CN1229921C - 从时分复用的导频数据中提供参考信号的方法和装置 - Google Patents

Abstract

根据时间复用的导频数据产生参考信号的技术。已调信号被接收(图7)并被处理以提供已被接收的采样。该采样接着被进一步处理以提供导频码元。参考信号根据可用的导频码元(722a，722b)而产生。参考信号包括一连串代表产生已调信号所用的一个或多个载波信号的一种或多种特性(例如，相位和幅度)的将来估计的“预测的”导频码元(图5A-5E)。参考信号可以用若干技术产生。例如，参考信号可以通过从前面的时间间隔(如，线性地)外插导频码元(图5B)、曲线拟合导频码元(图5C)、或者(正态或总集)平均(未加权或加权的)导频码元(图5D，5E)来产生。对于W-CDMA系统，产生导频码元的处理一般包括用信道化编码对已接收采样进行去覆盖以产生信道化的码元(720a，720b)，以及用特定的导频码元样本与信道化的码元相乘。来自每个时隙的导频码元也可以被滤波以产生一个或多个经滤波的导频码元。

Description

从时分复用的导频数据中提供参考信号的方法和装置

技术领域

本发明涉及数据通信。更明确地说，本发明涉及从时分复用的(TDM)导频数据提供参考信号的一种新颖并改进了的方法和装置。

背景技术

支持各种应用需要一种现代通信系统。一种这样的系统是支持地面链路上用户间的话音和数据通信的码分多址(CDMA)系统。美国专利号4901307、题为“SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITEOR TERRESTRIAL REPEATERS”和美国专利号5103459、题为“SYSTEM AND METHODFOR GENERATING WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”的专利中揭示了多址通信系统中CDMA技术的使用，这两个专利都被转让给本发明的受让人并且通过引用结合于此。

CDMA系统一般被设计以遵从一种或多种标准。一种这样的第一代标准是“TIA/EIA/IS-95 Terminal-Base Station Compatibility Standard forDual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System”，下为中被称为IS-95标准并且通过引用被结合于此。IS-95 CDMA系统能发出话音数据和(虽然效率不高)分组数据。名为“3^rd Generation Partnership Project”(3GPP)的协会提出了较新一代的能有效发送分组数据的标准并在已对公众公开的包括文件号3G TS 25.211、3G TS 25.212、3G TS 25.213和3G TS 25.214的一组文件中使其具体化。3GPP标准下文中被称为W-CDMA标准并且通过引用结合于此。

W-CDMA标准定义了一种能支持许多用户并为分组数据的有效传输而设计的信道结构。根据W-CDMA标准，终端处的用户在呼叫持续期间的下行链路和上行链路上一般被分配了一个“专用”信道。下行链路是指从基站到终端的传输，而上行链路是指从终端到基站的传输。专用信道可被用于话音通信并也可被用于分组数据的传输。

根据W-CDMA标准，专用信道具有其中数据传输被分成无线电帧的时分复用(TDM)结构，每个无线电帧的持续时间为10毫秒并包括15个时隙。每个时隙进一步被分成若干用于传送分组数据及其它信息的字段。例如，每个时隙中的一个字段被用于与特定的专用信道相关的导频数据，每个时隙中的一个或多个字段被用于分组数据，而其它字段可被用于信令消息。在发射机单元处，分组、信令和导频数据被用于调制同相和正交的载波信号。

在接收机处，时分复用的导频数据被处理并被用于产生具有相位和幅度接近于已接收(正交)载波信号的相位和幅度的“参考”信号。该参考信号接着被用于对已接收信号进行相干解调以恢复分组和信令数据。导频数据只能用于每个时隙的一小部分，并且对其中不存在导频数据的时间段估计参考信号。

参考信号一般用周期性出现一小段时间的导频数据在接收机处产生。所产生的参考信号的准确度直接影响解调过程的性能，而又确定了通信系统的性能。此外，如果参考信号是“可预测的”，则可以实时地进行解调，从而减少或消除暂时存储接收数据的必要。

因此，能被用来根据诸如W-CDMA系统中的专用信道所用的时分复用的导频数据准确并有效地产生参考信号的技术是非常理想的。

                            发明内容

本发明提供产生代表在通信系统中产生已调信号所用的载波信号的相位和幅度的未来估计(即，预测)的参考信号的技术。每个参考信号都根据当前可用的导频信号(例如，来自前面的时隙)而产生。

本发明的一个方面提供了一种根据时间复用的导频信号而产生参考信号的方法。根据该方法，已调信号被接收并被处理以提供接着被进一步处理以提供导频码元的已接收采样。参考信号根据可用的导频码元而产生。参考信号包括一连串代表产生已调信号所用的一个或多个载波信号的一种或多种特性(例如，相位和幅度)的未来估计的“预测的”导频码元。参考信号可以用若干技术产生。例如，参考信号可以通过从(如，线性地)外插前面时隙的导频码元、曲线拟合导频码元、(正态或总集)平均(未加权或加权的)导频码元或某些其它技术来产生。

本发明的另一方面提供可用来处理CDMA通信系统中的物理信道的接收机单元。该接收机单元包括一个接收机和至少一个解调器元件。接收机接收并处理已调信号，并且提供表示物理信道上发送的数据的已接收采样。每个解调器元件包括数据处理单元和导频处理单元。数据处理单元处理已接收采样以提供信道化码元。导频处理单元处理信道化码元以产生导频码元，并且也根据可用的导频码元而产生参考信号。该参考信号包括一连串代表用于产生已调信号所用的一个或多个载波信号的一种或多种特性(例如，相位和幅度)的未来估计的预测的导频码元。参考信号可以根据可用的导频码元并使用外插、曲线拟合、平均、加权平均、总集平均或其它技术来产生。

