專利名稱：用于在智能天線系統(tǒng)中使用的碼元速率加權(quán)的接收指,及其在解調(diào)設(shè)備和方法中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在移動(dòng)通信環(huán)境中，例如碼分多址(CDMA)型移動(dòng)通信等，進(jìn)行信號(hào)接收的解調(diào)技術(shù)。更具體地，本發(fā)明涉及可應(yīng)用于具有碼元速率加權(quán)的智能天線系統(tǒng)的接收指(finger)，采用該接收指的解調(diào)設(shè)備和方法，以及用于記錄用來體現(xiàn)該方法的程序的計(jì)算機(jī)可讀記錄媒體。
背景技術(shù)：
廣泛認(rèn)識(shí)到，作為有效地增加移動(dòng)通信系統(tǒng)容量的工具的智能天線系統(tǒng)的重要性。一般來說，已經(jīng)知道，智能天線系統(tǒng)可通過空間選擇性接收而提高無線通信系統(tǒng)的性能，空間選擇性接收可以降低或消除干擾信號(hào)，。
在通常的情形下，智能天線系統(tǒng)中所需的加權(quán)信息是從反向鏈路中的業(yè)務(wù)信道得到的。然而，用于解擴(kuò)頻(despreading)過程的積分區(qū)間不能取得足夠長這一業(yè)務(wù)信道的固有特征，使得信息不可避免被劣化。
為了解決這一問題，有在1999年10月19日登記的、題目為“ReceivingApparatus and Method of Smart Antenna using Pilot Signals in CDMAMobile Telecommunication System”的韓國專利239177。在韓國專利239177中，每個(gè)天線單元處的信號(hào)與自適應(yīng)權(quán)相乘，并被組合而產(chǎn)生陣列輸出。該輸出被以PN碼解擴(kuò)頻并被適當(dāng)?shù)貫V波。然而為了產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)，被濾波的信號(hào)再次乘以同一PN碼。專利239177中所公開的技術(shù)是基于從陣列輸出與基準(zhǔn)信號(hào)之間的差值產(chǎn)生的誤差信號(hào)。該自適應(yīng)過程通過借助于最小均方算法這一公知的技術(shù)使誤差信號(hào)最小化，產(chǎn)生要與多個(gè)天線單元處的接收信號(hào)相乘的權(quán)。
然而這一方法的問題在于，要執(zhí)行LMS算法，它實(shí)際上需要基準(zhǔn)信號(hào)，用于產(chǎn)生在每個(gè)自適應(yīng)步驟被最小化的差值。事實(shí)上，為了產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)只需要將PN碼乘以解擴(kuò)頻的接收信號(hào)的過程。這與接收或解調(diào)過程本身是絕對(duì)無關(guān)的。產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)的過程必定會(huì)引起額外的延時(shí)和誤差，以及由于PN碼相乘所引起的復(fù)雜性。
作為另一個(gè)技術(shù)，有在2001年2月5日公布的、題目為“CDMA SignalDemodulator for an adaptive smart antenna system”的韓國專利申請(qǐng)1999-28020。在這一發(fā)明中，自適應(yīng)智能天線系統(tǒng)中的CDMA信號(hào)解調(diào)器包含用于PN碼捕獲的搜索器庫、產(chǎn)生精確定時(shí)信息的接收指庫、產(chǎn)生解擴(kuò)頻數(shù)據(jù)的相關(guān)器庫、產(chǎn)生要與接收信號(hào)相乘的權(quán)的波束形成參數(shù)計(jì)算機(jī)、通過使權(quán)與接收信號(hào)相乘產(chǎn)生陣列輸出的波束形成乘法器、以及在時(shí)域中對(duì)準(zhǔn)解擴(kuò)頻的數(shù)據(jù)的多徑組合器。
這一技術(shù)的問題在于，它不提供每個(gè)塊(或等價(jià)地，庫)如何協(xié)同工作和互相接口。由該缺陷引起的一個(gè)實(shí)際的現(xiàn)象是不能實(shí)現(xiàn)初始PN碼捕獲。為了使韓國專利申請(qǐng)1999-28020中所示的智能天線系統(tǒng)按權(quán)利要求所述正確地工作，應(yīng)當(dāng)假設(shè)每個(gè)塊所需的所有定時(shí)信息都由外部提供，這在實(shí)際情形下是不實(shí)際的。例如，為了使相關(guān)器庫正確地工作，應(yīng)當(dāng)在開始階段事先以某種方式實(shí)現(xiàn)初始PN碼捕獲及多徑搜索，但這在實(shí)際情形下是絕對(duì)不實(shí)際的。更具體地說，韓國專利申請(qǐng)1999-28020公開的技術(shù)不能提供定時(shí)信息如何從搜索器庫提供給相關(guān)器庫以及波束形成參數(shù)計(jì)算機(jī)，以使得不能在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間實(shí)現(xiàn)用于解擴(kuò)頻接收信號(hào)與計(jì)算權(quán)的相關(guān)。而且，不規(guī)定PN碼捕獲的詳細(xì)的方法，在CDMA接收機(jī)中至關(guān)重要的多徑組合也是絕不能實(shí)現(xiàn)的。
因而，韓國專利申請(qǐng)1999-28020中所示的系統(tǒng)在開始階段必須從不精確的定時(shí)信息開始，這導(dǎo)致非常差的可靠性。此外，不精確的定時(shí)信息導(dǎo)致顯著減慢了在權(quán)自適應(yīng)時(shí)的收斂，即使其能夠收斂。況且它幾乎根本就不收斂。
另一個(gè)技術(shù)在2001年2月15日公布的、題目為“Smart AntennaSystem having a beam-former and an adaptive equalization combiner formultipath signals”的韓國專利申請(qǐng)1999-30463中被公開。這一技術(shù)的主要部分是波束形成可通過自適應(yīng)波束形成算法被實(shí)現(xiàn)，而不是通過搜索器庫的選擇分集。
在這一技術(shù)以及前述的技術(shù)中，沒有說明關(guān)于如何得到定時(shí)信息。更具體地，在這一技術(shù)中假設(shè)在開始階段，即在碼元級(jí)加權(quán)的解擴(kuò)頻過程之前的階段，事先很好地獲得搜索，但這在實(shí)際情形下絕對(duì)是不實(shí)際的。如同在先前的情形下，即，1999-28020的情形下，即使過程不是發(fā)散的，由于缺乏規(guī)定的搜索技術(shù)而引起的不精確的定時(shí)信息也必將引起權(quán)自適應(yīng)中非常慢的收斂。慢的收斂將導(dǎo)致智能天線系統(tǒng)性能嚴(yán)重的降級(jí)。
此外，這一技術(shù)沒有公開從而使任何有常識(shí)的普通人員理解自適應(yīng)波束形成算法如何搜索所述權(quán)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的提出是為了解決以上討論的傳統(tǒng)技術(shù)中的問題。本發(fā)明的目的是提供一種主要著重應(yīng)用于智能天線系統(tǒng)的接收指，用于通過對(duì)業(yè)務(wù)信道承載的接收數(shù)據(jù)以碼元速率用權(quán)進(jìn)行加權(quán)而跟蹤每個(gè)用戶并提供高速寬帶通信，該權(quán)是從反向鏈路的導(dǎo)頻信道信號(hào)計(jì)算出來的本發(fā)明還提供使用以碼元速率工作的接收指的智能天線系統(tǒng)的解調(diào)設(shè)備，用于通過對(duì)業(yè)務(wù)信道中承載的接收數(shù)據(jù)用權(quán)進(jìn)行加權(quán)而跟蹤每個(gè)用戶并實(shí)現(xiàn)高速寬帶通信，該權(quán)是從反向鏈路的導(dǎo)頻信道信號(hào)計(jì)算出來的。
本發(fā)明還提供使用以碼元速率工作的接收指的智能天線系統(tǒng)的解調(diào)方法，用于通過對(duì)業(yè)務(wù)信道中承載的接收數(shù)據(jù)用權(quán)加權(quán)而跟蹤每個(gè)用戶并實(shí)現(xiàn)高速寬帶通信，該權(quán)是從反向鏈路的導(dǎo)頻信道信號(hào)計(jì)算出來的。
本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀記錄煤體，用于記錄體現(xiàn)使用以碼元速率工作的接收指的方法的程序，用于通過對(duì)業(yè)務(wù)信道中承載的接收數(shù)據(jù)用權(quán)加權(quán)而跟蹤每個(gè)用戶并實(shí)現(xiàn)高速寬帶通信，該權(quán)是從反向鏈路的導(dǎo)頻信道信號(hào)計(jì)算出來的。
