CN1613195B - 具有单独分支补偿器的瑞克接收器及相关方法 - Google Patents

Abstract

一种瑞克接收器包括至少两个分支(1、2、3)、被耦合于所述分支(1、2、3)的组合器(4)以及补偿器，至少一个分支包括分支补偿器(20-25)，所述分支补偿器(20-25)被设置用于接收输入符号信号并用于产生输出符号信号，并用于使输入符号信号乘以共轭的输出符号，该分支补偿器包括第一算数模块(20)，用于使所述输入符号信号乘以共轭的先前输入符号信号，并包括第二算数模块(25)，用于通过使第一算数模块的输出符号信号乘以分支补偿器先前的输出符号信号，而生成输出符号信号。

Description

具有单独分支补偿器的瑞克接收器及相关方法

技术领域

本发明涉及一种瑞克(rake)接收器，其包括至少两个分支、被耦合于所述分支(finger)的组合器以及补偿器。

本发明亦涉及一种用于在瑞克接收器中使用的分支，该接收器包括至少两个分支、被耦合于所述分支的组合器以及补偿器；并且涉及一种系统，其具有至少一个便携单元和至少一个网络单元，用于无线电通信，而至少一个单元包括至少一个瑞克接收器，该接收器包括至少两个分支、被耦合于所述分支的组合器以及补偿器；并且涉及一种便携单元，其包括至少一个瑞克接收器，该接收器包括至少两个分支、被耦合于所述分支的组合器以及补偿器；并且涉及一种网络单元，其包括至少一个瑞克接收器，该接收器包括至少两个分支、被耦合于所述分支的组合器以及补偿器；并且涉及一种方法，用于与瑞克接收器的至少一部分一致而补偿信号，并且包括至少两个分支处理步骤、组合步骤和补偿步骤；并且涉及一种处理器程序产品(如例如软件产品或计算机程序产品)，用于实施至少一部分瑞克接收器，并且包括待通过处理器运行的至少两个分支功能、组合功能和补偿功能；并且涉及一种处理器程序产品(如例如软件产品或计算机程序产品)，用于实施分支并包括待通过处理器运行的分支功能，并且用于与瑞克接收器的至少一部分组合而使用，该接收器的至少一部分由待通过所述处理器运行的至少两个分支功能、组合功能和补偿功能至少部分地实施。

通过让分支(或耙臂)单独处理所发送信号的多路径分量，然后通过例如使用组合器来组合其能量，瑞克接收器采用多路径传播(例如当所发送的信号在接收之前通过建筑物等而反射时存在多路径传播)。另外，更具体而言，所述分支(或耙臂)跟踪并解扩多路径分量。这种瑞克接收器例如被用在码分多路访问(CDMA)电信系统或宽带码分多路访问(WCDMA)电信系统中，而所述便携单元是例如移动电话，并且所述网络单元是例如基站或交换机或路由器或桥或服务器等。

背景技术

这种瑞克接收器从EP 0 989 687 A2中是已知的，该专利公开了一种瑞克接收器，其包括：三个分支；组合器，其输入被耦合于所述分支的输出；以及补偿器，其输入被耦合于所述组合器的输出，并且其输出通过受控振荡器而耦合于混合器的振荡器输入，该混合器例如用于将中间频率信号转换成基带信号，该信号被提供给所述分支。每个分支对应于不同的传输路径并且处理用于该特定传输路径的信号分量(最后，从而能与通过由于反射等造成的不同传输路径而接收的RF信号较好地同步。)，经处理的信号分量与来自其它分支(对应于其它传输路径)的经处理的信号分量一起全部被组合于所述组合器中，然后被进一步处理等。由于经由所述受控振荡器和所述混合器而位于组合器的输出和所述分支的输入之间，该补偿器通过控制所述受控振荡器而为整体瑞克接收器进行频率偏移补偿。

发明内容

本发明的目的尤其是提供一种可处理较复杂情况的瑞克接收器。

依照本发明的瑞克接收器的特征在于至少一个分支包括分支补偿器。所述分支补偿器被设置用于接收输入符号信号并用于产生输出符号信号，并包括：第一算数模块，用于使所述输入符号信号乘以共轭的先前输入符号信号；以及第二算数模块，用于使所述输出符号信号乘以所述分支补偿器先前的输出符号信号。

