專利名稱:碼分多址通信系統(tǒng)的多徑搜索方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碼分多址(Code-Division Multiple-Access,簡(jiǎn)稱CDMA)通信系統(tǒng)中 的信號(hào)接收技術(shù)，具體地說(shuō)，涉及信號(hào)接收過(guò)程中的多徑搜索方法，本發(fā)明適用于任何采用 碼分多址技術(shù)的通訊系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
碼分多址是一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的多址接入方法，近年來(lái)已成為除頻分多址FDMA 和時(shí)分多址TDMA技術(shù)之外又一種應(yīng)用于通信系統(tǒng)的多址方法。與頻分多址和時(shí)分多址技 術(shù)相比，CDMA技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如頻譜利用率高、規(guī)劃簡(jiǎn)單等。目前采用CDMA技術(shù)的 通信系統(tǒng)主要有窄帶CDMA系統(tǒng)即IS-95系統(tǒng)、寬帶CDMA系統(tǒng)即WCDMA系統(tǒng)、Cdma2000系 統(tǒng)、TD-SCDMA系統(tǒng)以及TD-CDMA系統(tǒng)等。
上述通信系統(tǒng)都采用了多碼擴(kuò)頻技術(shù)，也稱雙層擴(kuò)頻碼分配技術(shù)。這樣，從移動(dòng)用 戶到基站的反向鏈路的擴(kuò)頻方式可以分為兩步，第一步是采用時(shí)延對(duì)齊時(shí)互相關(guān)為零的正 交函數(shù)(如Walsh函數(shù)、OVSF碼等)作為信道碼，對(duì)信號(hào)擴(kuò)頻，該步驟可稱為加擴(kuò)，對(duì)應(yīng)接 收端(基站)的恢復(fù)過(guò)程稱為解擴(kuò)；第二步是將每個(gè)用戶唯一分配的自相關(guān)和互相關(guān)性能 都比較好的偽隨機(jī)碼(如PN序列、M序列、Gold序列等)與信號(hào)相乘，該步驟可稱為加擾， 對(duì)應(yīng)接收端(基站)的恢復(fù)過(guò)程稱為解擾，上述偽隨機(jī)碼稱作擾碼，在該步驟中用擾碼區(qū)分 不同的移動(dòng)用戶。在擾碼序列中的一個(gè)數(shù)值也叫碼片(chip)。同樣，在這些系統(tǒng)中，從基站 到移動(dòng)用戶的前向鏈路的擴(kuò)頻方式也分為同樣的兩步，唯一的區(qū)別是在前向鏈路中，用擾 碼區(qū)分基站或小區(qū)，不同的基站或小區(qū)的擾碼不同。
在一般的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，基站和移動(dòng)臺(tái)之間的信號(hào)沿接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的若 干路徑進(jìn)行傳播。這種多徑傳播現(xiàn)象主要是由信號(hào)在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)周圍的物體表面的反 射引起的。由于傳播路徑不同，同一信號(hào)沿不同路徑到達(dá)接收機(jī)的不同多徑成分到達(dá)接收 機(jī)的傳播時(shí)延也不同，從而造成多徑干擾和信號(hào)衰落。
CDMA系統(tǒng)中的接收機(jī)是一種多分支結(jié)構(gòu)的接收機(jī)，每一個(gè)分支是一個(gè)單獨(dú)的接 收機(jī)元件，接收機(jī)的功能是解調(diào)期望的接收信號(hào)分量，合并不同的接收機(jī)元件信號(hào)，可以改 善接收信號(hào)的質(zhì)量。每一個(gè)分支與傳播時(shí)延基本相同的多徑同步。這種接收機(jī)也叫瑞克 (Rake)接收機(jī)，能把同一用戶不同時(shí)延的多徑能量按一定規(guī)則進(jìn)行疊加，從而提高接收性 能。
