CN1328853C - 瑞克接收方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于路径接收和瑞克合成扩频信号的瑞克接收装置，其包括叉指接收器、开关、加法器和缓冲器。叉指接收器基于路径解扩接收信号。开关基于路径有序地逐个选择从所述多个叉指接收器输出的解扩数据。加法器将所述开关选择的数据加到与所述数据相对应的瑞克合成中间结果上，并将相加结果作为更新后的瑞克合成中间结果输出。缓冲器保存从所述加法器输出的瑞克合成中间结果，并将与所述开关选择的数据相对应的瑞克合成中间结果输出到所述加法器。还公开了一种瑞克接收方法。

Description

瑞克接收方法和装置
技术领域
本发明涉及瑞克(rake)接收方法和装置，更具体地说，涉及基于路径接收和解扩扩频信号以及瑞克合成结果数据的瑞克接收方法和装置。
背景技术
最近，大量的注意力集中到了使用扩频技术作为高速、大容量无线电通信方案的CDMA(码分多址)。在此无线电通信方案中，使用如图3所示的那些发射装置和接收装置来进行通信。
该发射装置包括扩频单元301、D/A转换器302和发射模拟处理单元303。该接收装置包括接收模拟处理单元304、A/D转换器305、解扩单元306、307和308、以及瑞克合成单元309。
在发射端，首先，扩频单元301将发射数据与宽带扩频码相乘而进行扩频处理。然后D/A转换器302将数字扩频信号转换成模拟信号。发射模拟处理单元303进一步将D/A转换后的信号转换成具有高频区域中的频率的信号，并将此频率转换后的信号发射到传播路径。以此方式发射的信号通过具有不同传播时延的多个传播路径(图3所示情况下的路径1、路径2和路径3)到达接收端。
在接收端，首先，接收模拟处理单元304将接收信号转换成具有低频区域中的频率的信号。然后A/D转换器305将已经转换到低频区域的模拟信号转换成数字信号。以此方式获得的接收信号是将通过各个路径接收到的、具有不同到达时间的信号相加所获得的信号。然后解扩单元306、307和308中的每一个根据通过相应的一个路径接收到的信号的到达时间，通过将接收信号与扩频码相乘而进行解扩处理，这与扩频处理相逆。利用此操作，将通过路径1、路径2和路径3接收的数据各自分离。注意，此扩频码与发射端所用的扩频码相同。最后，瑞克合成单元309将通过各个路径接收到的、由解扩而分离的数据合成起来，由此获得期望的接收数据。
在上述解扩操作中，因为通过各个路径的数据的到达时间彼此不同，因此在路径1、路径2和路径3中的第n(n＝1，2，…)个位置处的数据(此后将称为第n个数据)的解扩结束时间彼此不同。如图4所示，假定通过路径1和路径2的数据的到达时间之间有T1秒的时间差，而通过路径2和路径3的数据的到达时间之间有T2秒的时间差。在此情况下，来自路径2的第n个数据相对于来自路径1的第n个数据以T1秒的时延而结束解扩，而来自路径3的第n个数据相对于来自路径2的第n个数据以T2秒的时延而结束解扩。因此，总的来说，在调整这些数据的时间后将它们瑞克合成。更具体地，在来自路径1的第n个数据解扩后T1+T2秒开始瑞克合成第n个数据，在该时间来自路径3的第n个数据解扩结束。
作为以上述方式在进行时间调整后瑞克合成数据的一个方案，已经提出了一种传统方案(例如参见日本早期公开专利No.10-209919和2001-345739)，其中来自各个路径的数据在解扩后被暂时存储在缓冲器中，并且当来自所有路径的数据完成解扩时对数据进行瑞克合成。
图5示出了传统瑞克接收装置的布置。此传统瑞克接收装置包括：基于路径对A/D转换后的接收信号进行解扩的叉指接收器201、202和203；用于进行时间调整的缓冲器204、205和206，所述缓冲器暂时保存来自各个路径、由叉指接收器201、202和203解扩的数据；和加法器207，当来自所有路径的第n个数据都保存在缓冲器中时所述加法器瑞克合成这些第n个数据(n＝1，2，…)。
注意，在来自所有路径的第n个数据全部保存在缓冲器204、205和206中之前，第(n+1)个数据、第(n+2)个数据，…有序地输入缓冲器中。缓冲器204、205和206是环式缓冲器，因此当数据存储到每个缓冲器的末端后，数据存储从该缓冲器的起始处继续。因此对于来自各个路径并被存储在缓冲器204、205和206中的第n个数据而言，需要在不被后继数据重写的情况下将其保存直到瑞克合成结束。
