CN1283010A - 包括数据接收机的扩频数据传输设备 - Google Patents

Abstract

该扩频数据传输设备包括一个数据接收机,用于在传输信道被错位之前接收具有持续时间Ts的码元组成并通过具有周期Tc的扩频码扩频的数据,该信道具有L个每个都产生延迟的主要广播路径,该接收机包括:一个称为Rake电路的接收电路,由L个分路形成用于处理涉及路径延迟的数据,一个估计电路用于所接收的码元。还包括干扰消除电路,具有适合各种Ts的长持续时间,该电路执行下列运算:

Description

包括数据接收机的扩频数据传输设备

本发明涉及包括数据接收机的扩频数据传输设备，该数据接收机用于在传输信道被借用前接收以持续时间Ts的码元组成并通过具有周期Tc的扩频码扩频的数据，该信道具有每个都产生延迟的不同广播路径，该接收机包括：

一个由L个分路形成的称为Rake电路的接收电路，用于处理涉及路径延迟的数据，

一个估计电路，用于所接收的码元。

本发明也涉及处理以扩频为特征的数据的一种方法。

这种设备是公知的并在便携电话领域明显有着许多用途。关于该主题可以参考欧洲专利EP0851600。该公知的设备包括一个接收机，该接收机将延迟一个或更多码元周期的信号合并，目的是减少出现在超过该码元周期时间段内的干扰的影响。

本发明也打算通过利用其它方法消除出现在超过该码元周期多倍时间段内的干扰。

为此目的，这种接收机的特征在于它进一步包括一个覆盖各个Ts的长持续时间干扰消除电路。

通过非限定性示例并参照下面描述的实施例，将本发明的这些和其它方面阐述得更清楚。

在附图中：

图1表示按照本发明的一个接收机，

图2是解释码元周期和扩频单元持续时间的时序图，

图3表示按照本发明的接收机的细节，和

图4表示包含在图3所示接收机中的干扰消除电路的详细构成。

在图1中表示了与基站2协同工作的一个传输设备1，该基站使用QPSK调制(正交相移键控)发射对应CDMA方式的复数形式数据。该设备用数据发射机3和数据接收机4共用一个天线8的形式。

该接收机4明显包括一个解调器12，该解调器在对从天线8所接收的数据处理后进行解调，和包括一个数据处理单元14，该处理单元与标记为15的Rake接收电路合并。该电路允许改善发生在各个路径Pth1，Pth2，…，Pthn上的无线电链路的接收，以便对于终端20可以使用的数据d_-k具有尽可能好的质量。

按照本发明，在接收机中进一步提供有干扰消除电路25。

在图2中，线A表示要传输的码元，为简单起见用两个状态表示。Ts是该码元的持续时间。该码元经历由扩频码进行的调制，每个扩频码具有持续时间Tc。Ts／Tc的比值提供了扩频系数。该扩频码实际上用有关用户的第一码Csp和有关基站的第二码Csc形式体现，该基站发射该码。因此组合扩频码允许通过相关在接收机级恢复传输的码元。

图3表示按照本发明的接收机的细节。以接收由四个分路例如BR1到BR4形成的复合信号y(t)的Rake接收电路15形式，来处理来自导致各个延迟τ1到τ4的各种路径的信号。这些分路各自包括采样器ER1到ER4，该采样器以1／Tc频率对所接收信号的实部R(y)进行采样而另一个采样器EI1到EI4用于该信号的虚部J(y)。各个采样器的采样时间对于每个分路偏移τ1到τ4的时间段。相关器CR1到CR4提供通过各个采样器ER1到ER4所采样的信号的实部与根据本地所处理的部分Csp和Csc形成的扩频码的相关性。相关器CI1到CI4对于此所接收信号的虚部提供相同的相关性。该相关器上输出的信号由所使用信道的估计进行校正。基于信道冲击响应处理的估计由一个信道估计器50实现。该类型估计器形成了现有技术部分，该技术的说明可以在1958年3月出版的IRE会议录46卷中R．PRICE和P．E．GREEN所著题目为“用于多径信道的一种通信技术”的文章中找到。很明显这种估计是以所谓BCCH(见UMTS标准)的信道为基础的。各个乘法器M11、M12、M13、M14和M15使对相关器CR1和CI1输出信号幅度和相位的调整成为可能，(后者通过乘以-1给出相关器CR1和CI1组输出信号的共轭部分)；对于其它分路也是一样的。相加器A11和A12最后产生校正过的信号。相加器ARF和AIF产生由该电路各个分路所处理信号的组合。

