专利名称：用于丰富多径条件中的路径选择的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及在其中必须提供时变衰落信道的各个多径分量的延迟
的数字无线通信系统，例如码分多址(CDMA)系统中釆用RAKE接收 机的系统。本发明特别适合于在衰落环境中操作并且具有有限处理资 源的接收机(例如，宽带(WCDMA)终端中的接收机)，但是不限于这类 接收机。
背景技术：
在无线通信系统中，发射机与接收机之间的物理信道由无线电链 路组成。在大多数情况下，发射天线不是狭窄地朝接收机聚焦，以及 除了可能的直接路径之外，在接收机与发射机之间通常还存在其它许 多传播路径。其它传播路径通常通过从周围环境中物体的反射产生。 具有相似传播距离的射线在接收机根据瞬时相位关系进行组合，并且 形成不同的多径分量。组合的效果取决于载波波长和距离差异的瞬时 关系，以及在破坏性干扰的情况中，往往引起显著的路径增益幅度减 小(即衰落)。
接收机的性能可通过利用许多多径分量携带的信号能量来提高。 性能提高采用RAKE接收机来实现，其中，对各多径分量分配解扩器， 它的扩频码的参考副本同样被延迟到相应多径分量的路径延迟。解扩 器的输出(即，RAKE耙指)相干地组合，以便产生符号估算值。RAKE 接收机需要了解多径延迟以及所有路径的信道脉冲响应的值。
为了在RAKE接收机组合器输出上得到最佳的信噪比(SNR),应 当收集来自尽可能多的物理路径的信号能量。另外，跟踪尽可能多的 不同物理路径(即，更高利用分集)极大地增加接收的健壮性，因为所
有^f皮跟踪路径的同时深度衰落的可能性-波减少。同时深度衰落是可能
导致极大的信号块差错率(BLER)降级的现象。
CDMA要求小区边界上的软切换(SHO)。在SHO期间，接收机同 时接收来自多个小区的信号，直到SHO完成为止。RAKE-接收机相干 地组合所接收信号，以便增加所接收信号能量以及改进组合后SNR。 来自所有小区的信号路径延迟均要被估算。在信号路径延迟估算之 后，尽可能多的信号路径被用于解调。
发明内容
RAKE接收机中的信号路径选择方法包括从M个所-接收信号路 径中产生C个信道估算值；采用C个所产生信道估算值来确定多个最 佳信号路径；按照至少一个预定标准来选择多个最佳信号^^径中的A 个信号路径；以及组合A个信号路径。C是RAKE接收机的信道估算 能力的量度。M大于C。
RAKE接收机包括用于从M个所接收信号路径中产生C个信道估 算值的信道估算器以及用于选择M个已确定最佳信号路径中的A个信 号路径并组合A个信号路径的RAKE组合器。C是RAKE接收机的信 道估算能力的量度。M大于C。
通过结合附图参照以下的本发明的示范实施例的详细^兌明，可以 更全面地理解本发明，附图中 图1是RAKE接收机的框图2是流程图，说明根据本发明的原理的路径选择过程；以及 图3是说明图2的过程的原理框图。
具体实施例方式
本发明的各种实施例采用路径选择过程，该过程用于在丰富多径
衰落、例如在SHO中减少必须并行执行信道估算的延迟值的数量以及 改进能量捕捉健壮性。
图1是RAKE接收机100的框图。RAKE接收机100包括延迟估 算器块102、信道估算器块104、 RAKE解扩器/组合器块106以及控 制单元108。所接收数据被馈送到延迟估算器块102。延迟估算器块 102评估信道的可能延迟范围上的信道的脉冲响应。可能是复合延迟 分布或者功率延迟分布的所得延迟分布则可经过峰值检测，以及所枱r 测峰值位置报告给RAKE解扩器/组合器块106,作为多径分量的延迟 估算值。延迟估算值也由信道估算器块104用于通过对导频序列解扩 以及可能随时间过滤结果以降低噪声和干扰的影响来估算相应的复合 信道系数。在确定RAKE解扩器/组合器块106的解扩器部分的时间对 齐的延迟估算器块102与估算将由RAKE解扩器/组合器块106的组合 器部分使用的复合系数的信道估算器块104之间合作估算信道参数。 虽然在图1中表示了单个延迟估算器块102、单个解扩器/组合器块106 和单个信道估算器块104，但是本领域的技术人员会理解，图1所示 的每个这样的块可表示多个类似组件，而没有背离本发明的原理。
