CN1561596A

CN1561596A - 一种用于cdma的扩频码同步跟踪方法及装置

Info

Publication number: CN1561596A
Application number: CN02819180.3A
Authority: CN
Inventors: 全刚
Original assignee: Linkair Communications Inc
Current assignee: Linkair Communications Inc
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2005-01-05
Also published as: AU2002315741A1; WO2004006480A1

Abstract

本发明公开了一种用于CDMA的扩频码同步跟踪方法及装置，主要包括：利用业务信道中的导频符号来进行跟踪；改进传统的迟早门电路为迟－准时－早电路，用(准时－早)和(迟－准时)两个差值的符号来生成误差函数，以抑制相关波形不对称带来的影响；同时运用多径分离的方法，进行多径跟踪。同步精度高，方法简单，易于实现。

Description

一种用于 CDMA的扩频码同歩跟踪方法及装置技术领域

本发明属于通信技术领域，其特别涉及 CDMA通信系统接收装置中的扩频码的同步跟踪方法，具体的将是一种用于 CDMA的扩频码同步跟踪方法及装置。背景技术

近几年来， CDMA 系统由于具有大容量、软容量、软切换、高话音盾量和低发射功率以及抗干扰和保密等独特的优势使它得以迅速发展，并成为第三代蜂窝通信系统的首选技术。

CDMA是一种以扩频通信为基础的调制和多址连接技术。在 CDMA通信系统中，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分，而是用各自不同的编码序列来区分。通常在 CDMA系统中，无论是基站发射机或移动站发射机均用扩频码对传输的数字信息扩展频谱，而接收设备利用本地扩频码对扩频信号相关解扩，解出有用的信息。同步就是要实现本地扩频码与接收到的扩频码在结构上、频率和相位上完全一致。

另外对于移动通信系统而言，在时间和频率上有^ ί艮大的不确定性，而且这些不确定性是随机的，无法预先补偿，必须不断的通过同步系统来补偿。因而在 CDMA系统中，同步系统是十分重要的。

扩频码的同步分成两个步骤：一是捕获，快速确定扩频码的相位，使本地扩频码与接收扩频码相位差小于一个码元宽度 Tc; 二是跟踪，细微调整扩频码的相位，使本地扩频码和接收扩频码相位达到精确同步，并维持这一同步。

对于移动通信来说，同步跟踪是必须的而且是十分重要的。在初始同步建立后，由于移动台位置不断的在变化，导致基站与移动台间的距离在不断的变化，因而接收信号的到达时间也是变化的，必须有跟踪电路来跟上这个变化，维持同步。

传统的 CDMA 系统跟踪方法是延迟锁定环（DLL - Delay lock loop ), 并由此变化为多种跟踪环路，例如 T型抖动环（TDL - Tau- di ther loop ), 双抖动环（DDL - Double di ther loop )等。这类环路都应用到了迟早门技术。图 1示出了典型的 DLL结构。其具体工作过程是：接收到的扩频信号 r (t)分别进入早迟相关器 la、 lb和准时相关器 lc, 与 PN码发生器 6所产生的三路不同相位的 PN码进行相关运算，得到解扩信号；由 a、 b两支路即早迟两支路所得的解扩信号，经过加法器 3，得到误差信号，再经过环路滤波器 4滤除环路噪声，可得误差信号，用来驱动压控振荡器（VC0 )产生控制信号，控制 PN码发生器 6的时钟相位向前或向后摆动，从而紧跟接收信号的相位变化；图中 c 支路为解调支路，接收到的扩频信号与经过定时调整的本地 PN码进行相关，得到解扩数据用于解调。

图 2 为误差函数曲线。由误差曲线可看出，迟早门技术依赖于扩频序列自相关函数的对称性，这就使得这类方法有一定的局限性。首先，要求超前和滞后两路相关器必须精确平衡，否则即使跟踪误差为 0时 DLL的输出也不会为 0。在模拟环中用 TDL可以解决这一问题，但会造成跟踪性能的下降。对于数字环路，这一问题不存在。其次，当考虑多径衰落时，多径信号相迭加后，相关波形会变为一系列幅度不等、有时间间隔的自相关峰的迭加，合成后的波形不可能再是对称的。在此情况下误差函数曲线将会变形，严重影响跟踪的性能。事实上，即便没有多径的影响，由于噪声的存在，相关波形也不可能完全对称的。为了解决这种问题，一些新的技术被采用，如卡尔曼滤波、匹配滤波等。但这些方法还不够成熟，存在实现复杂或占用资源过多之类的缺陷。最后，这类方法对各径信号的跟踪都是独立进行的，不适用于多径跟踪的情况，需做改进。发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于 CDMA 的扩频码同步跟踪方法及装置，针对多径传输的情况，通过全数字环路，使用一种改进的迟早门技术，对于误差函数的变形不敏感，并结合多径分离的思路，将各径的跟踪联合起来做，是一多径跟踪技术。并实现方法筒单，易于实现，同步精度较高的目的。

