专利名称：分配耙状接收器中多个耙指追踪单元的系统与方法
技术领域：
本发明涉及一种分配耙状接收器中多个耙指追踪单元的系统与方法，特别涉及一种通过将每一个路径讯号的搜索时间座标与耙指追踪单元的追踪时间座标重新配对，在通过最佳的配对组合，重新分配耙指追踪单元的系统与方法。
背景技术：
近几年来，在个人移动通讯系统中，码分多址(CDMA)通讯系统越来越受到大家的注目，如使用直接序列码分多址(DS/CDMA)技术的第三代移动通讯系统，就是以码分多址通讯技术发展而成。在扩频通讯(Spread SpectrumCommunicatiom)系统中，多传播路径(multipath propagation)对通讯品质的影响甚大，而耙状接收器最适合克服讯号的多传播路径的影响，故在码分址通讯系统中，多数均在接收系统使用耙状接收器。
在耙状接收器中每一个耙指追踪单元是用来做为多路径讯号(multipath signal)中的每一个路径讯号的解调器。最后再把每一个耙指追踪单元所传回来的路径讯号所代表的信息，通过一最大比率组合器(maximumratio combiner)将其组合起来而得出多路径讯号所代表的信息。
图1即为已知的耙状接收器10的系统结构示意图，已知的耙状接收器10包含一搜索器(Searcher)14、多个耙指追踪单元(RAKE Finger trackingunits，RFTU)12、一耙指管理器(RAKE Finger Management，RFM)16以及一最大比值合并器(Maximum Ratio Combiner，MRC)18，此处最大比值合并器18，为目前业界常使用的装置，但有其他的设计会使用其他类型的合并器，但仍适用于本发明的技术。
当耙状接收器10自天线11从外界接收到一多路径讯号13之后，搜索器14根据一预定的第一解析度，来搜索此多路径讯号13中各个主要路径讯号15、17、19的时间位置，而得到相对应的搜索时间座标。由于搜索器14是对整个多路径讯号13进行搜索的，目的是搜索路径讯号15、17、19是否存在，因此上述的第一解析度不需要太过精细，只要符合可以搜索到路径讯号15、17、19目的即可，如果第一解析度做得过于精细，反而会造成耙状接收器10的整体体积过大，而且非常耗电。为了达到体积小、省电又能准确找到路径讯号15、17、19的位置，搜索器14与耙指追踪单元12就必须互相配合。
耙指追踪单元12a～12c是由耙指管理器16分配相对应追踪的路径讯号，其目的是获得相对应的所追踪的路径讯号的准确位置及强度，且是针对单一路径讯号进行追踪。因此耙指追踪单元12a～12c都具有一预定追踪时间座标，并根据比第一解析度更精细的第二解析度来追踪此预定时间座标附近的路径讯号的位置。进而得到关于该路径讯号的追踪时间座标，该路径讯号的追踪时间座标较搜索时间座标更精准的标示出路径讯号的时间位置。
最后，所有的耙指追踪单元12通过最大比值合并器18将相对应的路径讯号15、17、19互相组合，并因此获得该多路径讯号11所代表的原始讯号，此原始讯号经过上述处理可拥有最大的讯号干扰比(signal-interenceratio，SIR)。
但是外界传来的多路径讯号不断地在改变，因此预定的追踪时间座标可能会发生没有准确对应到任何路径讯号15、17、19，或是对应到在时间座标上距离较远的路径讯号而失去有效追踪范围的情形。换句话说，即有可能产生了闲置的耙指追踪单元，或是某耙指追踪单元已经失效的情形产生，这都会造成耙状接收器中资源的闲置与浪费。
因此，除了上述三个主要部分之外，耙指管理器16在耙状接收器中也扮演非常重要的角色。耙指管理器16的主要工作是分配和管理耙指追踪单元12，而已知的耙指管理器对于上述的问题并无法有效的解决，使得耙指追踪单元被不必要的重新分配，使耙状接收器的追踪信号的时间增加，而造成整体耙状接收器效能的降低，因此，本发明便是针对耙指追踪单元发生闲置或是在时间座标上追踪距离较远的路径讯号的问题，提出一个有效的分配耙指追踪单元的方法以减少不必要耙指追踪单元分配，并因此增进系统效能。