下面将进一步详细描述本发明的各种方面、实施例和特征。

                        附图说明

当结合附图考虑下面提出的详细描述，本发明的特征、性质和优点将变得更加明显。附图中相同的参考符号表示相应的元件，其中：

图1是支持若干用户的扩频通信系统的图；

图2是下行链路物理信道的信号处理的实施例的简化框图；

图3是支持通过一根或多根天线的下行链路物理信道的传输的调制器、发射机和天线的框图；

图4A是如W-CDMA标准定义的专用物理信道的帧格式和时隙格式图；

图4B是专用物理信道上的部分特定数据传输的图；

图5A到5E分别说明使用内插、外插、曲线拟合、加权平均和总集平均来产生参考信号的图；

图6是可被用于接收并解调物理信道的接收机单元的一部分的实施例的框图；以及

图7是可被用于实现图6中所示的雷克(RAKE)接收机的一个指元件的指元件的实施例的框图。

                          具体实施方式

图1是支持若干用户的扩频通信系统100的图。系统100为多个小区102a到102g提供通信，每个小区102由相应的基站104服务。各种终端106遍布于整个系统。在一个实施例中，每个终端106根据该终端是否处于软切换而在任意给定的时间在下行链路和上行链路上与一个或多个基站进行通信。系统100可被设计以支持一种或多种CDMA标准，譬如IS-95标准、W-CDMA标准、其它标准、或它们的组合。

如图1所示，基站104a在下行链路上把数据发送到终端106a和106j，基站104b把数据发送到终端106b和106j，基站104c把数据发送到终端106c，依此类推。在图1中，带箭头的实线表示从基站到终端的传输。带箭头的虚线表示终端正在从基站接收导频信号，但不存在特定用户的数据传输。为了简化未在图1中示出上行链路通信。

在某些W-CDMA标准中的传输模式中，对于诸如下行链路专用物理信道(DPCH)的某些物理信道类型，终端可以接收来自单个基站的多根天线的多个传输。如图1所示，终端106a接收来自基站104a的多个传输，终端106d接收来自基站104d的多个传输，而终端106f接收来自基站104f的多个传输。

图2是下行链路物理信道的信号处理的实施例的简化框图。在发射机单元处，数据一般以分组形式从数据源212被发送到编码器214。编码器214根据所贯彻的特定CDMA系统或标准来执行若干功能。这种编码功能一般包括用必要的控制字段、循环冗余码校验(CRC)比特和码尾比特来格式化每个数据分组。编码器214然后用特定的编码方案对一个或多个经格式化的分组进行编码，执行经编码的分组的速率匹配(例如，重复或截去码元)，并且对分组内的码元进行交织(或重新排序)。对于W-CDMA标准，经交织的数据接着被分段成无线电帧、进一步被分段成物理信道、被交织、并且然后被映射到一条或多条物理信道。W-CDMA标准(例如，文献号3G TS 25-212)中进一步详细描述了为下行链路物理信道执行的处理，而IS-95标准中进一步详细描述了为前向链路话务信道执行的处理。

为每个物理信道指定的信道数据遵从为该物理信道定义的特定帧格式。W-CDMA标准中专用物理信道的信道数据包括分组数据、信令数据、导频数据或它们的组合，下面进一步详细描述了专用物理信道的帧格式。

每个物理信道的信道数据都被提供给调制器(MOD)216并可以用扰频序列(对于IS-95系统)进行扰频、用信道化编码进行覆盖并且用扩展码(例如，PN码)进行扩展。用扩展码进行的扩展在W-CDMA标准中被称为“扰频”。信道化编码可以是正交可变扩展因子(OVSF)码(对于W-CDMA系统)、Walsh码(对于IS-95 CDMA系统)或某些其它正交编码，这也是取决于所贯彻的特定CDMA系统或标准。扩展数据接着被提供给发射机(TMTR)218并被正交调制、滤波并被放大以产生一个或多个下行链路信号。下行链路信号通过广播从一根或多根天线220被发出。下面以IS-95和W-CDMA标准进一步详细描述了下行链路处理。

在接收机单元处，下行链路信号被天线230接收并被路由至接收机(RCVR)232。接收机232对已接收信号进行滤波、放大、(正交)解调、采样和量化。经数字化的采样接着被提供给解调器(DEMOD)234并且用去扩展编码进行去扩展(或去扰频)以及，对于每条正在被处理的物理信道用信道化编码进行信道化。对于IS-95 CDMA系统，在信道化之后用去扰频编码对去扩展的采样进行去扰频。接收机单元处使用去扩展、去扰频和信道化编码对应于发射机单元处使用的信道化编码。经解调的数据接着被提供给执行与编码器214处执行的功能相反的功能的解码器236(例如，去交织、解码和CRC校验功能)。经解码的数据接着被提供给数据宿238。

控制器240可以控制解调器234和解码器236的操作。存储器单元242耦合到解调器234(如虚线所示，也可能耦合到控制器240)，并且在某些工作模式下可被用于存储来自解调器234的中间结果或数据。

如上所述，硬件支持下行链路上分组数据、报文、话音、视频和其它通信类型的传输。双向的通信系统也支持从终端到基站的上行链路传输。然而，为了简化未在图2中示出上行链路处理。

图3是支持下行链路上的经一根或两根天线的物理信道的传输的调制器300、发射机302和天线304的框图。图3中示出的处理单元可被用来支持由W-CDMA标准定义的其中数据传输发生在一根天线上的“无发送分集”模式以及其中数据发送发生在两根天线上的“发送分集”模式。发送分集模式在W-CDMA标准中也被称为“空间时间分组编码发送天线分集”(STTD)模式。

