專利名稱：有效擴頻碼及其功率的確定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對用于通信系統(tǒng)中信號的有效擴頻碼進行檢測 以及對有效擴頻碼進行功率估計的領(lǐng)域。該有效擴頻碼檢測可在通信 系統(tǒng)中用于干擾消除目的。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于對通信 系統(tǒng)中信號的有效擴頻碼進行檢測并對該有效擴頻碼的功率進行估 計的裝置，并且本發(fā)明涉及針對通信系統(tǒng)的信號對有效擴頻碼進行檢 測并對有效擴頻碼的功率進行估計的方法，其中接收到的信號包括了 在所接收到的信號中擴頻的數(shù)據(jù)符號的序列，并且擴頻是由擴頻碼和 /或擴頻因子定義的。
背景技術(shù)：
由于世界上有越來越多的人正在訂購無線通信，所以世界現(xiàn)在 比以往任何時候都更需要無線通信技術(shù)。諸如無線電子郵件、網(wǎng)絡(luò)、
數(shù)字圖片攝取/發(fā)送、GPS輔助定位應(yīng)用、視頻及音頻數(shù)據(jù)流以及TV 廣播之類的第三代(3G)無線數(shù)據(jù)服務(wù)和應(yīng)用所正在提供的功能要遠(yuǎn) 遠(yuǎn)多于僅僅若干年前所能提供的功能。
碼分多路訪問(CDMA)持續(xù)地為語音和數(shù)據(jù)通信提供著比其它 商業(yè)移動技術(shù)更大的容量，其在任何給定時間允許更多的訂購者進行 連接。CDMA是一種"擴展頻率"技術(shù)，其在給定頻帶/空間中允許許 多用戶占用相同的時間和頻率分配。如其名字所暗示的那樣，碼分多 路訪問將稱為擴頻碼的特定碼賦予每個通信以便將其與同一頻譜中 的其它通信進行區(qū)分。通過使用擴頻碼，發(fā)送頻帶被擴展至高于實際 數(shù)據(jù)或信息符號速率的碼片速率(chip rate)例如，如果所使用的 擴頻碼長度為8，則針對每個數(shù)據(jù)符號發(fā)送8個符號(稱為"碼片")。
擴頻碼具有正交特性，在數(shù)學(xué)上這就意味著用于通信的擴頻碼
的內(nèi)積或相關(guān)性為零。擴頻碼的正交性確保了由擴頻碼進行編碼的信
號或數(shù)據(jù)符號序列的分別發(fā)送并不對由其它正交擴頻碼進行編碼的、 并與通信系統(tǒng)的其它用戶相對應(yīng)的其它信號產(chǎn)生或傳播副作用。對某 個發(fā)送器的某種擴頻碼進行查找的接收器把由正交擴頻碼進行編碼 的信號當(dāng)作射頻(RF)信道的噪聲。由于擴頻碼可能具有不同長度， 所以還必須使不同長度的擴頻碼具有正交特性?？赏ㄟ^使用圖1所示
的正交可變擴頻因子(0VSF)樹來實現(xiàn)擴頻碼的構(gòu)建，其中縮寫SF 代表了表征擴頻碼長度的擴頻因子。還可以用定義"碼片速率"/"數(shù) 據(jù)符號速率"或用"數(shù)據(jù)符號持續(xù)時間"/ "碼片持續(xù)時間"來表示 擴頻因子。
直接序列碼分多路訪問(DS-CDMA)使得用戶可以共享相同的RF 信道以便同時發(fā)送數(shù)據(jù)。將要發(fā)送的信息數(shù)據(jù)流被分成一些小段，將 其中每段都在頻譜上分配給RF信道。DS-CDMA發(fā)送器用不同的編碼 波形乘以用戶的每個信號。檢測器接收所有用戶的所有信號(覆蓋時 域及頻域)的和。在傳統(tǒng)的DS-CDMA系統(tǒng)中，通過將整個接收到的信 號與用戶的編碼波形進行相關(guān)來檢測用戶的特定信號。
DS-CDMA中的不同用戶的擴頻碼落入OVSF樹的可能不同的級， 從而提供各種級別的服務(wù)質(zhì)量(QoS) 。 UMTS FDD (通用移動通信系 統(tǒng)頻分雙工)下行鏈路就是一個特例，其中利用了范圍在4至512 之間的擴頻因子對用戶符號進行擴頻。在這個系統(tǒng)以及其它類似的系 統(tǒng)中，雖然在基站(BS)側(cè)發(fā)送的用戶信號是正交的，但是由于發(fā)送 器和接收器之間的傳輸信道(其中，對于用戶的每個信號，信道是由 多于一個的不同傳輸路徑組成的)的多路徑效應(yīng)，所以這種正交性在 移動站(MS)前端不復(fù)存在。因此，多路徑是導(dǎo)致無線電信號通過兩 個或更多路徑到達接收天線的一種傳輸現(xiàn)象，其同時提供對以不同時 間延遲到達接收器的信號進行使用的可能性。在CDMA中，對多路徑 信號進行組合以便在接收器上產(chǎn)生甚至更強的信號。多路徑產(chǎn)生的原 因包括大氣波導(dǎo)、電離層反射和折射、以及來自諸如高山或建筑物之 類的地面物體的反射。
但是，接收器必須能夠解決多路徑的負(fù)面作用。為此，存在三 種通用的方案來應(yīng)付導(dǎo)致了干擾的正交喪失這一問題
1. 最直接和最基本的方案就是將由多路徑所產(chǎn)生的干擾當(dāng)作加性高斯白噪聲(AWGN)，并且采用傳統(tǒng)的Rake接收 器，通過從多個延遲形式的接收信號收集能量，并經(jīng)過 與該特定用戶的擴頻碼進行相關(guān)的過程，從而獨立于其 它用戶地檢測用戶符號。
2. 第二種方案是干擾抑制，其通過使用碼片速率信道均衡 器來部分地找回正交性，并且再次通過與特定用戶的擴 頻碼進行相關(guān)來獨立于其它用戶地估計該特定用戶的符號
3. 第二種方案是干擾消除(IC)。首先，通過包含前兩個 方案中的一種方案的方法來估計已知有效干擾擴頻碼的 符號。隨后，對所估計出來的符號被重新擴頻、重新放 入信道、并且將其從初始接收到的信號中刪除。
針對多路徑環(huán)境，對于必須支持N個信道時接收器的復(fù)雜度以N 倍變大。
考慮第一種方案，Rake接收器僅可處理多路徑環(huán)境中的有限個 路徑。并且，在M個路徑的情況中，Rake接收器將使用M個復(fù)數(shù)數(shù) 據(jù)相關(guān)器來將所接收到的信號與特定用戶的擴頻碼進行相關(guān)，這是一 個復(fù)雜并且就所需成本和功率而言昂貴的方案。