本发明的目的是由下述技术方案来实现的：

一种用于 CDMA的扩频码同步跟踪方法，其特征在于，

发端：在发射的信号中插入导频符号；

收端：在接收的信号中提取该导频符号；并且：

将用于跟踪的本地扩频码与对应径中的导频符号进行相关运算处理，得到三路解扩数据；

将解扩数据进行分离；

将分离后数据进行差值运算处理，得到二路差值信号；

对该二路差值信号进行低通滤波；

对低通滤波后的该二路差值信号进行判别，得到定时调整信号，对码片时钟进行调整。

所述的将用于跟踪的本地扩频码与对应径中的导频符号进行相关运算处理，得到三路解扩数据是指：用于跟踪的本地扩频码可包括早支路的早码、迟支路的迟码、准时支路的准时码；对早支路、迟支路、准时支路进行相关运算处理，得到三路解扩数据，且当多径时，每径都得到所述的三路解扩数据。

所述的将解扩数据进行分离是指：利用已知的理想相关波形，对各径信号进行分离（得到的各径解扩数据中，相互重叠的情况已大大减小）。

所述的对低通滤波后的该二路差值信号进行判别 , 得到定时调整信号 , 对码片时钟进行调整是指：当两个输入信号，即一组差值，都小于零时，输出 "- 1 "，此时接收信号滞后；当两个输入信号都大于零时，输出 "1 " , 此时接收信号超前；当两个输入信号符号相反时，输出 " 0" , 此时接收信号处于正确位置；

判别结果经环路滤波后产生控制信号进入 PN码发生器，调整本地扩频码的相位，产生扩频码，用于解扩；同时还要计算径间的距离，用于分离多径的计算处理。

所述的一种用于 CDMA的扩频码同步跟踪方法，其步骤包括：

在接收的信号中提取导频符号；

将用于跟踪的本地扩频码与对应径中的导频符号进行相关运算处理，所述的用于跟踪的本地扩频码可包括早支路的早码、迟支路的迟码、准时支路的准时码，所述的相关运算处理可以是对早支路、迟支路、准时支路进行相关运算处理，得到三路解扩数据，且当多径时，每径都得到所述的三路解扩数据；

利用已知的理想相关波形, 对各径信号进行分离;

将分离后数据进行差值运算处理，所述的进行差值运算处理即是相加运算处理，即：用早、迟和准时三路数据生成二路差值信号；

对该二路差值信号进行低通滤波；

对低通滤波后的该二路差值信号进行判别，即：当两个输入信号，即一組差值，都小于零时，输出此时接收信号滞后；当两个输入信号都大于零时，输出 "1" , 此时接收信号超前；当两个输入信号符号相反时，输出 "0" , 此时接收信号处于正确位置；

所述的用早、迟和准时三路数据生成二路差值信号是指：进行（准时 - 早）和（迟 - 准时）运算，得到两路差值信号。所述的判别结果经环路滤波后产生控制信号进入 PN码发生器，调整本地扩频码的相位，产生扩频码，用于解扩是指：在判别时，若输入控制信号大于阔值 P_Q, 说明接收信号超前，本地扩频码相位也应向前调整；若输入控制信号小于 - P_Q，说明接收信号滞后，本地扩频码相位也应向后调整；若输入控制信号在土 P_Q之间，说明此时正确同步，扩频码相位不做调整；调整步长为 r。/N , 产生扩频码，用于解扩。

一种用于 CDMA的扩频码同步跟踪装置，包括 PN码发生器，其特征在于还包括：多经分离器，相关器，加法器，低通滤波器，判别器，环路滤波器；相关器的输出为多经分离器的输入；

多经分离器的输出为加法器的输入;

所述的加法器的输出为低通滤波器的输入；

低通滤波器的输出为判別器的输入；

判别器的输出为环路滤波器的输入；

环路滤波器的输出为 PN码发生器的输入；

PN码发生器输出的径间距离数据为多经分离器的另一输入。

本发明的有益效果在于，通过提供一种用于 CDMA的扩频码同步跟踪方法及装置，针对多径传输的情况，通过全数字环路，使用一种改进的迟早门技术，对于误差函数的变形不敏感，并结合多径分离的思路，将各径的跟踪联合起来做，是一多径跟踪技术。实现了方法简单，易于实现，同步精度较高的良好效果。

