CN1159858C - Cdma接收器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于多用户环境中接收CDMA信号的CDMA接收器，CDMA信号经由物理传送通道的不同信号路径以码片速率被发送器发送，CDMA接收器包括：用于接收CDMA信号的接收器件1；用于检测经由不同的信号路径发送的CDMA信号的信号成分的、带有一定数量并联延时器件71-7n的Rake接收电路6；借助包含在接收到的CDMA信号中预置的参考数据序列估计传送通道H的通道系数h的通道估计电路20；依据估计的通道系数h、存储的扩频码及加扰码，对CDMA信号的不同信号成分计算加权系数m的加权系数计算器件；用计算出的加权系数m对信号成分加权的加权电路12；将加权的信号成分组合成一接收数据估计信号的组合器15。

Description

CDMA接收器

技术领域

本发明涉及接收CDMA信号的CDMA接收器，该CDMA信号是从发送器经由物理传送通道的各种信号路径以码片时钟速率发送的。

背景技术

CDMA方式(CDMA：一码分多址)是一种通道访问方法，其应用于各种蜂窝系统，特别是用于移动无线通信领域。在这种情况下，窄带信号用一个码被扩展成宽带信号，从同时有效的那些用户来的用户信号，在同样的用户频带下被用户一专用的CDMA码进行频带扩展。在CDMA方式中，一个指针(fingerprint)，它尽可能是唯一的，被印在每个数据符号上。这可使用正交的OVSF编码器来达到。

图1表示蜂窝式移动无线系统中的一个小区，在该系统中三个用户或使用者U1、U2、U3处于一个移动无线小区中，并接收来自基站BS的CDMA发送信号。一个用户U经由物理通道路径H接收来自基站的CDMA信号。该物理通道H包含大量的信号传播路径，这是因为例如反射或信号散射的缘故。

图2表示一个从基站到用户U传送数据的简单模型。数据流d(t)在基站产生，并扩频、编码和加扰形成发送信号S(t)在基站中的CDMA发送器发送。该发送信号经过物理通道H成为到达用户的CDMA接收器的接收信号e(t)。在CDMA接收器中，此接收到的信号被解扰、解扩和译码形成一个估计数据流d(t)，它通常对应于CDMA发送器接收的数据流d(t)。

图3表示依据现有技术的CDMA发送器，该发送器接收试图用于不同用户的数据流d₁、d₂......d_k，它们并行地来自不同的数据源。数据流d被用成对正交的OVSF码在相关的扩频电路中扩频和编码。已扩频和编码的数据流被送到加法器，加法器叠加各种已扩频和编码的数据流，并将整个数据流送到加扰电路。该叠加的数据流被加扰并从基站BS发射作为传送数据流S到用户U。加扰过程被用户用来识别基站BS。

图4表示一个依据现有技术的CDMA接收器。CDMA接收信号e(t)被用户接收，经由天线A并由它提供给Rake接收电路。Rake接收电路有一定数量的相互平行的信号路径，每个路径包含一个延时器件、一个解扰电路和一个解扩电路。这些不同的并联连接信号路径也被称为Rake指针。Rake接收电路用于检测被传送的CDMA传送信号的各种信号成分，它们产生于物理传送通道的各种信号路径。在这种情况下，延时器件考虑到在传输通道的各种信号路径上的各种信号传输时延。延时器件中的延迟时间是可调节的，并能在接收CDMA信号期间适配于传输通道。在CDMA接收信号中的各种信号成分，在各种Rake指针中被解扰。然后，借助于OVSF码被解码。在输出侧，由Rake指针检测到的CDMA信号成分被乘法器乘以加权系数，并在组合器中转换成估计数据信号d。组合器是一个加法电路，它把各种加权了的信号成分加在一起。加权系数m在加权系数计算器件中计算，此计算是基于通道估计电路确定的估计通道系数h。由CDMA接收信号e(t)，经输出电路输出一个参考数据序列，该序列在解扰电路中被解扰，在解扩电路中被解扩，送到通道估计电路。