本地?cái)U(kuò)頻碼與接收信號(hào)中擴(kuò)頻碼的同步是CDMA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)正常通信的前提。如果 不能實(shí)現(xiàn)碼同步，就無(wú)法正確解擴(kuò)，無(wú)法正確解出原始信息。碼同步越精確，接收機(jī)的解調(diào) 性能就越好。多徑搜索就是從接收信號(hào)中檢測(cè)出多徑信號(hào)的傳播時(shí)延，根據(jù)傳播時(shí)延調(diào)整 本地?cái)U(kuò)頻碼，使之與接收信號(hào)中各多徑信息的擴(kuò)頻碼保持同步。如果多徑搜索不能精確地 搜索到多徑時(shí)延，那么后面的Rake接收機(jī)的解調(diào)性能就會(huì)有損失。
在現(xiàn)有的多徑搜索方法中，首先用擾碼與接收信號(hào)進(jìn)行滑動(dòng)相關(guān)積分，得到期望 用戶信號(hào)的復(fù)數(shù)相關(guān)函數(shù)(Complex Relation Function,簡(jiǎn)稱CRF)，然后取復(fù)數(shù)相關(guān)函數(shù)
3CRF實(shí)部和虛部的平方和，得到功率時(shí)延函數(shù)(Power DelayProf ile，簡(jiǎn)稱PDP)，即功率時(shí) 延函數(shù)PDP是擾碼與接收信號(hào)的相關(guān)函數(shù)的模值平方。然后從功率時(shí)延函數(shù)PDP中找出 函數(shù)值較大(即相關(guān)值較大、功率較大)或者函數(shù)值大于一定門限的峰值，該峰值的位置 就是多徑時(shí)延的位置。以上是傳統(tǒng)的多徑搜索方法，在《現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)》(人民郵電 出版社、祁玉生、邵世祥編著)、《CDMA-Principles of Spread Spectrum Co匪nication》 (Addison-WeSley Publishing Company, by Andrew J. Viterbi)、《OptimalDecision Strategies for Acquisition of Spread—Spectrum Signals inFrequency—Selective Fading Cha皿els》(IEEE Transactions oncommunications Vol. 46. No. 5. ， by Roland R.Rick and Laurence B.Milstein.)等文獻(xiàn)中都有敘述。
其實(shí)多徑搜索就相當(dāng)于對(duì)接收信號(hào)中各個(gè)不同的時(shí)延用擾碼進(jìn)行解擾，選擇出真 正的多徑時(shí)延，通常需要對(duì)數(shù)百個(gè)時(shí)延位置進(jìn)行解擾，而真正的多徑位置只是其中的幾個(gè)， 一般少于10個(gè)位置。后續(xù)的Rake接收機(jī)只需要對(duì)選擇出的真正的多徑位置進(jìn)行解調(diào)即可。 無(wú)線通信環(huán)境是不斷變化的，需要不斷地進(jìn)行多徑搜索，及時(shí)反映當(dāng)前信道環(huán)境。 為了減少多徑搜索的時(shí)間，還采用并行搜索的方法。因此在接收機(jī)中，多徑搜索的運(yùn)算量占 很大比重，其實(shí)現(xiàn)也比較復(fù)雜。如果降低多徑搜索的運(yùn)算量，相應(yīng)的多徑搜索的精度一般也 比較低，其相鄰時(shí)延點(diǎn)通常等于半個(gè)碼片周期，也就是說(shuō)精度只有1/2碼片，而解調(diào)需要的 精度往往是1/4碼片甚至1/8碼片。為了提高精度，通常采用所謂的遲早門跟蹤方法，其方 法是在Rake接收機(jī)的每個(gè)分支中，解調(diào)多徑時(shí)延處(稱中路)的信號(hào)能量的同時(shí)，解調(diào)比 多徑時(shí)延早半個(gè)碼片(稱早路)和遲半個(gè)碼片(稱遲路或晚路)的信號(hào)能量，然后對(duì)早中晚 三路的信號(hào)進(jìn)行比較，如果晚路的信號(hào)能量超過(guò)一定的門限，則把早中晚三路的多徑時(shí)延 位置向晚路方向滑動(dòng)l/8或l/4碼片，如果早路的信號(hào)能量超過(guò)一定門限，則把早中晚三路 的多徑時(shí)延位置向早路方向滑動(dòng)l/8或l/4碼片，如果早晚兩路的信號(hào)能量相差不多，則認(rèn) 為當(dāng)前的多徑時(shí)延位置是比較準(zhǔn)確的，不必進(jìn)行滑動(dòng)。