本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將容易從附圖、本發(fā)明的詳細(xì)說明、及權(quán)利要求書認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了以碼元速率工作的接收指，包括解擾裝置，它使用幀定時(shí)信息通過將基帶數(shù)字信號(hào)乘以PN碼而對(duì)基帶接收信號(hào)進(jìn)行解擾；導(dǎo)頻積分裝置，它通過積分來自所述解擾裝置的解擾信號(hào)而產(chǎn)生導(dǎo)頻信號(hào)；權(quán)矢量計(jì)算裝置，它使用來自所述解擾裝置及所述導(dǎo)頻積分裝置的信號(hào)產(chǎn)生權(quán)矢量；導(dǎo)頻加權(quán)裝置，用于通過把來自所述權(quán)矢量計(jì)算裝置的權(quán)矢量乘以導(dǎo)頻信號(hào)而產(chǎn)生補(bǔ)償信道的相位延時(shí)的相位補(bǔ)償信號(hào)；沃爾什(Walsh)解擴(kuò)頻裝置，用于通過在所述解擾裝置的輸出與相應(yīng)的沃爾什碼相乘后，在相應(yīng)的碼長度時(shí)間內(nèi)積分每個(gè)信道的相乘后的信號(hào)而提供每個(gè)業(yè)務(wù)信道的接收的數(shù)據(jù)；以碼元速率進(jìn)行的業(yè)務(wù)信道加權(quán)裝置，用于通過使用權(quán)矢量來加權(quán)來自沃爾什解擴(kuò)頻裝置的每個(gè)業(yè)務(wù)信道信號(hào)；以及信道補(bǔ)償裝置，用于通過使用所述導(dǎo)頻加權(quán)裝置和業(yè)務(wù)信道加權(quán)裝置的輸出，對(duì)所述沃爾什解擴(kuò)頻裝置的每個(gè)輸出，補(bǔ)償由相位延時(shí)引起的相位失真。
此外，接收指還包括跟蹤裝置，該跟蹤裝置用于產(chǎn)生用于補(bǔ)償在通信期間可能產(chǎn)生的所述路徑延時(shí)的微小變化的幀跟蹤信息。
而且，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了使用用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的以碼元速率工作的接收指的解調(diào)設(shè)備，該解調(diào)設(shè)備包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，用于通過過采樣過程把已經(jīng)被下變頻到基帶的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)；搜索器，用于在通過在所述ADC的輸出與對(duì)應(yīng)于導(dǎo)頻信道的PN碼之間的相關(guān)過程計(jì)算搜索器能量時(shí)，把超過預(yù)置閾值的搜索器能量發(fā)送到鎖定檢測器；鎖定檢測器，用于通過使用從所述搜索器提供的所述相關(guān)能量，產(chǎn)生精確幀同步所需要的信號(hào)，包括幀復(fù)位信息(f_reset)、幀定時(shí)信息(f_timing)、幀停用信息(f_death)；以及至少一個(gè)接收指，用于以碼元速率用權(quán)加權(quán)業(yè)務(wù)信道信號(hào)，該權(quán)是從反向鏈路的導(dǎo)頻信道的接收數(shù)據(jù)得出的。
另外，在所述解調(diào)設(shè)備中采用的所述搜索器包括以下信號(hào)處理方法，用于實(shí)現(xiàn)在給定的智能天線系統(tǒng)的每個(gè)天線信道上所述接收的數(shù)據(jù)的包絡(luò)檢測；相加方法，用于把在所述信號(hào)處理方法中得到的包絡(luò)檢測的結(jié)果相加在一起；以及輸出方法，用于生成所述相加方法的結(jié)果作為非相干檢測的最終輸出。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了使用用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的以碼元速率工作的接收指的解調(diào)方法，該解調(diào)方法包括第一步驟，使用幀定時(shí)信息(f_timing)通過將PN碼乘以接收信號(hào)而對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解擾；第二步驟，產(chǎn)生通過積分解擾的信號(hào)而得到的導(dǎo)頻信號(hào)，以便使用它來計(jì)算權(quán)；第三步驟，通過使用解擾的信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)計(jì)算權(quán)矢量；第四步驟，通過將權(quán)矢量與導(dǎo)頻信號(hào)相乘而產(chǎn)生補(bǔ)償信道的相位延時(shí)的相位補(bǔ)償信號(hào)；第五步驟，通過在解擾信號(hào)與相應(yīng)的沃爾什碼相乘后，在相應(yīng)的碼長度時(shí)間內(nèi)積分每個(gè)信道的相乘后的信號(hào)而提供每個(gè)業(yè)務(wù)信道的接收的數(shù)據(jù)；第六步驟，通過使用每個(gè)信道的權(quán)矢量以碼元速率加權(quán)每個(gè)業(yè)務(wù)信道信號(hào)；以及第七步驟，通過使用相位補(bǔ)償信號(hào)，對(duì)加權(quán)的業(yè)務(wù)信號(hào)，補(bǔ)償由于信道延時(shí)引起的相位失真。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀記錄媒體，用于記錄體現(xiàn)使用以碼元速率工作的接收指的方法的程序，包括第一功能，使用幀定時(shí)信息(f_timing)通過將PN碼乘以接收信號(hào)而對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解擾；第二功能，產(chǎn)生通過積分解擾的信號(hào)而得到的導(dǎo)頻信號(hào)，以便使用它來計(jì)算權(quán)；第三功能，通過使用解擾的信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)計(jì)算權(quán)矢量；第四功能，通過將權(quán)矢量與導(dǎo)頻信號(hào)相乘而產(chǎn)生補(bǔ)償信道的相位延時(shí)的相位補(bǔ)償信號(hào)；第五功能，通過在解擾信號(hào)與相應(yīng)的沃爾什碼相乘后，在相應(yīng)的碼長度時(shí)間內(nèi)積分每個(gè)信道的相乘后的信號(hào)而提供每個(gè)業(yè)務(wù)信道的接收的數(shù)據(jù)；第六功能，通過使用每個(gè)信道的權(quán)矢量以碼元速率加權(quán)每個(gè)業(yè)務(wù)信道信號(hào)；以及第七功能，通過使用相位補(bǔ)償信號(hào)，對(duì)加權(quán)的業(yè)務(wù)信號(hào)，補(bǔ)償由于信道延時(shí)引起的相位失真。


從以下結(jié)合附圖給出的優(yōu)選實(shí)施例的說明，本發(fā)明的以上和其它目的與特征將顯而易見，其中圖1顯示本發(fā)明中公開的以碼元速率工作的所述接收指的框圖的一個(gè)理想的實(shí)例；圖2顯示配備有圖1所示的所述接收指的所述解調(diào)設(shè)備的框圖的一個(gè)實(shí)例；圖3描繪了本發(fā)明中公開的所述搜索器與所述跟蹤器中使用的、稱為“相位分集技術(shù)”的技術(shù)概念；圖4顯示當(dāng)Sl，k＝50且σ2＝1000時(shí)所述相位分集技術(shù)的性能?？梢钥吹?，在天線數(shù)增加時(shí)能量(Zl，k)的分布更為集中；圖5顯示當(dāng)Sl，k＝0(沒有想要的信號(hào))且σ2＝1000時(shí)所述相位分集技術(shù)的性能?？梢钥吹剑谔炀€數(shù)增加時(shí)能量(Zl，k)的分布更為集中；圖6顯示所述相位分集用于工作在CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的反向鏈路中的所述搜索器的實(shí)例；圖7顯示當(dāng)處理增益(PG)，即所述導(dǎo)頻信道積分的區(qū)間，為64且干擾數(shù)為50時(shí)，檢測概率(PD)及誤報(bào)警概率(PF)的理論性能；圖8顯示當(dāng)處理增益(PG)，即所述導(dǎo)頻信道積分的區(qū)間，為64且干擾數(shù)為50時(shí)，檢測概率及誤報(bào)警概率的仿真性能；圖9顯示當(dāng)天線單元數(shù)為一時(shí)PF與PD的理論值；圖10顯示當(dāng)天線單元數(shù)為一時(shí)PF與PD的仿真值；圖11顯示使用在本發(fā)明中公開的以碼元速率工作的所述接收指的所述解調(diào)方法的理想實(shí)例的流程圖；以及圖12顯示在圖11中碼元速率加權(quán)自身過程中遇到了多大的延時(shí)。
具體實(shí)施例方式