如图4所示的基于现有技术的CDMA接收器有个缺点，无论如何，它不能在一个移动无线小区的不同用户之间克服信号干扰。图4中所描述的CDMA接收器仅适用于单个的用户检测，在那种场合，诸用户之间的码间干扰和用户间的多址干涉无法克服，因此仅能达到低的频谱效率。图4所示的CDMA接收器，没有数据关系到小区中其它用户的扩频码Csp。所以它不能考虑或抑制该小区中其它用户传送信号所引起的干扰。

发明内容

本发明的目的是提供一个CDMA接收器，它能够克服其他用户传送信号所产生的信号干扰。

此目的已为根据本发明的CDMA接收器所达到。

本发明提供一种接收CDMA信号的CDMA接收器，该CDMA信号在多个用户环境中，从发送器经由一个物理传送通道的各种信号路径，以码片时钟速率传送；CDMA接收器有接收CDMA信号的接收器件；有Rake接收电路，此电路带有一定数量的并联延时器件，用于检测经由不同的信号路径传送的CDMA信号；有一个通道估计电路，它通过接收到的CDMA信号中所包含的预置的参考数据序列，来估计组合传送通道的通道系数；有一个对CDMA信号的各种信号成分计算加权系数的加权系数计算器件，此加权系数是估计通道系数、储存的扩频码和加扰码的函数；有一个加权电路，用于以计算出的加权系数来对信号成分加权；以及有一个组合器，来组合被加权了的信号成分，以形成一个估计接收数据信号用于进一步的数据处理。

本发明的CDMA接收器的一个优点是，普通的Rake接收器结构可以被保留。

本发明的CDMA接收器有效地克服了在一个小区中不同用户之间的信号干扰。这就允许在一个小区中增加用户的数量，以及数据可以以较高的速率从基站传送到用户。用本发明的CDMA接收器抑制多址干扰，也可减少误码率。

加权系数计算器件最好连到一个存储器。

该存储器最好存储扩频码供其他用户使用，并且存储加扰码供发送器使用。

在一个优选实施例中，组合器是一个用于对加权了的诸信号成分进行相加的加法器。

参考数据序列最好以码片时钟速率由通道估计电路处理。

Rake接收电路中的延时器件以相关的时延来延时接收CDMA信号，在各种延时器件间的时延最好精确地相差一个码片时钟周期。

接收器最好具有接收天线和采样电路，对接收到的CDMA信号采样。

更进一步，最好提供一个输出电路以输出来自接收到的CDMA信号的参考数据序列。

在一个本发明的CDMA接收器的优选实施例中，加权电路包括大量的乘法电路，它们各自跟着一个延时器件。

在一个本发明的CDMA接收器特别优选实施例中，提供一个缓冲存储器用于被采样的CDMA接收数据的缓冲存储。

通道估计电路和加权系数计算单元最好按在DSP处理器中的相应算法里的顺序来提供。

附图说明

为了解释本发明的基本特点，依据本发明的CDMA接收器的一个优选实施例将在下文中参阅所附的图进行描述，附图有：

图1表示具有一定数量用户的移动无线小区的简要说明；

图2表示一个简单的数据通道模型；

图3表示依据现有技术的CDMA发送器；

图4表示依据现有技术的CDMA接收器；而

图5表示依据本发明的CDMA接收器的一个优选实施例。

具体实施方式

由图5所示可见，依据本发明的CDMA接收器有接收天线1，它接收由基站发送的CDMA信号，并且通过天线1接收接收信号e(t)。天线1经连线2将接收到的CDMA信号e(t)传到输出节点3，节点3经连线4连到Rake接收电路6的信号输入端5。Rake接受电路6有一定数量的延时器件7₁、7₂、......7_n。延时器件7通过内部信号线8₁、8₂、......8_n，相互并联连接，而信号线8被连到Rake接收电路6的信号输入端5。在输出侧，延时器件7₁-7_n通过连线9₁-9_n连到乘法电路10₁-10_n。乘法电路10₁-10_n各自把由延时器件7₁-7_n发来的CDMA信号的信号成分乘以由加权系数计算器件12经连线11₁-11_n发来的各自加权系数m₁-m_n，诸乘法电路10₁-10_n在一起形成一个加权电路13。由乘法器10₁-10_n发出的信号成分经由连线14₁-14_n发到组合器15，它组合各种被加权了的信号成分形成一个估计的接收数据的信号d(t)，它经由连线16发送，以供接收器中进一步的数据处理。

