CN101674117A

CN101674117A - 一种支持发射分集模式检测的多径搜索装置和方法

Info

Publication number: CN101674117A
Application number: CN200810141900A
Authority: CN
Inventors: 杨贤林
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2010-03-17
Also published as: WO2010028564A1; EP2326027A4; EP2326027B1; EP2326027A1

Abstract

本发明提出一种支持发射分集模式检测的多径搜索装置和方法，该装置用于支持WCDMA/GSM双模在GSM CAMP(驻扎)时WCDMA小区的搜索和测量，完成GSM模式向WCDMA模式切换的物理层工作，WCDMA/GSM双模式经过二选一选择扰码初始相位计算(或配置)与IQ数据通道的输出，在符号功率计算之前引入符号数据的相干累加，实现接收信号码功率(RSCP)的测量，快速准确的搜索多径边界，为RAKE接收机提供可靠的同步，同时利用多径搜索所得到的多径功率判断和检测发射分集模式，实现信号的高性能接收。

Description

一种支持发射分集模式检测的多径搜索装置和方法

技术领域

本发明涉及宽带码分多址移动通信系统终端基带处理器下行链路接收技术，尤其涉及一种支持双模小区搜索与STTD(发射分集模式)检测的多径搜索装置和方法。

背景技术

现有技术中，对宽带移动通信系统(WCDMA)而言，移动台接收到的信号是存在不同程度衰落和延时的时变的多径信号，采用RAKE接收机可以很好的克服无线信道的平衰落和频率选择性衰落。衰落会随带宽的增加而减小，当信道带宽足够大，多径成分延时一个码片周期以上时，可以将这些信号看作同一个信号的多个副本，于是在分集接收机中能够将其合并起来，这是形成RAKE接收机的理论基础。

WCDMA信号的接收还必须考虑无线信道的时变特性，首先需要识别主要多径的时延位置，即多径搜索，然后才能将RAKE接收机同步到该边界，实现RAKE合并。衡量多径信号时间差的基本单位是码片，一般采用1/4-1/2码片精度，并以数十毫秒为周期刷新多径位置。无线信道的时变特性决定了RAKE接收机必须频繁地锁定快衰落下多径信号的相位和幅度变化，锁定处理的刷新速率很快，一般小于1ms。WCDMA系统可采用已知的导频符号恢复信道，并为给定的RAKE支路提供即时的信道状态估计，籍以消除多径信道产生的相位畸变，实现最大比例合并。

现在的终端大都支持双模或多模设计，不同模式之间的切换是多模系统设计的重点和难点，以GSM/WCDMA双模系统为例，每120ms仅有约7个W时隙长度的GSM空闲帧可用于WCDMA小区的搜索与测量，而一次WCDMA小区的初始搜索需要的时间远比系统留出的这段时间长，使得系统驻扎在GSM模式下启动WCDMA小区初始搜索完成双模小区切换变得不可能。

另外，终端的设计还需要考虑发射分集模式(STTD)，发射分集模式能提高信号接收的性能。在接收之前，需要判断信号是否采用STTD发射分集模式，每个小区通过SCH信道通发射调制信号来指示P-CCPCH信道是否采用STTD发射分集模式，在通常情况下，STTD检测需要通过解码SCH信道实现，单独使用一套装置解码SCH信道，硬件开销较大。

RAKE接收机是WCDMA基带处理的主要组成部分，多径搜索装置性能对RAKE接收机的性能影响非常大，现有技术中缺乏性能优越的多径搜索装置，不能快速准确的搜索到多径的边界，所以不能为RAKE接收机提供可靠的同步。

发明内容

本发明的目的是，提供了一种支持双模小区搜索与发射分集模式检测的多径搜索装置和方法，采用对WCDMA小区全程扫描，实现GSM工作模式下对WCDMA小区的搜索与测量，利用该多径搜索装置可实现STTD模式的检测，达到快速准确的搜索到多径的边界，实现信号的高性能接收。

本发明的技术方案如下：

一种支持发射分集模式检测的多径搜索装置，其特征在于，包括WCDMA模式扰码初始相位计算与数据通道单元，GSM模式扰码初始相位配置与数据通道单元和码片级处理与多径搜索单元，其中，

所述WCDMA模式扰码初始相位计算与数据通道单元，用于完成IQ符号数据收集，实现扰码初始相位计算与IQ数据通道，输出相应信号至所述码片级处理与多径搜索单元；

所述GSM模式扰码初始相位配置与数据通道单元，用于完成IQ数据离线收集，实现扰码初始相位计算与IQ数据通道，输出相应信号至所述码片级处理与多径搜索单元；

所述码片级处理与多径搜索单元，用于选择接收两种模式中其中一路所述的相应信号，经过码片级数据处理得到双天线的符号数据，完成符号数据的相干累加，计算多径功率，进行多径搜索。

