专利名称：一种用于闭环分集模式1的权认证方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及CDMA移动通信系统采用的分集技术中的基站发射权的估计方法和装置。
移动通信系统中采用分集技术可以大幅度地改善无线链路的通信性能，它通过查找和利用自然界无线传播环境中独立的或至少是高度不相关的多径信号来实现。在分集技术中，闭环分集模式1是一种基站采用的发射分集方式，指接收端根据导频符号测量出信道信息，反馈给发送端，发送端由此调整信号发送相位，使瞬时接收功率最大。由于实际中无线信号传播环境非常复杂，基站天线发射的信号可能要经过多次的反射、折射、绕射才能到达接收端，这样就产生了信号的多个相似的拷贝，即发端的一个信号分多条路径以不同的时刻到达目的地，而且每条路径对信号的振幅、相位影响都不一样。为使接收端能够有效接收到基站发射的信号，就需要基站在发送端分别对两根天线上发射信号的振幅和相位做相应的调整，即对基站发射权做相应地调整。这样，在用户端的RAKE接收机对接收到的多径信号进行合并时，必须获得基站对发射信号的相位调整的度量值，即获得基站天线的发射权。
目前获得基站发射权的方法，即权认证方法，是联合公共(公用)导频信道(CPICH)与专用物理控制信道(DPCCH)的间断导频(PILOT)，首先对基站发射信号的调整相位进行估计、假设检验，再通过调整相位计算得到基站的发射权。由于闭环分集模式1只调整一根天线的相位，另一根天线的相位不作调整，功率也不作调整，始终在两根天线上平均分配。假设用于不作相位调整的天线为天线1，天线1的发射权为w1，w1始终是常数值 。因此需要获得的基站发射权是另一根天线的发射权，即天线2的发射权，假设该发射权为w2。
在第三代通信系统标准物理层协议的附录A(3G TS25.214 V3.4.0)中提供了一种基站发射权的认证方法。该方法对基站发射信号的调整相位进行假设检验，为此需要构造假设检验不等式，然后根据构造的假设检验不等式对物理无线帧中的奇、偶数时隙的发射信号分别进行相位估计，最后根据上述估计结果获得基站天线2的发射权。在上述对物理无线帧中的奇、偶数时隙的发射信号分别进行相位估计的过程中，需要使用SNIR(信号功率与噪声加干扰总功率的比)的测量结果，由于SNIR的测量受复杂的无线传播环境的影响，有较大的不稳定性，从而影响天线2相位估计值的准确性与可靠性；而且上述相位估计的计算比较复杂，计算过程中包含有大量的除法运算，而且不同径的噪声与干扰总功率又是一个随时间变化的量，因此上述方法在硬件中不易实现。
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种简单、可靠、易于硬件实现的用于闭环分集模式1的权认证方法以及实现该方法的装置。
为达到上述目的，本发明提供了一种用于闭环分集模式1的权认证方法，该方法包括对所有径的专用物理信道信号进行以下操作(1)将基站发射信号单径的专用物理信道信号解扩并解复用，得到包括两根天线间断导频符号的混合信号，将基站发射信号单径的公用导频信道信号解扩得到公共导频符号，并在用户端得到与基站一样的天线2的原始间断导频符号。
(2)利用上述步骤(1)得到的两根天线间断导频符号的混合信号、天线2的原始间断导频符号和公共导频符号，得到包含天线2的相位调整信息w2的单径的复合信息；(3)对所有径的复合信息进行RAKE最大比合并，得到包含天线2的相位调整信息w2的综合相位信息；(4)对上述步骤(3)的综合相位信息进行判决，得到天线2的相位调整信息w2，即基站天线2的发射权。