物理信道的数据(即，信道数据)被提供给为每根被用来发送信道数据的天线产生STTD编码数据的STTD编码器。美国专利申请号为09/655609、题为“METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING A PHYSICAL CHANNEL WITH PARTIALTRANSPORT FORMAT INFORMATION”的申请中详细描述了STTD编码器310的操作，该申请与本申请同日公开并被转让给本发明的受让人并通过引用结合于此。每根天线的STTD编码数据都被提供给相应的信道化器320，它用被分配给该物理信道的信道化编码来“覆盖”数据以产生“信道化的”数据。在W-CDMA系统中，相同的信道化编码被用于STTD模式下的两根天线。

在信道化器320内，STTD编码数据被提供给把数据多路分解成同相(I)和正交(Q)数据的I/Q多路分解器(DEMUX)322。I数据和Q数据被提供给相应的乘法器324a和324b并用分配给该物理信道的信道化编码C_d覆盖(即，相乘)。乘法器324a和324b以与IS-95 CDMA系统中用Walsh码进行的覆盖相似的方式用信道化编码进行覆盖。IS-95和W-CDMA标准以及上述与本申请同日公开的美国申请序列号为09/655609的申请中进一步详细描述了信道化。

对于IS-95 CDMA系统，固定长度为64码片的Walsh码被用来覆盖话务信道，其中每条话务信道具有可变但受限的数据速率(例如，≤32Kbps)。对于W-CDMA系统，带有可变长度的OVSF码被用来覆盖话务信道。OVSF码的长度在4到512码片间变化并且取决于物理信道的数据速率。W-CDMA标准以及上述与本申请同日公开的美国申请序列号为09/655609的申请中进一步详细描述了OVSF码。

来自乘法器324b的经覆盖的Q数据被提供给乘法器326并且与复数符号j相乘以产生信道化数据的虚部。来自乘法器324a的实部和来自乘法器326的虚部由加法器328组合以提供复数信道化数据。每根天线的信道化数据接着由乘法器328用复数扰频码PN进行扰频(即，扩展)并且由乘法器330用权重因子G进行缩放。权重因子G被用来调节物理信道的发送功率。来自乘法器332b的经扰频和经加权的数据包括物理信道所处理的数据。

每根天线所处理的信道数据被提供给相应的组合器334，该组合器334还接收从该天线被发送的用于其它物理信道的所处理的数据。每个组合器334组合为物理信道接收的所处理的信道数据并且产生相关天线的输出数据。每根天线的复合数据进一步通过乘法器336与复数权重因子W相乘。如W-CDMA标准中所规定的，权重因子被用于闭环模式1中的相位调节和闭环模式2中的相位/幅度调节。闭环模式1和2是STTD模式的两者工作模式。

来自每个乘法器336的数据被提供给相应的发射机302，它把数据转换成接着从相应的天线304被发出的RF已调信号。

图4A是如W-CDMA标准定义的专用物理信道的帧格式和时隙格式图。一般而言，由W-CDMA标准对像下行链路专用信道(DPCH)、下行链路共享信道(DSCH)这样的每种类型的物理信道定义了不同的帧格式。在每个物理信道上要发出的数据被分割成无线电帧，其中每个无线电帧包括被标记为时隙0到时隙14的15个时隙。每个时隙进一步被分割成被用来携带分组、信令和导频数据、或它们的组合的一个或多个字段。

如图4A所示，对于专用物理信道，时隙410包括第一数据(数据1)字段420a、第二数据(数据2)字段420b、发送功率控制(TPC)字段422、传输格式组合指示(TFCI)字段424和导频字段426。数据字段420a和420b被用来为专用物理信道发送分组数据。发送功率控制字段422被用来发送功率控制信息来控制接收机单元把它在上行链路上的发送功率调高或调低以便在干扰最小时实现期望的性能。传输格式组合指示字段424用于发送表示与专用物理信道相关的共享物理信道的格式(例如，位速率、信道化编码等等)。导频字段426用于为专用物理信道发送导频数据。

表1列出由W-CDMA标准V3.1.1版对专用物理信道定义的一些时隙格式。表1中的每个时隙格式定义了时隙中每个字段的长度(用比特数为单位)。如表1所示，专用物理信道的位速率可在一定范围的值之间(例如，从15Kbps到1920Kbps)改变并且每个时隙中的比特数也相应地改变。对于一些时隙格式可以省略(即，长度＝0)上述的一个或多个字段。

                                表1

时隙格式	信道位速率(Kbps)	总比特/时隙	比特/时隙
								N数据1	N数据2	NTPC	NTFCI	N导频
			0	15	10	0	4						2	0	4
1	15	10						0	2	2	2	4
			2	30	20	2	14						2	0	2
3	30	20						2	12	2	2	2
			4	30	20	2	12						2	0	4
5	30	20						2	10	2	2	4
			6	30	20	2	8						2	0	8
7	30	20						2	6	2	2	8
			8	60	40	6	28						2	0	4
9	60	50						6	26	2	2	4
			10	60	60	6	24						2	0	8
11	60	70						6	22	2	2	8
			12	120	80	12	48						4	8	8
13	240	160						28	112	4	8	8
			14	480	320	56	232						8	8	16
15	960	640						120	488	8	8	16
			16	1920	1280	248	992						6	16	16

根据W-CDMA标准，每条专用物理信道与其自身的导频信息相关。专用导频支持用于为数据发送提供改进了的方向性的波束形成，这改进了性能并减少了干扰。已调信号的相位可以(并且一般)从一个波束形成的信号到另一个波束形成的信号之间变化。因此，每条专用物理信道都有自身的导频。

如W-CDMA标准所定义，每个时隙的导频数据包括特定的码元模式(即，所定义的复数码元序列)。在发射机单元处，导频数据被用来调制同相和正交的载波信号。因为导频数据具有已知的模式，所以接收机单元可以处理已接收信号、恢复导频数据并且估计已接收载波信号的相位和幅度。导频数据从而可被用于在接收机单元处产生“参考”信号，它接着被用来对专用物理信道上发送的分组和信令数据进行相干解调。参考信号也可被用来对诸如共享物理信道的其它物理信道进行相干解调。

