专利名称：Finger锁定指示器系统的制作方法
技术领域：
本实用新型提出一种新型高集成度高准确度可嵌入的Rake接收机中的Finger锁定指示器，可用于实现高集成度、高准确度、嵌入式的Rake接收机，属于移动通信领域。
背景技术：
RAKE分集接收技术(俗称路径分集)是FDD模式和TDD模式的CDMA移动通信系统的关键技术。RAKE接收机的基本原理就是将那些幅度明显大于噪声背景的多径分量取出，对它进行延时和相位校正，使之在某一时刻对齐，并按一定的规则进行合并，变矢量合并为代数求和，有效地利用多径分量，提高多径分集的效果。
一般RAKE接收机由搜索器(Searcher)、指峰(Finger)解调单元、合并器(Combiner)3个模块组成。搜索器完成路径搜索，主要原理是利用码的自相关及互相关特性。Finger完成信号的解扩、正交信道解调，Finger的个数决定了正交信道解调可用的路径数，通常CDMA基站系统一个RAKE接收机由4个Finger组成，移动台由3个Finger组成。合并器完成多个解调器输出的信号的合并处理，通用的合并算法有选择式相加合并、等增益合并、最大比合并3种。合并后的信号输出到信道解码单元，进行信道解码处理。
一般地，移动台往往会搜索并同时接收到多个基站发射的信号。而为了建立可靠的通信，移动台必须从搜索和接收到的多个基站中，选择信号最好的一个或多个基站。在这种情况下，为保证Rake接收机可以选择出信号最好的若干个基站，并与其中一个或两个建立起可靠的通信，Rake接收机必须具备一种机制，使之可以锁定一个或两个信号最好的基站的导频，并向Finger解调单元提供基站导频锁定的指示。这种机制就是Rake接收机内部的“Finger锁定指示机制”。换言之，Finger锁定指示机制指的是在Rake接收机的每一个Finger都具有独立地锁定一个或两个信号最好的基站的导频的机制。
发明内容
设计目的本实用新型提出一种新型、高准确度、高集成度的Finger锁定指示器。基于本实用新型提出的Finger锁定指示器，可以实现功能完备、高准确度、高集成度的Finger解调器和Rake接收机。这种Finger锁定指示器利用从Finger随机序列解扰单元解调出的时间同步导频I/Q符号序列的瞬时能量估计，以及从带内能量估计器获得的带内瞬时能量序列，计算出Finger锁定指示。
设计方案本实用新型提出的Finger锁定指示机制的框图，如附图1所示。
根据本实用新型，每一个Finger(解调单元)中的Finger锁定指示机制，是由以下部件构成1.Finger的随机序列解扰模块解调出的时间同步导频I/Q符号序列(的瞬时能量估计器)；2.带内能量(In Band Energy)估计器；3.Finger锁定指示器。
在Finger解调单元中，来自模拟基带系统的原始I/Q数据通过积分欠抽样器，完成积分欠抽样。积分欠抽样器完成短周期积分，并将积分得出的结果构成新的序列，由于新的序列比原始I/Q序列的速率低，因而称之为欠抽样序列。积分欠抽样器的输出送到时间同步随机序列解扰器。时间同步随机序列解扰器利用随机化码序列发生器产生的随机化码，完成对积分欠抽样器的输出进行随机序列解扰，解调出时间同步导频I/Q数据序列。
时间同步导频I/Q数据序列经过积分收集器和符号能量估计器，计算出同步导频I/Q符号序列的每一符号瞬时能量，构成同步导频符号瞬时能量序列。积分收集器分别对I/Q信号完成短周期积分、抽样、保持、消除等处理过程，同步地分别恢复出I符号序列和Q符号序列。
另一方面，带内能量估计器采用与上述类似的方法，来自模拟基带系统的原始I/Q数据通过积分欠抽样器，完成积分欠抽样。积分欠抽样器的输出符号经由能量估计器和积分收集器，计算出带内瞬时能量，构成带内瞬时能量序列，同步导频符号瞬时能量序列和带内瞬时能量序列同步地送入Finger锁定指示器，用于Finger锁定指示处理。
Finger锁定指示器是Finger锁定指示机制的核心部件。在本实用新型中，Finger锁定指示器由以下主要功能模块构成(1)IIR(无限冲击响应)滤波器；(2)遗忘因子产生器；(3)除法器；(4)比较器；同步导频符号瞬时能量序列和带内瞬时能量序列同步送入Finger锁定指示器后，同步地分别经过IIR滤波器的滤波。滤波后的两路序列值保持同步地送入一个除法器进行相除运算，相除后的结果送入一个比较器，逐一与设置的门限值相比较。比较的结果作为Finger锁定指示输出。
以上所述是Finger锁定指示机制的原理和工作过程，以下阐述Finger锁定指示机制使用的有关算法。
1.带内能量估计带内能量估计器输出的瞬时能量序列，在输入到Finger锁定指示器后，由IIR(无限冲击响应)滤波器按下式进行滤波