上面所述步骤(2)进一步包括(A)将两根天线间断导频符号的混合信号、天线2的原始间断导频符号进行共轭复乘，得到包含天线2的相位调整信息w2的复合信息；(B)将上述步骤(A)得到的复合信息进行累加，进一步得到包含天线2的相位相位调整信息w2的复合信息；(C)利用公共导频符号，获得天线2的信道特性估计值；(D)将上述步骤(B)和步骤(C)的结果进行共轭复乘，得到包含天线2的相位调整信息w2的单径的复合信息；上面所述步骤(C)还包括，将天线2的信道特性估计值进行累加，以削弱噪声的影响。
本发明还提供一种用于闭环分集模式1的权认证装置，包括解扩解复用装置、本地信号发生装置，还包括
相位信息提取装置，用于利用解扩解复用装置提供的包括两根天线间断导频符号的混合信号、公共导频符号和用本地信号发生装置产生的天线2的原始间断导频符号，得到包含天线2的相位调整信息w2的单径的复合信息；RAKE最大比合并装置，用于将所有径的包含天线2的相位调整信息w2的复合信息进行RAKE最大比合并，得到包含天线2的相位调整信息w2的综合相位信息；W2判决装置，用于对RAKE最大比合并装置输出的综合相位信息进行判决，得到天线2的相位调整信息w2，即基站发射权。
所述相位信息提取装置包括第一共轭复乘器，用于将两根天线间断导频符号的混合信号、天线2的原始间断导频符号进行共轭复乘，得到包含天线2的相位调整信息w2和天线1的固定相位调整信息w1的复合信息；第一累加器，用于将第一共轭复乘器得到的复合信息进行累加，进一步得到只包含天线2的相位相位调整信息w2不包含天线1的固定相位调整信息w1的复合信息；信道特性分离器，用于利用公共导频符号，获得天线2的信道特性估计值；第二共轭复乘器，用于将第一累加器和信道特性分离器的结果进行共轭复乘，得到去除信道衰落造成的相位偏差只包含天线2的相位调整信息w2的单径的复合信息。
所述信道特性分离器和所述第二共轭复乘器之间的第二累加器，用于将天线2的信道特性估计值进行累加，以削弱噪声的影响。
由于本发明在权认证过程中不需要进行SNIR的测量，获得的天线2的基站发射权不受SNIR准确度的影响，使得本发明简单、可靠；而且本发明利用了两根天线间断导频符号的混合信号，估计出信道的衰落特性，通过w2实时地调整天线2的发射信号的相位，以致能减轻信道衰落的影响，提高RAKE接收机接收信号的信噪比，加大了本发明的可靠性；同时，由于本发明的每一步操作都没有除法运算，不但使计算量大大减少，而且便于硬件实现。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。
图1是本发明所述方法的实施例流程图；图2是本发明所述装置的单径数据解调实施例方框图；图3是本发明所述装置用于解调DPCH数据的方框图。
为充分说明本发明，首先对现有技术进行简要分析。现有的基站发射权的认证方法的第一步，对基站发射信号调整相位进行假设检验，为此需构造假设检验不等式2Σj=1L1δj2{2Re(γh2j(d)h2j(p)*)}>ln(p‾(φRx=π)p‾(φRx=0))]]>其中 是第j条路径的噪声与干扰的总功率。Re(.)表示取括号内复数的实部，*表示取复数的共轭。 是使用DPCCH专用控制物理信道对来自第二根天线的第j条路径所做的信道估计， 是使用CPICH公用导频物理信道对来自第二根天线的第j条路径所做的信道估计。γ的平方是DPCH专用物理信道与CPICH公用导频物理信道SNIR测量值的比。不等式的右边是对信号相位为0或π的假设检验似然函数。
定义变量x0，以在后续步骤中，使用变量x0对应物理无线帧中的偶数时隙信号发射的相位估计。如果上面的不等式成立，则x0＝0，否则x0＝π。
