CN1643804A - 扩频通信系统的路径分集接收机设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种路径检测器(100)提供在预定时间周期内的前序信号检测率的统计。对于一个检测率段的延迟量段，降低相关值计算取样率，并降低用于前序信号检测的相关器装置的数量。通过这种降低，使得可用相关器装置可以用于检测消息信号路径，从而提高解码器(200)的瑞克接收机的工作率，改善消息信号的吞吐量。另外，周期性地更新前序信号检测率的统计，并且当取样率降低的延迟量段的前序信号检测率变高时，增加用于前序信号检测的相关器装置数量，使得取样率恢复其原来的值。

Description

扩频通信系统的路径分集接收机设备和方法

技术领域

本发明涉及在扩频通信系统中具有利用前序信号随机接入的路径分集接收设备，并且特别涉及在移动通信系统中实现高吞吐量通信的方法。

背景技术

在近年来已变得日益通用的利用CDMA(码分多址)的移动通信系统中，从移动站到基站的各上行信道的信道使用随机接入。例如，在IMT-2000(DS-CDMA)中，PRACH(物理随机接入信道)对应于这种技术。描述在诸如3GPP TS25.211等之类文件中的PRACH信道模型和通信协议使用了前序信号，作为从移动站向基站传送发送允许请求的消息信号，和用于从一个实际移动单元发送信息的消息信号。

这里，当对移动单元加电时、和当进行呼叫时以及当发送分组数据时，首先进行发送的，PRACH的发送/接收吞吐量是很重要的。这是因为差的PRACH吞吐量由于‘不容易拨通’而使用户感觉不方便。增加这种吞吐量最简单的方法是增加同时解码的数量，即增加在基站允许同时解码PRACH消息信号的数量，作为一种替代方法是减少信号差错，从而减少重发的次数。

但是，为了增加同时解码的数量，从设备规模和成本角度看，这对于简化如图1所示的路径检测相关器装置和如图2所示的瑞克接收机而言是非常不可取的。使用相关器装置不仅是用于消息信号路径检测，而且还用于前序信号检测。在各检测消息信号路径中，在接收前序信号的一延迟量附近选择性地获得延迟分布，然而，在检测前序信号中，由于没有这种初步信息，要求使用相关器装置得到多达所有与小区半径匹配的最大延迟量的延迟分布。因此，由于如图3所示的小区半径很大，要求更多相关器装置用于前序信号检测，同时可用于消息信号路径检测的相关器装置数量受到限制。结果，可以按解码器工作的瑞克接收机的数量也减少了。

从而，本发明的目的是提供一种路径分集接收设备和用于扩频通信系统的方法，当使用在移动通信系统等中的诸如CDMA系统等之类的扩频通信系统中利用前序信号实现随机接入时，该设备和方法通过有效利用路径分集接收设备的信号处理部分改善吞吐量。

发明内容

按照本发明，为了解决上述问题，用于扩频通信系统的路径分集接收设备采用频率统计学原理，按这种方法利用路径检测器检测恒定时间内的前序信号，降低在检测频率低的一延迟量间隔中相关值计算的取样率，并且降低使用在检测前序信号中的相关器装置数量，同时剩余的相关器装置被使用在检测消息信号路径中，从而增加了解码器的瑞克接收机的操作率，并且增加消息信号的吞吐量。有规律地更新前序信号的检测频率统计数据，并当在取样率已经降低的延迟量间隔内增加前序信号检测频率时，控制使用在检测前序信号中的相关器装置的数量使之增加，以恢复取样率。

附图说明

图1是表示常规路径检测相关器装置一个例子的图；

图2是表示常规瑞克接收机一个例子的图；

图3是表示小区半径和同时解码数量之间关系的图；

图4是为了解释本发明基本部分的功能框图；

图5是基站中基带信号处理部分的框图；

图6是表示各个相关器装置与延迟量间隔之间对应关系的例子的图；

图7是用于解释PRACH呼叫处理序列的流程图；和

图8是用于解释有关相关器装置管理的处理序列的流程图。

具体实施方式

下面将参照各附图解释根据本发明的各个优选实施例。

图4是为了解释本发明基本部分的功能框图。图4表示本发明应用在CDMA移动通信系统中和描述当基站接收PRACH(物理随机接入信道)时基带信号处理部分的各功能块的例子，该PRACH是按照3GPP TS25.211 V3.8.0，第5.2.2.1和第7.3章所描述的，其中限定了IMT-2000(DS-CDMA)的物理信道的标准。