表2列出由W-CDMA标准为无分集天线定义的导频码元模式。参考表1，导频字段可以具有从2比特到16比特间的四种不同长度之一。同样，根据W-CDMA标准，不同的导频码元模式被用于特定无线电帧的15个时隙的每一个。因此，四组具有15个导频码元的模式被定义并在表2中示出。每个导频码元模式包括用于在发射机处调制同相和正交载波信号的1、2、4或8个复数码元。

                                表2

	N导频＝2	N导频＝4		N导频＝8				N导频＝16
																码元→	0	0	1	0	1	2	3	0	1	2	3	4	5	6	7
时隙0	11	11	11	11	11	11	10	11	11	11	10	11	11	11	10
																1	00	11	00	11	00	11	10	11	00	11	10	11	11	11	00
2	01	11	01	11	01	11	01	11	01	11	01	11	10	11	00
																3	00	11	00	11	00	11	00	11	00	11	00	11	01	11	10
4	10	11	10	11	10	11	01	11	10	11	01	11	11	11	11
																5	11	11	11	11	11	11	10	11	11	11	10	11	01	11	01
6	11	11	11	11	11	11	00	11	11	11	00	11	10	11	11
																7	10	11	10	11	10	11	00	11	10	11	00	11	10	11	00
8	01	11	01	11	01	11	10	11	01	11	10	11	00	11	11
																9	11	11	11	11	11	11	11	11	11	11	11	11	00	11	11
10	01	11	01	11	01	11	01	11	01	11	01	11	11	11	10
																11	10	11	10	11	10	11	11	11	10	11	11	11	00	11	10
12	10	11	10	11	10	11	00	11	10	11	00	11	01	11	01
																13	00	11	00	11	00	11	11	11	00	11	11	11	00	11	00
14	00	11	00	11	00	11	11	11	00	11	11	11	10	11	01

W-CDMA标准定义了两种STTD工作模式。在闭环模式1中，正交导频码元模式被用于两个发射天线。表2所示的导频码元模式被用于第一根(无分集)天线，表3所示的导频码元结构被用于第二根(分集)天线。在闭环模式2中，表2所示的导频码元模式被用于两根天线。

                                    表3

	N导频＝2	N导频＝4		N导频＝8				N导频＝16
																码元→	0	0	1	0	1	2	3	0	1	2	3	4	5	6	7
时隙0	01	01	10	11	00	00	10	11	00	00	10	11	00	00	10
																1	10	10	10	11	00	00	01	11	00	00	01	11	10	00	10
2	11	11	10	11	11	00	00	11	11	00	00	11	10	00	11
																3	10	10	10	11	10	00	01	11	10	00	01	11	00	00	00
4	00	00	10	11	11	00	11	11	11	00	11	11	01	00	10
																5	01	01	10	11	00	00	10	11	00	00	10	11	11	00	00
6	01	01	10	11	10	00	10	11	10	00	10	11	01	00	11
																7	00	00	10	11	10	00	11	11	10	00	11	11	10	00	11
8	11	11	10	11	00	00	00	11	00	00	00	11	01	00	01
																9	01	01	10	11	01	00	10	11	01	00	10	11	01	00	01
10	11	11	10	11	11	00	00	11	11	00	00	11	00	00	10
																11	00	00	10	11	01	00	11	11	01	00	11	11	00	00	01
12	00	00	10	11	10	00	11	11	10	00	11	11	11	00	00
																13	10	10	10	11	01	00	01	11	01	00	01	11	10	00	01
14	10	10	10	11	01	00	01	11	01	00	01	11	11	00	11

在发射机单元处，数据1、TPC、TFCI、数据2和导频字段中的数据比特对被分组成接着被用来调制同相和正交载波信号的复数码元。因为导频数据具有已知的码元模式，所以接收机单元可以在导频数据有效的时间间隔期间处理该导频数据并且确定已接收载波信号的相位和幅度。导频数据是时分复用的并且在分组和信令数据传输期间不存在。然而，这些时期需要载波信号的相位和幅度来对数据1、数据2、TPC和TFCI字段中的数据进行相干解调。

图4B是专用物理信道上部分的特定数据传输的图。若干时隙被示出，其中每个时隙包括数据字段420a和420b的组合、TPC字段422、TFCI字段424以及导频字段426。如图4B中的导频字段426a到426e所设计的，导频数据在每个时隙结束时被发送。导频字段426中的导频数据被用来产生接着被用于解调导频字段间发送的分组和信令数据的参考信号。

若干方法可被用来对与导频数据时分复用的分组和信令数据进行相干解调。在某些方法中，在当前时隙的导频数据P(i)(W-CDMA系统中在时隙结束时被发送)被接收并被处理(用旧导频数据)以产生参考信号之前，当前时隙(i)的分组和信令数据被临时存储。当前时隙的分组和信令数据接着用所产生的参考信号被重现并被解调。对于这些方法，当前时隙(i)的导频数据P(i)被用来产生载波信号的相位和幅度的“过去”估计，并且该数据在导频数据被接收并处理之前需被临时存储。

在某些其它方法中，前一时隙(i-1)的导频数据P(i-1)被处理(一般与前一导频数据一起，例如，P(i-2))以产生接着被用来解调当前时隙(i)中发送的分组和信令数据的参考信号。对于这些方法，前面时隙中的导频数据被用来产生载波信号的相位和幅度的“将来”估计。这些方法允许当前时隙(i)中已接收信号的实时处理，并且可以大大减少或可能消除数据存储要求。如下进一步详细描述的，可以用各种技术来产生载波信号的相位和幅度的将来估计。