考慮第二種方案，僅僅抑制了干擾，并且僅僅在某種程度上給 出了所希望的正交性。
本發(fā)明涉及第三種方案，其中，對于干擾消除器，本質(zhì)上是要 知道實際擴頻碼及其功率。但是，類似US20020057730-A1和 US6678314-B2的代表所述第三種方案的現(xiàn)有技術(shù)方法仍舊在計算上 復(fù)雜并會產(chǎn)生或者造成處理延遲。為了能夠進行快速數(shù)據(jù)處理和發(fā) 送，持續(xù)不斷地需要改善了運行時間的實質(zhì)上更有效的干擾消除。
在US20020057730-Al和US6678314-B2所公開的代表所述第三 種方案的現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)解決了確定擴頻序列這一問題。它們的通 用方案是通過探訪OVSF樹中的多個級、在這些級進行多重相關(guān)、以 及確定與最大相關(guān)值相對應(yīng)的碼的存在，從而檢測出碼的存在。然而，
在兩個現(xiàn)有技術(shù)文獻中描述的方法仍舊是計算復(fù)雜的。
此外，在無線電通信中，信道估計是主要問題之一，特別是當(dāng) 移動系統(tǒng)經(jīng)受多路徑衰落時，也就是說，針對用戶的每個信號，發(fā)送
信道由多于一個的不同傳輸路徑組成。在使用CDMA技術(shù)來允許多個 用戶訪問單個信道時，系統(tǒng)易受遠(yuǎn)近效應(yīng)的影響。當(dāng)來自不同用戶的 信號以相差很大的不同的功率級到達接收器時，遠(yuǎn)近效應(yīng)問題出現(xiàn)。 遠(yuǎn)近效應(yīng)問題已經(jīng)顯示出能嚴(yán)重地降低傳統(tǒng)CDMA系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)單用 戶技術(shù)(例如匹配濾波器、校正器等)的性能。這些系統(tǒng)試圖利用功 率控制來限制遠(yuǎn)近效應(yīng)問題。但是，即使是一點點的遠(yuǎn)近效應(yīng)也會極 大地降低傳統(tǒng)接收器的性能。
適當(dāng)?shù)毓烙嫈U頻碼并刪除它們在所接收到的信號中的作用，這 對信道估計也是有利，這是因為基于將已知訓(xùn)練模式與所接收到的有 噪聲的通用導(dǎo)頻信道(CPICH)進行相關(guān)的信道估計質(zhì)量也被多用戶 干擾極大地影響著。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種裝置和方法，該裝置和方 法用于對通信系統(tǒng)中信號的有效擴頻碼進行檢測，尤其是在多速率直 接序列碼分多路訪問(DS-CDMA)中，其中不同用戶的擴頻碼落入正 交可變擴頻因子(0VSF)樹的可能不同的級中，并且該裝置和方法用 于估計有效擴頻碼的功率，從而以改進的運行時間(runtime)來進 行有效的干擾消除。
該目的通過一種裝置實現(xiàn)，其對用于通信系統(tǒng)中信號的有效擴 頻碼進行檢測并且對該有效擴頻碼的功率進行估計，其中接收到的信 號包括了在該接收到的信號中擴頻的數(shù)據(jù)符號的序列，并且擴頻是由 擴頻碼和/或擴頻因子定義的，其中該裝置包括相關(guān)裝置，該相關(guān) 裝置用于在擴頻碼樹的單個級上執(zhí)行多次相關(guān)，并且產(chǎn)生輸出采樣； 以及有效性確定及功率估計裝置，用于觀測在所述單個級上產(chǎn)生的所 述輸出采樣，對所有的現(xiàn)有碼的有效性進行確定，并且通過提取并處 理來自所述輸出采樣的信息來對有效擴頻碼的功率進行估計。
此外，該目的通過一種方法實現(xiàn)，其對通信系統(tǒng)中的信號的有 效擴頻碼進行檢測并且對該有效擴頻碼的功率進行估計，其中接收到 的信號包括了在該接收到的信號中擴頻的數(shù)據(jù)符號的序列，并且擴頻 是由擴頻碼和/或擴頻因子定義的，其中該方法包括第一步驟，在 擴頻碼樹的單個級上執(zhí)行多次相關(guān)，并且產(chǎn)生輸出采樣；以及第二步 驟，觀測在所述單個級上產(chǎn)生的所述輸出采樣，對所有的現(xiàn)有碼的有 效性進行確定，并且通過提取并處理來自所述輸出采樣的信息來對有 效擴頻碼的功率進行估計。
在本發(fā)明中，裝置和方法兩者均可用于通信系統(tǒng)中的干擾消除。 此外，可通過并行或串行的方式實現(xiàn)干擾消除。
此外，該目的通過一種計算機程序產(chǎn)品實現(xiàn)，其包括代碼裝置， 當(dāng)該代碼裝置在計算機控制的裝置上運行時，其執(zhí)行用于進行有效擴 頻碼檢測及有效擴頻碼功率估計的前述方法的步驟。
從屬權(quán)利要求中定義了有利發(fā)展。
本發(fā)明的一個優(yōu)勢是在不損害與有效擴頻碼的檢測及其功率估 計相關(guān)的質(zhì)量的情況下改善運行時間。
在本發(fā)明中，以最有效的方式在單個級上結(jié)合地執(zhí)行了多次相 關(guān)，并且在規(guī)定時期期間在該級上觀測在該相關(guān)步驟中所產(chǎn)生的輸出 采樣，并通過提取并處理來自這些采樣的信息來對所有現(xiàn)有碼執(zhí)行確 定。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一種有利發(fā)展，可通過使用快速Walsh Hadamard變換(FWHT)在系統(tǒng)中的實際最高擴頻因子(Lmax)下執(zhí)行 多次相關(guān)。在本發(fā)明中，F(xiàn)WHT的使用提供了顯著更低的運行時間復(fù) 雜度，尤其是與多次獨立相關(guān)的情況相比較而言。此外，在本發(fā)明中， FWHT的使用適合于利用定制的并行處理器結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。而且，F(xiàn)WHT 所產(chǎn)生的輸出采樣提供了用于確定有效擴頻碼及其功率的合適的統(tǒng) 計結(jié)果。
