專利名稱：碼分多址通信系統(tǒng)中的多徑檢測方法及接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多徑檢測技術(shù)，特別是指一種碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)中的多徑檢測方法及CDMA接收機(jī)。
背景技術(shù)：
CDMA技術(shù)具有大容量、多用戶、軟容量以及具有抑制系統(tǒng)帶內(nèi)噪聲的優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)于傳統(tǒng)的頻分多址(FDMA)和時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。正因如此，以CDMA技術(shù)為基礎(chǔ)的第三代(3G)移動(dòng)通信系統(tǒng)成為當(dāng)前大力推進(jìn)的主流無線移動(dòng)通信商用系統(tǒng)。
在采用碼分多址的無線通信系統(tǒng)中，無線信號(hào)在空中傳播時(shí)一方面要受到障礙物、電離層等的阻擋、折射、反射和散射的影響，另一方面有限帶寬的信號(hào)在空中傳播時(shí)還會(huì)在頻域上發(fā)生偏移和擴(kuò)展，因此，接收機(jī)收到的信號(hào)已經(jīng)不是直達(dá)的一路信號(hào)，而是從不同方向經(jīng)不同路徑來的多路信號(hào)，該多路信號(hào)中所傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)都一樣，但具有不同的延時(shí)，是相互獨(dú)立的發(fā)送信號(hào)復(fù)本的疊加，一般將這種從不同路徑來的同一數(shù)據(jù)源信號(hào)稱為多徑信號(hào)。
在直接序列碼分多址(DS-CDMA)系統(tǒng)中，由于數(shù)據(jù)符號(hào)被長的偽隨機(jī)(PN)序列所擴(kuò)展，因此每個(gè)碼片(chip)的持續(xù)時(shí)間很短，這樣，通過不同路徑傳到接收機(jī)的信號(hào)，就能在碼片上被有效地分離。那么，如果能在碼片級(jí)準(zhǔn)確地跟蹤到各路信號(hào)，之后再對(duì)每路信號(hào)用具有多個(gè)接收分支(finger)的瑞克(RAKE)接收機(jī)來分別處理、合并，就可以將多徑混疊帶來的干擾轉(zhuǎn)化為多徑經(jīng)RAKE合并后的分集增益。這里，所述跟蹤到各路信號(hào)的操作稱為多徑搜索。可見，要想減少多徑混疊帶來的干擾，多徑搜索的主要作用就在于盡可能準(zhǔn)確、不遺漏地檢測到最主要的多徑分量，精確度至少應(yīng)為1/2chip。
通常，根據(jù)多徑時(shí)延將相距只有1～2個(gè)chip的多徑稱為短延時(shí)多徑，相距超過2個(gè)chip的多徑稱為長延時(shí)多徑。目前，在城區(qū)環(huán)境中主要的多徑分布在3個(gè)微秒以內(nèi)，郊區(qū)在0.5個(gè)微秒以內(nèi)，建筑物內(nèi)則在0.2微秒以內(nèi)；在3GPP給出的多徑衰減傳輸條件的信道環(huán)境下，更有連續(xù)4徑相距只有1個(gè)chip的情況。顯然，對(duì)于3G標(biāo)準(zhǔn)而言，短延時(shí)多徑在實(shí)際中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)。
對(duì)于短延時(shí)多徑而言，由于信號(hào)在時(shí)域上旁瓣的存在，在實(shí)際應(yīng)用中將會(huì)對(duì)彼此產(chǎn)生較大的串?dāng)_。具體來說就是由于無線信號(hào)都有一定的帶寬限制，所以信號(hào)在發(fā)送之前都必須經(jīng)過碼片成形濾波器進(jìn)行濾波，以將信號(hào)帶寬限定在設(shè)計(jì)的范圍之內(nèi)。同時(shí)，根據(jù)傅立葉變換可知，有限帶寬的信號(hào)在時(shí)域上不可能無限的窄。圖1示出了滾降因子為0.22時(shí)的升余弦濾波器的脈沖響應(yīng)圖，從圖中可以看出，脈沖響應(yīng)的旁瓣對(duì)前后相鄰2個(gè)chip內(nèi)的信號(hào)有較明顯的殘余影響，而對(duì)前后相鄰1個(gè)chip內(nèi)的影響很大，甚至可與信號(hào)本身的大小相當(dāng)。顯然，在實(shí)際中多徑的峰值必然會(huì)受到短延時(shí)多徑串?dāng)_的影響。
圖2A給出了單徑功率響應(yīng)的脈沖示意圖，圖2B至圖2D分別給出了時(shí)間上相隔1、1.5、2個(gè)碼片的雙徑干擾疊加示意圖。圖2A至圖2D的橫坐標(biāo)為時(shí)延，單位為碼片，縱坐標(biāo)為歸一化功率。圖2A中，實(shí)線表示的曲線為單脈沖響應(yīng)，Pi為當(dāng)前檢測到的峰值，Pi-1和Pi+1分別為峰值Pi兩側(cè)相鄰的旁瓣。圖2B為相隔1碼片時(shí)雙徑信號(hào)的干擾疊加，其中，實(shí)線表示的曲線為接收到的信號(hào)功率響應(yīng)Py(t)，點(diǎn)劃線表示的曲線為實(shí)際的一個(gè)信號(hào)功率響應(yīng)P1(t)，虛線表示的曲線為實(shí)際的另一個(gè)信號(hào)功率響應(yīng)P2(t)。如圖2B所示，當(dāng)兩徑相距1碼片時(shí)，接收到的信號(hào)的功率響應(yīng)Py(t)已經(jīng)與實(shí)際的信號(hào)響應(yīng)P1(t)和P2(t)明顯不同，P1(t)與P2(t)疊加成的峰值Py(t)高于真實(shí)多徑響應(yīng)P1(t)和P2(t)的峰值?，F(xiàn)有技術(shù)中都是檢測局部最大峰值樣點(diǎn)，因此，若按現(xiàn)有技術(shù)來檢測，就會(huì)將Py(t)保留，而將P1(t)與P2(t)去掉，這樣就會(huì)發(fā)生檢測錯(cuò)誤和檢測遺漏的情況，此時(shí)多徑錯(cuò)誤檢測的偏差為1/2碼片。其中，檢測錯(cuò)誤也稱為虛警；檢測遺漏也稱為漏警。圖2C、圖2D在相隔1.5和2個(gè)碼片時(shí)，也存在同樣的問題，在此不再詳述。