通過本部分給出的說明，將使上述本發(fā)明的目的、特征和精神更清晰。在說明本發(fā)明時(shí)，本發(fā)明通常所使用的傳統(tǒng)技術(shù)的細(xì)節(jié)將不包括在本文獻(xiàn)中，因?yàn)榉駝t可能擾亂僅僅在本發(fā)明中公開的創(chuàng)新。本部分與附圖一同提供采用在本發(fā)明中公開的技術(shù)的理想的實(shí)例。
圖1顯示在本發(fā)明中公開的以碼元速率工作的所述接收指的框圖的一個(gè)理想的實(shí)例。在圖1中，110，120，130，140，150，160，170，和180分別代表解擾部件、導(dǎo)頻積分部件、權(quán)矢量(波束形成參數(shù))計(jì)算部件、導(dǎo)頻加權(quán)部件、沃爾什解擴(kuò)頻部件、業(yè)務(wù)信道加權(quán)部件、信道補(bǔ)償部件、和跟蹤部件。
如圖中所示，按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例的所述接收指包括以下部件解擾部件(110)，使用從所述接收指外部提供的所述幀定時(shí)信息通過將所述PN碼與所述接收的信號(hào)相乘而對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解擾；導(dǎo)頻積分部件(120)，通過積分所述解擾部件(110)的輸出，而產(chǎn)生所述導(dǎo)頻信號(hào)，所述導(dǎo)頻信號(hào)被用作所述權(quán)矢量計(jì)算部件的輸入；權(quán)矢量(波束形成參數(shù))計(jì)算部件(130)，通過使用分別從所述解擾部件(110)和導(dǎo)頻信號(hào)生成部件提供的所述解擾信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)，而計(jì)算所述權(quán)矢量；導(dǎo)頻加權(quán)部件(140)，通過把來自所述權(quán)矢量計(jì)算部件(130)的所述權(quán)矢量與所述導(dǎo)頻信號(hào)相乘而產(chǎn)生補(bǔ)償信道相位延時(shí)的相位補(bǔ)償信號(hào)。
此外，本發(fā)明中提出的所述接收指還包括以下部件沃爾什解擴(kuò)頻部件(150)，通過使用所述解擴(kuò)頻部件(110)的輸出和相應(yīng)的沃爾什碼，提供每個(gè)業(yè)務(wù)信道(即，基本信道、專用控制信道、和在CDMA2000 1X的情形下的輔助信道)的接收的數(shù)據(jù)；業(yè)務(wù)信道加權(quán)部件(160)，用于對(duì)來自所述沃爾什解擴(kuò)頻部件(150)的碼元速率的每個(gè)業(yè)務(wù)信道信號(hào)進(jìn)行加權(quán)；信道補(bǔ)償部件(170)，用于通過使用所述業(yè)務(wù)信道加權(quán)部件(160)的輸出，對(duì)所述沃爾什解擴(kuò)頻部件(150)的每個(gè)輸出，補(bǔ)償由所述相位延時(shí)引起的相位失真。
此外，本發(fā)明還在以碼元速率工作的所述接收指內(nèi)提供所述跟蹤部件(180)，它產(chǎn)生所述幀跟蹤信息(f_trk)，以補(bǔ)償路徑延時(shí)的微小變化，使得在給定的所述接收指中能夠?qū)崿F(xiàn)跟蹤的細(xì)調(diào)。
所述權(quán)矢量計(jì)算部件(130)，通過根據(jù)預(yù)置的算法過程處理所述接收信號(hào)而提供所述波束形成參數(shù)，即，所述權(quán)矢量。所述權(quán)矢量是復(fù)數(shù)值矢量，其實(shí)部和虛部在本文獻(xiàn)中將分別以Weight_I和Weight_Q表示。當(dāng)在給定的接收指中的PN碼捕獲丟失時(shí)，在所述鎖定檢測器中與所述搜索器相結(jié)合產(chǎn)生接收指停用信號(hào)(f_death)。為了當(dāng)出現(xiàn)所述接收指停用信號(hào)(f_death)時(shí)，重新鎖定PN碼捕獲，從所述鎖定檢測器產(chǎn)生f_reset，且然后所述權(quán)矢量計(jì)算部件(130)復(fù)位，使得所述權(quán)矢量計(jì)算部件(130)從初始階段啟動(dòng)。
當(dāng)將所述導(dǎo)頻信號(hào)乘以所述權(quán)矢量時(shí)，希望通過計(jì)算相位延時(shí)而對(duì)所述導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行加權(quán)，該相位延時(shí)是基準(zhǔn)天線與每個(gè)天線單元之間的延時(shí)。
如前所述，提供精確的定時(shí)信息，即，所述接收信號(hào)與本地PN碼之間的同步，對(duì)于精確解調(diào)CDMA數(shù)據(jù)是非常重要的。因而，所述跟蹤部件(180)通過觀察在接收信號(hào)與本地PN碼的早先的和以后的解擾之間的能量差，產(chǎn)生所述幀跟蹤信息(f_trk)。所述早先的和以后的相關(guān)的時(shí)間滯后的差值被預(yù)先設(shè)置為適當(dāng)?shù)牧?。在本文獻(xiàn)中，早先的和以后的時(shí)間信息將分別被表示為第一和第二同步時(shí)間信息。
在所述跟蹤部件(180)中，希望所述第一同步時(shí)間信息比所述幀定時(shí)信息(f_timing)要早0.2或0.5碼片持續(xù)時(shí)間，而所述第二同步時(shí)間信息要比所述幀定時(shí)信息(f_timing)晚0.2或0.5碼片。
在所述跟蹤部件(180)中，所述定時(shí)信息是從通過對(duì)所述早先的和以后的解擾結(jié)果進(jìn)行積分而得到的兩個(gè)能量之間的差值中產(chǎn)生的，所述早先的和以后的解擾中分別使用所述第一和第二同步時(shí)間信息?；蛘?，在所述跟蹤部件中，還可通過對(duì)在所述權(quán)矢量與分別經(jīng)過所述早先和以后的解擾過程得到的所述解擾的信號(hào)的積分之間的加權(quán)和進(jìn)行平方，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于早先的和以后的解擾的所述能量。所述跟蹤部件中的另一方法是，還可通過對(duì)在所述權(quán)矢量與分別經(jīng)過所述早先和以后的解擾過程得到的所述解擾的信號(hào)之間的加權(quán)和的積分進(jìn)行平方，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于早先的和以后的解擾的所述能量。
為了在所述跟蹤部件(180)中得到所述幀跟蹤信息(f_trk)，除了計(jì)算早先的和以后的相關(guān)的能量的所述差值以外，還可包括某些其它的處理，諸如對(duì)所述能量差值的低通濾波。
在所希望的本發(fā)明的實(shí)例中，在每個(gè)所述接收指中采用了DLL(數(shù)字鎖相環(huán))用于精細(xì)跟蹤，以應(yīng)對(duì)在通信期間路徑延時(shí)的所述微小的變化。通過許多計(jì)算機(jī)仿真，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，所述幀定時(shí)信息(f_timing)變化為比當(dāng)前值早或晚1/3-1/8碼片。
為了易于說明本發(fā)明公開的技術(shù)，我們以CDMA2000 1X解調(diào)設(shè)備作為使用所述接收指的實(shí)例。
參見顯示所述接收指結(jié)構(gòu)的一個(gè)想要的實(shí)例的圖1，所述解擾部件(110)通過使用從圖2A所示的所述鎖定檢測器提供的幀定時(shí)信息(f_timing)，將所述接收信號(hào)與所述PN碼相關(guān)而對(duì)所述接收信號(hào)執(zhí)行復(fù)數(shù)解擾，該接收信號(hào)的同相和正交相位分量分別用相應(yīng)的PN碼加擾。
所述導(dǎo)頻積分部件(120)通過積分所述解擾數(shù)據(jù)而恢復(fù)所述導(dǎo)頻信號(hào)，以便補(bǔ)償信道的相位延時(shí)，且來自所述導(dǎo)頻積分部件的輸出被饋送到所述權(quán)矢量計(jì)算部件。所述導(dǎo)頻積分部件也檢測功率控制比特，并把幀能量信號(hào)(f_eng)提供到所述鎖定檢測器，以使得所述幀能量的當(dāng)前值被發(fā)送到所述鎖定檢測器。在本文獻(xiàn)中，所述導(dǎo)頻積分部件和解擾部件的輸出將分別表示為y-矢量和x-矢量。y-矢量通過x-矢量積分獲得，以及在積分期間內(nèi)x-矢量之一被饋送到權(quán)矢量計(jì)算部件。根據(jù)在所述權(quán)矢量計(jì)算部件中計(jì)算所述權(quán)矢量的所述算法過程，可以只使用x-或y-矢量中的一個(gè)矢量，而不使用它們二者。