天线1接收到的CDMA信号e(t)包含一个参考数据序列，该序列由输出电路17在输出点3输出。为此目的，输出电路17经由连线18接到输出节点3。由输出电路17输出的参考数据序列，由连线19直接连到通道估计电路20。通道估计电路用输出参考数据序列来估计物理传送通道H的通道系数h，并且经由连线21把所确定的通道系数h发至加权系数计算器件12。

加权系数计算器件12经存储器读出线22连到存储器23，例如，存储器23可以是RAM存储器。对其他用户U的扩频码Csp以及对基站BS的加扰码Csc存在存储器23中，加权系数计算器件12为CDMA信号的各种信号成分计算加权系数m，m是被估计的通道系数h、被存储的扩频码Csp和加扰码Csc的函数。计算出来的加权系数m经由连线11₁-11_n发到加权电路13中的各个乘法电路10₁-10_n，在那里它们与从延时器件7₁-7_n来的信号成分相乘。以此种方式被加权的信号成分在组合器15相互组合，形成一个估计的接收数据流d(t)。在这种场合，组合器最好是个加法器，它将各种已加权信号成分加起来。

CDMA信号通过天线1为接收器所接收，依赖于发送信号S和物理传送通道H。物理发送通道可以表示为一个数据矩阵H，它包含有大量的通道系数h。应用矢量记号，接收到的数据矢量e变成：

$\stackrel{\→}{e}=\left[H\right]\·\stackrel{\→}{S}---\left(1\right)$

CDMA接收器同样可表示为一个数据矩阵M，它具有从被接收的数据矢量获得的估计的数据矢量，于是给出：

因此，估计的数据矢量

依赖于物理发送通道的数据矩阵H，以及接收矩阵M：

发送数据矢量依赖于从数据源原始地发送到发射器的数据d，依赖于扩频码Csp和加扰码Csc。正如已在相关的图3中所已经解释的，数据流d首先在发送器中用扩频码Csp扩展，然后用加扰码Csc在加扰电路中加扰。

估计的数据矢量因此变成：

因为物理发送通道(t)、扩频电路和加扰电路可认为是个组合通道，用于组合通道的系数矩阵H′变成：

[H′]＝[H][Csp][Csc]                  (5)

因此，所接收到的估计数据矢量 依赖于接收器的系数矩阵M，依赖于组合通道的系数矩阵H′。

在一个假设的情况下，理想的估计物理传送通道，接收器矩阵M的系数m必须由加权系数计算器件12所设定：

[M]·[H′]→I                (7)

在此I对应于单位矩阵。

物理传送通道H的信号系数h，是由加权系数计算器件12从通道估计电路20经过连线21被接收到的。其他用户的正交OVSF码的扩频系数Csp被储存在存储器23中，并且能被加权系数计算器件12经由连线22读出。

同样，基站BSs的加扰码Csc储存在存储器23中，并被加权系数计算器件12读出，用以计算组合通道H′的通道系数。

加权系数计算器件12包含一个处理器，它完成方程式(7)规定的计算，并以这样的方式来计算接收器的加权系数m，即接收器矩阵M乘以组合通道的通道系数矩阵H′近乎为单位矩阵I。

通过比较图4，它表示按现有技术的CDMA接收器，和图5，它表示依据本发明的CDMA接收器，可以看出，本发明的CDMA接收器在电路上要简单些。本发明的CDMA接收器的Rake接收电路6只包含延时器件7₁-7_n，而不包含任何用于各自信号成分的解扰或者解扩电路。进一步，依据本发明，CDMA接收器中的输出电路17经由连线19直接连到通道估计电路20。输出电路17输出的参考数据序列，被通道估计电路20使用码片时钟速率Tc处理，而不是使用符号数据时钟速率T_D处理。在Rake接收电路6中的延时器件7₁-7_n对接收到的CDMA信号e(t)延迟一个相关的时间τ，在各个延时器件7₁-7_n之间，延时时间τ的差别精确地是一个码片时钟周期Tc。