這個(gè)過(guò)程稱為遲早門跟蹤，該方法對(duì) 搜索結(jié)果進(jìn)行了進(jìn)一步的精細(xì)調(diào)整，其實(shí)質(zhì)類似于一個(gè)搜索窗較小(只有三個(gè)時(shí)延位置) 的搜索器。采用遲早門跟蹤方法，雖然使接收機(jī)的解調(diào)性能得到較大提高，但同時(shí)也使Rake 接收機(jī)的復(fù)雜度增加了一倍左右。另外，為了在多徑分配時(shí)就分配比較準(zhǔn)確的時(shí)延位置， 多徑分配方法通常需要綜合多徑搜索的結(jié)果和遲早門跟蹤的結(jié)果，從兩者中選出合適的多 徑分配給Rake接收機(jī)。遲早門跟蹤方法也增加了多徑分配管理方法的復(fù)雜度。在《CDMA: Principles of Spread SpectrumComm皿ication》(Addison-WeSley Publishing Company, by Andrew J. Viterbi)中對(duì)遲早門跟蹤方法有較詳細(xì)的描述。
綜上，在現(xiàn)有技術(shù)中，多徑搜索方法只能提供精度較差的搜索，為了提高精度，采 用了遲早門跟蹤方法，但該方法復(fù)雜度大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種碼分多址通信系統(tǒng)的多徑搜索方法，以
克服遲早門跟蹤方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的缺點(diǎn)，使多徑搜索方法在基本不提高計(jì)算復(fù)雜度的前提下
提高多徑搜索結(jié)果精度，同時(shí)大大簡(jiǎn)化Rake接收機(jī)的復(fù)雜度。
本發(fā)明所述多徑搜索方法，首先對(duì)接收信號(hào)計(jì)算功率時(shí)延函數(shù)，選擇其中多個(gè)能 量較大的峰值，然后對(duì)選擇的峰值進(jìn)行門限比較插值，確定多徑時(shí)延位置及能量，最后根據(jù)插值結(jié)果確定多徑時(shí)延。
所述計(jì)算功率時(shí)延函數(shù)步驟，進(jìn)一步包括用本地?cái)_碼和接收信號(hào)進(jìn)行匹配相關(guān) 運(yùn)算，獲得相關(guān)函數(shù)，計(jì)算上述相關(guān)函數(shù)的模值平方，得到功率時(shí)延函數(shù)。
所述門限比較插值步驟，進(jìn)一步包括計(jì)算所選峰值前后時(shí)延位置的能量之差與 所選峰值能量的比值；將上述比值與門限進(jìn)行比較，確定比值所處的實(shí)數(shù)段，然后根據(jù)實(shí)數(shù) 段的值，確定該峰值對(duì)應(yīng)的多徑時(shí)延位置及多徑能量；重復(fù)上述步驟，完成全部所選峰值的 門限比較插值操作。
所述確定多徑時(shí)延步驟進(jìn)一步包括在經(jīng)過(guò)所述門限比較插值步驟獲得的多徑 中，選擇其中多個(gè)能量較大的多徑，對(duì)應(yīng)的時(shí)延就是多徑時(shí)延。
本發(fā)明所述多徑搜索方法，與現(xiàn)有的多徑搜索方法相比，可以在保證計(jì)算復(fù)雜度 基本不變的情況下大幅度提高多徑搜索精度，搜索精度可以達(dá)到1/4碼片精度、1/8碼片精 度，甚至達(dá)到1/16碼片精度。同時(shí)，本發(fā)明方法不需要采用遲早門跟蹤模塊，也就不需要復(fù) 雜的跟蹤算法，大大簡(jiǎn)化了 Rake接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度以及多徑分配管理的復(fù)雜度。本發(fā)明 方法適用于各種碼分多址通信系統(tǒng)的基站和移動(dòng)臺(tái)。