當(dāng)然，對(duì)于圖2B～2D出現(xiàn)的問題，也可以通過對(duì)發(fā)生偏差的多徑用多徑跟蹤環(huán)節(jié)來校正，比如常用的延遲鎖相環(huán)(DLL)。但這樣一來，就必然增加多徑跟蹤環(huán)節(jié)的負(fù)擔(dān)，而且并不一定能完全的校正過來，原因是通常的多徑跟蹤方法都要花費(fèi)較長的時(shí)間才能達(dá)到收斂，且當(dāng)多徑相距較近時(shí)，多徑之間的相互串?dāng)_通常會(huì)導(dǎo)致跟蹤位置不能正確的收斂。如圖2B所示情形，若P1(t)和P2(t)的峰值被去掉，Py(t)的峰值被保留，即使在多徑跟蹤理想工作的情況，也只能鎖定到P1(t)或P2(t)中的一條徑，另一條必然會(huì)被漏掉。因此，按現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行檢測，系統(tǒng)性能將受到較大的損失。
根據(jù)上述分析可知，在短延時(shí)條件下，多徑之間幾乎不可必免的會(huì)因旁瓣串?dāng)_而變形，但現(xiàn)有技術(shù)不能對(duì)局部峰值的真假進(jìn)行有效地檢測和區(qū)分，那么，在短延時(shí)條件下檢測錯(cuò)誤就會(huì)大量產(chǎn)生，導(dǎo)致虛警和漏警概率都大大升高。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種CDMA系統(tǒng)中的多徑檢測方法，能在減輕多徑跟蹤環(huán)節(jié)負(fù)擔(dān)的同時(shí)，有效減小短延時(shí)條件下的虛警和漏警概率。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種CDMA接收機(jī)，能同時(shí)降低虛警概率和漏警概率。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種碼分多址通信系統(tǒng)中的多徑檢測方法，該方法包括A、對(duì)當(dāng)前搜索區(qū)間內(nèi)的所有樣點(diǎn)進(jìn)行多徑初始檢測，得到峰值檢測樣點(diǎn)；B、檢測當(dāng)前讀取的非0值樣點(diǎn)Pi和Pi+3是否均為局部峰值點(diǎn)，如果是，則進(jìn)行局部雙峰值檢測，否則進(jìn)行局部單峰值檢測；C、緩存經(jīng)過峰值檢測后得到的非0值樣點(diǎn)Pi對(duì)應(yīng)的延時(shí)信息；D、判斷峰值檢測是否結(jié)束，如果結(jié)束，則輸出緩存的延時(shí)和功率信息；否則，讀取下一非0值樣點(diǎn)作為新的Pi和Pi+3，返回步驟B。
步驟A和B之間該方法還包括將步驟A得到的樣點(diǎn)按延時(shí)信息的先后次序排列，并按順序讀取非0值樣點(diǎn)Pi和Pi+3，其中i的初始值為1。
上述方案中，所述多徑初始檢測進(jìn)一步包括A1、從當(dāng)前搜索區(qū)間內(nèi)所有樣點(diǎn)的功率值中，找出第L個(gè)最大的功率值PL，對(duì)功率值小于PL的樣點(diǎn)功率進(jìn)行累加，之后求累加值的平均值S；A2、計(jì)算初始檢測門限值，將所有低于初始檢測門限值的樣點(diǎn)功率值置為0，之后將置0后的功率樣點(diǎn)和未置0的功率樣點(diǎn)作為峰值檢測的樣點(diǎn)。
其中，所述初始檢測門限值為平均值S與參數(shù)λ的乘積，其中，λ為[1，100]內(nèi)的實(shí)數(shù)。
上述方案中，步驟A1具體包括A11、將搜索區(qū)間內(nèi)的各樣點(diǎn)功率值按延時(shí)先后順序進(jìn)行排列，設(shè)置循環(huán)變量S和M的初始值為0，從所有樣點(diǎn)功率中找出第L個(gè)最大的功率值PL；其中，所述L的值根據(jù)所采用的過采樣倍數(shù)和瑞克接收機(jī)接收分支數(shù)來決定；A12、比較PM與PL，如果PM＜PL，則將PM值累加到S中，執(zhí)行步驟A13，否則執(zhí)行步驟A14；A13、判斷是否讀完所有樣點(diǎn)，如果是，則執(zhí)行步驟A15；否則，執(zhí)行步驟A14；A14、將M加1，返回步驟A12；A15、計(jì)算并輸出S的平均值。
上述方案中，步驟B中所述檢測當(dāng)前讀取的非0值樣點(diǎn)Pi和Pi+3是否均為局部峰值點(diǎn)具體為B11、判斷Pi＞0且Pi＞Pi-1且Pi＞Pi+1是否成立，如果不成立，則Pi不是局部峰值，結(jié)束當(dāng)前判斷流程；如果成立，則執(zhí)行步驟B12；B12、判斷Pi+3＞0且Pi+3＞Pi+2且Pi+3＞Pi+4是否成立，如果成立，則Pi和Pi+3均為局部峰值點(diǎn)，如果不成立，則Pi+3不是局部峰值。