可以如下地获得在具有这种环式缓冲器结构的缓冲器204、205和206中的每一个中必须保存的数据的数量M。令W为通过多个路径的数据的到达时间之间的最大时间差(秒)(对应于通过路径1和路径3的数据的到达时间之间的最大时间差)，而S为一个数据间隔(秒)，于是M由W/S给出。也就是说，在缓冲器204、205和206中必须保存的数据的总数量D由D＝F×M＝F×W/S给出，其中F是叉指即叉指接收器的数量。
以下将描述此传统接收装置的操作。首先，A/D转换后的接收信号输入到叉指接收器201、202和203。例如考虑叉指接收器201、202和203分别对来自路径1的数据、来自路径2的数据和来自路径3的数据解扩的情况。假定通过路径1和路径2的数据的到达时间之间有T1秒的时间差，而通过路径2和路径3的数据的到达时间之间有T2秒的时间差。
首先，叉指接收器201获得来自路径1的第n个数据。此数据存储在缓冲器204中。在T1秒后，叉指接收器202获得来自路径2的第n个数据。此数据存储在缓冲器205中。在T2后，叉指接收器203获得来自路径3的第n个数据。此数据存储在缓冲器206中。当来自所有路径的第n个数据都被存储后，这些数据从缓冲器204、205和206中被读出并由加法器207相加，由此获得在第n个位置的接收数据(此后将称为第n个接收数据)。此后，对第(n+1)个数据、第(n+2)个数据，…进行类似处理。
上述传统瑞克接收装置在消除通过多个路径分别接收的接收信号之间的时间差后可以获得一个接收数据。然而，如上所述，在上述传统瑞克接收装置中，因为必须被保存以调整数据时间的数据的总数目由D＝F×W/S给出，因此随着叉指的数量F增大缓冲器的总容量也增大，这是所不期望的。
发明内容
本发明用来解决现有技术的上述问题，并将减小调整数据时间所要求的缓冲器的总容量作为其目的。
为了达到上述目的，根据本发明，提供了一种基于路径接收和瑞克合成扩频信号的瑞克接收装置，其包括：多个基于路径解扩接收信号的叉指接收器；基于路径分别保存从所述叉指接收器输出的解扩数据的多个寄存器；开关，基于路径有序地逐个选择保存在多个寄存器中的解扩数据；加法器，将所述开关选择的数据加到与所述数据相对应的瑞克合成中间结果上，并将相加结果作为更新后的瑞克合成中间结果输出；和缓冲器，其保存从所述加法器输出的瑞克合成中间结果，并将与所述开关选择的数据相对应的瑞克合成中间结果输出到所述加法器，并且所述缓冲器还在来自所有路径的、将被瑞克合成的数据相加之后，将瑞克合成中间结果作为瑞克合成结果输出。
此外，根据本发明，提供了一种基于路径接收和瑞克合成扩频信号的瑞克接收方法，其包括：基于路径解扩接收信号的步骤，基于路径保存解扩数据的步骤，基于路径有序地逐个选择所述保存的解扩数据的步骤，将所选择的数据加到与所述数据相对应的瑞克合成中间结果上的步骤，将相加结果作为更新后的瑞克合成中间结果输出的步骤，以及在来自所有路径的、将被瑞克合成的数据相加之后，将瑞克合成中间结果作为瑞克合成结果输出的步骤。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的瑞克接收装置的布置的框图；
图2是示出根据本发明实施例的瑞克接收装置的操作示例的时序图；
图3是示出CDMA无线电通信方案中的序列的框图；
图4是示出瑞克合成中时间调整的时序图；和
图5是示出传统瑞克接收装置的布置的框图。
具体实施方式
以下将参考附图详细描述本发明的实施例。
图1示出了根据本发明一个实施例的瑞克接收装置的布置。此实施例的瑞克接收装置包括叉指接收器101、102和103、寄存器104、105和106、开关107、加法器108和缓冲器109。
叉指接收器101、102和103基于路径解扩A/D转换后的接收信号，并输出解扩的数据。
寄存器104基于路径暂时保存从叉指接收器101输出的解扩数据。类似地，寄存器105和106基于路径分别暂时保存从叉指接收器102和103输出的解扩数据。