附图说明

图 1是一种 DLL跟踪环路原理图。

图 2是迟早门技术的误差函数曲线。

图 3显示根据本发明的方法设计的同步跟踪环路示意图。具体实施方式

下面通过实施例及附图对本发明进行详细阐述。

参见图 3, 以两径跟踪为例，超前、滞后的间隔为 T_c/N，调整步长亦为 T_c/N, 先到达的径为第一径。导频符号 10由接收信号中提取出来。 22a、 22b、 22c 为第一径跟踪用的本地扩频码，表示为 C(t- ή+Γ_ε/Λ (早码）、 Cit-T.-T N) (迟码）和 C(t- ή) (准时码）， ή为笫一径的延时估计。 23a、 23b, 23c 为第二径跟踪用的本地扩频码，表示为 C(t- f₂+r。/N) (早码）、 C{t-T₂-T N) (迟码）和 C(t- f₂) (准时码）, f₂为第二径的延时估计。本地扩频码由 PN码发生器 21 不断调整时延而得到，其初始值由同步捕获给出。导频信号 10与这两组扩频码 22、 23分别做相关运算（通过 11、 12两组相关器），得到对应的解扩数据。两组解扩数据进入多径分离器 13。

多径分离器 13 中的操作说明如下。设接收信号为 r (^人进入多径分离器 13的两组信号分别为

G_ia = r(t)C(t - Γ,. + T_c /N)dt

G_ib = f r(t)C(t― _;. ― T_c /N)dt

i = 1,2

多径分离器 13中的操作是

(^m - )^

G _IB = G_IB - R_c {f_ib - f j )G _JC

G = G_ic - i?_c(f,. - _; ,_c

R_c (f_ia - _o c(t - , ) (t - ,

i, j = 1,2 i≠ j

其中为扩频码的理想相关波形，可事先计算好，并存储起来；

¾^,_Ζ· = 1,2为各早、迟支路的估计延时； 0 ,0， ,ζ·=1,2为分离后的解扩数据。多径分离后的两组解扩数据进入加法器 14a、 14b、 15a 和 15b, 进行如下运算：（准时—早）和（迟 -准时）。得到两组差值。之后，这两组差值分别经过低通滤波器（LPF ) 16a、 16b、 17a和 17b进行滤波。滤波后进入判別器 18a 和 18b, 判别器的功能是：当两个输入信号（即一组差值）都小于零时，输出说明接收信号滞后；当两个输入信号都大于零时，输出 " , 说明接收信号超前；当两个输入信号符号相反时，输出 "0" , 说明接收信号处于正确位置。判别结果经环路滤波器 19a和 19b后产生控制信号进入 PN码发生器 2 , 调整本地扩频码的相位，方法是：若输入控制信号大于阈值 P。，说明接收信号超前，本地扩频码相位也应向前调整；若输入控制信号小于- P_D, 说明接收信号滞后，本地扩频码相位也应向后调整；若输入控制信号在 ± P。之间，说明此时正确同步，扩频码相位不故调整。调整步长为？；/N , 产生 22、 23 两组扩频码，用于解扩。同时还要计算当前时刻两径间的距离 f₂ - ή 20, 输出到多径分离器 13 中，用于分离多径的计算。

由上面的阐述可以看出，本发明通过多径分离和三路相关器共同参与跟踪来对抗多径衰落的影响，使算法对相关波形的对称性不敏感，可以降低跟踪的抖动，减小噪声的影响，使跟踪的整体性能提高。

上面针对两径跟踪的情况对本发明进行了说明，对于更多径的情况，本发明同样适用。

此外，本发明是对迟早门电路的一种改进，不会过多的增加硬件复杂度，准时支路的输出仍可用于业务解调。

本发明通过提供一种用于 CDMA的扩频码同步跟踪方法及装置，针对多径传输的情况，通过全数字环路，使用一种改进的迟早门技术，对于误差函数的变形不敏感，并结合多径分离的思路，将各径的跟踪联合起来做，是一多径跟踪技术。实现了方法筒单，易于实现，同步精度较高的良好效果。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