相應(yīng)的，步驟B所述局部雙峰值檢測具體為將Pi和Pi+3各自前后相鄰的樣點(diǎn)功率值置0；步驟B所述局部單峰值檢測具體為B21、判斷Pi-1＜SinglePath_Th·Pi且Pi+1＜SinglePath_Th·Pi是否成立，如果成立，則執(zhí)行步驟B23，如果不成立，則執(zhí)行步驟B22；其中，SinglePath_Th為單徑門限；B22、判斷MAX(Pi-1，Pi+1)＞ShortDelay_Th1·Pi且MIN(Pi-1，Pi+1)＞ShortDelay_Th2·Pi是否成立，如果成立，則執(zhí)行步驟B24，如果不成立，則執(zhí)行步驟B23；其中，ShortDelay_Th1和ShortDelay_Th2分別為短延時(shí)門限一和短延時(shí)門限二；B23、將Pi-1、Pi+1分別置0，執(zhí)行步驟B25；B24、將假峰值Pi及兩個(gè)真多徑峰值的旁徑Pi-2、Pi+2置0，執(zhí)行步驟B25；B25、輸出檢測后的功率值。
其中，所述單徑門限SinglePath_Th為P(Tc/2)+δ，其中，δ為噪聲余量，δ∈(0，0.03)；所述短延時(shí)門限一ShortDelay_Th1為1(2γ)2+δ1,]]>短延時(shí)門限二ShortDelay_Th2為(1γ-1)2+δ2,]]>δ1和δ2為噪聲余量，δ1∈(0，0.2)、δ2∈(0，0.08)。
上述方案中，步驟B與步驟C之間進(jìn)一步包括相鄰樣值檢測的步驟，具體為B31、讀取局部峰值檢測后存儲(chǔ)的延時(shí)功率值Pi，其中i的初始值為0；B32、檢測Pi＞0且Pi+1＞0是否成立，如果成立，再判斷Pi＞Pi+1是否成立，如果是，則將Pi+1置0，否則將Pi置0；如果不成立，則執(zhí)行步驟B33；B33、判斷相鄰樣值檢測是否結(jié)束，如果結(jié)束，則執(zhí)行步驟C；如果未結(jié)束，將i加1，返回步驟B31。
本發(fā)明還提供了一種碼分多址接收機(jī)，包括射頻前端、N倍過采樣器、瑞克接收處理器，該接收機(jī)還包括接收濾波器，用于完成對(duì)N倍過采樣器過采樣后的信號(hào)進(jìn)行接收匹配濾波，并將匹配濾波后信號(hào)分別送至多徑搜索器、多徑跟蹤器和瑞克接收處理器；多徑搜索器，用于粗略地搜索各多徑信號(hào)的時(shí)延位置，并將搜索到的多徑時(shí)延位置送至多徑管理器；多徑管理器，用于管理、協(xié)調(diào)、分配搜索到的多徑延時(shí)信息，并將多徑延時(shí)位置提供給多徑跟蹤器；多徑跟蹤器，用于跟蹤多徑管理器提供的多徑延時(shí)位置并進(jìn)行精同步，將精確的多徑位置信息送到瑞克接收處理器，并同時(shí)反饋給多徑管理器。
其中，所述多徑搜索器進(jìn)一步包括2倍基帶速率抽取器，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)N倍采樣數(shù)據(jù)的2倍基帶速率抽?。幌嚓P(guān)器，用于計(jì)算樣點(diǎn)的相關(guān)值；延時(shí)功率譜生成器，用于計(jì)算樣點(diǎn)相關(guān)值的功率譜；初始檢測器，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)樣點(diǎn)功率譜的初始檢測；峰值檢測器，用來實(shí)現(xiàn)對(duì)樣點(diǎn)功率譜的峰值檢測；經(jīng)過接收濾波器處理后的數(shù)據(jù)，經(jīng)2倍基帶速率抽取器抽取后，獲得2倍過采樣的數(shù)據(jù)信息，所獲得的數(shù)據(jù)與本地偽隨機(jī)碼在相關(guān)器中計(jì)算各個(gè)采樣點(diǎn)的相關(guān)值，各相關(guān)值經(jīng)延時(shí)功率譜生成器后再依次通過初始檢測器和峰值檢測器進(jìn)行相關(guān)功率的檢測。
上述方案中，所述峰值檢測器進(jìn)一步包括功率排序單元，用于將經(jīng)過初始檢測得到的樣點(diǎn)功率值Pi按延時(shí)先后順序排列，并將排序后的樣點(diǎn)功率值依次送至局部峰值判決單元；局部峰值判決單元，用于確定Pi、Pi+3是否為局部峰值，并在確定至少Pi為局部峰值時(shí)觸發(fā)局部峰值檢測單元完成局部峰值檢測；局部峰值檢測單元，用于實(shí)現(xiàn)局部單峰值或雙峰值檢測，并在完成峰值檢測后觸發(fā)相鄰樣值檢測單元；循環(huán)變量處理單元，用于初始化循環(huán)變量或控制循環(huán)變量遞加；相鄰樣值檢測單元，用于將均大于0的相鄰峰值中功率較小的樣點(diǎn)的功率值置0，并控制完成所有相鄰樣值的檢測；延時(shí)信息處理單元，緩存并輸出經(jīng)過相鄰樣值檢測的所有峰值中大于0的峰值功率信息Pi和對(duì)應(yīng)的延時(shí)信息Ci。
本發(fā)明提供的CDMA系統(tǒng)中的多徑檢測方法及接收機(jī)，通過設(shè)定三個(gè)不同的門限，不僅能有效地區(qū)分長、短延時(shí)多徑，而且能有效地對(duì)短延時(shí)條件下局部峰值的真假做出準(zhǔn)確的判斷，避免了現(xiàn)有技術(shù)中存在的不能有效區(qū)分長延時(shí)多徑和短延時(shí)多徑、以及短延時(shí)多徑情況下兩個(gè)多徑相互疊加產(chǎn)生的假峰值比兩個(gè)多徑真峰值高的問題，本發(fā)明能同時(shí)降低虛警概率和漏警概率，且實(shí)現(xiàn)方法簡單，有效地減輕了多徑跟蹤環(huán)節(jié)的負(fù)擔(dān)。


圖1為升余弦濾波器的脈沖響應(yīng)示意圖；圖2A為單徑功率響應(yīng)的脈沖示意圖；圖2B為相隔1個(gè)碼片時(shí)雙徑干擾疊加示意圖；圖2C為相隔1.5個(gè)碼片時(shí)雙徑干擾疊加示意圖；圖2D為相隔2個(gè)碼片時(shí)雙徑干擾疊加示意圖；圖3為本發(fā)明多徑檢測方法的實(shí)現(xiàn)流程示意圖；圖4為本發(fā)明初始檢測平均值計(jì)算方法的流程示意圖；圖5為本發(fā)明初始檢測結(jié)果的示意圖；圖6為本發(fā)明多徑峰值檢測的具體實(shí)現(xiàn)流程圖；圖7為本發(fā)明的局部單峰值檢測流程示意圖；圖8為本發(fā)明CDMA系統(tǒng)接收機(jī)的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明多徑搜索器的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的核心思想是對(duì)通過初始檢測后的多徑峰值進(jìn)行檢測，檢測時(shí)將多徑峰值分為局部雙峰值和局部單峰值，對(duì)于局部雙峰值，保留兩個(gè)最大的雙峰值；對(duì)于局部單峰值，能同時(shí)通過長延時(shí)單徑門限和兩個(gè)短延時(shí)雙徑門限的去掉該局部單峰值，同時(shí)保留其兩側(cè)與其相鄰1/2碼片處的多徑峰值，否則保留此時(shí)的局部單峰值。