按照本发明，在将这些信号施加到判决电路SR和SI前，通过相加器ARI和AⅡ减去由干扰消除电路25评估的干扰成分。

该电路25包括涉及计算的一个部件25a和有意存储由判决电路SR和SI所估计出的各个数据的一个部件25b，该判决电路因此形成估计电路用于所接收并在终端20处可再现的码元。计算电路因此使用这些各种所存储的数据和各种由估计器50产生的信道各个估计样本。

图4表示消除电路25的结构。该电路是K个互相关块IntC1到IntCK的形式，其中K限定了可以抑制干扰的时间段。这些块接收信号Epth1到Epth4，这些信号可能证实指定给路径Pth1到Pth4的分路BR1到BR4的作用。块IntC1的各个乘法器N11到N15与相加器PR1到PI1协同工作对以前的操作执行这些类似运算，但是这些运算与块IntCK的判决数据d_-1到d_-k有关。两个相加器FRⅠ和FⅡ将所有块的成分合并以产生计算出的干扰信号R(ISI)和J(ISI)。

由这些块执行的各个计算将结合下列理由进行解释：

在使用无线电广播的通信中，传输信道被分裂成L个路径，每个路径一方面导致τ₁的延迟，另一方面导致φ₁的相位转动和β₁的幅度衰减，以致从发射信号S(t)所接收的信号Y(t)将考虑这些各种干扰和噪声n(t)，并写成下式： $Y\left(t\right)=\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\β}}_{1\·}{e}^{\mathrm{j\φ}1}S(t-{\mathrm{\τ}}_1)+n\left(t\right)\left(1\right)$

信号S(t)代表数据d_k，该数据经历由扩频码C(t-k，Ts)的扩频，其中Ts代表传输码元的持续时间。该码由C_j值形成，以便可以写成下式： $C\left(t\right)=\underset{j=0}{\overset{j=k-1}{\mathrm{\Σ}}}{C}_j\mathrm{\δ}(t-\mathrm{jTc})---\left(4\right)$

其中Tc代表扩频码单元的持续时间而K是这些扩频码单元的数量。也可以写成：Ts=KTc。然后信号x(t)可以写成： $Y\left(t\right)=\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\β}}_{1\·}{e}^{\mathrm{j\φ}1}\·\underset{k=-\∞}{\overset{K=+\∞}{\mathrm{\Σ}}}{d}_{-k}\·C(t-{\mathrm{\τ}}_1-\mathrm{kTs})+n\left(t\right)\left(5\right)$ 每个Rake接收机分路执行一个相关，这些分路的输出信号r(τ₁)可以写成： $r\left({\mathrm{\τ}}_1\right)=\underset{k=-\∞}{\overset{k=+\∞}{\mathrm{\Σ}}}{d}_{-k}.W({\mathrm{\τ}}_1-\mathrm{kTs})+\mathrm{\η}\left({\mathrm{\τ}}_1\right)---\left(6\right)$

W(τ₁-kTs)是在括号中指示时间的信道冲击响应。该信号被分成两个部分：一个有用信号部分r_us和一个训练信号部分r_ps，可以写成如下：

r_us=d₀．W(τ₁)    (7a)

$r_{\mathrm{ps}}=\underset{k\≠0}{\mathrm{\Σ}}{d}_k.W({\mathrm{\τ}}_1+\mathrm{kTs})---\left(7b\right)$

由于延迟τ₁在时间间隔[0，Ts]内选择，因此意味着只考虑通过的码元，公式(6)写成： $r\left({\mathrm{\τ}}_1\right)=\underset{k=0}{\overset{k=K}{\mathrm{\Σ}}}{d}_{-k}.W({\mathrm{\τ}}_1-\mathrm{kTs})+\mathrm{\η}\left({\mathrm{\τ}}_1\right)---\left(9\right)$

选择K使得KTc≤τ_L

τ_L代表最长时间，该时间实际上不是固定的，因为它取决于物理环境。可以说能够从一个码元的几分之一到几个码元改变。

按照某种标准(特别是UMTS)τ_L假设为等于256Tc，由此系数K： $K=\frac{256.\mathrm{Tc}}{\mathrm{SF}.\mathrm{TC}}=\frac{256}{\mathrm{SF}}---\left(10\right)$