所述權(quán)矢量計(jì)算部件(130)通過使用分別從所述解擾部件(110)與導(dǎo)頻積分部件(120)提供的所述x-矢量和y-矢量，而產(chǎn)生所述權(quán)矢量(Weight_I，Weight_Q)。此外，所述權(quán)矢量計(jì)算部件(130)還可包括權(quán)矢量初始化部件。而且，所述權(quán)矢量計(jì)算部件(130)還可配備有從所述鎖定檢測器(參見圖2)接收所述幀復(fù)位信號(hào)(f_reset)的附加部件，以便把所述權(quán)矢量復(fù)位為初始狀態(tài)。
所述導(dǎo)頻加權(quán)部件(140)通過將所述接收數(shù)據(jù)乘以所述權(quán)矢量并對(duì)相乘的結(jié)果進(jìn)行求和而以所述碼片速率，以一種使得天線單元之間的所述單元間相位差被補(bǔ)償?shù)姆绞疆a(chǎn)生所述陣列輸出。
而且，在本發(fā)明的一個(gè)理想的實(shí)例中，所述沃爾什解擴(kuò)頻部件(150)包括以下部件基本信道(為了簡化將稱之為“FCH”)沃爾什解擴(kuò)頻部件(151)，用于通過把所述陣列輸出的所述解擾的結(jié)果與相應(yīng)于所述FCH的、長度為16碼片的所述沃爾什碼相乘而恢復(fù)通過所述FCH傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，以使得得到的數(shù)據(jù)的碼元速率降低1/16碼片速率(76.8kbps)；專用控制信道(為了簡化將稱之為DCCH)沃爾什解擴(kuò)頻部件(153)，用于通過把所述陣列輸出的所述解擾的結(jié)果與相應(yīng)于所述DCCH的、長度為16碼片的所述沃爾什碼相乘而恢復(fù)通過DCCH傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，以使得得到的數(shù)據(jù)的碼元速率降低1/16碼片速率(76.8kbps)；輔助信道1(為了簡化將稱之為SCH 1)解擴(kuò)頻部件(155)，用于通過把所述陣列輸出的所述解擾的結(jié)果與相應(yīng)于所述SCH 1的、長度為16、8、4、或2碼片的所述沃爾什碼相乘而恢復(fù)通過SCH 1傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，以使得得到的數(shù)據(jù)的碼元速率降低1/16、1/8、1/4、或1/2碼片速率(76.8kbps、153.6kbps、307.2kbps、或614.4kbps)；輔助信道2(為了簡化將稱之為SCH 2)解擴(kuò)頻部件(157)，用于通過把所述陣列輸出的所述解擾的結(jié)果與相應(yīng)于所述SCH 2的、長度為16、8、4、或2碼片的所述沃爾什碼相乘而恢復(fù)通過SCH 2傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，以使得得到的數(shù)據(jù)的碼元速率降低1/16、1/8、1/4、或1/2碼片速率(76.8kbps、153.6kbps、307.2kbps、或614.4kbps)。
所述業(yè)務(wù)信道加權(quán)部件(160)包括以下部件FCH加權(quán)部件(161)，使用碼元速率加權(quán)，用于通過加權(quán)所述FCH而補(bǔ)償基準(zhǔn)天線的相位；DCCH加權(quán)部件(163)，使用碼元速率加權(quán)，用于通過加權(quán)所述DCCH而補(bǔ)償基準(zhǔn)天線的相位；SCH 1加權(quán)部件(165)，使用碼元速率加權(quán)，用于通過加權(quán)所述SCH 1而補(bǔ)償基準(zhǔn)天線的相位；SCH 2加權(quán)部件(167)，使用碼元速率加權(quán)，用于通過加權(quán)所述SCH 2而補(bǔ)償基準(zhǔn)天線的相位。
所述信道補(bǔ)償部件(170)分開地補(bǔ)償由于與每個(gè)業(yè)務(wù)信道有關(guān)的所述路徑延時(shí)所造成的所述相位失真，以使得所述信道補(bǔ)償部件(170)包含多個(gè)所述信道補(bǔ)償部件。例如，在CDMA2000 1X系統(tǒng)的情形下有四個(gè)所述信道補(bǔ)償部件(171)、(173)、(175)、和(177)。
通過PN碼捕獲的所述細(xì)調(diào)提供精確的碼片同步的所述跟蹤部件(180)包括以下部件復(fù)數(shù)解擾部件1(181)，用于把所述接收信號(hào)與相對(duì)于f_timing提前1/2碼片的時(shí)間的所述PN碼相乘(在本文獻(xiàn)中這個(gè)解擾部件將表示為“早先的解擾部件”)；復(fù)數(shù)解擾部件2(183)，用于把所述接收信號(hào)與相對(duì)于f_timing滯后1/2碼片的時(shí)間的所述PN碼相乘(在本文獻(xiàn)中這個(gè)解擾部件將表示為“以后的解擾部件”)；能量估計(jì)部件(185，187)，用于通過分別積分所述復(fù)數(shù)解擾部件1和復(fù)數(shù)解擾部件2(181，183)的結(jié)果而提供所述相關(guān)能量；以及跟蹤信息(f_trk)生成部件(189)，用于通過比較所述能量估計(jì)部件(185，187)的結(jié)果的大小，而提供所述跟蹤信息(f_trk)。在所述解擾部件中，在早先的和以后的解擾部件中分別相對(duì)于所述f_timing的所述提前的和滯后的時(shí)間，可以是不同于1/2的某個(gè)其它數(shù)值。一般來說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可在0.2到0.5的范圍內(nèi)選擇早先的和以后的時(shí)間。
為了所述本地PN碼和所述接收的信號(hào)的碼片同步的所述細(xì)調(diào)，需要所述能量估計(jì)部件(185，187)。在所述接收信號(hào)與所述本地PN碼之間的能量水平的積分值，在完美的碼片同步情形下具有最大值。
在所述跟蹤信息(f_trk)生成部件(189)中，所述跟蹤信息(f_trk)是通過比較從分別與所述早先的和以后的解擾部件有關(guān)的所述相關(guān)能量生成部件(185，187)提供的所述積分值而得到的。壓控振蕩器(VCO)可被使用來產(chǎn)生所述跟蹤信息(f_trk)。
如以上詳細(xì)描述的，主要著重于智能天線系統(tǒng)應(yīng)用的CDMA接收機(jī)的所述接收指，通過用從反向鏈路中所述導(dǎo)頻信道計(jì)算出的所述權(quán)以碼元速率對(duì)在所述業(yè)務(wù)信道中承載的接收數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)，而使得可能跟蹤每個(gè)用戶并提供高速寬帶通信。
雖然在本文獻(xiàn)理想的實(shí)例中，在所述智能天線系統(tǒng)的所述解調(diào)設(shè)備中有四個(gè)所述接收指分配給每個(gè)用戶，但任何有常識(shí)的普通人員將會(huì)明白，在給定的情形下，指定給每個(gè)用戶的所述接收指的數(shù)目可被設(shè)置為任何適當(dāng)數(shù)目。
圖2顯示圖1中所示的本發(fā)明中公開的所述接收指的應(yīng)用的實(shí)例。顯然，本發(fā)明中公開的所述接收指可被應(yīng)用于在任何其他類型的通信環(huán)境中工作的所述解調(diào)設(shè)備，該其他類型的通信環(huán)境諸如WCDMA系統(tǒng)而不是CDMA2000 1X系統(tǒng)。圖2所示的所述解調(diào)設(shè)備包括所述ADC(210)，所述搜索器(220)，所述鎖定檢測器(230)，所述接收指(240a-240d)，以及接收信號(hào)處理部件(250)。
如圖2所示，采用以碼元速率工作的所述接收指的所述解調(diào)設(shè)備包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，用于通過在所述下變頻后對(duì)接收的模擬信號(hào)進(jìn)行過采樣的過程而產(chǎn)生所述接收信號(hào)；和所述搜索器(220)，用于在通過所述ADC的輸出與對(duì)應(yīng)于所述導(dǎo)頻信道的所述PN碼之間的相關(guān)過程計(jì)算出所述搜索器能量時(shí)，把超過預(yù)置閾值的所述搜索器能量(或，等價(jià)地，所述相關(guān)能量)發(fā)送到鎖定檢測器。
此外，采用以碼元速率工作的所述接收指的所述解調(diào)設(shè)備還包括所述鎖定檢測器(230)，用于通過使用從所述搜索器提供的所述相關(guān)能量，產(chǎn)生精確幀同步所需要的信號(hào)，諸如所述幀復(fù)位(f_reset)、所述幀定時(shí)(f_timing)、所述幀停用(f_death)信息。正如已在圖1的先前的說明中描述的，所述解調(diào)設(shè)備包括至少一個(gè)所述接收指(240a-240d)，它還包括所述解擾部件(110)、所述導(dǎo)頻積分部件(120)、所述權(quán)矢量計(jì)算部件(130)、所述導(dǎo)頻加權(quán)部件(140)、所述沃爾什解擴(kuò)頻部件(150)、所述業(yè)務(wù)信道加權(quán)部件(160)、所述信道補(bǔ)償部件(170)，以及所述跟蹤部件(180)(本文獻(xiàn)中它也表示為“跟蹤器”)，以及所述接收信號(hào)處理部件(250)，它執(zhí)行接收設(shè)備的傳統(tǒng)的功能，諸如信號(hào)組合器，去交織器，軟判決執(zhí)行器，維特比(Viterbi)解碼器，CRC(循環(huán)冗余碼)校驗(yàn)器，渦輪碼解碼器，和/或其它類型的傳統(tǒng)信號(hào)接收、估計(jì)、和/或檢測部件。
