专利名称：用于具有最小耙指分配的延迟估计的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及数字无线通信系统，在该系统中时变衰落信道的多径分量延迟被估计，例如，诸如在码分多址(CDMA)系统中使用瑞克(RAKE)接收机的系统。本发明尤其适用于，但并不限于，在衰落环境中操作且具有有限的处理资源的接收机，诸如在宽带CDMA(WCDMA)终端中的那些接收机。
相关技术历史 在无线通信中，发射机与接收机之间的物理信道由无线电链路所形成。在大多数情形中，发射天线并不是严密地聚焦于接收机，且除了可能的直接路径之外，有很多其它传播路径存在于发射机与接收机之间。传播路径通常由周围物体的反射所引起。具有类似传播距离的射线取决于瞬时相位关系在接收机处合并而形成明显的多径分量。合并的影响取决于载波波长的瞬时关系以及距离差，在破坏性干扰的情形中，该合并导致路径增益振幅的显著减小(即，衰落)。
如果由多个多径分量所携带的信号能量经由瑞克接收机而被利用，则CDMA接收机的性能时常能改善。在瑞克接收机中，大量的多径分量的每个被分配给具有扩展码参考副本的解扩器，其延迟了与对应的多径信号分量相同的路径延迟。解扩器的输出端(即，瑞克耙指(RAKEfinger))被相干地合并以产生符号估计。
瑞克接收机要求知道尽可能多的信号路径的多径延迟和信道脉冲响应值。为了在瑞克合并器的输出端获得最优的信噪比(SNR)，应该收集来自于尽可能多的物理路径的信号能量。此外，跟踪尽可能多的不同物理路径(即，更高地利用分集)趋向于通过降低所有被跟踪的信号路径同时深度衰落的概率而显著地增大接收的强壮性。所有被跟踪的信号路径同时深度衰落是一种导致不期望的块差错率(BLER)恶化的现象。
传播信道结构(即，单独的多径分量的绝对和相对延迟)不能随着时间而保持不变。由于发射机，接收机，和邻近的物体的相对移动，现有的路径延迟改变，旧的路径消失，新的路径出现了。此外，发射机与接收机之间的频率偏移通常引起慢的时钟漂移，其可以将自身表现为逐步的延迟形态(delay-profile)时间轴移动。为了保证瑞克接收机的正确操作，所有已知的多径分量的变化延迟应当被跟踪，新的路径在其出现之后应当很快地被发现。
图1是典型的瑞克接收机框图。瑞克接收机100包括延迟估计器框102，信道估计器框104，瑞克解扩器/合并器框106。所接收的数据被馈送至延迟估计器框102。延迟估计器框102在信道可能的延迟范围上评估信道的脉冲响应。最终的延迟形态，其可以是复延迟形态或功率延迟形态，然后可以受到峰值检测并将检测的峰值位置作为对于多径分量的延迟估计而向瑞克解扩器/合并器框106报告。该延迟估计还可以被信道估计器框104所使用，以通过解扩导频序列来估计相应的复信道系数并可能随时间来滤波结果以降低噪声和干扰的影响。通过延迟估计器框102与信道估计器框104之间的合作来估计信道参数，所述延迟估计器框102确定瑞克解扩器/合并器框106的解扩器部分的时间对准(temporal alignment)，而所述信道估计器框104估计瑞克解扩器/合并器框106的合并器部分所使用的复系数。
发明内容
信号-路径延迟-估计方法包括将至少一个检测的信号路径簇的计算的粗延迟形态与波形相关以便对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个产生最强的相关峰值。该方法还包括，对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个，使用最强的相关峰值来确定已调整的延迟-形态相位，依照已调整的延迟-形态相位来再采样计算的粗延迟形态，以及使用已再采样的计算的粗延迟形态来检测信号-路径-簇边缘。
用于信号-路径延迟估计的制造产品包括至少一个计算机可读介质和包含在所述至少一个计算机可读介质上的处理器指令。处理器指令被配置为通过所述至少一个处理器从至少一个计算机可读介质读取，并且由此使得至少一个处理器来操作将至少一个检测的信号路径簇的计算的粗延迟形态与波形相关以便对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个产生最强的相关峰值，以及，对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个，使用最强的相关峰值来确定已调整的延迟-形态相位，依照已调整的延迟-形态相位来再采样计算的粗延迟形态，并使用已再采样的计算的粗延迟形态来检测信号-路径-簇边缘。
