CN1976249B - 一种确定是否对多径搜索窗进行调整的方法 - Google Patents

Abstract

一种确定是否对多径搜索窗进行调整的方法，在现有技术采用重心位置确定是否调整搜索窗方法的基础上，增加一个条件，即在利用重心偏移判断需要调整搜索窗时，不直接进行搜索窗的调整，而是进一步判断是否存在真径，只有确定存在真正的多径时才进行搜索窗调整，否则即使重心发生偏移也不对搜索窗进行 调整。本发明既能在多径变化的同时及时调整搜索窗位置，保证搜索出真正的多径，以供RAKE接收机进行数据解调，又能在多径信息基本不变情况时避免搜索窗的频繁调整，减少了硬件资源的不必要浪费，同时避免一定程度下的搜索窗调飞现象，尤其是在短时间内搜索不到真径的情况下更好的保证了系统的性能。

Description

一种确定是否对多径搜索窗进行调整的方法

技术领域

本发明涉及码分多址(CDMA)通信系统，尤其涉及到CDMA系统的多径搜索技术。

技术背景

码分多址技术是一种以扩频通信为基础的多址接入方式，它将要发送的一定带宽的信号数据，用一个带宽远远大于信号带宽的高速扩频码去调制它，使原数据信号的带宽被大大扩展，同时接收端会利用扩频码解调接收数据，恢复出原始的发送数据。其中各个用户所使用的扩频码之间保持着良好的正交性，接收机正是利用这些扩频码之间的正交性来区分不同用户发送的数据，同时抵抗噪声影响。

在移动通信中，无线信道的一个主要特点是多径传输，由于周围建筑物和地形的影响，电波传播必然会出现不同路径和时延，使接收机接收到的信号出现起伏和衰落。采用分集合并接收技术是十分有效的抵抗多径衰落的方法，CDMA系统可以采用RAKE接收机来克服多径传输带来的影响。RAKE接收机的原理是利用扩频码的正交性将各个多径信号分别解调出来，并将解调出来的信号进行合并，这样不仅克服了多径传输带来的影响，而且充分利用了各条径的有用信号，更好的恢复出发送端发送的信号，提高系统的性能。

对于RAKE接收机，要进行多径信号的合并，首先要分离出各条径的信号，这就需要及时准确的定位出各条径的位置，同时搜索到尽量多的真径信号对数据的解调也会起到更好的效果。然而，移动台和基站之间无线信道是随着周围环境的变化而变化的，其多径位置也会随着变化，而对于一般的多径搜索器来说，它的搜索窗长度是有限的，其能搜索到的多径位置是固定在一定范围之内的，多径位置的变化有可能造成部分真径落在搜索窗范围之外而造成部分多径信息的丢失，甚至所有的真径都落在搜索窗之外，根本搜索不到一条真正的多径，接收机无法正确解调信号，导致接收性能下降。可见多径搜索窗位置是否准确对RAKE接收机的多径搜索起到至关重要的作用，那么就需要在多径搜索的同时及时的调整搜索窗的位置来保证尽量搜索到所有的多径，进行更准确的解调。

现有的搜索窗调整方法主要有两种：一种是直接利用搜索出的多径位置调整搜索窗，其中包括调整搜索窗位置使搜索窗的中心位置和多径相位最大值和最小值的中心位置或者是所有径的平均位置重合，或者直接将最强径放在搜索窗的中心位置，这样做基本可以保证在搜索窗中搜索出大多数多径，但是对于一般的多径搜索方法，其多径判断门限的选取都不能保证完全消除多余的噪声径，如果多径搜索到的噪声径出现的比较频繁，并且落在真径位置的两侧，搜索窗会比较频繁的进行调整，并且不能保证真正的多径在搜索窗中位置的平均分配，这样搜索窗连续调整有可能造成多径信息丢失甚至出现搜索窗调飞现象(即搜索窗调整过大，造成全部多径都落在搜索窗范围之外，多径搜索器搜索不到任何一条真正的多径，这时完全解调不出数据)。第二种方法是利用多径的重心位置来调整搜索窗，它是先用搜索到的多径信息计算出所有多径的重心位置，再利用重心位置和搜索窗位置的偏差来确定是否需要进行搜索窗调整以及如何调整。这种方法相对于第一种方法有着一定的改进，噪声径能量一般比较小，其对重心位置的影响较小，重心位置能比较准确的反映出真正的多径位置的变化趋势以便相应的调整搜索窗位置，并且可以通过设置搜索窗位置与重心位置的关系保证多径在搜索窗中较平均的分配，以利于所有的多径都落在搜索窗范围之内。但是这种靠重心位置来确定是否调整搜索窗位置的方法仍然存在一定的缺陷，在无线信道突然恶化，或者压缩模式中进行多径搜索的时间正好和Gap期重合，以及更软切换中的某条无线链路在一定条件下都有可能出现短时间内搜索不到真径的现象，这时搜索出来的多径几乎全是噪声径，重心位置的变化也会比较快，搜索窗相应的进行频繁的调整，而此时真正的多径位置一般是没有变化或者变化非常小，没有达到需要调整搜索窗的程度，这时频繁的调整搜索窗位置是不起任何作用的，只会白白消耗系统硬件资源，增加系统的复杂度，甚至在搜索窗连续向同一方向错误偏移时，搜索窗会出现调飞现象，等信号能量恢复后也不会搜索到真径。

