专利名称：用于处理接收信号的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信接收器，更具体地，涉及一种用于分集处理的方法和系统。
背景技术：
移动通信改变了人们通信的方式，移动电话也从一种奢侈品转变为人们日常生活的基本组成部分。移动电话的使用取决于社会情况，而不受地点和技术的限制。当前，语音连接已经满足了日常通信的基本需要，移动语音连接正不断溶入日常生活的方方面面，而移动通信革命的下一步将是移动互联网。移动互联网将注定成为日常信息的主要来源，在这以后，更加简便的通用移动数据接入将接踵而至。
为满足移动互联网的未来需求，特别设计了第三代(3G)蜂窝网络。随着这些服务的应用更加普及，网络容量的最优性价比和服务质量(QoS)等因素对于蜂窝电话运营商来说，将变得更为重要。可以通过谨慎周到的网络规划和运做，以及传输方法和接收器技术的改进来实现上述要素。在这里，运营商需要用于增加下行吞吐量的技术，同时，还需要提供更加出色的QoS和传输速率等方面的性能，以同使用电缆调制解调制器和DSL方式提供服务的运营商展开竞争。在这点上，对今天的无线运营商而言，建设在宽带CDMA(WCDMA)技术基础之上的网络，为向终端用户传输数据提供了更加可行的选择。
图1a示出了当前的WCDMA规范为增加下行吞吐量不断演进的技术年表。图1a中示出了各种无线技术所占用的数据率空间，这些技术包括通用分组无线业务(GPRS)100，GSM(全球移动通信系统)增强型数据演进技术(EDGE)102，通用移动通信系统(UMTS)104以及高速下行分组接入(HSDPA)106。
GPRS和EDGE技术可以用于提高当前的第二代系统(例如GSM)的数据吞吐量。GSM技术可以支持高达14.4Kbps的数据率，而2001年提出的GPRS技术可以支持最高可达115Kbps的数据率，这是通过将每一时分多址(TDMA)帧分成高达8个时隙来实现的。相比之下，GSM技术的每一TDMA帧中的只有1个数据时隙。2003年提出的EDGE技术，可以支持的最高数据率可达384Kbps。EDGE技术使用八进制移相键控(8-PSK)调制，可提供比GPRS更高的数据率。GPRS和EDGE技术通常认为是“2.5”代技术。
2003年提出的UMTS技术，理论上其数据率可高达2Mbps，是一种在GSM基础上改进的WCDMA 3G系统。UTMS技术之所以能提供如此高的传输速率，其最主要的原因是它使用了5MHz WCDMA信道带宽，而GSM使用的是200KHz的信道带宽。HSDPA是一种基于互联网协议(IP)服务的技术，用于数据通信领域，它可以使WCDMA支持相当于10Mbps的数据传输速率。经过第三代移动通信合作项目组(3GPP)的开发，HSDPA使用多种方法获得了更高的数据传输速率。例如，许多传输决定可以在基站级别上做出，比起在移动交换中心(局)做出这一决定，其更加靠近用户设备。这些决定可包括当数据将要被重新发射时，为要发射的数据进行时序安排，并且评估传输信道的质量。HSDPA技术也可以使用可变编码率。HSDPA技术还可以在高速下行共享信道(HS-DSCH)中支持16位正交调幅，这允许多个使用者可以共享一条空中接口信道。
在一些特例中，HSDPA可以提供2倍的网络容量，以及提供5倍(高于10Mbps)于甚至最先进的3G网络的数据传输速率。HSDPA还可以缩短网络和终端设备之间的往返周期，降低下行传输延迟的不一致。这些性能优势可以直接转化为网络性能和客户满意度的提升。因为HSDPA是WCDMA家族的一个扩展，所以它也是建立在世界上最流行的移动通信技术经济的基础之上。HSDPA在许多方面提供了突破性的改进，包括WCDMA网络分组数据容量、增强频谱效率、提高无线接入网络(RAN)硬件效率以及改进网络的实施。这些改进可直接转化为更低的每比特成本、以及更快并且更可用的服务，并且提供了一种可以在未来以数据为中心的市场中进行更有效竞争的网络。
HSDPA带来的容量、质量和性价比优势为网络运营商及其用户提供了一定程度上的收益。对运营商来说，对当前WCDMA网络的后向兼容升级，是在网络发展中迈出的合理的、同时又具有极高性价比的一步。当部署HSDPA时，它可以在同一运营商中与WCDMA版本99服务共存，用于允许运营商为当前的WCDMA网络提供更大的容量和更高的数据传输速率。运营商可以此方法在单个载频上支持数量可观的高数据速率的用户。HSDPA使得真正的大众型移动IP多媒体市场成为可能，并且在降低服务的每比特成本的同时拉动数据型服务消费提升，并因此拉动税收和底线网络利润的提升。对数据密集型应用的使用者来说，HSDPA的性能优势可以转化为更短的服务响应时间、更低的延迟和可明显感觉到的更快连接速度。用户还可以在打电话的同时使用HSDPA下载分组数据。
相比以前的或同时期的其他技术，HSDPA可以在多方面提供显著的性能提升。例如，HSDPA将WCDMA比特率扩展至10Mbps，使用高阶调制方式(16-QAM)以及使用自适应编码和调制方法实现更高的理论数据传输峰值。最大QPSK比特率是5.3Mbps，使用16-QAM则为10.7Mbps。高达14.4Mbps的理论比特率可以在不使用信道编码的情况下实现。终端性能可以从900kbps提升到使用QPSK调制后的1.8Mbps，以及使用16-QAM调制后的3.6Mbps甚至更高。最佳性能支持14.4Mbps的最大理论比特率。