這里，保留局部單峰值的情況有兩種一種是不能通過長延時(shí)單徑門限的保留此時(shí)的局部單峰值，另一種是能通過長延時(shí)單徑門限但不能同時(shí)通過兩個(gè)短延時(shí)雙徑門限的保留此時(shí)的局部單峰值。
圖3為本發(fā)明中多徑檢測的實(shí)現(xiàn)流程示意圖，如圖3所示，本發(fā)明的多徑檢測方法包括以下步驟步驟300對(duì)當(dāng)前搜索區(qū)間內(nèi)的所有樣點(diǎn)進(jìn)行多徑初始檢測，得到進(jìn)行峰值檢測的樣點(diǎn)；步驟301將多徑初始檢測后得到的樣點(diǎn)按延時(shí)信息的先后次序排列，初始化循環(huán)變量i＝1，之后按順序讀取非0值樣點(diǎn)Pi和Pi+3；這里，所述延時(shí)信息也就是多徑的位置；步驟302～304檢測當(dāng)前讀取的非0值樣點(diǎn)Pi和Pi+3是否均為局部峰值點(diǎn)，如果否，則進(jìn)行局部單峰值檢測，如果是，則進(jìn)行局部雙峰值檢測；這里，所述如果否是指Pi是局部峰值點(diǎn)而Pi+3不是局部峰值點(diǎn)的情況，因?yàn)閿?shù)據(jù)放入存儲(chǔ)器之后是按地址大小順序讀取的；步驟305緩存經(jīng)過單徑或雙徑峰值檢測后得到的非0值樣點(diǎn)Pi對(duì)應(yīng)的延時(shí)信息；步驟306～308判斷峰值檢測是否結(jié)束，如果結(jié)束，則輸出緩存的多徑功率信息和延時(shí)信息即位置值進(jìn)行后續(xù)處理，否則，按順序讀取Pi和Pi+3下一相鄰的非0值樣點(diǎn)Pi+1和Pi+4，將所讀取的非0值樣點(diǎn)Pi+1和Pi+4作為新的Pi和Pi+3，返回步驟302。
圖3所示流程中，步驟301中所述的排序主要是為了操作方便、避免遺漏應(yīng)該處理的數(shù)據(jù)，因此在實(shí)際應(yīng)用中也可以省略，只要能保證所有非0值樣點(diǎn)都處理到即可。相應(yīng)的，如果不排序，步驟308中所述的Pi+1和Pi+4就不一定是Pi和Pi+3相鄰的下一非0值樣點(diǎn)，只要是未處理過的非0值樣點(diǎn)即可。
從圖3的流程可以看出，本發(fā)明是先進(jìn)行多徑初始檢測，再進(jìn)行峰值檢測。其中，多徑初始檢測的過程包括以下步驟步驟401從當(dāng)前搜索區(qū)間內(nèi)所有樣點(diǎn)的功率值中，找出第L個(gè)最大的功率值PL，對(duì)功率值小于PL的樣點(diǎn)功率進(jìn)行累加，然后求累加值的平均值S。
本步驟中，所述計(jì)算樣點(diǎn)平均值的具體做法如圖4所示，包括步驟401a將搜索區(qū)間內(nèi)的各樣點(diǎn)功率值按延時(shí)先后順序進(jìn)行排列；步驟401b設(shè)置循環(huán)變量的初始值S＝0、M＝0；步驟401c從所有樣點(diǎn)功率中找出第L個(gè)最大的功率值PL，其中，L的值由采用的過采樣倍數(shù)和RAKE接收機(jī)的finger數(shù)來決定，本發(fā)明中，L等于接收機(jī)中的finger數(shù)，通常不超過8。
步驟401d～401e將當(dāng)前讀取的樣值功率PM與PL進(jìn)行比較，如果PM＜PL，則將PM值累加到S中，即S＝S+PM，執(zhí)行步驟401f；否則，執(zhí)行步驟401g，讀取下一個(gè)PM值，直到讀完所有的功率樣點(diǎn)。
步驟401f判斷是否讀完所有樣點(diǎn)，如果是，則執(zhí)行步驟401h；否則，執(zhí)行步驟401g；步驟401g對(duì)循環(huán)變量M做累加，即M＝M+1，返回步驟401d。
步驟401h計(jì)算并輸出S的平均值。
上述步驟中，步驟401a～401c可以同時(shí)進(jìn)行，執(zhí)行沒有先后順序。
步驟402計(jì)算初始檢測門限值Intial_Th＝λ*S，其中，λ為[1，100]內(nèi)的實(shí)數(shù)。圖5給出了經(jīng)過初始檢測的結(jié)果曲線，即用平均后得到的S值與參數(shù)λ相乘，計(jì)算出初始檢測門限Initial_Th。
步驟403將所有低于初始檢測門限值的樣點(diǎn)功率值置為0，其它高于Initial_Th的功率樣點(diǎn)保留，之后將置0后的功率樣點(diǎn)和未置0的功率樣點(diǎn)作為進(jìn)行峰值檢測的樣點(diǎn)。
對(duì)于峰值檢測部分，具體處理流程如圖6所示，包括以下步驟步驟601將經(jīng)過初始檢測得到的樣點(diǎn)功率值Pi按延時(shí)的先后順序依次排列，初始化循環(huán)變量i＝1。
步驟602～603檢測Pi是否為局部峰值，即判斷Pi＞0且Pi＞Pi-1且Pi＞Pi+1是否成立，如果不成立，則將循環(huán)變量i加1，之后返回步驟602，再檢測下一個(gè)樣點(diǎn)功率是否為局部峰值；如果成立，則執(zhí)行步驟604。