信号-路径延迟-估计系统包括延迟估计器，用于将至少一个检测的信号路径簇的计算的延迟形态与波形相关以便对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个产生最强的相关峰值。延迟估计器还用于，对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个，使用最强的相关峰值来确定已调整的延迟-形态相位，依照已调整的延迟-形态相位来再采样计算的延迟形态，并使用已再采样的计算的延迟形态来检测信号-路径-簇边缘。该系统还包括信道估计器，其内部可操作地连接到延迟估计器的输出端；以及解扩器/合并器，其内部可操作地连接到信道估计器的输出端和延迟估计器的输出端。
附图简要描述 可以通过参考下述详细描述的本发明典型实施方式并结合附图而获得本发明更加完整的理解，其中 先前所描述的图1是典型的瑞克接收机的框图； 图2是示出延迟-估计处理的流程图。
本发明典型实施方式的详细描述 现在将参考附图而更加完全地描述本发明的一个或多个实施方式。然而本发明可以多种不同的形式而实施且不应被解释为限于由此处所阐述的一个或多个实施方式。本发明应当仅被认为是由现有的权利要求以及其等同方式所限制。
两种延迟估计(DE)的方法如下1)峰值检测导向的DE；和2)固定栅格的DE。在峰值检测导向的DE中，特定多径分量的精确位置(即，延迟)被估计以便将各自的解扩器精确地调到所估计的延迟。原理上，峰值检测导向的DE包括在所考虑的信道的可能延迟的整个范围上(即，延迟扩展)评估信道脉冲响应。最终的复延迟形态(CDP)或功率延迟形态(PDP)受到峰值检测。峰值位置(di)作为延迟估计被报告给瑞克接收机。
依照峰值检测导向的DE而频繁执行全路径搜索例程的处理和功率消耗的花费通常是禁止的。由此，典型的实现可以使用带有小于全部搜索区域(即，假设的最大延迟扩展)的观测窗口以及降低的PS分辨率(例如，1码片)的路径搜索器(PS)。附加的解扩器密集的采样窗口可以用于对PDP的某个区域产生高分辨率(例如，1/4码片)的估计以精确地报告延迟。
固定栅格的DE所基于的原理是，为了捕获所有可获得的信号能量，没有必要将瑞克耙指准确地放置于路径位置。替代地是将耙指的栅格以某个最小间距充分地放置于信号能量的主要部分所位于的延迟域区域上，所述最小间距等于所接收信号的奈奎斯特采样速率。
在固定栅格的DE中，在仅仅所允许的延迟值为kT的意义上栅格被固定，其中T为栅格间距(例如，T＝3/4Tc，其中Tc为码片周期)以及k为整数值。因而，在固定栅格的DE中，仅需确定PDP活动区域的边缘(即，τleft和τright)并开启栅格位置(即，τleft≤kT≤τright)。在固定栅格的DE中，不尝试隔离出单独路径的精确位置。在一些情形中，如果活动的PDP包括若干簇，则栅格被放置于若干个位置。PDP的所谓空区域未被覆盖。
虽然固定栅格的DE不尝试估计单独分量的精确延迟，但其输出端上的延迟列表提供的信息与峰值检测导向的DE所提供的信息类似。由固定栅格的DE或峰值-检测导向的DE所提供的延迟列表被后来的瑞克-接收机框同样地使用。
例如，如果信道包括单个定义明确的路径，则峰值检测导向的DE提供经济的解扩配置。然后单个路径的位置可以相对容易且精确地被检测，并且单个瑞克耙指可以提取所有可获得的能量。以类似的方式，如果信道包括若干个定义明确的分离路径，且峰值检测可以应用于它们中的每个，则峰值检测导向的DE非常经济。
另一方面，如果信道包括间距紧密的路径簇，来自不同路径的信号能量由于发射/接收(“tx/rx”)滤波器的旁瓣而典型地重叠，则难于识别出单独的路径位置。此外，虽然物理-路径延迟可以保持不变，但是多径衰落和不断改变的临近路径的复合并样式经常使得所观测的PDP的常量波动；因此，跟踪明显变化但实际上物理固定的延迟位置将非常有挑战。DE进程最终的困难在于其不时地需要启发式的机制来避免各种各样病理上(pathological)的行为。然而，该启发式的机制可以用于将DE进程调整到特定的案例并降低该进程的通用适用性。如果尝试用单个耙指来捕获路径，并且该耙指甚至误放1/4码片或1/2码片，则路径能量的主要部分被丢失了，由此增大了干扰。
相反，固定栅格的DE提供更为健壮的方式来捕获信号能量，因为无需对路径的准确路径位置、路径之间的距离，或衰落特性做出假设。只要真正的延迟di满足τleft＜di＜τright，则检测的信号能量被最优化地利用。然而，既然对于一些k不确定有di＝kT，而是kT＜di＜(k+1)T，那么若干个，典型地为两个耙指必须被放置以从单个路径捕获完整的路径能量。
