专利名称：具有合并保护的定时鉴别器的制作方法
相关申请的交叉引用本申请要求2001年3月12日提交的、美国临时专利申请号60/275253的优先权。
背景技术：
发明领域本发明一般涉及通信，尤其涉及通信环境中的定时鉴别。
相关技术说明常规的雷克接收机用称为“指”的相关器对接收信号进行操作。雷克接收机根据每个期望多径分量的复信道系数相干地组合指输出。复信道系数可能以已知方式从周期性发射的训练序列中获得。
在码分多址(CDMA)系统中，已知为不同的信号路径分配多个指。每个指用一个闭环，与之相关的时间跟踪环路(TTL)来跟踪其分配到的路径以控制其位置。
当路径变得彼此间足够接近时，跟踪单独路径的指的TTL有时会使丢失的指合并。由于不利的衰落条件，合并意味着譬如一个指放弃它最初跟踪的路径并且开始跟踪已经由另一指跟踪的路径。
为了避免指发生合并，已知要使用简单的提前—滞后定时鉴别器，其输出使相关的TTL能把一条路径“拉入”离开指的当前位置一个码片的距离。这个概念在
图1中说明。
图1示出接收滤波器输出相对时间的曲线。最好能在准时采样期间的峰值处对波形进行采样。然而，由于这不能总是实现，因此在准时采样前约半个码片时间(Tc/2)处取得提前采样，而在准时采样后约半个码片时间处取得滞后采样。
如果提前采样减去滞后采样(E-L)等于零，则Δtres＝0。如果E-L＜0，则Δtres＜0示出该采样太早被采样。如果E-L＞0，则Δtres＞0示出该采样太迟被采样。
只要路径离开足够远，使得第一路径的图1中的曲线不与第二路径的同一曲线重叠，Early-Late定时鉴别器就工作。由于衰落，可能存在路径之一远弱于另一路径的时间。当这种情况发生时，两个指的定时鉴别器都会把两个指拉向最强路径。如果该条件持续足够长时间，则过去用于跟踪弱路径的指会开始向强路径移动。最终，衰落条件会把指移到足够近，直至它们合并在一起。一旦指合并，它们就不能被分开，这是因为它们的定时鉴别器输出将相同。
因为许多原因，由多个指跟踪一条单独路径是不希望的。现在一条路径上浪费了两个或多个指。同样，来自“被放弃”路径的能量丢失，这是由于跟踪该路径的指现在与另一条路径合并。
合并了的指也以更微妙的方式使性能降级。例如，合并了的指不仅不改进雷克接收机的性能，并且也不会有助于功率控制所用的Ec/Ns或Ec/Io估计。这导致移动站请求基站增加发射功率。如果存在任何指组合，则它用跟踪它们的合并指不适当地对路径进行加权。
通过避免雷克指合并，如把系统的帧差错率(FER)作为信噪比的函数测量，总系统的性能得以加强。结果需要防止雷克指合并并允许指自由地跟踪它们的路径，以便大大减少处理器必需与指的操作干扰的频度。
发明概述本发明包含用于防止雷克指合并的定时鉴别的过程和装置。用于定时鉴别的过程发生在定时鉴别器中，定时鉴别器是时间跟踪环路的一部分。定时鉴别器与输入信号耦合。
过程通过搜集输入信号的提前、准时和滞后采样而开始。然后，根据这些采样得到Early、Ontime和Late参数。
根据Early、Ontime和Late参数之间的预定关系产生定时鉴别器输出。在优选实施例中，该关系表示为如果(β·Early＞Ontime)或(β.Late＞Ontime)TD＝0否则TD＝Early-Late因此，本发明使雷克指能自由地跟踪它们的路径。这改进了接收机性能。
附图简述图1示出为描述提前—滞后定时鉴别的典型现有技术接收滤波器的输出相对码片数的曲线图。
图2示出按照本发明实施例使用定时鉴别器的时间跟踪环路框图。
图3示出图2的定时鉴别器相对于常规定时鉴别器的输出比较曲线图。
图4示出在一组不同的衰落条件下，图2的定时鉴别器相对应常规定时鉴别器的输出的比较曲线图。
图5示出移动站的框图。
图6示出基站的框图。
优选实施例的详细说明本发明通过防止雷克指合并而提供了具有改进了的性能的通信设备。这通过隔开来自相邻路径的干扰的定时鉴别器而完成。
图2说明了按照本发明实施例具有定时鉴别器的TTL的框图。TTL用来自指的输入来保持指跟踪路径。发射信号的发送和接收之间的时间差随后称为Δt。
该差异的估计被称为 即，为了适当跟踪路径指应当处于哪里的估计。该估计通过若干提前/延迟命令的发行而不明显地反映出来，这些命令试图使接收机的定时与适当的定时对齐。该提前/延迟机制的效应在于，从Δt中有效地减去 使信号具有称为Δtres的残留误差。残留定时误差Δtres被输入定时鉴别器(205)。