在如RAKE接收机100之类的一种典型的RAKE接收机实现中， 设涉及SHO的小区数量等于N。假定各小区具有与其关联的所谓的虚 拟延迟估算器。实际上，RAKE接收机100上的单个延迟估算器(例如 延迟估算器块102)通常由不同的小区共用；因而使用术语"虚拟，，。 各虚拟延迟估算器报告多达L个路径。
RAKE接收机100每一个TDE时隙对于所有小区执行延迟估算， 并接收多达N L个延迟估算值d/k)，其中，k是在其中执行更新的时 隙号(即k叫ToE)。术语"时隙"用作例如宽带码分多址(WCDMA)中的 时间量度；但是，可采用其它时间单位，而没有背离本发明的原理。
RAKE接收机100还接收关联的功率估算值pW。在典型实践中， 延迟信息包舍延迟值和用于特定小区的扰码，以及功率估算值在某个 观测间隔上传送路径的平均信号功率。观测周期通常比信道衰落周期
更长。
从多达N . L个路径的池中选择M个最强路径。在先有方法中， M通常等于C,其中C是可用解扩器和信道估算器的数量。M个最强 路径的各个延迟dm^被传递给信道估算器104的有效耙指选择(AFS) 级(没有明确示出)，其中，每一个时隙计算所有M个路径的信道估算 值hj"。在本发明的各种实施例中，解扩器和信道估算器是^^共导频 信道(CPICH)解扩器和信道估算器；但是，专用信道上的导频符号也可 用于这些估算任务。M个路径中的A个最强路径(例如，满足某个门 限条件的A个路径)被选择用于数据组合。通常每一个时隙更新AFS。
一个说明性的值集合可能如下N=5, L=6, ToE-100时隙，M=6, 以及A=6。如果路径总数N . Np与M(即，可对其执行信道估算的^各 径的数量)相比不太大，则与以上所述类似的典型过程工作得足够好， 其中，Np是每个小区的有效路径的数量(即，包含例如来自小区的总接 收功率的至少80%的路径的数量)。但是， 一旦有效路径的数量或者 SHO中的小区数量开始增加，接收机性能开始受损，因为当M N .Np 时， 一皮监测集合外部的某些路径必然遭遇功率峰值，并且产生强干护乙， 它与M个路径的选择在瞬时为最佳时可得到的SNR相比，使实际》见 测的SNR降级。此外，如果M小(例如M〈8)，则存在所有M个^各径 同时衰落的极大可能性，而某些未监测路径则不会，这可能产生SIR 的灾难性下降和丟弃的呼叫。
一种可能的方法是增加M,由此监测更多路径，留下更少路径未 监测，以及降低所有被监测路径的同时深度衰落的可能性。但是，由 于在先有方法中C=M，增加M具有要求在大多数典型情况中不会净皮 完全利用的更多解扩器的直接结果。不希望具有利用不足的解扩器， 因为硬件成本会比处理典型条件所需的更大。
图2是流程图，说明根据本发明的原理的路径选择过程200。路 径选择过程200用于降低在丰富多径环境中遭遇强的未监测路径的可 能性而无需不必要的硬件扩充。在本发明的各种实施例中，虛拟延迟
估算器提供路径列表d产以及各路径的平均功率P产。路径选择过程200 则按照以下所述在至少 一个路径选择更新示例上进行。
路径选择过程200在步骤202开始。在步骤202,从多达N.L个 总的可用路径的列表中确定待监测的路径的数量M,考虑例如报告路 径的数量以及信道变化速度。在步骤204，从多达N.L个路径的列表 中选择M个最佳路径。在步骤206,计算信道估算器再用因子R，其 中R-M/C。当R为整数时，R可明确用作整个信道估算更新周期的完 整长度；当R不是整数时，R表示近似值以表征平均信道估算延迟。
从步骤206，执行进行到步骤208。在步骤208,时隙号计数器S 设置为0。从步骤208,执行进行到步骤210。在步骤210，确定延迟 子集号S mod R,它是用来确定R个可能路径子集中的哪一个在当前 时隙中应当^支监测的余数运算。
