专利名称：搜索码空间的方法
技术领域：
该发明涉及一种寻找信号码空间的方法。
背景技术：
现在的宽带码分多址(W-CDMA)无线接收机中普遍采用Rake接收机来处理所接收的信号。Rake接收机包括一些并行排列的相关器，典型的是四个相关器，它们的输出送给加法器。加法器输出的结果就是Rake接收机的输出信号。每个相关器被称为“抽头(finger)”，而且每个抽头是独立可控的。因为有必要产生一个与调制到所接收信号上的码相同频率和相位的伪随机噪声(PN)码，以与视距(LOS)信号进行相关，所以通过混合接收信号和对应码的延迟信号就有可能分离延迟多径信号。码的延时必须与用来获得相关的视距信号与多径信号间的延时相同。实际上，由于接收机的限制和噪声的影响，会得到如图1所示的特性。
图1表示的是在很短的时间内接收信号的幅度随码延时变化的曲线。显然视距信号10是最强的，因为它的幅度最大。在沿着延时轴或者在码空间的方向上的很多地方，多径信号11，12，1 3也是可见的，而且每个幅度都与其它的独立。尽管在图上看不到，但是每一个信号分量都有自己的载波相位。控制Rake接收机的每个抽头以跟随(follow)所接收的信号的分量或10-13射束(ray)。通常一个抽头跟随视距射束10，其它的抽头分别跟随多径射束11-13。然而一般情况下视距射束10的信号强度不足够高，这样的话每个抽头都跟随不同的多径射束。每个抽头包括一个混频器和一个延迟器用来提供相关信号。相关信号的载波相位可以是任意值，对每个抽头来说该值是一样的，并且根据常规方法调节每个信号的幅度。在加法器中，所有抽头的信号被叠加在一起，这样从接收的信号中获得有效的信号接收。Rake接收机通过“搜索”码空间获得相关射束，将它们相互间在时间和载波相位上排列成一条线，然后把它们相加。相对于只对视距射束或一条多径射束上进行操作的接收机来说，Rake接收机能带来接收信噪比(SNR)的显著提高。
当接收机向发射机移动时，比如说向小区基站移动，图1所示的特性在很多方面将有变化。最明显的就是破坏性的信号叠加会导致很多射束的功率显著地增长和衰落，这种功率变化的速率和频率特别依赖于广播信道的动态特性。多径射束11-13也同样沿着码空间在移动，无论如何，随着信号路径的长度相对于视距路径(LOS path)的变化量是一致的。信号的载波相位也同样随时间变化，虽然这个变化很慢。
目前通用移动电话系统(UMTS)建议每个基站在专用导频信道发送连续的导频信号(一个全部是逻辑值“1”的数据串)，这种信道被称为CPICH信道，它有自己的信道专用OVSF码，在基站该OVSF码被调制在信号上。这就允许无线电话里的硬件能连续追踪接收自CPICH信道的信号，对其进行测量并且从这些测量结果推测出信道特性，以及信号如何在信道中传输。因为数据信道拥有和导频信道一样的带宽，这样无需对接收自数据信道的信号进行测量就能确定数据信道的特性。因此建议数据信道的发射机功率由接收数据信道的接收机(基站或者无线电话)来控制。然而，CPICH信道会被所有的无线电话接收，因此应该按照固定功率发送。
当然，在追踪射束11-13前必须要找到这些射束。这个是利用搜索相关器(未显示)来完成的，该搜索相关器与用来处理接收信号并对数据解调的抽头有本质的区别。搜索相关器包括混频器(未显示)和功率估计设备，比如模平方计算设备(modulus square operator device)(未显示)。混频器用来将接收信号与本地产生的码混和，该本地产生的码有准确可控的相位和码频率，该相位和码频率与在发射机端调制在接收信号上的码相匹配。
典型的，相关信号的功率一般在相应与512个码的码片周期的时间周期上进行估计，这段时间用于搜索相关器以特定码相位驻留并且是众知的驻留时间。如果估计的功率大于门限，那么就可以推断出某条射束已经到达码空间的那个位置，并且分配一个抽头来追踪这条射束。