但是，WCDMA和/或HSDPA等更先进无线技术的实现仍然需要跨越一些门槛。例如，耙式接收器是CDMA系统中最常用的接收器，这主要是因为其自身结构的简易性和合理的性能表现，并且是由于WCDMA版本99的设计才使得耙式接收器得到应用。耙式接收器包括一组扩频序列相关器，用于接收单个多径信号。耙式接收器在多个离散路径上操作。接收到的多径信号可以使用几种方式进行合并，在这些方式中，最大比合并(MRC)被认为是在相关接收器中优先考虑的方法。但是，在许多实际系统中，耙式接收器可能不是最理想的，例如，它的性能可能会因为多址干扰(MAI)而下降，这里所说的多址干扰是指由网络中其他用户引起的干扰。
在WCDMA下行方面，MAI可能是由扇区间干扰和扇区内干扰引起的。来自相邻基站的信号构成了扇区间干扰，它的特征是扰乱码，以及到达的信道和角度不同于所期望的基站信号。使用空间均衡可以抑制扇区间干扰。在使用正交扩频码的同步下行应用中，多径传播会引起扇区内干扰。由于带有任意时间偏移的扩频序列之间的非零交叉相关性，解扩频后，在传播路径间(或耙指)存在干扰，这引起MAI和路径间干扰(IPI)。扇区内干扰的程度明显依赖于信道响应。在接近低衰落信道中，物理信道仍然主要是完全正交的，并且扇区内干扰不会对接收器的性能带来显著的影响。另一方面，耙式接收器的性能由于频率选择信道中的扇区内干扰而严重降低。WCDMA网络中的信道通常都具有频率选择性。
为对抗MAI，可以使用线性干扰抑制算法，该算法是建立在线性信道均衡基础上的，并且适用于使用长正交扰乱码的WCDMA/HSDPA系统。由于在WCDMA下行中应用非线性信道均衡器时遇到了许多困难，使用非线性均衡器对期望物理信道的探测可能需要使用干扰消除器或最优多用户接收器。这两种类型的接收器可能不允许在移动终端中混合使用，并且所用到的数据信息在移动终端中尚不可用。作为选择，全部基站信号可能被认为是所期望的信号。但是，非线性均衡器依赖于已知期望信号集群，但该信息在WCDMA终端中尚不可用。全部基站信号的集群，也就是所有物理信道的总和，是一个不均匀间隔的高阶正交调幅(QAM)集群。集群的间隔经常变化，这主要是因为传输功率控制(TPC)和控制数据域间、时分复用给专用物理信道间的可能的能量偏移。集群次序同样可能由于不连续的传输而频繁改变，这使得实际上要想得到集群的精确估计值是非常困难的。
在这点上，多发射和/或接收天线的使用可以带来总体系统性能的提升。这些多天线配置，也被称为智能天线技术，可以用于降低多径的负面影响和/或信号接收过程中的信号干扰。值得期待的是，智能天线技术可以更多的使用在蜂窝系统的基站设施和移动用户单元中，用于解决这些系统中日益增长的容量要求。这些要求的增长，部分是由当前基于语音的服务向下一带无线多媒体服务的转移而造成的，这些多媒体服务可以提供语音、视频和数据通信。
可以使用多发射和/或接收天线引入分集增益和阵列增益，并且抑制在信号接收过程中产生的干扰。这种分集是通过以下几种方式提高系统性能的增加接收信噪比、提供更多抗信号干扰的健壮性，和/或允许更大范围的频率复用来实现更高的容量。在使用了多天线接收机的通信系统中，例如，可以使用M个接收天线消除M-1个干扰的影响。因此，可以使用N个发射天线同时在相同的带宽上发射N个信号，随后，发射信号被部署在接收机中的N个天线分离为N个单独的信号。使用多发射和接收天线的系统通常称为多入多出(MIMO)系统。多天线系统，特别是MIMO系统引人注目的一个重要方面是使用这些配置后的，所能实现的显著的系统性能提升。对于一个固定的总传输功率，MIMO配置所提供的容量可以随信噪比(SNR)的增加而增加。
但是，在无线通信中，特别是无线手持设备中，多天线系统的广泛应用受到限制，这是因为其尺寸、复杂度和电量消耗增加会引起成本增加。每个发射和接收天线所要求的单独射频链直接导致了多天线系统成本的增加。每条射频链通常包括一个低噪声放大器(LNA)、一个滤波器、一个下变频转换器和一个模/数转换器(A/D)。在某些现有的单天线无线接收机中，单个所需的射频链占接收器总成本的比例可能超过30％。因此，很明显，随着发射和接收天线数量的增加，系统复杂度、电量消耗和总成本也随之增加。这为移动系统的设计和应用设置了障碍。
比较本发明后续将要结合附图介绍的系统，现有技术的其它局限性和弊端对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。
发明内容
一种用于分集处理的系统和/或方法，如至少一幅附图所示和/或依据至少一幅附图所做的描述，以及在权利要求中进行的更完整的描述。
依据本发明的一个方面，提供一种用于处理接收信号的方法，包括将多个接收到的多径信号作为多个信号集群(clusters of signals)进行处理，其中，所述多个接收到的多径信号是接收自基站的多个分集发射天线中至少一个天线的分集信号。
优选地，本发明的方法还包括生成用于追踪所述多个信号集群的至少一部分的计时信息。
优选地，本发明的方法还包括为所述多个信号集群的至少一部分估计复合相位和振幅信息。
优选地，本发明的方法还包括通过监视所述多个分集发射天线中的所述至少一个天线的至少一个公共导频信道，为所述多个分集发射天线中的所述至少一个天线提供相干检测和相位基准。
优选地，本发明的方法还包括对来自所述多个分集发射天线中的一个天线的所述接收到的多径信号的至少一部分进行合并，以构建单路径处理后的分集信号。
优选地，本发明的方法还包括对所述单路径处理后分集信号的至少一部分进行解扩频。
优选地，本发明的方法还包括合并多个所述解扩频后的所述单路径处理后分集信号，其中，每个所述解扩频后的所述单路径处理后分集信号是在所述基站中所述多个分集发射天线的一个天线中生成的。
优选地，本发明的方法还包括通过多种分集模式中的至少一种对从所述基站中的所述多个分集发射天线中发射的所述分集信号进行合并。
优选地，本发明的方法还包括从专用导频信道估计值和公共导频信道估计值的至少一个中，确定多个信道权重信息。