执行步骤212-218，使得所有M个路径每R个时隙被监测。在步 骤212，通过C个可用信道估算器和RAKE解扩器/组合器产生C个新 信道估算值。在步骤214，在步骤212产生的C个新信道估算值与任 何现有信道估算结果合并，以便更新M个最佳路径的列表。在步骤 216，执行自动耙指选择，以及获得A个路径的列表，其中A是用于 数据组合的路径的数量。在步骤218，来自在步骤216得到的A个路 径的数据采用A个RAKE耙指进行组合。在步骤220，时隙号计数器 S递增。从步骤220，执行返回到步骤210。
与路径选择过程200相比，信道估算和有效耙指选择更新可连续 执行而不是每R个时隙执行一次，因为新信道估算经由资源共享方 案、如循环激活变为可用。当信道估算和有效耙指选择更新连续执行 时，R无需为整数。但是，把R-M/C用作平均信道估算延迟量度仍然 是有用的。
在本发明的各种实施例中，步骤202-208可能比步骤210-218更少 执行。在许多情况中，采取与信道相干时间相当的速率来执行步骤 202-208是足够的。
适当的r值可按照许多不同的标准来定义。 一种可能的标准是限 制平均剩余未捕捉信号能量。例如，设总共有i个路径可用，以及i殳
路径列表按照平均功率Pik按降序排序。应当选择M，使得
其中，Y是剩余未捕捉信号的份额(例如Y =0.2)。
在另一个选项中，为了减小r的所需值，这在高速时可能是希望 的，对组合sir影响最大的瞬时最强路径的信道估算值可更频繁地更 新。例如，Z个最强路径可采用专用解扩器每一个时隙被更新。剩余 的M-Z个路径可按照资源共享方案(例如循环、加权循环、欠额循环、 加权公平排队、随机公平排队)使用剩余的C-Z个解扩器。信道估算器
再用因子则为r=(m-z)/cc-z;)。
z可根据衰落率来选择。对于较慢的衰落，z可较大。z可设置成
刚好大到足以允许在小于信道相干时间中在m-z个路径中循环的值， 它在大多数情况中使信道估算质量实际上不受影响，同时所有可用路 径的大子集保持争用以便进行组合。
在另一个选项中，路径可分为两类。对于频繁(例如几个强路径)
和偶尔(例如剩余的较弱路径)更新，分别把c 和c ^信道估算器硬 件单元分配给这些类，并在每个中运行独立资源共享调度(例如循 环)。
图3是说明图2的过程的原理框图300。框图300说明C个信道 估算值从将由信道估算器块312监测的M个路径中产生，该框对应于 图2的步骤212，并且例如可由图1的信道估算器块104来执行。如 上所述，相同的信道估算器硬件可采用不同时隙上的不同输入重复使 用，如图3中的相同信道估算器块312的多次出现所示，信道估算器 块312的后续示例采用虚线表示。图3所示的还有Z个专用解扩器， 其中Z可被选择成例如处于1与C-l之间并且包括1和C-l。当Z为 零时，产生图2的解决方案。当ZK:时，产生先有解决方案。
对应于图2的步骤214的框314执行保存和合并功能，以便更新 M个最佳路径的列表。保存和合并块314的输出被输入到AFS块316， 它对应于图2的步骤216。 AFS块316执行有效耙指选择，以便获得A 个路径的列表，其中A是由AFS块316选择用于数据组合的路径的数 量。
本发明的各种实施例提供灵活的解决方案，它可用于允许对于组 合所考虑的路径的数量与信道估算更新速率之间的折衷而无需硬件扩 充。在丰富多径条件中，与避免深度衰落和严重SIR下降的好处相比， 因略微延迟信道估算值引起的降级通常是可忽略的。此外，没有施加 大计算开销，但可能需要在混合信道估算值时的某种额外簿记。
虽然本文已经论述一种说明性SHO情况，但是，本发明的各种实 施例可适用于其中路径总数超过可用信道估算器硬件单元的数量的任 何情况，例如具有丰富多径信道的单小区接收情况，在这种情况中 N=l。本领域的技术人员会理解，确定R的其它许多方法以及除了本 文所述之外的循环和其它资源共享方案均可使用，而没有背离本发明 的原理。