发明内容
本发明的目的是提供一种分配耙状接收器中多个耙指追踪单元的系统与方法，可以使得耙指追踪单元最有效的利用。本发明通过将耙指追踪单元的预定追踪时间座标与搜索器所获得的关于路径讯号的搜索时间座标进行配对组合，再从中挑出最适当的配置，重新分配耙指追踪单元。使得耙指追踪单元有较佳的分配管理，即耙指追踪单元不会一再被重新分配搜索时间座标，而增加追踪单元持续追踪讯号的时间，不至中断。藉此，耙指追踪单元可更快速的追踪得到路径讯号的时间位置，进一步可有效提高整体耙状接收器的执行效能。
本发明的一种分配系统，用以重新分配一无线接收器的多个追踪单元(tracking units)。此无线接收器应用于一无线通讯系统中，以在一段时间内持续接收外部传来的多个多路径讯号(multipath signal)，并据以重建出多个多路径讯号所代表的原始讯号。该分配系统包含一搜索器、一追踪器以及一分配管理器。
搜索器，是以一预定的第一解析度，来搜索一多路径讯号中的多个路径讯号，而得到相对应的多个搜索时间座标。追踪器，其中包含多个追踪单元，是以一高于该第一解析度的第二解析度，以及多个预定追踪时间座标，来追踪该多路径讯号的多个路径讯号，而得到相对应的多个追踪时间座标。
分配管理器中包含一配对模块、一估量模块、一分配表以及一分配模块。配对模块是用以将多个搜索时间座标及多个预定追踪时间座标，以一预定的配对程序进行配对而得到多组配对组合。估量模块，是用以将每一组配对组合中的搜索时间座标及预定追踪时间座标，以一预定的估量程序进行计算而得到一相对应的分配值。分配表，是储存有每一分配值所对应的配对组合中多个搜索时间座标及多个预定追踪时间座标的配对关系，及各组配对组合经过估量计算而得的分配值。分配模块，用以从该多个分配值中找出最小的分配值，并依据分配表以求得该最小分配值所对应的配对组合与配对关系。
其中该分配管理器依据该分配模块所求得的最佳追踪单元的时间座标及搜索时间座标的配对组合，重新分配该无线接收器中该多个追踪单元，使得耙指追踪单元有较佳的分配管理，藉此，耙指追踪单元可更快速的追踪得到路径讯号的时间位置，可进一步有效提高整体耙状接收器的执行效能。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及附图得到进一步的了解。
图1是已知的耙状接收器的系统结构示意图。
图2是本发明较佳具体实施例的系统结构示意图。
图3是第一解析度、第二解析度以及切割时间示意图。
图4是搜索时间座标Y1、Y2、Y3与预定追踪时间座标X1、X2、X3相对位置示意图。
图5是本发明分配系统的分配管理器的功能方块图。
图6是本发明分配表的示意图。
图7是本发明估量程序的流程图。
图8是本发明分配方法的流程图。
具体实施例方式
无线接收器在处理多路径讯号时，追踪单元在追踪各个路径讯号时的速度以及精确的追踪讯号，决定着整体无线接收器的效能。如果追踪单元能快速的追踪到路径讯号的准确位置，则无线接收器处理讯号的准确性将提高许多。本发明便是提供一种可以有效分配耙指追踪单元，来准确追踪由搜索器所搜索到的多个路径讯号的系统与方法。本发明的系统与方法，可以有效降低追踪单元追踪错误路径讯号的可能性，进而提高整体无线接收器处理多路径讯号的准确性。
请参阅图2，图2为本发明较佳具体实施例的系统结构示意图。本发明提供一种分配系统20，用以重新分配一无线接收器22的多个追踪单元(tracking units)24a、24b、24c。无线接收器22应用于一无线通讯系统中，由天线21持续接收外部传来的多路径讯号S3，并据以重建出该多路径讯号S3所代表的原始讯号S4。在本发明较佳的具体实施例中，无线通讯系统为一码分多址(CDMA)通讯系统，无线接收器22为一耙状接收器，多个追踪单元24a、24b、24c为多个耙指追踪单元，为简化说明，此处追踪单元以三个为例。
