示例，而是可以适合于进行时间跟踪的各种系统和设备。

图4示出了根据本发明一个实施例的多径跟踪装置(例如图3中的多径跟踪模块308)的配置框图。如图4所示，根据本发明一个实施例的多径跟踪装置400主要包括采样级跟踪模块401和码片级跟踪模块402。采样级跟踪模块401用于在采样(Sample)级上做定时跟踪调整，它接收本小区的信道估计值和窗激活信息，并输出采样级定时调整量，采样级定时调整的步长通常小于1个码片，例如是1/8码片或1/4码片。码片级跟踪模块402用于在码片(Chip)级上跟踪多径窗，使多径尽量处在多径窗的中部，避免让多径漂移进入相邻的窗或相邻窗的多径漂入本窗。码片级跟踪模块402接收信道估计能量值，并输出码片级定时调整量，码片级定时调整的步长通常以码片为单位，例如是1个码片或2个码片。根据本发明一个实施例，输入到码片级跟踪模块402的信道估计能量值是通过信道估计能量值抽取单元(未示出)对采样级跟踪模块401中的滤波处理单元412(稍后将描述)输出的经滤波的信道估计能量值进行抽取而得到的。在一个实施例中，将信道估计能量值抽取到码片级，然后输入码片级跟踪模块402。根据另一实施例，多径跟踪装置400不包含采样级跟踪模块401，即不进行采样级定时跟踪调整。此时，如图4中虚线箭头所示，输入到码片级跟踪模块402的信道估计能量值是从多径跟踪装置400外部输入的，此时输入的信道估计能量值例如可以是来自图3中的信道估计模块306的信道估计值的能量序列。

接下来参照图4进一步描述采样级跟踪模块401的配置。如图4所示，根据本发明一个实施例的采样级跟踪模块401主要包括激活窗信道估计值获取单元404、信道估计平均值计算单元406、插值处理单元408、信道估计能量值计算单元410、滤波处理单元412和迟早门判决单元414。激活窗信道估计值获取单元404根据本小区的信道估计值和用于该接收机的激活窗信息，获得用于该接收机的所有激活窗的信道估计值。信道估计平均值计算单元406计算接收机的各个激活窗之间的信道估计平均值。插值处理单元408对信道估计平均值计算单元406计算出的信道估计平均值进行插值处理，以得到所需速率的信道估计平均值。信道估计能量值计算单元410根据插值处理单元408输出的所需速率的信道估计平均值计算信道估计能量值。滤波处理单元412对信道估计能量值计算单元410计算出的信道估计能量值进行滤波处理。迟早门判决单元414利用滤波处理单元412输出的滤波后的信道估计能量值，通过关于最大信道估计能量值的迟早门(early-late gate)判决来确定并输出采样级定时调整量，以实现采样级多径跟踪。

再次参照图4，进一步描述码片级跟踪模块402的配置。如图4所示，根据本发明一个实施例的码片级跟踪模块402主要包括最大径位置获取单元422、最大径位置判断单元424、重心位置计算判断单元426和第二采样定时调整量确定单元428。最大径位置获取单元424获得输入的信道估计能量窗中信道估计能量值最大的位置，作为最大径位置。根据本发明一个实施例，输入的信道估计能量窗被划分为从该信道估计能量窗的起点开始第一预定长度的窗头危险范围、以该信道估计能量窗的终点为终点的第二预定长度的窗尾危险范围，以及所述窗头危险范围和所述窗尾危险范围之间的安全范围。最大径位置判断单元424判断所述最大径位置是否落入所述窗头危险范围或所述窗尾危险范围。重心位置计算判断单元426根据最大径位置判断单元424的判断结果，根据需要计算多径窗中全部或部分多径的重心，以及对重心的位置进行判断，具体的多径重心位置计算和判断将在下文中进一步描述。第二采样定时调整量确定单元428根据最大径位置判断单元424的判断结果，以及重心位置计算判断单元426输出的重心位置和判断结果，确定并输出码片级定时调整量，以实现码片级多径跟踪。根据一个实施例，如果最大径位置判断单元424的判断结果指示出最大径位置落入窗头危险范围，则第二采样定时调整量确定单元428确定并输出码片级定时调整量以使得最大径位置离开窗头危险范围，进入安全范围。而如果最大径位置判断单元424的判断结果未指示出最大径位置落入窗头危险范围，则第二采样定时调整量确定单元428根据重心位置计算判断单元426输出的重心位置和/或判断结果来确定并输出码片级定时调整量，此时的具体操作将在下文中进一步描述。

