CN1622501B

CN1622501B - 一种提取多径的方法及装置

Info

Publication number: CN1622501B
Application number: CN2003101166665A
Authority: CN
Inventors: 王菁; 肖妍妍
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2023-11-25
Also published as: CN1622501A

Abstract

本发明公开了一种提取多径的方法及装置，其中方法为：将天线接收的每路信号能量数据流送到一定长度的移位寄存器；在所述移位寄存器每次移入新数据后，判断该寄存器中固定位置的数据是否不小于其余位置的数据，如果是则将该位置的数据保存作为能量峰值，并将所述其余位置的数据清零；对能量峰值进行多径门限判决，将超过多径门限的能量峰值输出作为多径数据。所述装置包括：天线分离子模块、多级去样点子模块及数据间插和多径门限子模块。

Description

一种提取多径的方法及装置

技术领域

本发明涉及WCDMA网络的接入技术，尤其涉及一种提取多径的方法及装置。

背景技术

根据3G25.211协议，在WCDMA反向随机接入信道中，随机接入发射的结构如图1所示。移动用户在随机接入信道发射包括一个或多个长为4096码片的前缀和一个长为10ms或20ms的消息部分。移动用户可以在每个接入时隙发射前缀，基站在每个接入时隙，在小区范围内捕获前缀。基站进行前缀捕获的过程就是通过匹配滤波，得到是否有移动用户接入的信息，并获得多径位置。具体来说即基站在完成了对前缀的匹配滤波后，得到各个用户的匹配能量，然后需要在整个小区搜索范围内的大数据量的样点能量中，找出有效的多径。

每个用户能量样点的数据量＝搜索半径(chip)×采样率×天线数。由于可支持的小区搜索半径最大可以达到180KM，对应chip数为6*768＝4608chip，每个chip(码片)数据是4采样，且每路都是2天线接收。则一个用户的样点能量的数据量＝4608chips*4采样*2天线＝36864个，如果16个用户同时完成捕获，则数据总量＝16×36864＝589824个，数据量很大。在实际处理过程中，需要基站在有限时间内，能够及时完成对所有用户都能从所有的样点能量中，找出有效的几条多径来，且这些多径之间的相位要求是必须大于等于3，即保证多径之间的间隔至少为1chip(由4采样/每chip保证)。

现有技术采用先存储再反复查找的方案：首先将所有16个用户在整个搜索范围内的所有样点能量值都存储下来，然后，分别对于每个用户的A天线的能量值，反复在存储的样点之间进行比较，每次找出能量最大的一个作为多径，然后将该径在原存储位置中清零，同时还需要将该多径前后3个样点的能量也清除后，重新进行下一个多径的比较搜索，直到找出满足要求个数的多径为止。完成A天线后，对B天线进行同样的操作。完成一个用户的2个天线后，再对下一个用户进行同样的操作过程。最终可完成搜索得到16用户的N个多径。

从上述方案可得出，需要的存储容量＝16用户×4608chip×4采样×2天线×16bit＝9437184bit，将近950万，这样要求的存储容量太大。由于都是串行处理，需要单天线单用户×2天线×16用户时间，导致后面的新数据和上次的数据产生冲突，基本无法实现多个用户的实时处理。因此，使用先存储再反复查找的方案，不仅消耗的存储资源非常大，而且处理时间过长，很难满足系统的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提取多径的方法及装置，以解决现有技术提取多径存在消耗资源大和处理时间过长的问题。