发明内容
该发明的目的就是为了提供一种改进的搜索信号码空间的方法。
该发明提供一种搜索信号码空间的方法。该方法包括把码空间分成第一个和第二个窗，每一个窗的宽度小于码空间的宽度；利用第一个相关器搜索第一个窗的码空间；和利用第二个相关器搜索第二个窗的码空间。
该发明允许搜索例如相关器的资源来分配给窗，这样分配的话出现新的多径信号概率相对大的码空间部分会比码空间的其它部分分配更多的资源。窗的尺度和在码空间的位置是可选的，可以在设计阶段实现或者是动态的调整，目的是为了相对于在整个码空间上以相同优先级实现搜索的方式来说，更快地识别新的多径信号。区分优先级的方法是通过将码空间分割成不同尺寸的窗，和/或分配每个窗不同数目的相关器来实现的。
下面将通过举例来详细描述该发明，并附随图表。其中，图1表示在典型的多径信道中接收信号的幅度随码延时的变化；图2表示的是实现该发明的Rake接收机的一部分；图3表示一个码空间划分成3个窗；和图4表示相关器搜索图2中的窗。
具体实施例方式
参考这些图，图2是用来实现该发明的Rake接收机20的一部分。Rake接收机2一般包括输入21，控制器22，和信号检测器23。信号输入21与并行的第一至第四混频器24-27的第一个输入相连。混频器24-27的第二个输入分别与码供给器28的各自输出相连，这些码是由码产生器29本地产生的伪随机序列。混频器24-27、码供给器28、和码产生器29示意性的表出。它们通过将输入信号(在信号输入21处提供)混频来提供四路不同的信号(在混频器24-27处输出)，将相同的本地产生的码调制在这些信号上，并且本地码与接收信号的任何部分的相位差对于四路接收信号中的每一路都是不同的。信号输入21处的接收信号是接收自由UMTS系统所规定的CPICH信道的信号。提供给每个混频器24-27的码相位由控制器22控制下的码供给器28来调节。提供给码供给器28的控制信号用来控制输入至混频器24-27的码信号的相位，同时也提供给信号检测器23，这样信号检测器就能知道与该信号检测器的其它输入信号相关的码相位。混频器24-27的输出通过模平方计算设备30-33后分别与信号检测器23的输入相连，每个模平方计算设备分别提供表示在其各自的输入端所接收信号的功率的输出信号。模平方计算设备30-33可以在硬件或软件上被任何一种估计输入信号功率的设备所代替。
每一个混频器24-27和与其相关联的模平方计算设备30-33分别包括一个搜索相关器。尽管只显示了4个搜索相关器，但是在该优选实施例中使用8个相关器。只显示4个相关器是因为从只用4个相关器的例子中可以理解本发明。可替换地，当然4个、6个或者其它任意个数的相关器都是可以的。
控制器22控制码供给器23在码的512个码片周期的时间周期或者512个码片里驻留所确定的码的相位。每个模平方计算设备30-33分别测量在其各自输入端所提供的信号的功率，并将功率信号提供给信号检测器23。当经过512个码片后，控制器22控制码供给器28调节传送给混频器24-27的码的相位，并且模平方计算设备30-33测量新的码相位下的信号功率测量值。信号检测器23接收来自每个模平方计算设备30-33的信号功率，并且将它们与门限值相比，该门限值根据Rake接收机20锁定的抽头上的信号强度来动态调节，并从中决定哪个码的相位提供信号，该信号指出值得以该码的该相位接收的射束。