此外，本發(fā)明提供了實現(xiàn)的各種可選方式，其允許更高程度的 復(fù)雜度并可將方法調(diào)節(jié)成適合于所給定的環(huán)境。實現(xiàn)的復(fù)雜度與裝置 和方法均相關(guān)。例如，在檢查相應(yīng)的擴頻碼的有效性時，可以在很大
范圍內(nèi)選擇適當(dāng)?shù)?VSF樹的級。有效性檢查可以以任何級別次序來
完成。此外，可通過在接下來的部分中更加詳細(xì)地描述的混合的同源 搜索來執(zhí)行有效性搜索。此外，可串行地或逐塊地完成有效性確定及 功率估計。最后但不是最不重要的，本發(fā)明為檢測到的擴頻碼的功率 估計提供了多種替換方案，這也將在接下來的部分中進行更加詳細(xì)的
描述o
通過結(jié)合附圖來閱讀隨后關(guān)于本發(fā)明優(yōu)選實施例的說明，本發(fā) 明將得到更加清晰的理解，其中
圖1示出了在解釋本發(fā)明的操作中發(fā)揮作用的正交可變擴頻因
子(0VSF)樹；
圖2示出了在解釋本發(fā)明的操作中發(fā)揮作用的典型的通信系統(tǒng)；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的對用于通信系統(tǒng)中信號的有效 擴頻碼進行檢測以及對有效擴頻碼進行功率估計的裝置；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的對用于通信系統(tǒng)中信號的有效 擴頻碼進行檢測以及對有效擴頻碼進行功率估計的方法的流程圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的有效性確定和功率估計的流程
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的每組輸出采樣的有效性確定和 功率估計的流程圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的針對同源搜索(homogenous search)機制的一組FWHT輸出；
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的混合搜索機制；
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的有效擴頻碼的檢測及其功率估 計的串行實現(xiàn)；以及
圖IO示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的有效擴頻碼的檢測及其功率估 計的分塊實現(xiàn)。
具體實施例方式
圖1示出了在用于擴頻碼檢測的本發(fā)明中所使用的正交可變擴
頻因子(0VSF)。如上所述，擴頻碼被用于通過用信號的數(shù)據(jù)位乘以 更高頻率的擴頻碼來對所發(fā)送的信號的頻譜進行擴展，從而增大了所 發(fā)送的信號的數(shù)據(jù)速率。這些擴頻碼形成自被稱為正交可變擴頻因子 樹的碼樹，其中給定擴頻因子SF下或者OVSF樹的某級上的所有碼都 是彼此正交的。對OVSF碼的使用使得不同長度的各種擴頻碼可以相 互正交。因此，在0VSF結(jié)構(gòu)中，多速率可被建模成多碼。
圖2示出了可采用本發(fā)明的典型的通信系統(tǒng)。在此，CDMA系統(tǒng) 包括多個移動或用戶站(MS,,…，MSk)，其允許多個用戶(1，…，K) 與基站(BS,)進行通信?；?BS,)和移動用戶站(MS,，…，MSk)
兩者中的每一個都具有發(fā)送器(tbvtms,..,tMSk )和接收器
(Rbs,，Rmv...，RMSk)。基站BSi的發(fā)送器T^,在下行鏈路或向前鏈路中 將數(shù)據(jù)發(fā)送至每個用戶站MS!,…，MSk，并且基站BS,的接收器R^,在上 行鏈路或者反向鏈路中從每個移動用戶站MSU…，MSk接收數(shù)據(jù)?；?BS,和移動用戶站MS,，…，MSK之間的空間通常為上行鏈路和下行鏈路通 信兩者都提供了多路徑環(huán)境。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的對用于通信系統(tǒng)中信號的有效 擴頻碼進行檢測以及對有效擴頻碼進行功率估計的裝置。在此，所述 裝置是UMTS FDD (通用移動通信系統(tǒng)頻分雙工)下行鏈路中的移動 用戶站的接收器，該鏈路中利用了范圍在4至512之間的擴頻因子對 用戶符號進行擴頻。在該實施例中，移動站的接收器本身就代表了均 衡器，其中對每個用戶碼分配了單個相關(guān)器。接收器包括前端濾波
裝置31;線性濾波裝置32;向下采樣裝置33;解擾裝置34;串轉(zhuǎn)并
轉(zhuǎn)換器裝置35;相關(guān)裝置36;和有效性確定及功率估計裝置37。
首先，在接收器中，在對從基站接收到的信號s進行采樣之前 先使其通過模擬前端濾波裝置31。在碼片速率采樣的情況下，濾波 裝置31所采用的濾波器可能是脈沖形狀匹配的濾波器，以便滿足 Nyquist準(zhǔn)則，其中Nyquist或臨界頻率至少與正被采樣的信號的帶 寬(或者如果信號為基帶信號，則為最大頻率) 一樣大。在過采樣的 情況下(即采樣頻率高于Nyquist頻率的兩倍)，濾波裝置31所采
用的濾波器可能是低通濾波器，其兩側(cè)帶寬等于采樣速率。此外，如 果碼片速率采樣或脈沖形狀匹配濾波器是由濾波裝置31執(zhí)行的，則