优选地，本发明的方法还包括对于闭环1分集模式，将所述多个已确定的信道权重信息传送给所述基站，其中，所述闭环1分集模式是所述多种分集模式中的一种。
优选地，本发明的方法还包括对于闭环2分集模式，将所述多个已确定的信道权重信息传送给所述基站，其中，所述闭环2分集模式是所述多种分集模式中的一种。
优选地，所述多种分集模式包括开环时空发射分集模式。
根据本发明的一个方面，提供一种用于处理接收信号的系统，包括用于将多个接收到的多径信号作为多个信号集群进行处理的电路，其中，所述多个接收到的多径信号是接收自基站中多个分集发射天线中至少一个天线的分集信号。
优选地，本发明的系统还包括至少一个集群路径处理器(cluster pathprocessor)，用于生成用于追踪所述多个信号集群的至少一部分的计时信息。
优选地，本发明的系统中，所述至少一个集群路径处理器为所述多个信号集群的所述至少一部分估计复合相位和振幅信息。
优选地，本发明的系统还包括至少一个公共导频信道处理器，用于通过监视所述多个分集发射天线中的所述至少一个天线的至少一个公共导频信道，为所述多个分集发射天线中的所述至少一个天线提供相干检测和相位基准。
优选地，本发明的系统还包括至少一个最大比合并器，用于对来自所述多个分集发射天线中的一个天线的所述接收到的多径信号的至少一部分进行合并，以构建单路径处理后的分集信号。
优选地，本发明的系统还包括至少一个解扩频器，用于对所述单路径处理后分集信号的至少一部分进行解扩频。
优选地，本发明的系统还包括至少一个分集处理器，用于合并多个所述解扩频后的所述单路径处理后分集信号，其中，每个所述解扩频后的所述单路径处理后分集信号是在所述基站中所述多个分集发射天线的一个天线中生成的。
优选地，本发明的系统还包括用于通过多种分集模式中的至少一种对从所述基站中的所述多个分集发射天线中发射的所述分集信号进行合并的电路。
优选地，本发明的系统还包括天线校验器，用于从专用导频信道估计值和公共导频信道估计值的至少一个中，确定多个信道权重信息。
优选地，本发明的系统还包括对于闭环1分集模式，用于将所述多个已确定的信道权重信息传送给所述基站的电路，其中，所述闭环1分集模式是所述多种分集模式中的一种。
优选地，本发明的系统还包括对于闭环2分集模式，用于将所述多个已确定的信道权重信息传送给所述基站的电路，其中，所述闭环2分集模式是所述多种分集模式中的一种。
优选地，所述多种分集模式包括开环时空发射分集模式。
本发明的各种优点、各个方面和创新特征，以及其中所示例的实施例的细节，将在以下的说明书和附图中进行详细介绍。
图1a示出了当前的WCDMA规范为增加下行吞吐量不断演进的技术年表。
图1b示出了依据本发明的一个实施例的示范性高速下行分组接入(HSDPA)分布式结构的示意图，这种结构实现了低延迟链路适应。
图1c示出了依据本发明的一个实施例的设置在基站中的一层HARQ控制的结构示意图，它用来将与重传有关的调度(scheduling)和存储从无线网络控制器中移出。
图1d示出了依据本发明一个实施例的基于HSDPA宏蜂窝小区和微蜂窝小区系统的示范性平均承载负载的图表。
图2示出了依据本发明的一个实施例的示范性接收器前端和芯片匹配滤波器的框图。
图3示出了依据本发明的一个实施例的WCDMA分集编码传输的字符解调制的框图。
图4示出了依据本发明的一个实施例的分集处理的示范性流程图。
具体实施例方式
本发明的特定实施例可以在用于分集处理的方法和系统中找到。分集处理可以用在一些实例中，其中发射基站通过分集传输来发射信息，在该分集传输中用到了多个发射天线。分集传输可以包括多个传输模式，它们可用于提高数据吞吐量。本发明的一个实施例支持多个分集模式中的至少一个，并可以将接收自分集发射天线的多径信号作为多径信号集群进行处理。分集发射模式可以包括如3GPP规范定义的闭环1(CL1)模式、闭环2(CL2)模式和开环模式(OL)。OL模式可以看作是时空发射分集(STTD)模式。
对闭环模式CL1和CL2来说，有三种方法可以用于优化相应于接收天线的发射信号。第一种方法称为盲(blind)法。在这种方法中，接收方移动终端可以生成一个反馈权重，并将其发送给发射基站，接收方移动终端使用该反馈权重对发射信号进行评估。第二种方法称为天线校验法。这种方法采用专用导频信道评估和公共导频信道评估两者生成发给发射基站的反馈信号。在3GPP TS 25.214标准文档中描述了这种方法的典型实施方式。第三种方法称为专用导频法。在这种方法中，可以使用专用导频信道评估来生成发给发射基站的反馈信号。在闭环模式下，发射天线发射同一数据。
STTD模式是开环模式，因此没有反馈信号。发射天线发射的数据或字符可以使用时空编码算法进行调制，并且每个天线可以发射不同的数据。由于不需要生成反馈权重，且只需要使用时空解码算法，接收方移动终端对接收信号的处理可以得到简化。
图1b示出了依据本发明的一个实施例的示范性高速下行分组接入(HSDPA)分布式结构的示意图，这种结构实现了低延迟链路适应。图1b示出了终端110和112，以及基站(BS)114。HSDPA建立在分布式结构基础上，通过将关键性处理(可以是媒体访问控制(MAC))放在基站114中，来实现低延迟链路自适应，更接近物理层(PHY)空中接口，如图所示。HSDPA能够在采用现有GSM/EDGE标准建立的方法(包括快速物理层(L1)重传合并和链路适应技术)中起杠杆作用，以实现移动终端110和112与BS 114之间分组数据吞吐量的显著提高。