本发明的各种实施例可通过例如硬件、软件(例如由执行计算机可 读指令的处理器来执行)或者它们的组合来实现。例如，计算机可读指 令可能是加载到存储器、如随机存取存储器(RAM)中或者从存储i某 体、如只读存储器(ROM)加载的程序代码。例如，处理器可用于运行 适合于执行根据本发明的原理的一系列步骤的软件。软件可能适合于 驻留在计算机可读力某体、如盘驱动单元中的磁盘上。计算机可读々某体 还可包括闪存卡、基于EEROM的存储器、磁泡存储器存储装置、ROM 存储装置等。适合于执行根据本发明的原理的步骤的软件还可全部或 部分驻留在静态或动态主存储器中或者驻留在处理器内的固件中(例 如在微控制器、微处理器或微型计算机内部存储器中)。
应当强调，在本说明中，术语"包括/包含"用来表示存在所述特 征、整数、步骤或组件；但并不排除存在或附加一个或多个其它特征、
整数、步骤、组件或者它们的组合。
前面的详细说明是本发明的实施例的说明。本发明的范围不一定 受这个说明限制。本发明的范围而是由以下权利要求及其等效物来定 义。
权利要求
1.一种RAKE接收机中的信号路径选择方法，所述方法包括从M个所接收信号路径中产生C个信道估算值；采用所述C个所产生信道估算值来确定多个最佳信号路径；按照至少一个预定标准来选择所述多个最佳信号路径中的A个信号路径；组合所述A个信号路径；其中C是所述RAKE接收机的信道估算能力的量度；以及其中M大于C。
2. 如权利要求1所述的信号路径选择方法，其特征在于，A等于M。
3. 如权利要求1所述的信号路径选择方法，其特征在于，A小于M。
4. 如权利要求1所述的信号路径选择方法，其特征在于，所述确 定步骤包括通过把所述C个所产生信道估算值合并到先前确定的多个 最佳信号路径的列表中，来更新所述先前确定的多个最佳信号路径的 列表。
5. 如权利要求1所述的信号路径选择方法，其特征在于，还包括 按每R个时间单位执行一次所述产生、确定、选择和组合步骤；以及其中R=M/C。
6. 如权利要求5所述的信号路径选择方法，其特征在于，在所述 组合步骤之后，选择R,以便限制平均未捕捉信号能量。
7. 如权利要求4所迷的信号路径选择方法，其特征在于，还包括 按每R个时间单位执行一次所述产生、确定、选择和组合步骤；以及其中，选择R，使得对信号干扰比影响最大的瞬时最强路径的信道估算值比其它信道估算值更频繁地更新。
8. 如权利要求7所述的信号路径选择方法，其特征在于 每个时间单位采用Z个专用解扩器来估算Z个信号路径的系数； Z不大于C-1;以及Z不小于1。
9. 如权利要求8所述的信号路径选择方法，其特征在于，Z根据 衰落率来确定。
10. 如权利要求9所述的信号路径选择方法，其特征在于，Z与衰 落率成正比。
11. 如权利要求8所述的信号路径选择方法，其特征在于，采用 C-Z个非专用解扩器按照资源共享方案来估算M-Z个信号路径。
12. 如权利要求1所述的信号路径选择方法，其特征在于，所述 产生、确定、选择和组合步骤按照资源共享方案来执行。
13. 如权利要求1所述的信号路径选择方法，其特征在于，还包括把一组C频繁信道估算硬件单元分配给至少一个较强信号路径； 把一组C財,信道估算硬件单元分配给至少一个较弱信号路径； 其中，所述产生、确定、选择和组合步骤按照独立资源共享方案 对于C频繁和C偶*信道估算硬件单元组的每个来执行；以及 其中，C频繁加C偶尔等于C。
14. 如权利要求1所述的信号路径选择方法，其特征在于，所述 预定标准包括门限。
15. —种RAKE接收机，包括信道估算器，用于从M个所接收信号路径中产生C个信道估算值；RAKE组合器，用于选择多个已确定最佳信号路径中的A个信号 路径并组合所述A个所选信号路径；其中，C是所述RAKE接收机的信道估算能力的量度；以及其中，M大于C。
16. 如权利要求15所述的RAKE接收机，其特征在于，A等于M。