SF是扩频系数，该系数可以从4到256的范围取值。应当注意，预先不知道的信息的一个码元Ts的持续时间可以从4到256SF变化，用于估计路径引起的延迟的控制信道一个码元的持续时间是固定的(它等于UMTS情况下的256和IS95情况下的128)。

根据公式(9)，不受由已经传输的数据引起的干扰影响的部分r｀(t)可以被引出。 $r^{\′}\left(t\right)=r\left({\mathrm{\τ}}_1\right)-\underset{k=0}{\overset{k=K}{\mathrm{\Σ}}}{d}_k.W({\mathrm{\τ}}_1+\mathrm{kTs})+=d_0.W\left({\mathrm{\τ}}_1\right)+\mathrm{\η}\left({\mathrm{\τ}}_1\right)---\left(11\right)$

d₀是将估计的码元而d_-1，d_-2，…，d_-k是已经估计出的通过的码元。

在相加器ARI和AⅡ输出处的信号Z，该信号由Rake接收机和电路25的各个分路合并产生，写成： $Z=\underset{l=1}{\overset{l=L}{\mathrm{\Σ}}}{d}_{-k}\·W^{*}\left({\mathrm{\τ}}_1\right)\·r\left({\mathrm{\τ}}_1\right)-\underset{k=1}{\overset{k=K}{\mathrm{\Σ}}}{d}_{-k}\·(\underset{l=1}{\overset{l=L}{\mathrm{\Σ}}}{W}^{*}\left({\mathrm{\τ}}_1\right)\·W({\mathrm{\τ}}_1-\mathrm{kTs})---\left(12\right)$ $Z=\underset{l=1}{\overset{l=L}{\mathrm{\Σ}}}{W}^{*}\left({\mathrm{\τ}}_1\right).r\left({\mathrm{\τ}}_1\right)-\underset{k=1}{\overset{k=K}{\mathrm{\Σ}}}{d}_{-k}.R_{k.}----\left(13\right)$ 其中 $R_{k.}=\underset{l=1}{\overset{l=L}{\mathrm{\Σ}}}{W}^{*}\left({\mathrm{\τ}}_1\right).W({\mathrm{\τ}}_1-\mathrm{kTs})-----\left(14\right)$

块IntCK执行由公式(14)表示的计算。

各个乘法器N11，…，N15到NK1，…，NK5执行位于公式(11)负号后面的运算。公式(14)表示实现限制在[0，Ts]的信道冲击响应的互相关性和对该区间(0，Ts)外冲击响应的互相关性。

Claims (5)

1．一种扩频数据传输设备，包括一个数据接收机，用于在传输信道被错位之前接收由持续时间Ts的码元组成并通过具有周期Tc的扩频码扩频的数据，该传输信道具有每个路径产生延迟的不同广播路径，该接收机包括：

一个称为Rake电路的接收电路，由L个分路形成用于处理涉及路径延迟的数据，

一个估计电路，用于所接收的码元，

其特征在于该接收机进一步包括一个适用各种Ts的长持续时间干扰消除电路。

2．如同权利要求1中所要求的一种设备，其特征在于该干扰消除电路具有用于接收的输入：

数量L

扩频系数：Ts/Tc

由信道估计器产生的传输信道W(…)的估计系数

K个已经估计出的码元，

和一个输出用于在估计电路的输入处抑制估计出的干扰。

3．如同权利要求2中所要求的一种设备，其特征在于该消除电路执行下列运算 $\underset{k=0}{\overset{k=K}{\mathrm{\Σ}}}{d}_{-k.}(\underset{l=1}{\overset{l=L}{\mathrm{\Σ}}}{W}^{*}\left({\mathrm{\τ}}_1\right).W({\mathrm{\τ}}_1-\mathrm{kTs}))$

其中W(…)代表所述信道估计，而W^*(…)代表其共轭，

d_-k是已经估计出的码元。

4．如同权利要求3中所要求的一种设备，其特征在于该信道估计器作用于来自称为BCCH的信道的信息。

5．在按照权利要求1到4之一的一个接收机中实现的一种方法，其特征在于实现：

通过一个Rake接收机的一种信号接收，

对广播信道的一个估计，

用于产生判决后码元的一个判决，

已估计码元的存储，

对于一个持续时间的干扰消除，该持续时间可以超过码元的持续时间，干扰通过针对信道估计和判决后码元实现的互相关性计算出。

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