CN1726665B - 解调多径信号的方法和接收单元 - Google Patents

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Abstract

在此说明了一种解调多径信号的方法(400)和接收单元(220)。接收单元(220)被配置为接收多径信号。接收单元(220)包括输入缓冲控制器(305)，输入缓冲器(310)，耙指元件(330)，以及和生成器(340)。输入缓冲器(310)配置为存储和多径信号的多条路径相关的数据采样。输入缓冲控制器(305)配置为将数据采样相对于彼此进行时间对位，并延迟数据采样。耙指元件(330)配置为解扩并在子相关长度上累加延迟的数据采样。和生成器(340)配置为组合来自耙指元件(330)的多个输出。多个输出的每一个对应多径信号的多条路径中的一条。

Description

解调多径信号的方法和接收单元
技术领域
本发明涉及无线通信系统，更具体的，涉及解调多径信号的方法和接收单元。
背景技术
在无线通信系统中，通过无线信道传输的信号由于干扰、噪声以及多径衰落会严重失真。多径衰落会导致最严重的失真。例如，信号可能不通过以从发射机到接收机的直线视距(LOS)路径传播。而是信号在达到接收机之前被诸如汽车、建筑物以及山脉等物体反射和/或折射之后通过更长的路径传播。因此，接收机可能接收到信号的多个延迟版本。
例如在直接序列(DS)码分多址(CDMA)通信系统中，耙式接收机是公共解调技术，使用该技术来减轻此种失真并从所有其它接收信号中选择相关信号。通用耙式接收机通常用数字实现并包括多个逻辑门和离散存储器。更具体的，耙式接收机包括多个耙指元件(即相关器)来处理多径信号的多条路径。例如，集成在移动站内的耙式接收机可能包括3个耙指元件，而集成在基站内的耙式接收机可能包括4个或5个耙指元件。因此，使用通用耙式接收机的移动站和基站的制造成本增加了。因此，需要降低集成到移动站和/或基站中的接收单元的制造成本。
附图说明
本发明公开会说明若干实施例以显示本发明的广泛教导，还参考附随的附图。
图1是无线通信系统的框图表示。
图2是移动站的框图表示。
图3是接收单元的框图表示。
图4是说明解调多径信号的方法的流程图。
具体实施方式
描述了一种解调多径信号的方法和接收单元。在无线通信系统中，接收单元被配置为接收多径信号。接收单元可以集成到移动站或基站中。更具体的，该接收单元可包括输入缓冲控制器、输入缓冲器、耙指元件以及和生成器。输入缓冲控制器可操作地连接到输入缓冲器，输入缓冲器又可操作地连接到耙指元件。耙指元件可操作地连接到和生成器。接收单元可以在输入缓冲器中存储和多径信号的多条路径相关的数据采样。输入缓冲控制器可以将这些数据采样进行时间对位(time-align)或抗扭斜(de-skew)处理。此外，输入缓冲控制器可延迟数据采样从而通过输入缓冲器提供延迟的数据采样和非延迟的数据采样给耙指元件。更具体的，输入缓冲器将延迟的数据采样作为输入提供给耙指元件内的数据相关器，并将非延迟数据采样作为输入提供给耙指元件内的导频相关器。耙指元件解扩并在固定的预先确定的子相关长度上累加延迟的数据采样，从而产生子相关。例如，子相关长度可以是小于或等于接收单元支持的最小扩展因子的码片数目。扩展因子可以是每个数据符号的码片数目。耙指元件的硬件是时间共享的，从而顺序提供多个输出到和生成器。和生成器组合来自耙指元件的多个输出以产生数据符号。多个输出的每一个对应多径信号的多条路径中的一条。结果，可通过接收单元解调多径信号。