作为一般原理，在固定栅格的DE中，为了从宽度mT的簇(或者从m个奈奎斯特间距的临近路径)捕获能量，需要m+1个耙指。所必需的m+1个耙指的数量通常大于用于峰值检测导向的DE所需要的数量，如果延迟形态仅包含独立的路径，则其可以是在峰值检测导向的DE中所使用的耙指数量的两倍。对于扩展的路径簇，耙指的额外支出可以忽略不计。
在本发明各种各样的实施方式中，DE方法被用于允许非特定峰值(non-peak-specific)耙指位置用于多峰值簇，同时避免了在单个路径环境下的误采样和浪费的耙指。DE进程将固定栅格的耙指放置应用于每个PDP路径簇，同时对于每个簇单独调整栅格偏移，由此允许在PDP中对于单个峰值对象的采样-相位优化，避免了不必要耙指的放置，并且维持了扩展簇的强壮覆盖。通过将簇的PDP与单个路径PDP或者其它波形在各种采样偏移上相关，一种机制来检测对于给定簇的正确采样相位；如果在滤波的结果中发现了峰值，则调整对于给定簇的固定栅格相位而不影响其它簇的相位。本发明的各种实施方式允许与处理单个路径一样有效地处理单个路径占主要的簇，而在每个信号簇上无需启发式决定的操作。
图2是表示延迟-估计进程200的流程图。关于进程200，输入数据采样周期被表示为TS(例如，TS＝TC/4，其中TC是CDMA码片周期)。值为gk的PDP以分辨率T计算(例如，T＝3TC/4)，其典型地小于输入采样周期TS的分辨率以便保存计算资源。DE进程200可以报告和P个路径一样多。
DE进程200开始于步骤202。在步骤202，PDP中的能量区域(即，信号路径簇)j通过检测{τleft(j),τright(j)}，j＝1...J中每个的左右边界而定义。在步骤202所执行的边界检测可以作为例如门限操作而实现，所述门限操作要求信号-路径簇元素大于预定义的值，例如诸如比PDP噪声最低限度大两倍。
从步骤202，进程前进到步骤204。在步骤204，计数器j从初始值为零开始。在步骤206，计数器j增加。在步骤208，判定计数器j是否超出预定义的值J，J为从步骤202预先检测的信号簇的数目。如果在步骤208，判定计数器没有超出J，则进程前进到步骤210。
从步骤208，如果判定计数器没有超出J，则对于j＝1...J(即，对于每个信号路径簇)执行步骤210-218。尽管在图2中示出了按顺序执行步骤210-218，但是本领域技术人员可以预期到步骤210-218还可以并行执行而不脱离本发明的原理。特别地，在步骤210，将所考虑的信号路径簇(即，信号路径簇j)与波形hkj(t)相关，所述波形hkj(t)适合于推导簇的路径结构(即，对于TS刻度内的每个栅格相位t的不同波形)。波形可以是，例如，单个路径PDP波形或者滤波器执行单个路径脉冲成形逆操作的响应。在步骤212，找到在信号路径簇j中产生最强相关峰值的栅格相位tj。换而言之，对于t＝0...L-1，根据下式计算相关乘积Ct(j)。栅格相位tj由下式确定 ，且 从步骤212进程前进到步骤214。在步骤214，簇j的PDP是经由插值再采样的，以在间隔{τleft(j)，τright(j)}中产生
。本领域普通技术人员可以认识到能够使用各种不同的插值方案而不背离本发明的原理。从步骤214进程前进到步骤216。在步骤216，使用通过步骤214的插值所确定的偏移栅格来检测当前簇(即，簇j)的边缘。如果簇j是单个路径对象，则新边界为。从步骤216进程前进到步骤218。在步骤218，报告用于簇j的位置列表和相应的PDP值列表Gj＝gk′，k′和τleft(j)*...τright(j)*。从步骤218进程返回到步骤206。
如果在步骤208，判定j＞J，则进程前进到步骤220。在步骤220，对于整个Gj，j＝1...J选择出P个最大值，并将来自Dj的相应延迟作为延迟估计而报告且从延迟估计器输出。从步骤220，进程返回到步骤202。
可以一直对于原始固定的栅格位置kT而执行PDP生成，以便例如，简化硬件实现，因为再采样提供每簇必要的偏移。可以很少地进行相关，例如，每第N个DE更新周期进行，其中选取N以使得将NTDE时隙期间的路径移动/漂移限制在小于TS的距离内，其中TDE是与DE更新周期相应的时间。
在本发明的一些实施方式中，如果存在清楚的相关峰值(即，单个定义的峰值存在于簇中)，则栅格相位校正将是有帮助的，然而在簇的边缘附近缺少清楚峰值的情况下，校正不是必然能显著地改善耙指-分配的经济节约。因此，在一些实施方式中，仅当在簇的边缘发现相关峰值时可以通过实现执行再采样和边缘再检测而节约处理资源。此外，在本发明的一些实施方式，仅将PDP中的单个路径对象作为再采样目标的过程可以跳过对于宽于单个路径PDP波形的簇的所有处理。