圖1是一種典型的CDMA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是采用本發(fā)明多徑搜索方法的CDMA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明多徑搜索方法的流程圖；
圖4是理想的多徑峰值形狀示意圖；
圖5是真正峰值位置與搜索峰值位置的偏差與搜索峰值前后采樣點(diǎn)能量差與搜 索峰值能量的比值的關(guān)系示意圖；
圖6是真正峰值和搜索峰值的能量偏差因子與搜索峰值前后采樣點(diǎn)能量差與搜 索峰值能量的比值的關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述，根據(jù)這些附 圖，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
圖1是現(xiàn)有的典型CDMA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。信號(hào)源101、發(fā)射濾波器102、射頻調(diào)制模 塊103和天線104組成了發(fā)射端的裝置，信號(hào)在進(jìn)行射頻調(diào)制之前，首先經(jīng)過(guò)一個(gè)基帶的發(fā) 射濾波器102，也稱作脈沖成形濾波器，把擴(kuò)頻后的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合射頻調(diào)制的信號(hào)， 再經(jīng)過(guò)射頻調(diào)制模塊103調(diào)制，最后通過(guò)天線104將信號(hào)發(fā)送出去。發(fā)射濾波器102的特 性一般是固定的，比如對(duì)于WCDMA系統(tǒng)的移動(dòng)臺(tái)，這個(gè)濾波器是滾降系數(shù)為0. 22的根升余 弦濾波器。在接收端，包括天線105、射頻通道106、多徑搜索模塊107、多徑管理模塊108和 Rake接收機(jī)。天線105接收到信號(hào)后，通過(guò)射頻通道106進(jìn)入多徑搜索模塊107，執(zhí)行多徑 搜索過(guò)程，射頻通道106輸出的另一路信號(hào)直接進(jìn)入Rake接收機(jī)中。多徑搜索模塊采用現(xiàn) 有的多徑搜索方法，如遲早門跟蹤方法進(jìn)行多徑搜索，并輸出多徑時(shí)延到多徑管理模塊108 中，再進(jìn)入Rake接收機(jī)。Rake接收機(jī)由多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的接收機(jī)元件109組成，在每個(gè)接收 機(jī)元件109中都包含有時(shí)延調(diào)整模塊1091、早路解調(diào)模塊1092、中路解調(diào)模塊1093和晚路解調(diào)模塊1094。時(shí)延調(diào)整模塊1091接收來(lái)自多徑管理模塊108和射頻通道106的信號(hào)，進(jìn) 行時(shí)延調(diào)整，并輸出給早路解調(diào)模塊1092、中路解調(diào)模塊1093和晚路解調(diào)模塊1094。早中 晚三路解調(diào)模塊解調(diào)的結(jié)果需要反饋給時(shí)延調(diào)整模塊1091，構(gòu)成一個(gè)反饋環(huán)。同時(shí)，時(shí)延調(diào) 整模塊1091還需要接收多徑管理模塊108的信息，并把時(shí)延調(diào)整的信息反饋給多徑管理模 塊108，也構(gòu)成一個(gè)反饋環(huán)。而反饋環(huán)都會(huì)使多徑搜索的方法變得復(fù)雜。 圖2是采用本發(fā)明多徑搜索方法的CDMA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。與圖1相同，信號(hào)源101、 發(fā)射濾波器102、射頻調(diào)制模塊103和天線104組成發(fā)射端的裝置。在接收端，則包括天線 105、射頻通道106、多徑搜索模塊207和Rake接收機(jī)。天線105接收信號(hào)后，通過(guò)射頻通道 106進(jìn)入多徑搜索模塊207，多徑搜索模塊207采用本發(fā)明的方法進(jìn)行多徑搜索，并將搜索 的多徑時(shí)延輸出到Rake接收機(jī)。