第二步，构造另一假设检验不等式-2Σj=1L1δj2{2Im(γh2j(d)h2j(p)*)}>ln(p‾(φRx=-π/2)p‾(φRx=π/2))]]>定义变量x1，以在后续步骤中，使用变量x1对应物理无线帧中的奇数时隙发射信号的相位估计。如果上式成立，则x1＝-π/2，否则x1＝π/2。
第三步，参照下表按变量x0、x1与时隙的对应关系，依按上述第一步和第二步的假设检验不等式对一帧的15个时隙的每一时隙计算x0或x1。
第四步，在上述第三步估计出每一时隙的发射信号的相位后，再按下面的公式，由相位的估计值x0、x1得到基站发射权w2的估计。w2=Σi=01sin(xi)2+jΣi=01cos(xi)2]]>w1=2/2]]>由上述说明可以看出现有方法在所述第一步和第二步中要用到SNIR测量结果γ、 ，SNIR测量由于受到复杂的无线传播环境的影响显现出极大的不稳定性。从而影响到所述第一步和第二步中相位估计值X0、x1的准确性与可靠性，即相位估计对SNIR测量的依赖性太大。另外，现有方法在所述第一步和第二步中都有除以δj的除法运算，而δj又是一个随时间变化的量，这样使得该方法难以在硬件中实现。
本发明所述方法的第一步，将基站发射信号单径的专用物理信道信号解扩并解复用，得到包括两根天线间断导频符号的混合信号，将基站发射信号单径的公用导频信道信号解扩得到公共导频符号，并在用户端用本地信号发生器产生与基站一样的天线2的原始间断导频符号。由于RAKE接收信号包含专用物理信道信号和公用导频物理信道信号，对其中的单径的专用物理信道信号进行解扩解复用得到包括两根天线间断导频符号的混合信号，对其中的单径的公用导频信道信号解扩得到公共导频符号，但天线2的原始间断符号不能通过解扩得到，因为这些间断导频符号是已知的，因此需要用本地信号发生器产生。
其中，包含两根天线间断导频符号PILOT的混合信号pi可表示为pi＝γ(w1ps1ih1j+w2ps2ih2j)+n0
其中h1j，h2j分别是天线1、2的来自第j条路径的理想信道特性，γ2是DPCH与CPICH信道SNIR测量值的比，ps1i、ps2i是QPSK(四相正交移相键控)调制后的天线1和天线2的原始间断导频符号序列，n0是噪声加干扰。
第二步，利用上述第一步得到的两根天线间断导频符号的混合信号pi、天线2的原始间断导频符号ps2i和公共导频符号，得到包含天线2的相位调整信息w2的单径的复合信息。本步骤进一步分解为以下子步骤(A)将两根天线间断导频符号的混合信号pi、天线2的原始间断导频符号ps2i进行共轭复乘，得到包含天线2的相位调整信息w2和天线1的固定相位调整信息w1的复合信息；(B)将上述步骤(A)得到的复合信息进行累加，累加次数为N/2，即有Σi=1N/2ps2i**pi=γw1h1jΣi=1N/2ps1i*ps2i*+γw2h2jΣi=1N/2||ps2i||2+n1]]>＝2γw2h2j+n1其中N为一个时隙的间断导频比特数。
这样，进一步得到只包含天线2的相位相位调整信息w2不包含天线1的固定相位信息w1的复合信息；因为闭环模式1中两根天线的间断导频是不相关且完全正交的，所以经过上述步骤(A)和步骤(B)后的信号已去除了天线1的发射信号相位信息w1，提炼出包含天线2的发射信号相位调整信息w2的复合信息。因此，上述步骤(A)和步骤(B)共同构成了信号的相关检测器，检测出期望的包含w2的信号。但是该复合信息仍然包含有噪声n1。