图5示出了根据本发明一个实施例的迟早门判决单元(例如图4中的迟早门判决单元414)的配置框图。如图5所示，根据本发明一个实施例的迟早门判决单元500主要包括能量差值计算单元502、第一阈值比较单元504、第一阈值比较结果记录单元506和第一采样定时调整量确定单元508。能量差值计算单元502计算紧接在信道估计能量窗中的最大信道估计能量值之后的信道估计能量值与紧接在所述最大信道估计能量值之前的信道估计能量值之间的差值。第一阈值比较单元504将所述差值与预定的第一阈值及其相反数(或称负的第一阈值)相比较。根据一个实施例，第一阈值比较单元504可以判断所述差值是否大于第一阈值，以及所述差值是否小于负的第一阈值，这里的第一阈值大于等于0。第一阈值比较结果记录单元506记录第一阈值比较单元504的比较结果。第一采样定时调整量确定单元508确定并输出采样级定时调整量。具体而言，根据第一阈值比较结果记录单元506所记录的第一阈值比较单元504的比较结果，若所述差值在连续预定次数的比较中都大于所述第一阈值，则第一采样定时调整量确定单元508将采样级定时调整量确定为向后调整一个采样级调整步长；若所述差值在连续预定次数的比较中都小于所述第一阈值的相反数，则第一采样定时调整量确定单元508将采样级定时调整量确定为向前调整一个采样级调整步长；若不满足所述差值在连续预定次数的比较中都大于所述第一阈值或小于所述第一阈值的相反数的条件，则第一采样定时调整量确定单元508将采样级定时调整量确定为零。

图6示出了根据本发明一个实施例的重心位置计算判断单元(例如图4中的重心位置计算判断单元426)的配置框图。如图6所示，根据本发明一个实施例的重心位置计算判断单元600主要包括第一重心位置计算单元602、第一重心位置判断单元604和第二重心位置计算单元606。第一重心位置计算单元602在最大径位置判断单元424(图4)判断出最大径位置落入窗尾危险范围时，计算信道估计能量窗中窗尾危险范围之前的多径的重心位置，作为第一重心位置。第一重心位置判断单元604判断第一重心位置计算单元602计算出的第一重心位置是否落在第一预定位置之后，并将判断结果输出到第二采样定时调整量确定单元428(图4)。如果第一重心位置判断单元604的判断结果指示出第一重心位置落在第一预定位置之后，则第二采样定时调整量确定单元428确定并输出码片级定时调整量以使得最大径位置离开窗尾危险范围，进入安全范围。如果第一重心位置判断单元604的判断结果指示出第一重心位置并未落在第一预定位置之后，则第二采样定时调整量确定单元428确定并输出码片级定时调整量以使得第一重心位置接近第二预定位置，所述第二预定位置例如是信道估计能量窗的中心位置。另一方面，如果最大径位置判断单元424(图4)判断出最大径位置落入安全范围，则第二重心位置计算单元606计算信道估计能量窗中所有多径的重心位置，作为第二重心位置，并且第二采样定时调整量确定单元428确定并输出码片级定时调整量以使得第二重心位置接近所述第二预定位置。

下面结合图7至图9，详细描述根据本发明实施例的多径跟踪处理。根据本发明一个实施例，通过采样跟踪(Sample Tracking)和码片跟踪(Chip Tracking)共同完成多径跟踪处理，其中对于1码片以内的多径漂移通过采样跟踪来处理，而超过1码片的多径漂移则通过码片跟踪来处理。在一个具体实施例中，采样跟踪的定时调整步长(或称采样级调整步长)是1/8码片，而码片跟踪的定时调整步长(或称码片级调整步长)是1码片或2码片。一般而言，多径的漂移是一个比较缓慢的过程，因此码片跟踪的执行周期可以设置得较长。在一个实施例中，对于接收信号的每个子帧调用一次采样跟踪处理，而码片跟踪处理对于多个子帧(例如100到300个子帧)调用一次。

图7示出了根据本发明一个实施例的多径跟踪方法的示例流程图。如图7所示，该实施例的多径跟踪方法700进行如上所述的采样跟踪处理。多径跟踪方法700开始于步骤S702，根据本小区的信道估计值和用于该接收机的激活窗信息，获得用于该接收机的所有激活窗的信道估计值。该步骤例如可以由上述参考图4描述的激活窗信道估计值获取单元404执行。下面进一步举例具体说明步骤S702的操作。