根据本发明公开的通信系统参考若干优选实施例说明，更具体的，参考根据若干标准至少之一运行的无线通信系统进行说明。这些标准包括模拟、数字或双模式通信系统协议，例如(但不限于)：高级移动电话系统(AMPS)，窄带高级移动电话系统(NAMPS)，全球移动通信系统(GSM)，IS-55时分多址(TDMA)数字蜂窝系统，IS-95码分多址(CDMA)数字蜂窝系统，CDMA 2000系统，宽带CDMA(W-CDMA)系统(例如直接序列(DS)CDMA)，个人通信系统(PCS)，第三代(3G)系统，通用移动电信系统(UMTS)以及这些协议的变形和演化。
无线通信系统是系统和元件的复合网络。典型的系统和元件包括：(1)到移动站(例如用于访问无线通信系统的蜂窝电话或用户设备)的无线链路，该无线链路由至少一个(但典型地是多个)基站提供，(2)基站之间的通信链路，(3)控制器，典型地是一个或多个基站控制器或集中式基站控制器(BSC/CBSC)，控制基站之间的通信并管理基站的操作和交互，(4)交换系统，典型地包括移动交换中心(MSC)，执行系统内的呼叫处理，以及(5)到陆线的链路，即到公共交换电话网络(PSTN)或综合服务数字网络(ISDN)的链路。
通常包括一个或多个基站控制器以及多个基站的基站子系统(BSS)或无线接入网络(RAN)提供和无线相关的所有功能。基站控制器提供所有的控制功能及交换系统与基站之间的物理链路。基站控制器还是提供诸如切换、小区配置以及基站中射频(RF)功率电平控制等功能的大容量交换机。
基站处理到移动站的无线接口。基站包括服务系统中每个通信小区所需的无线设备(收发信机、天线、放大器等)。一组基站由一个基站控制器控制。因此，基站控制器和基站一起运行，作为基站子系统的一部分，为移动站提供实时的语音、数据以及多媒体服务(例如呼叫)。
参考图1，无线通信系统100包括通信网络110，以及显示为120和125的多个基站控制器(BSC)，服务整个服务区域130。正如已知的，对于此种系统，各个BSC 120和BSC 125和显示为140，142，144和146的多个基站相连，该多个基站服务在整个服务区域130内的显示为150，152，154和156的通信小区。BSC 120和125以及基站140，142，144和146是特定的，并根据提供无线通信服务给移动站(MS)的适用标准运行，移动站显示为160，162，164和166，在通信小区150，152，154和156内操作，所有这些元件都可以从伊利诺伊绍姆堡的摩托罗拉公司购得。
参考图2，显示适于解调多径信号的移动站(显示为图1中的160)。移动站160通常包括控制器210和接收单元220。控制器210包括处理器250和存储器260。处理器250可操作地连接到存储器260，存储器260存储用于处理器250的程序或操作指令组。处理器250执行这些程序或操作指令组，从而移动站160能如这里所述的操作。这些程序或操作指令组可以在计算机可读介质内实现，计算机可读介质例如是(但不限于)纸张、可编程门阵列、特定用途集成电路(ASIC)、可擦写可编程只读存储器(EPROM)、只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、磁介质和光介质。
参考图3，接收单元220包括输入缓冲控制器305，输入缓冲器310，多路分解器320，耙指元件330，以及和生成器340。输入缓冲控制器305可操作地连接到输入缓冲器310，输入缓冲器310又通过多路分解器320可操作地连接到耙指元件330。耙指元件330通常包括数据相关器350，导频相关器355，以及信道估计滤波器360和乘法器370。数据相关器350和导频相关器355每一个都包括乘法器(分别显示为380和385)以及累加器(分别显示为390和395)。导频相关器355可操作地连接到信道估计滤波器360。和数据相关器350一起，信道估计滤波器360可操作地连接到乘法器370。
