CN1180542C - 采用能量估计的瑞克接收机多径搜索装置及多径搜索方法 - Google Patents

Abstract

本发明采用能量估计的Rake接收机多径搜索装置及其搜索方法，其特征在于，装置包括：瞬时信道估计单元：多时隙平均信道估计单元：相关能量波形求取单元：采用多时隙相干累加器来替代IIR长期整形滤波器，对导频信号的相关结果进行多时隙的相干累加，对其进行取模平方，得到该延迟位置的相关平均能量，以此来消除信道衰落的影响。然后在得到的能量波形中搜索出最大的径，可以有效的估计多径信号的延迟，从而使系统稳定。

Description

采用能量估计的瑞克接收机多径搜索装置及多径搜索方法

技术领域

本发明涉及无线扩频通信系统Rake(瑞克)接收机多径搜索的一种处理装置及其出来方法，尤其涉及一种采用多时隙相干累加能量估计的无线扩频通信系统Rake(瑞克)接收机多径搜索装置及多径搜索方法。

背景技术

扩频通信技术是一种通信方法，在发射端，要发射的信号与频带宽度是其几倍至几万倍的扩频码相乘，然后以宽带信号发送。在接收端产生一个与发射端用于扩频的扩频码同步的解扩码，接收到的信号与解扩码相乘恢复出窄带信息。

请参阅图1，这是现有技术无线扩频通信系统Rake接收机的结构示意图，本发明Rake(瑞克)接收机包括信道估计器11、多径搜索器12和最大比合并器13。

在多路径传播中，发射机和接收机之间的无线传播路径既存在直视路径，也存在被房屋建筑或树林所阻挡的情况。经过物体的多次反射，电磁波以不同的传播路径到达接收机，根据每一个多径信号到达接收机的相位，相加后的信号要么叠加增强，要么抵消减弱，移动信道就会产生信号衰落。然而多径信号的起伏是各自独立的，因此适当地组合多径信号就可以得到路径分集效应。

多径延迟的分布规律符合平均分布规律，衰落符合瑞利衰落规律，由于移动台和周围物体的相对运动，造成在不同的时刻多径的分布和幅度也发生变化。

多径搜索的目的是搜索信号可能存在的多径，并进行筛选，给最大比合并器和信道估计器提供信号最强的几条径的延时信息。在无线扩频通信系统通信系统中，上下行链路都在专用物理信道中插入了导频符号，并且，在下行链路中还有一个公用导频信道连续发射导频信号，从而可以利用导频信号来进行相关接收多径搜索和信道估计。多径搜索的步骤一般是：在一定延时时间范围内，先利用匹配滤波器或滑动相关器组对接收信号与扩扰码做相关运算，即解扰解扩出输入导频信号。对输入导频信号与已知导频符号进行相关运算，取模得到各延迟位置上的相关能量。然后利用一阶IIR滤波器对其进行长期整形后得到平滑相关能量波形。侦测一定延时时间范围内的相关能量的信息，一般认为能量较高的延时位置上覆盖了大多数的多径存在的延时位置。寻找多个具有最大峰值相关能量的延迟位置，并将这些互不相关的多径延时信息送入信道估计器和最大比合并器中处理。

经查询，已公开的关于码分多址通信系统多径搜索方法及其装置的专利申请有：

00111563.4  码分多址通信系统多径搜索的方法与装置；

00115307.2  天线分集接收条件下的码分多址系统多径搜索方法及装置；

00115314.5  码分多址通信系统的多径搜索方法及其装置；

00119528.X  一种新的码分多址系统多径搜索及分配方法。

在现有的这些技术中，对接收导频信号的相关值到采用一阶IIR(无限冲激响应)滤波器对其进行长期整形，以消除信道衰落的影响，得到平滑相关能量波形。虽然IIR长期整形滤波器实现的阶数较低，较少了延时单元和乘法器，但IIR滤波器却存在系统不稳定的缺点，故在实际系统中，很少使用它。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的多径搜索装置中采取的IIR(无限冲激响应)滤波器性能不稳定的缺点，而提供一种具有对信道估计进行多时隙相干累加功能的采用多时隙相干累加能量估计的多径搜索装置及其多径搜索方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明采用多时隙相干累加能量估计的瑞克接收机多径搜索装置，其特点是，包括：导频相关单元、瞬时信道估计单元、多时隙平均信道估计单元、相关能量波形求取单元和多径位置搜索单元；其中：