HSDPA技术使用了几种重要新技术的优势。其中一些包括在BS 114中进行下行分组数据操作的调度、高阶调制、自适应调制编码，混合自动重发请求(HARQ)、即时信道质量的物理层反馈，以及一种被称为高速下行共享信道(HS-DSCH)的新的传输信道类型，它允许几个用户共享空中接口信道。在部署后，HSDPA可以在相同的运营商中与当前的WCDMA和UMTS服务共存，允许运营商向当前的WCDMA网络中引入更大的容量和更高的数据传输速率。HSDPA对WCDMA的许多基本特征进行了替代，例如，使用自适应调制编码、扩展多重码操作和快速高效重传策略替代了可变扩频因子和快速功率控制。
在当前一代的WCDMA网络中，下行链路的功率控制的动态范围大约是20dB，而上行链路的功控动态范围可达70dB。WCDMA下行链路功率控制的动态范围受限于并行码信道上的用户间潜在的干扰以及WCDMA基站实现方式的特征。对于靠近基站的WCDMA用户而言，功率控制不能理想地降低功率，功率降低超过20dB会因此对容量产生较小的影响。HSDPA，例如，利用先进的链路适应和自适应调制编码(AMC)来保证所有用户享受到可能达到的最高数据率。因此，AMC根据无线链路质量自适应的选择调制编码方法。
图1c示出了依据本发明的一个实施例的设置在基站中的一层HARQ控制的结构示意图，它用来将与重传有关的调度(scheduling)和存储从无线网络控制器中移出。图1c示出了混合自动重发请求(HARQ)操作，该操作被设计用于降低重传延迟，并提高重传效率。一层HARQ控制位于节点B或基站(BS)122中，因此将与重传有关的调度和存储从无线网络控制器(RNC)120中移出。这种HARQ方法避免了集线器延迟，并在一定程度上降低了最终的重传延迟。
例如，当可能由信号干扰或其他原因导致的链路解码错误发生时，移动终端124会请求对数据分组进行重传。当前WCDMA网络通过无线网络控制器120处理这类重传请求，而HSDPA重传请求将在基站122中受理。使用这种方法，分组在物理(PHY)层合并，移动终端124将接收到的数据分组存储在软存储器内。如果解码失败，在信道解码之前，新传的数据将与老的数据进行合并。HSDPA方法允许先前发送的比特与重传的比特进行合并。这种合并策略改进了解码效率和分集增益，同时将额外重传请求的需要降到最低。
当扩频因子可以是固定的，编码率可能在1/4和3/4之间变化，HSDPA规范支持使用5，10或15种多重码。更为健壮的(robust)编码，快速HARQ和多重码操作不再需要可变扩频因子，也考虑到了移动终端中更先进的接收器结构，例如与在大多数CDMA系统中使用的传统耙式接收器一样广泛使用的均衡器。这种方法还可以使用户接收到最佳的可用数据率，无论是距离基站较近信号质量好且使用更高编码率的用户，还是处于小区边缘且使用较低编码率的用户。
通过将数据传输调度移至基站处理，以及更加靠近空中接口，并且使用有关信道质量、终端性能、QoS和功率/编码可用性方面的信息，HSDPA可以实现更加高效的数据分组传输调度。通过将这些智能网络操作移至基站122处理，允许系统充分利用短期变化的优势，因此关键的传输调度过程得以加速和简化。HSDPA方法可以，例如，使用调度机制来跟踪用户信号的快速衰减，并且在条件允许的情况下，在一个较短的时间段内将大部分蜂窝容量分配给单独一个用户使用。在基站122，HSDPA收集并使用每个活跃用户信道质量的估计值。这种反馈提供了有关大范围信道物理层状况的即时信息，包括功率控制、ACK/NACK比、QoS和HSDPA特殊用户反馈。
WCDMA版本99或WCDMA版本4支持下行信道(DCH)或下行共享信道(DSCH)，而由WCDMA版本5提供的HSDPA可以使用高速下行共享信道(HS-DSCH)。与长度为10、20、40或80毫秒的DSCH帧长度相比，这种高速方法使用2毫秒帧长度。DSCP使用在4和256之间变化的可变扩频因子，而HS-DSCH使用固定为16的扩频因子，其最多有15个编码。HS-DSCH可以支持16位正交调幅(16-QAM)、链路自适应和在物理层使用HARQ对重传信号进行合并。HSDPA还使用高速共享控制信道(HS-SCCH)承载所需调制和重传信息。一条上行高速专用物理控制信道(HS-DPCCH)承载ARQ响应、下行质量反馈和其他在上行链路上必须的控制信息。
图1d示出了依据本发明一个实施例的基于HSDPA宏蜂窝小区和微蜂窝小区系统的示范性平均承载负载的图表。根据图1d中的图表130，在实际实施中，HSDPA可达到的最高用户比特率峰值是WCDMA版本99的两倍多。使用可以与DSL调制速率相媲美的比特率，HS-DSCH在大的宏蜂窝小区环境中可以提供超过1Mbps的用户比特率，在小的微蜂窝小区环境中可以提供高达5Mbps的用户比特率。HSDPA可在保证一定比特率的情况下，支持非实时UMTS QoS级别(classes)和实时UMTS QoS级别。
跟WCDMA版本99相比，在使用HSDPA的情况下蜂窝吞吐量(即通过单个蜂窝发送给用户的每秒比特的总数)增长100％。这是因为HSDPA使用HARQ将重传分组和前一发射分组进行了合并，因此发射没有被浪费。同WCDMA版本99中只使用QPSK调制相比，高阶调制方法(例如16-QAM)能提供更高的比特率，甚至在两个系统中使用相同正交码的情况下。在低路径间干扰和低扇区间干扰条件下，可以获得最高吞吐量。在微蜂窝小区设计中，例如，HS-DSCH可以支持高达5Mbps每载波每扇区或1bps每蜂窝每Hz的数据传输速率(may support up to 5Mbit/s per sector per carrier，or 1 bit/s/Hz/cell)。
图2示出了依据本发明的一个实施例的示范性接收器前端和芯片匹配滤波器的框图。图2示出了一个发射器部分200a和一个接收器部分200b。发射器部分200a包括一个调制和编码模块202和多个发射天线204a和204b。输入数据x1，x2，...，xn(可称为字符)输入到调制和编码模块202中。信号tx1和tx2是由调制和编码模块202生成的射频信号，分别被传送到发射天线204a和204b。接收器部分200b包括一个接收天线210、一个RFE模块212和一个信道匹配滤波器(CMF)模块214。