所述的装置，其中，所述码片级处理与多径搜索单元包括码片级数据解扰解扩与相关单元，双天线符号数据生成单元，符号数据相干累加单元，符号功率计算与自动增益控制功率加权单元，符号功率累加单元和功率峰值搜索单元，其中，所述码片级数据解扰解扩与相关单元，用于选择接收两种模式中其中一路所述的相应信号，将解扰后的IQ数据进入相关器，相关器实现码片级数据的相干累加得到第一天线的符号数据；

所述双天线符号数据生成单元，用于根据所述第一天线的符号数据，计算得到第二天线的符号数据，将双天线的符号数据输出至符号数据相干累加单元；

所述符号数据相干累加单元，用于将接收的双天线符号数据经过相干累加，将相干累加后双天线符号数据输出给符号功率计算与自动增益控制功率加权单元；

所述符号功率计算与自动增益控制功率加权单元，用于根据相干累加后双天线符号数据计算符号功率，符号功率经过自动增益控制加权将加权后的符号功率输出给符号功率累加单元；

所述符号功率累加单元，用于将加权后的符号功率再进行非相干累加得到用于多径搜索的符号功率表，将符号功率表输出给功率峰值搜索单元；

所述功率峰值搜索单元，用于完成符号功率表中多径信息的搜索得到多径信息，将获取的多径功率与多径边界上报给系统软件。

所述的装置，其中，所述信号包括扰码初始相位、相关起始脉冲与IQ数据。

所述的装置，其中，所述WCDMA模式扰码初始相位计算与数据通道单元和所述GSM模式扰码初始相位配置与数据通道单元共享递归计算单元和频偏补偿单元；或各自配有所述递归计算单元和所述频偏补偿单元，其中所述递归计算单元，用于计算扰码初始相位，所述频偏补偿单元，用于对收集的所述IQ符号数据进行补偿。

一种多径搜索方法，其中，系统上层判断和告知当前终端所处的工作模式为GSM模式，对WCDMA小区进行搜索，包括如下步骤：

A1、GSM空闲帧到来，GSM模式扰码初始相位配置与数据通道单元启动IQ数据收集，将收集的数据存放到缓存器里；

A2、缓存结束，配置时隙偏移和符号偏移，完成符号数据的相干累加，计算多径功率，启动多径搜索

所述的方法，其中，具体还包括如下步骤：

A3、判断在多径搜索中是否存在有效多径，如是，停止搜索，否则继续配置多种相位偏移，启动多径搜索；

A4、遍历各种相位偏移后，如未搜索到有效的多径，告知上层当前的WCDMA小区搜索失败。

所述的方法，其中，启动多径搜索具体包括如下步骤：

A21、GSM模式扰码初始相位计算与数据通道单元接收上层IQ数据、扰码序号、使能、时隙和符号偏移；

A22、离线收集IQ符号数据，经码片级频偏补偿，将补偿后的IQ数据、经递归计算单元计算得到的扰码初始相位和相关起始脉冲信号发送至码片级处理与多径搜索单元；

A23、所述码片级处理与多径搜索单元根据所接收的相应信号，经过码片级数据处理得到双天线的符号数据，完成符号数据的相干累加，计算多径功率，进行多径搜索。

所述的方法，其中，所述步骤A23进一步包括如下步骤：

A231、所述码片级数据解扰解扩与相关单元根据所接收的码片级数据经过解扰解扩与相关单元，解扰后的IQ数据进入相关器，所述相关器实现码片级数据的相干累加得到第一天线的符号数据；

A232、双天线符号数据生成单元根据接收的符号数据和符号计数，通过第一天线的符号数据，计算得到第二天线的符号数据；

A233、双天线的符号数据经过相干累加后计算得到符号功率，并对符号功率进行自动增益控制加权；

A234、对自动增益控制加权后的符号功率进行非相干累加得到符号功率表，经过功率峰值搜索得到符号功率表中的多径信息，最终将获取的多径功率与多径位置上报给软件。

所述的方法，其中，GSM模式下WCDMA小区搜索，根据得到的扰码序号、时隙偏移与符号偏移在扰码序列生成过程中通过递归计算单元按码片递归得到扰码初始相位。

所述的方法，其中，系统上层告知当前终端所处的工作模式为WCDMA模式，包括如下步骤：

B1、WCDMA模式扰码初始相位计算与数据通道单元接收上层IQ数据、扰码序号、启动边界和Mrtr计数；

B2、在线收集IQ符号数据，经码片级频偏补偿，将补偿后的IQ数据、经递归计算单元计算得到的扰码初始相位和相关起始脉冲信号发送至码片级处理与多径搜索单元；

B3、所述码片级处理与多径搜索单元根据所接收的相应信号，经过码片级数据处理得到双天线的符号数据，完成符号数据的相干累加，计算多径功率，进行多径搜索。

所述的方法，其中，所述步骤B3进一步包括如下步骤：

B31、所述码片级数据解扰解扩与相关单元根据所接收的码片级数据经过解扰解扩与相关单元，解扰后的IQ数据进入相关器，所述相关器实现码片级数据的相干累加得到第一天线的符号数据；