步驟604～606檢測Pi+3是否為局部峰值，即判斷Pi+3＞0且Pi+3＞Pi+2且Pi+3＞Pi+4是否成立，如果成立，如圖2C所示情形，此時(shí)Pi與Pi+3均為真峰值，則將Pi-1、Pi+1、Pi+2、Pi+4置0；如果不成立，則對(duì)Pi進(jìn)行局部單峰值檢測。
步驟607～609判斷局部峰值檢測是否結(jié)束，如果結(jié)束，則將循環(huán)變量i的值置為0，讀取局部峰值檢測后存儲(chǔ)的延時(shí)功率值Pi；如果沒結(jié)束，則返回步驟603。這里，所述判斷是指判斷所有的樣點(diǎn)功率值在局部峰值檢測中是否都讀完，也就是判斷循環(huán)變量i是否已指到存儲(chǔ)器的最后。
步驟610～613檢測Pi＞0且Pi+1＞0是否成立，如果成立，再判斷Pi＞Pi+1是否成立，如果是，則將Pi+1置0，否則將Pi置0；如果不成立，則執(zhí)行步驟614。
步驟614～615判斷相鄰樣值檢測是否結(jié)束，如果結(jié)束，則執(zhí)行步驟616；如果未結(jié)束，將i加1，返回步驟609。
步驟616～617計(jì)算所有大于0的峰值功率信息Pi對(duì)應(yīng)的延時(shí)信息C，并緩存Pi、Pi，將緩存的功率信息Pi和延時(shí)信息Ci輸出進(jìn)行后續(xù)處理，比如對(duì)多徑信息進(jìn)行管理、協(xié)調(diào)和分配等。
在步驟606中提到進(jìn)行局部單峰值檢測，具體的檢測過程如圖7所示，包括以下步驟步驟701判斷Pi是否為長延時(shí)單徑產(chǎn)生的峰值，如圖2A所示，當(dāng)兩徑間延時(shí)的距離超過2chips時(shí)，可將Pi看作是單徑峰值，此時(shí)只需判斷Pi-1＜SinglePath_Th·Pi且Pi+1＜SinglePath_Th·Pi是否成立，如果成立，表明此時(shí)是如圖2A所示的長延時(shí)單徑峰值，則執(zhí)行步驟703；如果不成立，則說明存在短延時(shí)雙徑疊加，此時(shí)Pi為相鄰雙徑疊加成的假峰值，如圖2B所示，執(zhí)行步驟702。
本步驟中，SinglePath_Th為單徑門限，SinglePath_Th的值可以通過以下方法計(jì)算
假設(shè)濾波器的單位脈沖響應(yīng)為h(t)，響應(yīng)的功率譜為P(t)＝h2(t)，如圖2A所示。那么，單徑門限SinglePath_Th＝P(Tc/2)+δ，其中，δ為設(shè)置的噪聲余量，δ與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最低工作信噪比(SNR)和計(jì)算相關(guān)的長度有關(guān)，可以通過系統(tǒng)仿真來確定，通常取δ∈(0，0.03)。對(duì)于滾降系統(tǒng)a＝0.22的升余弦濾波器，p(Tc/2)＝0.3962，此時(shí)SinglePath_Th∈(0.3962，0.4262)。
步驟702對(duì)Pi進(jìn)行短延時(shí)峰值檢測，即判斷MAX(Pi-1，Pi+1)＞ShortDelay_Th1·Pi且MIN(Pi-1，Pi+1)＞ShortDelay_Th2·Pi是否成立，如果成立，則執(zhí)行步驟704；如果不成立，則說明雖然當(dāng)前的峰值Pi受到相鄰多徑疊加的影響，但兩徑的疊加結(jié)果并沒有超過兩個(gè)真實(shí)徑的峰值，如圖2D所示，此時(shí)檢測到的峰值是多徑的真實(shí)峰值，因此執(zhí)行步驟703。
本步驟中，ShortDelay_Th1和ShortDelay_Th2分別為兩個(gè)短延時(shí)單徑的門限短延時(shí)門限一和短延時(shí)門限二，ShortDelay_Th1和ShortDelay_Th2的值可以通過以下方法計(jì)算假設(shè)兩個(gè)短延時(shí)單徑的單位脈沖響應(yīng)分別為h1(t)＝h(t)，h2(t)＝β·h(t-Tc)，0＜β≤1，則實(shí)際接收到的脈沖響應(yīng)hy(t)＝h(t)+β·h(t-Tc)。如圖2B所示，用Pi-1、Pi+1、Pi分別表示兩個(gè)單徑的功率峰值和這兩個(gè)單徑正中間疊加在一起的實(shí)際響應(yīng)的功率峰值，因此有Pi＝[h(Tc/2)+β·h(-Tc/2)]2、Pi-1＝h2(0)、Pi+1＝β2·h2(0)。求疊加出來的值超過兩個(gè)真實(shí)多徑峰值的條件，即Pi>Pi-1Pi>Pi+1⇒(γ+β·γ)2>1(γ+β·γ)2>β2,]]>(γ=h(Tc/2)h(0),0<β≤1)]]>解一元二次不等式組可得1/γ-1＜β≤1，進(jìn)一步有MAX(Pi-1,Pi+1)Pi=1(γ+γ·β)2∈[1(2γ)2,1)MIN(Pi-1,Pi+1)Pi=β2(γ+γ·β)2∈((1γ-1)2,1(2γ)2]]]>設(shè)置短延時(shí)門限一和短延時(shí)門限二分別為ShortDelay_Th1=1(2γ)2+δ1,]]>ShortDelay_Th2=(1γ-1)2+δ2,]]>δ1和δ2為設(shè)置的噪聲余量，與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最低工作SNR和計(jì)算相關(guān)的長度有關(guān)，可以通過系統(tǒng)仿真來確定，通常取δ1∈(0，0.2)，δ2∈(0，0.08)。對(duì)于滾降系數(shù)α＝0.22的升余弦濾波器有γ＝0.6294，此時(shí)，得到兩個(gè)短延時(shí)單徑的門限為ShortDelay_Th1∈(0.632，0.832)、ShortDelay_Th2∈(0.347，0.427)。