在示例性实施例中，为了控制指被放置在哪里，定时鉴别器(205)估计输入信号中的残留误差。定时鉴别器(205)的输出 被输入第一阶滤波器(210)，它对估计的残留误差进行滤波。
经滤波的信号被输入累加器(215)，后者在达到上溢或下溢条件之前加总这些误差。当累加器(215)输出超出预定误差范围时，达到上溢条件。在这种情况下，由上溢/下溢检测(220)发布提前信号，它使指及时向前移。当累加器(215)输出低于预定误差范围时，达到下溢条件。在这种情况下，由上溢/下溢检测(220)发布延迟信号，它使指及时向后移。然后，闭环TTL如上继续以便跟踪路径。
上溢或下溢条件的检测取决于TTL的硬件实现中的标度。在示例性实施例中，使用范围-256到256。然而，如果TTL数据路径被不同地定标，则其它实施例可以使用其它范围。
本发明的定时鉴别器(205)有效地隔离来自相邻路径的干扰。这通过使用与常规定时鉴别器方法的大拉入范围相比减少了的拉入范围而完成。
如上所述，大拉入范围是使指合并的因素之一。比较起来，如果定时鉴别器使用小拉入范围，则当一条路径变弱时，另一条“邻近”路径则不能拉入弱路径的指。当衰落条件变化时，两个指仅受到应被跟踪的指的影响。
示例性实施例的定时鉴别器(TD)可以如下表示如果(β·Early＞Ontime)或(β·Late＞Ontime)TD＝0否则TD＝Early-Late其中Early和Late分别是提前和滞后码片采样幅度的单调函数。Ontime是准时码片采样幅度的单调函数。β是某个非负数并且如随后讨论的，是随应用不同而变化的设计参数。
上述过程示出当β值乘以提前码片采样的幅度大于准时码片采样的幅度时，定时鉴别器输出为零。同样，如果β值乘以滞后码片采样的幅度大于准时码片采样的幅度时，定时鉴别器输出也为零。否则，如上所述，定时鉴别器的输出与Early-Late过程相同。
从上面定时鉴别器的定义可见，如果β＝0，则输出与传统提前—滞后鉴别器的相同。随着β增加，拉入范围减小。由于使用β，则拉入范围可以根据应用所需要的那样小。
β最佳值的选择是取决于应用的。例如，在涉及由基站进行定时鉴别的应用中，其中被监控移动站可能迅速移动，则β值可能与移动站缓慢移动情况下的不相同。因此，β值可能需要由如现场试验来选择，以便确定该特定应用的最佳值。
在另一实施例中，β值是动态的，并且随时间变化。该实施例的实现使得搜索器(寻找新路径的过程)找到新路径且指分配算法向该新路径分配一个新的指。如果附近没有其它指，则β最初被设为零。这使拉入范围最大化。只要附近(±2码片内)没有其它指，β值就保持不变。
然而，当搜索器找到接近于另一路径的一条路径并且指分配算法为该路径分配一个指时，β指会增加，从而减少两者的拉入范围。
在该另一实施例中，β作为相邻指之间距离的函数而改变。当指分配算法分配越来越接近的指时，β增加，从而减小了拉入范围。这有效地实现指的合并保护。由于在典型CDMA雷克接收机结构中路径至多移动0.04码片/帧，因此处理器可能不需要经常改变β值。应该理解，给定情况下β的最佳所需值可能用现场实验和试探法来确定。
图3和4的曲线图中说明了这里描述的定时鉴别器相对于常规提前—滞后定时鉴别器的操作和好处。图3说明了定时鉴别器输出相对于码片偏移的曲线。该图企图说明当两条路径彼此接近时相应定时鉴别器的输出怎样变化。
图3的不同曲线假定路径1位于码片偏移0处，且幅度为1。路径2位于码片偏移1处，且幅度为0.2。常规(规则TD)技术定时鉴别器输出(301)被示出为重叠路径2，使得被分配给路径1的指用已知提前—滞后方法与较强的路径2合并。
这里描述的改进定时鉴别器(305)操作输出具有由输出的较锐利下落表示的小得多的拉入范围。在这种情况下，改进的(新的)定时鉴别器甚至不识别路径2。因此，从路径1到路径2合并指的趋势实际上被消除。
图4说明了在不同衰落条件下本发明的操作和好处的另一例。该曲线的路径1位于码片偏移0处，且幅度为0.2。路径2位于码片偏移1处，且幅度为1。该曲线示出当路径2开始支配路径1时定时鉴别器输出(新的和规则的)如何变化。在具有较大拉入范围的定时鉴别器(401)的曲线中，所示指开始合并。定时鉴别器(405)输出的曲线示出指仅受到它们应被跟踪的路径影响，并且不趋向于合并条件。
