专利名称：用于带有增强型路径搜索器的cdma传输的接收机和方法
如独立权利要求的主题所述，本发明涉及带有增强型路径搜索器的CDMA传输的接收机和方法。
在地面通信中，传送的信号通过各种平坦的或不平的地面被反射和折射，以至于在带有多个时间延迟的接收机中被复制。每个每个单独的路径也得到它自己的振幅和载波相位。对于所有的信号结构来说，传播特性在质量上是相同的，尽管它们在质量上随载波频率和地面特性而变化。各个传播路径的结构可以被识别，并且可能仅在这样的程度上被利用，即它们可以被彼此区分开。尤其是，扩频信号利用带有短暂时间Tc的伪随机序列，该短暂时间Tc与扩展带宽成反比。在这种情况下，如果它们被大于Tc的延迟相互分开，那么信号的各种被延迟版本将彼此不相关，则各个路径可以被区分开。
路径的幅度将取决于相关的传播距离以及该区域的反射和折射特性。然而，在许多情况下，尤其是在有限区域中，每一个可区分的多径分量将实际上是它自己的变化幅度的多个不可区分路径的线性组合。为了利用多径传播的多个分量中的能量，它们必须被识别并且被捕获。尤其重要的是，确定相对的延迟，并且随后当可能时确定它们的幅度和相位。即使利用完全被调制的信号也可以执行它，但是如果路径识别和参数估算在未调制的信号上执行，则估值非常准确且综合性能被极大地改进。未调制的分段可以被时时地插入被调制的信号，尤其是利用时分复用。然而在扩频系统中，通过给未调制的导频信号分配一个独立的伪随机序列，将未调制的导频信号从数据调制的信号中分开是非常有效且较容易。
用于确定多径分量特性的导频序列被证明可以用于一对多的传输信道，前述一对多传输信道诸如从基站的多个用户的前向链路。用于L形多径传播信道的最佳解调器的结构被称为RAKE接收机。每个多径分量解调器被称为瑞克接收机的“指状元件”。如由导频序列搜索器所确定的，跟踪特定解调器的导频序列由给定路径的时间延迟估算所启动。解调器形成L分量的加权的被调整相位以及被调整延迟的和。
在现有技术中，每个L形路径的功率分布是通过在按时隙顺序的基础上检查一个导频信道的导频序列来得到的。这种功率分布是通过非相干地平均瞬时信道功率分布来计算，前述瞬时信道功率分布是在按时隙顺序的基础上执行的。因此解调器不得不在下一个时隙等待下一个导频序列，以得到更多的信息来优化功率分布。
对于下行链路来说，这种方案的性能极大地依赖于导频序列的信噪比。这意味着接收机中调制的结果依赖于导频序列长度自己以及专用信道中的失真。
而且，对于高比特率来说，由于信号的较低扩展因数，相关长度较短。因而，对于不同的比特率来说，路径选择算法的性能可以不同。在CDMA接收机内，需要选择传输信道的路径和延迟，以便在出现噪声和干扰时执行信道估算以及数据检测。在一个移动终端中，两种不同种类的下行链路应该被接收实现用户专有数据和控制信息的专用信道DPCH，以及公用下行链路信道，该公用下行链路信道诸如初级和次级公用控制物理信道CCPCH、公用导频信道CPICH以及同步信道。原则上，这两种信道所经历的传播条件可以不同，例如当专用信道利用不适合于公用信道的天线阵列时。应该注意的是，这些公用下行链路信道不应被用于信道估算，但仅用于路径延迟估算。事实上，当专用信道正在利用天线阵列技术时，公用控制信道和专用信道的衰落处理并不相同。
一般说来，由于已知的信道序列被包括在所研究的物理信道的每个时隙上，所以可以实现信道路径的选择。