一种提取多径的方法，该方法包括步骤：

将天线接收的每路信号能量数据流送到移位寄存器，其中，当采样率为m+1个/码片时，所述移位寄存器的长度大于或等于m，m为大于或等于1的值；

在所述移位寄存器每次移入新数据后，判断该寄存器中固定位置的数据是否不小于其余位置的数据，如果是则将该位置的数据保存作为能量峰值，并将所述其余位置的数据清零；

对能量峰值进行多径门限判决，将超过多径门限的能量峰值输出作为多径数据。

根据上述方法：

所述固定位置是指所述移位寄存器的中间位置。

采用多个相同的移位寄存器构成多级的移位寄存器组对能量数据流进行处理，其中，前一级移位寄存器移出的数据移入后一级移位寄存器。

对多天线用户，在将信号能量数据流送到移位寄存器之前按天线将信号能量样点数据流进行串并转换，以分离为多路信号能量数据流。

在对能量峰值进行多径门限判决之前，将多个能量峰值通过数据间插合并为一路能量峰值。

寄存器数据比较、能量峰值的存储和寄存器内数据清零在输入一个新数据的两拍内完成；在所述两拍中的前一拍将能量峰值数据和相位写入峰值寄存器中。

当采样率为m+1个/码片(chip)时，移位寄存器的长度为2m+1。

一种提取多径的去样点模块，该模块包括：

天线分离子模块，接收前级能量样点数据流，并按天线将数据流进行串并转换；

多级去样点子模块，接收天线分离子模块输出的能量数据，并从能量数据中提取天线的能量峰值；

数据间插和多径门限子模块，接收多级去样点子模块输出的多级能量峰值，将这些能量峰值合并为一路并输出超过多径门限的能量峰值；

所述多级去样点子模块中的每一级包括：移位寄存器，通过移位方式接收能量数据并存储，其中，当采样率为m+1个/码片时，所述移位寄存器的长度大于或等于m，m为大于或等于1的值；峰值锁存单元，用于存储获取的能量峰值；比较、移位和清零单元，将移位寄存器中间位置的数据与该寄存器其余数据进行比较，在该中间位置数据不小于其余数据时将其存入所述峰值锁存单元并将其余位轩的数据清零。

本发明具有以下有益效果：

1、不存储原始样点能量，使每个用户的能量样点只需要一次流过该结构后，就可以完成多径的查找。当搜索范围很大时，该结构大大节省了存储所有样点(包括很多无效样点)的资源消耗。

2、该结构非常灵活，完全独立于搜索范围、搜索半径等约束，可以用于任何搜索范围的场合。

3、可通过随意配置该寄存器组的级数以及每个寄存器组的长度，灵活用于各种采样率以及不同峰值宽度的场合。

4、本发明的结构完全是对数据流的实时处理，没有任何中间值的存储需求，使整个处理非常迅速，可提供多个用户的分时处理，大大提高了处理效率。也大大提高了系统的规格。

附图说明

图1为随机接入发射的结构示意图；

图2为本发明去样点模块结构框图；

图3为去样点模块功能子模块示意图；

图4为多级双天线/用户的去样点子模块电路框图；

图5为实现去样点子模块的电路原理图；

图6为数据间插和多径门限子模块的原理图。

具体实施方式

在多用户情况下，如果采用RAM存储所有样点，然后遍历清零法来提取候选径，数据量太大，操作太多，时序和资源耗费太大。因此本发明增加一个去除样点模块，其功能是：在整个信号能量的样点输出数据流中，一方面将非峰值样点除去(清零)，另一方面，用多径门限进行限定，只保留很少的超过多径门限的峰值信号进行提取，以此来大大减少操作次数并极大地节省处理时间。

根据算法分析，多径有如下条件：

1、由于系统使用(m+1)采样/1chip(码片)，多径间隔必须大于或等于m个采样点；

2、通常一个多径用2m+1个采样点就可代表；

3、一个很宽的峰值很少超过n个Chip的宽度(m＞＝1即可；n一般＝3)。

由条件1、2，该方案是将前级信号能量数据流经过长度为(2m+1)的移位寄存器，每次都将中间位置m的数据和其他位置的2m个数据进行比较，一旦中间值比其他2m个值都大，则认为该中间值是一个峰值，同时删除其它2m的样点，只保留该峰值。由条件3，此结构的移位寄存器组只需要n级。同时2天线数据必须分别进行处理。假设n＝3时其结构框图如图2所示。

1、考虑到2天线分别处理，首先将前级的信号能量样点数据流，通过天线分离电路，分别送到去样点寄存器组A₀～A_2m和B₀～B_2m。

2、随着前级数据的流入，移位寄存器一方面不断将新数据移入，另一方面，每次都将位于(2m+1)长度寄存器的中间位置的数据Dm与其前后位置的2m个数据同时进行比较，如果数据Dm不小于所有其他2m个数据，则被判决为峰值，将该信号的峰值能量和相对位置存储到一个峰值寄存器中，然后所有2m+1个位置的数据全部清零(由于数据是两拍进来1个数据，所以通常是第1拍移入数据；第2拍将数据进行比较后重新清零写入)；否则所有数据不动。2天线操作相同。