如圖2C所示，所述接收信號(hào)處理部件(250)包括所述信號(hào)組合器，用于組合從多個(gè)所述接收指饋送的每個(gè)所述業(yè)務(wù)信號(hào)；去交織器，用于把接收數(shù)據(jù)重新安排回它們原來的順序；軟判決執(zhí)行器，用于提供所述去交織數(shù)據(jù)的所述軟判決；所述維特比解碼器，用于解碼卷積編碼的數(shù)據(jù)；CRC校驗(yàn)器，用于檢測幀誤差等等，它們的結(jié)構(gòu)與功能對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是很常規(guī)的，因此在本文獻(xiàn)中省略其詳細(xì)說明。
此外，可適當(dāng)?shù)乇徊捎脕硖岣咚鏊阉髌?220)的性能而不用計(jì)算所述權(quán)的技術(shù)，已經(jīng)作為一個(gè)專利(作為韓國的20971專利)在2001年4月18日被提交。
此后，通過使用相關(guān)的附圖提供關(guān)于所述接收指的更為詳細(xì)的說明。
圖3顯示用于說明可被應(yīng)用于所述搜索器(220)的所述相位分集技術(shù)的概念的概念性框圖。為了易于說明，我們以第n個(gè)天線單元的接收數(shù)據(jù)的解調(diào)過程作為實(shí)例。從這里使用通過各種計(jì)算機(jī)仿真得到的相關(guān)的附圖，更詳細(xì)地說明已經(jīng)用于本發(fā)明中公開的所述接收指的所述相位分集。設(shè)有M個(gè)波以不同的入射角射到所述智能天線系統(tǒng)。這對(duì)應(yīng)于假設(shè)沒有多徑時(shí)M個(gè)用戶向所述智能天線系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)的情形。然而，在多徑環(huán)境下，用戶數(shù)大大小于M。在任一種情形下，由于通過單個(gè)路徑，比如說第l路徑，來傳播的信號(hào)而產(chǎn)生的在所述智能天線系統(tǒng)的兩個(gè)天線單元之間的相位差，可以寫為入射角θ1與單元間隔距離d的函數(shù)(θ1，d)。因而，[公式1]相相位差＝(θ1，d)設(shè)第l路徑承載想要的信號(hào)，且第一天線單元是基準(zhǔn)單元。則，分別被表示為In，k和Qn，k的在所述第n天線單元的第k個(gè)分支處的所述接收信號(hào)的I-和Q-分量的所述想要的和不想要的部分，可被寫為[公式2] [公式3] 其中φm是與第m個(gè)路徑相關(guān)的載波相位延時(shí)，且Sm，k是通過第m路徑傳播的、在所述基準(zhǔn)天線單元的第k個(gè)分支處的所述接收信號(hào)的幅度。應(yīng)當(dāng)注意，公式(2)和(3)的第一項(xiàng)是所述想要的信號(hào)，而第二項(xiàng)是所述干擾，因?yàn)榈趌路徑承載所述想要的信號(hào)。為了簡化起見，忽略噪聲項(xiàng)。如果假設(shè)入射角{θm}是均勻分布的相互獨(dú)立的隨機(jī)變量，則對(duì)于充分大的M，所述干擾項(xiàng)，即公式(2)和(3)的第二項(xiàng)，是相互獨(dú)立的高斯隨機(jī)變量。則公式(2)和(3)可重新寫為[公式4]In，k＝G[Sl，kcos(Θn，l)，σ2][公式5]Qn，k＝G[Sl，ksin(Θn，l)，σ2]其中G[μ，σ2]表示均值為μ、方差為σ2的高斯隨機(jī)變量，其中所述方差由在接收側(cè)測量的所述干擾功率的總和確定，且Θn，l＝φl+(n-1)(θ1，d)。
所述相關(guān)能量是從所述非相干包絡(luò)檢測的I-和Q-分量的平方和得到的。以Zk表示與第k個(gè)分支有關(guān)的所述相干能量，在所述“相位分集技術(shù)”(申請(qǐng)日為2001年4月18日的韓國待決專利20971)中要求保護(hù)每個(gè)所述相關(guān)能量應(yīng)當(dāng)是從每個(gè)天線單元得到的所有對(duì)應(yīng)的I-和Q-分量的和中得出的，即，[公式6]Zk=Σn=1N[In,k2+Qn,k2]]]>對(duì)于k＝1，2，...，K所述相關(guān)能量Zk的概率密度函數(shù)(PDF)可寫成為[公式7]pZk(α)=(α/σ2bk)(N-1)/22σ2e-12(bk+α/σ2)IN-1(bkασ2),]]>對(duì)于α≥0=0,]]>對(duì)于α＜0其中非向心性(non-centrality)參數(shù)bk＝NSk2/σ2與IN-1(·)是N-1階第一類修正貝塞爾(Bessel)函數(shù)。注意，當(dāng)Sk＝0時(shí)，bk成為零。這表示在第k分支處所述想要的信號(hào)的幅度何時(shí)為零。因而，當(dāng)在第k分支處沒有所述想要的信號(hào)時(shí)，所述相關(guān)能量Zk是中心卡方隨機(jī)變量。對(duì)于這種情形，所述相關(guān)能量Zk的所述PDF為，[公式8]pZk(α)=1(σ2)N2NΓ(N)α(N-1)e-α/2σ2]]>
其中Γ(·)表示伽馬函數(shù)。
所述中心卡方隨機(jī)變量的所述均值為2Nσ2而其方差為4Nσ4。對(duì)于非中心卡方的情形，所述均值為N(2σ2+S2)且所述方差為4Nσ2(σ2+S2)。所述相關(guān)能量Zk的所述均值與所述方差隨天線單元數(shù)目的增加而線性增加。這意味著，所述非相干檢測的性能隨所述智能天線系統(tǒng)中所述天線單元數(shù)目的增加而線性提高。因而，所述相位分集技術(shù)通過所述相關(guān)能量Zk使得信號(hào)干擾比(SIR)增加近N-倍，其中N是所述智能天線系統(tǒng)中所述天線單元數(shù)目。重要的是在實(shí)現(xiàn)所述相位分集增益時(shí)沒有涉及到所述權(quán)計(jì)算。
圖4和5顯示天線單元數(shù)目從1到4變化時(shí)相關(guān)能量Zk的所述概率分布。圖4顯示Sk＝50，σ2＝1000的情形，這意味著存在有所述想要的信號(hào)；而圖5顯示Sk＝0，σ2＝1000的情形，這意味著沒有所述想要的信號(hào)。圖6顯示在引入所述相位分集技術(shù)的CDMA系統(tǒng)的實(shí)例中使用的所述搜索器的框圖。圖6中，PI(t-τ)和PQ(t-τ)分別表示對(duì)應(yīng)于通過所述第l路徑射到所述智能天線系統(tǒng)的所述想要的信號(hào)的所述PN碼的I-和Q-分量。所述PN碼捕獲的目的是要找出所述定時(shí)信息，更具體地，PI(t-τ)和PQ(t-τ)中時(shí)滯τ的值，它提供所述相關(guān)中的峰值。在下標(biāo)k被刪除時(shí)，所述相關(guān)能量Z可重寫為[公式9]Z=Σn=1N[In2+Qn2].]]>考慮以下兩個(gè)前提H1捕獲被實(shí)現(xiàn)H0捕獲沒有實(shí)現(xiàn)這時(shí)，在這些前提下的條件概率為[公式10]pZ(α|H0)=1(σ2)N2NΓ(N)α(N-1)e-α/2σ2,]]>[公式11]pZ(α|H1)=(α/σ2b)(N-1)/22σ2e-12(b+α/σ2)IN-1(bασ2),]]>
其中在(10)式中σ2＝2TM， 在(11)式中σ2＝2T(M-1)，且b＝2TM/(M-0.5)，T是計(jì)算所述相關(guān)能量時(shí)的所述積分區(qū)間。根據(jù)(10)式和(11)式，單同步測試中的檢測概率和誤報(bào)警概率可分別給出為[公式12]PF=Pr{Z>βT|H0}]]>當(dāng)σ2＝2TM=∫βT∞1(σ2)N2NΓ(N)α(N-1)e-α/2σ2dα]]>[公式13]PD=Pr{Z>βT|H}]]>當(dāng)σ2＝2T(M-1)=∫βT∞(α/σ2b)(N-1)/22σ2e-12(b+α/σ2)IN-1(bασ2)dα]]>對(duì)βT解方程(12)和(13)，可得到對(duì)于所述檢測概率和誤報(bào)警概率的理論值。圖7顯示從公式(12)和(13)得到的所述檢測和誤報(bào)警概率的所述理論值，而圖8顯示對(duì)于從蒙特卡羅(Monte Carlo)仿真得到的實(shí)際情形的相應(yīng)結(jié)果。在圖7和圖8中，所述積分區(qū)間T被以這樣一種方式設(shè)置，使得在所述積分區(qū)間中的碼片數(shù)為64。這意味著在是所述搜索過程期間采用64的處理增益。所述干擾的數(shù)目被設(shè)置為50。圖9和10顯示是所述干擾數(shù)目的函數(shù)的對(duì)于單天線系統(tǒng)的所述檢測概率和誤報(bào)警概率。值得注意的是，在給定的CDMA接收機(jī)中搜索器的性能通過所述相位分集技術(shù)被明顯提高。例如，如圖8所示，引入所述相位分集技術(shù)的、具有四個(gè)天線單元的所述智能天線系統(tǒng)，可容忍50個(gè)所述干擾，而傳統(tǒng)的一個(gè)天線的系統(tǒng)只能容忍20個(gè)所述干擾用戶，才能保持可比較的搜索性能。這意味著，對(duì)于所述PN碼捕獲，通信容量增加將近2.5倍。這一改進(jìn)是由于在4天線單元的所述智能天線系統(tǒng)中通過所述相位分集技術(shù)得到的4dB的SIR的增益造成的。