步驟703將Pi-1、Pi+1分別置0，之后執(zhí)行步驟705；步驟704將假峰值Pi及兩個(gè)真多徑峰值的旁徑Pi-2、Pi+2置0后，執(zhí)行步驟705；步驟705輸出檢測后的功率值。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的多徑檢測方法，本發(fā)明提出一種CDMA接收機(jī)的結(jié)構(gòu)，如圖8所示，本發(fā)明的CDMA接收機(jī)包括射頻前端800、N倍過采樣器802、接收濾波器804、多徑搜索器806、多徑跟蹤器810、多徑管理器808以及RAKE接收處理器812。其中，射頻前端800用以完成接收射頻部分的處理，即完成數(shù)據(jù)從電磁信號(hào)到基帶信號(hào)的轉(zhuǎn)換，處理后的信號(hào)通過N倍過采樣器802再送到接收濾波器804。N倍過采樣器802用于實(shí)現(xiàn)對(duì)基帶信號(hào)的N倍過采樣，其中N應(yīng)不小于2。接收濾波器804用以完成對(duì)N倍過采樣器802過采樣后的信號(hào)進(jìn)行接收匹配濾波，若發(fā)送端用的是根升余弦(RRC)濾波器，那么在接收端也會(huì)用RRC濾波器來接收，并且濾波后的信號(hào)等效于發(fā)送信號(hào)被升余弦濾波器濾波。多徑搜索器806用于粗略地搜索各多徑信號(hào)的時(shí)延位置，并將搜索到的多徑時(shí)延位置送至多徑管理器，通常精度不低于1/2chip；多徑管理器808用來管理、協(xié)調(diào)、分配搜索到的多徑延時(shí)信息，并將多徑延時(shí)位置提供給多徑跟蹤器810；多徑跟蹤器810用來跟蹤多徑管理器808提供的多徑延時(shí)位置并進(jìn)行精同步，將跟蹤到的各徑精確的多徑延時(shí)信息提供給RAKE接收處理器812并反饋給多徑管理器808，其精度通常不低于1/8chip；RAKE接收處理器812用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的解調(diào)與合并。
由N倍過采樣器802過采樣后的信號(hào)經(jīng)過接收濾波器804匹配濾波后，分成三路一路經(jīng)多徑搜索器806、多徑管理器808處理后，獲得粗略的多徑位置信息；一路在多徑管理器808的控制下，經(jīng)多徑跟蹤器810的處理后，獲得各徑延時(shí)信息的準(zhǔn)確值，這里是將同一路基帶數(shù)據(jù)傳送給多徑搜索器806和多徑跟蹤器810，作為輸入數(shù)據(jù)；另一路將經(jīng)接收濾波器804處理后的數(shù)據(jù)傳到RAKE接收處理器812中，在多徑跟蹤器810輸出的延時(shí)信息地控制下完成對(duì)基帶數(shù)據(jù)的解調(diào)，RAKE接收處理器812解調(diào)后的數(shù)據(jù)最后送到信道解碼器中解碼，以恢復(fù)發(fā)送的數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明給出的CDMA接收機(jī)中，多徑搜索器806具有本發(fā)明特殊的組成結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)不同。圖9為本發(fā)明多徑搜索器的組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖9所示，本發(fā)明的多徑搜索器包括2倍基帶速率抽取器900、相關(guān)器902、延時(shí)功率譜生成器904、初始檢測器906以及峰值檢測器908。其中，2倍基帶速率抽取器900用以實(shí)現(xiàn)對(duì)N倍采樣數(shù)據(jù)的2倍基帶速率抽取，2倍基帶速率抽取成倍地減少了待處理樣點(diǎn)的數(shù)目，從而減少了系統(tǒng)的消耗；相關(guān)器902和延時(shí)功率譜生成器904分別用以計(jì)算樣點(diǎn)的相關(guān)值和相關(guān)值的功率譜；初始檢測器906和峰值檢測器908分別用來實(shí)現(xiàn)對(duì)樣點(diǎn)功率譜進(jìn)行初始檢測和峰值檢測。
經(jīng)過接收濾波器804處理后的數(shù)據(jù)，經(jīng)2倍基帶速率抽取器900抽取后，獲得2倍過采樣的數(shù)據(jù)信息，所獲得的數(shù)據(jù)與本地PN碼在相關(guān)器902中計(jì)算各個(gè)采樣點(diǎn)的相關(guān)值，各相關(guān)值經(jīng)延時(shí)功率譜生成器904后再依次通過初始檢測器906和峰值檢測器908進(jìn)行相關(guān)功率的檢測。其中，峰值檢測器908完成峰值檢測的過程就是圖6所示的過程。
所述峰值檢測器908從其完成的邏輯功能來看，包括功率排序單元、局部峰值判決單元、局部峰值檢測單元、循環(huán)變量處理單元、相鄰樣值檢測單元、延時(shí)信息處理單元。其中，功率排序單元，用于將經(jīng)過初始檢測得到的樣點(diǎn)功率值Pi按延時(shí)先后順序排列，并將排序后的樣點(diǎn)功率值依次送至局部峰值判決單元；局部峰值判決單元，用于確定Pi、Pi+3是否為局部峰值，并在確定至少Pi為局部峰值時(shí)觸發(fā)局部峰值檢測單元完成局部峰值檢測；局部峰值檢測單元，用于實(shí)現(xiàn)局部單峰值或雙峰值檢測，并在完成峰值檢測后觸發(fā)相鄰樣值檢測單元；循環(huán)變量處理單元，用于初始化循環(huán)變量或控制循環(huán)變量遞加；相鄰樣值檢測單元，用于檢測局部相鄰峰值是否均大于0，將均大于0的相鄰峰值中功率較小的樣點(diǎn)的功率值置0，并控制完成所有相鄰樣值的檢測；延時(shí)信息處理單元，緩存并輸出經(jīng)過相鄰樣值檢測的所有峰值中大于0的峰值功率信息Pi及其對(duì)應(yīng)的延時(shí)信息Ci。