本发明的分配系统20包含一搜索器202、一追踪器204以及一分配管理器206。搜索器202是以一预定的第一解析度，例如是在一个切割时间(1chiptime)内搜索两次-即0.5切割时间，来搜索一多路径讯号23的多个路径讯号23a、23b、23c，而得到相对应的多个搜索时间座标。追踪器204，其包含多个追踪单元24a、24b、24c。每一追踪单元以一高于该第一解析度的第二解析度，例如是在一个切割时间内细分为8个基本单位-即0.125切割时间，与多个预定的追踪时间座标，来追踪该多路径讯号23的多个路径讯号23a、23b、23c，而得到相对应的多个追踪时间座标。而无线接收器22还包含一最大比值合并器26，以合并多路径讯号23的多个路径讯号23a、23b、23c，以重建出多路径讯号所对应的原始讯号S4。
此处须对“切割时间”作更清楚的介绍。由于每次耙状接收器接收讯号是以10毫秒(ms)为一时间段落(frame)，每个时间段落可再分为15个时槽(time slot)，每一个时槽可再分为2560个切割时间(chip time)，因此，每一秒将可切割成3.84百万个切割时间(M chip times)。上述切割时间的定义将因系统不同而有所改变，但所指的都是对于时间作更细部的分割。上述的搜索器202则是以0.5个切割时间的解析度来对路径讯号进行搜索，以下为方便起见有时也以第一解析度来称之，而追踪器204则是以0.125个切割时间的解析度来对路径讯号进行更精细的追踪，以下为方便起见有时也以第二解析度来称之。因此每一个路径讯号对应的追踪时间座标比搜索时间座标更加精准的表示路径讯号的时间位置。第一解析度与第二解析度的比较，以及切割时间的定义，可通过图3中清楚比较出来。
通过以上所述，无线接收器22在处理多路径讯号时，必须先由搜索器202来搜索多路径讯号23中的路径讯号的数量及大略的位置，再由追踪器204的多个追踪单元24a、24b、24c来追踪每一个路径讯号的较精确时间位置。但是在此将这种方式常常遇到的问题举例如下假设目前追踪单元24a、24b、24c的预定追踪时间座标为X1、X2、X3，搜索器202所搜索到的多个路径讯号的搜索时间座标为Y1、Y2、Y3。如果追踪单元24c的预定追踪时间座标X3和搜索时间座标Y3的差距在容许范围内，则不必重新分配此一追踪单元24c，但如追踪单元24c的预定追踪时间座标X3和搜索时间座标Y3相差一个时间段落，如10毫秒，如图4所示，追踪单元24c将无法追踪到路径讯号，则此追踪单元24c的预定追踪时间座标X3就应该被重新分配。但是如果没有适当的分配策略及方法，无线接收器22就有可能将追踪单元24c做不必要的重新分配，导致可靠度的降低。本发明便是针对这些问题，提出解决方案，接下来将进行本发明分配系统20的分配管理器206的介绍。
请参见图5，图5为本发明分配系统20的分配管理器206的功能方块图。其包含有一配对模块42、一估量模块44、一分配表46以及一分配模块48。
配对模块42，用以将多个搜索时间座标Yi及多个预定追踪时间座标Xi，以一预定的配对程序进行配对而得到多组配对组合。其中，预定的配对程序是将多个预定追踪时间座标Xi与多个搜索时间座标Yi作一对一的配对，经由配对组合的运算，如有n个搜索时间座标与n个预定追踪时间座标，因配对的组合不同，最多可产生n！组不同的配对组合，之后分配管理器206并会将此n！组不同的配对组合，储存至分配表46之中。接下来将以三个搜索时间座标Y1、Y2、Y3与三个预定追踪时间座标X1、X2、X3来简单说明Xi与Yi之间的配对关系。