图5A是说明使用内插来产生参考信号的图。内插被用来产生已接收载波信号的相位和幅度的“过去”估计。导频数据510a和510b分别在时隙(i)和(i-1)处被接收并被处理以便对已接收的导频数据510a和510b间的时间段产生参考信号的相位和幅度(如虚线520所示)。在导频数据510a被接收并被处理之前，在导频数据510a和510b之间接收到的分组和信令数据被临时地存储。存储数据接着用所产生的参考信号来重现和解调。这种方法在导频数据510a在时隙(i)结束时被接收并被处理之前需要存储分组和信令数据的一个或多个时隙。

图5B是说明使用外插来产生参考信号的图。外插可被用来产生已接收载波信号的相位和幅度的“将来”估计。导频数据510b和510c分别在时隙(i-1)和(i-2)处被接收并被处理以便对导频数据510b后的时间段，如时隙(i-1)处的导频数据510b和时隙(i)处的导频数据之间，产生参考信号的相位和幅度(如虚线522所示)。在导频数据510b之后被接收的分组和信令数据可以用所产生的参考信号大致实时地进行解调。这种方法可以减少或消除分组和信令数据的存储要求。

图5C是说明使用曲线拟合来产生参考信号的图。曲线拟合被用来产生已接收载波信号的相位和幅度的过去和/或将来估计。如图5C所示，导频数据510b、510c和510d分别在时隙(i-1)、(i-2)和(i-3)处被接收并用曲线拟合技术来处理以便对导频数据510b之后的时间段产生参考信号的相位和幅度(如虚线524所示)。这种曲线拟合技术可以是线性回归算法、非线性回归算法或本领域已知的任何曲线拟合算法。线性回归算法使接收导频数据和曲线间的垂点距离的平方最小。较少或较多数量的导频数据(即，< >3)可被用于曲线拟合。导频数据510b之后的分组和信令数据可用所产生的参考信号大致在实时被解调。

图5D是说明使用加权平均来产生参考信号的图。加权平均可单独或与一种或多种其它技术结合使用来产生已接收载波信号的相位和幅度的过去和/或将来估计。导频数据510b、510c和510d分别在时隙(i-1)、(i-2)和(i-3)处被接收并分别用一组加权因子D₁、D₂和D₃来加权以便对导频数据510b之后的时间段产生参考信号的相位和幅度(如虚线526所示)。加权因子可被选择使最近的导频数据权重较高并且使较早的导频数据权重较低。例如，可以对导频数据指数加权以便时隙(i-1)、(i-2)和(i-3)处的导频数据510b、510c和510d分别由权重因子0.5、0.25和0.125来加权。然后可以根据经加权的导频数据使用外插、曲线拟合或其它平均技术来产生导频信号。导频数据510b之后的分组和信令数据可用所产生的参考信号大致以实时被解调。

图5E是说明使用总集平均来产生参考信号的图。总集平均也可单独或与一种或多种其它技术结合使用来产生已接收载波信号的相位和幅度的过去和/或将来估计。如图5E所示，导频数据510b、510c、510d和510e分别在时隙(i-1)、(i-2)、(i-3)和(i-4)处被用来产生最适合接收导频数据的直线(或曲线)530(例如，使导频数据和该直线(或曲线)间的垂点距离的平方最小的直线或曲线)。然后可以根据直线(或曲线)530产生参考信号。例如，参考信号可以用与直线530斜率相同并且从导频数据510b开始(图5E所示)、或从直线530末端继续、或被连接到某其它点的直线532来表示。与图5D相似，导频数据的加权可以使最近的导频数据权重较高并使较早的导频数据权重较低。

图5B到5E示出能被用来产生包括已接收载波信号的相位和幅度的将来估计(即，“预测”)的参考信号的一些技术。也可以使用其它技术来产生相位和幅度的将来估计并且它们在本发明的范围之内。

在某些实施例中，参考信号的相位和幅度可以用(复数)多项式来定义。例如，一阶多项式可被用于线性内插和线性外插。参考信号的一阶多项式 P(i，j)可被表示为：

         P(i，j)＝a₁(i)·j+a₀(i)，            方程式(1)

其中a₁(i)和a₀(i)是多项式的系数并且可适用于时隙i，符号j是时隙i内的时间单位(例如，如下所述，以码元周期为单位)， P(i，j)是表示参考信号在时隙i的时间单位j处的相位和幅度的复数序列。系数a₁(i)和a₀(i)一般在接收到新的导频数据时被重新计算，但在所接收的导频数据被降级(或不可用)时被重新使用(例如，被外插到新的时隙)。

在实施例中，参考信号包括一系列复数“参考码元”，对于每个码元时间有一个参考码元。每个参考码元标识特定码元时间处参考信号的瞬时相位和幅度。参考表1，每个时隙包括特定的比特数，该数取决于时隙的位速率。一对比特被组合形成一个复数码元，因此每个时隙中的码元数是比特数的一半。对于解调来说，表示码元时间j处参考信号的瞬时相位和幅度的参考码元被用来解调在码元时间j处为一条或多条物理信道接收的一个或多个码元。为每个时隙产生的参考码元数取决于特定的时隙格式，并且在5码元(对于15Kbps)到640码元(对于1920Kbps)之间变化。在方程式(1)中，符号j从而在对于最低位速率15Kbps的(0，1，...4)到对于最高位速率1920Kbps的(0，1，...639)之间变化。

对于线性外插，方程式(1)的系数可表示为：

以及

a₀(i)＝P(i-1)

其中P(i-1)和P(i-2)分别是时隙(i-1)和(i-2)处的导频数据，它们表示已接收载波信号的相位和幅度，T_时隙是时隙的持续时间(例如，T_时隙＝5...或640码元，取决于时隙的位速率)。

较高阶的多项式可被用于其它参考信号生成技术。例如，对于使用来自四个时隙的导频数据的曲线拟合技术，可以定义三阶多项式来表示参考信号 P(i，j)。一般而言，参考信号的N阶多项式可表示为：

$\stackrel{\&OverBar;}{P}(i,j)=\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_k\left(i\right)\&CenterDot;j^k.$ 方程式(2)