在線性濾波裝置32中執(zhí)行傳輸信道的均衡和/或匹配。否則，如果在 濾波裝置31中出現(xiàn)過采樣條件，則在線性濾波裝置32中防止傳輸信 道和脈沖形狀兩者的影響。此后，通過向下采樣裝置33來對濾波器 輸出序列進行向下采樣，并由解擾裝置34對其進行解擾。
在實現(xiàn)之前確定通信系統(tǒng)最大有效擴頻因子(Laax)。例如，對 于UMTS FDD下行鏈路，L咖可能為512。
解擾裝置34的輸出端上的碼片序列(chip sequence)首先通 過串轉(zhuǎn)并轉(zhuǎn)換器裝置35和相關(guān)裝置36，從而在擴頻碼樹的單個級上 執(zhí)行多次相關(guān)并且產(chǎn)生輸出采樣。在系統(tǒng)中，通過快速Walsh Hadamard變換(FWHT)以最高擴頻因子Lmax用有效的方法實現(xiàn)了相 關(guān)裝置36。具體地說，在0VSF樹的級SF-Lmax完成了對所有可能的 正交碼的相關(guān)。相關(guān)裝置36的輸出是源自根據(jù)擴頻因子的多個實際 符號序列的L，個偽符號序列。對FWHT的使用提供了這樣的優(yōu)勢，
即，顯著地降低了相關(guān)裝置36的運行時間復(fù)雜度(0(Uaxlog2(Uj))，
尤其是與多個獨立相關(guān)進行比較時，并且對FWHT的使用適合于利用 定制的并行處理器結(jié)構(gòu)進行實現(xiàn)。如果使用了擴頻碼樹的L,級上的 M個擴頻碼，則對FWHT (而不是M個獨立相關(guān)器)的使用使得復(fù)雜度
從MUax個單元降低到了 L,l0g2(Uax)個單元。例如，在考慮UMTS FDD
下行鏈路時，針對"ax的值，最顯而易見的選擇是512。通過選擇更
小的U^值，可以進一步降低復(fù)雜度(假設(shè)當(dāng)Lmax為512時，它僅加
載一些低速率功率控制命令，同時存在上載操作，因此其有效性因子
非常小)。因此，當(dāng)執(zhí)行多次相關(guān)時，可以考慮L皿x二 256的級。此
外，當(dāng)使用Lmax并行校正器時，復(fù)雜度為0(L2nax)。例如，當(dāng)使用Lmax
=256時，可以達到16倍的復(fù)雜度增益。另外，F(xiàn)WHT所產(chǎn)生的輸出 采樣為有效擴頻碼及其功率的確定提供了很好的統(tǒng)計結(jié)果。
在此，必須注意的是，用于對信號的有效擴頻碼進行檢測以及 對有效擴頻碼進行功率估計的裝置的結(jié)構(gòu)可能隨著接收器類型的改 變而改變。在圖3所示的實施例中，展示了均衡器的使用，其中每個用戶代碼都被分配在單個相關(guān)器上。在經(jīng)典的I ake接收器實現(xiàn)中(其 中， 一個相關(guān)器被分配到每個用戶碼的每個路徑)，每個路徑需要一 個F冊T，并且基于最大比值合并(MRC)來對FWHT的輸出進行加和。 在利用有效性確定及功率估計裝置37繼續(xù)進行之前，先確定通 信系統(tǒng)的最小有效擴頻因子(Lnin)。例如，對于UMTS FDD下行鏈路，
L^in可能為4。
在確定了最小有效擴頻因子(Lrain)之后，有效性確定及功率估 計裝置37觀測并分析源自多個實際符號序列(擴頻因子為Lraax/m2， 其中we(0,l，…,log2("狀/i^)p的由相關(guān)裝置36中的FWHT所產(chǎn)生的
輸出采樣或Lmax個偽符號序列。在此，通過利用Lmin個獨立擴頻碼檢
測器和擴頻碼功率估計器提取并處理來自輸出采樣的信息，以確定所 有現(xiàn)有擴頻碼的有效性，其中所述檢測器和估計器的每一個均提供了
作為輸出的擴頻碼指示符CI和相應(yīng)的功率水平PL。
如前面提到的那樣，本發(fā)明示出了對均衡器的使用來用于干擾
消除目的，但是另一實現(xiàn)可以使用Rake接收器。在此，應(yīng)該注意的 是，均衡器和Rake接收器都不是必須為干擾消除器的分立模塊。實 際上，Rake接收器或均衡器其實可以是干擾消除器的構(gòu)建塊。在這 種情況下，干擾消除器的每次迭代，諸如并行干擾消除(PIC)或串 行干擾消除(SIC)，均可實現(xiàn)為Rake接收器或均衡器。并且，可以 在干擾消除器迭代的所選擇出來的子組中重復(fù)該方案。因此，通過更 高的干擾消除迭代，可以顯著地改進性能。
此外，目標(biāo)接收器并不限于干擾消除器。更確切的說，要求知 道未知用戶的碼及功率的任何接收器都可以從上述方案中受益。這種 均衡器的一個示例是使用了諸如導(dǎo)頻音之類的訓(xùn)練序列的直接判決 自適應(yīng)均衡器方案。例如，對于FDD下行鏈路，CPICH導(dǎo)頻音可被用 于訓(xùn)練目的。直接判決自適應(yīng)均衡器方案可經(jīng)由LMS或RLS等來實現(xiàn)。 在對有效擴頻碼進行檢測并對其功率進行估計之后，可執(zhí)行相應(yīng)擴頻 碼的符號的檢測。這些檢測到的符號可進一步與導(dǎo)頻音組合以訓(xùn)練直 接判決自適應(yīng)均衡器。因此，可以改進"有效的"訓(xùn)練信號的功率并 因此也改進了均衡器的性能。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的對用于通信系統(tǒng)中信號的有效 擴頻碼進行檢測以及對有效擴頻碼進行功率估計的方法的流程圖。通 過使用圖3中的前述實施例的術(shù)語和數(shù)值，可以部分地解釋該方法。
在本實施例中，存在一種在多速率直接序列碼分多路訪問(DS-CDMA) 系統(tǒng)中對有效擴頻碼進行盲檢測以及對有效擴頻碼的功率進行估計 的方法，其中在所述系統(tǒng)中不同用戶的擴頻碼落入正交可變擴頻因子 (OVSF)樹的可能不同的級中。在通信系統(tǒng)中，針對信號檢測有效擴 頻碼，其中所接收到的信號包括了在該接收到的信號中擴頻的數(shù)據(jù)符 號的序列，并且其中擴頻是由擴頻碼和/或擴頻因子定義的。