(C)利用公共导频符号，获得天线2的信道特性估计值。所述天线2的信道特性估计值，可以从公共导频符号中分离得到。为获得更好的效果，在本步骤可以将天线2的信道特性估计值进行累加，累加次数为小于或等于一个时隙的公用导频符号数，一般当等于一个时隙的公用导频符号数时效果最好。以削弱噪声的影响，提高信道特性分离器的性能。因为闭环模式1应用的通信系统必然是多天线通信系统，这些天线上发射的信号到达同一个RAKE接收机所经历的传播路径不同，信号衰减程度也不同，但RAKE接收时接收的是混合信号，所以需要从公共(公用)导频符号中分离得到每根天线上信号衰减程度的估计值，即信道特性估计值，这样才能进一步检测出天线2的发射权w2。
(D)将上述步骤(B)和步骤(C)的结果进行共轭复乘，去除信道衰落造成的信号相位偏差，得到包含天线2的相位调整信息w2的单径的复合信息。经过上述步骤(B)得到的信号虽然包含w2的信息，但没有完全解出，仍有信道衰落造成的相位和幅度偏差h2j，本步骤的作用在于消除信道衰落造成的相位偏差，得到w2的正确相位。设 是来自天线2单径CPICH的信道估计，则h2j(p)=h2j+n2]]>，本步骤共轭乘法的结果为(h2j(p))**(2γw2h2j+n1)=2γw2||h2j||2+n3]]>上述结果即为包含天线2的相位调整信息w2的单径的复合信息。
第三步，对基站发射信号的每一条径，重复上述第一步和第二步，然后将所有径的复合信息进行RAKE最大比合并，得到包含天线2的相位调整信息w2的综合相位信息。该综合相位信息为2γw2Σj=1L||h2j||2+n4]]>本步骤利用了RAKE接收机能综合多径的信号的特点，提高检测信号的准确度，因此本步骤的作用是加强期望信号w2的强度，削弱噪声的n4强度。
第四步，对上述步骤(3)的综合相位信息进行判决，得到天线2的相位调整信息w2，即基站发射权。上述判决可以根据所述综合相位信息的实部和虚部进行，这样，可以按照以下过程得到天线2的相位调整信息w2，即基站天线2的发射权当综合相位位于第一象限，天线2的发射信号相位逆时针旋转45度，当综合相位位于第二象限，天线2的发射信号相位逆时针旋转135度，当综合相位位于第三象限，天线2的发射信号相位顺时针旋转135度，当综合相位位于第四象限，天线2的发射信号相位顺时针旋转45度。
在本发明中，SNIR的测量值γ始终是个正数，因此，无论其大小，都不影响本发明最后一步对天线2发射权w2位于哪一象限的判决，所以本发明实施不需进行SNIR的测量，不受SNIR测量不准的影响。本发明认证的天线2的发射权w2用于调整天线2的发射信号相位，与天线1的发射信号一起发射，能抗信道衰落的影响，提高RAKE接收机接收信号的信躁比，即检测信号的能力。另外，本发明方法没有除法运算，只有乘法和加法运算，计算量大大减少，硬件实现简单，成本低。
本发明还提供了一种用于闭环分集模式1的权认证装置，参考图2，它包括解扩解复用装置1和本地信号发生装置9，还包括相位信息提取装置2，用于利用解扩解复用装置提供的包括两根天线间断导频符号的混合信号、公共导频符号，在用户端用本地信号发生器产生的与基站发射一样的天线2的原始间断导频符号，得到包含天线2的相位调整信息w2的单径的复合信息；RAKE最大比合并装置3，用于将所有径的包含天线2的相位调整信息w2的复合信息进行RAKE最大比合并，得到包含天线2的相位调整信息w2的综合相位信息；W2判决装置4，用于对RAKE最大合并比装置输出的综合相位信息进行判决，得到天线2的相位调整信息w2，即基站天线2的发射权。
所述相位信息提取装置2包括第一共轭复乘器23，用于将两根天线间断导频符号的混合信号、天线2的原始间断导频符号进行共轭复乘，得到包含天线2的相位调整信息w2和天线1的固定相位调整信息w1的复合信息；第一累加器24，用于将第一共轭复乘器得到的复合信息进行累加，进一步得到只包含天线2的相位调整信息w2，不包含天线1的固定相位调整信息w1的复合信息；