现在，例如，除了具有对整体瑞克接收器的一个补偿以外，亦通过在所述分支中引入所述分支补偿器，单独传输路径通过包括单独分支补偿器的其单独分支而获得单独补偿。该分支补偿器例如补偿分支的相关器的输出信号。因此，分支补偿器补偿符号信号(例如在数学上)。

本发明尤其基于为单独传输路径创建单独补偿的基本思想。

本发明尤其解决了提供可处理较复杂情况的瑞克接收器的问题，所述情况如例如是高速情况(如例如处于500km/h)下的多普勒频率偏移，这是由于现在不是(仅仅)每个接收器进行频率偏移补偿而是例如每个分支另外进行补偿(换句话说，每个传输路径进行补偿)而造成的。

根据一个实施例，分支补偿器包括被串联耦合的滤波器和振幅规范器，其中滤波器的输入连接到所述第一算数模块的输出，并且振幅规范器的输出连接到第二算数模块的输入。这是有利的，因为包括例如FIR滤波器的所述滤波器和所述振幅规范器的所述分支补偿器是低复杂度的和高稳定度的。

根据一个实施例，至少一个分支包括导频信道相关器和业务信道相关器，并且分支补偿器的输出被耦合于第三和第四算数模块的第一输入，而第三和第四算数模块的第二输入被耦合于相关器的输出。这是有利的，因为在所述分支补偿器的输出被耦合于如例如乘法器的第三和第四算数模块的第一输入时，包括已知导频信道相关器和已知业务信道相关器的所述至少一个分支允许通过所述分支补偿器来估算频率偏移，之后所述第三和第四算数模块使共轭的估算频率偏移乘以两个相关器的输出信号以便于补偿两个补偿器之后的频率偏移。

根据一个实施例，至少一个分支包括平均单元，其输入被耦合于第三算数模块的输出并且其输出被耦合于第五算数模块的第一输入，而第五算数模块的第二输入被耦合于第四算数模块的输出。这是有利的，因为进一步包括已知平均单元的所述至少一个分支可被实施于硬件、软件或两者的混合中。

根据一个实施例，多个分支的每个都包括分支补偿器。这是有利的，因为每个都包括所述分支补偿器的大多数或优选地全部分支允许单独补偿大多数或优选地全部传输路径，而所述分支补偿器一起形成所述补偿器。

根据一个实施例，瑞克接收器包括用于将中间频率信号转换成基带信号的混合器，混合器包括被耦合于稳定振荡器的振荡器输入。这是有利的，因为包括用于将中间频率信号转换成基带信号的混合器的所述瑞克接收器不再需要由反馈回路中的受控振荡器来提供。

依照本发明的分支的、依照本发明的系统的、依照本发明的便携单元的、依照本发明的网络单元的、依照本发明的方法的实施例对应于依照本发明的瑞克接收器的实施例。

从以下描述的实施例来看，本发明的这些和其它方面将是显而易见的，并且将被参照这些实施例而说明。

附图说明

图1以方块图形式说明了包括依照本发明的分支的依照本发明的瑞克接收器，

图2以方块图形式说明了包括分支补偿器的依照本发明的分支，并且

图3说明了示出依照本发明的方法和用于实施分支的依照本发明的处理器程序产品的流程图。

具体实施方式

图1以方块图形式说明了包括依照本发明的三个分支1、2、3的依照本发明的瑞克接收器，所述分支的输入被耦合于A/D转换器5的输出并且其输出被耦合于组合器4的输入。A/D转换器5的输入被耦合于混合器6的输出，该混合器的第一输入接收例如中间频率(IF)信号并且其第二输入被耦合于稳定振荡器的输出以便于将所述IF信号向下转换成基带信号，如例如同相(I)分量和正交(Q)分量，其由所述A/D转换器5(通常并行，在此情况下A/D转换器5包括两个子转换器)向上采样并量化成数字采样。这些采样被提供给所有分支1、2、3，其将这些采样解扩并解调成符号信号。