以上两种方法都有可能存在搜索窗位置的频繁调整，而这些频繁调整有可能是在没有必要的情况下进行的，虽然可以通过设置偏移量门限和偏移次数门限，限定只有连续向同一方向偏移且每次偏移量都大于偏移量门限的次数达到偏移次数门限时才进行调整，但噪声条件下仍然存在一定的概率进行不必要的位置调整，这样对硬件的要求就会相对升高。并且在搜索窗进行调整时有可能引起搜索窗调飞，造成接收性能的下降。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中在多径能量较小或者纯噪声条件下多径搜索窗的频繁调整的缺陷，防止因搜索窗的错误调整而造成多径落在搜索窗范围外搜索不到的现象，同时降低因搜索窗不必要的频繁调整带来的系统复杂度的增高。

本发明的技术方案为，在现有技术采用重心位置确定是否调整搜索窗方法的基础上，进一步增加一个条件，即在利用重心偏移判断需要调整搜索窗时，不直接进行搜索窗的调整，而是进一步判断是否存在真径，只有确定存在真正的多径时才进行搜索窗调整，否则即使重心发生偏移也不对搜索窗进行调整。具体地，包括以下步骤：

第一步：确定多径搜索任务搜索出来的多径的重心位置；

第二步：通过重心位置判断是否需要进行搜索窗调整；

第三步：进一步判断是否存在真径，若存在，进行搜索窗调整；否则，不进行搜索窗调整。

在第三步中判断是否存在真径的方法为，将功率时延函数的峰均比与预设的门限比较，若功率时延函数的峰均比与预设的门限大，则判断存在真径。

本发明加入利用是否存在真径来决定是否进行搜索窗的调整，它与现有技术相比，既能在多径变化的同时及时调整搜索窗位置，保证搜索出真正的多径，以供RAKE接收机进行数据解调，又能在多径信息基本不变情况时避免搜索窗的频繁调整，减少了硬件资源的不必要浪费，同时避免一定程度下的搜索窗调飞现象，尤其是在短时间内搜索不到真径的情况下更好的保证了系统的性能。

附图说明

图1是现有技术中确定调整搜索窗方法的结构示意图；

图2是本发明确定搜索窗调整方法的结构示意图；

图3是利用本发明方法进行搜索窗调整方法的流程图；

图4是搜索窗根据重心位置调整的具体示意图。

具体实施方式

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。

图1是现有技术中利用重心位置确定调整搜索窗方法的结构图。它由多径搜索101、重心计算102、重心偏差判决103和搜索窗调整104四部分组成，多径搜索搜索出多径能量和相位后，经过多径重心计算并判断相位偏差就直接进行多径搜索窗的调整。

图2是本发明确定搜索窗调整方法的结构图。从图中可以看出，它与现有技术相比，其同样包括多径搜索201、重心计算202、重心偏差判决203和搜索窗调整205四部分。区别在于重心偏差判决后加入了真径判决204部分，调整搜索窗之前确认一下是否存在真径，在确定存在真径时才对搜索窗位置进行调整。

判断是否搜索到真正多径，可以利用整个搜索窗的功率时延函数的峰均比值来判决。功率时延函数用PDP表示，其就是扰码与接收信号的相关函数的模值平方。对于基本是噪声情况或者多径能量非常小时，其PDP值分布比较平坦，没有较突出的PDP值，相应的PDPmax/PDPmean也会比较小；而在有真径存在的情况下，其PDP值会在真径位置附近存在一个峰值，只要存在一条真径，此时的PDPmax/PDPmean值就会相对偏高，可以在两者之间选取一个合适的PDPmax/PDPmean门限值以此来判断是否存在真正的多径。