I0(k)＝(1-β)·I0(k-1)+β·E(k) (EQ1)式中，E(k)表示瞬时能量序列在时刻k的值。I0(k)表示时刻k的带内瞬时能量序列的IIR滤波输出。β是IIR滤波器的遗忘因子。
2.同步导频I/Q符号序列的瞬时能量估计时间同步随机序列解扰器输出的同步导频I/Q数据序列经过积分收集器和符号能量估计器，得到同步导频符号瞬时能量序列。同步导频符号瞬时能量序列在输入到Finger锁定指示器后，由IIR(无限冲击响应)滤波器按下式进行滤波S0(i，k)＝(1-β)·S0(i，k-1)+β·EN(i，k) (EQ2)式中，EN(i，k)表示第i个Finger的同步导频符号瞬时能量序列在时刻k的值。S0(k)表示时刻k的同步导频符号瞬时能量序列的IIR滤波输出。β是IIR滤波器的遗忘因子。
3.计算IIR滤波后的同步导频I/Q符号序列的瞬时能量估计与带内瞬时能量估计的比值按下式计算第k时刻，滤波后的同步导频符号瞬时能量与带内瞬时能量的比值rFngLock(i,k)=S0(i,k)I0(k)---(EQ3)]]>式中，rFngLock(i，k)表示第i个Finger的滤波后的同步导频符号瞬时能量与带内瞬时能量在时刻k的比值。
4.将r(i，k)与设定的门限值相比较，确定Finger锁定指示的输出值按下式确定时刻k，第i个Finger锁定指示的输出值(1)如果rFngLock(i，k)＞门限值，时刻k第i个Finger锁定指示的输出值＝1；(2)反之，时刻k第i个Finger锁定指示的输出值＝0。
技术方案新型高准确度高集成度的Finger锁定指示机制和Finger锁定指示器，每一个Finger(解调单元)中的Finger锁定指示机制，是由以下部件构成(1)Finger的随机序列解扰模块解调出的时间同步导频I/Q符号序列(的瞬时能量估计器)；(2)带内能量(InBand Energy)估计器；(3)Finger锁定指示器。
Finger锁定指示机制中，包含Finger锁定指示器，其特征是该Finger锁定指示器内包含以下功能模块(1)IIR(无限冲击响应)滤波器；(2)遗忘因子产生器；(3)除法器；(4)比较器；Finger锁定指示器中，采用了指数窗IIR滤波器对带内能量估计器输出的瞬时能量序列和随机序列解扰单元输出的同步I/Q符号序列的瞬时符号能量序列进行滤波，(1)带内能量估计；带内能量估计器输出的瞬时能量序列，在输入到Finger锁定指示器后，由IIR(无限冲击响应)滤波器按下式进行滤波I0(k)＝(1-β)·I0(k-1)+β·E(k)式中，E(k)表示瞬时能量序列在时刻k的值。I0(k)表示时刻k的带内瞬时能量序列的IIR滤波输出。β是IIR滤波器的遗忘因子。(2)同步导频I/Q符号序列的瞬时能量估计时间同步随机序列解扰器输出的同步导频I/Q数据序列经过积分收集器和符号能量估计器，得到同步导频符号瞬时能量序列。同步导频符号瞬时能量序列在输入到Finger锁定指示器后，由IIR(无限冲击响应)滤波器按下式进行滤波S0(i，k)＝(1-β)·S0(i，k-1)+β·EN(i，k)Finger锁定指示器中，需要计算滤波后的同步导频符号瞬时能量与带内瞬时能量的比值，按下式计算第k时刻，滤波后的同步导频符号瞬时能量与带内瞬时能量的比值rFngLock(i,k)=S0(i,k)I0(k).]]>Finger锁定指示器中，对权利要求4计算出的比值与设定的门限值进行比较，根据比较的结果确定Finger锁定指示器的输出值，其特征是按下式确定时刻k，第i个Finger锁定指示的输出值(1)如果rFngLock(i，k)＞门限值，时刻k第i个Finger锁定指示的输出值＝1；(2)反之，时刻k第i个Finger锁定指示的输出值＝0。
本实用新型提出的Rake接收机中的Finger锁定指示器，利用从Finger随机序列解扰单元解调出的时间同步导频I/Q符号序列的瞬时能量估计，以及从带内能量估计器获得的带内瞬时能量序列，计算出Finger锁定指示的输出值。本实用新型提出的Finger锁定指示机制由Finger随机序列解扰模块、带内能量估计器、Finger锁定指示器构成。在其中的Finger锁定指示器中，采用指数窗IIR滤波器对同步导频瞬时能量序列和带内瞬时能量序列进行滤波，提高了Finger锁定指示的准确性。该Finger锁定指示机制结构简单、复杂度小、计算开销低、锁定指示准确度高、易于实现、实用性强，非常适合于嵌入在通信芯片中以硬件的方式实现，可直接商用。
图1是本实用新型提出的新型、高准确度、高集成度的“Finger锁定指示机制”及相应的Finger锁定指示器框图。
根据本实用新型，每一个Finger(解调单元)中的Finger锁定指示机制，是由以下部件构成1、Finger的随机序列解扰模块解调出的时间同步导频I/Q符号序列(的瞬时能量估计器)；2、带内能量(In Band Energy)估计器；3、Finger锁定指示器。