所述的导频相关单元用于产生相关的同一延迟的同一时隙内的导频符号；

所述的瞬时信道估计单元用于各时隙瞬时信道估计，其将导频相关单元产生的同一延迟的同一时隙内的所有导频符号的结果进行相干累加，以得到瞬时的信道估计值；

所述的多时隙平均信道估计单元用于将瞬时信道估计单元输出的对应同一延迟的多个时隙内的瞬时信道估计值进行相干累加，以得到多时隙平均信道估计值；

所述的相关能量波形求取单元用于将多时隙平均信道估计单元输出的信道估计转换成相应的相关能量；

所述的多径位置搜索单元用于对相关能量波形求取单元输出的延迟的相关能量进行多径位置的搜索。

采用多时隙相干累加能量估计的瑞克接收机多径搜索装置进行多径搜索的方法，其特点是，包括以下步骤：

a、首先，对输入的基带信号在一定的延迟范围内的每一个延迟位置，解扰解扩出输入导频符号，对经解扰解扩后的输入导频符号与已知导频符号在导频相关单元里进行相关处理；

b、把每一个延迟位置的相关结果输入到瞬时信道估计单元，进行各时隙瞬时信道估计的处理，将对应同一延迟的同一时隙内的所有导频符号的结果进行相干累加，从而得到瞬时的信道估计值；

c、把瞬时的信道估计值输入到多时隙平均信道估计单元，进行多时隙平均信道估计的处理，将对应于同一延迟的多个时隙内的瞬时信道估计进行相干累加，得到多时隙平均信道估计值；

d、把多时隙平均信道估计值输入到相关能量波形求取单元，将多时隙平均信道估计单元输出的信道估计转换成相应的相关能量。

e、最后，把步骤d输出的相关能量波形输入到多径位置搜索单元，进行多径位置的搜索，确定多径延迟位置。

上述采用多时隙相干累加能量估计的瑞克接收机多径搜索装置进行搜索的方法，其中，步骤a中所述的在一定的延迟范围内的每一个延迟位置是指每一个抽样位置。

由于本发明采用了以上的技术方案，采用多时隙相干累加器来替代IIR长期整形滤波器，在每个延迟位置，对多个时隙中的导频符号的相关结果分别进行相干累加平均后，对其进行取模平方，得到该延迟位置的相关平均能量，从而消除信道快速衰落的影响。

附图说明

本发明的具体特征和性能由以下的实施例及其附图进一步描述。

图1是现有技术无线扩频通信系统Rake接收机的结构示意图。

图2是本发明采用多时隙相干累加能量估计的Rake接收机多径搜索器的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图2，该图示出了本发明采用多时隙相干累加能量估计的无线扩频通信系统Rake接收机多径搜索装置的主要结构，包括导频相关单元21、瞬时信道估计单元22、多时隙平均信道估计单元23、相关能量波形求取单元24和多径位置搜索单元25；其中：导频相关单元21用于产生相关的同一延迟的同一时隙内的导频符号；瞬时信道估计单元22用于各时隙瞬时信道估计，其将导频相关单元21产生的同一延迟的同一时隙内的所有导频符号的结果进行相干累加，以得到瞬时的信道估计；多时隙平均信道估计单元23用于将瞬时信道估计单元22输出的对应同一延迟的多个时隙内的瞬时信道估计进行相干累加，以得到多时隙平均信道估计；相关能量波形求取单元24用于将多时隙平均信道估计单元23输出的信道估计转换成相应的相关能量；多径位置搜索单元25用于对相关能量波形求取单元24输出的延迟的相关能量进行多径位置的搜索。

本发明采用多时隙相干累加能量估计的无线扩频通信系统Rake接收机多径搜索方法是采用对导频信号的相关结果进行多时隙的相干累加，以此来消除信道衰落的影响，然后在得到的能量波形中搜索出最大的径。主要有以下步骤：

(1)首先，在一定的延迟范围内的每一个延迟位置(如每一个抽样位置)，解扰解扩出输入导频符号，对经解扰解扩后的输入导频符号与已知导频符号在导频相关单元里进行相关运算。

(2)把每一个延迟位置的相关结果输入到瞬时信道估计单元，进行各时隙瞬时信道估计的处理，将对应同一延迟的同一时隙内的所有导频符号的结果进行相干累加，从而得到瞬时的信道估计。

(3)把瞬时的信道估计输入到多时隙平均信道估计单元，进行多时隙平均信道估计的处理，将对应同一延迟的多个时隙内的瞬时信道估计进行相干累加，从而得到多时隙平均信道估计。

(4)把多时隙平均信道估计输入到相关能量波形求取单元，将多时隙平均信道估计单元输出的信道估计转换成相应的相关能量。即对I路和Q路的信道估计进行平方、相加得到对应这一延迟的相关能量。