方程式(2)的系数a₀(i)，a₁(i)，...，a_N(i)可用上述的任一技术(例如，曲线拟合，平均，等等)来确定。

图6是可被用于接收并解调物理信道的部分接收机单元600的实施例的框图，该物理信道包括在由W-CDMA标准定义的STTD模式中从多根发送天线发出的一条物理信道。来自一根或多根发送天线的一个或多个RF已调信号被天线610接收并被提供给接收机(RCVR)612，该接收机调节(例如，放大、滤波等等)已接收信号并把已调节的信号正交下变频到中频(IF)或基带。接收机612也对经下变频的相位和正交信号进行采样和量化以产生被提供给雷克(rake)接收机620的已接收采样。尽管图6中示出雷克接收机来处理该物理信道，然而也可以使用其它接收机结构和实施方式并且它们在本发明的范围之内。

在典型的实施方式中，已接收信号以高于已接收信号的码片速率f_c的采样速率f_s被采样。例如，IS-95CDMA系统的码片速率可以是f_c＝1.2288Mcps(或者对于W-CDMA系统为3.84Mcps)，但是采样速率可以是，例如，码片速率的8倍(即，8×码片)、16倍(即，16×码片)、32倍(即，32×码片)或其它倍数。较高的采样速率允许定时在通道位置上“放大”以作精细调节。

如图6所示，雷克接收机620包括搜索器元件622和若干指元件630a到630n。这些元件的每个都从接收机612已接收采样并且执行与该元件相关的任务或按控制器640所控制的那样执行任务。例如，控制器640可以指令(或指定)搜索器元件622来搜索接收信号的强实例。强信号可存在于不同的时偏处，并且可以由搜索器元件622通过用不同的参数(例如，不同的PN码、不同的时偏，等等)来处理采样而被标识。可以设计搜索器622来把相应于已搜索信号的数据或者搜索结果的指示提供给控制器640。控制器640按由搜索器元件622辅助所确定的那样指定指元件630来解调已接收信号的最强实例。

如由控制器640所控制的那样，每个被指定的指元件630对已接收信号(即，特定指定时偏处的信号)的一个实例进行一条物理信道的解调。每个被指定的指元件630提供相应于被指定的已接收信号实例的已恢复码元(例如， S_A)。下面进一步详细描述了产生已恢复码元的解调。所有被指定的指元件630的已恢复码元(例如， S_A， S_B，...， S_N)接着被提供给组合器632并被组合以提供更能标识已发送数据的复合码元。经组合的码元代表已恢复的信道数据，并且被提供给随后的处理块(例如，解码器)。

美国专利号5764687、题为“MOBILE DEMODULATOR ARCHITECTURE FOR ASPREAD SPECRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM”和美国专利号5490165、题为“DEMODULATION ELEMENT ASSIGNMENT IN A SYSTEM CAPABLE OFRECEIVING MULTIPLE SIGNALS”的专利中进一步详细描述了CDMA系统的雷克接收机的设计和操作，这两个专利都被转让给本发明的受让人并且通过引用结合于此。

尽管为了简化未在图6中示出，然而每个指元件也可以包括计算该指元件处已恢复码元的质量指标(例如，平均能量)并且当该质量指标不超出特定阈值时屏蔽来自该指元件的已恢复码元的锁定检测器。屏蔽确保了只有接收具有足够强度和可靠性的信号的指元件才会对组合输出作出贡献，从而加强了已恢复码元的质量。

图7是可被用来实现图6中的一个指元件630的指元件700的实施例的框图。该指元件也被称作解调元件。来自接收机612的已接收采样被提供给乘法器710并用复数去扰频码PN进行去扰频，该去扰频码对应于发射机单元处使用的扰频码并且具有被分配给该指元件的时偏。

经去扰频的采样包括已接收信号中所有物理信道的数据。在发射机单元处，每条物理信道用相应的信道化编码(例如，IS-95CDMA系统中特定的Walsh码，或W-CDMA系统中特定的OVSF码)被信道化以产生与其它物理信道的数据正交的数据。在接收机单元处，为了处理特定的物理信道，经去扰频的采样被提供给乘法器712并用被分配给正被处理的物理信道的信道化编码C_d来去覆盖(即，相乘)。

来自乘法器712的输出被提供给累加器714并在信道化编码C_d的长度上被累加以产生经信道化的码元。例如，如果物理信道的位速率是1.92Mbps，则累加器714在4-码片的周期上对来自乘法器712的采样进行去覆盖以提供经信道化的码元。在另一个极端情况下，如果物理信道的位速率是7.5Kbps，则累加器714在512-码片的周期上对采样进行去覆盖以提供经信道化的码元。

在信道化编码C_d未知的情况下(例如，对于W-CDMA系统中的共享物理信道)，可以使用“假设的”信道化编码来处理已接收采样以产生中间结果(即“信道化采样”)，它可被存储并在确定了该物理信道所用的实际信道化编码后被进一步处理以提供经信道化的码元。上述与本申请同日提交的、美国专利申请号为09/655609的申请中详细描述了这种物理信道的部分处理。

回过头参考图4A，来自累加器714的经信道化的数据包括时分复用的分组、信令和导频数据。根据W-CDMA标志，对于闭环模式1，正交导频被用于两根发送天线。这两根天线的正交导频分别由使用表2和表3中定义的不同的导频码元模式W_p1和W_p2而产生。因此，在接收机单元处，导频码元模式通过分别由乘法器720a和720b用相同的导频码元模式W_p1和W_p2与经信道化的码元相乘而被移去。来自每一乘法器720a和720b的每个复数导频码元都表示特定码元时间处相应的导频的瞬时相位和幅度。来自乘法器720a和720b的导频码元接着被提供给相应的导频处理器722a和722b。