在本實施例中，在方法的第一步驟(S41)確定通信系統(tǒng)的最大 有效擴頻因子Lmax。例如，對于UMTS FDD下行鏈路，L皿為512。并 且，在步驟S42,通過使用快速Walsh Hadamard變換(FWHT)來執(zhí) 行OVSF樹的單個級(最大擴頻因子Lmax)上與所有可能的正交碼的 相關(guān)。對FWHT的使用提供了這樣的優(yōu)勢，即，顯著地降低了執(zhí)行多 次相關(guān)(S42)這一步驟的運行時間復(fù)雜度(0(L,log2(L,)))，尤其 是與多個獨立相關(guān)進行比較時，并且對FWHT的使用適合于利用定制 的并行處理器結(jié)構(gòu)進行實現(xiàn)。如果考慮使用了擴頻碼樹的L,級上的 M個擴頻碼的情況，則對FWHT (而不是M個獨立相關(guān)器)的使用使得
復(fù)雜度從ML,個單元降低到了 Uaxl0g2(Ux)個單元。例如，在考慮
UMTS FDD下行鏈路時，針對L^的值，最顯而易見的是512。通過選
擇更小的Lmax值，可以進一步降低復(fù)雜度(假設(shè)當(dāng)Lmax為512時，它 僅加載一些低速率功率控制命令，同時存在上載操作，因此其有效性
因子非常小)。因此，當(dāng)執(zhí)行多次相關(guān)時，可以考慮Lmax = 256的級。 在相關(guān)步驟(S42)中，獲得了源自多個實際符號序列(擴頻因子為 Lmax/2m，其中m"0,l,…,Iog2(Z隨/A^)p的Ux個偽符號序列(041)。 FWHT所產(chǎn)生的輸出采樣為有效擴頻碼及其功率的確定提供了很好的 統(tǒng)計結(jié)果。當(dāng)使用Lmax并行相關(guān)器時，相關(guān)步驟(S42)的復(fù)雜度為 0(L2nax)。例如，當(dāng)使用Lnax = 256時，可以通過并行相關(guān)器達到16 倍的復(fù)雜度增益。
在步驟S43，確定通信系統(tǒng)的最小有效擴頻因子(Lmln)。例如，
對于UMTS FDD下行鏈路，L^可能為4。在步驟S43中確定了最小有 效擴頻因子(Lmin)之后，在有效性確定及功率估計步驟S44中，通 過提取并處理來自L,個輸出采樣041的信息來觀測并分析在相關(guān)步 驟S42中產(chǎn)生的輸出采樣或Uax個偽符號序列041。在執(zhí)行了有效性 確定及功率估計步驟S44代碼之后，提供指示符042和相應(yīng)的功率水 平043。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的有效性確定和功率估計的流程 圖。在進入圖5的實施例之前，必須注意的是，在OVSF結(jié)構(gòu)中，多 速率可被建模成多碼。因此，OVSF樹中的特定擴頻碼cu上所載有 的符號序列被劃分成每組2"個符號的幾個組時， 一組符號可被看作 等同于其子碼{^,2^ 1,...,^2，).1}上所載有的2 個等方差偽符 號的組合。
在本實施例中，在步驟S51， OVSF樹被分成源自O(shè)VSF樹的Lmin 級的多個獨立的OVSF碼樹(051)。在步驟S52，相關(guān)步驟(S42) 執(zhí)行之后所獲得的L^x個輸出采樣(041)被劃分成每組具有Lmax/Lmin
個元素的"in個組Gi，其中每個組Gi(i二U，…，I^iJ)均包括輸出采樣
(Fj， Fi+L,..， Fi+(L .L )}。在本實施例中，元素052給出了代表組Gi
、1 廣l隨 i"max htn,V
的步驟S52的輸出。此外，分別檢查來自052的每個組 Gi(i={l,…，L^))并完成該工作。步驟S53的有效性確定及功率估計 按組執(zhí)行。為便于清楚的呈現(xiàn)，在本實施例中，示出了針對每組Gi 的對步驟S53的順序執(zhí)行?？傮w上，組Gi的處理方式是可選的，例 如可以順序地或者并行地完成該處理。同樣，本發(fā)明并沒有規(guī)定選擇 組Gi來執(zhí)行步驟S53的方式。
例如，如果Ua。等于4，則將存在4個獨立邏輯0VSF樹(051)， 并且在與每個邏輯樹的外部分支相對應(yīng)的擴頻因子級L^上將存在相 關(guān)步驟(S42)的L隨/4個輸出(041)。另一方面，如果Un等于16， 則將存在16個獨立邏輯OVSF樹，并且在與每個邏輯樹的外部分支相
對應(yīng)的擴頻因子級Lmax上將存在相關(guān)步驟(S42)的Lmax/16個輸出
(041)。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的對每組輸出采樣的有效性確定
和功率估計(S53)的流程圖。在前面的實施例的步驟的描述的基礎(chǔ) 上，本實施例將對步驟S53進行更詳細(xì)的描述。在此，某組Gi被認(rèn) 為是輸入，用以進行有效性確定以及擴頻碼的功率估計。如上面提到 的那樣，組中的偽符號序列或輸出采樣源自多個實際符號序列(根據(jù) 擴頻因子Lmax/2m，其中we(0,l，…,Iog2(丄麵/i^)P 。通過在各種m值 下檢查擴頻碼來執(zhí)行有效性確定及功率估計步驟(S53)。此外，有 效碼的搜索的完成獨立于相應(yīng)邏輯樹上的每組中的采樣。在本實施例 中，考慮m"0,l,…,log2(i^狀/i^》。對于每個m值，在步驟S61構(gòu)建 包含在Gi中的每組具有2"個偽序列的輸出釆樣的組。此外，在步驟 S62，通過比較子組的元素和/或通過幅值假定檢查來執(zhí)行有效性確 定。對于組Gi，本實施例所表示的子方法(S53)的輸出為碼指示符 CI和相應(yīng)的功率水平PL，其中C/e042并且i^e043。
