CN1619975A - 查找多径信道的延迟的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种查找多径信道的延迟以便对扩频信号进行接收的方法，该多径信道具有最大延迟扩散，该方法包括如下步骤：在时间窗口内执行第一延迟搜索，以便查找第一延迟，时间窗口位于最大延迟扩散内；在延迟存储器中存储第一延迟；在最大延迟扩散内移动时间窗口；在移动后的时间窗口内执行第二延迟搜索，以便查找第二延迟；基于第二延迟，对延迟存储器进行更新。

Description

查找多径信道的延迟的方法

技术领域

本发明涉及电信领域，特别地，涉及扩频电信系统。

背景技术

在典型的射频(RF)通信系统中，发射的信号可以经由多条路径、例如直接路径和反射路径从传输机向接收机进行传送。可以认为每条路径是一条受到衰落效应、频散等影响的独立信道。而且，在接收机处的信号合成会造成额外的衰落。这种操作环境被称为多径衰落环境。直接序列扩频(DS-SS)接收机能够在多径衰落环境中进行工作。通常，DS-SS接收机包括耙式接收机(Rake receiver)，它利用多个通常称为耙指(Rake finger)的解调“指”(“finger”)解调接收的信号。每个耙指对来自于多条信道路径的分量信号进行解调(该分量信号称为多径分量)。为了提高性能，将耙指的输出进行合并。

利用多径信道，发射的信号以分量形式到达，每个分量具有不同的延迟。如果延迟的持续时间足够长，则可以对分量进行区分，并且对其进行分离。然而，为了对信号进行解调，耙式接收机必须已知每条信道路径的延迟。

通常，耙式接收机同延迟搜索器和延迟跟踪器一起进行工作。延迟搜索器对接收的信号进行分析并且找到延迟。将这些延迟分配给耙指。但是，在移动电信中，由于接收机的移动，信道可能会受到额外的衰落。延迟跟踪器在信道搜索之间对由搜索器分配的延迟进行跟踪。因此，搜索器检查大范围的延迟，而跟踪器检查围绕所分配的延迟的小范围。

美国专利6,560,273披露了用于在多径衰落信道中工作的DS-SS接收机。该系统包括具有多个耙指的耙式接收机。每个耙指对来自于多个信道路径之一的接收信号进行解调。将多个耙指的输出进行合并。每个耙指利用选定的分配延迟以同步于一条信道路径的延迟。搜索器周期性地在接收的信号中执行信道搜索，以便检测信道中最强路径的新的延迟。多个跟踪器调整在搜索器执行的搜索之间的选定分配延迟，其中一个跟踪器用于一条信道路径。延迟控制器有效地连接到搜索器和跟踪器。延迟控制器将来自于搜索器的最强路径的新延迟与选定的分配延迟进行比较，并且只有当新延迟之一与大于预定阈值的选定分配延迟之一不同时，才向这一个选定分配延迟重新分配该新延迟。

美国专利6,430,166旨在通过级联路径搜索器提高码分多址(CDMA)接收机中的解调器的性能，从而获得优化的信道特征。

美国专利6,370,183披露了一种耙式接收机，其对于在时间上偏移的多个多径分量中的每一个具有一个指。为了降低误码率，特别是为了在时变环境中降低高数据速率应用中的误码率，对每个分量的强度上的短期变化进行预测，并且由此使每个指的系数进行自适应。

另外，一些科技文献中对扩频电信系统中延迟扩散及其对耙式接收的影响进行了探讨(例如，Impact of spreading bandwidth on RAKEreception in dense multipath channels，Communication Theory Mini-Conference，1999，Win，M.Z.；Kostic，Z.，第78-82页；Performance ofRAKE reception in dense multipath channels：implications of spreadingbandwidth and selection diversity order.Selected Areas inCommunications，IEEE Journal on，Win，M.Z.；Chrisikos，G.；Sollenberger，N.R.第1516-1525页；Impact of spreading bandwidthon RAKE reception in dense multipath channels Selected Areas inCommunications，IEEE Journal on，Win，M.Z.；Kostic，Z.A.，第1794-1806页；Virtual path analysis of selective RAKE receiver in densemultipath channels Communications Letters，IEEE，Win，M.Z.；Kostic，Z.A.，第308-310页)。