B32、双天线符号数据生成单元根据接收的符号数据和符号计数，通过第一天线的符号数据，计算得到第二天线的符号数据；

B33、双天线的符号数据经过相干累加后计算得到符号功率，并对符号功率进行自动增益控制加权；

B34、对自动增益控制加权后的符号功率进行非相干累加得到符号功率表，经过功率峰值搜索得到符号功率表中的多径信息，最终将获取的多径功率与多径位置上报给软件。

一种检测发射分集模式的方法，其中，在WCDMA模式下执行符号数据相干累加，经过至少两次多径搜索获取至少两个多径功率，判断所述多径功率的关系实现发射分集模式的检测。

所述的方法，其中，包括如下步骤：

C1、系统上层设定初始状态为非发射分集模式，执行符号数据相干累加；

C2、启动多径搜索，完成多径搜索后输出第一多径功率。

所述的方法，其中，还包括如下步骤：

C3、系统上层设定初始状态为发射分集模式，执行符号相干累加；

C4、启动多径搜索，搜索完成后输出第二多径功率。

所述的方法，其中，根据所述第一多径功率和第二多径功率值，判断所述第一多径功率和第二多径功率值是否近似相等，如是，发射方式为发射分集模式，若所述第一多径功率近似两倍于第二多径功率值，则发射方式为非发射分集模式。

本发明所提供的一种支持发射分集模式检测的多径搜索装置和方法，该装置支持GSM/WCDMA双模小区搜索，通过符号的相干累加提升多径搜索性能，同时可实现STTD检测。所以利用本多径搜索装置可方便的实现接收信号码功率(RSCP)的测量，快速准确的搜索到多径的边界，为RAKE接收机提供可靠的同步，从而实现信号的高性能接收。

附图说明

图1是本发明发射分集模式双天线发射图样；

图2是本发明多径搜索装置系统框图；

图3是本发明码片级处理和多径搜索单元方框图；

图4是本发明WCDMA模式扰码初始相位计算与数据通道单元硬件结构图；

图5是本发明GSM模式扰码初始相位配置与数据通道单元硬件结构图；

图6是本发明码片级数据解扰解扩与相关单元硬件结构图；

图7是本发明双天线符号数据生成单元硬件结构图；

图8是本发明符号数据相干累加单元硬件结构图；

图9是本发明符号功率计算与AGC功率加权单元硬件结构图；

图10是本发明符号功率累加单元硬件结构图；

图11是本发明GSM CAMP时WCDMA小区搜索过程示意图；

图12是本发明STTD检测过程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种支持发射分集模式检测的多径搜索装置和方法，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

为了解决在GSM模式驻扎下WCDMA小区搜索所存在的问题，本发明采用了一种多径搜索装置，用于支持双模小区搜索与STTD(发射分集模式)的检测，为系统提供快速准确搜索到多径边界，实现信号的高性能接收，其核心思想是：该发明是应用于WCDMA/GSM双模式的多径搜索装置，用于支持WCDMA/GSM双模在GSM CAMP(驻扎)时WCDMA小区的搜索和测量，完成GSM模式向WCDMA模式切换的物理层工作。WCDMA/GSM双模式经过二选一选择两种模式扰码初始相位计算(或配置)与IQ数据通道的其中之一输出，在符号功率计算之前引入符号数据的相干累加，提高多径搜索的可靠性与速度。将获取的多径功率与多径边界上报给系统软件，软件经过处理对当前小区进行测量，将得到的RSCP(接收信号码功率)和SIR等值上报给高层，并且系统软件对多径边界(finger边界)加以处理后配置给rake接收机，由rake接收机实现各finger的最大比合并，同时利用多径搜索所得到的多径功率判断和检测STTD模式。