在TD-SCDMA通信系统中，信道估计值通常是利用训练码序列的后128个码片计算的，此时输入的信道估计值例如是一1×128的向量H＝[H₀ H₁ H₂...H₁₂₇]，其中根据高层配置划分为若干个窗，记窗长为W，通常W的值可以是8、9、10、12、16、21、32或64。对于任一用户，接收的本帧数据可能有M个窗是激活的，这可以由输入的激活窗信息指示出来。在一具体实施例中，窗长W＝16，且对于某一帧，对于该用户有M＝2个窗是激活的，这两个激活窗对应的信道估计值分别是H₀～H₁₅，以及H₄₈～H₆₃，则所获得的用于该用户的所有激活窗的信道估计值H_user可以表示为一M×W的矩阵：

$H\_\mathrm{user}=\left[\begin{array}{ccccc}{H}_0& H_1& H_2& ...& H_5\\ H_{48}& H_{49}& H_{50}& ...& H_{63}\end{array}\right]......\left(1\right)$

接下来，在步骤S704，计算该接收机的各个激活窗之间的信道估计平均值。该步骤例如可以由上述参考图4描述的信道估计平均值计算单元406执行。对于上述示例，信道估计平均值aveH_user可以表示为一1×W的向量，该向量的每个元素是矩阵H_user相应列的M个元素的算术平均值：

$\mathrm{aveH}\_\mathrm{user}=\left[\begin{array}{ccccc}\frac{H_0+H_{48}}{2}& \frac{H_1+H_{49}}{2}& \frac{H_2+H_{50}}{2}& ...& \frac{H_{15}+H_{63}}{2}\end{array}\right]......\left(2\right)$

在步骤S706，对计算出的该接收机的各个激活窗之间的信道估计平均值进行插值处理，以得到所需速率的信道估计平均值。该步骤例如可以由上述参考图4描述的插值处理单元408执行。在一个TD-SCDMA通信系统的实施例中，采样速率与码片速率相等，为了进行小于1码片的采样级定时调整，必须对信道估计平均值进行插值处理。在该实施例中，进行2倍插值以得到2倍码片速率的信道估计平均值，即从1×W的向量aveH_user得到1×2W的所需速率的信道估计平均值向量。应当注意的是，插值的倍数是由采样速率和多径跟踪所需速率之间的倍数关系决定的，而不限于上述的具体例子；而且具体的插值方法是没有限制的，可以采用本领域公知的任何插值方法，如线性插值、曲线拟合等。在一个具体实施例中，通过插0值将1×W的信道估计平均值向量扩展到1×2W，然后再通过低通滤波消除频谱镜像，从而得到2倍码片速率的信道估计平均值。

在步骤S708，根据所需速率的信道估计平均值计算信道估计能量值。在步骤S710，对计算出的信道估计能量值进行滤波处理。步骤S708和S710例如可以分别由上述参考图4描述的信道估计能量值计算单元410和滤波处理单元412执行。所述滤波处理可以是本领域公知的任何合适的滤波处理，例如α滤波或更高阶的IIR滤波。

然后在步骤S712，通过关于最大信道估计能量值的迟早门判决来确定并输出采样级定时调整量。该步骤例如可以由上述参考图4描述的迟早门判决单元414执行。随后处理结束。

以下将参照图8具体描述关于最大信道估计能量值的迟早门判决处理的一个例子，但迟早门跟踪作为锁定最大值的一种方法，在本领域是公知的，因此本申请中所述的“关于最大信道估计能量值的迟早门判决”不应理解为限于所描述的例子，而是还应包含本领域公知的其他通过迟早门判决来跟踪最大信道估计能量值的处理。

图8示出了根据本发明一个实施例的关于最大信道估计能量值的迟早门判决方法的示例流程图。如图8所示，该实施例的关于最大信道估计能量值的迟早门判决方法800开始于步骤S802，找到最大信道估计能量值。接下来，在步骤S804，求出紧接在最大信道估计能量值之后的信道估计能量值与紧接在最大信道估计能量值之前的信道估计能量值之间的差值。这两个步骤例如可以由上述参考图5描述的能量差值计算单元502执行。具体而言，若在滤波后的1×2W的信道估计能量值向量中，最大信道估计能量值是第n个，记为P_max＝P(n)，则所述差值为P_diff＝P(n+1)-P(n-1)。

