CN1507189A - 一种搜索器及多径搜索方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及WCDMA系统中多径接收技术领域。一种搜索器，包括搜索模块，多径分配模块，跟踪模块，解调模块和轮询模块，所述轮询模块搜索多径获得径信息，处理后发送给搜索模块进行搜索窗起始相位的调整。一种多径搜索方法，包括：a.轮询模块对输入信号进行轮询处理，并将处理结果输入到搜索模块；b.搜索模块对信号进行径搜索，并根据轮询模块输出调整搜索窗起始搜索相位；c.多径分配模块对需要跟踪的多径进行更新；d.跟踪模块对需要跟踪的多径设置锁定/失锁门限，将多径的相关信息发给解调模块及多径分配模块进行处理。本发明的搜索器和多径搜索方法，无需扩大正常搜索的搜索窗宽，运行时间复杂度和实现复杂度几乎没有增加。

Description

一种搜索器及多径搜索方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及宽带CDMA系统中，多径接收技术领域。

技术背景

在WCDMA系统中，RAKE接收机是其关键的组成部分，而多径搜索模块又是RAKE的核心部分。在多径搜索模块中，由于硬件条件的限制，搜索窗宽是有限的，但实际应用中，由于根据初始搜索获得的有效径配窗的随机性和主要由多径生灭引起的多径分布可能位于搜索窗外，如要减少这种风险至很低的程度，则搜索窗需要做的很大。

无线信道是自然界中一种较为恶劣的通信介质。协议25.104定义了NodeB入网测试必须满足的几种基本信道模型，包括Gaussian，Moving，BirthDeath，Case1～Case4。其中，Case2的多径分布最为分散，最大间距可达76.9chips。此外，根据欧洲标准化组织COST发布的COST259信道模型，其多径分布最为分散的是HT120信道，其多径间的最大间距亦达到了70chips左右。仅仅对上述几种协议规定的信道模型进行分析可知：如果仅使用单一的搜索窗进行搜索，其搜索范围至少要达到150chips以上，才可以实现在初始搜索配任何有效径的条件下，使得搜索窗可以包含包括Case2在内的所有多径信息。而在实际的外场环境中，信道条件更为复杂，由于径的传播条件的变化而导致径在一个比较大的范围内生灭的可能性是存在的，如发生了这种情况，即使使用了很大的搜索窗，也有可能无法避免径丢失的现象发生，而一旦搜索窗失去了对若干有效径的跟踪，RAKE接收机的解调性能将受到很大的影响，甚至造成拆链。因此，有必要使用一种机制对这种风险进行规避。

如图1所示，是目前WCDMA中最常见的搜索加跟踪的搜索器结构：在搜索开始的时候，搜索模块会启动一个初始搜索，其捕获的多径作为多径分配模块最初的分配依据，之后，此搜索按配置的参数周期进行。搜索模块需将其多径相位，能量，天线号报给多径分配模块。多径分配模块根据多径搜索上报的信息，按能量优先的原则对需要跟踪的多径进行更新，并将之实时传给跟踪模块。跟踪模块对需要跟踪的多径设置锁定/失锁门限，这是一个两个状态切换的闭环。然后将跟踪多径的相位，天线号，锁定/失锁状态发给解调。解调利用其中处于锁定状态的多径信息进行Rake合并。解调模块设计方法与本专利无关，在此略去。

现有技术的主要缺点如下：

1、现有技术的搜索窗宽一般设置的量级在几十chips左右。这样的搜索窗宽设置，假定最初的配径方式是将初始搜索获得的径配置在距离搜索窗起始相位1/3搜索窗宽处，那么，对如Case2这样的信道环境，如果初始搜索获得的有效径是Case2距基站最远的一条径，那么，前面的若干条有效径将丢失。这对解调性能影响巨大。

2、如有效径在几十chips的量级上发生大范围生灭，现有技术对这种情况是无能为力的，必然导致解调性能下降甚至拆链的结果。

3、现有技术如要避免1和2的发生，需要将搜索窗作的很大，这将不可避免的带来实现复杂度的增加和运行时间复杂度的增加。

发明内容

本专利的目的就是设计一种可以更大范围搜索的搜索器及使用该搜索器的多径搜索方法。

一种搜索器，包括搜索模块，多径分配模块，跟踪模块和解调模块，所述搜索模块搜索多径，获得径信息并发送给多径分配模块，所述多径分配模块将径信息处理后发送给跟踪模块，所述跟踪模块对径进行跟踪，根据径衰落情况进行锁定和失锁判断并输出径信息给解调模块进行解调，并将此判断反馈给多径分配模块；其特征在于所述的搜索器还包括一个轮询模块，所述轮询模块搜索多径并获得径信息，处理后发送给搜索模块进行搜索窗起始相位的调整。