可以使用CDP来替代PDP，在这种情形中，每个延迟形态元素的功率可以通过将复系数与其复共轭相乘而得到。可以使用上述所描述的之外的其它边缘检测准则和门限值而不背离本发明的原理。可以对于已调整的延迟位置计算PDP；如果是这样，则在很多情况下不需要PDP再采样。相关峰值检测周期与DE更新周期可以是相等的或者是不同的。可以使用不同的准则来处理单独的PDP簇。
本发明的各种实施方式可以由例如硬件、软件(例如，由执行计算机可读指令的处理器而完成)，或它们的组合而实现。计算机可读指令可以是装载在存储器中的程序代码，例如诸如随机存取存储器(RAM)，或者来自于存储介质，例如诸如只读存储器(ROM)。例如，处理器可以可操作地来执行软件，所述软件适合于依照本发明的原理执行一系列的步骤。所述软件可以适合于驻留在计算机可读介质上，例如诸如，磁盘驱动单元中的磁盘。计算机可读介质还可以包括闪存卡，基于EEROM的存储器，磁泡存储器(bubble memory storage)，ROM存储器等。适合于执行根据本发明原理的步骤的软件还可以整体或部分地驻留在静态或动态主存储器中或者驻留在处理器(例如，在微控制器，微处理器，或者微计算机内部存储器)内的固件中。
需要强调的是在说明书中所使用的术语“包含/包括/含有”用来规定所提出的特征，整数，步骤，或部件的存在，但是并不排除一个或多个其它特征，整数，步骤，部件或它们组合的存在或增加。
上述详细的说明书是本发明的一个或多个实施方式。本发明的范围不应由该说明书限定。本发明的范围而是由下述的权利要求以及其等同形式所限定的。
权利要求
1.一种信号-路径延迟-估计的方法，包括
将至少一个检测的信号路径簇的计算的粗延迟形态与波形相关以便对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个产生最强的相关峰值；和
对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个
a)使用最强的相关峰值来确定已调整的延迟-形态相位；
b)依照已调整的延迟-形态相位来再采样计算的粗延迟形态；和
c)使用已再采样的计算的粗延迟形态来检测信号-路径-簇边缘。
2.权利要求1的方法，进一步包括
计算粗延迟形态；和
检测计算的粗延迟形态的至少一个信号路径簇的边缘。
3.权利要求2的方法，其中检测至少一个信号边缘的步骤包括门限操作。
4.权利要求3的方法，其中所述门限操作包括要求所述至少一个信号路径簇大于延迟-形态噪声最低限度的预定义值的倍数。
5.权利要求1的方法，进一步包括对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个，报告检测的信号-路径-簇边缘和已再采样的计算的粗延迟形态的延迟-形态值。
6.权利要求1的方法，其中所述至少一个检测的信号路径簇中的至少两个具有相同的已调整的延迟-形态相位。
7.权利要求1的方法，其中
所述相关的步骤是每N个延迟-估计周期进行的；和
选取N以使得在N个延迟-估计周期内将信号-路径漂移限制于小于输入数据采样周期Ts。
8.权利要求2的方法，其中，对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个，仅当最强的相关峰值在从检测的信号路径簇边缘的预定义时间内时才执行步骤a)，b)，和c)。
9.权利要求1的方法，其中，对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个，仅当最强的相关峰值是信号路径簇内单个定义的峰值时才执行步骤a)，b)，和c)。
10.权利要求9的方法，其中单个定义的峰值是这样的一个峰值，该峰值是比任何其它相关的峰值大的预定义量。
11.权利要求1方法，其中粗延迟形态是从由粗复延迟形态和粗功率延迟形态构成的组中选择的。
12.权利要求1的方法，其中功率-延迟-形态相关周期等同于延迟-估计更新周期。
13.权利要求3的方法，其中相等的门限用于每个检测的信号-路径簇。
14.权利要求1的方法，其中所述波形是单个路径波形。
15.权利要求1的方法，其中所述波形是单个路径脉冲成形函数的逆。
16.权利要求1的方法，其中再采样计算的粗延迟形态的步骤是经由插值执行的。
17.一种用于信号-路径延迟估计的制造产品，该制造产品包括
至少一个计算机可读介质；
包含在所述至少一个计算机可读介质上的处理器指令，该处理器指令被配置为可以由至少一个处理器从至少一个计算机可读介质读取并由此使得所述至少一个处理器操作为