图5中说明结合了如这里所述工作的定时鉴别器的TTL的移动站框图。移动站由发射机(502)和接收机(501)组成，它们耦合至天线(503)。发射机为传输而调制来自麦克风(505)的听觉信号。在某些情况下，发射机(502)或其它设备可能根据通信设备的类型而在调制前对来自麦克风(505)的听觉信号进行数字化。然后，天线(503)把信号发射至所需目的地。
接收机(501)由具有改进了的定时鉴别器的TTL组成。接收机负责接收并解调在天线(503)上接收到的信号。如上所述在接收机内使用TTL。在某些通信设备中，接收机可能负责把接收到的数字信号转换成它们的模拟等价型式，再由扬声器(506)发射。
通信设备由诸如微处理器或其它控制设备这样的处理器来控制。处理器与发射机(502)和接收机(501)耦合并控制它们的功能。例如，处理器可能用于监控用于适当跟踪的指并且用于执行搜索器和指分配算法。
显示器(507)和小键盘(508)与处理器(504)耦合，用于显示由用户在小键盘(508)上输入的信息。例如，用户可能用小键盘(508)输入一个电话号码，它显示在显示器(507)上并随后用发射机(502)发射至基站。
在一个实施例中，通信设备是结合TTL和定时鉴别器的蜂窝无线电话，其中定时鉴别器按照上述方法进行工作并构造。也可以构想带有通信能力的个人数字助理、带有通信能力的计算机，及类似物。
上述定时鉴别器也可以结合在基站内，用于改进基站接收机的性能。图6中说明了结合TTL的基站框图，其中TTL具有改进了的定时鉴别器。基站由发射机(601)组成，它从与基站耦合的网络接收信号。发射机(601)以适当的功率电平在天线(605)上调制该信号并发射该信号。
接收信号由天线(605)接收并分发到接收机(603)，后者包括带有改进的定时鉴别器的TTL。接收机(603)跟踪接收信号的频率并且解调任何适当的信号。已解调信号在与基站耦合的网络上被发送到适当目的地。
处理器(604)控制基站的操作，包括发射机和接收机两者的操作。处理器负责执行指分配算法和搜索器。
在优选实施例中，图6所述的基站工作在蜂窝环境中。其它实施例基站可以是允许移动的、与固定基础结构通信的无线通信设备的任何基站。
总之，已经描述了定时鉴别器、其构造、功能和操作、以及其它实施例。TD依靠移动指的改进方法大大减少了对处理器实现合并保护的需求。由于允许各指跟踪它们的实际定时，因此TD还改进了外部施加的合并保护上的性能。本解决方案从根本上与简单地移动指来防止它们合并的方法不同。
TD提供了嵌入式宽路径(比相距一个码片近的两条或多条物理路径)检测。如果只有一条路径，则鉴别器输出与提前—滞后鉴别器(不包括拉入范围)相同。然而，当存在两条彼此接近的路径时，所提出的定时鉴别器自动隔离来自相邻路径的干扰。
当定时鉴别器与外部指监控一起使用时，性能进一步提高。在这种情况下，由于与提前一滞后情况相比、指能更准确地跟踪路径，因此外部指监控的频度被降低。
应该注意到，所有上述实施例、方法步骤可以互换，而不背离本发明的范围。
本领域的技术人员可以理解，信息和信号可以用多种不同技术和工艺的任一种来表示。例如，上述说明中可能涉及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、码元和码片可能由电压、电流、电磁波、磁场或其粒子、光场或其粒子、或它们的任意组合来表示。
本领域的技术人员还能理解，这里公开的结合这里描述的实施例所描述的各种说明性的逻辑块、模块、电路和算法步骤可以用电子硬件、计算机软件或两者的组合来实现。为零清楚说明硬件和软件的可交换性，各种说明性的组件、框图、模块、电路和步骤一般按照其功能性进行了阐述。这些功能性究竟用硬件或软件来实现取决于特定的应用对整个系统所采用的设计约束。技术人员可能为每个特定应用以各种方式实现所述功能，但是这种实现判决不应被理解为背离本发明的范围。
结合这里所描述的实施例来描述的各种说明性的逻辑块、模块和算法步骤的实现或执行可以用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或它们的任意组合。通用处理器可能是微处理器，然而或者，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可能用计算设备的组合来实现，如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP内核的一个或多个微处理器、或任意其它这样的配置。