在總體上沒有損耗的情況下，考慮采用一般的UMTS FDD下行鏈 路(其中Uax=512， Lrain=4, QPSK作為單獨的調(diào)制方案)情況來給出 具體示例。在級512上，F(xiàn)WHT輸出被劃分成128個元素一組的多個 組。每個組Gi(i^l，2，3，4))均具有FWHT輸出伐，F(xiàn)i+4，...， Fi+50S}。獨立 于相應(yīng)邏輯樹上的每組中的采樣，執(zhí)行對有效碼的搜索。例如圖7 示出了第一組。在此，相關(guān)的輸出組為{巧，F(xiàn)5，...， F5。9}。針對有效性檢 查，對于薩0，所有這些128個輸出都分別地進行考慮。對于m-l， 以兩個元素一組如{巧，F(xiàn)257)，(F5， F261)，...，(F253，巧。9)}來處理采樣。對于 m=2 ， 以四 個 元 素 一 組 如
諷，F(xiàn)257， F129， F385),(F5， F261， F133， F389)，...,(F125， F381， F253， 5。9)}來處理采樣， 并且，最后對于『7，所有元素被結(jié)合地進行處理。
接下來，針對前幾個m值，詳細(xì)地討論有效性確定。 對于薩0，來自0VSF樹的級L,的每個實際符號(bJ也將是特 定相關(guān)器輸出上的偽符號Gu。所以，對于用于UMTS下行鏈路的QPSK (正交相移鍵控)調(diào)制，希望來自任何相關(guān)器的實數(shù)/虛數(shù)輸出的絕對 值幾乎具有單個幅值。相應(yīng)的擴頻碼的有效性可通過比較最大和最小 觀測到的元素來確定。如果它們近似，則相應(yīng)的擴頻碼被確定為有效 的。
對于m=l，如果來自級，的每2個實際符號(b2，1, b2,2}被組成組，
那么級 LMX上的相應(yīng)的兩個偽符號將為 <formula>formula see original document page 18</formula>.隨后獲得實際的組符號估計為
<formula>formula see original document page 18</formula>。必須說明的一個特性是，對于
QPSK調(diào)制，如果級^L上存在有效性，則每個(b2,1, b2,2)實數(shù)對的實數(shù)/虛
數(shù)部分的絕對值與{0,1}或{1，0}的縮放形式匹配。換句話說，如果將某
時期內(nèi)的偽符號序列對的實數(shù)/虛數(shù)采樣的絕對值集中在一起，那么它
們中的一半將為0，而另一半將為常數(shù)。因此，給出了三種選擇來檢查
級Lmax/2上的碼的有效性
1. 通過利用加法/減法來組合b2,1 和 b2,2并且檢查單幅值假定，從
而估計b2,1 和、或b2,2序列。
2. 逐元素地比較偽符號對，檢查{0，1}模式，并且在包含比較出 的較大元素的組中測試單幅值假定。
3. 從緩存區(qū)中的對收集采樣，對采樣進行分類，在較大的一半 上測試單幅值假定，并且測試幅值差，即較大的一半和較小的一半之 間的{0， 1}假定。
方法二和三消除了在每個級上得到符號估計的需要。相反，每
兩個連續(xù)級一次就足夠了。就速度和面積來說， 一種方法優(yōu)于其它方
法，這取決于實現(xiàn)的類型。
返回m值，對于m=2，從級k將每4個實際符號組成為
{b4,1,b4,2,b4,3,b4,4}對應(yīng)的級Lmax上4個偽符號將為，(6"+ 2+ 3+W，
^-會(6"—W、4)，以及 ~ 1
64，4 =，" "A2 -64,3"4,4)
隨后可以獲得實際的組符號估計，即
A 1Z***^ 、
6" = 51*4,1 +&4,2 - 1 - &4,2》 ^4,4 =5 (64,1-64,2 — 64,1 "4,2》
為了便于進一步處理，m個值的觀測被限制在從多個級估計出來
的實際符號的僅僅前幾個元素。因此，對于每級^，考慮2m個符號。 在此，僅僅估計與前幾個元素相對應(yīng)的實數(shù)/虛數(shù)幅值，其具有
^M-4rf;t,的形式。按照這種方式，由ovsf樹的多級檢查了相
，2t=1 '
同數(shù)量的符號，因此在實現(xiàn)中可以重新利用一些硬件模塊。
首先，可以忽略求和操作之前的縮放系數(shù)。在這種情況下，如 果適當(dāng)?shù)臄U頻碼可被確定為有效，那么隨后可引入縮放系數(shù)用于功率 計算。
此外，與針對級L^的情況一樣，對于多個擴頻碼，并不需要
2
直接從各種級獲取幅值估計。對于這些級上的擴頻碼，可通過來自最 接近它們的父碼(parent code)的偽符號幅值估計對來完成有效性 檢查。在本發(fā)明中，符號估計中針對所有碼的有效性搜索機制被稱為 同源搜索，并且在考慮上述方法二和三的至少一種實現(xiàn)時，使用了混 合搜索機制。
有效擴頻碼的檢查及其功率的估計可以串行地完成，其中針對
每個新采樣地或逐塊地檢查假定，其中采樣被緩沖，并且假定通過采 集到的采樣來進行檢查。
圖7中示出了同源搜索機制的示例。圖8示出了混合搜索機制 的示范，其中在每兩級上完成一次符號估計。針對r^U,3，5，7l的檢 查同樣也采用針對111={0，2，4,6}的符號估計。在兩幅圖中，虛線圈給 出了符號估計的耦合，而黑點線對應(yīng)于各級上由處理的采樣所估計出 來的符號。在隨后的步驟中，它們被分成實數(shù)/虛數(shù)部分。隨后計算 這些部分的絕對值并將其饋入用于串行實現(xiàn)的圖9和用于分塊實現(xiàn) 的圖IO所示的有效性檢查和粗略功率估計的串行實現(xiàn)或分塊實現(xiàn)。 對于圖10中的設(shè)置目的，對于所有擴頻碼，可以串行地完成采樣緩 沖，從而覆蓋了對多個碼的勘測，并且在需要勘測擴頻碼的有效性時， 可以啟動矩形區(qū)域中所示的分類和檢査機制。因此，可以節(jié)省功率并 減少處理時間。
此外，本發(fā)明提供了用于對檢測到的擴頻碼進行粗略的符號幅 值估計或功率估計的多個替換方案。以下是多種可能性中的一些
1. 如果針對假定檢測來對采樣進行緩沖和分類，那么可將中間 元素(例如中值)作為幅值估計；
2. 可將分類列表的平均數(shù)作為幅值估計；
3. 最小元素和最大元素的平均值可作為幅值估計；