在发射器部分200a一侧，调制和编码模块202可以用于将称为字符的输入数据x1，x2，...，xn生成射频信号tx1和tx2。射频信号tx1和tx2分别通过发射天线204a和204b进行发射。分别由发射天线204a和204b发射的射频信号，例如，射频信号s1和s2，可以被看作是分别在具有时变脉冲相应h1和h2的信道中进行传输的。射频信号s1和s2可以是同一个信号，也可以是不同的信号。例如，射频信号s1和s2可以包括CL1和CL2分集模式中的相同的数据，也可以包含时空发射分集(STTD)模式中的不同的数据。
在接收器部分200b一侧，接收天线210可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于接收射频信号，例如，射频信号s1和s2。RFE模块212可以包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于接收射频信号作为输入数据，并将这些射频信号转换为数字基带信号。在生成模拟基带信号后，RFE模块212可以按预定的采样率对模拟基带信号进行数字采样，最终的数字基带信号就是RFE模块212的输出数据。CMF模块214可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于对WCDMA基带带宽进行数字过滤，该模块可以是一对平方根升余弦型数字滤波器，如同WCDMA标准要求的那样。
在操作过程中，调制和编码模块202可以通过发射天线204a和204b发射射频信号，接收天线210可以接收射频信号，并将接收到的射频信号传送给RFE模块212。RFE模块212对接收到的射频信号进行过滤、放大和/或下变频转换处理，将其转换为基带信号。模数转换器按照预定的采样率对基带信号进行数字采样。数字采样信号就是RFE模块212的输出，并将该信号传送给CMF模块214进行数字过滤。过滤后的信号由CMF模块214输出，随后，这些信号被发往处理器，例如集群路径处理器。该处理器将对天线(例如发射天线204a和204b)发射的射频信号中的多个多径信号进行处理。
图3示出了依据本发明的一个实施例的WCDMA分集编码传输的字符解调制的框图。图3种中示出了一个集群路径处理器(CPP)模块302、最大比合并器(MRC)模块304、解扩频(DS)模块314、分集处理器(DP)模块306、专用导频信道处理器(PCP)模块308和310，以及天线校验器(AV)模块312。从发射天线(例如图2中的发射天线204a和204b)到接收天线(例如图2中的接收天线210)信道的实际时变脉冲响应在每个基站分别由h1和h2表示。信道的实际时变脉冲响应h1和h2的估计值在每个基站可分别由h^1和h^2表示。
CPP模块302包括多个集群路径处理器，用于接收和处理来自CMF模块214(如图2所示)的输出。CPP模块302中的CPP302a，...，302n可分成一些CPP对，其中每对CPP可以用来追踪时间知道(time-wise)多径信号集群，并且估计信号集群中多径信号的复合相位和振幅。信号集群可以包括一个最大时差不大于16/(3.84×106)秒的接收信号路径的集合。申请号为＿＿＿的美国专利申请(律师案卷号No.16218US02)提供了对信号集群的详细描述，本申请参考其全部内容并将其结合于本申请中。
在本发明的一个方面中，WCDMA标准促进了新的分集发射模式的产生，在该模式中发射信号可以在每个基站的两个天线上发射，所以可以使用两个CPP。该分集发射模式可以包括闭环1(CL1)模式、闭环2(CL2)模式和开环模式(OL)。而OL模式也称为时空发射分集(STTD)模式。CPP模块302可以用于确定每个基站的信道的时变脉冲相应，例如h1和h2的信道估计值和锁定指示器(h^1，L1)和(h^2，L2)，以及以每个基站为基础的信道中发射的恢复信息。锁定指示器L1和L2可以提供一些指示信息，用于指示相应的估计值中，哪些组件可能包含有效的组件值。本发明的一个实施例可能会使用接收信号的强度来声明该锁定指示器。但是，在每个基站只有一个发射天线的情况下，只能为每个基站分配一个CPP。
最大比合并(MRC)模块304可以包括多个MRC304a，...，304n。集群计时信息和信道的时变脉冲响应的估计值可以以每个基站为基础提供给MRC模块304。MRC模块304可以用于提供简化和高效的合并方法或机制，来实现耙式接收器，以对抗噪音、衰减，同时将共道干扰降低到一定程度。依据本发明的一个实施例，MRC 304a，......，304n中的每一个都可以包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于使用最大比合并算法将信号相干地合并，将噪声不相干地合并。每一个MRC 304a，......，304n可以对信道使用相同的比例常数。也可以使用其他的最优合并算法，例如最小均方误差(MMSE)算法。申请号为＿＿＿＿(律师案卷号No.16199US02)的美国专利申请中提供了对MRC的详细描述，本申请参考了其全部内容并将其结合于本申请中。
DS模块314可以包括多个DS314a，......，314n，其中的每一个都可以包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于对接收到的之前已在发射器中应用正交扩频码进行了扩频的信号进行解扩频。在称为“字符”的信息信号传输之前，发射器已经使用正交扩频码生成了一个包含多个碎片(chips)的信号。DS模块314可以用于生成本地代码，例如Gold代码或正交可变扩频因子(OVSF)代码，并通过一种包含乘法和累加操作的方法将它们应用到接收信号中。在对预定数量的信号碎片的整合完成之后，处理增益(processing gain)得以实现，而符号是在碎片中被调制的。