预定追踪时间座标X1、X2、X3与搜索时间座标Y1、Y2、Y3之间的一对一配对关系，总共可有3！种，即6种配对关系。即[(X1，Y1)、(X2，Y2)、(X3，Y3)][(X1，Y1)、(X2，Y3)、(X3，Y2)][(X1，Y2)、(X2，Y1)、(X3，Y3)][(X1，Y2)、(X2，Y3)、(X3，Y1)][(X1，Y3)、(X2，Y1)、(X3，Y2)][(X1，Y3)、(X2，Y2)、(X3，Y1)]等六种。
估量模块44，用以将每一组配对组合中的预定追踪时间座标Xi及搜索时间座标Yi，以一预定的估量程序进行计算而得到一相对应的分配值。其中，预定的估量程序是以下列步骤得到一组配对组合的相对应分配值，整个流程可以参照图7所示步骤S50将该组配对组合中每一个配对的搜索时间座标与预定追踪时间座标Yi相减并取绝对值|Xi-Yi|，而得到相对应的多个比较值εi。
εi＝|Xi-Yi|在此特别强调，本发明时间位置的基本单位，是以第二解析为准，即以0.125切割时间做为一基本单位。因此不论搜索时间座标Xi、追踪时间座标、预定追踪时间座标Yi以及比较值εi皆是以整数表示。而且由于追踪单元是以1切割时间为追踪范围(在本实施例中为8个基本单位)，因此每一追踪单元应是以其追踪时间座标上下4个基本单位内为其追踪范围的上界座标与下界座标。即搜索时间座标和追踪时间座标相差如果超过4个基本单位，则该追踪单元无法追踪到该路径讯号。因此本发明将比较值εi限定于0～4之间，因为如果超过4，追踪单元都无法追踪到路径讯号，则对本实施例而言都视为相同情况。因为超过此值，追踪单元也无法追踪到路径讯号的时间位置，即0≤εi＜4，接着进行步骤S52。
步骤S52将多个比较值εi输入一预定的估量函数F，而得到相对应的多个估量值ωi。
即ωi＝f(εi)在此强调一点，本发明希望如果εi越小，即预定追踪时间座标与搜索时间座标越接近，则其所获得的ωi越小，因此本发明对预定的估量函数有一些限制，其必须符合下列条件当比较值εi变小，该估量值ωi亦需变小；该估量函数为一非线性函数；该估量函数的一次微分恒大于零，ωi′(ε)＞0；以及该估量函数的二次微分恒小于零，ωi″(ε)＜0。
在一具体实施例中，估量函数为一对数函数，即ωi＝F(εi)＝log(εi)，接着进行步骤S54。
步骤S54将多个估量值ωi相加而得此组配对组合的分配值Cj，J＝1～n！，即Cj＝ωi上述便是整个估量程序进行的流程，接着将继续介绍本发明分配系统20的分配管理器206。
分配管理器206中还包含分配表46，请参阅图6，图6为本发明分配表的示意图，分配表46用以储存所有配对组合中多个搜索时间座标Xi及多个预定追踪时间座标Yi的配对关系，及每一配对组合经计算所得的分配值Cj。分配模块48，用以从多个分配值Cj中找出最小的分配值C，并依据分配表46求得该最小分配值C所对应的配对组合与配对关系。
分配管理器206依据分配模块48所求得的配对组合中多个搜索时间座标Xi及多个预定追踪时间座标Yi的配对关系，而对追踪器204的多个预定时间座标进行追踪范围检查，并根据修正后的多个预定时间座标，重新分配该无线接收器22中多个追踪单元24a、24b、24c。以上是本发明分配系统20的介绍。接下来将针对本发明的分配方法做进一步的详细介绍，以使本发明的精神与作用方式，可以更清楚的呈现。
请参阅图8，图8为本发明分配方法的流程图。本发明的分配方法，主要是将上述路径讯号的搜索时间座标与追踪单元的预定追踪时间座标做配对组合，并从中挑出最适合的一组作为分配追踪单元24a、24b、24c的依据。本发明的分配方法包含下列步骤步骤S58开始。
步骤S60以一预定的配对程序对多个搜索时间座标及多个预定追踪时间座标进行配对，而得到多组配对组合。
步骤S62以一预定的估量程序对每一组配对组合中的搜索时间座标及预定追踪时间座标进行计算，而得到一相对应的分配植。
步骤S64从计算得出的多个分配值中找出最小的分配值。
步骤S65找出此分配值所对应的配对组合与配对关系。