所述相位分集技術(shù)的主要貢獻(xiàn)在于，能夠使所述智能天線系統(tǒng)工作性能勝過普通的一個(gè)天線的系統(tǒng)，甚至從所述最佳權(quán)矢量是不可得到的初始階段開始。
具有上述結(jié)構(gòu)和功能的所述解調(diào)設(shè)備，使得在所述智能天線系統(tǒng)中可能通過對(duì)在所述業(yè)務(wù)信道中承載的所述接收數(shù)據(jù)用所述權(quán)以碼元速率加權(quán)而精確地跟蹤每個(gè)用戶并提供高速寬帶通信，所述權(quán)是從反向鏈路的所述導(dǎo)頻信道計(jì)算出的。
所公開的所述解調(diào)設(shè)備用于每個(gè)用戶的信道卡。例如，在本文獻(xiàn)中介紹了在每個(gè)用戶的信道卡中具有四個(gè)所述接收指的所述信道卡。然而，本領(lǐng)域的任何人員清楚，在每個(gè)用戶處被指定的所述接收指的數(shù)目可按給定的信號(hào)環(huán)境和/或方便性以任何適當(dāng)?shù)倪x擇被設(shè)置。
圖11顯示在本發(fā)明中描述的使用其中以所述碼元速率加權(quán)所述接收信號(hào)的所述接收指的所述解調(diào)方法的流程圖。圖12顯示在采用以所述碼元速率工作的所述接收指的所述解調(diào)過程中遇到了多大的處理延時(shí)。
根據(jù)圖11，本發(fā)明公開的所述解調(diào)方法可解釋如下在所述復(fù)數(shù)解擾器(501)中，使用所述幀定時(shí)信息(f_timing)，通過將所述接收信號(hào)與所述PN碼相乘，來解擾所述接收信號(hào)。然后，通過積分(503)所述解擾數(shù)據(jù)而產(chǎn)生所述導(dǎo)頻信號(hào)，以便用作用于計(jì)算所述權(quán)矢量的輸入信號(hào)。根據(jù)所述解擾的接收信號(hào)和所述導(dǎo)頻信號(hào)計(jì)算(507)所述波束形成參數(shù)，即，所述權(quán)矢量。對(duì)于得到所述權(quán)矢量所需要的計(jì)算時(shí)間取決于在所述權(quán)矢量計(jì)算部件中所使用的處理器和算法，雖然它在本發(fā)明所示的實(shí)例中被描述為單個(gè)抽點(diǎn)(snapshot)時(shí)間間隔。
當(dāng)在所述導(dǎo)頻加權(quán)部件中將所述接收信號(hào)乘以所述權(quán)矢量之后，把相乘的結(jié)果相加在一起，以產(chǎn)生加權(quán)的導(dǎo)頻信號(hào)(509)。當(dāng)所述導(dǎo)頻信號(hào)乘以所述權(quán)矢量時(shí)，最好是通過計(jì)算相位延時(shí)而對(duì)所述導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行加權(quán)，該相位延時(shí)是在基準(zhǔn)天線與每個(gè)天線單元之間的延時(shí)。
然后，通過將所述陣列輸出與指定給每個(gè)對(duì)應(yīng)的信道的每個(gè)沃爾什碼進(jìn)行相關(guān)，業(yè)務(wù)信道中的每個(gè)信號(hào)被分開地恢復(fù)(505)。而且，用于補(bǔ)償所述相位失真的所述加權(quán)的導(dǎo)頻信號(hào)被分開地加到每個(gè)業(yè)務(wù)信道，以產(chǎn)生相位補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)(513)。
圖12中，寫成為x1，x2，...，x8的時(shí)間間隔表示用于在所述導(dǎo)頻信號(hào)生成部件(120)中對(duì)所述接收信號(hào)進(jìn)行解擾的所述積分區(qū)間。所述積分的結(jié)果分別表示為y1，y2，...，y7。
所述權(quán)矢量計(jì)算部件(130)接收兩個(gè)輸入，一個(gè)是所述x_矢量而另一個(gè)是y_矢量。由于所述y_矢量是所述x_矢量的積分結(jié)果，圖12中的y1是在相應(yīng)的x1的所述積分完成之后才能得到。類似地，由于權(quán)矢量w1使用所述x1和y1，所述權(quán)矢量w1是在消耗另一個(gè)計(jì)算時(shí)間之后才能得到的，為了易于說明起見，假設(shè)該另一個(gè)計(jì)算時(shí)間是一個(gè)抽點(diǎn)時(shí)間間隔)。與導(dǎo)頻積分部件(12)的輸出y2相乘的所述權(quán)矢量w1，被使用來對(duì)被表示為x31的碼元持續(xù)時(shí)間進(jìn)行信道補(bǔ)償。
根據(jù)以上，分析了在持續(xù)時(shí)間x1內(nèi)的接收信號(hào)被施加到延時(shí)了兩個(gè)計(jì)算時(shí)間的x3上。這一結(jié)果來自在每個(gè)塊之間沒有緩沖塊的條件。如果在本發(fā)明中使用緩沖塊，則即使得到結(jié)果的時(shí)間被延時(shí)(當(dāng)w1施加到x1持續(xù)時(shí)間時(shí)，由于需要兩個(gè)計(jì)算時(shí)間，信道補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間被延時(shí))，仍能夠避免由于延時(shí)了兩個(gè)計(jì)算時(shí)間的x3所造成的性能降級(jí)。
根據(jù)本發(fā)明的處理裝置能夠通過軟件實(shí)現(xiàn)，并被記錄在能夠通過計(jì)算機(jī)程序讀取而實(shí)現(xiàn)的記錄媒體(CD-ROM，ROM，RAM，軟盤，硬盤，磁光盤等等)上。
本發(fā)明以工作在CDMA2000(稱為IS-2000或IMT-2000)上的設(shè)備作為實(shí)例，但顯然，本發(fā)明中公開的所述接收指可應(yīng)用于諸如WCDMA的系統(tǒng)。而且，所述業(yè)務(wù)信道的數(shù)據(jù)速率是為了有助于理解本發(fā)明的意義，而不是限于CDMA2000系統(tǒng)。
通過在3G移動(dòng)通信系統(tǒng)中使用所述導(dǎo)頻信號(hào)，能夠計(jì)算最佳權(quán)矢量，因?yàn)樗鰳I(yè)務(wù)信號(hào)和所述導(dǎo)頻信號(hào)是從移動(dòng)臺(tái)發(fā)送的。碼元速率加權(quán)是可行的，因?yàn)槭褂盟鰧?dǎo)頻信號(hào)的最佳權(quán)矢量在沃爾什解擴(kuò)頻后被施加到每個(gè)業(yè)務(wù)信道。如果把碼元速率加權(quán)和碼片速率加權(quán)進(jìn)行比較，則碼元速率加權(quán)有以下性質(zhì)在碼元速率加權(quán)中，所需的復(fù)數(shù)解擾部件的數(shù)目是與天線單元的數(shù)目相同的，并且權(quán)的施加速度降低到碼元速率，以及當(dāng)檢測到用于信道補(bǔ)償?shù)膶?dǎo)頻信號(hào)時(shí)，另一個(gè)積分是不必要的，因?yàn)榻鈹U(kuò)頻的導(dǎo)頻信號(hào)被加權(quán)。另外，在碼元速率方法中在計(jì)算出的權(quán)矢量與計(jì)算出的權(quán)矢量要加到的接收信號(hào)之間的時(shí)間差比起碼片速率加權(quán)方法來說更快速。
根據(jù)本發(fā)明，由于加權(quán)信息是從可具有長的積分區(qū)間的導(dǎo)頻信道中提取的，能夠顯著地減小干擾，且通信容量能夠增加。而且，當(dāng)使用所述相位分集技術(shù)時(shí)，能夠提高搜索器與跟蹤器的性能。由于通過將從陣列天線接收的導(dǎo)頻信號(hào)與從權(quán)矢量計(jì)算部件得到的權(quán)矢量相乘而實(shí)現(xiàn)精確的相位補(bǔ)償，因此，顯著提高了系統(tǒng)性能。
在涉及到本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域中，具有大學(xué)畢業(yè)程度的普通知識(shí)的任何人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，有可能從本文獻(xiàn)的附圖和說明中作出不背離本發(fā)明的范圍的任何變化或修改。
權(quán)利要求