在接收器中完成解扩频后，原始字符被提取出来。通过在扩频信号中的使用扩频码，WCDMA可以支持在单个射频信号中同时传输多个扩频信号，其中，这些扩频信号相互正交，以降低多址干扰(MAI)。通过使用等效于用于生成扩频信号的代码的解扩频码，接收器可以从发射的多个扩频信号中提取单个字符。类似于CPP模块302和MRC模块304，DS模块314可以以每个基站为基础进行分配，同时，与之通信的MRC模块304也被分配到同一基站上。
DP模块306可以包括多个DP306a，......，306n。依据本发明的一个实施例，每一个DP306a，......，306n都包含适当的逻辑、电路和/或代码，用于将以分集模式从多个天线发射出来的信号进行合并。根据3GPP技术规范25.211，版本6，分集模式可以包括开环(OL)、闭环1(CL1)和闭环2(CL2)。闭环技术的典型特点是可以在缓慢变化的传播环境中很好地工作，因为在这些情况下可以非常容易的跟上信道的变化。依据本发明的一个实施例，分集模式信号可以在单个硬件模块中处理，该模块需要来自MRC模块304的信号输入。
对于专用导频信道方法来说，DP模块306可以从PCP模块308和310中接收专用导频信道估计值。此外，DP模块306可以为CL1天线校验方法从AV模块312接收每个基站的单个权重，和为CL2天线校验方法从AV模块312接收每个基站的两个权重。对于盲(blind)方法来说，DP模块306可以接收同发往基站的权重相同的反馈信道权重TxW。可以以每个基站为基础生成DP模块306的输出。
PCP模块308和310可以包括多个PCP308a，......，308n和310a，......，310n。依据本发明的一个实施例，PCP308a，......，308n和PCP310a，......，310n中的每一个都可以包含适当的逻辑、电路和/或代码，用于通过监视各自天线的专用导频信道，为发射天线提供相干检测和相位基准(coherent detectionof and a phase reference)。例如，PCP模块308中的一个PCP可以为发射天线204a(如图2所示)提供相干检测和相位基准，PCP模块310中的一个PCP可以为发射天线204b(如图2所示)提供相干检测和相位基准。PCP模块308和310的输出可以以每个基站为基础，并可传送到AV模块312和/或DP模块306。
WCDMA中的专用控制信道包含功率控制比特(位)和速率信息。移动基站使用WCDMA中的同步信道来实现初始时间同步。使用一个或多个寻呼信道来呼叫移动终端。在WCDMA中，公共导频信道为相干检测、蜂窝小区探测和切换提供了参考信号。除公共导频信道外，当在专用信道上进行操作时，每个移动终端可以接收到专用导频信道。专用导频信道可以是时间多路复用信道，它提供了WCDMA网络中分集操作所要用到的信息。
AV模块312可以包括多个AV312a，......，312n，以及一个反馈信道权重生成器(TxW)模块312q。依据本发明的一个实施例，AV 312a，......，312n中的每一个都包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于处理来自PCP模块308和310的专用导频信道信息和来自CPP模块302的公共导频信道估计值，并输出一个估计的信道权重w^，它可以被DP模块306所使用。在使用盲(blind)方法时，DP模块306可以使用发往基站的反馈信道权重TxW。通过对CL1和CL2分集模式下的两个发射天线使用信道估计值h^1和h^2，TxW模块312q可以计算出反馈信道权重TxW。
对于天线校验方法，AV312a，......，312n，可以生成估计的信道权重w^，并可发送到DP模块306。对于CL1模式下的天线校验方法来说，估计的信道权重w^可以包含单个权重。对于CL2模式下的天线校验方法来说，估计的信道权重w^可以包含两个权重。当移动终端相对于基站以较高的速度移动时，分集模式CL1通常具有较好的性能。例如，当由正在移动的用户设备(UE)导致的多普勒频移大于等于60Hz时，分集模式CL1可以更加适用。当多普勒频移小于60Hz时，分集模式CL2更加适用。
在操作过程中，过滤后的基带信号可以由CPP模块302中的CPP对进行处理，以此来生成信道估计值h^1和h^2，连同计时信息T。信道估计值h^1和h^2和计时信息T可以以每个基站为基础生成。每个基站的信道估计值h^1和h^2和计时信息T随后被发往MRC模块304，信道估计值h^1和h^2还将被发往AV模块312进行处理。每个基站的计时信息T也将传送给DS模块314。MRC模块304可以使用每个基站的信道估计值h^1和h^2和计时信息T，以及过滤后的基带信号，来生成估计的输出信号，随后，该信号将发送给DS模块314。
DS模块314可以用于解扩频，并以每基站为基础生成输出估计值。DS模块314可以使用MRC模块304和CPP模块302发来的输入数据来生成输出估计值。DS模块314生成的输出估计值将发往DP模块306和PCP模块308和310。DP模块306可以用于提供分集处理，并以每个基站为基础生成输出字符估计值。DP模块306可以使用DS模块314、PCP模块308、310和AV模块312发来的输入数据，生成输出字符估计值(symbol estimates)。输出字符估计值将发往其他处理器，例如卷积解码器或turbo解码器作进一步处理，分别提取语音和数据信息。