图2以方块图形式说明了包括分支补偿器20-25的依照本发明的分支1、2、3，所述补偿器包括算数模块20，如例如乘法器20，其第一输入形成所述分支补偿器20-25的输入，并且其第二输入被耦合于延迟导入器23的输出。延迟导入器23的输入被耦合于所述算数模块20的所述第一输入，该模块的输出被耦合于如例如FIR滤波器21的滤波器21的输入。滤波器21的输出被耦合于振幅规范器22的输入，该规范器的输出被耦合于如例如乘法器25的算数模块25的第一输入。乘法器25的输出通过延迟导入器24耦合于算数模块25的第二输入并形成所述分支补偿器20-25的输出。

图2中说明的依照本发明的所述分支1、2、3进一步包括已知导频信道相关器10(用于解扩导频信道并产生瞬时相位和振幅估算)和已知业务信道相关器12(用于解扩数据信道)，其均由已知PN跟踪器11(用于估算并调节所接收的信号和本地产生的扩展码之间的相位偏差，而PN指的是伪噪声码，并且PN跟踪器以及可能的附加PN码生成器、乘法器和积分器是已知的技术)来控制。所述相关器10、12和PN跟踪器11的输入形成所述分支1、2、3的输入。相关器10的输出被耦合于分支补偿器20-25的所述输入和如例如乘法器13的算数模块13的第一输入，其第二输入被耦合于分支补偿器20-25的所述输出并且其输出被耦合于如例如加权多符号平均(WMSA)模块的已知平均单元15的输入。相关器12的输出被耦合于算数模块16的第一输入，其第二输入被耦合于平均单元15的输出。算数模块16的输出形成所述分支1、2、3的输出。

例如在码分多路访问(CDMA)电信系统或宽带码分多路访问(WCDMA)电信系统中，RF信号被交换于如例如移动电话的便携单元和如例如基站或开关或路由器或桥或服务器等的网络单元之间。这些单元包括用于处理多路径接收(换句话说，例如由于反射，所述RF信号通过不同路径而接收，所述路径由所述分支单独处理，之后结果被组合以能与所述RF信号较好地同步)的瑞克接收器。依照现有技术，瑞克接收器包括反馈回路，其包括受控振荡器(补偿器)，用于补偿频率上的波动(自动频率控制或AFC)。另外，该补偿器的输入被耦合于每个分支的另外输出或所述组合器的输出。然而，这种AFC回路不能处理高速情况(如例如以500km/h)下的多普勒频率偏移，这是由于不同传输路径通常需要不同补偿而造成的。

本发明尤其基于以下认识：AFC回路不能处理高速情况下的多普勒频率偏移，这是由于不同传输路径通常需要不同补偿而造成的；并且尤其基于为单独传输路径创建单独补偿的基本思想。

另外，如图2中所说明的，所述分支1、2、3的一个或多个的每个都被提供有分支补偿器20-25，其接收采自相关器10的输入符号信号，所述输入符号信号通过算数模块20和延迟导入器23而乘以共轭的先前输入符号信号，从而产生组合信号，其通过滤波器21而滤波，之后振幅通过振幅规范器22而规格化。结果信号是输出符号信号，其通过算数模块25和延迟导入器24而乘以先前输出符号信号。所述组合输出符号信号被分别提供给算数模块13和14以被乘以相关器10和12的共轭输出信号，之后在算数模块13的共轭输出信号已被平均单元处理之后，算数模块14的输出信号通过算数模块16而乘以算数模块13的所述共轭输出信号。所述算数模块13、14、16和20的任何一个亦负责使需要被共轭的那些信号共轭，或者未示出的进一步的模块使这些信号共轭，而信号的所述共轭是已知的技术。

结果，例如通过使滤波器21和/或振幅规范器22个体化，分支补偿器20-25允许每个分支现在都能处理较复杂的情况，如例如高速情况下的多普勒频率偏移。此外，包括分支补偿器的整体分支可用很灵活的软件或很快的硬件，或者两者的混合来制成。因此，图1和2中所示的每个方块可以是100％的硬件、100％的软件或者两者的混合。图1和2中所示的每个方块都可与图1和2中所示的每个其它方块集成。