射頻通道106輸出的另一路信號(hào)直接進(jìn)入Rake接收機(jī)。 Rake接收機(jī)包括多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的接收機(jī)元件209，其中每個(gè)接收機(jī)元件只包含中路解調(diào)模 塊2091。與圖l相比，Rake接收機(jī)元件的結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，去掉了時(shí)延調(diào)整模塊、早路解調(diào)模 塊和晚路解調(diào)模塊，而且中路解調(diào)模塊2091與原來(lái)的中路解調(diào)模塊1093完全相同。采用 本發(fā)明，在接收端的系統(tǒng)中也不需要復(fù)雜的多徑管理模塊。與圖l相比，接收端的系統(tǒng)中沒(méi) 有了反饋環(huán)，系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化。
本發(fā)明的多徑搜索方法，其核心思想是不改變多徑搜索相關(guān)積分精度，計(jì)算功率 時(shí)延函數(shù)PDP，然后對(duì)功率時(shí)延函數(shù)PDP中能量較大的峰值數(shù)據(jù)進(jìn)行基于門限判決的插值， 具體的說(shuō)，就是計(jì)算峰值前后采樣點(diǎn)的能量之差與峰值能量的比值，然后用這個(gè)比值與設(shè) 定的門限進(jìn)行比較，計(jì)算更精確的多徑時(shí)延位置和能量。此處和下文中所述的峰值定義為 兩邊能量比當(dāng)前(中間)能量小的位置。其流程圖如圖3所示。
本發(fā)明是基于門限判決的插值方法，那么有必要對(duì)門限進(jìn)行設(shè)置，對(duì)門限的設(shè)置 可以在系統(tǒng)配置階段完成，如方框301所示。根據(jù)系統(tǒng)搜索精度的要求確定門限的個(gè)數(shù)、 門限值及其相應(yīng)的時(shí)延位置偏差和能量偏差。根據(jù)搜索精度要求，確定2N個(gè)按大小順序 排列的門限Th(n)，其中n = ±1， ±2， ...， ±N， N為自然數(shù)，為表述方便，沒(méi)有定義n =
O，并且序號(hào)越小，門限值就越小，即門限的排列順序?yàn)門h(-N) 、 Th(-N+1)........Th(-l)、
Th(l)........Th(N)。例如系統(tǒng)需要從1/2碼片的搜索精度插值到1/8碼片的精度，則至
少需要確定4個(gè)門限，此時(shí)N = 2 ;如果系統(tǒng)需要從1/2碼片的搜索精度插值到1/4碼片 的精度，則需要確定2個(gè)門限，此時(shí)N二 1。 2N個(gè)門限把實(shí)數(shù)分成2N+1個(gè)實(shí)數(shù)段，依次定 義實(shí)數(shù)段的段號(hào)為-N， -N+1, . . . ，0， 1， . . . ， N。如果當(dāng)前峰值的門限插值操作中計(jì)算的比 值R處于門限Th(-l)和Th(l)之間的實(shí)數(shù)段，即實(shí)數(shù)段O，則可以認(rèn)為當(dāng)前峰值位置就是 真正多徑時(shí)延的位置，當(dāng)前峰值的能量就是真正多徑能量。對(duì)于其它實(shí)數(shù)段，如果實(shí)數(shù)段號(hào) 為n，則對(duì)應(yīng)真正多徑的位置偏差為DeltaOffset(n)，對(duì)應(yīng)真正峰值能量的能量偏差因子 為AlphaEnergy (11)，其中11=±1，±2，...，± &對(duì)應(yīng)實(shí)數(shù)段號(hào)。其中時(shí)延位置一般以0. 5 碼片為單位。例如在當(dāng)前峰值的門限插值操作中，計(jì)算的比值R處于門限Th(l)和Th(2) 之間的實(shí)數(shù)段，即實(shí)數(shù)段1，則真正峰值的位置為當(dāng)前峰值位置加上DeltaOffset (1)，真正 峰值的能量為當(dāng)前峰值的能量乘以AlphaEnergy (1)。