开关107接收从寄存器104、105输出的数据，并有序地逐个选择和输出这些数据。
加法器接收从开关107输出的数据和从缓冲器109输出的瑞克合成中间结果，并将这些数据相加的结果作为更新后的瑞克合成中间结果输出给缓冲器109。
缓冲器109保存从加法器108输出的瑞克合成中间结果。此外，与从开关107输出到加法器108的数据相对应的瑞克合成中间结果被输出到加法器108。在所保存的多个瑞克合成中间数据中，与来自所有路径的数据相加结束相对应的瑞克合成中间结果作为瑞克合成结果被输出。
更具体地说，此实施例中的缓冲器109是环式缓冲器。如果通过多个路径的数据的到达时间之间的最大时间差是W秒，而一个数据间隔是S秒，则缓冲器109中必须保存的瑞克合成中间结果的数量是W/S。因此，缓冲器109至少有W/S个寄存器。
因为通过各个路径的数据的到达时间是预先确定的，所以通过使开关107以预定顺序选择来自各个路径的数据即从寄存器104至106输出的数据，可以确定从开关107输出到加法器108的数据的数据号顺序。通过根据此顺序访问缓冲器109的寄存器，与输出到加法器108的数据相对应的数据号的瑞克合成中间结果被读出到加法器108。加法器108将与这些号相同的数据号的数据与该瑞克合成中间结果相加。相加结果作为瑞克合成中间结果写入缓冲器109原来的寄存器中，由此更新该寄存器的内容。
下面将参考图1描述根据此实施例的瑞克接收装置的操作。
考虑叉指接收器101、102和103分别解扩来自路径1的数据、来自路径2的数据和来自路径3的数据的情况。然而，各个叉指接收器可以任意解扩来自各个路径的数据。假定此实施例的工作时钟频率是码片速率即扩频码速率的Z倍。令SF为扩频比，扩频比是每个数据间隔扩频码中码片的数量，而叉指的数量即叉指接收器的数量是F，于是Z＝CEIL{(F+1)/SF}，其中CEIL{Y}表示等于或大于Y而小于Y+1的整数。
叉指接收器101通过将输入的A/D转换后的接收信号解扩而获得来自路径1的数据。然后叉指接收器101将解扩后的数据存储在寄存器104中。如果扩频比是SF，而工作时钟频率Z倍于码片速率，则每SF×Z个工作时钟周期输出解扩数据。因此，寄存器104将解扩数据保存X＝SF×Z个周期。
叉指接收器102通过将输入的A/D转换后的接收信号解扩而获得来自路径2的数据。然后叉指接收器102将解扩后的数据存储在寄存器105中。寄存器105将解扩数据保存X个周期。
叉指接收器103通过将输入的A/D转换后的接收信号解扩而获得来自路径3的数据。然后叉指接收器103将解扩后的数据存储在寄存器106中。寄存器106将解扩数据保存X个周期。
通过以X个周期的间隔重复上述操作序列，保存在寄存器104中的数据被瑞克合成，并且寄存器105中的数据和寄存器106中的数据也同样如此。
在第一个周期中，由开关107选择寄存器104中保存的数据。加法器108将开关107选择的来自路径1的数据与“0”值相加。然后将此相加结果作为瑞克合成中间结果存储在缓冲器109中。注意，因为来自路径1的数据是瑞克合成操作中的第一个数据，因此通过与“0”值相加将该数据存储在缓冲器109中而没有任何变化。
在下一个周期中，开关107选择寄存器105中保存的数据。加法器108将开关107所选择的来自路径2的数据与缓冲器109输出的并与该数据相对应的瑞克合成中间结果相加。然后加法器108将此相加结果作为新的瑞克合成中间结果存储在缓冲器109中。
在下一个周期中，开关107选择寄存器106中保存的数据。加法器108将开关107所选择的来自路径3的数据与缓冲器109输出的并与该数据相对应的瑞克合成中间结果相加。然后加法器108将此相加结果作为新的瑞克合成中间结果存储在缓冲器109中。
在下一个周期中，缓冲器109把已经被前面周期中的处理相加的、来自所有路径的数据的瑞克合成中间结果输出作为该数据的瑞克合成结果。
因为通过各个路径的数据的到达时间彼此不同，因此开关107所选择的数据号不必要相同。
下面通过使用具体数字来描述根据此实施例的瑞克接收装置的操作，其中特别强调瑞克合成操作。