17. 如权利要求15所述的RAKE接收机，其特征在于，A小于M。
18. 如权利要求15所述的RAKE接收机，其特征在于，还包括用 于通过把所述C个所产生信道估算值合并到先前确定的多个最佳信号 路径的列表中来更新所述先前确定的多个最佳信号路径的列表的逻 辑。
19. 如权利要求15所述的RAKE接收机，其特征在于所述RAKE接收机适合于按每R个时间单位一次地产生所述C个 信道估算值，以及选择和组合所述A个信号；以及 R=M7C。
20. 如权利要求19所述的RAKE接收机，其特征在于，在所述A 个信号路径的组合之后，选择R，以便限制平均未捕捉信号能量。
21. 如权利要求18所述的RAKE接收机，其特征在于所述C个信道估算值的产生、所述A个信号路径的选择以及所述 A个所选信号路径的组合按每R个时间单位一次发生；以及选择R,使得对信号干扰比影响最大的瞬时最强路径的信道估算 值比其它信道估算值更频繁地更新。
22. 如权利要求21所述的RAKE接收机，其特征在于 每个时间单位采用Z个专用解扩器来估算Z个信号路径的系数； Z不大于C-1;以及Z不小于1。
23. 如权利要求22所述的RAKE接收机，其特征在于，Z根据衰 落率来确定。
24. 如权利要求23所述的RAKE接收机，其特征在于，Z与衰落 率成正比。
25. 如权利要求22所迷的RAKE接收机，其特征在于，采用所述 C-Z个非专用解扩器按照资源共享方案来估算M-Z个信号路径。
26. 如权利要求15所述的RAKE接收机，其特征在于，所述RAKE 接收机适合于按照资源共享方案来产生所述C个信道估算值以及选择 和组合所述A个信号路径。
27. 如权利要求15所述的RAKE接收机，其特征在于，还包括 用于把一组C辨信道估算硬件单元分配给至少一个较强信号路径的逻辑；用于把一组C财信道估算硬件单元分配给至少一个较弱信号路径 的逻辑；其中，所述信道估算器包括C个信道估算硬件单元；其中，所述RAKE接收机适合于对于C辨和C偶"言道估算硬件单元组的每个按照独立资源共享方案产生信道估算值以及选择和组合信号路径；以及其中，C频繁加C偶尔等于C。
28. 如权利要求15所述的RAKE接收机，其特征在于，所述预定 标准包括门限。
29. —种用于执行RAKE接收机中的信号路径选择的制造产品， 所述制造产品包括至少 一个计算机可读i某体；包含在所述至少一个计算机可读J 某体中的处理器指令，所述处理 器指令配置成可由至少一个处理器从所述至少一个计算机可读媒体读 取，由此使所述至少一个处理器用于从M个所接收信号路径中产生C个信道估算值； 釆用所述C个所产生信道估算值来确定多个最佳信号路径； 按照至少一个预定标准来选择所述多个最佳信号路径中的A个信 号路径；以及組合所述A个信号路径；以及其中C是所述RAKE接收机的信道估算能力的量度；以及其中M 大于C。
30. 如权利要求29所述的制造产品，其特征在于，所述多个最佳 信号路径的确定包括通过把所述C个所产生信道估算值合并到先前确 定的多个最佳信号路径的列表，来更新所述先前确定的多个最佳信号 路径的列表。
31. 如权利要求30所述的制造产品，其特征在于，还包括 处理器指令，配置成使所述至少一个处理器用于按每R个时间单位一次地执行所述产生、确定、选择和组合；以及其中，选择R,使得对信号干扰比影响最大的瞬时最强^4至的信 道估算值比其它信道估算值更频繁地更新。
全文摘要
RAKE接收机中的信号路径选择方法包括从M个所接收信号路径中产生C个信道估算值；采用C个所产生信道估算值来确定多个最佳信号路径；按照至少一个预定标准来选择多个最佳信号路径中的A个信号路径；以及组合A个信号路径。C是RAKE接收机的信道估算能力的量度。M大于C。
文档编号H04B1/707GK101112002SQ200580047591
公开日2008年1月23日 申请日期2005年12月7日 优先权日2004年12月8日
发明者A·赖阿尔 申请人:艾利森电话股份有限公司