结合有图3显示的接收单元220的移动站160应用的解调多径信号的基本流程从输入缓冲器310接收来自集成在接收单元220内的通用模拟到数字(A/D)转换器(未示出)的基带信号开始。输入缓冲器310存储和该基带信号相关的数据采样。因此，接收单元220内的硬件是由多径信号的多条路径时间共享的。即，接收单元220不必以及在物理上不需要额外的耙指元件来解调多径信号，因为耙指元件320的硬件可以在时间共享的基础上运行，好像多个耙指元件物理上并行连接到输入缓冲器310。
输入缓冲控制器305可以时间对位并延迟数据采样，数据采样又经多路分解器320路由到耙指元件330的数据相关器350和导频相关器355。输入缓冲器305控制输入缓冲器310使用的地址信号和定时信号的产生，从而管理通过多路分解器320提供给耙指元件330的输出数据。通过管理从输入缓冲器310读取并提供到耙指元件330的数据的顺序，输入缓冲控制器305将对应接收到的多径信号的多条路径的数据采样进行时间对位或抗扭斜处理，并相对于提供到导频相关器355的数据采样延迟提供给数据相关器350的数据采样。更具体的，延迟的数据采样被路由给数据相关器350，而非延迟数据采样被路由给导频相关器355。数据相关器350通过乘法器380用数据扩展序列解扩延迟的数据采样，然后在累加器390内累加子相关长度上乘法器380的输出。子相关长度可以是(但不限于)低于或等于和移动站160相关的扩展因子的码片数目。扩展因子对应数据符号内的码片数。例如在基于宽带CDMA(W-CDMA)的通信系统中，扩展因子最小是4码片，最大是512码片。结果，甚至在接收单元220需要支持较大范围数据速率时，耙指元件330也运行在恒定的子相关长度。
如上所述，将来自输入缓冲器310的非延迟数据采样(即通过多路分解器320)作为输入提供给导频相关器355。更具体的，导频相关器355通过乘法器385用导频扩展序列解扩该非延迟的数据采样。例如在基于宽带CDMA(W-CDMA)的通信系统中，导频相关器355会在累加器395内累加256个码片上的乘法器385的输出。因此，信道估计滤波器360平均导频相关器355的输出，以形成和来自数据相关器350的延迟数据采样对应的参考相位估计和参考幅度估计。信道估计滤波器360引入等于应用到延迟数据采样的延迟的时间延迟。
根据数据相关器350和信道估计滤波器360的输出，乘法器370提供耙指元件320的输出到和生成器340。接着，和生成器340在扩展因子(即每个数据符号的码片数)上累加耙指元件的输出(即子相关)以生成数据符号。如上所述，耙指元件330的硬件可以重复使用(即时间共享)，因为和多径信号的多条路径相关的数据采样在耙指元件330的输入处是时间对位的。因为耙指元件330是时间共享的，数据相关器350和导频相关器355可以以接收单元220的码片速率的N倍时钟速率运行，其中N是由操作输入缓冲器310的输入缓冲控制器305和耙指元件320一起所替代的通用物理耙指元件的数目。为了实现这个，输入缓冲器310可以以2N倍或更高的码片速率运行，从而分别提供延迟的数据采样和非延迟的数据采样给数据相关器350以及导频相关器355。
因此，和生成器340可配置用于累加来自耙指元件330多条路径的子相关。即，耙指元件330的硬件就像多个通用物理耙指元件都可操作地连接到和生成器340一样的运行。不是从通常并行实施的多个物理耙指元件接收子相关，而是和生成器340可操作地连接到提供对应某多径信号的多条路径的子相关序列的单个耙指元件(显示为耙指元件330)。和生成器340在耙指元件330提供每个子相关之后，产生部分和，直至累加完子相关的全部序列。因此，和生成器340能够累加单个耙指元件330提供的子相关以产生数据符号。