所述的轮询模块包括相干累加模块、非相干累加模块和搜索窗搜索模块；

所述的相干累加模块对输入的信号进行去扰码及相干累加，并输出信号给非相干累加模块，所述的非相干累加模块对输入信号进行非相干累加，并将结果输出给搜索窗搜索模块，所述的搜索窗搜索模块对信号进行扩大的搜索窗搜索，并将搜索结果输出给搜索模块。

一种多径搜索方法，其特征在于包括以下步骤：

a、轮询模块对输入信号进行轮询处理，并将处理结果输入到搜索模块；

b、搜索模块对信号进行径搜索，并将结果输出给多径分配模块；

c、多径分配模块对需要跟踪的多径进行更新，并将更新的多径信号传送给跟踪模块；

d、跟踪模块对需要跟踪的多径设置锁定/失锁门限，将多径的相关信息发给解调模块及多径分配模块进行处理。

所述的步骤a进一步包括以下步骤：

a1、由相干累加模块对输入信号进行相干累加；

a2、由非相干累加模块对相干累加结果进行非相干累加并获得搜索窗；

a3、在搜索窗内进行多径捕获；

a4、将捕获的径的相位输出给搜索模块。

所述的步骤a3，是通过以下方式确定的：

确定一个径能量门限值，判断搜索窗中的相位能量是否超过该门限值，如果超过该门限值，则将该相位作为有效径输出。

所述的步骤b，还包括根据步骤a4的输入，对搜索窗起始位置进行调整的步骤b1。

所述的步骤b1，进一步是指：比较轮询模块输出的多径相位是否在当前搜索的起始和结束相位之内，如果在其内，则无须调整，如果不在其内，则使用轮询获得的最早的径或其前延若干相位点作为新搜索窗的起点。

所述的步骤a中，所述的轮询范围，是与当前搜索窗相关的一个数值。

所述的轮询范围是以当前搜索窗的搜索范围为基准，前后各补若干相位作为轮询搜索的搜索范围。

所述的步骤a中，轮询间隔可以设定为秒级。

所述的步骤a中，可以是一个搜索器按时分复用的方式轮询多个RL。由于采用了本发明的搜索器和多径搜索方法，无需扩大正常搜索的搜索窗宽，使得运行时间复杂度几乎没有增加。通过对含当前搜索窗的一个比较大的范围的周期的轮询搜索，有效的克服了根据初始搜索获得的有效径配窗的随机性，并可以对搜索窗外生成的新径作出快速反应。同时，本发明克服了原有方法中初始搜索的随机性，可以对搜索窗外生成的新径作出快速反应，同时无需扩大正常搜索的搜索窗宽。从而在少量增加实现复杂度的条件下，大大提高了系统的性能和可靠性。另外，由于本发明通过对多条链路时分复用的使用轮询搜索器，使得实现复杂度增加很小。由此可见，本发明在少量增加复杂度的条件下，大大提高了系统的性能和可靠性。

附图说明

图1是现有技术中的搜索器结构示意图；

图2是本发明的搜索器结构示意图；

图3是本发明搜索器中轮询模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。

如图2所示，是本发明设计的搜索器的结构示意图，从图中可以看出，本发明与原有的搜索器相比较，包括相同的多径分配模块，跟踪模块和解调模块，该搜索模块搜索径信号并发送给多径分配模块，该多径分配模块将径信号发送给跟踪模块，该跟踪模块对径信号进行高精度的跟踪，根据径信号衰落情况进行定和失锁判断并输出径信号给解调模块进行解调。

本发明与现有的搜索器相比，还包括一个轮询模块，该轮询模块搜索多径并获得径信息，处理后发送给搜索模块进行搜索窗起始相位的调整。

该轮询模块包括相干累加模块、非相干累加模块和搜索窗搜索模块；

其中相干累加模块对输入的信号进行去扰码及相干累加，并输出信号给非相干累加模块，该非相干累加模块对输入信号进行非相干累加，并将结果输出给搜索窗搜索模块，搜索窗搜索模块对信号进行扩大的搜索窗搜索，并将搜索结果输出给搜索器模块。

与本发明的搜索器相配合，本发明多径搜索方法包括以下步骤：

a、轮询模块对输入信号进行轮询处理，并将处理结果输入到搜索模块；

轮询处理是本发明的一个关键点所在，通过对含当前搜索窗的一个比较大的范围的周期的轮询搜索，有效的克服了根据初始搜索获得的有效径配窗的随机性，并可以对搜索窗外生成的新径作出快速反应。