每个导频处理器722接收每个时隙的导频码元P并且根据来自前面时隙的导频码元来产生参考信号 P。参考表1，特定时隙的导频字段可以从2比特(即，1个码元)变化到16比特(即，8个码元)。因此，每个导频处理器722接收每个时隙的1到8个码元并且对每个时隙的导频码元进行滤波以产生一个或多个经滤波的导频码元。例如，每个导频处理器722可以对每个时隙中接收到的导频码元进行滤波(例如，平均)以产生表示该时隙的导频的相位和幅度的一个经滤波的导频码元。或者，在另一个极端情况下，每个导频处理器722可以不对导频码元进行任何滤波。

每个导频处理器722还处理经滤波的导频以产生参考信号 P。例如，对于线性外插，导频处理器722可以根据两个最近发生的时隙(i-1)和(i-2)的导频数据P(i-1)和P(i-2)来产生当前时隙(i)的参考信号 P(i，j)。每个导频处理器722也可以用曲线拟合、加权平均、总集平均或其它技术来产生该参考信号。

根据W-CDMA标准，导频数据在由分组和信令数据分开的时分复用的时间间隔中被发送。因此，已接收的导频数据以上述的方法被滤波并被处理以产生被用来解调分组和信令数据的一个或多个参考信号 P₁和 P₂(取决于工作模式)。导频数据也可被提供给提供已接收导频的质量指标的导频检测器(DET)738。在特定的实施方式中，导频检测器738测定已接收导频的功率并且提供导频质量估计 P_Q。

来自导频处理器722a和722b的参考信号 P₁和 P₂以及来自累加器714的经信道化的码元X被提供给数据恢复元件740，它进行必要的计算以便为指元件产生已恢复的码元。下面描述了数据恢复处理。

图7中，乘法器720a和720b以及导频处理器722a和722b构成指元件的导频处理单元的一部分。对于其中导频数据仅从一根天线被发出的工作模式，仅需要一条导频处理通路并且可以禁用其它导频处理通路。乘法器712和累加器714构成指元件的数据处理单元的一部分。

参考信号是对被发射机单元处的数据所调制的载波信号的估计。由于传输延迟和路径损耗，因此已接收的已调信号的幅度和相位随时间变化。这些变化也可以反映在导频中，并由参考信号检测并估计。因此，参考信号被用来对已接收信号进行相干解调。

在每个指定的指元件中，参考信号P和经信道化的码元 X(它是对接收的“实际”信号X的估计)可表示为：

P＝(P_I，P_Q)＝P_I+jP_Q，以及

X＝(X_I，X_Q)＝X_I+jX_Q.

为了恢复已发送的码元，可以执行下列操作：

其中 S表示已恢复的码元，e^j导频是导频的相位，点( P， X)是 P和 X的点积并且等于(P_IX_I+P_QX_Q)，点( P， X)是P和X的叉积并且等于(P_IX_Q-P_QX_I)。

点积和叉积用由参考信号 P估计的、被特定指元件接收的导频的相对强度对来自该指元件的经信道化的码元 X进行缩放。缩放被用来对来自指定的指元件各贡献加权以进行有效组合。因此，点乘执行作为相干雷克接收机的特性的相位投射和指加权的双重作用。美国专利号为5764687和5490165的专利中进一步描述了点积计算。

正被处理的物理信道可以从一根或两根天线(例如，对于W-CDMA系统中的STTD模式)被发出。此外，物理信道或可用BPSK调制(例如，对于IS-95 CDMA系统)或可用QPSK调制(例如，对于W-CDMA系统)进行调制。

对于BPSK调制(例如，IS-95 CDMA系统所用的)，叉积是噪声项并被忽略，导频相位为零，即，e^j导频＝(1+j0)。从而，已恢复的码元 S可表示为：

S_BPSK＝P_IX_I+P_QX_Q

     ＝点积( P， X)

对于QPSK调制(例如，W-CDMA系统所用的)，导频相位为e^j导频＝(1+j)。从而，已恢复的码元 S可表示为：

${\stackrel{\&OverBar;}{S}}_{\mathrm{QPSK}}=[(P_I{X}_I+P_Q{X}_Q)+j(P_I{X}_Q-P_Q{X}_I)](1+j)$

在W-CDMA标准的STTD模式中，对于一条物理信道，两个RF已调信号从两根天线被发出。从第二根天线发出的数据与第一根天线上发送的数据相同但被重新排序并取复数共轭以提供分集。从而，S_A1表示从第一根天线发出的码元序列{S₀，S₁，S₂，S₃，...}，而S_A2表示从第二根天线发出的码元序列{-S₁ ^*，S₀ ^*，-S₃ ^*，S₂ ^*，...}。

每个RF已调信号可以受到独立且不同的路径损耗。实际已接收信号X是这两个RF已调信号的加权和，并且可表示为：

X＝αS_A1+βS_A2，

其中α和β分别是从第一和第二根发送天线到接收天线的路径损耗，X是已接收码元序列{X₀，X₁，X₂，X₃，...}。已接收的码元可表示为：

$X_0=\mathrm{\&alpha;}{S}_0-\mathrm{\&beta;}{S}_1^{*},$ 方程式(3)

$X_1=\mathrm{\&alpha;}{S}_1+\mathrm{\&beta;}{S}_0^{*},$ 方程式(4)

$X_2=\mathrm{\&alpha;}{S}_2-\mathrm{\&beta;}{S}_3^{*},$ 以及              方程式(5)

$X_3=\mathrm{\&alpha;}{S}_3+\mathrm{\&beta;}{S}_2^{*}.$ 方程式(6)

联合方程式(3)到(6)，已恢复的码元 S₀和 S₁可如下被计算：

${\stackrel{\&OverBar;}{S}}_0=K(\stackrel{\&OverBar;}{P_1}{\stackrel{\&OverBar;}{X}}_0+{\stackrel{\&OverBar;}{P_2}}^{*}{\stackrel{\&OverBar;}{X}}_1),$ 以及