Finger锁定指示器是Finger锁定指示环的核心部件。在本实用新型中，Finger锁定指示器由以下主要功能模块构成(1)IIR(无限冲击响应)滤波器；(2)遗忘因子产生器；(3)除法器；(4)比较器。
上述单元的功能及相互之间关系，均已在发明内容中阐述说明。
具体实施方式
实施例1参照附图1。附图1是本实用新型提出的新型、高准确度、高集成度的Finger锁定指示器框图。
在Finger解调单元中，来自模拟基带系统的原始I/Q数据通过积分欠抽样器，完成积分欠抽样。积分欠抽样器的输出送到时间同步随机序列解扰器。时间同步随机序列解扰器利用随机化码序列发生器产生的随机化码，完成对积分欠抽样器的输出进行随机序列解扰，解调出时间同步导频I/Q数据序列。
时间同步导频I/Q数据序列经过积分收集器和符号能量估计器，计算出同步导频I/Q符号序列的每一符号瞬时能量，构成同步导频符号瞬时能量序列。
另一方面，带内能量估计器采用与上述类似的方法，来自模拟基带系统的原始I/Q数据通过积分欠抽样器，完成积分欠抽样。积分欠抽样器的输出符号经由能量估计器和积分收集器，计算出带内瞬时能量，构成带内瞬时能量序列，同步导频符号瞬时能量序列和带内瞬时能量序列同步地送入Finger锁定指示器，用于Finger锁定指示处理。
同步导频符号瞬时能量序列和带内瞬时能量序列同步送入Finger锁定指示器后，同步地分别经过IIR滤波器的滤波。滤波后的两路序列值保持同步地送入一个除法器进行相除运算，相除后的结果送入一个比较器，逐一与设置的门限值相比较。比较的结果作为Finger锁定指示输出。
本实用新型提出的Rake接收机中的Finger锁定指示器，利用从Finger随机序列解扰单元解调出的时间同步导频I/Q符号序列的瞬时能量估计，以及从带内能量估计器获得的带内瞬时能量序列，计算出Finger锁定指示的输出值。本实用新型提出的Finger锁定指示机制由Finger随机序列解扰模块、带内能量估计器、Finger锁定指示器构成。在其中的Finger锁定指示器中，采用指数窗IIR滤波器对同步导频瞬时能量序列和带内瞬时能量序列进行滤波，提高了Finger锁定指示的准确性。该Finger锁定机制结构简单、复杂度小、计算开销低、锁定指示准确度高、易于实现、实用性强，非常适合于嵌入在通信芯片中以硬件的方式实现，可直接商用。
需要理解到的是上述实施例虽然对本实用新型作了比较详细的说明，但是这些说明只是对本实用新型说明性的，而不是对本实用新型的限制，任何不超出本实用新型实质精神内的发明创造，均落入本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种新型高准确度高集成度的Finger锁定指示器系统，包括Finger锁定指示器，其特征是Finger锁定指示器系统是由Finger的随机序列解扰模块、时间同步导频I/Q符号序列的瞬时能量估计器、带内能量估计器和Finger锁定指示器构成，Finger的随机序列解扰模块的信号输出端接时间同步导频I/Q符号序列的瞬时能量估计器的信号输入端，时间同步导频I/Q符号序列的瞬时能量估计器的信号输出端接Finger锁定指示器的信号输入端。
2.根据权利要求1所述的新型高准确度高集成度的Finger锁定指示器系统，其特征是Finger锁定指示器由IIR滤波器、遗忘因子产生器、除法器和比较器构成，遗忘因子产生器的信号输出端接IIR滤波器的信号输入端，IIR滤波器信号输出端接除法器的信号输入端，除法器的信号输出端接比较器的信号输入端。
专利摘要本实用新型提出一种新型、高准确度、高集成度的“Finger锁定指示系统”及相应的Finger锁定指示器。这种“Finger锁定指示系统”及相应的Finger锁定指示器利用从Finger随机序列解扰单元解调出的时间同步导频I/Q符号序列的瞬时能量估计，以及从带内能量估计器获得的带内瞬时能量序列，计算出Finger锁定指示值。该Finger锁定指示系统由Finger随机序列解扰模块、带内能量估计器、Finger锁定指示器构成。在其中的Finger锁定指示器中，采用指数窗IIR滤波器对同步导频瞬时能量序列和带内瞬时能量序列进行滤波，提高了Finger锁定指示的准确性。该Finger锁定指示器结构简单、复杂度小、计算开销低、锁定指示准确度高、易于实现、实用性强，非常适合于嵌入在通信芯片中以硬件的方式实现，可直接商用。
文档编号H04J13/00GK2891483SQ200520119129
公开日2007年4月18日 申请日期2005年9月19日 优先权日2005年9月19日
发明者许晓斌, 臧侃 申请人:浙江华立通信集团有限公司