专利名称：用于wcdma射频收发器的基带处理模块及其操作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统，更具体地说，涉及一种无线通信系统中无线终端接收的数据的解码方法和系统。
背景技术：
蜂窝无线通信系统支持世界大部分地区的无线通信服务。蜂窝无线通信系统包括在服务覆盖范围内与无线终端无线地通信的“网络架构”。该网络架构一般包括散布在服务覆盖范围内的多个基站，每个基站支持其蜂窝内(或一组片区内)的无线通信。基站连接至基站控制器(BSC)，每个BSC服务多个基站。每个BSC连接至移动交换中心(MSC)。每个BSC还通常直接或间接连接至互联网。
工作中，每个基站与运行在其服务的蜂窝/片区内的多个无线终端通信。连接至该基站的BSC在MSC和被服务的基站之间路由语音通信。MSC还路由语音通信至另一个MSC或PSTN。BSC在被服务的基站和包括有或连接至互联网的分组数据网络之间路由数据通信。从基站到无线终端的传输被称作“正向链路”传输，而从无线终端到基站的传输被称作“反向链路”传输。正向链路上传输的数据量一般超过反向链路上传输的数据量。这是因为数据用户一般发出命令以从数据源(例如，网络服务器)请求数据，然后网络服务器提供数据至无线终端。
基站与其服务的无线终端之间的无线链路一般根据一个或多个操作标准进行工作。这些操作标准定义了分配、设置、服务和解除无线链路的方式。现在广泛使用的蜂窝标准包括移动通信全球系统(GSM)标准、北美码多分址(CDMA)标准和北美时多分址(TDMA)标准等。这些操作标准支持语音通信和数据通信。最近出现的操作标准包括通用移动通信服务(UMTS)/宽带CDMA(WCDMA)标准。UMTS/WCDMA标准采用CDMA原理并支持语音和数据的高吞吐量。对比北美CDMA标准，UMTS/WCDMA系统中的传输不根据时间基准(即GPS时间基准)排序。因此，WCDMA系统中无线终端与基站的同步比北美CDMA系统更复杂。蜂窝搜索、基站识别和基站同步消耗很大的处理资源。这些连续操作可使基带处理器超载，导致性能和电池寿命的降低。
发明内容
本发明提供的方法和系统将进一步结合附图、发明内容和权利要求进行阐述。
根据本发明的一个方面，提供一种用于宽带码多分址(WCDMA)射频(RF)收发器的基带处理模块，所述基带处理模块包括RX接口，连接至所述WCDMA RF收发器的RF前端，从所述RF前端接收携带WCDMA信号的基带RX信号；多路径扫描器模块，通信地连接至所述RX接口，用于接收关于所述WCDMA信号的预期多路径信号成分的时序与加扰码信息；通过使用已知符号形式对搜索窗内的基带RX信号进行解扰、解扩展和相关，识别所述WCDMA信号的多个多路径信号成分；为所述搜索窗内的WCDMA信号的多个多路径信号成分确定时序信息。
优选地，所述搜索窗的中心对应于所述WCDMA信号的预期多路径信号成分；所述搜索窗的长度对应于预期信道长度。
优选地，所述多路径扫描器模块进一步用于为所述WCDMA信号的多个识别出的多路径信号成分中的每个确定信号强度信息；确定所述搜索窗内的WCDMA信号的噪音层。
优选地，所述多路径扫描器模块进一步将所述搜索窗内的WCDMA信号的多个多路径信号成分的时序信息传送给通信连接地耙指接收器合并器模块。
优选地，所述搜索窗内的WCDMA信号的多个多路径信号成分的快速路径时序信息在第一时隙中确定；且所述多路径扫描器模块进一步用于在第二时隙内为所述搜索窗内的WCDMA信号的多个多路径信号成分确定时序信息；基于至少在所述第一时隙确定的时序信息以及在所述第二时隙确定的时序信息，为所述WCDMA信号的多个多路径信号成分确定长期时序信息。
优选地，所述多路径扫描器模块进一步搜索邻近的时隙中的基带RX信号中不同的WCDMA信号的多路径信号成分。
优选地，所述多路径扫描器模块包括控制逻辑；以及多个相关器组件，每个相关器组件使用已知符号形式对与对应对齐位置相对齐的基带RX信号进行解扰、解扩展和相关。
优选地，所述多路径扫描器模块包括控制逻辑；至少一个相关器，使用已知符号形式对与对应对齐位置相对齐的基带RX信号进行解扰、解扩展和相关；噪音故测模块；快速路径监测结果模块；指数平均模块；以及分类和路径选择模块。
优选地，所述每个相关器组件包括相关器组件控制逻辑；相关器原语模块；伪噪音原语产生器模块；以及相关器后端原语处理模块。
优选地，所述搜索窗包括对应多个片码时间间隔的基带RX信号采样；以及，所述多路径扫描器模块搜索对应于每个片码时间间隔的WCDMA信号的多路径信号成分。
优选地，所述多路径扫描器模块包括控制逻辑；以及多个相关器组件，每个相关器组件使用已知符号形式对与多个片码间隔内的对应片码间隔相对齐的基带RX信号进行解扰、解扩展和相关。
优选地，所述搜索窗包括对应多个1/2片码间隔的基带RX信号采样；以及，所述多路径扫描器模块搜索对应于每个1/2片码间隔的WCDMA信号的多路径信号成分。
优选地，所述多路径扫描器包括控制逻辑；以及多个相关器组件，每个相关器组件使用已知符号形式对与多个1/2片码间隔内的对应1/2片码间隔相对齐的基带RX信号进行解扰、解扩展和相关。
根据本发明的一个方面，提供一种用于宽带码多分址(WCDMA)射频(RF)收发器的基带处理模块，所述基带处理模块包括RX接口，通信地连接至所述WCDMARF收发器的RF前端，从所述RF前端接收携带WCDMA信号的基带RX信号；多路径扫描器模块，通信地连接至所述RX接口，包括控制逻辑，接收关于所述WCDMA信号的预期多路径信号成分的时序和扰码信息；多个相关器组件，每个相关器组件使用已知的符号形式对与对应对齐位置相对齐的基带RX信号进行解扰、解扩展和相关，以确定所述WCDMA信号的对应路径信号成分是否位于所述对应的对齐位置；噪音估测模块；快速路径监测结果模块；指数平均模块；以及分类和路径选择模块。