将至少一个检测的信号路径簇的计算的粗延迟形态与波形相关以便对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个产生最强的相关峰值；
对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个
使用所述最强的相关峰值来确定已调整的延迟-形态相位；
依照已调整的延迟-形态相位来再采样计算的粗延迟形态；和
使用已再采样的计算的粗延迟形态来检测信号-路径-簇边缘。
18.权利要求17的制造产品，其中所述计算的粗功率延迟形态是经由插值再采样的。
19.权利要求17的制造产品，其中所述粗延迟形态是从由粗复延迟形态和粗功率延迟形态构成的组中选择的。
20.一种信号-路径延迟-估计系统，包括
延迟估计器，用于
将至少一个检测的信号路径簇的计算的延迟形态与波形相关以便对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个产生最强的相关峰值；和
对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个
a)使用最强的相关峰值来确定已调整的延迟-形态相位；
b)依照已调整的延迟-形态相位来再采样计算的延迟形态；和
c)使用已再采样的计算的延迟形态来检测信号-路径-簇边缘；
信道估计器，其内部可操作地连接到延迟估计器的输出端；以及解扩器/合并器，其内部可操作地连接到信道估计器的输出端和延迟估计器的输出端。
21.权利要求20的系统，其中延迟估计器用于
计算延迟形态；和
检测计算的延迟形态的至少一个信号路径簇的边缘。
22.权利要求21的系统，其中检测至少一个信号的边缘包括门限操作。
23.权利要求22的系统，其中所述门限操作包括要求所述至少一个信号路径簇大于延迟-形态噪声最低限度的预定义值的倍数。
24.权利要求20的系统，其中延迟估计器被用于，对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个，报告检测的信号-路径-簇边缘和已再采样的计算的延迟形态的延迟-形态值。
25.权利要求20的系统，其中所述至少一个检测的信号路径簇中的至少两个具有相同的已调整的延迟-形态相位。
26.权利要求20的系统，其中
所述相关是每N个延迟-估计周期进行的；和
选取N以使得在N个延迟-估计周期内将信号-路径漂移限制于小于输入数据采样周期Ts。
27.权利要求21的系统，其中，对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个，仅当最强的相关峰值在从检测的信号路径簇边缘的预定义时间内时延迟估计器才执行a)，b)，和c)。
28.权利要求20的系统，其中，对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个，仅当最强的相关峰值是信号路径簇内单个定义的峰值时延迟估计器才执行a)，b)，和c)。
29.权利要求28的系统，其中单个定义的峰值是这样的一个峰值，该峰值是比任何其它相关的峰值大的预定义量。
30.权利要求20的系统，其中延迟形态是从由复延迟形态和功率延迟形态构成的组中选择的。
31.权利要求20的系统，其中延迟-形态相关周期等同于延迟-估计更新周期。
32.权利要求22系统，其中相等的门限用于每个检测的信号-路径簇。
33.权利要求20的系统，其中再采样计算的延迟形态是经由插值执行的。
34.权利要求20的系统，其中所述波形是单个路径波形。
35.权利要求20的系统，其中所述波形是单个路径脉冲成形函数的逆。
全文摘要
信号-路径延迟-估计方法包括将至少一个检测的信号路径簇的计算的粗延迟形态与波形相关以便对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个产生最强的相关峰值。该方法还包括，对于所述至少一个检测的信号路径簇中的每一个，使用该最强的相关峰值来确定已调整的延迟-形态相位，依照已调整的延迟-形态相位再采样计算的粗延迟形态，并使用已再采样的计算的粗延迟形态来检测信号-路径-簇边缘。提供该摘要是为了符合需要摘要的规则，所述摘要使得搜索者或其它读者可以快速地确定所公开的技术主题。为了更好的理解提交该摘要，而该摘要不用于解释或限制权利要求范围或含义。
文档编号H04B1/707GK101116256SQ200580047896
公开日2008年1月30日 申请日期2005年11月29日 优先权日2004年12月8日
发明者A·雷亚尔 申请人:艾利森电话股份有限公司