3、能量样点数据流通过n级2m+1长度的去样点寄存器后，可实现宽度最大为3个峰值的大峰值的提取。2天线的峰值输出结果再经过数据间插，合并成一路能量峰值输出。

4、间插为1路的输出峰值再经过多径门限判决后，只将超过该多径门限的，真正峰值的样点能量输出到后级。大大减少了后级的数据流量，且所有相位的操作都一次完成。

参阅图3所示，去样点模块分成天线分离子模块、n级去样点子模块、数据间插和多径门限子模块。其中：

天线分离子模块将数据流按天线进行串/并行转换。

每个用户的每个天线的每一级结构都包括1个2m+1长度的移位寄存器、比较/移位/清零单元、峰值锁存单元，基本结构如图4所示。该结构的关键点在于n级的比较/移位/清零处理的寄存器组，其作用是将移位寄存器中间位置的数据与该寄存器其余数据进行比较，在该中间位置数据不小于其余数据时将其存入所述峰值锁存单元并将该次比较的所有数据清零。对两2路天线的信号能量数据进行处理的结构完全一样，而且每一级也完全一样。

由于前级能量样点数据输入速率为2拍输入1个新数据，则去样点子模块在每2拍内需要完成如下操作：

1、中间位置寄存器存储的数据Dm和其前后2m个寄存器内存储的数据进行比较；

2、当且仅当Dm比其它2m个数据都大或者相等时，进行2个操作：

A、首先将该Dm数据存入峰值锁存单元；

B、将此次比较的D0～D2m这2m+1个寄存器内数据全部清零。

每2拍后，新数据输入，其他数据移位。峰值锁存单元主要就是将在某个时刻发现比较结果中间值数据Dm大于等于其他数值时，为保证在其清零前先将数据存入峰值寄存器中，总是在输入数据的两拍中后一拍将中间位置Dm写到峰值寄存器中，同时将该值的相位也写入。具体电路参阅图5所示，主要由触发器、比较器和与门等逻辑器件构成。

参阅图6所示，将6个峰值并行数据间插成一路串行数据，并通过多径门限进行比较，最后输出超过多径门限的多径峰值。

从上述可知，本结构实现的是采样率为(m+1)个/chip的数据流，采用n级长度为2m+1特殊移位寄存器组结构时，可实现一次能量多样点数据流经过该结构后得到超过多径门限且去除了无效样点的少量的峰值多径能量，从而极大地提高了提取多径的效率，且大大减少了存储前级样点能量信息的资源。

Claims

1.一种提取多径的方法，其特征在于包括步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定位置是指所述移位寄存器的中间位置。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用多个相同的移位寄存器构成多级的移位寄存器组对能量数据流进行处理，其中，前一级移位寄存器移出的数据移入后一级移位寄存器。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对多天线用户，在将信号能量数据流送到移位寄存器之前按天线将信号能量样点数据流进行串并转换，以分离为多路信号能量数据流。

5.如权利要求3或4所述的方法，在对能量峰值进行多径门限判决之前，将多个能量峰值通过数据间插合并为一路能量峰值。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，寄存器数据比较、能量峰值的存储和寄存器内数据清零在输入一个新数据的两拍内完成。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述两拍中的后一拍将能量峰值数据和相位写入峰值寄存器中。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当采样率为m+1个/码片(chip)时，移位寄存器的长度为2m+1。

9.一种提取多径的去样点模块，其特征在于该模块包括：

所述多级去样点子模块中的每一级包括：

移位寄存器，通过移位方式接收能量数据并存储，其中，当采样率为m+1个/码片时，所述移位寄存器的长度大于或等于m，m为大于或等于1的值；

峰值锁存单元，用于存储获取的能量峰值；

比较、移位和清零单元，将移位寄存器中间位置的数据与该寄存器其余数据进行比较，在该中间位置数据不小于其余数据时将其存入所述峰值锁存单元并将所有其他位置的数据清零。