(5)最后，把相关能量波形输入到多径位置搜索单元，进行多径位置的搜索。

假设在接收端，经过chip(码片)匹配滤波器处理，并在每个chip的中央抽样一个点后的接收信号为：

$r\left(k\right)=\sqrt{E_C}x\left(k\right)c\left(k\right)C\left(t\right)e^{\mathrm{j\φ}\left(t\right)}$

式中E_c是chip(码片)能量， $x\left(k\right)=\frac{1+j}{\sqrt{2}}$ 为发送导频信号，c(k)为扩扰码，并且c(k)*c^*(k)＝1，()^*表示复数的共轭。C(t)e^jφ(t)为无线信道对导频信号的影响。在每一延迟位置为n(即扩扰码相移n位)的情况下，对接收信号进行解扰解扩后得到的导频符号为：

$y\left(s\right)=\sqrt{E_C}x\left(s\right)\underset{k=1}{\overset{\mathrm{SF}}{\mathrm{\Σ}}}c(k+n)\×c^{*}\left(n\right)C\left(t\right)e^{\mathrm{j\φ}\left(t\right)}$

在同一延迟位置n，对解扰解扩后的导频符号进行多时隙相干相加得到：

$z\left(n\right)=\underset{s=1}{\overset{S}{\mathrm{\Σ}}}y\left(s\right)=S\sqrt{E_C}x\left(s\right)\underset{k=1}{\overset{\mathrm{SF}}{\mathrm{\Σ}}}c(k+n)\×c^{*}\left(n\right)C\left(t\right)e^{\mathrm{j\φ}\left(t\right)}$

式中S为多时隙相干相加中总共的导频符号数。

最后对上述结果进行取模，得到能量值：

$E\left(n\right)=S^2{E}_C{|\underset{k=1}{\overset{\mathrm{SF}}{\mathrm{\Σ}}}c(k+n)\×c^{*}\left(n\right)|}^2{\left|C\left(t\right)e^{\mathrm{j\φ}\left(t\right)}\right|}^2$

式中的 项只有在n＝k时才最大，故通过最大能量搜索就可以搜索出多径的位置k。而经过多时隙的相干相加可以消除信道的快速衰弱的影响，|C(t)e^jφ(t)|²经过多时隙的相干相加后趋于平衡。

本发明采用对导频信号的相关结果进行多时隙的相干累加，以此来消除信道衰落的影响，然后在得到的能量波形中搜索出最大的径，可以有效的估计多径信号的延迟。

Claims (3)

1、一种采用多时隙相干累加能量估计的瑞克接收机多径搜索装置，其特征在于，包括：导频相关单元、瞬时信道估计单元、多时隙平均信道估计单元、相关能量波形求取单元和多径位置搜索单元；其中：

所述的导频相关单元用于产生相关的同一延迟的同一时隙内的导频符号；

所述的瞬时信道估计单元用于各时隙瞬时信道估计，其将导频相关单元产生的同一延迟的同一时隙内的所有导频符号的结果进行相干累加，以得到瞬时的信道估计值；

所述的多时隙平均信道估计单元用于将瞬时信道估计单元输出的对应同一延迟的多个时隙内的瞬时信道估计值进行相干累加，以得到多时隙平均信道估计值；

所述的相关能量波形求取单元用于将多时隙平均信道估计单元输出的信道估计转换成相应的相关能量；

所述的多径位置搜索单元用于对相关能量波形求取单元输出的延迟的相关能量进行多径位置的搜索。

2、采用多时隙相干累加能量估计的瑞克接收机多径搜索装置进行多径搜索的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、首先，对输入的基带信号在一定的延迟范围内的每一个延迟位置，解扰解扩出输入导频符号，对经解扰解扩后的输入导频符号与已知导频符号在导频相关单元里进行相关处理；

b、把每一个延迟位置的相关结果输入到瞬时信道估计单元，进行各时隙瞬时信道估计的处理，将对应同一延迟的同一时隙内的所有导频符号的结果进行相干累加，从而得到瞬时的信道估计值；

c、把瞬时的信道估计值输入到多时隙平均信道估计单元，进行多时隙平均信道估计的处理，将对应于同一延迟的多个时隙内的瞬时信道估计进行相干累加，得到多时隙平均信道估计值；

d、把多时隙平均信道估计值输入到相关能量波形求取单元，将多时隙平均信道估计单元输出的信道估计转换成相应的相关能量；

e、最后，把步骤d输出的相关能量波形输入到多径位置搜索单元，进行多径位置的搜索，确定多径延迟位置。

3、根据权利要求2所述的采用多时隙相干累加能量估计的瑞克接收机多径搜索装置进行搜索的方法，其特征在于，步骤a中所述的在一定的延迟范围内的每一个延迟位置是指每一个抽样位置。

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