在步骤S806，将差值P_diff与预定的第一阈值及其相反数(或称负的第一阈值)比较，并记录比较结果。该步骤例如可以由上述参考图5描述的第一阈值比较单元504和第一阈值比较结果记录单元506执行。在一个实施例中，判断差值P_diff是否大于第一阈值，以及差值P_diff是否小于负的第一阈值，这里的第一阈值大于等于0。在一个具体实施例中，如果差值P_diff大于该第一阈值，则将比较结果记为1；如果差值P_diff小于负第一阈值，则将比较结果记为-1；否则，将比较结果记为0。

在步骤S808，判断所述差值P_diff是否在连续预定次数的比较中都大于所述第一阈值。在一个具体实施例中，对于上述的比较结果记录方式，将最近N次的比较结果累加起来，看所得的和是否等于N，N是可配置的正整数。如果所述和等于N，则说明差值P_diff在最近连续N次比较中都大于所述第一阈值，从而在步骤S810，将采样级定时调整量确定为向后调整一个采样级调整步长。在一个具体实施例中，采样级调整步长为1/8码片。

如果在步骤S808的判断结果为“否”，则在步骤S812，判断所述差值P_diff是否在连续预定次数的比较中都小于所述第一阈值的相反数。在一个具体实施例中，对于上述的比较结果记录方式，将最近N次的比较结果累加起来，看所得的和是否等于-N。如果所述和等于-N，则说明差值P_diff在最近连续N次比较中都小于所述第一阈值的相反数，即在步骤S812的判断结果为“是”，从而在步骤S814，将采样级定时调整量确定为向前调整一个采样级调整步长。

如果在步骤S812的判断结果为“否”，则在步骤S816，将采样级定时调整量确定为0，即无须在采样级进行定时调整。

然后，在步骤S818，输出所确定的采样级定时调整量。上述的步骤S808至S818例如可以由上述参考图5描述的第一采样定时调整量确定单元508执行。随后，处理结束。

从以上描述可以看出，根据本发明的实施例，在采样速率等于码片速率的情况下，仅通过做2倍插值，并将采样级调整步长设置为1/8码片，就实现了精度为1/8码片的采样跟踪，这与现有技术中进行8倍插值以实现1/8码片调整的做法相比，大大提高了精度，或者从另一角度看，在达到同样精度的情况下大大放宽了对采样速率的要求，从而可以显著地节约系统资源。

而且，由于采用了迟早门判决来跟踪最大信道估计能量值，由于迟早门判决带来的滤波特性，可以增强时间跟踪的抗噪性能，并克服现有技术中调整后的采样点在实际最佳采样点两侧来回摆动的问题，从而提高时间跟踪的稳定性。从而，本领域技术人员可以理解到，上述的第一阈值和比较次数等参数都是可以根据实际的设计需求而预先配置的，例如可以通过系统仿真来找到兼顾时间跟踪灵敏度和稳定性的合适的值。

图9示出了根据本发明一个实施例的多径跟踪方法的示例流程图。如图9所示，该实施例的多径跟踪方法900进行如上所述的码片跟踪处理。多径跟踪方法900开始于步骤S902，获得输入的信道估计能量窗中信道估计能量值最大的位置，作为最大径位置。该步骤例如可以由上述参考图4描述的最大径位置获取单元422执行。

在一个实施例中，输入的信道估计能量窗是通过对例如图7的步骤S708和S710计算并滤波的信道估计能量值进行抽取而得到的。在一个具体实施例中，信道估计能量值是根据2倍码片速率的信道估计平均值(可表示为1×2W的信道估计平均值向量)计算出来的，因此是2倍码片速率的信道估计能量值，经过α滤波后再进行1/2抽取就得到码片级的信道估计能量值(即，抽取到码片级)，可以表示为1×W的信道估计能量值向量。此时，该1×W的信道估计能量值向量就可以作为上述的信道估计能量窗而输入，W就是该信道估计能量窗的窗长。但是，输入的信道估计能量窗并不限于以上示例，例如也可以是用其他方式获得的信道估计值的能量序列。