例如，如果扩频比为SF＝4，而叉指数F＝3，则Z＝CEIL{(3+1)/4}＝1，并且操作时钟频率＝码片速率。此外，如上所述，因为寄存器104至106中的数据保存周期由X＝SF×Z给出，于是X＝4×1＝4。
在以下描述中，令A(n)表示来自路径1的第n个数据，A(n-1)表示第(n-1)个数据，…，B(n)表示来自路径2的第n个数据，B(n-1)表示第(n-1)个数据，…，C(n)表示来自路径3的第n个数据，C(n-1)表示第(n-1)个数据。
在图2中的第一周期中，加法器108将开关107所选择的来自路径1的第n个数据A(n)相加到“0”值。然后加法器108将此相加结果作为第n个数据的瑞克合成中间结果存储到缓冲器109中。此时，第n个数据的瑞克合成中间结果的值是A(n)。
在第二周期中，加法器108将开关107选择的来自路径2的第(n-1)个数据B(n-1)与从缓冲器109输出的(n-1)数据的瑞克合成中间结果相加。然后加法器108将此相加结果作为第(n-1)个数据新的瑞克合成中间结果存储到缓冲器109中。此时，第(n-1)个数据的瑞克合成中间结果是A(n-1)+B(n-1)。
在第三周期中，加法器108将开关107选择的来自路径3的第(n-2)个数据C(n-2)与从缓冲器109输出的(n-2)数据的瑞克合成中间结果相加。然后加法器108将此相加结果作为第(n-2)个数据新的瑞克合成中间结果存储到缓冲器109中。此时，第(n-2)个数据的瑞克合成中间结果是A(n-2)+B(n-2)+C(n-2)。
下面给出的表格1示出了此时间点在缓冲器109中存储的数据。
表1
数据号 瑞克合成中间结果
n+1 0
n A(n)
n-1 A(n-1)+B(n-1)
n-2 A(n-2)+B(n-2)+C(n-2)
在第四周期中，缓冲器109将第三周期中所计算的第(n-2)个数据的瑞克合成中间结果作为第(n-2)个数据的瑞克合成结果R(n-2)输出。
在第五周期中，加法器108将开关107所选择的来自路径1的第(n+1)个数据A(n+1)相加到“0”值。然后加法器108将此相加结果作为第(n+1)个数据的瑞克合成中间结果存储到缓冲器109中。此时，第(n+1)个数据的瑞克合成中间结果的值是A(n+1)。
在第六周期中，加法器108将开关107选择的来自路径2的第n个数据B(n)与从缓冲器109输出的n数据的瑞克合成中间结果相加。然后加法器108将此相加结果作为第n个数据新的瑞克合成中间结果存储到缓冲器109中。此时，第n个数据的瑞克合成中间结果是A(n)+B(n)。
在第七周期中，加法器108将开关107选择的来自路径3的第(n-1)个数据C(n-1)与从缓冲器109输出的(n-1)数据的瑞克合成中间结果相加。然后加法器108将此相加结果作为第(n-1)个数据新的瑞克合成中间结果存储到缓冲器109中。此时，第(n-1)个数据的瑞克合成中间结果是A(n-1)+B(n-1)+C(n-1)。
在第八周期中，缓冲器109将第七周期中所计算的第(n-1)个数据的瑞克合成中间结果作为第(n-1)个数据的瑞克合成结果R(n-1)输出。
在第九周期中，加法器108将开关107所选择的来自路径1的第(n+2)个数据A(n+2)相加到“0”值。然后加法器108将此相加结果作为第(n+2)个数据的瑞克合成中间结果存储到缓冲器109中。此时，第(n+2)个数据的瑞克合成中间结果的值是A(n+2)。
在第10周期中，加法器108将开关107选择的来自路径2的第(n+1)个数据B(n+1)与从缓冲器109输出的(n+1)数据的瑞克合成中间结果相加。然后加法器108将此相加结果作为第(n+1)个数据新的瑞克合成中间结果存储到缓冲器109中。此时，第(n+1)个数据的瑞克合成中间结果是A(n+1)+B(n+1)。
在第11周期中，加法器108将开关107选择的来自路径3的第(n-1)个数据C(n)与从缓冲器109输出的n数据的瑞克合成中间结果相加。然后加法器108将此相加结果作为第n个数据新的瑞克合成中间结果存储到缓冲器109中。此时，第n个数据的瑞克合成中间结果是A(n)+B(n)+C(n)。
在第12周期中，缓冲器109将第七周期中所计算的第n个数据的瑞克合成中间结果作为第n个数据的瑞克合成结果R(n)输出。