优选地，所述多个相关器组件在搜索窗内相关；所述搜索窗的中心对应于所述WCDMA信号的预期多路径信号成分；所述搜索窗的长度对应于预期信道长度。
优选地，每个相关器组件进一步确定在对应的对齐位置的WCDMA信号的识别出的多路径信号成分的信号强度信息；以及，所述噪音估测模块确定搜索窗内的WCDMA信号的噪音层。
优选地，所述多个相关器组件可编程以便搜索邻近的时隙内的基带RX信号中不同WCDMA信号的多路径信号成分。
根据本发明的一个方面，提供一种操作宽带码多分址(WCDMA)射频(RF)收发器的方法，所述方法包括如下步骤接收关于所述WCDMA信号的预期多路径信号成分的时序与加扰码信息；通过使用已知符号形式对搜索窗内的基带RX信号进行解扰、解扩展和相关，识别所述WCDMA信号的多个多路径信号成分；为所述搜索窗内的WCDMA信号的多个多路径信号成分确定时序信息。
优选地，所述搜索窗的中心对应于所述WCDMA信号的预期多路径信号成分；所述搜索窗的长度对应于预期信道长度。
优选地，所述方法进一步包括为所述WCDMA信号的多个识别出的多路径信号成分中的每个确定信号强度信息；确定所述搜索窗内的WCDMA信号的噪音层。
从以下的描述和附图中，可以得到对本发明的各种优点、各个方面、创新特征、及其实施例细节的更深入的理解。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是支持根据本发明运行的无线终端的蜂窝无线通信系统的部分系统示意图；图2是本发明的无线终端的功能框图；图3是根据本发明一个实施例的基带处理模块的框图；图4A是本发明支持多RF载波的WCDMA RF频带的功率谱密度示意图；图4B是本发明用于蜂窝搜索和基站同步的WCDMA系统的各种信道的时序示意图；图5A是本发明中在第一时间处多路径延迟扩展(delay spread)的示意图；图5B是本发明在第二时间处的多路径延迟扩展的示意图；图6是根据本发明一个实施例无线终端的搜索、查找、同步和从基站接收数据的操作流程图；图7是根据本发明一个实施例的多路径扫描器模块的操作的流程图；图8是根据本发明一个实施例多路径扫描器模块建立搜索窗的方式的示意图；图9是根据本发明一个实施例的多路径扫描器模块的各部件的框图；图10是本发明多路径扫描器模块关联搜索窗内的基带RX信号的方式的示意图；图11A是根据本发明一个实施例多路径扫描器模块的相关器组件的框图；图11B是根据本发明一个实施例多路径扫描器模块的相关器组件的各部件的框图；图12是根据本发明一个实施例多路径扫描器模块的操作的流程图；图13是根据本发明一个实施例的快速路径检测操作的流程图；图14是根据本发明一个实施例的长期路径测时(long term path timingdetermination)操作的流程图；图15是根据本发明一个实施例另一快速路径测时(fast path timingdetermination)操作的流程图；图16是根据本发明一个实施例的快速路径和长期路径合并操作的流程图。
具体实施例方式
图1是支持根据本发明运行的无线终端的蜂窝无线通信系统100的部分系统示意图。蜂窝无线通信系统100包括公共交换电话网络(PSTN)接口101，例如移动交换中心，包括GPRS支持节点、EDGE支持节点、WCDMA支持节点和其它部件的无线网络分组数据网络102，无线网络控制器/基站控制器(RNC/BSCs)152和154，以及基站/节点Bs 103、104、105和106。无线网络分组数据网络102连接至额外的个人和公共分组数据网络114，例如互联网、WLAN、LAN等。传统的语音终端121连接至PSTN 110。IP网络传送语音(VoIP)终端123和个人电脑125连接至互联网/WAN 114。PSTN接口101连接至PSTN110。当然，这一特定结构可根据系统的变化而不同。
每个基站/节点Bs 103-106服务其无线通信支持范围内的一个蜂窝/一组片区。包括正向链路部分和反向链路部分的无线链路支持基站和其服务的无线终端之间的无线通信。这些无线链路支持数字数据通信、VoIP通信以及其它数字多媒体通信。蜂窝无线通信系统100也可兼容模拟操作。蜂窝无线通信系统100支持UMTS/WCDMA标准、全球移动通信系统(GSM)标准、GSM通用分组无线业务(GPRS)、增强型数据速率GSM演进技术和/或各种其他CDMA标准、TDMA和/或FDMA标准等中的一个或多个。
无线终端116、118、120、122、124、126、128和130通过与基站103-106的无线链路连接至蜂窝无线通信系统100。如图所示，无线终端可包括蜂窝电话116和118、便携式电脑120和122、台式电脑124和126以及数据终端128和130。然而，蜂窝无线通信系统100还支持与其它类型的无线终端的通信。众所周知，便携式电脑120和122、台式电脑124和126、数据终端128和130以及蜂窝电话116和118等设备能够浏览互联网114、发送和接收数据通信例如电子邮件、发送和接收文件以及执行其它数据操作。这些数据操作大多具有很大的下载数据速率要求，但上载数据速率的要求却并不高。部分或者所有的无线终端116-130因此能够支持EDGE操作标准、GPRS标准、UMTS/WCDMA标准和/或GSM标准。