在图3中被说明并且示出依照本发明的方法和用于实施分支的依照本发明的处理器程序产品的流程图中，以下的方块具有以下意义：

方块30：PN跟踪所接收的信号和本地PN码之间的相位；

方块31：用本地PN码解扩采样以便于估算信道参数，其结果是输入符号信号；

方块32：用本地PN码解扩采样以便于生成用户数据；

方块33：使所述输入符号信号乘以共轭的先前输入符号信号；

方块34：滤波该被乘的输入符号信号；

方块35：规格化该经滤波的被乘的输入符号信号，其结果是输出符号信号；

方块36：使所述输出符号信号乘以先前的输出符号信号；

方块37：使所述输入符号信号乘以共轭的被乘的输出符号信号，其结果是第一组合信号；

方块38：使所述用户数据乘以所述共轭的被乘的输出符号信号，其结果是第二组合信号；

方块39：计算所述第一组合信号的平均；

方块40：使所述第一组合信号的共轭的平均乘以所述第二组合信号。

所述方块30-40的每一个对应于方法的(子)步骤和/或处理器程序产品的(子)功能，对应于不应被排除的另外(子)步骤和/或(子)功能，如以下所述。依照本发明的方法和用于实施分支功能的依照本发明的处理器程序产品如下而起作用。

当忽略多路访问干扰(MAI)和符号间干扰(ISI)时，方块30、31和32的输入处的所接收的信号可被写为

r(t)＝exp(j·Δω·t)·{∑h(n)·C_pilot[t-nT_s]+∑a(k)·h(k)·C_traffic[t-nT_s]+m(t)}，

其中r(t)是所接收的复杂信号，n是符号数，h(n)是无线传播参数(假定在一个符号时间中是静态的)，C_pilot(t)是包括PN码和片波形的导频信道的扩展信号，C_traffc(t)是业务信道的扩展信号，a(n)是符号信号，Δω是载波频率偏差，m(t)是噪声，并且T_s是符号周期。忽略方块31的输出处的来自业务信号和噪声m(t)的干扰，则导频相关器的输出信号可被写为

P(n)(Δω)＝INT[nT_s→(n+1)T_s]of r(t)·C*_pilot[t-nT_s]dt

＝INT[nT_s→(n+1)T_s]of exp(j·Δω·t)·h(n)·C_pilot[t-nT_s]·C*_pilot[t-nT_s]dt

＝h(n)exp[j·Δω·(n·T_s+T_s/2)]·[2·sin(Δω·T_s/2)/Δω]，

其中“INTI[nT_s→(n+1)T_s]of”是对某式从nT_s到(n+1)T_s的取整。当没有载波频率偏差时，Δω＝0，极佳的无线传播参数可被写为

P(n)(0)＝h(n)·T_s

然后对相关器的Δω的影响可被写为

F(Δω)＝P(n)(Δω)/P(n)(0)＝exp[j·Δω·(n·T_s+T_s/2)]·[2·sin(Δω·T_s/2)/(T_s·Δω)]，

显然，存在载波频率偏差(Δω)的两个影响，也就是振幅衰减[2·sin(Δω·T_s/2)/(T_s·Δω)]和相位偏移，包括可变(n相关的)相位偏移Δω·n·T_s和固定相位偏移Δω·T_s/2。振幅衰减很小并且可被容忍。在方块33的输出处，当忽略振幅衰减并假定无线传播参数显示出一个符号周期中的变化时，换句话说h(n)＝h(n-1)时，信号可被写为

P(n)(Δω)·P*(n-1)(Δω)＝|h(n)|²·exp[j·Δω·T_s]，

在FIR滤波和振幅规格化之后，在方块35的输出处，相位偏移估算可被写为

S(n)＝exp[j·Δω·T_s]