该步骤的轮询周期即轮询间隔可以设定为秒级，也可以设定其他的级别，这由系统的要求来确定。同时，该步骤中可以是一个搜索器轮询多个RL，也就是复用，由于现有技术中，通过时序的设置和调度来实现复用的技术方案很多，在这里不再详细介绍。

a1、由相干累加模块对输入信号进行相干累加；

首先利用导频信息对输入的信号进行去扰码，去OVSF码的相干累加模块相干累加过程，该相干累加模块即是相关器。

a2、由非相干器对相干累加结果进行非相干累加并获得搜索窗；

非相干累加的目的在于进一步降低相干累加结果中噪声的影响，对若干组相干累加结果进行非相干累加，获得一个在一个比较大的相位范围内的能量延迟分布(PDP)，称此PDP为搜索窗。

a3、在搜索窗内进行多径捕获；

在前面得到的搜索窗内进行多径捕获，主要方法为按极低的虚警概率和一定的捕获概率确定一个门限，当相位能量超过门限者作为有效径提取出来。该满足的合适虚警概率和捕获概率的门限既可以通过仿真，也可以通过理论推导，也可以在实际环境中测定。因为各个厂家的实现方式不同，因此具体方法可自行决定，此处不再叙述。

这里的轮询范围，是与当前搜索窗相关的一个数值，比如以当前搜索窗的搜索范围为基准，前后各补一个当前搜索窗的大小作为轮询搜索的搜索范围。

关于如何确定轮询的搜索范围的问题，从下面段落的行文可以发现，轮询的搜索范围是当前搜索范围的一个扩展，其理论依据为：

a)根据协议25.104和25.943的信道模型设置，可以发现其最大多径分布范围为76.9chips。可以认为：此量级为业界公认的一个多径分布范围。因此，如当前搜索窗外有多径，其最有可能存在的区域是当前搜索窗前后几十chips的范围内。

b)根据协议25.104的BirthDeath信道模型，其多径生灭的最大范围是当前径左右10us，约合39chips。可以认为：此量级为业界公认的一个多径生灭范围。因此，如当前搜索窗外有多径发生生灭，其最有可能发生的区域是当前搜索窗前后几十chips的范围内。

c)根据信道中的多径传播理论，每一条径都是无数条不可分辨的从各个方向射来的小径的叠加。而无论城区，郊区或是山区，在短时内其传播环境具有连续性(即绝大部分是相似的)这就决定了径突然从几百chips以外产生的是一个小概率事件(指发生的可能性趋于0的事件)。从对已知的文献查阅和对外场实测数据的分析，没有发现关于径可能在几百chips以外产生的证据。同时，也没有任何一个厂家宣称自己的系统可以应付这种情况。由于器件的成本(因为搜索器是系统的前端，所以搜索窗每增大1个chip，都会极大增加整个系统的成本)，也不可能有厂家消耗大量的资源只为应付一个小概率事件。

d)基于上面的考虑，本方案的轮询范围已足以应付实际系统中可能的最恶劣的情况。而本方案采用一个搜索器轮询多个RL的方法就是出于尽可能的节约成本的考虑。

a4、将捕获的径的相位输出给搜索模块。

此相位将输出给搜索模块进行它的搜索窗起始相位的调整。

b、搜索模块对信号进行径搜索，并将结果输出给多径分配模块；

本步骤与现有技术中搜索模块的作用相同，内容也相似，但因为前面a4步骤中，有一个将捕获的径的相位输出给搜索模块的步骤，因此，本步骤还包括一个对搜索窗起始位置进行调整的步骤。

因为当前的搜索始终是在一个相位范围内进行的，因此，只需比较一下轮询模块输出的多径相位是否在当前搜索的起始和结束相位之内，如在，则无需作任何调整，一旦在当前搜索窗外发现新径，则根据新径的位置确定一个新的与当前搜索范围大小相同的搜索窗。最后将当前的搜索范围调整到新的搜索窗上去以实现对新径的跟踪。