图2是本发明的无线终端的功能框图，包括主机处理部分202和相关联的无线电装置204。对于蜂窝电话，主机处理部分202和无线电装置204容置在同一个机壳内。在某些蜂窝电话中，主机处理部分202和无线电装置204的部分或全部部件集成在同一个集成电路(IC)上。对于个人数字助手(PDA)主机、便携式电脑主机和/或个人电脑主机，无线电装置204可位于扩展卡中，并因此位于与主机处理部分202分开的壳体内。主机处理部分202至少包括处理模块206、存储器208、无线电接口210、输入接口212和输出接口214。处理模块206和存储器208执行指令以支持主机终端功能。例如，对于蜂窝电话主机设备，处理模块206执行用户接口操作，并执行其它操作中的主机软件程序。
无线电接口210允许由无线电装置204接收数据，并发送数据至无线电装置204。对于从无线电装置204接收的数据(如，入站数据)，无线电接口210传递数据至处理模块206，以进行进一步处理和/或路由至输出接口214。输出接口214连接至输出显示设备，如显示器、监视器、扬声器等，使接收的数据可以被呈现。无线电接口210也传递来自处理模块206的数据至无线电装置204。处理模块206可从输入设备，如键盘、键区、麦克风等设备，通过输入接口212接收出站数据，或由其自身产生数据。对于通过输入接口212接收的数据，处理模块206可对数据执行对应的主机功能和/或通过无线电接口210路由其至无线电装置204。
无线电装置204包括主机接口220、基带处理模块(基带处理器)222、模数转换器224、滤波/增益模块226、下转换模块228、低噪放大器230、本地晶振模块232、存储器234、数模转换器236、滤波/增益模块238、上转换模块240、功率放大器242、RX滤波器模块264、TX滤波器模块258、TX/RX切换模块260和天线248。天线248可以是由发送和接收路径共享的单个天线(半双工)，或者可包括单独用于发射路径和接收路径的天线(全双工)。天线的实现取决于无线通信设备使用的特定标准。
基带处理模块222结合存储于存储器234中的操作指令，执行数字接收器功能和数字发射器功能。数字接收器功能包括但不限于数字中频至基带转换、解调、星座图解映射、解扰和/或解码。数字发射器功能包括但不限于编码、加扰、星座图映射、调制和/或数字基带至中频转换。基带处理模块222提供的传送和接收功能可使用共享的处理设备和/或独立处理设备实现。处理设备可包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、微计算器、中央处理器、现场可编程门阵列、可编程逻辑设备、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或任何基于操作指令处理信号(模拟和/或数字)的设备。存储器234可以是一个或多个存储器设备。所述存储器设备可以是只读存储器、随机访问存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、闪存和/或任何存储数字信息的设备。需要注意的是，如果基带处理模块222通过状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路实现其一个或多个功能，存储对应操作指令的存储器嵌入在包括状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路的电路内。
在运行中，无线电装置204从主机处理部分通过主机接口220接收出站数据250。主机接口220路由出站数据250至基带处理模块222，基站处理模块222根据特定的无线通信标准(如，UMTS/WCDMA、GSM、GPRS、EDGE等)处理出站数据250以产生数字发送格式的数据252。数字发送格式的数据252是数字基带信号或数字低IF信号，其中低IF信号的频率范围是OHz至几千Hz/几兆Hz。
数模转换器236将数字发送格式的数据252由数字域转换为模拟域。滤波/增益模块238在传递模拟信号至上转换模块240之前过滤和/或调整模拟信号的增益。上转换模块240基于本地晶振模块232产生的发射器本地晶振254直接转换模拟基带或低IF信号为RF信号。功率放大器242放大RF信号以产生出站RF信号256，然后由TX滤波器模块258滤波。TX/RX切换模块260从TX滤波器模块258接收放大和滤波后的RF信号，并传递输出RF信号256至天线248，由天线248发射出站RF信号256至目标设备，如基站103-106。
无线电装置204也通过天线248、TX/RX交换模块260和RX滤波器模块264接收基站发射的入站RF信号262。低噪放大器230接收入站RF信号262，并放大该入站RF信号262以产生放大后的入站RF信号。低噪音放大器230传递放大后的入站RF信号至下转换模块228，由该模块基于本地晶振模块232产生的接收器本地晶振266转换放大后的入站RF信号为入站低IF信号或基带信号。下转换模块228传递入站低IF信号(或基带信号)至滤波/增益模块226，由滤波/增益模块226在传递信号至模数转换器224前过滤和/或调整信号的增益。模数转换器224将滤波后的入站低IF信号(或基带信号)从模拟域转换为数字域以产生数字接收格式的数据268。基带处理模块222根据无线电装置204采用的特定无线通信标准解调、解映射、解扰和/或解码数字接收格式的数据268以重新获得入站数据。主机接口220通过无线电接口210传递重新获得的入站数据270至主机处理部分202。