步骤S66依据此配对组合中多个搜索时间座标及多个追踪时间座标的配对关系，而对该多个预定时间座标进行追踪范围检查。
步骤S68根据检查后的多个预定时间座标，重新分配无线接收器中多个追踪单元。
步骤S70结束。
经由以上本发明分配系统与方法的作用，可以确实达到有效利用无线接收器的追踪单元的功效。而且由于追踪单元可以有效追踪相对应的路径讯号，不会令仍在追踪范围内的追踪单元去追踪另一个的路径，进一步降低系统重新分配追踪单元的机率。通过以上较佳具体实施例的详细叙述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望在本发明所欲申请的权利要求的范畴内能涵盖各种改变及具相等性的安排。因此，本发明所申请的权利要求的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。
权利要求
1.一种分配系统，用以重新分配一无线接收器的多个追踪单元(tracking units)，该无线接收器是应用于一无线通讯系统中，以于一段时间内持续接收外部传来的多个多路径讯号，并据以重建出该多个多路径讯号所代表的原始讯号，该分配系统包含一搜索器，以一预定的第一解析度来搜索一多路径讯号的多个路径讯号，而得到相对应的多个搜索时间座标；一追踪器，包含该多个追踪单元，以一高于该第一解析度的第二解析度与多个预定的追踪时间座标，来追踪该多路径讯号的多个路径讯号，而得到相对应的多个追踪时间座标；以及一分配管理器，包含有一配对模块，用以将该多个搜索时间座标及该多个预定追踪时间座标，以一预定的配对程序进行配对而得到多组配对组合；一估量模块，用以将每一组配对组合中的搜索时间座标及追踪时间座标，以一预定的估量程序进行计算而得到一相对应的分配值；一分配表，储存该配对模块所产生的多组配对组合中多个搜索时间座标及该多个追踪时间座标的配对关系，及每一配对组合经计算所得的分配值；以及一分配模块，从该多个分配值中找出最小的分配值，并由该分配表找出该最小分配值所对应的配对组合；其中该分配管理器依据该分配模块内的配对组合中该多个搜索时间座标及该多个预定追踪时间座标的配对关系，而对该追踪器的多个预定追踪时间座标进行追踪范围检查，并根据该修正后的多个预定追踪时间座标，重新分配该无线接收器中该多个追踪单元。
2.如权利要求1所述的分配系统，其中该无线接收器的多个追踪单元为一耙状接收器的多个耙指追踪单元。
3.如权利要求1所述的分配系统，其中该预定的配对程序是将该多个搜索时间座标与该多个预定追踪时间座标作一对一的配对，因配对的组合不同，而产生该多组不同的配对组合。
4.如权利要求1所述的分配系统，其中该预定的估量程序是以下列步骤得到一组配对组合的相对应分配值将该组配对组合中每一个配对的搜索时间座标与预定追踪时间座标相减并取绝对值，而得到相对应的多个比较值将该多个比较值输入一预定的估量函数，而得到相对应的多个估量值；将该多个估量值相加而得该组配对组合的分配值。
5.如权利要求4所述的分配系统，其中该估量函数的选择需符合下列条件当该比较值变小，该估量值亦需变小；该估量函数为一非线性函数；该估量函数的一次微分恒大于零；以及该估量函数的二次微分恒小于零。
6.如权利要求5所述的分配系统，其中该估量函数为一对数函数。
7.如权利要求1所述的分配系统，其中当该最小分配值有两个以上时，该分配管理器任择其一分配值所对应的配对组合做为重新分配该多个追踪单元的依据。
8.如权利要求1所述的分配系统，其中该分配系统另包含一合并器，以组合该多路径讯号的多个路径讯号，以重建出该多路径讯号所对应的原始讯号。