根据本发明的实施例，信道估计能量窗被划分为从该信道估计能量窗的起点开始第一预定长度的窗头危险范围、以该信道估计能量窗的终点为终点的第二预定长度的窗尾危险范围，以及所述窗头危险范围和所述窗尾危险范围之间的安全范围。在移动通信系统中，用户设备在待机时是不连续接收的，通常要隔若干秒(例如对于蜂窝电话，典型值是5秒左右)才启动一次时间跟踪。考虑到移动设备可能在此期间高速移动而产生的多径漂移，如果主径距窗边界太近，再不及时调整定时，在下次启动时间跟踪时该主径就有可能已经漂移出窗外，导致无法跟踪上。为此，设置了窗头危险范围和窗尾危险范围，当多径窗中的最大径位于窗头危险范围或窗尾危险范围内时，要确保本次调整能使得多径重心离开危险范围，落入中间的安全范围。因此，本领域技术人员根据本发明的教导，可以根据具体的设计需求，通过实验和仿真等方式配置所述的第一预定长度和第二预定长度。例如，实验表明当用户设备以约200km/h的速度移动时，由于该移动而产生的多径漂移是约1到2个码片，再加上一点余量，就可以将第一预定长度和第二预定长度设为3个或4个码片。

接下来，在步骤S904，判断最大径位置是否落入窗头危险范围。该步骤例如可以由上述参考图4描述的最大径位置判断单元424执行。如果判断出最大径位置落入窗头危险范围，即步骤S904的判断结果为“是”，则处理进行到步骤S906，确定并输出码片级定时调整量以使得最大径位置离开窗头危险范围，进入安全范围。该步骤例如可以由上述参考图4描述的第二采样定时调整量确定单元428执行。这里，“确定并输出码片级定时调整量以使得最大径位置离开窗头危险范围，进入安全范围”可以理解为将采样定时向安全范围方向(向后)调整一个量，这个量大于当前最大径位置与窗头危险范围的终点之间的距离且小于当前最大径位置与安全范围的终点之间的距离。

另一方面，如果判断出最大径位置未落入窗头危险范围，即步骤S904的判断结果为“否”，则处理进行到步骤S908，判断最大径位置是否落入窗尾危险范围。该步骤例如也可以由上述参考图4描述的最大径位置判断单元424执行。如果判断出最大径位置落入窗尾危险范围，即步骤S908的判断结果为“是”，则处理进行到步骤S910，计算窗尾危险范围之前的多径的重心位置，作为第一重心位置。该步骤例如可以由上述参考图6描述的第一重心位置计算单元602执行。

多径重心的计算方式是本领域公知的。例如可以通过如下公式来计算重心：

$G=\left[\frac{\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}(\mathrm{PathPo}{s}_i\·{\left|\mathrm{Pat}{h}_i\right|}^2)}{\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\mathrm{Pat}{h}_i\right|}^2}\right]......\left(3\right)$

在式(3)中，G是重心，L是多径个数，Path_i表示第i个信道估计能量值，PathPos_i表示该第i个信道估计能量值在信道估计能量窗中所处的位置，PathPos_i的取值范围是1～W，W是信道估计能量窗的窗长。

接下来，在步骤S912，判断第一重心位置是否落在第一预定位置之后。该步骤例如可以由上述参考图6描述的第一重心位置判断单元604执行。若该第一重心位置落在第一预定位置之后，即步骤S912的判断结果为“是”，则处理进行到步骤S914，确定并输出码片级定时调整量以使得最大径位置离开窗尾危险范围，进入安全范围。类似地，这可以理解为将采样定时向安全范围方向(向前)调整一个量，这个量大于当前最大径位置与窗尾危险范围的起点之间的距离且小于当前最大径位置与安全范围的起点之间的距离。该步骤例如可以由上述参考图4描述的第二采样定时调整量确定单元428执行。

另一方面，如果步骤S908的判断结果为“否”，则说明最大径位置落入安全范围，此时处理进行到步骤S916，计算信道估计能量窗中所有多径的重心位置，作为第二重心位置。该步骤例如可以由上述参考图6描述的第二重心位置计算单元606执行。接下来，在步骤S918，确定并输出码片级定时调整量以使得第二重心位置接近第二预定位置。该步骤例如可以由上述参考图4描述的第二采样定时调整量确定单元428执行。

下面更具体地说明步骤S918的操作示例。在一个具体实施例中，首先判断第二重心位置与第二预定位置是否足够接近。这例如是通过判断第二重心位置与第二预定位置之差的绝对值是否小于预定的第二阈值来实现的。如果第二重心位置与第二预定位置是否足够接近，则无须调整采样定时，即将码片级定时调整量确定为0；否则，如果第二重心位置位于第二预定位置之前，则将采样定时向后调整一个码片级调整步长；如果第二重心位置位于第二预定位置之后，则将采样定时向前调整一个码片级调整步长，所述码片级调整步长例如是1码片。在一个进一步的实施例中，码片级调整步长的大小不是固定的，而是根据第二重心位置与第二预定位置之差的大小而变化，例如，如果第二重心位置与第二预定位置之差的绝对值小于预定的第三阈值，则将码片级调整步长设置为1码片；而如果如果第二重心位置与第二预定位置之差的绝对值不小于第三阈值，则将码片级调整步长设置为更大的值，例如2码片，以加快跟踪速度。本领域技术人员可以理解到，以上这些仅仅是一些具体的示例，其他已知的用于确定并输出码片级定时调整量以使得第二重心位置接近第二预定位置的方法都可以适用。