在图4中，CDMA移动通信系统基站的接收信号处理部分包括：路径检测器100，用于前序信号检测和消息信号检测；和解码器200，用于解码消息信号。路径检测器100包括相关器装置101-112，并检测前序信号和接收消息信号的路径。解码器200包括瑞克接收机201-212，并利用从路径检测器100通知的路径信息执行消息信号的路径分集接收。

因为前序信号检测要求对由小区半径确定高达最大值的所有延迟量进行处理，由于小区半径很大，所以增加了用于前序信号检测的相关器装置的数量。在图4中，相关器装置101-108用于前序信号的检测，而相关器装置109-112用于消息信号路径的检测。

另一方面，在解码器200中，因为从路径检测器100同时通知最大4个消息信号路径信息，对应的4个瑞克接收机209-212用于解码各消息信号。为此，瑞克接收机201-208剩着未使用。因为由于小区半径大而增加了这些未使用瑞克接收机的数量，并且增加了路径检测器100中用于前序信号检测的相关器装置的数量，所以如果可能，希望能在建立系统中使用这些瑞克接收机。

本发明采用频率统计学原理，按这种方法在路径检测器100中检测恒定时间内的前序信号，降低在检测频率低的一个延迟量间隔中相关值计算的取样率，并降低使用在检测前序信号中的相关器装置数量，同时剩余的各相关器装置使用在检测消息信号路径中，从而增加了解码器200的瑞克接收机的操作率，并增加消息信号的吞吐量。有规律地更新前序信号的检测频率统计数据，并当取样率已经降低的延迟量间隔中增加前序信号的检测频率时，控制使用在检测前序信号中的相关器装置的数量使之增加，以恢复取样率。

图5是包括在图4描述的功能块中的基站中基带信号处理部分的框图。

图6表示当在图4的路径检测器100中检测前序信号时，各相关器装置与延迟量间隔之间对应关系的例子。

图7是用于解释在本实施例的PRACH呼叫处理序列的流程图。将由解调器预先解调的接收基带信号901输入到如图5所示的路径检测器100。在步骤S1，路径检测器100首先获得对应于小区半径的延迟量的延迟分布，并且在步骤S2，当相关值峰值超过某个阈值(前序阈值)时，通过确定被检测的前序信号来检测前序信号。

如图6所示，在本实施例中当获得延迟分布时，将整个延迟量分为对于每8个码片的短延迟量间隔。对于每个间隔，使用2个相关器装置按1/2码片取样率计算相关值。在这种情况下，交替地变化用于每1/2码片的相关器装置。换言之，在0到小于8个码片的延迟量间隔A交替地使用图4的相关器装置101和102，并且在8到小于16码片的延迟量间隔B交替地使用相关器装置103和104(虽然在图6中省略了，在16到小于24码片的延迟量间隔C对每1/2码片交替地使用相关器装置105和106，并且在24到小于32码片的延迟量间隔D交替地使用相关器装置107和108)。

在步骤S3，在路径检测器100中检测到前序信号时，在步骤S4将其检测信息和检测前序信号的延迟量信息，即前序信号检测信息902的信息通知给控制装置300。控制装置300始终管理路径检测器100的各个相关器装置的使用。当通知前序信号的检测时，在步骤S5控制装置300首先确定是否存在分配给消息信号路径检测的剩余相关器装置。在步骤S6，当存在剩余相关器装置时，控制装置300向码发生器400发送码发生信息903，向移动单元发射应答(ACK)信号，以便允许发送消息信号。相反，在步骤S12，当不存在剩余相关器装置时，控制装置300向发生器400发送码发生信息903，向移动单元发射非应答(NACK)信号，以便禁止消息信号的发送。实际上，根据码发生信息903，码发生器400发生指示ACK或NACK的发送基带信号904，这些信号被发送到调制器。

当在步骤S6发送ACK信号到移动单元时，在步骤S7，控制装置300随后向路径检测器100发送相关器装置设置信息905，设置扩频码和设置对保留的用于消息信号路径检测的各相关器装置之一的定时，并且开始消息信号路径检测处理。在步骤S8控制装置300还向解码器200发送瑞克接收机设置信息906，设置扩频码、数据格式等。

在步骤S9，利用相关器装置设置信息905，用于执行消息信号路径检测处理的路径检测器100用指定的相关器装置和定时，执行从移动单元发送来的消息信号的路径检测。在这种情况下，在接收前序信号的延迟量附近选择性地获得延迟分布，并搜索高相关值位置。