本发明旨在提供一种查找多径信道延迟的改进方法，特别是为扩频信号的耙式接收提供一种查找多径信道延迟的改进方法。

发明内容

本发明提供了一种查找具有最大延迟扩散的多径信道的延迟以便对扩频信号进行接收的方法。换句话说，利用一种接收机(搜索器)，它能够对在为进行搜索而考虑的最大延迟扩散之内的路径进行识别。

在位于最大延迟扩散内的时间窗口内执行第一延迟搜索。将在第一延迟搜索中已经识别的延迟存储在延迟存储器中，例如用于由耙式接收机进行读取。可选地，延迟存储器是耙式接收机的组成部分。

对于连续的延迟搜索，在最大延迟扩散内移动时间窗口。在移动后的时间窗口内执行第二延迟搜索。利用在第二延迟搜索中识别的延迟更新延迟存储器。

本发明是特别有益的，因为本发明能够在具有小于最大延迟扩散的长度的时间窗口内执行延迟搜索。这有利于具有简化复杂度的延迟搜索器的设计，例如减少了相关器的数量。通过在延迟扩散内周期性移动时间窗口，还覆盖了整个延迟扩散。

根据本发明的一个优选实施例，利用一种重复模式，来确定每次周期性重复时时间窗口在延迟扩散中的位置。更佳地，对该重复模式进行选择，以便在延迟搜索的每次周期性重复中，时间窗口都能够覆盖延迟扩散的中间部分。

根据本发明的另一个优选实施例，对时间窗口的长度进行选择，以便在延迟搜索的每次周期性重复中使时间窗口能够覆盖延迟扩散的中央部分。

以这种方式，相对于在延迟扩散的边缘部分，在延迟扩散的中间以及中央部分，执行更多次的延迟搜索。因此，当在延迟扩散的中间和中央部分的信号路径的平均存在时间通常短于在延迟扩散边缘部分具有延迟的信道路径的平均存在时间时，相对于全面延迟搜索，几乎以相同的精度对延迟进行识别，其中在每次重复期间在整个延迟扩散上执行全面延迟搜索。

应该注意，本发明特别有利于在码分多址(CDMA)类型的无线移动通信系统中进行的应用。本发明既能够应用于通过网络部件的耙式接收，也能够应用于通过用户设备的耙式接收。

附图说明

将对本发明的下列优选实施例仅通过举例和参考附图来进行详细解释，其中：

图1是根据本发明的接收机实施例的示意性框图，

图2是说明本发明中的方法实施例的流程图，

图3说明了一种重复模式，用于周期性移动时间窗口以在延迟扩散内执行延迟搜索。

附图标记列表

100接收机

102空中接口

104延迟搜索器

106定位器

108延迟存储器

110耙式接收机

112信号

114延迟

116延迟

300延迟扩散

302时间窗口

304中间部分

306左边缘部分

308右边缘部分

310中央部分

具体实施方式

图1表示接收机100，它具有空中接口102，用于接收诸如CDMA或宽带WCDMA信号之类的扩频信号的多径分量。

接收机100具有延迟搜索器104，用于在具有长度T2的时间窗口之内确定路径延迟，其中长度T2比多径信道中的最大延迟扩散的长度T1要短。延迟搜索器104具有定位器106，用于在最大延迟扩散内对时间窗口进行定位。

例如，延迟搜索器104可以通过同步工作的N个相关器来实现。每个相关器在一个例如10毫秒的固定相关长度上，将接收的信号与已知接收器信号的扩展序列进行相关。通常，N个相关器以一种“等距”的方式进行组织。例如，这个距离是Δt＝码片或者码片，其中例如在通用移动电信系统(UMTS)中一个码片具有大约0.26微秒的时长。

换句话说，与相邻的相关器相比，在每个相关器中，将接收的信号相对扩展序列移动了Δt。所以，对于延迟搜索的给定时间解析度，为实现延迟搜索器104所需的相关器的数量N与时间窗口的长度T2成比例。