9.一种分配方法，用以重新分配一无线接收器的多个追踪单元，该无线接收器应用于一无线通讯系统中，以于一段时间内持续接收外部传来的多个多路径讯号，并据以重建出该多个多路径讯号所代表的原始讯号，该分配方法包含下列步骤以一预定的第一解析度来搜索一多路径讯号的多个路径讯号，而得到相对应的多个搜索时间座标；以一高于该第一解析度的第二解析度及多个预定追踪时间座标，来追踪该多路径讯号的多个路径讯号，而得到相对应的多个追踪时间座标；以一预定的配对程序对该多个搜索时间座标及该多个预定追踪时间座标进行配对，而得到多组不同的配对组合；以一预定的估量程序对每一组配对组合中的搜索时间座标及预定追踪时间座标进行计算，而得到一相对应的分配值；从计算得出的多个分配值中找出最小的分配值，以及其所对应的配对组合与配对关系；依据该所求得的配对组合中该多个搜索时间座标及该多个追踪时间座标的配对关系，而对该多个预定时间座标进行追踪范围检查；以及根据该检查后的多个预定追踪时间座标，重新分配该无线接收器中该多个追踪单元。
10.如权利要求9所述的分配方法，其中该无线接收器包含一搜索器，以该第一解析度来搜索一多路径讯号的多个路径讯号，而得到相对应的多个搜索时间座标。
11.如权利要求9所述的分配方法，其中该无线接收器包含一追踪器，以该第二解析度及该多个预定追踪时间座标，来追踪该多路径讯号的多个路径讯号，而得到相对应的多个追踪时间座标。
12.如权利要求9所述的分配方法，其中该无线接收器包含一配对模块，以该预定的配对程序对该多个搜索时间座标及该多个预定追踪时间座标进行配对，而得到该多组配对组合。
13.如权利要求9所述的分配方法，其中该预定的配对程序是将该多个搜索时间座标与该多个预定追踪时间座标作一对一的配对，因配对的组合不同，而产生多组不同的配对组合。
14.如权利要求9所述的分配方法，其中该无线接收器包含一估量模块，以该预定的估量程序对每一组配对组合中的搜索时间座标及预定追踪时间座标进行计算，而得到其相对应的分配值。
15.如权利要求9所述的分配方法，其中该预定的估量程序是以下列步骤得到一组配对组合的相对应分配值将该组配对组合中每一个配对的搜索时间座标与预定追踪时间座标相减并取绝对值，而得到相对应的多个比较值；将该多个比较值输入一预定的估量函数，而得到相对应的多个估量值；将该多个估量值相加而得该组配对组合的分配值。
16.如权利要求15所述的分配方法，其中该估量函数的选择需符合下列条件当该比较值变小，该估量值亦需变小；该估量函数为一非线性函数；该估量函数的一次微分恒大于零；以及该估量函数的二次微分恒小于零。
17.如权利要求16所述的分配方法，其中该估量函数为一对数函数。
18.如权利要求9所述的分配方法，其中该无线接收器包含一分配表，其中预存有该多个搜索时间座标及该多个预定追踪时间座标的配对关系，及每一组配对组合经过计算而得的所有分配值。
19.如权利要求18所述的分配方法，其中该无线接收器包含一分配模块，是用以从该多个分配值中找出最小的分配值，并依据该分配表以求得该最小分配值所对应的配对组合与配对关系。
20.如权利要求9所述的分配方法，其中当该最小分配值有两个以上时，该分配管理器会任择其一分配值所对应的配对组合做为重新分配该多个追踪单元的依据。
全文摘要
一种在耙状接收器中分配多个耙指追踪单元的系统与方法。该分配系统包含一搜索器、一追踪器以及一分配管理器。搜索器用以搜索一多路径讯号中的多个路径讯号而得到相对应的多个搜索时间坐标。追踪器包含多个耙指追踪单元，每一个耙指追踪单元具有相对应的预定追踪时间坐标来追踪路径讯号的位置所在。分配管理器用以将多个搜索时间坐标及多个预定追踪时间坐标进行配对而得到多组配对组合，再从多组配对组合中找出最佳的配对组合，并根据此配对组合中多个搜索时间坐标及多个预定追踪时间坐标的配对关系，而对该追踪器的多个预定时间坐标进行追踪范围检查，并根据该修正后的多个预定时间坐标，重新分配该无线接收器中该多个追踪单元。
文档编号H04B7/26GK1447605SQ0210821
公开日2003年10月8日 申请日期2002年3月27日 优先权日2002年3月27日
发明者彭宝杞 申请人:达宙通讯系统股份有限公司