根据所述核心思想，本发明采用了如图2所示的一种用于支持WCDMA/GSM双模在GSM CAMP(驻扎)时实现WCDMA小区的搜索和测量的多径搜索装置，该装置包括WCDMA模式扰码初始相位计算与数据通道单元、GSM模式扰码初始相位配置与数据通道单元和码片级处理和多径搜索单元；码片级处理和多径搜索单元，详细见附图3所示，具体包括码片级数据解扰解扩与相关单元、双天线符号数据生成单元、符号数据相干累加单元、符号功率计算与AGC(Automatic Gain Control自动增益控制)功率加权单元、加权符号功率累加单元和功率峰值搜索单元；其中WCDMA模式扰码初始相位计算与数据通道单元和GSM模式扰码初始相位配置与数据通道单元分别与模式选择开关MUX相连，通过系统的上层来判断和告知当前终端所处的工作模式是WCDMA模式还是GSM模式，两种模式不可能同时有效，所以模式选择开关MUX根据系统的上层告知的模式选择相应的数据和控制信息；其中当系统的上层告知是WCDMA模式时，WCDMA模式扰码初始相位计算与数据通道单元启动，用于完成IQ(I(inphase)同相分量，Q(quadrature)正交分量)符号数据在线方式收集，根据所收集的IQ数据、扰码序号和启动边界，实现扰码初始相位计算(或配置)与IQ数据通道，将扰码初始相位、相关起始脉冲与IQ数据输出至解扰解扩单元；由于WCDMA模式下IQ符号数据在线收集，所以不需要缓存器，在线方式可根据系统告知的启动边界实时搜索到最近的符号边界，并计算出实际启动边界与系统配置的启动边界之间的符号偏移和时隙偏移，再根据扰码索引可递归计算出实际启动边界对应的扰码序列初始相位；这种方式是WCDMA系统IQ数据解扰解扩无需过多软件介入(如直接配置扰码初始相位)的实时性最好的设计方法，边界条件下损失的时间不超过两个符号，本发明装置工作的主导模式是WCDMA模式；

当系统的上层告知是GSM CAMP(驻扎)时，GSM模式扰码初始相位配置与数据通道单元启动，用于完成IQ数据的收集，利用软件配置的扰码序号、时隙/符号偏移实现扰码初始相位计算，将扰码初始相位、相关起始脉冲与IQ数据输出至解扰解扩单元；由于GSM驻扎时，工作模式是GSM模式，系统利用GSM空闲帧搜索WCDMA小区，这种工作场景必须离线收集IQ数据，需要缓存器，此时系统硬件启动IQ数据收集，收集的数据存放到缓存器中，数据收集完后，系统硬件通过中断方式告知软件。

码片级数据解扰解扩与相关单元，与WCDMA模式扰码初始相位计算与数据通道单元和GSM模式扰码初始相位配置与数据通道单元相连，通过模式选择开关MUX对两种模式进行二选一模式选择，用于接收两种模式中其中一路的扰码初始相位、相关起始脉冲与IQ数据，所接收的码片级数据经过解扰解扩与相关单元，解扰后的IQ数据进入相关器，相关器实现码片级数据的相干累加得到一个符号数据，将该符号数据(第一天线的符号数据)输出给双天线符号数据生成单元；

双天线符号数据生成单元，分别与码片级数据解扰解扩与相关单元和符号数据相干累加单元相连，用于根据第一天线的符号数据，计算得到第二天线的符号数据，将双天线的符号数据输出至符号数据相干累加单元；

符号数据相干累加单元，分别与双天线符号数据生成单元和符号功率计算与AGC功率加权单元相连，用于将接收的双天线符号数据经过相干累加，完成一定时间范围内连续符号数据的矢量累加，将相干累加后双天线符号数据输出给符号功率计算与AGC功率加权单元；

符号功率计算与AGC功率加权单元，与符号数据相干累加单元和加权符号功率累加单元相连，用于根据相干累加后双天线符号数据计算符号功率，符号功率经过AGC加权将功率增益控制在固定的范围内，将加权后的符号功率输出给符号功率累加单元；

符号功率累加单元，与符号功率计算与AGC功率加权单元和功率峰值搜索单元相连，用于将加权后的符号功率再进行非相干累加得到用于多径搜索的符号功率表，将符号功率表输出给功率峰值搜索单元；

功率峰值搜索单元，用于完成符号功率表中多径信息的搜索，经过功率峰值搜索得到符号功率表中的多径信息，将获取的多径功率与多径边界上报给系统软件。

本发明提供的多功能高性能的多径搜索装置，除了多径搜索外，还可实现STTD检测，GSM驻扎时对WCDMA小区搜索和接收信号码功率测量。

另外，终端的设计需要考虑发射分集模式(STTD)，发射分集模式能提高信号接收的性能；在接收信号之前，需要判断信号是否采用STTD发射分集模式进行发射。在STTD模式下，基站通过两条天线进行发送，每个天线发送的信号将有不同的信道特性，发射分集模式下的主导频信道(P-CPICH)导频编码图案有特定的规律，其导频编码图案由图1给出，其中，当非STTD模式下，基站侧发射第一天线数据；在STTD模式下，基站侧同时发射第一天线和第二天线数据，并且两天线发送信号的相位关系固定如图1所示，如果从偶时隙边界开始对第二天线数据进行符号对的定义，依次为偶符号对、奇符号对、偶符号对......，每个符号对的两个符号相位相反。

根据图1，不妨设第一天线对应的无线信道冲激响应为H₁(t)，第二天线对应的无线信道冲激响应为H₂(t)，基站侧发射的符号为S(t)。如果对时隙边界开始的互为偶对或奇对的两个符号做相干累加，并忽略相邻符号间的相位偏移，符号发射功率一致的情况下，如果是非STTD模式，终端接收到的CPICH符号为