此外，在本发明的步骤a中，还存在一个如何确定轮询范围的问题，对该问题采用的解决方法是：以当前搜索窗的搜索范围为基准，前后各补若干相位作为轮询搜索的搜索范围。比如：前后各补一个当前搜索窗的大小，那么，此时轮询搜索的范围是当前搜索窗大小的3倍，为行文方便期间起见，将轮询范围分为三个当前搜索窗宽的部分，分别命名为前窗，中窗和后窗，起点为前窗的窗头。假设当前搜索窗大小为Wchips，搜索范围为绝对相位的Achips～Bchips。则轮询窗大小为可设为3Wchips，将此3Wchips分为三个Wchips的部分，分别命名为前窗，中窗和后窗。起点为前窗的窗头，即(A-W)chips处。轮询搜索的范围为(A-W)chips-(A+2W)chips。

c、多径分配模决对需要跟踪的多径进行更新，并将更新的多径信息传送给跟踪模块；

d、跟踪模块对需要跟踪的多径设置锁定/失锁门限，将多径的相关信息发给解调模块及多径分配模块进行处理。

步骤c和d是与现有技术中的搜索器模块相类似的过程，在这里不再详细介绍。

由于采用了本发明的搜索器和多径搜索方法，无需扩大正常搜索的搜索窗宽，使得运行时间复杂度几乎没有增加。通过对含当前搜索窗的一个比较大的范围的周期的轮询搜索，有效的克服了根据初始搜索获得的有效径配窗的随机性，并可以对搜索窗外生成的新径作出快速反应。同时，由于本发明对多条链路时分复用的使用轮询搜索器，使得实现复杂度增加很小。综上所述：本发明在少量增加复杂度的条件下，大大提高了系统的性能和可靠性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (11)

1、一种搜索器，包括搜索模块，多径分配模块，跟踪模块和解调模块，所述搜索模块搜索多径，获得径信息并发送给多径分配模块，所述多径分配模块将径信息处理后发送给跟踪模块，所述跟踪模块对径进行跟踪，根据径衰落情况进行锁定和失锁判断并输出径信息给解调模块进行解调，并将此判断反馈给多径分配模块；其特征在于所述的搜索器还包括一个轮询模块，所述轮询模块搜索多径并获得径信息，处理后发送给搜索模块进行搜索窗起始相位的调整。

2、如权利要求1所述的搜索器，其特征在于所述的轮询模块包括相干累加模块、非相干累加模块和搜索窗搜索模块；

所述的相干累加模块对输入的信号进行去扰码及相干累加，并输出信号给非相干累加模块，所述的非相干累加模决对输入信号进行非相干累加，并将结果输出给搜索窗搜索模块，所述的搜索窗搜索模块对信号进行扩大的搜索窗搜索，并将搜索结果输出给搜索模块。

3、一种多径搜索方法，其特征在于包括以下步骤：

a、轮询模块对输入信号进行轮询处理，并将处理结果输入到搜索模块；

b、搜索模块对信号进行径搜索，并将结果输出给多径分配模块；

c、多径分配模块对需要跟踪的多径进行更新，并将更新的多径信号传送给跟踪模块；

d、跟踪模块对需要跟踪的多径设置锁定/失锁门限，将多径的相关信息发给解调模块及多径分配模块进行处理。

4、如权利要求3所述的多径搜索方法，其特征在于所述的步骤a进一步包括以下步骤：

a1、由相干累加模块对输入信号进行相干累加；

a2、由非相干累加模块对相干累加结果进行非相干累加并获得搜索窗；

a3、在搜索窗内进行多径捕获；

a4、将捕获的径的相位输出给搜索模块。

5、如权利要求4所述的多径搜索方法，其特征在于所述的步骤a3，是通过以下方式确定的：

确定一个径能量门限值，判断搜索窗中的相位能量是否超过该门限值，如果超过该门限值，则将该相位作为有效径输出。

6、如权利要求3所述的多径搜索方法，其特征在于所述的步骤b，还包括根据步骤a4的输入，对搜索窗起始位置进行调整的步骤b1。

7、如权利要求6所述的多径搜索方法，其特征在于所述的步骤b1，进一步是指：比较轮询模块输出的多径相位是否在当前搜索的起始和结束相位之内，如果在其内，则无须调整，如果不在其内，则使用轮询获得的最早的径或其前延若干相位点作为新搜索窗的起点。

8、如权利要求3所述的多径搜索方法，其特征在于所述的步骤a中，所述的轮询范围，是与当前搜索窗相关的一个数值。

9、如权利要求8所述的多径搜索方法，其特征在于，所述的轮询范围是以当前搜索窗的搜索范围为基准，前后各补若干相位作为轮询搜索的搜索范围。

10、如权利要求3所述的多径搜索方法，其特征在于所述的步骤a中，轮询间隔可以设定为秒级。

11、如权利要求3所述的多径搜索方法，其特征在于所述的步骤a中，可以是一个搜索器按时分复用的方式轮询多个RL。