4. 如果采用以每個新采樣進行漸進的檢査，那么可分配兩個寄 存器來保持最大和最小觀測到的輸出，并且在最后將它們的平均值作 為幅值估計；
5. 此外，可對2或4中給出的前述方法進行修改，以便漸進地 利用每個新的(FWHT)輸出重新計算平均值。
并且，可以以任何順序完成有效性檢查。但是，重要的是跟隨 比其它軌跡快的引導(dǎo)至有效碼的軌跡。由于在該時刻檢測到有效碼， 所以針對其所有父擴頻碼及子擴頻碼的勘測都被阻止。一種直接的方 式是，從最高級Lmax開始，并且漸進地進入0VSF樹的根部。替換的 方式是從最可能的級開始。例如，在UMTS FDD下行鏈路中，在級128 給出語音服務(wù)。此外，可同時檢査多于一個的級，以便加速決定的作
出。但是，有些問題必須注意，這是因為可能存在消耗寶貴資源和時 間的冗余操作。并且，移動終端可能己經(jīng)知道某些碼上的有效性的存 在。隨后，從搜索中排除掉與這些碼相對應(yīng)的父碼及子碼的位置。例
如，對于擴頻因子SF二256， PCIPCH和PCPCH占據(jù)了前兩個碼。移動 終端知道它自己的一個或多個碼，并且可能已經(jīng)知道一些HSDCSH 碼的存在。
在考慮數(shù)值L^ax和Lo^的確定時，還有些問題必須說明。在本發(fā) 明的一些實施例中，對于畫TSFDD下行鏈路，Uax被設(shè)置為512。為 了降低有效性確定及功率估計裝置37所提供的有效性決定過程的復(fù) 雜度，對于干擾消除目的，數(shù)值512的擴頻碼可被忽略，這是因為它 僅僅負(fù)載了一些低速率的功率控制命令，同時存在上載操作，并且因 此其有效性因子是非常低的。此外，在圖3中的本發(fā)明的實施例中， 對于UMTS FDD下行鏈路，L^被設(shè)置為4。在某些條件下，擴頻因子 的范圍可能被限制得更多。例如，如果存在高速包數(shù)據(jù)訪問(HSDPA) 服務(wù)，L^被當(dāng)作16，這是因為對于擴頻因子SF-16,采用擴頻因子 4/8來代替分別采用4/2多碼是沒有好處的。對于干擾消除目的，這 是一種合理假設(shè)。當(dāng)HSDPA服務(wù)被使用，還可以采用16-Q認(rèn)調(diào)制。 在這種情況下，可以估計HSDPA服務(wù)級中的符號，并且可以檢查有限 字母表而不是單幅值假定。為此，可以首先對實數(shù)和/或虛數(shù)采樣的 絕對值進行緩沖和分類。之后，檢查分類列表的最大元素和最小元素 之間的比值3的假定。
應(yīng)該注意的是，本發(fā)明并不限于任何特定實施例或者所述方法 的限制性能。如上述替換方案所示的那樣，存在多種組合以及與所述 方法相對應(yīng)的替換執(zhí)行方案。因此，優(yōu)選實施例可能在所附權(quán)利要求 的范圍內(nèi)變化。
應(yīng)該注意的是，上述實施例說明了而不是限制了本發(fā)明，并且 本領(lǐng)域技術(shù)人員將能在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下設(shè)計出 多種替換實施例。在權(quán)利要求中，括號中的標(biāo)號不應(yīng)該被解釋為限制 權(quán)利要求。詞語"包括"的使用并不排除除了權(quán)利要求中所陳述的元 素和步驟之外其它元素和步驟的存在。放在元素之前的冠詞"一個"、
"一種"的使用并不排除多個該元素的存在。本發(fā)明可通過包括多個 不同元素的硬件實現(xiàn)。在列舉了多個裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝 置中的多個可通過同一種硬件實現(xiàn)。事實僅僅在于，在相互不同的從 屬權(quán)利要求中陳述的某些方法并不表示這些方法的結(jié)合不能用于提 供優(yōu)勢。
權(quán)利要求
1. 一種裝置，其對用于通信系統(tǒng)中信號的有效擴頻碼進行檢測并且對該有效擴頻碼的功率進行估計，其中接收到的信號包括了在該接收到的信號中擴頻的數(shù)據(jù)符號的序列，并且所述擴頻是由擴頻碼和/或擴頻因子定義的，其中所述裝置包括a)相關(guān)裝置(36)，用于在擴頻碼樹的單個級上執(zhí)行多次相關(guān)，并且產(chǎn)生輸出采樣；以及b)有效性確定及功率估計裝置(37)，用于觀測在所述單個級上產(chǎn)生的所述輸出采樣，對所有的現(xiàn)有碼的有效性進行確定，并且通過提取并處理來自所述輸出采樣的信息來對有效擴頻碼的功率進行估計。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述相關(guān)裝置(36)是由并 行相關(guān)器實現(xiàn)的。
3. 如前述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述有 效性確定及功率估計裝置(37)特征在于并行實現(xiàn)。
4. 如前述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述裝 置代表了通信系統(tǒng)中的接收器。
5. 如前述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述裝 置代表了通信系統(tǒng)中的均衡器。
6. 如權(quán)利要求1至4中的任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述 裝置代表了通信系統(tǒng)中的Rake接收器。
7. 如權(quán)利要求1至4中的任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述 裝置代表了直接判決自適應(yīng)均衡器。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述直接判決自適應(yīng)均衡器 使用訓(xùn)練序列。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述訓(xùn)練序列是導(dǎo)頻音。