然后根據(jù)理想峰值形狀確定位置偏 差DeltaOffset (n)和能量偏差因子AlphaEnergy (n)的值，定義能量偏差因子AlphaEnergy 為真正峰值能量與搜索峰值能量之比。例如上述4個(gè)門限的實(shí)施例，對(duì)應(yīng)的位置偏差為 DeltaOffset (-2) = _0. 25碼片，DeltaOffset (-1) = _0. 125碼片，DeltaOffset (1)=+0. 125碼片，DeltaOffset(2) = +0. 25碼片。而對(duì)于有2個(gè)門限的情況，對(duì)應(yīng)的位置偏差 為Delta0ffset(-1) =-0. 25碼片，DeltaOffset (1) =+0.25碼片。
在系統(tǒng)運(yùn)行階段執(zhí)行具體的基于門限插值的多徑搜索方法，首先計(jì)算功率時(shí)延函 數(shù)PDP(方框302)。這是多徑搜索的基本步驟，在現(xiàn)有技術(shù)中有很多方法計(jì)算功率時(shí)延函 數(shù)，但采用的積分長(zhǎng)度可能會(huì)有所差別。不同的積分長(zhǎng)度對(duì)本發(fā)明方法的影響甚小。在本 發(fā)明中，首先用本地?cái)_碼和接收信號(hào)進(jìn)行匹配相關(guān)運(yùn)算，獲得相關(guān)函數(shù)，然后計(jì)算相關(guān)函數(shù) 的模值平方即實(shí)部和虛部的平方和，得到不同時(shí)延的功率值。
然后進(jìn)行門限插值操作(方框303)。首先根據(jù)功率時(shí)延函數(shù)PDP的值，選擇多 個(gè)能量較大的峰值，一般是根據(jù)系統(tǒng)自行制定或計(jì)算的能量門限，選擇最多Mpath條超過(guò) 該能量門限的多徑，Mpath的值可以由各系統(tǒng)自行制定或計(jì)算，典型地，Mpath的取值范圍 是4 16。然后計(jì)算所選峰值的前后時(shí)延位置能量之差與該峰值能量的比值R，假設(shè)所 選峰值的能量為PDP (k)，其中k為時(shí)延位置，則比值R = [PDP (k-1) -PDP (k+1) ] /PDP (k)。 將比值R與設(shè)定的門限進(jìn)行比較，確定比值R所處的實(shí)數(shù)段，然后根據(jù)實(shí)數(shù)段的值，確定 真正多徑時(shí)延位置及對(duì)應(yīng)的多徑能量。如果比值R所處的實(shí)數(shù)段為P，則真正多徑的時(shí) 延位置為所選峰值加上比值R所處實(shí)數(shù)段的位置偏移DeltaOffset (p)，其多徑能量為 PDP(k) XAlphaEnergy(p)。將所選的所有峰值都按照上述步驟進(jìn)行門限比較插值，得到相 應(yīng)的真正多徑時(shí)延位置及多徑能量。
最后確定多徑時(shí)延(方框304)。經(jīng)過(guò)上述門限插值操作后，得到了多個(gè)真正多徑 時(shí)延位置及多徑能量，在上述多徑中按能量從大到小選擇M個(gè)多徑，M的具體取值可有各系 統(tǒng)自行決定，典型地，M的取值可是1 8中的任一值，這些能量值對(duì)應(yīng)的時(shí)延位置、，其中 m = 1，2， ，M，就是多徑時(shí)延。
通過(guò)上述步驟即完成了整個(gè)多徑搜索的過(guò)程，獲得多徑時(shí)延。
圖4是理想的多徑峰值的形狀示意圖。這個(gè)理想峰值是以256碼片作為相干積 分長(zhǎng)度、采用1/8碼片采樣精度得到的，其中多徑的真正峰值位置是15，多徑的真正能量為 4600左右。如果采用其它積分長(zhǎng)度，得到的峰值形狀會(huì)有所差別。在本實(shí)施例中，以256碼 片相干積分長(zhǎng)度為例進(jìn)行說(shuō)明。