，如果是STTD模式，终端接收到的CPICH将号为，这是符号相干累加法检测STTD模式的原理。实际情况下，多次符号偶对(或奇对)的相干累加会提高STTD检测性能。

图4是WCDMA模式扰码初始相位计算与数据通道单元，通过系统的上层判断和告知当前终端所处的工作模式是WCDMA模式，经过小区搜索，上层已经知道当前小区的帧边界，本单元根据此边界用一个比较器等待下一个符号边界的到来，当下一个符号边界到来时，硬件也就得到当前的时隙数和符号数，与上层告知的启动边界对应的时隙数和符号数相减得到扰码的时隙偏移和符号偏移，再结合扰码序号，经过三级递归计算可得到扰码的初始相位；这里的递归计算一般设计可在几十个采样时钟内完成，如果下一个符号边界在递归计算期间到来，减法器计算得到的符号偏移就需要加1。考虑到STTD模式符号相干累加的方便性，设计扰码根据图1所示从偶符号开始，这样可能会引入1个符号的延迟，这时，减法器计算得到的符号偏移也需要加1；综合考虑上述两种边界情况，扰码的符号偏移可能会有1或2个符号的延迟。设计一个边界情况判决器判断实际启动边界与可能启动边界的关系，用时隙/符号加法器计算出实际的符号偏移和时隙偏移，同时发出相关起始脉冲通知扰码序列生成与相关器单元。

附图4中的IQ数据通道仅包括一个码片级频偏补偿模块，硬件支持频偏补偿的bypass模式，在需要对码片级数据进行频偏补偿时，上层已经收集到频偏估计参数，并通过软件告知频偏补偿模块，码片级频偏补偿硬件开销很小，不改变系统实时性，同时可改善IQ数据的相位特性，对提高多径搜索的性能有帮助。

附图5是GSM模式扰码初始相位配置与数据通道单元，通过系统的上层判断和告知当前终端所处的工作模式是GSM模式，当GSM驻扎在WCDMA小区时，系统无法在GSM空闲帧内完成一次WCDMA小区扰码相位的全程扫描，所以不能以实时在线的方式收集IQ数据，需要硬件在GSM空闲帧期间缓存IQ数据，IQ数据收集完以后，硬件通过中断的方式告知软件，软件配置时隙偏移和符号偏移，并启动硬件进行多径搜索。根据WCDMA系统帧结构，一帧分为15个时隙，每个时隙对应10个符号，每个符号对应256个码片，扰码相位共有15x10x256个，将这些相位等分成150段，每段对应一个初始相位，其余的相位在扰码序列生成过程中按码片递归得到。结合附图11，本发明GSM CAMP时WCDMA小区搜索过程示意图，它给出了一次扰码相位全程扫描示意图，在GSM空闲帧到来时，上层通知硬件开始缓存IQ数据，缓存结束后，硬件发出中断，软件响应中断后配置150种相位偏移中的一种，并启动多径搜索，一次多径搜索结束硬件通过中断告知软件当前搜索的结果，软件判断是否存在有效的多径，如果存在，可停止搜索，否则继续配置相位偏移，启动多径搜索，反复下去，直到成功搜索到有效的多径。如果遍历了150种相位偏移没有搜索到有效的多径，告知上层当前的W小区搜索失败。

附图6是码片级数据解扰解扩与相关单元，包括扰码序列生成单元，数据解扰解扩单元和相关器组，其中来自于WCDMA模式或GSM模式下输出的扰码初始相位、IQ数据与相关起始脉冲被分别输入至扰码序列生成单元，数据解扰解扩单元和相关器组，解扰解扩与相关器组是一个匹配滤波的过程，输出符号是基站侧发送符号的均方误差意义下的最佳估计；扰码序列生成单元按码片递归计算扰码序列，然后根据扰码序列为IQ数据解扰，解扰后的数据通过相关器累加，每256个码片的IQ数据累加输出1个符号数据，对过采样率为2或4的系统而言，一个符号时间对应输出2个或4个符号数据的采样。