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種碼分多址通信系統(tǒng)中的多徑檢測方法，其特征在于，該方法包括A、對(duì)當(dāng)前搜索區(qū)間內(nèi)的所有樣點(diǎn)進(jìn)行多徑初始檢測，得到峰值檢測樣點(diǎn)；B、檢測當(dāng)前讀取的非0值樣點(diǎn)Pi和Pi+3是否均為局部峰值點(diǎn)，如果是，則進(jìn)行局部雙峰值檢測，否則進(jìn)行局部單峰值檢測；C、緩存經(jīng)過峰值檢測后得到的非0值樣點(diǎn)Pi對(duì)應(yīng)的延時(shí)信息；D、判斷峰值檢測是否結(jié)束，如果結(jié)束，則輸出緩存的延時(shí)和功率信息；否則，讀取下一非0值樣點(diǎn)作為新的Pi和Pi+3，返回步驟B。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多徑檢測方法，其特征在于，步驟A和B之間該方法還包括將步驟A得到的樣點(diǎn)按延時(shí)信息的先后次序排列，并按順序讀取非0值樣點(diǎn)Pi和Pi+3，其中i的初始值為1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多徑檢測方法，其特征在于，所述多徑初始檢測進(jìn)一步包括A1、從當(dāng)前搜索區(qū)間內(nèi)所有樣點(diǎn)的功率值中，找出第L個(gè)最大的功率值PL，對(duì)功率值小于PL的樣點(diǎn)功率進(jìn)行累加，之后求累加值的平均值S；A2、計(jì)算初始檢測門限值，將所有低于初始檢測門限值的樣點(diǎn)功率值置為0，之后將置0后的功率樣點(diǎn)和未置0的功率樣點(diǎn)作為峰值檢測的樣點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多徑檢測方法，其特征在于，所述初始檢測門限值為平均值S與參數(shù)λ的乘積，其中，λ為[1,100]內(nèi)的實(shí)數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多徑檢測方法，其特征在于，步驟A1具體包括A11、將搜索區(qū)間內(nèi)的各樣點(diǎn)功率值按延時(shí)先后順序進(jìn)行排列，設(shè)置循環(huán)變量S和M的初始值為0，從所有樣點(diǎn)功率中找出第L個(gè)最大的功率值PL；A12、比較PM與PL，如果PM＜PL，則將PM值累加到S中，執(zhí)行步驟A13，否則執(zhí)行步驟A14；A13、判斷是否讀完所有樣點(diǎn)，如果是，則執(zhí)行步驟A15；否則，執(zhí)行步驟A14；A14、將M加1，返回步驟A12；A15、計(jì)算并輸出S的平均值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多徑檢測方法，其特征在于，所述L的值根據(jù)所采用的過采樣倍數(shù)和瑞克接收機(jī)接收分支數(shù)來決定。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多徑檢測方法，其特征在于，步驟B中所述檢測當(dāng)前讀取的非0值樣點(diǎn)Pi和Pi+3是否均為局部峰值點(diǎn)具體為B11、判斷Pi＞0且Pi＞Pi-1且Pi＞Pi+1是否成立，如果不成立，則Pi不是局部峰值，結(jié)束當(dāng)前判斷流程；如果成立，則執(zhí)行步驟B12；B12、判斷Pi+3＞0且Pi+3＞Pi+2且Pi+3＞Pi+4是否成立，如果成立，則Pi和Pi+3均為局部峰值點(diǎn)，如果不成立，則Pi+3不是局部峰值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多徑檢測方法，其特征在于，步驟B所述局部單峰值檢測具體為B21、判斷Pi-1＜SinglePath_Th·Pi且Pi+1＜SinglePath_Th·Pi是否成立，如果成立，則執(zhí)行步驟B23，如果不成立，則執(zhí)行步驟B22；其中，SinglePath_Th為單徑門限；B22、判斷MAX(Pi-1，Pi+1)＞ShortDelay_Th1·Pi且MIN(Pi-1，Pi+1)＞ShortDelay_Th2·Pi是否成立，如果成立，則執(zhí)行步驟B24，如果不成立，則執(zhí)行步驟B23；其中，ShortDelay_Th1和ShortDelay_Th2分別為短延時(shí)門限一和短延時(shí)門限二；B23、將Pi-1、Pi+1分別置0，執(zhí)行步驟B25；B24、將假峰值Pi及兩個(gè)真多徑峰值的旁徑Pi-2、Pi+2置0，執(zhí)行步驟B25；B25、輸出檢測后的功率值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多徑檢測方法，其特征在于，所述單徑門限SinglePath_Th為p(Tc/2)+δ，其中，δ為噪聲余量，δ∈(0，0.03)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多徑檢測方法，其特征在于，所述短延時(shí)門限一ShortDelay_Th1為 短延時(shí)門限二ShortDelay_Th2為 δ1和δ2為噪聲余量，δ1∈(0，0.2)、δ2∈(0，0.08)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多徑檢測方法，其特征在于，步驟B所述局部雙峰值檢測具體為將Pi和Pi+3各自前后相鄰的樣點(diǎn)功率值置0。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11任一項(xiàng)所述的多徑檢測方法，其特征在于，步驟B與步驟C之間進(jìn)一步包括相鄰樣值檢測的步驟，具體為B31、讀取局部峰值檢測后存儲(chǔ)的延時(shí)功率值Pi，其中i的初始值為0；B32、檢測Pi＞0且Pi+1＞0是否成立，如果成立，再判斷Pi＞Pi+1是否成立，如果是，則將Pi+1置0，否則將Pi置0；如果不成立，則執(zhí)行步驟B33；B33、判斷相鄰樣值檢測是否結(jié)束，如果結(jié)束，則執(zhí)行步驟C；如果未結(jié)束，將i加1，返回步驟B31。