由于延迟搜索器104执行延迟搜索的时间窗口的长度T2小于最大延迟扩散，所以与现有技术中的延迟搜索器中的相关器相比，相关器的数量N可以相应地减少，而不影响时间解析度。这是利用定位器106来实现的，定位器106周期性地改变用来在最大延迟扩散内执行延迟搜索的时间窗口的位置，以便通过延迟搜索的多次周期性重复来覆盖整个延迟扩散。

接收器100还具有延迟存储器108，用于存储由延迟搜索器104识别的延迟。耙式接收机110利用这些延迟，来配置它的耙指。延迟存储器108能够与耙式接收机110分离，或者它能够形成耙式接收机110的一个组成部分。

在工作时，空中接口102接收具有各种多径分量的扩频信号112。将信号112提供给延迟搜索器104和耙式接收机110。延迟搜索器104在长度为T2的时间窗口内执行延迟搜索，以便识别该时间窗口内的路径延迟。将延迟搜索器104在长度为T2的时间窗口内找到的延迟114输入到存储器108中，以便由耙式接收机110进行访问。

重复地执行这个过程，由此由定位器106在最大延迟扩散内对用于执行延迟搜索的时间窗口的位置进行周期性移动。因此，延迟搜索器104通过两个或更多的周期性重复覆盖了整个延迟扩散间隔，从而使得延迟存储器108不仅对在长度为T2的短时间窗内识别的延迟114进行存储，还对在由最大延迟扩散T1给出的整个延迟范围上分布的延迟116进行存储。

通过最新决定的延迟114对延迟存储器108的内容进行更新，作为每次周期性重复的结果。例如，将在时间窗口的同一个位置处执行的前一次延迟搜索中已经识别出来、并且不再由当前延迟搜索进行识别的延迟114从延迟存储器108中删除，并且由新的延迟114替代。

可选地或者另外地，对延迟值进行低通滤波。更佳地，对在长度为T2的当前时间窗口内的所有延迟值进行低通滤波，而将在长度为T2的当前时间窗口外的延迟保持不变。更佳地，为了进行低通滤波，不仅存储延迟本身，而且存储延迟的峰值。

可选地，每个输入到延迟存储器108中的延迟具有分配的平均延迟存在时间。在平均延迟存在时间到期后，将相应的延迟从延迟存储器108中除去。换句话说，使用一个时效机制来将延迟替换成新的延迟。

图2表示相应的流程图。在步骤200中，延迟搜索器104在具有长度T2的时间窗口内执行延迟搜索，其中长度T2比多径信道中的最大延迟扩散的长度T1要短。在步骤202中，通过最新确定的延迟对延迟存储器进行更新。在步骤204中，在延迟扩散T1内重新定位时间窗口，并且控制返回步骤200。

可以随机地、伪随机地、或者根据预定重复模式来执行步骤204中的时间窗口的重新定位或者移动。

图3说明了基于预定重复模式的实现示例。图3示出了延迟扩散300。通常，对于扩频电信系统中使用的典型多径信道来说，延迟扩散300具有大约35微秒的长度T1。在现有接收条件下的当前延迟扩散可以比最大延迟扩散300更长或者更短。但是，出于实际接收机实现的目的，假设最大延迟扩散300在所有接收条件下是一个常数值。

时间窗口302位于延迟扩散300之中。时间窗口302具有比延迟扩散300的长度T1短的长度T2。在此处考虑的例子中，选择了25微秒的长度T2。

延迟搜索器以80微秒的间隔周期性地执行延迟搜索。在每次周期重复中，通过重复模式来确定时间窗口302在延迟扩散300中的位置。在这里考虑的优选实施例中，重复模式包括如图3所示的三个位置：中间M、左L和右R。

在中间位置M，窗口302覆盖了延迟扩散300的中间部分304。在位置L，除了中间部分304的一部分外，时间窗口302还覆盖了延迟扩散300的左边缘部分306。在右边位置L，除了中间部分304的一部分外，时间窗口302还覆盖了延迟扩散300的右边缘部分308。在由重复模式给出的任一位置中，时间窗口302都覆盖延迟扩散300的中央部分310。