${\stackrel{\&OverBar;}{S}}_1=K(-{\stackrel{\&OverBar;}{P_2}}^{*}{\stackrel{\&OverBar;}{X}}_0+\stackrel{\&OverBar;}{P_1}{\stackrel{\&OverBar;}{X}}_1),$

其中K是缩放因子，K＝1/(|α|²+|β|²)， X表示作为实际已接收码元X的估计的经信道化的码元。缩放因子K先被用来对来自各种所指定的指的已恢复的码元进行缩放，然后组合这些码元以便对较可靠的码元加较高的权值。上述与本申请同日提交的、美国专利申请序列号为xx/xxxxxx[代理记录号QCPA000442]的专利申请中进一步详细描述了W-CDMA系统的解调。

这里描述的处理单元(例如，乘法器710、712和720，累加器714，导频处理器722，数据恢复元件740，控制器640及其它)可以用各种方式来实现，譬如专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器、微控制器、微处理器、或其它被设计以执行这里描述的功能的电子电路。同样，处理单元可以用执行能实现这里描述的功能的指令代码的通用或专门设计的处理器来实现。因此，这里描述的处理单元可以用硬件、软件、或它们的组合来实现。

存储器单元可以用包括如随机存取存储器(RAM)、快闪(Flash)存储器等存储器技术来实现。存储器单元也可以用诸如硬盘、CD-ROM驱动器等存储元件来实现。存储器单元的各种其它实现是可行的并且在本发明的范围之内。

上述优选实施例的描述使本领域的技术人员能制造或使用本发明。这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的，这里定义的一般原理可以被应用于其它实施例中而不使用创造能力。因此，本发明并不限于这里示出的实施例，而要符合与这里揭示的原理和新颖特征一致的最宽泛的范围。

Claims (19)

1.一种根据时分复用的导频数据产生参考信号的方法，所述方法的特征在于包括：

接收并处理已调信号以提供已接收采样；

处理已接收采样以提供导频码元；以及

根据可用的导频码元产生参考信号，其中所述参考信号包括代表已调信号的一个或多个载波信号的一种或多种特性的将来估计的一系列预测的导频码元，以及其中所述参考信号通过线性地外插来自前两个时间间隔的导频码元而产生。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理已接收采样包括

用信道化编码去覆盖已接收采样以提供经信道化的码元，以及

用特定的导频码元模式与经信道化的码元相乘以产生导频码元。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：

对来自每个时间间隔的导频码元进行滤波以产生一个或多个经滤波的导频码元，以及

其中所述参考信号根据可用的经滤波的导频码元而产生。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考信号通过外插来自前面时间间隔的导频码元而产生。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考信号通过曲线拟合来自前面时间间隔的导频码元而产生。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考信号通过平均来自前面时间间隔的导频码元而产生。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考信号通过用一组加权因子对来自前面时间间隔的导频码元加权并且平均经加权的导频码元而产生。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考信号通过总集平均来自前面时间间隔的导频码元而产生。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时分复用的导频数据可供用于每个时间间隔的特定持续时间。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述每个时间间隔与从1到8范围间的特定数量的导频码元相关。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考信号是用一个或多个载波信号的相位和幅度估计值表示。

12.一种对包括时分复用的导频数据的已调信号进行解调的方法，所述方法的特征在于：

接收并处理已调信号以提供已接收采样；

处理已接收采样以提供导频码元和经信道化的码元；

根据可用的导频码元产生参考信号，其中所述参考信号包括代表对已调信号的一个或多个载波信号的一种或多种特性的将来估计的一系列预测的导频码元；以及

用所述参考信号对经信道化的码元进行解调以产生已恢复的码元，

其中，所述参考信号通过对可用的导频码元进行外插、曲线拟合、平均、加权平均或总集平均而产生。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述处理已接收采样包括

用信道化编码去覆盖已接收采样以提供经信道化的码元，

用特定的导频码元模式与经信道化的码元相乘以产生导频码元，以及

对来自每个时间间隔的导频码元进行滤波以产生一个或多个经滤波的导频码元，并且

其中所述参考信号根据可用的经滤波的导频码元而产生。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述处理已接收采样包括

用信道化编码去覆盖已接收采样以提供经信道化的采样，以及

在一定长度的信道化编码上累加经信道化的采样以提供经信道化的码元。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述解调包括

执行参考信号中预测的导频码元和经信道化的码元之间的点积以产生已恢复的码元。

16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述解调包括

执行参考信号中预测的导频码元和经信道化的码元之间的点积，

执行参考信号中预测的导频码元和经信道化的码元之间的叉积，以及

组合点积和叉积的结果以产生已恢复的码元。

17.一种用于在CDMA通信系统中处理物理信道的接收机单元，其特征在于包括：

用于接收已调信号并且提供表示在物理信道上发送的数据的已接收采样的接收机；以及

耦合到所述接收机的至少一个解调器元件，每个解调器元件包括

数据处理单元，用于接收并处理已接收采样以提供经信道化的码元，以及

导频处理单元，用于接收并处理已接收采样以提供经信道化的码元，并且根据可用的导频码元产生参考信号，其中所述参考信号包括代表对已调信号的一个或多个载波信号的将来估计的一种或多种特性的一系列预测的导频码元，以及其中所述参考信号通过对可用的导频码元进行外插、曲线拟合、平均、加权平均或总集平均而产生。

18.如权利要求17所述的接收机单元，其特征在于，每个解调器元件还包括

耦合到所述数据处理单元和所述导频处理单元的数据恢复元件，所述数据恢复元件用于接收参考信号和经信道化的码元并且产生已恢复的码元。

19.如权利要求18所述的接收机单元，其特征在于还包括：

耦合到所述至少一个解调器元件的组合器，用于接收并组合来自一个或多个指定的解调器元件的已恢复的码元以产生组合码元。

Images