在路径选择之前，路径搜索器需要一个功率分布。功率分布可以通过非相干地平均瞬时信道功率分布来计算，该瞬时信道功率分布在按时隙顺序的基础上执行。一个自适应的门限也可以在功率分布上施加，以试图分开所遇到的真正传播信道。经典的技术方案是独立地执行用于专用和公用信道的路径延迟选择，如图2所示。
这种技术方案有两个主要的缺点。由于整个结构的加倍使得该结构很复杂。第二路径搜索器(3b)的性能被专用信道的不良信噪比所降低，前述专用信道的信噪比要差于公用信道的信噪比，该公用信道是在充分的电平上传送，以便被蜂窝区内的所有移动终端较好地接收。
为了得到第二路径搜索器(3b)的较好性能并且同时减少计算的复杂性，建议采用的技术方案是以联合的方式执行两个路径选择的操作。
由于路径搜索器的级联以及由此得到优化的信道分布，如下文所述的本发明提高了CDMA接收机中的解调器的性能。
本改进是这样实现的用于CDMA无线电传输的带有增强性能的接收机包括带有路径搜索器(3)的瑞克接收机(1)，用于选择最佳信道路径的信道估算器(4)以及组合器(5)，在前述最佳信道路径中，路径搜索器(3)选择出一组路径延迟(7)，其特征在于，至少两个路径搜索器(3a,3b)被以这样的方式连接，即第一路径搜索器(3a)的输出端被连接到第二路径搜索器(3b)的一个输入端，该输入端限制选择的范围。
本发明的优选实施例被示于图中并且在下文中被描述。
图1是接收机的示意图；图2是现有技术的平行结构的示意图；图3是本发明的级联结构的示意图；图4是本发明的路径搜索方法的示意图。
在现有技术中，专用物理信道(DPCH)及其导频序列被用于得出信道的功率分布。
图1示出了瑞克接收机的功能性方框图。瑞克接收机1是移动站的解调器的必不可少单元。一般的瑞克接收机包括三个基本的部分路径搜索器3、信道估算器4以及组合器5。首先，从已知的导频序列中，路径搜索器3估算出频率选择信道中路径的数量和位置(时间延迟)7。这些延迟估算值被信道估算器4所利用，以得到传播信道的复合系数Ci。最后，组合器相干地组合所得到的用于每个路径的信道系数估算值，以在检测之前增强有用的数据信号信息。
瑞克接收机的原理是通过在接收机中引入延迟，组合最大数量的不同路径。这些路径和延迟(τi是第i个路径的延迟)分别被称为路径搜索器3的功能性方框检测和估算。瑞克接收机的第二个方框是信道估算器4，该信道估算器4在所有由路径搜索器3所检测到的路径上执行信道脉冲相应的估算。这些估算值也可以被用于相干地组合每个接收到的路径。这种路径的组合由路径组合器5执行。
路径搜索器算法是瑞克接收机中一个重要的功能部分。这种算法的目的是估算多径信道中路径的数量和位置。这些估算值也被信道估算器4以及组合器5所使用。它们被连接到路径搜索器3，为了探测路径，路径搜索器3利用专用物理信道和/或CPICH公用导频信道的导频序列。根据ETSI技术规范，这种导频序列在I＆Q分路上被分开、被用霍德曼码扩展并且用金色码加扰。
在路径选择操作之前，路径搜索器需要一个功率分布。路径搜索器3的结构被详细地示于图4中。路径搜索器包括连接到平均值滤波器9的瞬时功率分析器8以及路径选择器10。瞬时分布分析器8得出导频序列21第i个时隙的测量信号的能量分布。结果是示于图4中的超过固定窗口大小的瞬时功率分布。为了得到更加可靠的分布，在一个时隙上执行的非相干地平均瞬时信道分布在按时隙顺序的基础上被计算。非相关地平均由平均值滤波器9在AVG_LENGTH时隙上执行。瞬时分布Pi,Pi+1…被使用。最后的步骤是用高于预定门限的功率密度来选择路径的路径选择。结果是一组延迟。