图3是根据本发明一个实施例的基带处理模块222的各部件的框图。基带处理模块222(基带处理器)的部件包括处理器302、存储器接口304、板上存储器306、下行/上行接口308、TX处理部件310和TX接口312。基带处理模块222进一步包括RX接口314、蜂窝搜索器模块316、多路径扫描器模块318、耙指接收器合并器模块320和涡轮解码模块322。基带处理模块222在某些实施例中连接至外部存储器234。然而，在其它实施例中，存储器306可满足存储器要求。
如图2中描述的，基带处理模块222从连接的主机处理部分202接收出站数据250，并将入站数据270提供给连接的主机处理部分202。基带处理模块222传递数字格式的发送数据(基带TX信号)252至连接的RF前端。基带处理模块222从连接的RF前端接收数字接收格式的数据268(基带RX信号)。如图2所描述的，ADC 224生成数字接收格式的数据(基带RX数据)268，而RF前端的DAC 236从基带处理模块222接收数字发送格式的数据(基带TX信号)252。
下行链路/上行链路接口308从主机处理部分(例如，主机处理部分202)通过主机接口220接收出站数据250。下行链路/上行链路接口308通过主机接口220传递入站数据270至连接的主机处理部分202。读者能够理解的是，基带处理模块222可与无线电装置204的其他部件集成在同一集成电路上。或者，无线电装置204(包括基带处理模块222)可与主机处理部分202集成在同一电路上。因此，在这种情况中，图2中除了天线、显示器、扬声器以及键盘、键区、麦克风等之外的所有部件可以集成在同一集成电路上。然而，在其它实施例中，基带处理模块222和主机处理部分202可设置在独立的集成电路上。在不脱离本发明范围的情况下，其它各种不同的集成电路构成也是可能的。TX处理部件310和TX接口312通信地连接至RF前端，如图2所示，并通信地连接至下行链路/上行链路接口308。TX处理部件310和TX接口312从下行链路/上行链路接口304接收出站数据，处理该出站数据以生成基带TX信号252，并输出基带TX信号252至RF前端，如图2所示。
图4A是本发明支持多个RF载波402、404和406的WCDMA RF频带400的功率谱密度示意图。WCDMA RF频带400延伸在频谱上并包括WCDMA RF载波402、404和406。根据本发明的一个方面，支持WCDMA操作的RF收发器的基带处理模块222的蜂窝搜索器模块316扫描WCDMA RF频带400以识别至少一个WCDMA载波402、404或406的WCDMA RF能量。在初始蜂窝搜索操作过程中，蜂窝搜索器模块316结合基带处理模块222的其它部件识别出最强的WCDMA载波，例如，404。随后，蜂窝搜索器模块316同步WCDMA载波404中的WCDMA信号。所述WCDMA信号对应特定的基站蜂窝或片区。在初始蜂窝搜索同步操作过程中，蜂窝搜索器模块316首选同步最强的蜂窝/片区。
从多个基站/片区发送的WCDMA信号可使用共用的WCDMA RF载波404。或者，来自不同基站/片区的WCDMA信号可使用不同的WCDMA载波，如402或406。根据本发明，蜂窝搜索器模块316和基带处理模块222同步来自不同蜂窝/片区的运行于一个或多个WCDMA RF频带402、404或406的WCDMA信号。所述同步操作不仅发生在初始蜂窝搜索操作中，并发生在邻近蜂窝搜索或检测蜂窝搜索操作中。注意，图4A中所示的WCDMA RF频带402、404和406不是相邻的。
图4B是本发明用于蜂窝搜索和基站同步的WCDMA系统的各种信道的时序示意图。图中所示的WCDMA信号具有15时隙帧结构，延伸在10ms内。所述WCDMA信号包括同步信道(SCH)和引入下行链路以协助无线收发器执行蜂窝搜索操作的公共导频信道(Common Pilot Channel，简称“CPICH”)。SCH进一步分为主SCH(PSCH)和次SCH(SSCH)。PSCH传送具有很好的周期性自动相关性的主同步码(PSC)，而SSCH传送次同步码(SSC)。PSCH和SSCH的循环移位为独有的，因此可实现可靠的时隙和帧同步。PSCH和SSCH的长度为256个片码(256chips)，具有特殊的格式，为每个时隙的1/10。剩余的时隙是公共控制物理信道(CCPCH)。如图4A所示，PSCH和SSCH在每个时隙的相同位置发射一次。PSCH码在所有时隙内相同，并因此用于检测时隙边界。SSCH用于识别扰码群(scrambling code group)和帧的边界。因此，SSCH序列每个时隙都发生变化，并通过使用64码字(每个码字代表一个码群)的编码本(code-book)进行编码。CPICH使用固定速率(30kbps，因此每个时隙10个符号)传送预定义的符号，且其扩展因子(spreading factor)为256。CPICH的信道化编码被设置为第0个编码。
根据本发明，WCDMA RF收发器的基带处理模块222的蜂窝搜索器模块316用于(1)扫描在RX接口接收的对应WCDMA信号的基带RX信号内的WCDMA能量；(2)基于与WCDMA信号的PSCH的相关性获得与WCDMA信号的时隙同步；(3)基于与WCDMA信号的SSCH的相关性，获得与接收的WCDMA信号的帧同步，并识别出接收的WCDMA信号的码群；(4)基于与WCDMA信号的CPICH的相关性，识别WCDMA信号的扰码。
图5A是本发明在第一时间T1处的多路径延时扩展的示意图。已知，在无线通信系统中，发射的信号可使用各种路线从RF发射器发送至RF接收器。参照图1，从基站103至无线终端116的传输可使用多个路径，每个路径在对应的时间帧到达。这些多个接收的发射信号的副本称作“多路径”信号成分。每个多路径信号成分又称为一个“路径”。参照图5A，所示为时间T1处包括多路径信号成分及其对应的信号强度的延时扩展。