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的多徑檢測方法，其特征在于，所述多徑初始檢測進(jìn)一步包括A1、從當(dāng)前搜索區(qū)間內(nèi)所有樣點(diǎn)的功率值中，找出第L個(gè)最大的功率值PL，對(duì)功率值小于PL的樣點(diǎn)功率進(jìn)行累加，之后求累加值的平均值S；A2、計(jì)算初始檢測門限值，將所有低于初始檢測門限值的樣點(diǎn)功率值置為0，之后將置0后的功率樣點(diǎn)和未置0的功率樣點(diǎn)作為峰值檢測的樣點(diǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多徑檢測方法，其特征在于，步驟A1具體包括A11、將搜索區(qū)間內(nèi)的各樣點(diǎn)功率值按延時(shí)先后順序進(jìn)行排列，設(shè)置循環(huán)變量S和M的初始值為0，從所有樣點(diǎn)功率中找出第L個(gè)最大的功率值PL；A12、比較PM與PL，如果PM＜PL，則將PM值累加到S中，執(zhí)行步驟A13，否則執(zhí)行步驟A14；A13、判斷是否讀完所有樣點(diǎn)，如果是，則執(zhí)行步驟A15；否則，執(zhí)行步驟A14；A14、將M加1，返回步驟A12；A15、計(jì)算并輸出S的平均值。
15.一種碼分多址接收機(jī)，包括射頻前端、N倍過采樣器、瑞克接收處理器，其特征在于，該接收機(jī)還包括接收濾波器，用于完成對(duì)N倍過采樣器過采樣后的信號(hào)進(jìn)行接收匹配濾波，并將匹配濾波后信號(hào)分別送至多徑搜索器、多徑跟蹤器和瑞克接收處理器；多徑搜索器，用于粗略地搜索各多徑信號(hào)的時(shí)延位置，并將搜索到的多徑時(shí)延位置送至多徑管理器；多徑管理器，用于管理、協(xié)調(diào)、分配搜索到的多徑延時(shí)信息，并將多徑延時(shí)位置提供給多徑跟蹤器；多徑跟蹤器，用于跟蹤多徑管理器提供的多徑延時(shí)位置并進(jìn)行精同步，將精確的多徑位置信息送到瑞克接收處理器，并同時(shí)反饋給多徑管理器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的碼分多址接收機(jī)，其特征在于，所述多徑搜索器進(jìn)一步包括2倍基帶速率抽取器，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)N倍采樣數(shù)據(jù)的2倍基帶速率抽?。幌嚓P(guān)器，用于計(jì)算樣點(diǎn)的相關(guān)值；延時(shí)功率譜生成器，用于計(jì)算樣點(diǎn)相關(guān)值的功率譜；初始檢測器，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)樣點(diǎn)功率譜的初始檢測；峰值檢測器，用來實(shí)現(xiàn)對(duì)樣點(diǎn)功率譜的峰值檢測；經(jīng)過接收濾波器處理后的數(shù)據(jù)，經(jīng)2倍基帶速率抽取器抽取后，獲得2倍過采樣的數(shù)據(jù)信息，所獲得的數(shù)據(jù)與本地偽隨機(jī)碼在相關(guān)器中計(jì)算各個(gè)采樣點(diǎn)的相關(guān)值，各相關(guān)值經(jīng)延時(shí)功率譜生成器后再依次通過初始檢測器和峰值檢測器進(jìn)行相關(guān)功率的檢測。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的碼分多址接收機(jī)，其特征在于，所述峰值檢測器進(jìn)一步包括功率排序單元，用于將經(jīng)過初始檢測得到的樣點(diǎn)功率值Pi按延時(shí)先后順序排列，并將排序后的樣點(diǎn)功率值依次送至局部峰值判決單元；局部峰值判決單元，用于確定Pi、Pi+3是否為局部峰值，并在確定至少Pi為局部峰值時(shí)觸發(fā)局部峰值檢測單元完成局部峰值檢測；局部峰值檢測單元，用于實(shí)現(xiàn)局部單峰值或雙峰值檢測，并在完成峰值檢測后觸發(fā)相鄰樣值檢測單元；循環(huán)變量處理單元，用于初始化循環(huán)變量或控制循環(huán)變量遞加；相鄰樣值檢測單元，用于將均大于0的相鄰峰值中功率較小的樣點(diǎn)的功率值置0，并控制完成所有相鄰樣值的檢測；延時(shí)信息處理單元，緩存并輸出經(jīng)過相鄰樣值檢測的所有峰值中大于0的峰值功率信息Pi和對(duì)應(yīng)的延時(shí)信息Ci。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碼分多址通信系統(tǒng)中的多徑檢測方法，該方法包括A.對(duì)當(dāng)前搜索區(qū)間內(nèi)的所有樣點(diǎn)進(jìn)行多徑初始檢測，得到峰值檢測樣點(diǎn)；B.檢測當(dāng)前讀取的非0值樣點(diǎn)P
文檔編號(hào)H04B1/707GK101022287SQ20071009083
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2007年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月9日
發(fā)明者黎超, 高康強(qiáng), 徐朝倫 申請(qǐng)人:互芯集成電路(北京)有限公司