圖5是真正峰值位置與搜索峰值位置的偏差與搜索峰值前后采樣點(diǎn)能量差與搜 索峰值能量的比值的關(guān)系。以256積分長(zhǎng)度為例，假設(shè)多徑搜索的精度為1/2碼片，則采樣 點(diǎn)位置是在圖4曲線中每相鄰4個(gè)點(diǎn)中選取一個(gè)點(diǎn)。這樣，真正峰值的位置15有可能無(wú)法 選取，從而，搜索峰值的位置可能偏離真正峰值位置。位置偏差值與搜索峰值有如下特性 位置偏差絕對(duì)值越大，搜索峰值前后兩個(gè)采樣點(diǎn)的能量差與峰值能量的比值R的絕對(duì)值就 越大，而比值的符號(hào)對(duì)應(yīng)偏離的方向。具體的關(guān)系如圖5曲線所示，例如當(dāng)位置偏差值為0 時(shí)，比值R為0 ;位置偏差值為1/8碼片時(shí)，比值為0. 43 ;位置偏差值為-1/8碼片時(shí)，比值 為-0. 43 ;位置偏差值為1/4碼片時(shí)，比值為0. 94。
假設(shè)系統(tǒng)要求搜索精度需要從1/2碼片提高1/8碼片，則根據(jù)圖5的曲線可定 義4個(gè)門限，分別為-0. 68、 -0. 21 、0. 21和0. 68，對(duì)應(yīng)的4個(gè)時(shí)延位置偏差DeltaOffset 為-0. 25、-0.125、0.125和0.25。
圖6給出了真正峰值和搜索峰值的能量偏差因子與搜索峰值前后采樣點(diǎn)能量差 與搜索峰值能量的比值的關(guān)系。以256積分長(zhǎng)度為例，假設(shè)多徑搜索的精度為1/2碼片，則采樣點(diǎn)位置是在圖4曲線中每相鄰4個(gè)點(diǎn)中選取一個(gè)點(diǎn)。這樣真正峰值的位置15有可能 無(wú)法取到，從而搜索峰值的能量可能低于真正峰值的能量。能量偏差大小和搜索峰值之間 有如下特性能量偏差的絕對(duì)值越大，搜索峰值前后兩個(gè)采樣點(diǎn)的能量差與峰值能量的比 值R的絕對(duì)值就越大。具體的關(guān)系如圖6中曲線所示，例如當(dāng)位置偏差值為0時(shí)，能量差異 為0，比值R為0 ;當(dāng)位置偏差值為1/8碼片時(shí)，真正峰值能量是搜索峰值能量的1. 06倍，比 值R為0. 43 ;當(dāng)位置偏差值為1/4碼片時(shí)，真正峰值能量是搜索峰值能量的1. 28倍，比值R 為0. 94。
假設(shè)系統(tǒng)要求搜索精度從1/2碼片提高到1/8碼片，則根據(jù)圖5的曲線可義4 個(gè)門限，分別為-0. 68、 -0. 21、0. 21和0. 68，分別對(duì)應(yīng)的4個(gè)時(shí)延位置偏差DeltaOffset 為-0. 25、 -0. 125、0. 125和0. 25，真正能量與搜索能量的比值A(chǔ)lphaEnergy為1. 28、 1. 06、 1. 06和1. 28。
從以上分析可知在本實(shí)施例中，能量偏差因子AlphaEnergy只需要保留兩個(gè)數(shù) 據(jù)就可以了 ，而時(shí)延位置偏差DeltaOffset和門限Th的4個(gè)數(shù)值中，如果不考慮符號(hào)，也只 是兩個(gè)不同大小的數(shù)據(jù)，這為具體的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了方便。
綜上，應(yīng)用本發(fā)明多徑搜索方法的CDMA接收系統(tǒng)，與現(xiàn)有的CDMA接收系統(tǒng)相比， 可以在保證性能不降低的情況下大幅度降低接收系統(tǒng)的復(fù)雜度，而且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，效果明顯， 適用于各種碼分多址通信系統(tǒng)。
最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參 照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明 的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋 在本發(fā)明的權(quán)利要求
范圍當(dāng)中。
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權(quán)利要求