服务蜂窝(serving cell)多路径信号成分504包括在一个周期性参考时间内各个时间点接收的多个路径508、510、512和514。邻近蜂窝(neighborcell)多路径信号成分506包括路径516、518和520。需要注意的是，服务蜂窝多路径信号成分504和邻近蜂窝多路径信号成分506在参考时间内的不同时间点到达，因为他们在时间上未对齐。已知，发射的RF信号的多路径信号成分以时间偏移的方式(in a time skewed manner)到达RF接收器。同样已知，接收的多路径信号成分的数量和信号强度以及每个多路径信号成分的信号干扰比随着时间的变化而变化。
图5B是本发明在第二时间T2处的多路径延时扩展的示意图。因为从RF发射器到RF接收器的信道特性随时间发生改变，因而服务蜂窝多路径信号成分504和邻近蜂窝多路径信号成分506也随之改变。因此，例如，图5B的路径508，与图5A中所示的路径508一样具有相同的对周期性参考时间的时间关系，但是具有比图5A中大的信号干扰比或信噪比。此外，对比图5A中对应的路径，路径510丢失，路径512的振幅减小，路径514的振幅增大。此外，服务蜂窝多路径信号成分504包括有路径552，存在于时间T2，但不存在于时间T1。
图5B中时间T2的邻近蜂窝多路径信号成分506与其在图5A中时间T1的也不相同。在这种情况下，与时间T1相比，多路径信号成分516和518在时间T2具有不同的振幅。此外，在时间T1强的多路径过信号成分520不存在于时间T2中。此外，时间T2出现的新的多路径信号成分554不存在于时间T1中。蜂窝搜索器模块316、多路径扫描器模块318和耙指接收器模块320追踪这些多路径信号成分的出现，同步部分所述多路径信号成分，并通过部分所述多路径信号成分接收数据。
图6是根据本发明一个实施例无线终端的搜索、查找、同步和从基站接收数据的操作的流程图。图6的操作600由根据本发明建立的无线终端的无线电装置204的基带处理模块222的蜂窝搜索器模块316、多路径扫描器模块318和耙指接收器模块320执行。操作600由启动或重置开始，或当RF终端在WCDMA系统中检测到服务蜂窝时开始，并持续于无线终端的无线电装置204的操作过程中。操作开始于RF收发器执行WCDMA RF频带的RF扫描以检测WCDMA能量(步骤602)。WCDMA RF频带的RF扫描是图2中RF收发器无线电装置204的RF前端部件和图2中无线电装置204的基带处理模块222之间的联合操作。参照图6和图3，在进行WCDMA RF频带的RF扫描以检测WCDMA能量的过程中，RF前端调谐为WCDMA RF频带400内的各种RF信道，如参照图4A进行的描述所述。参照基带处理模块222的各部件，蜂窝搜索器模块316可与处理器302互相作用以在WCDMA RF频带的RF扫描过程中检测WCDMA能量。
步骤602中的RF扫描完成后，处理器302联合蜂窝搜索器模块316和RF前端识别特定的RF频带，例如图4A的404，以检测和同步至WCDMA信号。基带处理模块222的蜂窝搜索器模块316在初始蜂窝搜索操作中(步骤604)执行第一级(Phase I)、第二级(Phase II)和第三级(Phase III)操作。在执行其初始蜂窝搜索操作时，蜂窝搜索器模块316基于其第一级操作中与WCDMA信号的PSCH的相关性获得与WCDMA信号的时隙同步。随后，在第二级操作中，蜂窝搜索器模块316基于与WCDMA信号的SSCH的相关性获得与接收的WCDMA信号的帧同步，并识别接收的WCDMA信号的码群。随后，在第三级操作中，蜂窝搜索器模块316基于与WCDMA信号的CPICH的相关性识别WCDMA信号的扰码。蜂窝搜索器模块316的第一级、第二级和第三级操作执行的方式在申请日为2005年6月xx日的美国专利申请“带有蜂窝搜索模块的WCDMA终端基带处理模块”中给出了介绍，本申请在此全文引用。蜂窝搜索器模块316执行的第一级、第二级和第三级操作的结果产生关于WCDMA信号的至少一个多路径信号成分的时序信息(timing information)。在一个实施例中，第一级、第二级和第三级操作产生时序信息以及选择的WCDMA RF载波的WCDMA信号的最强多路径信号成分的扰码。
步骤606，操作继续，蜂窝搜索器模块316将时序和扰码信息传送至多路径扫描器模块318。所述信息可直接传递，或通过处理器302传递。步骤608，多路径扫描器模块318随后定位并监测WCDMA传输的多路径信号成分。步骤610，多路径扫描器模块318传递多路径信号成分时序信息至耙指接收器并合器模块320。所述信息可直接或通过处理器302传递。步骤612，耙指接收器合并器模块320随后接收由服务蜂窝/片区的WCDMA信号的控制和信息流信道传送的信息。RF收发器继续从服务蜂窝接收控制和信息流信道信息，直到其决定通过邻近搜索操作找一个新的服务蜂窝，丢失来自服务蜂窝的信息，或者基于另一操作结果决定终止接收来自该服务蜂窝的信号，或载波丢失。当信号丢失(步骤614)，或者，RF收发器决定移至另一个RF载波的情况下，操作再次进行至步骤602。然而，如果RF收发器决定特定的RF载波和特定的服务蜂窝的操作应该继续，操作进入步骤610。