附图7是双天线符号数据生成单元，为了支持STTD模式，系统需要两个天线的符号数据。在WCDMA系统中，导频信道(CPICH)需要支持非STTD和STTD两种发射分集模式，系统启动多径搜索和广播信道(BCH)解调时，上层不一定会告知当前的导频信道发射分集模式，所以物理层需要支持对发射分集模式的检测和判断。如果上层没有告知当前的发射分集模式，它可以调用本装置实现STTD检测，判断当前的发射分集方式是非STTD方式还是STTD方式，只有在正确的发射分集模式下进行的多径搜索，性能才能得以保证。根据附图1所示的符号图样，双天线符号数据生成单元产生相应的符号图样指示信号，由第一天线符号数据生成第二天线符号数据。如果发射分集方式为非STTD方式，图1中的STTD模式符号图样和第二天线符号数据生成不使能，输出第一天线的符号数据，如果发射分集方式为STTD方式，图中的STTD模式符号图样和第二天线符号数据生成使能，输出双天线的符号数据。在符号功率计算之前引入符号数据的相干累加，附图8是符号数据相干累加单元，本单元完成一定时间范围内连续符号数据的矢量累加，符号数据相干累加可解决STTD检测问题，附图12给出了STTD检测过程示意图，首先假设系统的发射方式为非STTD模式，通过软件将非STTD模式指示配置给硬件，并通过配置相干累加的连续符号数启动硬件的符号相干累加工作模式，相干累加的连续符号数为0会指示硬件不进行符号数据的相干累加，相干累加的连续符号数为2，4或8会指示硬件执行符号数据的相干累加，硬件完成多径搜索后输出的多径功率假设为PA；然后再假设系统的发射方式为STTD模式，通过软件将STTD模式指示配置给硬件，同时以执行符号相干累加的方式启动多径搜索，搜索出的多径功率假设为PB，如果PA与PB近似相等，表明当前的发射方式为STTD模式，如果PA近似两倍于PB，则表明当前的发射方式为非STTD模式。对CPICH信道，3dB功率阈值能够满足检测性能要求。

附图9是符号功率计算与AGC功率加权单元，首先用两个平方器和一个加法器完成双天线符号功率的计算，用同样的装置实现AGC功率的计算；然后根据STTD模式指示实现两天线符号功率的累加，如果是非STTD模式，第二天线的符号功率为0；最后用乘法器实现AGC功率对符号功率的加权，保证符号功率被限制在特定的范围；多径搜索需要累加多个符号的能量以降低搜索的漏警概率，累加的符号数硬件设计为可配置，同样的检测性能，启动符号数据相干累加时，多径搜索时间比不启动时要短。

附图10是符号功率的非相干累加单元，加权后的符号功率经过非相干累加输出符号功率表，符号功率表的大小由多径搜索窗口的宽度决定，如果搜索窗口宽度为128个符号，系统过采样率为2，则符号功率表内包含256个功率值，符号功率表输出至功率峰值搜索单元，功率峰值的个数与旁瓣抑制的采样点数硬件设计为可配置，经过峰值搜索输出当前小区的多径信息，峰值大小为多径信号功率的参考值，峰值在表中的位置参考相关启动边界可计算出多径的帧边界，得到多径的帧边界上报给软件，该边界被用于后面的RAKE合并。

根据上述描述，结合附图2，附图3，附图5和附图11所示，当工作模式为GSM模式，对WCDMA小区进行搜索的方法包括如下步骤：

A1、系统的上层判断和告知当前终端所处的工作模式是GSM模式，在GSM模式下，如果上层告知需要搜索WCDMA小区，在GSM空闲帧到来时软件配置IQ数据收集使能启动IQ数据离线收集，收集的IQ数据暂存于缓存器，收集完固定符号数的IQ数据后，硬件产生中断；

A2、软件响应上述中断，配置当前W小区扰码号，时隙偏移，符号偏移，启动多径搜索装置，完成符号数据的相干累加，计算多径功率；

其中，在GSM模式下启动多径搜索具体包括如下步骤：

A21、GSM模式扰码初始相位计算与数据通道单元接收上层IQ数据、扰码序号、使能、时隙和符号偏移，读出缓存器中的IQ数据，经码片级频偏补偿，将补偿后的IQ数据、经递归计算单元计算得到的扰码初始相位和相关起始脉冲等信号发送至步骤A22；

A22、码片级数据解扰解扩与相关单元根据所接收的码片级数据经过解扰解扩与相关单元，解扰后的IQ数据进入相关器，相关器实现码片级数据的相干累加得到第一天线的符号数据；

A23、双天线符号数据生成单元根据接收的符号数据和符号计数，通过第一天线的符号数据，计算得到第二天线的符号数据，将双天线的符号数据转入步骤A24；

A24、双天线的符号数据经过相干累加后计算得到符号功率，并对符号功率进行AGC加权；

A25、对AGC加权后的符号功率进行非相干累加得到符号功率表，经过功率峰值搜索得到符号功率表中的多径信息和多径功率；

A3、判断在多径搜索中是否存在有效多径，如是，停止搜索，否则继续配置150种相位偏移，启动多径搜索150遍；

结合附图2，附图3，附图4所示，本发明实现在WCDMA模式下，对WCDMA小区进行搜索的方法包括如下步骤：

B1、在WCDMA模式下，WCDMA模式扰码初始相位计算与数据通道单元根据Mrtr计数以及软件配置的扰码序号和启动边界在线收集IQ数据；

B2、IQ数据经码片级频偏补偿，将补偿后的IQ数据、经递归计算单元计算得到的扰码初始相位和相关起始脉冲等信号发送至步骤B3；

B3、码片级数据解扰解扩与相关单元根据所接收的码片级数据经过解扰解扩与相关单元，解扰后的IQ数据进入相关器，相关器实现码片级数据的相干累加得到第一天线的符号数据；