通过在根据预定重复模式进行的周期性重复之间在延迟扩散300内移动时间窗口302，即，M、L、R、L、M、…，覆盖了延迟扩散300的整个范围。需要注意的是：延迟搜索的频率对于延迟扩散300的不同部分来说是变化的。

在这里考虑的优选实施例中，在每次重复中，从延迟扩散300的中央部分310对路径延迟进行搜索。通过延迟搜索的所有重复，也可以覆盖中间部分304的大部分。右边缘部分306和左边缘部分308分别仅在延迟搜索的每两次或者每四次重复中才被搜索到。延迟搜索的精度还是令人满意的，因为具有中央部分310之内的延迟的信道路径的平均存在时间通常短于具有中间部分304之内的延迟的信道路径的平均存在时间，或者短于具有边缘部分306或308其中之一之内的延迟的信道路径的平均存在时间。

需要注意的是：本发明能够通过软件、硬件或者软件和硬件的结合来实现。更佳地，多径信道的延迟搜索由相应编程的硬件、例如现场可编程门阵列(FPGA)来执行。此外，更佳地，利用硬件来实现相关器簇，而如果有延迟存储、低通滤波和最大搜索的话，则通过软件执行延迟存储、低通滤波和最大搜索。

Claims (10)

1.一种查找多径信道的延迟以便对扩频信号进行接收的方法，该多径信道具有最大延迟扩散，该方法包括如下步骤：

在时间窗口内执行第一延迟搜索，以便查找第一延迟，时间窗口位于最大延迟扩散内，

在延迟存储器中存储第一延迟，

在最大延迟扩散内移动时间窗口，

在移动后的时间窗口内执行第二延迟搜索，以便查找第二延迟，

基于第二延迟，对延迟存储器进行更新。

2.根据权利要求1的方法，延迟存储器可由耙式接收机访问，或者可以形成耙式接收机的一部分。

3.根据权利要求1的方法，还包括在最大延迟扩散内周期性地移动时间窗口，以便周期性地执行延迟搜索，最大延迟扩散内的各个窗口位置由重复模式预先确定。

4.根据权利要求3的方法，其中对时间窗口的长度和重复模式进行选择，以便使得每次延迟搜索都覆盖延迟扩散的中央部分。

5.一种用于查找多径信道的延迟的计算机程序产品，该多径信道具有最大延迟扩散，该计算机程序产品包括用于执行以下步骤的指令：

在时间窗口内执行第一延迟搜索，以便查找第一延迟，时间窗口位于最大延迟扩散内，

在延迟存储器中存储第一延迟，

在最大延迟扩散内移动时间窗口，

在移动后的时间窗口内执行第二延迟搜索，以便查找第二延迟，

基于第二延迟，对延迟存储器进行更新。

6.根据权利要求5的计算机程序产品，还包括用于执行以下步骤的指令：在最大延迟扩散内周期性地移动时间窗口，以便周期性地执行延迟搜索，最大延迟扩散内的各个窗口位置由重复模式预先确定。

7.一种数字扩频电信系统中的网络部件，该网络部件包括：

用于通过具有最大延迟扩散(300)的多径信道接收扩频信号的装置(102)，

用于在时间窗口(302)内执行延迟搜索的装置(104)，

用于在最大延迟扩散内移动时间窗口的装置(166)，

用于对在延迟搜索中识别的延迟进行存储的装置(108)。

8.根据权利要求7的网络部件，其中用于移动时间窗口的装置包括一种重复模式，并且对时间窗口的长度和重复模式进行设置，以便使得每次延迟搜索都能覆盖延迟搜索的中央部分。

9.一种用于通过具有最大延迟扩散的多径信道接收扩频信号的用户设备，该用户设备包括：

用于通过具有最大延迟扩散(300)的多径信道接收扩频信号(112)的装置(102)，

用于在时间窗口(302)内执行延迟搜索的装置(104)，

用于在最大延迟扩散内移动时间窗口的装置(166)，

用于对在延迟搜索中识别的延迟进行存储的装置(108)。

10.根据权利要求9的用户设备，其中用于移动时间窗口的装置包括一种重复模式，并且对时间窗口的长度和重复模式进行设置，以便使得每次延迟搜索都能覆盖延迟搜索的中央部分。

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