图7是根据本发明一个实施例多路径扫描器模块的操作的流程图。操作700开始于步骤702，多路径扫描器模块接收与WCDMA信号的预期多路径信号成分相关的时序和扰码信息。一个操作中的时序和扰码信息从蜂窝搜索器模块316接收。步骤702中多路径扫描器模块接收到时序和扰码信息后，步骤704中，多路径扫描器模块基于该时序信息和WCDMA信号的预期多路径信号成分建立搜索窗。如参照图8将给出的进一步描述所述，多路径扫描器模块搜索对应于对应信道预期长度的搜索窗内的WCDMA信号的多路径信号成分。
随后，步骤706中，多路径扫描器模块318搜索搜索窗内WCDMA信号的多个多路径信号成分。多路径扫描器模块搜索所述WCDMA信号的多路径信号成分的操作将进一步参照图8-16进行描述。在本发明的一个实施例中，WCDMA信号的多路径信号成分通过将搜索窗内的WCDMA信号与预期的CPICH信道相关联来找到。WCDMA信号的CPICH具有已知的符号形式，使用已知的PN序列扩频，并已根据步骤702接收的扰码进行了加扰。因此，根据所有这些已知的信息，多路径扫描器模块318搜索搜索窗内的所有可能的对齐位置处的CPICH。找到CPICH的搜索窗内的对齐位置表示该搜索窗内WCDMA信号的多路径信号成分。
随后，步骤708中，多路径扫描器模块确定搜索窗内WCDMA信号的多个多路径信号成分的时序和信号路径强度信息。最后，步骤710中，多路径扫描器模块由搜索窗内的WCDMA信号确定噪音层，此步骤为可选步骤。通常，WCDMA信号的至少一个多路径信号成分会出现在搜索窗内。更典型地，WCDMA信号的多个多路径信号成分出现在搜索窗内，每个多路径信号成分具有相应的时序和信号强度。搜索窗内不出现路径的位置表示搜索窗的噪音层。因此，步骤710中，在搜索窗内定位多路径信号成分时，多路径扫描器也能够确定噪音层。步骤710之后，操作返回步骤702。根据本发明，多路径扫描器模块能够搜索每个时隙内从一个基站蜂窝或片区发射出来的WCDMA信号。因此，多路径扫描器模块可搜索邻近时隙内发射自不同基站的不同WCDMA信号。此外，通过多路径扫描器模块318搜索多个时隙内的和/或多个帧内的时隙内的WCDMA信号的多路径信号成分，可确定长期时序信息。
图8是根据本发明一个实施例多路径扫描器模块建立搜索窗的方式的示意图。当多路径扫描器模块搜索一个服务蜂窝504的多路径信号成分时，它接收关于该服务蜂窝的最强多路径信号成分512的时序信息，例如，从蜂窝搜索器模块316接收。这样的话，多路径扫描器模块318建立搜索窗中心806，以便与最强多路径信号成分512在时间上对齐。随着搜索窗的这一对齐，多路径扫描器模块在保证所有潜在的多路径信号成分都能被识别时具有更高的可信度。如图所示，由于WCDMA信号的最强多路径信号成分512位于搜索窗802的中心806，剩余的WCDMA信号的多路径信号成分508、510和514位于搜索窗802的边界内。由于搜索窗802的中心806位于最强信号成分512处，找出所有可接受的WCDMA信号的多路径信号成分的可能性被最优化或最大化。
同样地，当多路径扫描器模块318搜索邻近蜂窝506的多路径信号成分时，多路径扫描器模块318将搜索窗804的中心808与邻近蜂窝的最强多路径信号成分520对齐。读者能够理解的是，接收的发射自不同蜂窝或片区的WCDMA信号的多路径信号成分在到达RF收发器时具有不同的时序。因此，根据本发明，多路径扫描器模块基于图7中步骤702接收的关于WCDMA信号的预期多路径信号成分的时序信息调整搜索窗的位置。
图9是根据本发明一个实施例的多路径扫描器模块的各部件的框图。图9所示的多路径扫描器模块318的结构只是本发明多路径扫描器模块的一个例子。多路径扫描器模块318连接至处理器302、RX接口314和耙指接收器模块320，如前面图3所示。然而，多路径扫描器模块318也可连接至本发明的RF收发器的基带处理模块的其它部件。多路径扫描器模块318包括控制逻辑902、至少一个相关器组件908A-908F、IQ采样阶寄存器904以及假定存储器(hypotheses memory)和评估逻辑906。
控制逻辑902控制多路径扫描器模块318的其它部件，以生成一个或多个由相关器组件908A-908F使用的扰码，以及生成由相关器组件908A-908F使用的扩展码(PN码/序列)。对于搜索窗内的一个对应的对齐位置，每个相关器组件908A-908F使用已知符号形式对基带RX信号例如CPICH进行解扰、解扩展和相关化。每个相关器组件执行其操作的形式及其操作如何与分配的对齐位置相关将结合图10进行详细描述。
图10是本发明多路径扫描器模块使搜索窗内的基带RX信号相关联的方式的示意图。通常，多路径扫描器模块318的相关器组件的数量与可能的对齐位置有直接关系。因此，参照图10，当搜索窗扩展至160个片码间隔(chipinterval)时，至少需要160个相关器组件用于相关。然而，当搜索窗802被细分为1/2个片码间隔时，则产生320个对齐位置，需要320个独立的相关器组件用于相关。图10所示的芯片间隔1002和1004分别对应一个对齐位置。此外，如果每个对齐位置对应1/2片码间隔，每个对齐位置的宽度为1/2个片码宽度(chip width)。虽然最小解析度要求是一个片码级，半个片码间隔提供了额外的精确度来定位WCDMA信号(例如，多路径信号成分508、510、512和514)的多路径信号成分。
再次参照图9，多路径扫描器模块318包括用于搜索窗内每个对齐位置的相关器组件。或者，多路径扫描器模块318可在多个对齐位置中分配/再分配相关器组件。在这种情况下，由相关器组件执行对一个对齐位置的完整相关操作，随后，由一个相关器组件执行另一个对齐位置的完整相关操作。读者能够理解的是，这种并联和时序共享操作可扩展至一个相关器组件服务的两个以上的对齐位置。