B4、双天线符号数据生成单元根据接收的符号数据和符号计数，通过第一天线的符号数据，计算得到第二天线的符号数据，将双天线的符号数据转入步骤S9；

B5、双天线的符号数据经过相干累加后计算得到符号功率，并对符号功率进行AGC加权；

B6、对AGC加权后的符号功率进行非相干累加得到符号功率表，经过功率峰值搜索得到符号功率表中的多径信息，最终将获取的多径功率与多径位置上报给软件。

利用本发明的多径搜索装置，在WCDMA模式下执行符号数据相干累加，经过两次多径搜索获取两个多径功率，判断这两个功率的关系可实现STTD模式的检测，如图11所示，检测过程包括如下步骤：

C1、软件设定发射分集方式为非STTD模式，通过软件配置执行第一天线的符号数据相干累加；

C2、利用多径搜索装置启动多径搜索，完成多径搜索后输出第一多径功率PA；

C3、然后软件设定发射分集方式为STTD模式，通过软件配置执行双天线符号相干累加；

C4、再次利用多径搜索装置启动多径搜索，搜索完成后输出第二多径功率PB。

C5、根据第一多径功率PA和第二多径功率PB，判断第一多径功率PA和第二多径功率PB是否近似相等，如是，发射方式为STTD模式，若第一多径功率PA近似两倍于第二多径功率PB，则发射方式为非STTD模式。

综合上面的描述可知，当本发明的系统上层告知是GSM CAMP(驻扎)时，一般情况下，上层无法知道当前小区的帧边界，启动一次初始小区搜索显然是不合适的，但一般上层会知道当前小区的扰码信息和发射分集模式，硬件可以根据扰码索引扫描一帧范围内的所有扰码相位，进行多径搜索，确定上层告知的W小区是否存在，如果存在，则完成了一次小区搜索和测量。在GSM模式下，可通过时隙偏移和符号偏移的遍历达到扰码初始相位的遍历，完成GSM CAMP时W小区的搜索。

WCDMA模式和GSM模式不可能同时有效，所以本发明中WCDMA模式扰码初始相位计算与数据通道单元的计算扰码初始相位的递归计算单元和频偏补偿单元与GSM模式扰码初始相位配置与数据通道单元的计算扰码初始相位的递归计算单元和频偏补偿单元是相同的，可以两种模式共享递归计算单元和频偏补偿单元，也可以各自配备递归计算单元和频偏补偿单元。另外，离线模式的IQ数据缓存空间较大，但在GSM CAMP时WCDMA系统处于不工作状态，所以可以与WCDMA硬件系统中的其他RAM资源共享，通过共享设计，支持两种工作模式的硬件开销增加很小，对复杂的WCDMA物理层设计而言，增加的部分可以忽略。

本发明经过扰码初始相位计算和IQ数据通道单元，两种模式输出的信号经过二选一输入到码片级数据解扰解扩与相关单元。当前终端所处的工作模式由上层告知，根据模式选择相应的数据和控制信息，CPICH信道无需解扩，解扰需要的扰码序列由扰码初始相位开始按照生成多项式递归，每个码片输出1比特扰码。解扰后的IQ数据进入相关器，相关器实现码片级数据的相干累加，256个码片数据经相干累加后得到一个符号数据。考虑STTD模式，需要根据两发射天线符号图样的关系由第一天线的符号数据计算第二天线的符号数据，该功能由双天线符号数据生成单元完成。

如果系统时钟的漂移引入的相位误差得到补偿后，对移动通信系统而言，多普勒频移是导致符号间相位偏差的主要原因，WCDMA系统3.84M的码片速率决定了相邻的几个符号间的相位偏移非常小，可以忽略，这是符号数据可以相干累加的前提条件。根据算法的仿真，本发明装置设计时支持2个，4个和8个相邻符号数据的相干累加，同时也支持符号相干累加的bypass模式(即不进行符号数据的相干累加)。考虑到STTD(空时发送分集)模式的符号图样，相干累加的符号个数设计为2的整数倍，对一般的无线信道，如果参与累加的符号个数一样，相位偏移很小的符号间的相干累加比符号间的非相干累加对提高系统信噪比更有益。也就是说，引入符号相干累加可以提高多径搜索的效率和实时性。

另外，符号的相干累加可以解决STTD检测的问题，避免了硬件对SCH信道的解调。符号数据相干累加单元输出两天线符号数据至符号功率计算与AGC功率加权单元，本单元完成符号功率的计算，双天线符号功率的累加，AGC功率计算以及AGC功率加权，为了减少信号功率的算法误差，设计时可以采用浮点功率。