向解码器200通知按这种方式找到的路径延迟量信息作为路径信息907。在步骤S10，在解码器200中的各个瑞克接收机之一设置这个信息，解码消息信号。以及，在步骤S11，经控制装置300将获得的消息数据908发送给主装置500。

图8是在本实施例中解释有关相关器装置管理的处理序列的流程图。如图5所示的控制装置300在PRACH呼叫处理以后或者与其并行地管理路径检测器100中的各个相关器装置。当检测到前序信号时，在步骤S21，控制装置300首先确定在哪个延迟量间隔中从路径检测器100发送的包含在前序信号检测信息902中的延迟量信息检测到前序信号。并且，在步骤S22，将接收的次数进行制表，同时对每个延迟量间隔按恒定时间检测前序信号。在步骤S23，规定次数过去以后，在步骤S24-S28对每个延迟量间隔执行循环处理。这种对每个间隔的循环处理从i＝0到i＝(延迟量间隔数-1)进行重复，随后向i加1。在步骤S25，对每个间隔，通过将接收前序信号的次数用整个前序信号在该时间内的取样次数来分割，获得对每个延迟量间隔的前序信号检测频率。在步骤S26，对于其结果低于预定阈值的延迟量间隔，控制用于前序信号检测的相关器装置的数量使之减少到低于相关值计算的取样率。将这个控制信息发送到路径检测器100作为相关器装置设置信息905。

这个控制序列允许剩余相关器装置用于消息信号路径检测。对于每个恒定时间均更新这个控制所基于的前序信号检测频率。即使在前序信号检测频率低于阈值的情况下取样率暂时低，如果这个检测频率趋向高于该阈值，通过增加相关器装置，取样率可以重新恢复为原来的状态。这种控制也可以由控制装置300发送控制信息到路径检测器100，作为相关器装置设置信息905来执行。

例如，在图4中，对于路径检测器100中的相关器101-112和解码器200中的瑞克接收机201-212，假设当在初始状态A时，相关器装置101-108被用于前序信号检测，相关器装置109-112被用于消息信号路径检测，并且瑞克接收机209-212被用于解码消息信号。这里，在解码器200中，仅由4个瑞克接收机209-212执行消息信号解码。这是因为4个相关器装置109-112仅发送它们分别对应的4个消息信号路径信息。

在这种状态下，利用相关器装置101-108检测前序信号。在恒定时间过去以后，获得每个延迟量间隔的前序信号检测频率。假设获得诸如图形G1这样的结果。正如从图形G1看到的那样，因为在A和D的各间隔中前序信号检测频率低于阈值th，负责A和D间隔的相关器装置的相应数量减少1。换言之，如图4所示的状态B，在A和D间隔的前序信号检测仅分别由相关器装置101和107执行，而剩余相关器装置102和108被用于消息信号路径检测。这使得在路径检测器100中用于消息信号路径检测的相关器装置的数量增加了。由于这种增加的结果，在解码器200中可以用于消息信号解码的瑞克接收机数量也增加了。

另一方面，因为在间隔A和D中使用的相关器装置的数量减少，用于延迟分布准备的取样率从1/2码片变化为1码片。但是，因为已经从前序信号检测频率中发现，在这些间隔检测的前序信号的数量少了，受其影响的移动单元数量少了。即使在这些间隔移动单元发送前序信号，在基站中这些前序信号也不是完全不能检测，并且问题的程度是这样的，即，因为由于取样率的减少不能获得精确相关值的峰值，从而检测概率降低了。因为在3GPP TS25.211中标准化的PRACH具有前序信号重发的控制和在其重发期间发送功率控制的协议，即使在最差的情况下也可以利用若干次重发在基站中检测前序信号。

接下来，在状态B的各相关器装置的布局中，检测前序信号，并对每个延迟量间隔计算前序信号检测频率。假设获得诸如图形G2的前序信号检测频率分布。因为在间隔A和D前序信号检测频率高于阈值th，控制在这些间隔中的相关器装置数量恢复为对于延迟分布的从1码片到1/2码片的取样率变化。换言之，这样来设置改进，即，已经用于消息信号路径检测的相关器装置102和108在原始间隔A和D被用作前序信号检测。