继续参考图9，如果步骤S912的判断结果为“否”，即最大径位置落入窗尾危险范围但第一重心位置并未落在第一预定位置之后，则处理进行到步骤S920，确定并输出码片级定时调整量以使得第一重心位置接近第二预定位置。该步骤例如可以由上述参考图4描述的第二采样定时调整量确定单元428以与上述的步骤S918类似的方式执行。在确定并输出了码片级定时调整量之后，处理结束。

简言之，当信道估计能量窗中的最大径落入窗尾危险范围时，需要判断该最大径是本窗中能量最强的径，还是漂移过来的后面窗中能量较强的径。根据本发明的实施例，这种判断是通过计算信道估计能量窗中除了落入窗尾危险范围的径之外的所有多径的重心位置，即第一重心位置，并判断该第一重心位置是否位于第一预定位置之后来实现的。如果第一重心位置落在第一预定位置之后，则认为最大径是本窗中能量最强的径；否则，就认为得到的最大径其实并不属于本窗，而是后面的窗中的能量较强的径漂入本窗的结果，因而将窗尾危险范围内所有的径丢弃，改用第一重心位置作为本窗中多径的重心位置。因此，本领域技术人员可以根据具体的设计需求，通过实验和仿真等方式配置所述的第一预定位置，以便能够准确地判断出最大径是否属于本窗。在一个具体实施例中，第一预定位置是信道估计能量窗中除了窗尾危险范围之外的部分的中央位置。对于窗头危险范围则无须进行类似的判断，这是因为实验表明，延迟较大的径往往衰落也较大，因此漂入后面窗的径成为后面窗最强径的可能性非常小。从而，本发明的实施例可以在避免误检的情况下有效地进行多径跟踪，从而提高了多径跟踪的可靠性。

而且，在进行多径跟踪的时候，确定并输出码片级定时调整量以使得多径重心接近第二预定位置。因此，本领域技术人员可以根据具体的设计需求，通过实验和仿真等方式配置所述的第二预定位置，以便能够有效地实现多径跟踪。在一个具体实施例中，第二预定位置是信道估计能量窗的中央位置。

以上具体描述了本发明的多径跟踪方法和多径跟踪装置的实施例。但本领域技术人员通过阅读本申请文件应可理解到，本发明的范围不应限于上述的具体实施例，而是可以有很多添加、省略和/或变化形式。

例如，如图4所示，采样级跟踪模块401包括插值处理单元408，用于通过插值处理得到所需速率的信道估计平均值。但是，例如当采样速率等于所需速率的时候，插值处理单元408可以省略。同样，图7中的步骤S706也是可以省略的。

如图4所示，采样级跟踪模块401包括滤波处理单元412，用于对信道估计能量值计算单元410计算出的信道估计能量值进行滤波处理。但是，滤波处理单元412可以省略，此时可以直接利用信道估计能量值计算单元410计算出的信道估计能量值进行迟早门判决。同样，图7中的步骤S710也是可以省略的。

而且，虽然本发明的某些实施例采用采样跟踪和码片跟踪相结合的方式来进行多径跟踪，但其中描述的各个方法和装置进行时间跟踪的精度和范围并不局限于此，而是它们每个方法和装置都可以单独用作通信系统接收机中的多径跟踪方法和装置，且定时调整的范围也不局限于采样级(小于1码片)和码片级(以码片为单位进行定时调整)，而是可以适用于任何的定时调整步长。换言之，上文所述的“采样级调整步长”和“码片级调整步长”仅仅是示例，各多径跟踪方法和装置也可以利用其他的第一采样定时调整量和第二采样定时调整量进行定时的跟踪调整。

根据需要可以用硬件或软件来执行以上结合附图描述的各方法步骤。注意，在不脱离本发明范围的前提下，可向本说明书中给出的流程图添加步骤、从中去除步骤或修改其中的步骤。或者，所描述的步骤中的一个或多个可以并行执行，或者以与所描述的顺序不同的顺序相继执行。一般来说，流程图只是用来指示用于实现功能的基本操作的一种可能的序列。