在图4中显示了移动站160(例如通过处理器350)执行的计算机程序的一种可能实现。本领域普通技术人员能理解，能够使用多种不同编程代码的任一种以多种不同方式的任一种来实现存储在多种计算机可读介质任一种上的该计算机程序，计算机可读介质例如是易失或非易失存储器或其他大容量存储装置(例如软盘、光盘(CD)，以及数字通用盘(DVD))。因此，虽然在图4中显示了特定顺序的步骤，本领域普通技术人员理解可以以其他时间顺序执行这些步骤。同样，提供流程图400，将其仅作为编程接收单元220来解调多径信号的一种方式的例子。流程图400在步骤410开始，其中接收单元220可在输入缓冲器内存储和多径信号的多条路径相关的数据采样。接收单元220在步骤420将数据采样相对于彼此进行时间对位。此外，接收单元220在步骤430延迟数据采样。当延迟了数据采样时，接收单元220在步骤440在耙指元件内解扩并在子相关长度上累加延迟的数据采样。因为该耙指元件的硬件如上所述被配置为时间共享的，接收单元220在步骤450在和生成器中累加来自该耙指元件的多个输出。即，和生成器可操作地连接到该耙指元件，耙指元件提供该多个输出。多个输出的每一个对应多径信号的多条路径中的一条。结果，和多径信号的多条路径相关的数据采样被解调。
虽然上述说明大部分都集中于在移动站内实现该接收单元，但本领域普通技术人员应当理解，也可以在基站(一个显示为图1中的140)中使用该接收单元。
可以对在此说明的实施例作出多种改变和修改。某些改变的范围如上所述。从附随权利要求中可以明显导出其他的范围。

Claims (10)

1.在接收单元被配置为接收多径信号的无线通信系统中，一种用于解调多径信号的方法，该方法包括：
在输入缓冲器内存储和所述多径信号的多条路径相关的数据采样，所述输入缓冲器可操作地连接到和所述接收单元相连的单个耙指元件；
将所述数据采样相对于彼此进行时间对位；
延迟所述数据采样；
在所述单个耙指元件内解扩并在子相关长度上累加延迟的数据采样；以及
在和生成器内组合来自所述单个耙指元件的多个输出以解调所述多径信号，其中所述多个输出的每一个对应所述多径信号的多条路径中的一条。
2.根据权利要求1的方法，其中，在输入缓冲器内延迟数据采样的步骤包括：
提供延迟的数据采样作为所述单个耙指元件内数据相关器的输入，以及
提供非延迟数据采样作为所述单个耙指元件内的导频相关器的输入。
3.根据权利要求1的方法，其中，所述在单个耙指元件内解扩并在子相关长度上累加延迟的数据采样的步骤包括：解扩并在小于或等于扩展因子的码片个数上累加延迟的数据采样。
4.根据权利要求1的方法，进一步包括将所述接收单元集成到移动站或基站中的一个。
5.根据权利要求1的方法，其中，所述通信系统包括基于码分多址(CDMA)的通信系统。
6.在无线通信系统中，一种用于解调多径信号的接收单元，该接收单元包括：
输入缓冲器，该输入缓冲器配置用于接收多径信号，并存储和所述多径信号的多条路径相关的数据采样；
输入缓冲控制器，可操作地连接到所述输入缓冲器，所述输入缓冲控制器配置用于将所述数据采样相对于彼此进行时间对位并延迟所述数据采样；
单个耙指元件，可操作地连接到所述输入缓冲器，所述单个耙指元件配置用于解扩并在子相关长度上累加延迟的数据采样；以及
和生成器，可操作地连接到所述单个耙指元件，所述和生成器配置用于累加来自所述单个耙指元件的多个输出，其中所述多个输出的每一个对应所述多径信号的多条路径中的一条。
7.根据权利要求6的接收单元，其被集成到移动站或基站中的一个。
8.根据权利要求6的接收单元，其中，所述子相关长度是小于或等于扩展因子的码片数目。
9.根据权利要求6的接收单元，其中，所述单个耙指元件包括配置用于解扩并在子相关长度上累加延迟的数据采样的数据相关器。
10.根据权利要求6的接收单元，其根据基于码分多址(CDMA)的通信协议操作。
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