图11A是根据本发明一个实施例多路径扫描器模块的相关器组件的框图。相关器组件908A-908F接收具有I和Q成分的基带RX信号1102。相关器组件包括混频器模块1106，将已识别的扰码1104和基带RX信号1102混合。混合器1106的输出传递至256片码CPICH复合解扩展模块1108，产生CPICH模式1 1110。如果采用了发送分集操作(transmit diversity operation)，该256片码CPICH复合解扩展模块还生成CPICH形式21112。CPICH形式1 1110由累加器模块1111累加。此外，CPICH形式2 1112由累加器模块1113累加。振幅/能量确定模块1114和1116分别接收累加器模块1111和1113的输出，并确定振幅或能量，或输入的振幅或能量的近似值。振幅/能量确定模块1114和1116的输出通过求和模块1118相加，并输出至噪音估测模块1120。噪音故测模块1120、快速路径检测结果模块1122、指数平均模块1124以及分类和路径选择模块1128可位于图9所示的假定存储器和评估逻辑906中。或者，所述组件1120、1122、1124和1126可由图9所示的控制逻辑902部分地实现。噪音估测模块1120的输出被传送至快速路径检测结果模块1122以及分类和路径选择模块1126。分类和路径选择模块1126的输出被传送至指数平均模块1124。这些模块的操作将结合图12-16进行进一步的详细描述。
图11B是根据本发明一个实施例多路径扫描器模块的一个相关器组件的框图。如图11B所示，256片码CPICH复合解扩展模块1108包括相关器原语模块1152、PN原语产生器模块1156、相关器组件控制逻辑1154、假定结果存储1158的相关器后端原语处理模块和存储器，并可包括WCDMA至GSM同步模块1150。相关器原语模块1152在被WCDMA至GSM同步模块1150同步后对已解扰的基带RX信号执行相关操作。相关器原语模块1152接收PN原语产生器模块1156产生的PN原语。相关器原语模块1152生成的结果由相关器后端原语处理模块接收和处理，并存储于存储器中用于假定结果操作。相关器组件控制逻辑1154控制CPICH复合解扩展模块1108中的模块的操作。控制逻辑/扰码产生/扩展码产生模块902连接至相关器组件控制逻辑1154。
图12是根据本发明一个实施例多路径扫描器模块的操作的流程图。如图12所示，多路径扫描器模块的操作开始于步骤1202，对基带RX信号进行增益控制和频率校正。随后，步骤1204中，通过乘法器1206使用扰码对基带RX信号进行解扰，并使用信道化编码(PN序列)对基带RX信号进行解扩展。然后步骤1208中，累加该解扰和信道化后的编码。步骤1210中，通过混频器1212将累加后的符号与普通CPICH符号形式进行比较。随后，步骤1214中，执行相干的符号累加，并在步骤1216中确定累加符号的振幅。同样地，步骤1208中，若采用了传送分集操作，TX分集CPICH符号形式(步骤1218)通过乘法器模块1202应用至256片码CPICH相干累加器的输出。步骤1220，应用TX分集CPICH符号形式后生成的信号由相干的符号合并器进行处理，并且在步骤1222中，计算相干地合并后符号的振幅。步骤1216和步骤1222中振幅计算的输出结果由加法器1224合并。然后步骤1226中使用该合并结果进行噪音估测。接着步骤1228中，噪音估测处理的输出用于快速路径检测的采样选择。随后，步骤1230中执行快速路径检测操作。步骤1230的操作将结合图13进行详细描述。
步骤1226中噪音估测操作的输出也用于步骤1232中进行长期路径检测的分类和采样选择。随后，步骤1234中，执行多个时隙和多个帧上的指数平均以生成多路径延迟简档估测值。然后步骤1236中，执行长期路径检测操作。步骤1236的操作将结合图14进行详细描述。
图13是根据本发明一个实施例的快速路径检测操作的流程图。快速路径检测操作1300开始于步骤1302，快速路径检测结果模块1122选择由搜索窗内多路径扫描器模块318确定的多个多路径信号成分中的最强多路径信号成分(最强路径)。然后步骤1304，快速路径检测结果模块1122基于最强路径强度确定阀值。接下来步骤1306，选择所有超过阀值的路径。然后步骤1308，对那些选择出的超过阀值的路径进行分类。步骤1310，分类的路径中，检查路径间的最小间隔，例如1个或1/2个片码，并且违反最小间隔的路径被移除。随后，操作继续限制选择的路径，并提供输出结果。在一个实施例中，输出结果由多路径扫描器模块提供给分配耙指给识别出的路径的耙指接收器合并器模块。因此，如果仅有有限数量的耙指进行分配，路径的数量以及传递至耙指接收器合并器模块的相关时序信息将受到耙指数量的限制。
图14是根据本发明一个实施例的长期路径测时操作的流程图。操作1400开始于步骤1402，选择最强的路径。然后步骤1404，基于最强路径确定阀值。接着步骤1406，选择强度超过阀值的路径。如果选择的路径的数量不大于0，选择该最强路径(步骤1410)，并且操作结束。然而，如果选择的路径的数量大于0，如步骤1408所确定的，步骤1412中，对选择的路径进行分类。然后步骤1414，对于这些选择的路径，检查路径中的最小间隔。然后步骤1416，从选择的路径中移除噪音层偏置(noise floor bias)。接着步骤1418，检验选择的路径的旁瓣(side lobe)阈值。然后步骤1420，基于服务的耙指接收器合并器模块内耙指的可用性，限制检测的路径的数量。从步骤1410至1420，操作结束。