10. 如權(quán)利要求7至9中的任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所 述直接判決自適應(yīng)均衡器是由所述有效性確定及功率估計裝置(37) 所檢測到的擴頻碼的符號來訓(xùn)練的。
11. 如前述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述 裝置是干擾消除器的構(gòu)建塊。
12. —種對裝置的使用，其將前述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求 所述的裝置用于消除通信系統(tǒng)中的干擾。
13. —種如權(quán)利要求12所述的對裝置的使用，其中所述干擾消 除是并行干擾消除。
14. 一種如權(quán)利要求12所述的對裝置的使用，其中所述干擾消 除是串行干擾消除。
15. —種方法，其對用于通信系統(tǒng)中信號的有效擴頻碼進行檢 測并且對該有效擴頻碼的功率進行估計，其中接收到的信號包括了在 該接收到的信號中擴頻的數(shù)據(jù)符號的序列，并且所述擴頻是由擴頻碼 和/或擴頻因子定義的，其中所述方法包括a) 第一步驟(S42)，在擴頻碼樹的單個級上執(zhí)行多次相關(guān)， 并且產(chǎn)生輸出采樣(041);以及b) 第二步驟(S44)，觀測在所述單個級上產(chǎn)生的所述輸出采 樣(041)，對所有的現(xiàn)有碼的有效性進行確定，并且通過提取并處 理來自所述輸出采樣(041)的信息來對有效擴頻碼的功率進行估計。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中不同用戶的擴頻碼落入所 述擴頻碼樹的不同級。
17. 如權(quán)利要求15或16所述的方法，其中所述第一步驟(S42) 是通過快速Walsh Hadamard變換FWHT來實現(xiàn)的。
18. 如權(quán)利要求15至17中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中 所述第一步驟(S42)是在系統(tǒng)中所使用的最高擴頻因子(Lnax)下執(zhí) 行的。
19. 如權(quán)利要求15至18中的任一權(quán)利要求所述的方法，進一 步包括步驟在所述第二步驟(S44)的規(guī)定時期期間觀測所述輸出 采樣(041)。
20. 如權(quán)利要求15至19中的任一權(quán)利要求所述的方法，進一 步包括步驟在所述第二步驟(S44)中，將所述輸出采樣(041)劃 分成預(yù)定數(shù)目的組(052)的步驟(S52)。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，進一步包括步驟針對所述組 (052)的每一組，在所述第二步驟(S44)中執(zhí)行有效性確定及功率估計的步驟(S53)。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，進一步包括步驟通過將組 (052)的元素劃分成至少包括一個元素的各種長度的子組的步驟 (S61)，來分析所述輸出采樣(041)的組(052)的元素，其中所述擴頻碼樹被劃分成(S51)子樹，并且其中通過分析子組的元素和 所述擴頻碼樹的子樹的碼和/或通過幅值假定檢驗來執(zhí)行有效性確定 及功率估計的步驟(S62)。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，包括步驟使用所述擴頻碼樹 的子樹的所有級來進行有效性確定及功率估計的步驟(S53)。
24. 如權(quán)利要求22所述的方法，包括步驟使用所述擴頻碼樹 的子樹的預(yù)定級來進行有效性確定及功率估計的步驟(S53)。
25. 如權(quán)利要求22至24中的任一權(quán)利要求所述的方法，包括 步驟串行地執(zhí)行有效性確定及功率估計的步驟(S53)。
26. 如權(quán)利要求22至24中的任一權(quán)利要求所述的方法，包括 步驟逐塊地執(zhí)行有效性確定及功率估計的步驟(S53)。
27. 如前述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中并行 地執(zhí)行所述第一步驟(S42)中的多次相關(guān)。
28. —種計算機程序產(chǎn)品，包括代碼裝置，當(dāng)該代碼裝置在受 計算機控制的裝置上運行時，其用于執(zhí)行如權(quán)利要求15至27中的任 一權(quán)利要求所述的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對用于通信系統(tǒng)中信號的有效擴頻碼進行檢測并對有效擴頻碼進行功率估計的方法和裝置。此外，本發(fā)明確保了有效干擾消除。在擴頻碼樹的單個級上執(zhí)行多次相關(guān)，隨后在規(guī)定時期期間在該級觀測所產(chǎn)生出來的輸出采樣，并且通過提取并處理來自這些采樣的信息來為所有現(xiàn)有碼進行有效性及功率的確定。在相關(guān)步驟中，在系統(tǒng)實際的最高擴頻因子下執(zhí)行單一的快速Walsh Hadamard變換。
文檔編號H04B1/707GK101379719SQ200680045525
公開日2009年3月4日 申請日期2006年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月6日
發(fā)明者法布里齊奧·托馬蒂斯, 艾哈邁德·巴斯圖格 申請人:Nxp股份有限公司