作为多径跟踪装置的示例性配置，图中已经示出了一些耦合在一起的模块。这些模块可以利用总线或者任何其他信号线或者通过任何无线连接来耦合，以在其间传输信号。然而，装置中所包括的部件并不限于上述这些模块，具体的配置可以被修改或改变。另外，虽然所描述的模块在附图中被示出为是分别的模块，但是它们中的任何一个可以与其他模块相结合作为一个部件，或者可以被分割为多个部件。

本发明的实施例可利用编程的通用数字计算机、利用专用集成电路、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、光的、化学的、生物的、量子的或纳米工程的系统、组件和机构来实现。一般来说，本发明的功能可由本领域已知的任何手段来实现。可以使用分布式或联网系统、组件和电路。数据的通信或传送可以是有线的、无线的或者通过任何其他手段。实现可存储在机器可读介质中的程序或代码以允许计算机执行上述任何方法，也在本发明的精神和范围之内。

Claims (12)

1.一种通信系统接收机中的多径跟踪方法，该方法包括以下步骤：

根据本小区的信道估计值和用于所述接收机的激活窗信息，获得用于所述接收机的所有激活窗的信道估计值；

计算所述接收机的各个激活窗之间的信道估计平均值；

根据所述信道估计平均值计算信道估计能量值；以及

通过关于最大信道估计能量值的迟早门判决来确定并输出第一采样定时调整量。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述通过关于最大信道估计能量值的迟早门判决来确定并输出第一采样定时调整量的步骤包括：

计算紧接在所述最大信道估计能量值之后的信道估计能量值与紧接在所述最大信道估计能量值之前的信道估计能量值之间的差值；

将所述差值与预定的第一阈值及其相反数相比较，并记录比较结果；

若所述差值在连续预定次数的比较中都大于所述第一阈值，则将所述第一采样定时调整量确定为向后调整一个采样级调整步长；

若所述差值在连续预定次数的比较中都小于所述第一阈值的相反数，则将所述第一采样定时调整量确定为向前调整一个采样级调整步长；以及

若不满足所述差值在连续预定次数的比较中都大于所述第一阈值或小于所述第一阈值的相反数的条件，则将所述第一采样定时调整量确定为零。

3.如权利要求1所述的方法，还包括对计算出的所述接收机的各个激活窗之间的信道估计平均值进行插值处理，以得到所需速率的信道估计平均值的步骤，并且所述信道估计能量值是根据所述所需速率的信道估计平均值来计算的。

4.如权利要求1所述的方法，还包括对计算出的信道估计能量值进行滤波处理的步骤，并且所述迟早门判决是利用所述滤波处理后的信道估计能量值进行的。

5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

获得输入的信道估计能量窗中信道估计能量值最大的位置，作为最大径位置，所述信道估计能量窗被划分为从该信道估计能量窗的起点开始第一预定长度的窗头危险范围、以该信道估计能量窗的终点为终点的第二预定长度的窗尾危险范围，以及所述窗头危险范围和所述窗尾危险范围之间的安全范围；

如果所述最大径位置落入所述窗头危险范围，则确定并输出第二采样定时调整量以使得所述最大径位置进入所述安全范围；

如果所述最大径位置落入所述窗尾危险范围，则计算第一重心位置，该第一重心位置是所述窗尾危险范围之前的多径的重心位置，若该第一重心位置落在第一预定位置之后，则确定并输出第二采样定时调整量以使得所述最大径位置进入所述安全范围，若该第一重心位置并未落在所述第一预定位置之后，则确定并输出第二采样定时调整量以使得所述第一重心位置接近第二预定位置；

如果所述最大径位置落入所述安全范围，则计算第二重心位置，并且确定并输出第二采样定时调整量以使得所述第二重心位置接近所述第二预定位置，该第二重心位置是所述信道估计能量窗中所有多径的重心位置。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述信道估计能量窗是通过如下方式得到的：对在根据所述信道估计平均值计算信道估计能量值的步骤中计算出的信道估计能量值进行滤波和抽取处理。