依据本发明的CDMA接收器有存储器23，其中存有所有用户的扩频码Csp和基站的加扰码Csc。这意味着，依据本发明的CDMA接收器在计算加权系数m时也能考虑到在该小区的其他用户的正交扩频码，和因此从它们接收的信号。在此过程中，加权系数计算器件12以此种方式来计算加权系数m，即从CDMA传送信号发射到其他用户的信号干扰被抑制或克服。在此过程中，通道估计电路20估计传输通道H，是按照码片时钟水平T_C，而不是按照数据符号水平T_D。

存储的其他用户的扩频码，允许依据本发明的CDMA接收器完成多个用户检测，此检测不仅考虑符号间干扰，而且考虑多址干扰，并因此改善了频谱效率。

  标记符号表

1             天线

2             连线

3             输出节点

4             连线

5             信号输入

6             Rake接收电路

7₁-7_n       延时器件

8₁-8_n       信号线

9₁-9_n       信号线

10₁-10_n     乘法电路

11₁-11_n     连线

13            加权电路

14₁-14_n     信号线

15            组合器

16            输出线

17            输出电路

18            连线

19            连线

20            通道估计电路

21            连线

22            存储器读出线

23            存储器

Claims (11)

1、CDMA接收器，用于接收CDMA信号，该信号在多个用户环境中，从发送器经物理传送通道的各种信号路径，以码片时钟速率被传送，该CDMA接收器具有：

(a)接收装置(1)，用于接收CDMA信号；

(b)Rake接收电路(6)，有多个并联的用于检测经由各种信号路径传送来的CDMA信号的信号成分的延时器件(7₁-7_n)；

(c)通道估计电路(20)，用于通过包含在接收到的CDMA信号中预置的参考数据序列来估计传送通道H的通道系数h；

(d)加权系数计算器件(12)，对CDMA信号的各种信号成分计算加权系数m，作为估计通道系数h、存储的扩频及加扰码的函数；

(e)存储器(23)，其存储有所有用户的扩频码Csp和来自发送器的加扰码Csc；

(f)加权电路(13)，用计算出来的加权系数m对信号成分进行加权；以及

(g)组合器(15)，组合加权了的信号成分形成一个估计的接收数据信号。

2、根据权利要求1所述的CDMA接收器，其特征在于：组合器(15)是用于相加加权了的信号成分的加法器。

3、根据权利要求1所述的CDMA接收器，其特征在于：参考数据系列由通道估计电路(20)以码片时钟速率Tc来处理。

4、根据权利要求1所述的CDMA接收器，其特征在于：

Rake接收电路(6)的延时器件(7₁-7_n)对接收到的CDMA信号延迟相关的时间延迟延τ，在各种时延器件之间时延τ的差别精确地是一个码片时钟周期Tc。

5、根据权利要求1所述的CDMA接收器，其特征在于：接收装置(1)是一个接收天线，其后有对接收到的CDMA信号采样的采样电路。

6、根据权利要求1所述的CDMA接收器，其特征在于：

提供输出电路(17)用于输出来自接收到的CDMA信号的参考数据序列。

7、根据权利要求1所述的CDMA接收器，其特征在于：

加权电路(13)包含着大量的乘法电路(10₁-10_n)，其每一个跟随着延时器件(7₁-7_n)。

8、根据权利要求1所述的CDMA接收器，其特征在于：

提供一个缓冲存储器用于缓冲存储由CDMA接收信号采样的接收数据。

9、根据权利要求1所述的CDMA接收器，其特征在于：

通道估计电路(20)是DSP处理器。

10、根据权利要求1所述的CDMA接收器，其特征在于：

加权系数计算器是DSP处理器。

11、根据权利要求1所述的CDMA接收器，其特征在于：

存储器(23)是RAM存储器。

Images