加权后的符号功率经过符号功率累加单元完成符号数据的非相干累加，输出多径搜索需要的符号功率表，一般情况下，符号功率表的大小可设计为256个符号。非相干累加的加权后符号功率个数可多可少，如果信道质量好，较小范围的能量累加也能达到较大的信噪比。如果信道质量差，需要较长时间的能量累加才能获得合适的信噪比，实际应用中累加的符号个数应设计为可调。

符号功率表中包含多径信息和噪声信息，功率峰值搜索单元完成符号功率表中多径信息的搜索，由于符号功率表较小，可采用简单的循环搜索算法。不妨设上层要求硬件搜索出2条多径，针对符号功率表先搜索出最大的峰值，然后将符号功率表中的该峰值屏蔽，在剩下的符号功率中搜索出第二个峰值，两个峰值对应两条多径，峰值的大小对应多径功率，峰值在表中的位置可换算成多径边界。需要注意的是，WCDMA系统一般需要采用2倍或4倍过采样率，256个符号功率表也就扩展成512或1024个符号功率表，功率峰值搜索单元设计时需要将峰值周围的一定采样宽度范围内的峰值旁瓣屏蔽掉，否则会搜索出假的多径，提高了系统的虚警概率。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1、一种支持发射分集模式检测的多径搜索装置，其特征在于，包括WCDMA模式扰码初始相位计算与数据通道单元，GSM模式扰码初始相位配置与数据通道单元和码片级处理与多径搜索单元，其中，

所述WCDMA模式扰码初始相位计算与数据通道单元，用于完成IQ符号数据收集，实现扰码初始相位计算与IQ数据通道，输出信号至所述码片级处理与多径搜索单元；

所述GSM模式扰码初始相位配置与数据通道单元，用于完成IQ数据离线收集，实现扰码初始相位计算与IQ数据通道，输出信号至所述码片级处理与多径搜索单元；

所述码片级处理与多径搜索单元，用于选择接收两种模式中其中一路所述的信号，经过码片级数据处理得到双天线的符号数据，完成符号数据的相干累加，计算多径功率，进行多径搜索。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述码片级处理与多径搜索单元包括码片级数据解扰解扩与相关单元，双天线符号数据生成单元，符号数据相干累加单元，符号功率计算与自动增益控制功率加权单元，符号功率累加单元和功率峰值搜索单元，其中，所述码片级数据解扰解扩与相关单元，用于选择接收两种模式中其中一路所述的相应信号，将解扰后的IQ数据进入相关器，相关器实现码片级数据的相干累加得到第一天线的符号数据；

所述符号功率计算与自动增益控制功率加权单元，用于根据相干累加后双天线符号数据计算符号功率，符号功率经过自动增益控制加权将加权后的符号功率输出给符号功率累加单元；所述符号功率累加单元，用于将加权后的符号功率再进行非相干累加得到用于多径搜索的符号功率表，将符号功率表输出给功率峰值搜索单元；

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号包括扰码初始相位、相关起始脉冲与IQ数据。

4、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述WCDMA模式扰码初始相位计算与数据通道单元和所述GSM模式扰码初始相位配置与数据通道单元共享递归计算单元和频偏补偿单元；或各自配有所述递归计算单元和所述频偏补偿单元，其中所述递归计算单元，用于计算扰码初始相位，所述频偏补偿单元，用于对收集的所述IQ符号数据进行补偿。

5、一种多径搜索方法，其特征在于，系统上层判断和告知当前终端所处的工作模式为GSM模式，对WCDMA小区进行搜索，包括如下步骤：

A2、缓存结束，配置时隙偏移和符号偏移，完成符号数据的相干累加，计算多径功率，启动多径搜索。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，具体还包括如下步骤：

7、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，启动多径搜索具体包括如下步骤：

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤A23进一步包括如下步骤：

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，GSM模式下WCDMA小区搜索，根据得到的扰码序号、时隙偏移与符号偏移在扰码序列生成过程中通过递归计算单元按码片递归得到扰码初始相位。

10、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，系统上层告知当前终端所处的工作模式为WCDMA模式，对WCDMA小区进行搜索，包括如下步骤：

11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤B3进一步包括如下步骤：

12、一种检测发射分集模式的方法，其特征在于，在WCDMA模式下执行符号数据相干累加，经过至少两次多径搜索获取至少两个多径功率，判断所述多径功率的关系实现发射分集模式的检测。

13、根据权利要求12所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：

C2、启动多径搜索，完成多径搜索后输出第一多径功率。

14、根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

C4、启动多径搜索，搜索完成后输出第二多径功率。

15、根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，根据所述第一多径功率和第二多径功率值，判断所述第一多径功率和第二多径功率值是否近似相等，如是，发射方式为发射分集模式，若所述第一多径功率近似两倍于第二多径功率值，则发射方式为非发射分集模式。