7.一种通信系统接收机中的多径跟踪装置，该装置包括以下部件：

激活窗信道估计值获取单元，用于根据本小区的信道估计值和用于所述接收机的激活窗信息，获得用于所述接收机的所有激活窗的信道估计值；

信道估计平均值计算单元，用于计算所述接收机的各个激活窗之间的信道估计平均值；

信道估计能量值计算单元，用于根据所述信道估计平均值计算信道估计能量值；以及

迟早门判决单元，用于通过关于最大信道估计能量值的迟早门判决来确定并输出第一采样定时调整量。

8.如权利要求7所述的装置，其中，所述迟早门判决单元包括：

能量差值计算单元，用于计算紧接在所述最大信道估计能量值之后的信道估计能量值与紧接在所述最大信道估计能量值之前的信道估计能量值之间的差值；

第一阈值比较单元，用于将所述差值与预定的第一阈值及其相反数相比较；

第一阈值比较结果记录单元，用于记录所述第一阈值比较单元的比较结果；以及

第一采样定时调整量确定单元，用于确定并输出所述第一采样定时调整量，若所述差值在连续预定次数的比较中都大于所述第一阈值，则将所述第一采样定时调整量确定为向后调整一个采样级调整步长；若所述差值在连续预定次数的比较中都小于所述第一阈值的相反数，则将所述第一采样定时调整量确定为向前调整一个采样级调整步长；若不满足所述差值在连续预定次数的比较中都大于所述第一阈值或小于所述第一阈值的相反数的条件，则将所述第一采样定时调整量确定为零。

9.如权利要求7所述的装置，还包括插值处理单元，用于对所述信道估计平均值计算单元计算出的信道估计平均值进行插值处理，以得到所需速率的信道估计平均值，并且所述信道估计能量值计算单元根据所述插值处理单元输出的所需速率的信道估计平均值来计算信道估计能量值。

10.如权利要求7所述的装置，还包括滤波处理单元，用于对所述信道估计能量值计算单元计算出的信道估计能量值进行滤波处理，并且所述迟早门判决单元利用所述滤波处理单元输出的滤波后的信道估计能量值来进行迟早门判决。

11.如权利要求7至10中任一项所述的装置，还包括以下部件：

最大径位置获取单元，用于获得输入的信道估计能量窗中信道估计能量值最大的位置，作为最大径位置，所述信道估计能量窗被划分为从该信道估计能量窗的起点开始第一预定长度的窗头危险范围、以该信道估计能量窗的终点为终点的第二预定长度的窗尾危险范围，以及所述窗头危险范围和所述窗尾危险范围之间的安全范围；

最大径位置判断单元，用于判断所述最大径位置是否落入所述窗头危险范围或所述窗尾危险范围；

第一重心位置计算单元，用于在所述最大径位置判断单元判断出所述最大径位置落入所述窗尾危险范围时，计算第一重心位置，该第一重心位置是所述窗尾危险范围之前的多径的重心位置；

第一重心位置判断单元，用于判断所述第一重心位置是否落在第一预定位置之后；

第二重心位置计算单元，用于在所述最大径位置判断单元判断出所述最大径位置落入所述安全范围时，计算第二重心位置，该第二重心位置是所述信道估计能量窗中所有多径的重心位置；以及

第二采样定时调整量确定单元，用于根据所述最大径位置判断单元和所述第一重心位置判断单元的判断结果，以及所述第一重心位置计算单元和所述第二重心位置计算单元计算出的第一重心位置和第二重心位置，确定并输出第二采样定时调整量，其中，

如果所述最大径位置判断单元判断出所述最大径位置落入所述窗头危险范围，则所述第二采样定时调整量确定单元确定并输出第二采样定时调整量以使得所述最大径位置进入所述安全范围；

如果所述最大径位置判断单元判断出所述最大径位置落入所述窗尾危险范围，且所述第一重心位置判断单元判断出所述第一重心位置落在所述第一预定位置之后，则所述第二采样定时调整量确定单元确定并输出第二采样定时调整量以使得所述最大径位置进入所述安全范围；

如果所述最大径位置判断单元判断出所述最大径位置落入所述窗尾危险范围，且所述第一重心位置判断单元判断出所述第一重心位置并未落在所述第一预定位置之后，则所述第二采样定时调整量确定单元确定并输出第二采样定时调整量以使得所述第一重心位置接近第二预定位置；并且

如果所述最大径位置判断单元判断出所述最大径位置落入所述安全范围，则所述第二采样定时调整量确定单元确定并输出第二采样定时调整量以使得所述第二重心位置接近所述第二预定位置。

12.如权利要求11所述的装置，其中所述信道估计能量窗是通过对所述信道估计能量值计算单元计算出的信道估计能量值进行滤波和抽取处理后得到的。

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