根据以上描述，在第三和第四周期进行第(n-2)个数据的瑞克合成；在第二、第七和第八周期进行第(n-1)个数据的瑞克合成；在第一、第六和第11周期进行第n个数据的瑞克合成；在第五和第10周期进行第(n+1)个数据的瑞克合成；而在第九周期进行第(n+2)个数据的瑞克合成。这样，第(n-2)个数据、第(n-1)个数据、第n个数据、第(n+1)个数据、第(n+2)个数据…被有序地瑞克合成。
此实施例已经举例说明了叉指数即叉指接收器的数量F是3的情况。然而，本发明不限于此，并可以等同地应用到叉指数被设定为除了3之外的任意值的情况。
此外，此实施例举例说明了将来自所有路径的数据相加后的瑞克合成中间结果作为瑞克合成结果输出的情况。然而，从缓冲器输出到加法器108的瑞克合成中间结果也可以被输出到外部装置，以允许该装置识别出来自所有路径的数据相加后的瑞克合成中间结果以作为瑞克合成结果。
在此情况下，将现有技术中的缓冲器容量与此实施例中的缓冲器容量进行比较。在现有技术中，令F为叉指接收器的数量，如上所述，需要F个缓冲器，每个保存W/S个数据。因此，要被保存在缓冲器中的数据的总数量D1变成F×W/S。相反，在此实施例中，因为需要保存W/S个瑞克合成中间结果的缓冲器和F个寄存器，因此数据的总数量D2变成W/S+F。例如，如果W＝4.16×10-5(秒)、S＝1.04×10-6(秒)、F＝6，则D1＝240而D2＝46。从此示例可以看出，与现有技术相比此实施例中的总缓冲器容量可以减小。
如上所述，此实施例的瑞克合成装置在数据解扩时将来自每个路径的第n个数据相加到瑞克合成中间结果，而不是在来自所有路径的第n个数据都被解扩后再进行瑞克合成。因此，不需要准备与叉指接收器数量相等的缓冲器。相反，只需要准备一个保存瑞克合成中间结果的公共缓冲器。这可以极大地减小总缓冲器容量。

Claims (5)

1.一种基于路径接收和瑞克合成扩频信号的瑞克接收装置，其特征在于包括：
多个基于路径解扩接收信号的叉指接收器(101-103)；
多个寄存器(104-106)，所述多个寄存器基于路径分别保存从所述叉指接收器输出的解扩数据；
开关(107)，基于路径有序地逐个选择保存在所述多个寄存器中的解扩数据；
加法器(108)，将所述开关选择的所述数据加到与所述数据相对应的瑞克合成中间结果上，并将相加结果作为更新后的瑞克合成中间结果输出；和
缓冲器(109)，保存从所述加法器输出的瑞克合成中间结果，并将与所述开关选择的数据相对应的瑞克合成中间结果输出到所述加法器，并且所述缓冲器在来自所有路径的、将被瑞克合成的数据相加之后，将瑞克合成中间结果作为瑞克合成结果输出。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述开关以若干个周期的间隔有序地选择所述多个寄存器中保存的数据，所述若干个周期在数量上与通过向叉指数量加一获得的和相等，所述叉指在数量上与所述叉指接收器相等。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述缓冲器保存瑞克合成中间结果，所述瑞克合成中间结果的数量等于通过多个路径的数据的到达时间之间的最大时间差除以一个数据间隔所得到的商。
4.一种基于路径接收和瑞克合成扩频信号的瑞克接收方法，其特征在于包括：
基于路径解扩接收信号的步骤；
基于路径保存解扩数据的步骤；
基于路径有序地逐个选择所述被保存的解扩数据的步骤；
将所选择的数据加到与所述数据相对应的瑞克合成中间结果上，并将相加结果作为更新后的瑞克合成中间结果输出的步骤；以及
在来自所有路径的、将被瑞克合成的数据相加之后，将瑞克合成中间结果作为瑞克合成结果输出的步骤。
5.如权利要求4所述的方法，其中
所述解扩步骤包括通过使用多个叉指接收器(101-103)而基于路径解扩接收信号的步骤，并且
所述有序地选择的步骤包括以若干个周期的间隔有序地选择所保存的数据，所述若干个周期在数量上与通过向叉指数量加一获得的和相等，所述叉指在数量上与叉指接收器相等。
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