在方块36的输出处，补偿信号可被写为

Φ(n)＝Φ(n-1)·S(n)＝exp[j·{n·Δω·T_s+Φ(0)}]，

其中Φ(0)是固定初始相位。然后，当忽略振幅衰减时，补偿之后的导频符号信号可被写为

P’(n)＝P(n)·Φ*(n)＝h(n)·exp[j·{Δω·T_s/2-Φ(0)}]，

类似地，补偿之后的业务符号信号可被写为

Q’(n)＝Q(n)·Φ*(n)＝a(n)·h(n)·exp[j·{Δω·T_s/2-Φ(0)}]，

两个等式仅显示出了固定相位{Δω·T_s/2-Φ(0)}，其没有作用并且被方块39消除，从而导致载波频率偏差的影响被减小。

上述等式和/或公式的每一个和上述等式和/或公式的每部分可被认为是依照本发明的方法的另外(子)步骤和/或依照本发明的处理器程序产品的另外(子)功能。所述分支补偿器、依照本发明的所述分支以及依照本发明的所述瑞克接收器的至少大多部分现在可通过例如数字信号处理器以软件形式来实施，该处理器很灵活并且更有利，这是因为对于成百万个单元仅被写一次。还有当以硬件形式被实施时，本发明仍是很有利的，这是因为很稳定并且允许反馈回路中的补偿器被避免。

Claims (8)

1.一种瑞克接收器，包括至少两个分支(1、2、3)、被耦合于所述分支(1、2、3)的组合器(4)以及补偿器，至少一个分支包括分支补偿器(20-25)，特征在于所述分支补偿器(20-25)被设置用于接收输入符号信号并用于产生输出符号信号，并包括：第一算数模块(20)，用于使所述输入符号信号乘以共轭的先前输入符号信号；以及第二算数模块(25)，用于使所述输出符号信号乘以所述分支补偿器先前的输出符号信号，

其中，所述至少一个分支(1、2、3)包括导频信道相关器(10)和业务信道相关器(12)，所述导频信道相关器(10)产生所述输入符号信号，并且所述分支补偿器(20-25)的输出被分别耦合于第三算数模块(13)的第一输入和第四算数模块(14)的第一输入，而所述第三算数模块(13)的第二输入被耦合于所述导频信道相关器(10)的输出，所述第四算数模块(14)的第二输入被耦合于所述业务信道相关器(12)的输出。

2.权利要求1的瑞克接收器，特征在于所述分支补偿器(20-25)包括被串联耦合的滤波器(21)和振幅规范器(22)，其中所述滤波器(21)的输入连接到所述第一算数模块(20)的输出，并且所述振幅规范器的输出连接到所述第二算数模块(25)的输入。

3.权利要求1的瑞克接收器，特征在于所述至少一个分支(1、2、3)包括平均单元(15)，其输入被耦合于所述第三算数模块(13)的输出并且其输出被耦合于第五算数模块(16)的第一输入，而所述第五算数模块(16)的第二输入被耦合于所述第四算数模块(14)的输出。

4.权利要求1的瑞克接收器，特征在于多个分支(1、2、3)的每个都包括分支补偿器(20-25)。

5.权利要求1的瑞克接收器，特征在于所述瑞克接收器包括用于将中间频率信号转换成基带信号的混合器(6)，所述基带信号输入到所述分支中，稳定振荡器(7)的输出耦合到混合器(6)的输入。

6.一种无线通信系统中的便携单元，包括权利要求1的瑞克接收器。

7.一种无线通信系统中的网络单元，包括权利要求1的瑞克接收器。

8.一种方法，用于在瑞克接收器的分支中补偿信号，所述方法包括：

解扩步骤(31)，用于对输入采样进行解扩，以生成输入符号信号；

另一解扩步骤(32)，用于对采样进行解扩，以生成用户数据；

分支补偿步骤，被设置用于接收输入符号信号并用于生成输出符号信号，所述分支补偿步骤包括：第一算数步骤(33)，用于使所述输入符号信号乘以共轭的先前输入符号信号；以及第二算数步骤(36)，用于使所述输出符号信号乘以所述分支补偿步骤先前的输出符号信号；

组合步骤(37)，用于使所述输入符号信号乘以共轭的输出符号信号；以及

另一组合步骤(38)，用于使所述用户数据乘以共轭的输出符号信号。

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