1.一種以碼元速率工作的接收指，包括解擾裝置，它使用幀定時(shí)信息通過將基帶數(shù)字信號(hào)乘以PN碼而對(duì)基帶接收信號(hào)進(jìn)行解擾；導(dǎo)頻積分裝置，它通過積分來自所述解擾裝置的解擾信號(hào)而產(chǎn)生導(dǎo)頻信號(hào)；權(quán)矢量計(jì)算裝置，它使用來自所述解擾裝置及所述導(dǎo)頻積分裝置的信號(hào)產(chǎn)生權(quán)矢量；導(dǎo)頻加權(quán)裝置，用于通過把來自所述權(quán)矢量計(jì)算裝置的權(quán)矢量乘以導(dǎo)頻信號(hào)而產(chǎn)生補(bǔ)償信道的相位延時(shí)的相位補(bǔ)償信號(hào)；沃爾什解擴(kuò)頻裝置，用于通過在所述解擾裝置的輸出與相應(yīng)的沃爾什碼相乘后，在相應(yīng)的碼長度時(shí)間內(nèi)積分每個(gè)信道的相乘的信號(hào)而提供每個(gè)業(yè)務(wù)信道的接收的數(shù)據(jù)；以碼元速率進(jìn)行的業(yè)務(wù)信道加權(quán)裝置，用于通過使用權(quán)矢量來加權(quán)來自沃爾什解擴(kuò)頻裝置的每個(gè)業(yè)務(wù)信道信號(hào)；以及信道補(bǔ)償裝置，用于通過使用所述導(dǎo)頻加權(quán)裝置和業(yè)務(wù)信道加權(quán)裝置的輸出，對(duì)所述沃爾什解擴(kuò)頻裝置的每個(gè)輸出，補(bǔ)償由相位延時(shí)引起的相位失真。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的接收指，還包括跟蹤裝置，該跟蹤裝置用于產(chǎn)生用來補(bǔ)償路徑延時(shí)中的微小變化的幀跟蹤信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的接收指，其中所述跟蹤裝置從兩個(gè)能量之間的差中產(chǎn)生幀跟蹤信息，這兩個(gè)能量是通過積分早先的和以后的解擾的結(jié)果而得到的，在所述的早先的和以后的解擾中分別使用第一和第二同步時(shí)間信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的接收指，其中所述跟蹤裝置從兩個(gè)能量之間的差中產(chǎn)生幀跟蹤信息，這兩個(gè)能量是通過對(duì)經(jīng)由早先的和以后的解擾提供的解擾信號(hào)的積分的加權(quán)和值求平方而得到的，在所述早先的和以后的解擾中分別使用第一和第二同步時(shí)間信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的接收指，其中所述跟蹤裝置從兩個(gè)能量之間的差中產(chǎn)生幀跟蹤信息，這兩個(gè)能量是通過對(duì)權(quán)矢量與經(jīng)由所述早先的和以后的解擾提供的解擾信號(hào)之間的加權(quán)和值的積分的結(jié)果求平方而得到的，在所述的早先的和以后的解擾中分別使用第一和第二同步時(shí)間信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5的接收指，其中所述跟蹤裝置從兩個(gè)能量之間的差中產(chǎn)生幀跟蹤信息，這兩個(gè)能量是通過積分所述早先的和以后的解擾的結(jié)果而得到的，在所述的早先的和以后的解擾中分別使用第一和第二同步時(shí)間信息，該幀跟蹤信息是在對(duì)所述兩個(gè)能量之間的所述差值進(jìn)行濾波后產(chǎn)生的。
7.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5的接收指，其中用于所述早先的解擾的第一同步時(shí)間信息比幀定時(shí)信息早大約0.2到0.5碼片持續(xù)時(shí)間，而用于所述以后的解擾的第二同步時(shí)間信息比幀定時(shí)信息晚大約0.2到0.5碼片持續(xù)時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2的接收指，其中所述解擾裝置通過使用從外部接收指提供的接收指定時(shí)信息(f_timing)，將數(shù)字狀態(tài)的接收信號(hào)(I_rx，Q_rx)與本地PN碼相乘。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2的接收指，其中所述導(dǎo)頻積分裝置通過在預(yù)置的時(shí)間段內(nèi)積分所述解擾裝置的輸出，即y矢量信號(hào)，來恢復(fù)導(dǎo)頻信號(hào)，該導(dǎo)頻信號(hào)將用作為權(quán)矢量計(jì)算裝置的輸入。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的接收指，其中所述權(quán)矢量計(jì)算裝置通過使用x矢量信號(hào)和y矢量信號(hào)產(chǎn)生權(quán)矢量(Weight_I，Weight_Q)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的接收指，其中當(dāng)PN碼捕獲丟失時(shí)，所述權(quán)矢量計(jì)算裝置在收到由接收指停用信號(hào)(f_death)生成的幀復(fù)位信號(hào)(f_reset)時(shí)被復(fù)位到初始狀態(tài)，以使得可以從初始狀態(tài)重新開始對(duì)于丟失路徑的PN碼捕獲。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的接收指，其中所述導(dǎo)頻加權(quán)裝置，通過使用來自所述權(quán)矢量計(jì)算裝置的權(quán)矢量而計(jì)算與在每個(gè)天線單元處想要的信號(hào)有關(guān)的相位延時(shí)，以便補(bǔ)償每個(gè)業(yè)務(wù)信道的相位延時(shí)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2的接收指，其中所述沃爾什解擴(kuò)頻裝置包括基本信道(FCH)解擴(kuò)頻裝置，用于通過把陣列輸出的所述解擾的結(jié)果與對(duì)應(yīng)于所述FCH的沃爾什碼相乘而恢復(fù)通過基本信道(FCH)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；專用控制信道(DCCH)解擴(kuò)頻裝置，用于通過把陣列輸出的所述解擾的結(jié)果與對(duì)應(yīng)于所述專用控制信道(DCCH)的沃爾什碼相乘而恢復(fù)通過專用控制信道(DCCH)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；輔助信道1(SCH1)解擴(kuò)頻裝置，用于通過把陣列輸出的所述解擾的結(jié)果與對(duì)應(yīng)于所述輔助信道1(SCH1)的沃爾什碼相乘而恢復(fù)通過輔助信道1(SCH1)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；以及輔助信道2(SCH2)解擴(kuò)頻裝置，用于通過把陣列輸出的所述解擾的結(jié)果與對(duì)應(yīng)于所述輔助信道2(SCH2)的沃爾什碼相乘而恢復(fù)通過輔助信道2(SCH2)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的接收指，其中所述業(yè)務(wù)信道加權(quán)裝置包括基本信道(FCH)加權(quán)部件，用于通過以碼元速率加權(quán)基本信道(FCH)而補(bǔ)償基準(zhǔn)天線的相位；專用控制信道(DCCH)加權(quán)部件，用于通過以碼元速率加權(quán)專用控制信道(DCCH)而補(bǔ)償基準(zhǔn)天線的相位；輔助信道1(SCH1)加權(quán)部件，用于通過以碼元速率加權(quán)輔助信道1(SCH1)而補(bǔ)償基準(zhǔn)天線的相位；以及輔助信道2(SCH2)加權(quán)部件，用于通過以碼元速率加權(quán)輔助信道2(SCH2)而補(bǔ)償基準(zhǔn)天線的相位。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的接收指，其中所述信道補(bǔ)償裝置被設(shè)置用于補(bǔ)償由于與業(yè)務(wù)信道，即基本信道(FCH)、專用控制信道(DCCH)、輔助信道1(SCH1)、和輔助信道2(SCH2)的每個(gè)信道相關(guān)的路徑延時(shí)而引起的所述相位失真。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的接收指，其中所述跟蹤裝置包括第一復(fù)數(shù)解擾裝置，用于將接收信號(hào)與相對(duì)于f_timing提前1/2碼片時(shí)間的PN碼相乘；第二復(fù)數(shù)解擾裝置，用于將接收信號(hào)與相對(duì)于f_timing滯后1/2碼片時(shí)間的PN碼相乘；第一和第二能量估計(jì)裝置，用于通過分別積分所述早先的解擾器和以后的解擾器的結(jié)果而提供相關(guān)能量；以及跟蹤信息(f_trk)生成裝置，用于通過比較所述第一和第二能量估計(jì)裝置的結(jié)果的大小而提供跟蹤信息(f_trk)。