图15是根据本发明一个实施例另一快速路径测时操作的流程图。操作1500开始于步骤1502，检查WCDMA信号的现有路径的延时。然后步骤1504，基于现有路径的延时，更新快速路径检测历史记录。如果一个新的路径被检测到两次，如步骤1506中确定的，为该检测到的路径设置新路径标识(步骤1508)。然后步骤1510，在估测的多路径延时简档中设置新路径的更新值。从步骤1506的否定结果到步骤1510，操作结束。
图16是根据本发明一个实施例快速路径和长期路径合并操作的流程图。图16的操作1600可通过图11A的分类和路径选择模块1126执行。操作600开始于步骤1602，检查快速和长期路径选择结果之间的最小间隔。例如，参照图10，路径508在快速路径检测操作中确定，而路径510在长期路径检测操作中确定。在这个例子中，步骤1602中，比较路径508和510之间的间隔以确保有足够的间隔存在。如果不存在足够的间隔时，具有低于间隔阀值的间隔的路径将被合并(步骤1604)。然后步骤1606，总路径的数量将限制为小于服务的耙指接收器合并器模块的最大耙指数量。
上述对本发明的优选实施例的描述的目的是为了对本发明的举例说明及描述。这些实施例不是穷尽性的，也就是说本发明不受所公开的精确形式的限制，在本发明的教导下或从本发明的实践中可以获得对这些实施例的多种修改和变化。对实施例的选择和描述是为了对本发明的原理及其实际应用做出解释，以使本领域的技术人员能够在各种实施例中利用本发明、以及为配合特殊用途进行各种修改。本发明的范围由本发明的权利要求及其等同限定。
权利要求
1.一种用于宽带码多分址(WCDMA)射频(RF)收发器的基带处理模块，所述基带处理模块包括RX接口，连接至所述WCDMA RF收发器的RF前端，从所述RF前端接收携带WCDMA信号的基带RX信号；多路径扫描器模块，通信地连接至所述RX接口，用于接收关于所述WCDMA信号的预期多路径信号成分的时序与加扰码信息；通过使用已知符号形式对搜索窗内的基带RX信号进行解扰、解扩展和相关，识别所述WCDMA信号的多个多路径信号成分；为所述搜索窗内的WCDMA信号的多个多路径信号成分确定时序信息。
2.如权利要求1所述的基带处理模块，其特征在于，所述搜索窗的中心对应于所述WCDMA信号的预期多路径信号成分；所述搜索窗的长度对应于预期信道长度。
3.如权利要求1所述的基带处理模块，其特征在于，所述多路径扫描器模块进一步用于为所述WCDMA信号的多个识别出的多路径信号成分中的每个确定信号强度信息；确定所述搜索窗内的WCDMA信号的噪音层。
4.如权利要求1所述的基带处理模块，其特征在于，所述多路径扫描器模块进一步将所述搜索窗内的WCDMA信号的多个多路径信号成分的时序信息传送给通信连接地耙指接收器合并器模块。
5.一种用于宽带码多分址(WCDMA)射频(RF)收发器的基带处理模块，所述基带处理模块包括RX接口，通信地连接至所述WCDMA RF收发器的RF前端，从所述RF前端接收携带WCDMA信号的基带RX信号；多路径扫描器模块，通信地连接至所述RX接口，包括控制逻辑，接收关于所述WCDMA信号的预期多路径信号成分的时序和扰码信息；多个相关器组件，每个相关器组件使用已知的符号形式对与对应对齐位置相对齐的基带RX信号进行解扰、解扩展和相关，以确定所述WCDMA信号的对应路径信号成分是否位于所述对应的对齐位置；噪音估测模块；快速路径监测结果模块；指数平均模块；以及分类和路径选择模块。
6，如权利要求5所述的基带处理模块，其特征在于，所述多个相关器组件在搜索窗内相关；所述搜索窗的中心对应于所述WCDMA信号的预期多路径信号成分；所述搜索窗的长度对应于预期信道长度。
7.如权利要求5所述的基带处理模块，其特征在于，每个相关器组件进一步确定在对应的对齐位置的WCDMA信号的识别出的多路径信号成分的信号强度信息；以及，所述噪音估测模块确定搜索窗内的WCDMA信号的噪音层。
8.一种操作宽带码多分址(WCDMA)射频(RF)收发器的方法，所述方法包括如下步骤接收关于所述WCDMA信号的预期多路径信号成分的时序与加扰码信息；通过使用已知符号形式对搜索窗内的基带RX信号进行解扰、解扩展和相关，识别所述WCDMA信号的多个多路径信号成分；为所述搜索窗内的WCDMA信号的多个多路径信号成分确定时序信息。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述搜索窗的中心对应于所述WCDMA信号的预期多路径信号成分；所述搜索窗的长度对应于预期信道长度。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括为所述WCDMA信号的多个识别出的多路径信号成分中的每个确定信号强度信息；确定所述搜索窗内的WCDMA信号的噪音层。
全文摘要
本发明的基带处理模块包括多路径扫描器模块。所述多路径扫描器模块接收关于WCDMA信号的预期多路径信号成分的时序和扰码信息。随后，所述多路径扫描器模块通过已知符号形式解扰、解扩展和相关搜索窗中的基带RX信号以识别WCDMA信号的多个多路径信号成分。所述多路径扫描器模块为搜索窗中的WCDMA信号的多个多信道信号确定时序信息，并将该信息传递给连接的耙指接收器合并器模块。
文档编号H04J13/00GK1913506SQ200610109060
公开日2007年2月14日 申请日期2006年7月25日 优先权日2005年7月28日
发明者马克·大卫·哈姆, 杨保国 申请人:美国博通公司