基本的实验结果是，由专用信道所得到的功率延迟扩展是公用信道所得到的功率延迟扩展的子集。
为了改进这种路径搜索器的性能，接收机被构置成如图3所示。有多个输入信号2，这些信号例如为连接到路径搜索器3a的DPCH、CPICH、PAAPCH或者SCH。路径搜索器3a被进一步链接到公用信道解调器4a。也可能仅利用一个公用信道，如现有技术所述。
路径搜索器3a具有一个到路径搜索器3b的链路，该路径搜索器3b具有一个来自专用信道DPCH的第二输入端。路径搜索器被链接到DPCH解调器4b。
在UTRA/FDD中，多个公用物理信道被并行传送到下行链路，一般带有可在蜂窝区中的任何地方探测到的充分功率并且带有固定的速率(固定扩展因数，除了次级CCPCH)。下行链路公用信道被以相当高的功率传送，以被蜂窝区中的所有用户很好地探测到。而且，根据相关特性(相关的较长长度)，这些信道中的大多数具有固定且低的比特率，与具有以变化比特率(相关的变化长度)的功率分布的估算值相比，能给出更准确结果的长持续时间的有意义导频。
由于公用信道的较好信噪比，路径延迟可以在第一阶段对公用信道作出。这意味着在全路径选择程序的基础上，选择一组可能的路径延迟S1，如在并列专利申请中所述的，前述全路径选择程序施加在公用信道上。在第二阶段中，初始组SI的子集S2被保持在减少的路径搜索程序上，前述减少的路径搜索程序被限制到组S1中的L个初始选择的延迟。
本技术方案具有这样的优点，通过路径搜索器3b的较好性能可以得到较好的专用功率分布。复杂性被分成两个近似的部分，因为路径搜索器3b的操作仅被限制到预选的L个抽样。
权利要求
1．用于CDMA无线电传输的带有增强性能的接收机，它包括带有路径搜索器(3)的瑞克接收机(1)，用于选择最佳信道路径的信道估算器(4)以及组合器(5)，在前述最佳信道路径中，路径搜索器(3)选择出一组路径延迟(7)，其特征在于，至少两个路径搜索器(3a,3b)被以这样的方式连接，即第一路径搜索器(3a)的输出端被连接到第二路径搜索器(3b)的一个输入端。
2．根据权利要求1的接收机，其特征在于，第一路径搜索器(3a)分析一个公用信道。
3．根据权利要求1的接收机，其特征在于，第一路径搜索器(3a)分析至少两个公用信道。
4．用于在多径传输中改进路径搜索器以搜索一个最佳传输路径的方法，其特征在于，多于一个的路径搜索器(3a)以这样的方式被级联，即来自第一路径搜索器(3a)的第一组路径延迟(S1)被输出到第二路径搜索器(3b)，并且第二路径搜索器(3b)仅在第一组路径延迟(S1)的范围中分析一个信道。
5．根据权利要求4的方法，其特征在于，第一组路径延迟(S1)大于由第二路径搜索器所输出的第二组路径延迟(S2)。
全文摘要
用于CDMA无线电传输的带有增强性能的接收机,它包括带有路径搜索器(3)的瑞克接收机(1),用于选择最佳信道路径的信道估算器(4)以及组合器(5),在前述最佳信道路径中,路径搜索器(3)选择出一组路径延迟(7),其特征在于,至少两个路径搜索器(3a,3b)被以这样的方式连接,即第一路径搜索器(3a)的输出端被连接到第二路径搜索器(3b)的一个输入端。
文档编号H04B1/707GK1301091SQ00118878
公开日2001年6月27日 申请日期2000年6月22日 优先权日1999年6月24日
发明者俄里·伯佳尼, 阿列桑德里·达·罗查, 简－胡古斯·朴林 申请人:阿尔卡塔尔公司