Claims

权利要求

1. 一种用于 CDMA的扩频码同步跟踪方法，其特征在于，

发端：在发射的信号中插入导频符号；

收端：在接收的信号中提取该导频符号；并且：

将用于跟踪的本地扩频码与对应径中的导频符号进行相关运算处理，得到三路解扩数据；

将解扩数据进行分离；

将分离后数据进行差值运算处理，得到二路差值信号；

对该二路差值信号进行低通滤波；

对低通滤波后的该二路差值信号进行判别，得到定时调整信号，对码片时钟进行调整。

2. 根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述的将用于跟踪的本地扩频码与对应径中的导频符号进行相关运算处理，得到三路解扩数据是指：用于跟踪的本地扩频码可包括早支路的早码、迟支路的迟码、准时支路的准时码；对早支路、迟支路、准时支路进行相关运算处理，得到三路解扩数据，且当多径时，每径都得到所述的三路解扩数据。

3. 根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述的将解扩数据进行分离是指: 利用已知的理想相关波形，对各径信号进行分离。

4. 根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述的对低通滤波后的该二路差值信号进行判别，得到定时调整信号，对码片时钟进行调整是指：当两个输入信号，即一组差值，都小于零时，输出 "- , 此时接收信号滞后；当两个输入信号都大于零时，输出 "1 " , 此时接收信号超前；当两个输入信号符号相反时，输出 "0"，此时接收信号处于正确位置；

判别结果经环路滤波后产生控制信号进入 P 码发生器，调整本地扩频码的相位，产生扩频码，用于解扩；同时还要计算径间的距离，用于分离多径的计算处理。

5. 根据权利要求 1所述的方法，其步骤包括：

在接收的信号中提取导频符号；

将用于跟踪的本地扩频码与对应径中的导频符号进行相关运算处理，所述的用于跟踪的本地扩频码可包括早支路的早码、迟支路的迟码、准时支路的准时码，所述的相关运算处理可以是对早支路、迟支路、准时支路进行相关运算处理，得到三路解扩数据，且当多径时，每径都得到所述的三路解扩数据；

利用已知的理想相关波形 , 对各径信号进行分离；

将分离后数据进行差值运算处理，所述的进行差值运算处理可以是相加运算处理，即：用早、迟和准时三路数据生成二路差值信号；

对该二路差值信号进行低通滤波;

对低通滤波后的该二路差值信号进行判别，即：当两个输入信号，即一组差值，都小于零时，输出 "-1"，此时接收信号滞后；当两个输入信号都大于零时，输出 "1" , 此时接收信号超前；当两个输入信号符号相反时，输出 "0" , 此时接收信号处于正确位置；

判别结果经环路滤波后产生控制信号进入 PN码发生器，调整本地扩频码的相位，产生扩频码，用于解扩；同时还要计算径间的距离，用于分离多径的计算处理。

6. 根据权利要求 5所述的方法，其特征在于，所述的用早、迟和准时三路数据生成二路差值信号是指：进行（准时 - 早）和（迟 - 准时）运算，得到两路差值信号。

7. 根据权利要求 5所述的方法，其特征在于，所述的判别结果经环路滤波后产生控制信号进入 PN码发生器，调整本地扩频码的相位，产生扩频码，用于解扩是指：在判别时，若输入控制信号大于阐值 P_fl，说明接收信号超前，本地扩频码相位也应向前调整；若输入控制信号小于- P。，说明接收信号滞后，本地扩频码相位也应向后调整；若输入控制信号在 ± P。之间，说明此时正确同步，扩频码相位不做调整；调整步长为 r_e/N , 产生扩频码，用于解扩。

8. 根据权利要求 5所述的方法，其步骤可进一步包括：

所述的用早、迟和准时三路数据生成二路差值信号是指：

进行（准时 -早）和（迟 - 准时）运算，得到两路差值信号；所述的判别结果经环路滤波后产生控制信号进入 PN码发生器，调整本地扩频码的相位，产生扩频码，用于解扩是指：在判别时，若输入控制信号大于阈值 P。，说明接收信号超前，本地扩频码相位也应向前调整；若输入控制信号小于- P_D, 说明接收信号滞后，本地扩频码相位也应向后调整；若输入控制信号在士 P。之间，说明此时正确同步，扩频码相位不做调整；调整步长为！/N，产生扩频码，用于解扩。

9. 一种用于 CDMA的扩频码同步跟踪装置，包括 PN码发生器，其特征在于还包括：多经分离器，相关器，加法器，低通滤波器，判别器，环路滤波器；

导频符号与 PN码发生器输出的本地扩频码共同构成相关器的输入；相关器的输出为多经分离器的输入；

多经分离器的输出为加法器的输入；

所述的加法器的输出为低通滤波器的输入；

低通滤波器的输出为判别器的输入；

判别器的输出为环路滤波器的输入；

环路滤波器的输出为 PN码发生器的输入；

PN码发生器输出的径间距离数据为多经分离器的另一输入。