结合这里所公开实施例而描述的方法或算法的步骤可能直接包含在硬件、由处理器执行的软件模块、或包含在两者的组合中。软件模块可能驻留于RAM存储器、快闪(flash)存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中已知的任何其它形式的存储媒体中。示例性存储媒体与处理器耦合，使得处理器可以从存储媒体读取信息或把信息写入存储媒体。或者，存储媒体可能与处理器集成。处理器和存储媒体可能驻留在ASIC中。ASIC可能驻留在用户终端中。
上述优选实施例的描述使本领域的技术人员能制造或使用本发明。这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的，这里定义的一般原理可以被应用于其它实施例中而不使用创造能力。因此，本发明并不限于这里示出的实施例，而要符合与这里揭示的原理和新颖特征一致的最宽泛的范围。
权利要求
1.与输入信号耦合的定时鉴别器内一种定时鉴别的方法，该方法的特征在于包括搜集输入信号的提前、准时和滞后采样；根据提前、准时和滞后采样分别得到Early(提前)、Ontime(准时)和Late(滞后)参数；以及根据Early、Ontime和Late参数间的预定关系而把定时鉴别器输出设为零。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定时鉴别器用在时间跟踪环路内。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Early、Ontime和Late参数间的预定关系表示为“(β·Early)或(β·Late)＞Ontime”，其中β是设计参数号并且是应用专用的。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Early、Ontime和Late参数分别是提前、准时和滞后采样幅度的单调函数。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括在不满足预定关系时把定时鉴别器输出设置为Early-Late的结果的步骤。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括根据定时鉴别器的输出移动雷克接收机的指的步骤。
7.与输入信号耦合的定时鉴别器内一种定时鉴别的方法，定时鉴别器是具有用于跟踪信号路径的多个指的雷克接收机的一部分，该方法的特征在于包括搜集分别用于导出参数Early、Ontime和Late的提前、准时和滞后采样；选择参数β；以及通过下列步骤产生定时鉴别器输出计算量(β·Early)和(β·Late)；如果任一(β·Early)或(β·Late)大于参数Ontime，则把定时鉴别器输出设置为零；如果(β·Early)或(β·Late)小于或等于参数Ontime，则把定时鉴别器输出设置为Early-Late的结果。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述定时鉴别器用于时间跟踪环路路中。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，β被选择为雷克接收机的指之间距离的函数。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，β按雷克接收机的指之间距离的函数随时间而动态改变。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，β的值随着指之间距离的降低而增加。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，β的值随着指之间距离的增加而降低。