图3是利用本发明的搜索窗调整方法的流程图。方框301对应着方法中的第一步，利用得到的多径能量和相位计算其多径重心，方框302对应着整个搜索窗调整过程，这里包括3步，其中302.1和302.2是确定是否应对搜索窗调整的判断，分别完成对重心偏移和是否存在真径的判断，如果两个条件全部满足，则会执行302.3即搜索窗调整的具体实施步骤，否则直接结束本次搜索窗的调整。具体地：

第一步，利用多径搜索201搜索得到的多径能量和相位计算多径重心位置。具体操作为将各多径的能量与其相位相乘，然后再将乘积相加，所得的和除以各条径的能量之和，得到最后的重心位置。公式如下：

${\mathrm{Offset}}_{\mathrm{Gravity}}=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{E}_n\·{\mathrm{Offset}}_n/\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{E}_n$

其中E_n和Offset_n分别表示各条径的能量和相位，

N表示多径的总个数。

第二步，通过重心位置判断是否需要调整搜索窗位置。将第一步得到的多径重心位置与搜索窗的某固定位置比较，考虑到一般的多径分布情况，最强径在前面，多径的重心比中心位置偏前，这里的搜索窗固定位置选取了搜索窗左边3/8处(如图4的固定位置)，同时也可根据具体情况选择搜索窗中心等位置。如果比较的位置偏差Δoffset大于设定门限TH_off，则初步判断需要对搜索窗位置进行调整，否则直接跳出结束本次搜索窗调整。

第三步，在第二步判断搜索窗需要调整的前提下，利用PDP值判断是否存在真径，确定是否进行搜索窗调整。在多径搜索得到的本次多径搜索任务所有的PDP值中，选取其中最大值PDPmax，并且计算所有PDP值的平均值PDPmean，两值相除得到峰均比PDPmax/PDPmean，将PDPmax/PDPmean与设定门限值TH_{PPDPmax/PDPmean}比较，如果大于门限值就确定搜索出的多径中存在真径，进行搜索窗的调整，否则认为本次搜索没有搜索到真径，不进行搜索窗调整，直接跳出结束本次搜索窗调整。

第四步，根据第二步和第三步的判断，进行搜索窗的位置调整。如果第二步和第三步的判断都满足搜索窗调整的条件，则利用第一步计算得到的重心位置，调整搜索窗位置使得第二步中确定的搜索窗的固定位置(搜索窗左边3/8处或中心位置等)和计算的重心位置重合，如图4中402，完成本次搜索窗的位置调整。

经过本次调整的搜索窗会应用在下一次的多径搜索任务中来进行多径搜索，并利用下一次搜索的多径信息进行新一轮搜索窗调整，以此反复进行下去。

采用本发明上述的CDMA搜索窗调整方法，不仅可以准确及时的调整搜索窗的位置，适应多径位置的变化，同时可以保证在短时间搜不到真径情况下不会对搜索窗做不必要的频繁调整，也避免了因此可能造成的搜索窗调飞现象，更加保证了搜索窗位置的正确调整。

Claims (2)

1.一种确定是否对多径搜索窗进行调整的方法，包括以下步骤：

第一步：确定多径搜索任务搜索出来的多径的重心位置；

第二步：通过重心位置判断是否需要进行搜索窗调整；

其特征在于，还包括

第三步：进一步通过将搜索窗的功率时延函数的峰均比与预设的门限比较来判断是否存在真径，若搜索窗的功率时延函数的峰均比比预设的门限大，则判断存在真径，进行搜索窗调整；否则，不进行搜索窗调整。

2.权利要求1所述的确定是否对多径搜索窗进行调整的方法，其特征在于，

在第一步中确定多径的重心位置的方法为：将搜索出来的各多径的能量与其相位相乘，然后再将乘积相加，所得的和除以各条径的能量之和；

在第二步中通过重心位置判断是否需要调整搜索窗位置的方法为，将第一步得到的多径重心位置与搜索窗的某固定位置比较，如果比较的位置偏差大于设定门限，则判断需要对搜索窗位置进行调整，否则直接结束本次搜索窗调整。

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