信道特性分离器21，用于利用公共导频符号，获得天线2的信道特性估计值；第二共轭复乘器25，用于将第一累加器和信道特性分离器的结果进行共轭复乘，得到去除信道衰落造成的信号相位偏差只包含天线2的相位调整信息w2的单径的复合信息。
在所述信道特性分离器21和所述第二共轭复乘器25之间，还包括一个第二累加器22，用于将天线2的信道特性估计值进行累加，以削弱噪声的影响。
下面结合将本发明所述装置用于解调DPCH数据为例，对本发明作进一步说明。参考图3。
图3中，本发明的信道分离器21的输出，送入信道估计器5进行信道估计，本发明所述装置的输出，即认证的权w2，与天线1的固定发射权w1，与信道估计器5的输出一起进入复数乘法器6复乘后通过加法器7相加，然后输入给解调器8解调DPCH数据。这样，信道特性分离器21的输出再进入一个信道估计器5平滑噪声的影响，与本发明认证的权w2以及模式1中固定的权w1相乘再相加，将会得到形如w1h1j+w2h2j的信号，与RAKE解扩的DPCH信号一起进入解调器8共轭相乘，得到解调后的信号，从而恢复出基站天线发射端的信号。
本例中，假设在从基站到终端的下行链路中，DPCCH中间断导频PILOT的比特数N为8，信号在无线传播环境中传播形成的多条路径数L为2，接收信号质量的衡量使用误块率(BLER)，设误块率保持在1％。
图2中，获取天线2的发射权的过程参考图1。在步骤1，将基站发射信号单径的专用物理信道信号经解扩解复用器1解扩并解复用，得到包括两根天线间断导频符号的混合信号，将基站发射信号单径的公用导频信道信号经解扩解复用器1解扩，得到公共导频符号。在步骤2，用本地信号发生器产生天线2的原始间断导频符号。在步骤3，将两根天线间断导频符号的混合信号pi、天线2的原始间断导频符号ps2i在第一共轭复乘器23进行共轭复乘，得到包含天线2的相位调整信息w2和天线1固定相位调整信息w1的复合信息。在步骤4，将上述步骤2得到的复合信息在第一累加器24中累加4次，得到只包含天线2的相位调整信息w2不包含天线1的固定相位调整信息w1的复合信息。在步骤5，解扩后的公共导频信号进入信道特性分离器21，分离出天线1、2的信道特性。在步骤6，信道特性分离器21的输出的天线2的信道特性进入第二累加器22，累加常数个输入值，例如累加5次。在步骤7，第一累加器24的输出与第二累加器22的输出信号一起进入第二共轭复乘器25，进行共轭复乘。在步骤8，对第1、2条路径都进行上述步骤1至步骤6的操作，然后一起进入RAKE最大比合并装置3进行合并。在步骤9，RAKE最大比合并装置3的输出进入W2判决装置4，根据输入的实部虚部符号来判决得到基站发送权w2，进而调整天线2的发射信号相位。
通过在相同的条件下，如瑞利衰落的无线传播环境、两条传播路径、用户终端的移动速度较低，分别采用本发明所提到的权认证方法与传统的权认证方法进行下行链路的闭环分集模式1仿真，得到如下表所示的仿真结果，可见，本发明与传统方法相比，具有较好的性能。其中4％、10％分别是从终端到基站的上行信号传播的误比特率。
权利要求
1.一种用于闭环分集模式1的权认证方法，其特征在于，该方法包括对所有径的专用物理信道信号进行以下操作(1)将基站发射信号单径的专用物理信道信号解扩并解复用，得到包括两根天线间断导频符号的混合信号，将基站发射信号单径的公用导频信道信号解扩得到公共导频符号，并在用户端得到与基站一样的天线2的原始间断导频符号。(2)利用上述步骤(1)得到的两根天线间断导频符号的混合信号、天线2的原始间断导频符号和公共导频符号，得到包含天线2的相位调整信息w2的单径的复合信息；(3)对所有径的复合信息进行RAKE最大比合并，得到包含天线2的相位调整信息w2的综合相位信息；(4)对上述步骤(3)的综合相位信息进行判决，得到天线2的相位调整信息w2，即基站天线2的发射权。