13.一种带有由多个码元组成的输入信号的定时鉴别器装置，该装置的特征在于包括用于搜集输入信号的提前、准时和滞后采样的装置；用于根据提前、准时和滞后采样分别得到Early、Ontime和Late参数的装置；以及用于根据Early、Ontime和Late参数间的预定关系把定时鉴别器输出设置为零的装置。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述Early、Ontime和Late参数间的预定关系表示为“(β·Early)或(β·Late)＞Ontime”，其中β是设计参数号并且是应用专用的。
15.一种移动通信装置，其特征在于包括雷克接收机，用指跟踪多条路径上的接收信号，每条路径都被分配到多个指中的一个独立指，该接收机包括时间跟踪环路，它具有控制指的移动的鉴别器，所述定时鉴别器还包括用于搜集输入信号的提前、准时和滞后采样的装置；用于根据提前、准时和滞后采样分别导出Early、Ontime和Late参数的装置；以及用于根据Early、Ontime和Late参数间的预定关系把定时鉴别器输出设置为零的装置。
16.如权利要求15所述的移动通信装置，其特征在于，所述Early、Ontime和Late参数间的预定关系表示为“(β·Early)或(β·Late)＞Ontime”，其中β是设计参数号并且是应用专用的。
17.如权利要求15所述的移动通信装置，其特征在于还包括一发射机，用于在信道上对码分多址输出信号进行调制。
18.如权利要求15所述的移动通信装置，其特征在于，所述接收信号是码分多址信号。
19.在适用于无线通信网络中的基站接收机内，一种用指来跟踪多条路径上的接收信号的雷克接收机，每条路径都被分配到多个指中的一个独立指，该接收机包括时间跟踪环路，它具有控制指的移动的定时鉴别器，该定时鉴别器还包括用于搜集输入信号的提前、准时和滞后采样的装置；用于根据提前、准时和滞后采样分别得到Early、Ontime和Late参数的装置；以及用于根据Early、Ontime和Late参数间的预定关系把定时鉴别器输出设置为零的装置。
20.如权利要求19所述的移动通信装置，其特征在于，所述Early、Ontime和Late参数间的预定关系表示为“(β·Early)或(β·Late)＞Ontime”，其中β是设计参数号并且是应用专用的。
21.一种与指示定时差异的输入信号耦合的时间跟踪环路装置，该装置的特征在于包括与输入信号耦合的提前/延迟机制，用于产生残留信号；与提前/延迟机制耦合的定时鉴别器，用于根据残留信号产生所估计的残留信号，该定时鉴别器由下列组成用于搜集输入信号的提前、准时和滞后采样的装置；用于根据提前、准时和滞后采样分别得到Early、Ontime和Late参数的装置；以及用于根据Early、Ontime和Late参数间的预定关系把定时鉴别器输出设置为零的装置；与定时鉴别器耦合的滤波器，用于对定时鉴别器输出进行滤波以产生经滤波的鉴别器值；与滤波器耦合的累加器，用于根据多个经滤波的鉴别器值的累加而产生经累加的鉴别器值；与累加器耦合的上溢/下溢检测器，用于根据经累加的鉴别器值产生控制信号。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述定时差异是跟踪信号的发射和跟踪信号的接收之间的时间。
23.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述上溢/下溢检测器在经累加的鉴别器值超出预定范围时产生上溢信号。
24.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述上溢/下溢检测器在经累加的鉴别器值低于预定范围时产生下溢信号。
全文摘要
一种用于定时的过程和装置发生在定时鉴别器中，定时鉴别器是时间跟踪环路的一部分。定时鉴别器防止雷克指合并。用于定时鉴别的过程中，鉴别器与输入信号耦合。过程通过搜集输入信号的提前、准时和滞后采样而开始。然后根据这些采样得到Early(提前)、Ontime(准时)和Late(滞后)参数。根据Early、Ontime和Late参数间的预定关系而产生定时鉴别器的输出。该过程和装置使雷克指能自由地跟踪它们的路径。这改进了接收机性能。
文档编号H04B1/707GK1537363SQ02806170
公开日2004年10月13日 申请日期2002年3月8日 优先权日2001年3月12日
发明者A·森多纳里斯, A 森多纳里斯 申请人:高通股份有限公司