信号检测器23决定那条接收径由最高的长期平均功率(long termaverage power)，并向控制器22提供该射束的位置(即码相位)。控制器22归一化根据最强射束的位置来搜索的码空间。在本实施例中，所搜索的码空间为128个码片宽度，尽管其它的宽度也可以使用。在建议的UMTS系统中，128个码片相当于33.3μs。参照图3，控制器22将码空间分为第一、第二和第三个窗，分别标为窗1、窗2和窗3。窗1有效的长度为32个码片长，在相对于最强射束位置的-32个码片开始，在相对于最强射束位置的-0.5个码片截止。最强射束的位置被称为“标准”。窗2以标准为起始点并延伸39.5个码片。窗3在40个码片起始并延伸95.5个码片。这些窗选定为8个码片宽度的整数倍，这样可以简化实现该发明的逻辑。当然窗的长度可以规定为任意的长度。控制器22分配两个搜索相关器给窗1，分配四个搜索相关器给窗2，以及分配两个搜索相关器给窗3。这种对搜索相关器的分配是基于对新射束的概率的估计，该新射束出现在码空间上相对于标准的相关部分。
一旦窗1至3已经相对于标准规定确定位置后，窗的位置就不再动了，无论射束在码空间上是否移动了。然而控制器22通过检测何时超过门限，来确定什么时候最强的射束的位置不在距离标准预定的范围内，一旦最强的射束的位置超过门限，就将窗重新定位在新标准周围。因为重新定位窗1到3的位置不是简单的过程，因此尽量少地执行重新定位。最后预定门限设定在20个码片。但是依据码空间宽度和码空间开始(窗1的开始)到标准的距离，门限的典型值在10到30个码片之间。在大多数情况下，门限为5个或更多的码片。
图4显示的是分配到窗2的4个搜索相关器如何搜索窗2的码空间。首先，四个搜索相关器由控制器22控制分别占据标准、0.5个码片、1个码片和1.5个码片。当在它们的位置驻留512个码片(驻留时间)后，每个搜索相关器在码空间方向上都移动四节(step)或者两个码片。每个搜索相关器都在码空间方向上再次移动两个码片前，在其新位置上驻留512个码片。同时当搜索相关器驻留的时候，各个模平方计算设备30-33分别计算出该位置上的信号功率，并且信号检测器23根据由此所检测的信号功率来工作。当然，对于分配了N个相关器的窗，相关器以相邻节开始，并且在驻留时间过去后每个相关器沿着码空间方向移动N节。尽管在该实施例中，每一节相当于半个码片，仍然可以选择任何的节长。最好，窗内每一节搜索时间等于窗内部的节数与驻留时间的乘积并除以分配该窗的相关器的数目。当搜索相关器执行到窗的结尾时，控制器22将搜索相关器返回至窗的开始并重复搜索该窗。
同样参考图3，窗1至窗3的搜索过程以向右的稍微下斜的箭头示意。这些箭头表示了搜索窗向下移动搜索的规则，纵轴表示时间轴。
根据窗1到窗3的相对大小和分配给这些窗的相关器的个数，可以看出窗2搜索频率高于窗1，而窗1的频率高于窗3。
在优选实施例中，信号检测器/累加器23包含存储器(未显示)和处理器(未显示)。处理器将由模平方计算设备30-33所提供的信号功率估计值存放在存储器中。该处理器同时还把码空间上某个位置在窗的P次扫描的P个驻留时间上的信号功率估计值求和。P值根据在发射机(未显示)与接收机20之间信道的动态特性来调节，该动态特性由信道动态估计器(未显示)来估计。技术人员应该知道如何建立信道动态特性估计器。信号功率估计值的总和被P除以求平均值。这种平均的方法可把保证信号累加的非相干性(non-coherent)。
当得出低的信道动态特性时(即，所检测的信道的变化很慢)，选定高的P值。当得出信道动态特性高时，会检测出高的P值。例如，接收机20在市内环境快速移动时，可能会选择10作为P的值，当固定的接收机所在的环境中没有会导致时变多径信号的移动物体时，P会降到P＝1。这种非相干累加的动态调节方法的最大好处在于在快的动态环境中能更好的选择出强的射束，尽管在慢的动态环境中可能会有更快的响应时间。