17.一種使用用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的、以碼元速率工作的接收指的解調(diào)設(shè)備，包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，用于通過過采樣過程把已經(jīng)被下變頻到基帶的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)；搜索器，用于當(dāng)通過所述模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的輸出與對(duì)應(yīng)于導(dǎo)頻信道的PN碼之間的相關(guān)過程計(jì)算搜索器能量時(shí)，把超過預(yù)置閾值的搜索器能量發(fā)送到鎖定檢測器；鎖定檢測器，用于通過使用從所述搜索器提供的所述相關(guān)能量，產(chǎn)生精確幀同步所需要的信號(hào)，這些信號(hào)包括幀復(fù)位信息(f_reset)、幀定時(shí)信息(f_timing)、幀停用信息(f_death)；以及至少一個(gè)接收指，用于以碼元速率用權(quán)加權(quán)業(yè)務(wù)信道信號(hào)，該權(quán)是從反向鏈路的導(dǎo)頻信道的接收數(shù)據(jù)得出的。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的解調(diào)設(shè)備，其中所述接收指包括解擾裝置，它使用幀定時(shí)信息通過將基帶數(shù)字信號(hào)乘以PN碼而對(duì)基帶接收信號(hào)進(jìn)行解擾；導(dǎo)頻積分裝置，它通過積分來自所述解擾裝置的解擾信號(hào)而產(chǎn)生導(dǎo)頻信號(hào)；權(quán)矢量計(jì)算裝置，它使用來自所述解擾裝置及所述導(dǎo)頻積分裝置的信號(hào)產(chǎn)生權(quán)矢量；導(dǎo)頻加權(quán)裝置，用于通過把來自所述權(quán)矢量計(jì)算裝置的權(quán)矢量乘以導(dǎo)頻信號(hào)而產(chǎn)生補(bǔ)償信道的相位延時(shí)的相位補(bǔ)償信號(hào)；沃爾什解擴(kuò)頻裝置，用于通過在所述解擾裝置的輸出與相應(yīng)的沃爾什碼相乘后，在相應(yīng)的碼長度時(shí)間內(nèi)積分每個(gè)信道的相乘的信號(hào)而提供每個(gè)業(yè)務(wù)信道的接收的數(shù)據(jù)；以碼元速率進(jìn)行的業(yè)務(wù)信道加權(quán)裝置，用于通過使用權(quán)矢量來加權(quán)來自沃爾什解擴(kuò)頻裝置的每個(gè)業(yè)務(wù)信道信號(hào)；以及信道補(bǔ)償裝置，用于通過使用所述導(dǎo)頻加權(quán)裝置和業(yè)務(wù)信道加權(quán)裝置的輸出，對(duì)所述沃爾什解擴(kuò)頻裝置的每個(gè)輸出，補(bǔ)償由相位延時(shí)引起的相位失真。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的解調(diào)設(shè)備，其中所述接收指還包括跟蹤裝置，該跟蹤裝置用于從兩個(gè)能量之間的差產(chǎn)生幀跟蹤信息，這兩個(gè)能量是通過積分所述早先的和以后的解擾的結(jié)果而得到的，在所述早先的和以后的解擾中分別使用所述第一和第二同步時(shí)間信息，以便產(chǎn)生用來補(bǔ)償路徑延時(shí)中的微小變化的幀跟蹤信息。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的解調(diào)設(shè)備，其中所述搜索器包括接收信號(hào)處理裝置，用于實(shí)現(xiàn)接收數(shù)據(jù)的包絡(luò)檢測，以使得在每個(gè)天線信道處得到相關(guān)能量；加法裝置，用于把從所述接收信號(hào)處理裝置得到的、在每個(gè)天線信道處的相關(guān)能量相加在一起；以及輸出裝置，用于產(chǎn)生所述加法裝置的結(jié)果作為非相干檢測的最終輸出。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的解調(diào)設(shè)備，其中所述接收信號(hào)處理裝置包括第一計(jì)算裝置，用于通過將沿I-信道和Q-信道的處理結(jié)果的平方的結(jié)果相加而計(jì)算在每個(gè)天線信道處的所述相關(guān)能量的幅度；以及第二計(jì)算裝置，用于將每個(gè)天線信道處的所述相關(guān)能量的計(jì)算出的幅度的結(jié)果相加在一起。
22.一種使用用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的、以碼元速率工作的接收指的解調(diào)方法，包括第一步驟，使用幀定時(shí)信息(f_timing)通過將PN碼乘以接收信號(hào)而對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解擾；第二步驟，產(chǎn)生通過積分解擾的信號(hào)而得到的導(dǎo)頻信號(hào)，以便使用它來計(jì)算權(quán)；第三步驟，通過使用解擾的信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)計(jì)算權(quán)矢量；第四步驟，通過將權(quán)矢量乘以導(dǎo)頻信號(hào)而產(chǎn)生補(bǔ)償信道的相位延時(shí)的相位補(bǔ)償信號(hào)；第五步驟，通過在解擾信號(hào)與相應(yīng)的沃爾什碼相乘后，在相應(yīng)的碼長度時(shí)間內(nèi)積分每個(gè)信道的相乘的信號(hào)而提供每個(gè)業(yè)務(wù)信道的接收的數(shù)據(jù)；第六步驟，通過使用每個(gè)信道的權(quán)矢量以碼元速率加權(quán)每個(gè)業(yè)務(wù)信道信號(hào)；以及第七步驟，通過使用相位補(bǔ)償信號(hào)，對(duì)加權(quán)的業(yè)務(wù)信號(hào)，補(bǔ)償由于信道延時(shí)引起的相位失真。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的解調(diào)方法，其中所述第四步驟，在通過相位延時(shí)估計(jì)而精確地計(jì)算出所述導(dǎo)頻信號(hào)后，將權(quán)矢量與所述導(dǎo)頻信號(hào)相乘。
24.一種計(jì)算機(jī)可讀記錄媒體，用于記錄體現(xiàn)使用以碼元速率工作的接收指的方法的程序，包括第一功能，使用幀定時(shí)信息(f_timing)通過將PN碼乘以接收信號(hào)而對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解擾；第二功能，產(chǎn)生通過積分解擾的信號(hào)而得到的導(dǎo)頻信號(hào)，以便使用它來計(jì)算權(quán)；第三功能，通過使用解擾的信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)計(jì)算權(quán)矢量；第四功能，通過將權(quán)矢量與導(dǎo)頻信號(hào)相乘而產(chǎn)生補(bǔ)償信道相位延時(shí)的相位補(bǔ)償信號(hào)；第五功能，通過在解擾信號(hào)與相應(yīng)的沃爾什碼相乘后，在相應(yīng)的碼長度時(shí)間內(nèi)積分每個(gè)信道的相乘的信號(hào)而提供每個(gè)業(yè)務(wù)信道的接收的數(shù)據(jù)；第六功能，通過使用每個(gè)信道的權(quán)矢量以碼元速率加權(quán)每個(gè)業(yè)務(wù)信道信號(hào)；以及第七功能，通過使用相位補(bǔ)償信號(hào)，對(duì)加權(quán)的業(yè)務(wù)信號(hào)，補(bǔ)償由于信道延時(shí)引起的相位失真。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于智能天線系統(tǒng)中的碼元速率加權(quán)的接收指，以及用于通過使用該接收指來解調(diào)信號(hào)的設(shè)備和方法。本發(fā)明在具有反向?qū)ьl信道的無線通信網(wǎng)絡(luò)中是有用的。而且，通過使用該接收指，本發(fā)明提供了一種解調(diào)設(shè)備和方法，用于使得高速寬帶通信在智能天線系統(tǒng)中是可行的。在業(yè)務(wù)信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)都從終端發(fā)送的這樣的3－G無線通信中，本發(fā)明通過使用導(dǎo)頻信號(hào)計(jì)算最佳化的權(quán)矢量，且計(jì)算出的權(quán)矢量適用于具有碼元速率權(quán)的每個(gè)業(yè)務(wù)信號(hào)。
文檔編號(hào)H04B7/08GK1565089SQ02819690
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2002年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月11日
發(fā)明者林興載 申請(qǐng)人:崔勝元