2.根据权利要求1所述的权认证方法，其特征在于所述步骤(2)进一步包括(A)将两根天线间断导频符号的混合信号、天线2的原始间断导频符号进行共轭复乘，得到包含天线2的相位调整信息w2和天线1的固定相位调整信息w1的复合信息；(B)将上述步骤(A)得到的复合信息进行累加，进一步得到只包含天线2的相位相位调整信息w2，不包含天线1的固定相位调整信息w1的复合信息；(C)利用公共导频符号，获得天线2的信道特性估计值；(D)将上述步骤(B)和步骤(C)的结果进行共轭复乘，得到去除了信道衰落造成的相位偏差只包含天线2的相位调整信息w2的单径的复合信息；
3.根据权利要求2所述的权认证方法，其特征在于所述步骤(C)还包括，将天线2的信道特性估计值进行累加，以削弱噪声的影响。
4.根据权利要求2所述的权认证方法，其特征在于所述利用公共导频符号，获得天线2的信道特性估计值，是从公共导频符号中分离得到的。
5.根据权利要求2所述的权认证方法，其特征在于所述步骤(B)中对复合信息进行累加，累加次数为N/2，N为一个时隙的间断导频比特数。
6.根据权利要求1所述的权认证方法，其特征在于在所述步骤(4)，对综合相位信息进行判决，根据所述综合相位信息的实部和虚部进行。
7.根据权利要求6所述的权认证方法，其特征在于所述得到天线2的相位调整信息w2，即基站天线2的发射权，是当综合相位位于第一象限，天线2的发射信号相位逆时针旋转45度，当综合相位位于第二象限，天线2的发射信号相位逆时针旋转135度，当综合相位位于第三象限，天线2的发射信号相位顺时针旋转135度，当综合相位位于第四象限，天线2的发射信号相位顺时针旋转45度。
8.一种用于闭环分集模式1的权认证装置，包括解扩解复用装置、本地信号发生装置，其特征在于它还包括相位信息提取装置，用于利用解扩解复用装置提供的包括两根天线间断导频符号的混合信号、公共导频符号和用本地信号发生装置产生的与基站发射一样的天线2的原始间断导频符号。得到包含天线2的相位调整信息w2的单径的复合信息；RAKE最大比合并装置，用于将所有径的包含天线2的相位调整信息w2的复合信息进行RAKE最大比合并，得到包含天线2的相位调整信息w2的综合相位信息；W2判决装置，用于对RAKE最大比合并装置输出的综合相位信息进行判决，得到天线2的相位调整信息w2，即基站发射权。
9.根据权利要求8所述的权认证装置，其特征在于所述相位信息提取装置包括第一共轭复乘器，用于将两根天线间断导频符号的混合信号、天线2的原始间断导频符号进行共轭复乘，得到包含天线2的相位调整信息w2和天线1的固定相位调整信息w1的复合信息；第一累加器，用于将第一共轭复乘器得到的复合信息进行累加，进一步得到只包含天线2的相位调整信息w2不包含天线1的固定相位调整信息的复合信息；信道特性分离器，用于利用公共导频符号，获得天线2的信道特性估计值；第二共轭复乘器，用于将第一累加器和信道特性分离器的结果进行共轭复乘，得到去除了信道衰落造成的相位偏差只包含天线2的相位调整信息w2的单径的复合信息。
10.根据权利要求9所述的权认证装置，其特征在于所述信道特性分离器和所述第二共轭复乘器之间的第二累加器，用于将天线2的信道特性估计值进行累加，以削弱噪声的影响。
全文摘要
本发明公开了一种用于闭环分集模式1的权认证方法及装置,主要包括相位信息提取装置、RAKE最大比合并装置和W
文档编号H04B7/06GK1385978SQ0111810
公开日2002年12月18日 申请日期2001年5月16日 优先权日2001年5月16日
发明者刘华斌 申请人:华为技术有限公司