为此，因为来自路径检测器100的路径信息不再到达在解码器200中已解码消息信号的瑞克接收机202和208，这些瑞克接收机被恢复为原来未使用状态。

本发明不限于上述实施例，而可以应用到以下的系统：

(1)非IMT-2000(DS-CDMA)的移动通信系统；

(2)移动站侧用作以随机接入接收侧的系统；

(3)无执行基站控制的自主分布系统和用户无线接入系统；

(4)不使用CDMA的执行路径分集接收的系统；

(5)根据本发明效果的剩余瑞克接收机不用于PRACH消息信号，而用于其它信道(话音和数据单独信道)接收的系统；和

(6)具有路径分集接收功能但没有本实施例的随机接入的系统，该系统可以控制相关器的数量和根据路径检测频率对路径检测控制取样率。

表示在上述实施例的相关器装置和瑞克接收机的数量、延迟量间隔宽度、取样率值等可以根据系统和环境修改。

另外，作为本发明的扩展，代替前序信号检测频率，在控制相关器装置中可以考虑延迟量幅度，以便在大延迟量位置容易接收前序信号。这是因为避免了如下情况：因为具有大延迟量的移动单元，即，远离基站的移动单元必须用比近处移动单元大的功率发送前序信号，多次重发远距离移动单元的前序信号引起对其它各个移动单元的较大信号干扰。换言之，在大延迟量情况下，即使前序信号检测频率低，也不简单地减少相关器装置的数量，而控制取样率使得不降低。

工业实用性

根据本发明，计算检测前序信号的频率，并且根据其检测频率自适应地改变用于检测前序信号的相关器装置的数量，因此增加了解码器的瑞克接收机的工作率，并且允许消息信号的吞吐量增加。

Claims (8)

1.一种用于扩频通信系统的路径分集接收设备，包括：

路径检测器，包括用于检测前序信号或消息信号的路径的多个相关器装置；

解码器，包括对应于所述每个相关器装置提供的多个瑞克接收机，用于利用来自所述路径检测器的路径信息解码所述消息信号；和

控制部分，用于控制这些装置，其中所述控制部分包括：

控制装置，用于在所述路径检测器中计算在恒定时间内进行检测前序信号的频率，以便减少在所述检测频率低的延迟量间隔中检测所述前序信号使用的相关器装置的数量，和以便降低相关值计算的取样率，和

设置装置，在消息信号或其它信道信号的检测路径中利用所述减少的相关器装置，和在所述对应的瑞克接收机中利用其路径信息，由此解码所述消息信号或其它信道信号。

2.按照权利要求1的路径分集接收设备，其中：

有规律地计算所述前序信号的检测器频率，并当在所述取样率已降低的延迟量间隔中所述前序信号检测频率增加时，控制在检测所述前序信号中使用的相关器装置的数量使其增加，以恢复所述取样率。

3.按照权利要求1的路径分集接收设备，其中：

在所述前序信号检测频率低的延迟量间隔中，不减少在延迟量大于一个恒定值的间隔中所述相关器装置的数量，控制所述取样率使得不降低。

4.按照权利要求2的路径分集接收设备，其中：

在所述前序信号检测频率低的延迟量间隔中，不减少在延迟量大于一个恒定值的间隔中所述相关器装置的数量，控制所述取样率使得不降低。

5.一种用于具有路径分集接收设备的扩频通信系统中的路径分集接收方法，该设备包括：包括用于检测前序信号或消息信号路径的多个相关器装置的路径检测器，和包括对应于所述每个相关器装置提供的多个瑞克接收机的解码器，利用来自所述路径检测器的路径信息解码所述消息信号，所述方法包括以下步骤：

计算在所述路径检测器中恒定时间内检测前序信号的频率，减少在所述检测频率低的延迟量间隔中检测所述前序信号中使用的相关器装置的数量，并降低相关值计算的取样率；和

执行设置，在消息信号或其它信道信号的检测路径中利用所述减少的相关器装置，和在所述对应的瑞克接收机中利用其路径信息，由此解码所述消息信号或其它信道信号。

6.按照权利要求5的路径分集接收方法，其中：

有规律地计算所述前序信号的检测频率，并且当在所述取样率已经降低的延迟量间隔中所述前序信号检测频率增加时，控制在检测所述前序信号中使用的相关器装置的数量使其增加，以恢复所述取样率。

7.按照权利要求5的路径分集接收方法，其中：

在所述前序信号检测频率低的延迟量间隔中，不减少在延迟量大于一个恒定值的间隔中所述相关器装置的数量，控制所述取样率使得不降低。

8.按照权利要求6的路径分集接收方法，其中：

在所述前序信号检测频率低的延迟量间隔中，不减少在延迟量大于一个恒定值的间隔中所述相关器装置的数量，控制所述取样率使得不降低。

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