在其它的实施例中，驻留时间根据接收信号的信噪比(SNR)或者信干比(信号干扰比)(SIR)来调节。在本实施例中，控制器22估计接收信号的信干比(信干比估计方法是已知的技术)，并且控制码供给器28采用合适的驻留时间。当检测到高信干比时，驻留时间就不需要很长，因为在相对较短的时间周期内就能测量到准确的信号功率，特别的当信干比特别高时，例如在接收信号带宽内有很少用户在使用，相应的驻留时间只需要256个码片长。相反，如果信干比很低时，例如接收信号带宽内有很多的用户，控制器22会控制信号供给器28，使之驻留在码空间中的每个位置1028个码片时间长。此时可得到更精确的功率估计值，而这在高信干比时是不需要的。
这种动态的调节驻留时间的方法不同于多个驻留时刻的累加，其原因是在驻留周期内累加是相干的，而当信号功率估计值在多个驻留时刻内累加时累加是不相干的。
权利要求
1.一种搜索信号码空间的方法，该方法包括将码空间分成第一和第二窗，每个窗的宽度小于码空间的宽度；用第一相关器搜索只在第一窗中的码空间；并且用第二相关器搜索只在第二窗中的码空间。
2.根据权利要求1所述的方法，窗是连续且没有重叠的。
3.根据任何在先所描述的权利要求的方法，包括利用N个相关器搜索仅在第一窗中的码空间，N是大于1的整数。
4.根据权利要求3所述的方法，该方法包括将第一窗分成M节，将相关器置于相邻的节上，并且随后沿着窗移动每个相关器N节，其中M是大于N的整数。
5.根据权利要求4所述的方法，该方法中的N个相关器沿着第一窗实质上同时移动。
6.根据任何在先的权利要求所述的方法，该方法还包括检测多个所接收信号中的平均信号强度最强的信号，并在码空间中将位置分配给窗，该位置与由此所检测的信号的位置有关。
7.根据权利要求6所述的方法，该方法也包括追踪最强的信号；当上次所分配给窗的位置的量超过门限时，该门限超过码的五个码片周期，检测该最强信号离开其位置的时间；然后相应于正检测，重新在码空间中相对于新的最强信号的位置分配窗的位置。
8.根据权利要求7所述的方法，其中门限取在10到30个码的码片周期。
9.根据任何在先权利要求所述的方法，该方法还包括在多个时刻，非相干地累加在码空间的一个位置处的信号强度测量值，其间一个或者多个搜索相关器驻留在该位置上。
10.根据权利要求9所述的方法，该方法也包括调节信号强度测量值的数量，该信号强度测量值是通过非相干累加得到的。
11.根据权利要求10所述的方法，该方法还包括得出信道动态特性的测量值，通过该信道接收信号，并且调节信号强度测量值的数目，基于所得出的动态特性通过非相干累加得到该信号强度测量值。
12.根据任何在先权利要求所述的方法，该方法还包括估计所接收信号号的信干比，并根据估计的信干比调节相关器在码空间的位置上的驻留时间。
全文摘要
一个码空间被分解成不同尺寸的三个窗。在码空间中最强径信号的位置称为“标准”。两个搜索相关器分配给窗(1)，4个相关器分配给窗(2)，和两个搜索相关器分配给窗(3)。这种搜索相关器的分配是根据对码空间中出现的相对于“标准”位置的新射束的概率的估计得到的。首先，分配给窗(2)的四个搜索相关器分别用来被控制占据标准，0.5个码片，1.0个码片和1.5个码片的位置。在各自位置驻留512个码片时间(驻留时间)长后，每个搜索相关器沿着码空间移动4节(2个码片)。在每个相关器沿着码空间再次移动两个码片之前，在新的位置驻留512个码片时间。在搜索相关器在码空间的一个位置驻留的同时，计算出该位置的信号功率，并根据该检测的信号功率信号检测器工作。当搜索相关器移动到窗的末端时，它们被重新置于窗的开始，并且重复对窗的搜索。考虑到窗的相对尺寸和分配给窗的相关器的数目，每个窗的搜索频率是不同的。
文档编号H04B1/707GK1475051SQ0181874
公开日2004年2月11日 申请日期2001年10月17日 优先权日2000年10月17日
发明者迪戈·詹科拉, 迪戈 詹科拉 申请人:尤比尼蒂克斯有限公司