PCP模块308和310对来自DS模块314的估计的输出进行处理，用于生成信息，专门给发射天线，例如天线204a和204b(如图2所示)，该信息将发往AV模块312和/或DP模块306。PCP模块308和310的输出可以以每个基站为基础来生成。当基站使用分集模式CL1和CL2进行发射时，AV模块312可以对相关的天线信息进行处理，用于生成估计的信道权重w^。此外，通过使用公共导频信道估计值，可以为两个发射分集天线计算反馈信道权重TxW。计算得出的反馈信道权重TxW将发往基站。在使用盲(blind)CL1和CL2方法的情况下，反馈信道权重TxW也可以发往DP模块306。
虽然由于当前WCDMA标准的要求，需要在每个基站中使用两个CPP，但这不应当看成是对分配给基站的CPP的数量的限制。本发明的其他实施例可以为每个基站分配多个CPP，这是由每个基站中发射天线的数量或一些其他原因决定的。此外，16/(3.84×106)秒的集群周期(cluster period)在设计和实现上是相互依赖的。因此，本发明不应限制在这一集群周期上。
图4示出了依据本发明的一个实施例的分集处理的示范性流程图。在图4中，在步骤400，CPP可以用于为信号集群生成计时信息，以及信号集群中多径信号的复合相位和振幅信息。在步骤410，单个发射天线的多径信号将被合并到单个路径上。在步骤420，对合并的信号进行解扩频。在步骤430，通过使用CL1模式、CL2模式或STTD模式将来自分集发射天线的分集信号合并到一起。
参考图4，并结合图2和图3，步骤400到430可以用于对分集信号进行处理。分集信号可以是由一个以上的天线发射的信号，例如由分集天线204a和204b发射的射频信号s1和s2。分集信号涉及同一信息，但却使用分集配置进行发射，以此来获得更强的接收信号。因为分集信号涉及同一信息，所以用于接收发射的分集信号的接收系统的一部分，例如图3中所示的电路可以将分集信号合并，用于恢复发射信息。
在步骤400，CPP模块302可以用于为信号集群生成计时信息，以及为信号集群中的多径信号生成复合相位和振幅信息。可以分配至少一个CPP用于追踪来自基站的接收集群。被分配用来追踪集群的一个或多个CPP，可以为每个信号集群生成计时信息，以及为信号集群中的多径信号估计复合相位和振幅信息。
在步骤410，MRC模块304将接收集群中的多径信号有关的信息，并且将单个发射天线的几个多径信号合并到单个信号上。例如，发射天线204a发射的射频信号s1可经由多个路径到达接收天线210。射频信号s1的一部分可直接传送至接收天线210，而其他部分在经过障碍物(例如建筑物)反射后，传送至接收天线210。而另有一部分在经过地面反射后传送至接收天线210。由于发射天线发射的信号可经由多条路径到达接收天线210，所以通过相干方式将所有这些信号进行合并，以生成一个更强的接收信号将是有利的。
在步骤420，DS模块314可以来自每个发射天线接收重新合并的多径信号，并将来自每个天线的信号进行解扩频。因为从基站发往用户设备的信息需要进行调制，以将该信号进行扩频，所以在接收端信号需要进行解扩频，以重新获得发射信息。在步骤430，DP306接收解扩频信号，并对它们进行合并。由于分集信号既能增加数据传输速度，又能增加接收信号的相干性，因而使用一些方式将数据进行分离，并通过发射基站中的多个发射天线发射。因此，来自分集发射天线的分集信号需要重新合并，既用于重新获得发射信息，又用于增加信号相干性。
本发明的一些实施例可以在用于分集处理的方法和系统中找到。本发明的方法的许多方面可以包括将多个接收到的多径信号作为多个信号集群来处理。多个接收到的多径信号可以是从基站中多个分集发射天线中的至少一个接收到的分集信号。本发明的方法还包括生成计时信息，该信息可用于对多个信号集群的至少一部分进行追踪。还可为多个信号集群的至少一部分估计复合相位和振幅。
本发明的方法还包括通过监视多个分集发射天线的至少一个公共导频信道，为多个分集发射天线中至少一个提供相干检测和相位基准。对从多个分集发射天线中的一个中接收到的多个多径信号的至少一部分进行合并，以构建每个天线的重新合并的分集信号。每个天线的重新合并的分集信号将进行解扩频，解扩频的重新合并的分集信号将合并到一起，以构建代表原始传输数据的分集处理后输出信号。每个天线的每个解扩频的重新合并分集信号可在基站中多个分集发射天线中的一个中生成。
如果分集信号是由基站中的多个分集发射天线通过多个分集模式中的一个发射的，那么分集信号将被合并到一起。分集模式可以是闭环1(CL1)分集模式，闭环2(CL2)分集模式和/或开环时空发射分集(STTD)模式。多个信道权重或信道权重信息可以基于专用导频信道估计值和/或公共导频信道估计值进行确定。对于闭环1(CL1)分集模式和闭环2(CL2)分集模式，多个确定后的信道权重信息将被发往基站。
本发明的系统的许多方面可以包括将多个接收到的多径信号作为多个信号集群进行处理的电路。多个接收到的多径信号可以是从基站中多个分集发射天线中至少一个中接收到的分集信号。本发明的系统还包括至少一个集群路径处理器，用于生成计时信息，该信息可用于对多个信号集群的至少一部分进行追踪。集群路径处理器还将为多个信号集群的至少一部分估计复合相位和振幅。
包括至少一个公共导频信道处理器，为多个分集发射天线中至少一个提供相干检测和相位基准。公共导频信道处理器是通过监视多个分集发射天线中的一个的至少一个公共导频信道来完成上述任务的。包括至少一个最大比合并器，用于对从多个分集发射天线中的一个接收到的多个多径信号的至少一部分进行合并，以构建重新合并的分集信号。重新合并的分集信号将由解扩频器进行解扩频(对每个重新合并的分集信号)。解扩频的重新合并的分集信号将合并到一起，以构建代表原始传输数据的分集处理后输出信号。每个解扩频的重新合并分集信号可在基站中多个分集发射天线中的一个中生成。
包括至少一个分集处理器，用于对多个解扩频的重新合并分集信号进行合并。每个解扩频的重新合并分集信号可能来自基站中多个分集发射天线中的一个。系统还支持分集处理，在这种情况下，分集信号将通过多种分集模式中至少一种发射。分集模式可以是闭环1(CL1)分集模式、闭环2(CL2)分集模式和/或开环时空发射分集(STTD)模式。
包括天线校验器，用于从专用导频信道估计值和/或公共导频信道估计值中确定多个信道权重信息。对于闭环1(CL1)分集模式和闭环2(CL2)分集模式，本发明的系统还包括用于将多个确定后的信道权重信息传送给基站的电路。本发明的系统也可以使用盲(blind)权重，而不需要使用天线校验器，该权重和发往基站的权重是一样的。
通过使用来自CPP模块302和MRC模块304的信道估计值，可以对多个多径信号进行合并，以此来有效的进入每个发射天线的单个路径。DP 314可以对每个发射天线的这些单个路径进行STTD解码和CL1和CL2分集合并。虽然在结合图3进行描述的本发明的一个实施例中，DS模块314是一个单独的模块，但是本发明不应仅限与此。例如，DS模块314可以和MRC模块304合并到一起。类似的，所示的多种模块都可以合并在一起，或者所示的单独模块也可以分解为多个模块。
因此，本发明可以实现在硬件，软件或硬件和软件的结合体中。本发明可以以集中式方式实现在至少一个计算机系统中，或以分布式方式实现，其中不同的组件分散在几个相互连接的计算机系统中。任何类型的计算机系统或用于实现上述方法的其他设备都是适用的。一个典型的硬件和软件结合体可以是一个通用计算机，该计算机内含的程序，在加载和执行后，控制计算机系统执行上述方法。
本发明还可以嵌入到计算机程序产品中，它具备能够实现这里所讲述方法的所有特征，并且当加载到计算机系统中后，能够执行这些方法。本文中的计算机程序指的是任何语言、代码或字符中的任何表达式组成的一组指令，用于指示一台具备信息处理能力的系统执行特定的功能。功能的执行或者是直接的或者是在以下一个或者全部两个步骤后执行，这两个步骤是a)转换为另一种语言、代码或字符；b)使用不同的形式重新生成。
虽然本发明的描述使用了特定的实施例，但是本领域的技术人员明白，可以在不偏离本发明主旨的前提下进行多种更改，以及进行等价的替代。此外，在不脱离本发明主旨的前提下，为适应特定的情况或材料，可以对本发明进行各种修改。因此，不应将本发明限制到所示的特定实施例中，本发明将包括落入权利要求范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种用于处理接收信号的方法，包括将多个接收到的多径信号作为多个信号集群进行处理，其中，所述多个接收到的多径信号是接收自基站的多个分集发射天线中至少一个天线的分集信号。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括生成用于追踪所述多个信号集群的至少一部分的计时信息。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括为所述多个信号集群的至少一部分估计复合相位和振幅信息。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括通过监视所述多个分集发射天线中的所述至少一个天线的至少一个公共导频信道，为所述多个分集发射天线中的所述至少一个天线提供相干检测和相位基准。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括对来自所述多个分集发射天线中的一个天线的所述接收到的多径信号的至少一部分进行合并，以构建单路径处理后的分集信号。
6.一种用于处理接收信号的系统，包括用于将多个接收到的多径信号作为多个信号集群进行处理的电路，其中，所述多个接收到的多径信号是接收自基站中多个分集发射天线中至少一个天线的分集信号。
7.根据权利要求6所述的系统，还包括至少一个集群路径处理器，用于生成用于追踪所述多个信号集群的至少一部分的计时信息。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述至少一个集群路径处理器为所述多个信号集群的所述至少一部分估计复合相位和振幅信息。
9.根据权利要求6所述的系统，还包括至少一个公共导频信道处理器，用于通过监视所述多个分集发射天线中的所述至少一个天线的至少一个公共导频信道，为所述多个分集发射天线中的所述至少一个天线提供相干检测和相位基准。
10.根据权利要求6所述的系统，还包括至少一个最大比合并器，用于对来自所述多个分集发射天线中的一个天线的所述接收到的多径信号的至少一部分进行合并，以构建单路径处理后的分集信号。
全文摘要
在射频通信系统中，分集处理的许多方面可以包括将多个接收到的多径信号作为信号集群进行处理。接收到的多径信号是接收自基站中多个分集发射天线的分集信号。生成用于追踪信号集群的计时信息。还包括为信号集群中至少一些多径信号估计复合相位和振幅信息。接收到的多径信号的至少一部分将进行合并，以构建单路径处理后分集信号。多个单路径处理后分集信号将合并到一起，其中每个单路径处理后分集信号可以在基站中的多个分集发射天线中的一个天线中生成。分集信号将通过多种分集模式中的至少一种发射出去。
文档编号H04B7/08GK1783749SQ20051010890
公开日2006年6月7日 申请日期2005年9月29日 优先权日2004年10月6日
发明者马克·肯特, 文科·厄斯戈, 尤里·兰道 申请人:美国博通公司