一種碼分多址通信系統(tǒng)的多徑搜索方法，其特征在于，包括首先對(duì)接收信號(hào)計(jì)算功率時(shí)延函數(shù)，選擇其中多個(gè)能量較大的峰值，然后對(duì)選擇的峰值進(jìn)行門限比較插值，確定多徑時(shí)延位置及能量，最后根據(jù)插值結(jié)果確定多徑時(shí)延；所述對(duì)所選峰值進(jìn)行門限比較插值進(jìn)一步包括計(jì)算所選峰值前后時(shí)延位置的能量之差與所選峰值能量的比值；將上述比值與門限進(jìn)行比較，確定比值所處的實(shí)數(shù)段，然后根據(jù)實(shí)數(shù)段的值，確定所選峰值相應(yīng)的真正多徑時(shí)延位置及多徑能量；重復(fù)上述步驟，完成全部所選峰值的門限比較插值操作；其中，所述門限的設(shè)置進(jìn)一步包括根據(jù)系統(tǒng)搜索精度的要求確定2N個(gè)按大小順序排列的門限Th(n)，其中n＝±1，±2，…，±N，N為自然數(shù)，且序號(hào)越小，門限值就越?。?N個(gè)門限把實(shí)數(shù)分成2N+1個(gè)實(shí)數(shù)段，依次定義實(shí)數(shù)段的段號(hào)為-N，-N+1，…，0，1，…，N；確定位置在實(shí)數(shù)段0的峰值為真正多徑時(shí)延位置，其它實(shí)數(shù)段n，則對(duì)應(yīng)真正多徑的位置偏差為DeltaOffset(n)，對(duì)應(yīng)真正峰值能量的能量偏差因子為AlphaEnergy(n)；根據(jù)理想峰值形狀確定位置偏差和能量偏差因子的值。。
2. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的碼分多址通信系統(tǒng)的多徑搜索方法，其特征在于，所述計(jì)算功率時(shí)延函數(shù)步驟進(jìn)一步包括用本地?cái)_碼和接收信號(hào)進(jìn)行匹配相關(guān)運(yùn)算，獲得相關(guān)函數(shù)，計(jì)算上述相關(guān)函數(shù)的模值平方，得到功率時(shí)延函數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的碼分多址通信系統(tǒng)的多徑搜索方法，其特征在于，所述選擇多個(gè)能量較大的峰值是根據(jù)系統(tǒng)自行制定或計(jì)算的能量門限，選擇最多Mpath條超過(guò)該能量門限的多徑，Mpath的值可由系統(tǒng)自行制定或計(jì)算。
4. 根據(jù)權(quán)利要求
3所述的碼分多址通信系統(tǒng)的多徑搜索方法，其特征在于，所述Mpa th的取值范圍是4 16。
5. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的碼分多址通信系統(tǒng)的多徑搜索方法，其特征在于，所述峰值相應(yīng)的真正多徑時(shí)延位置為該峰值加上其比值所處實(shí)數(shù)段的位置偏差，多徑能量為該峰值的能量與比值所處實(shí)數(shù)段的能量偏差因子的乘積。
6. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的碼分多址通信系統(tǒng)的多徑搜索方法，其特征在于，所述根據(jù)插值結(jié)果確定多徑時(shí)延的步驟進(jìn)一步包括在經(jīng)過(guò)所述門限比較插值步驟獲得的真正多徑中，按能量從大到小選擇M個(gè)多徑，M個(gè)多徑對(duì)應(yīng)的時(shí)延就是多徑時(shí)延；M的取值由系統(tǒng)自行決定。
7. 根據(jù)權(quán)利要求
6所述的碼分多址通信系統(tǒng)的多徑搜索方法，其特征在于，所述M的取值是整數(shù)l 7中的任一值。
專利摘要
本發(fā)明提供一種碼分多址通信系統(tǒng)的多徑搜索方法首先對(duì)接收信號(hào)計(jì)算功率時(shí)延函數(shù)，選擇其中多個(gè)能量較大的峰值，然后對(duì)選擇的峰值進(jìn)行門限比較插值，確定多徑時(shí)延位置及能量，最后根據(jù)插值結(jié)果確定多徑時(shí)延。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以在保證計(jì)算復(fù)雜度基本不變的情況下大幅度提高多徑搜索精度，搜索精度可以達(dá)到1/4碼片精度、1/8碼片精度，甚至達(dá)到1/16碼片精度；同時(shí)，本發(fā)明方法不需要采用遲早門跟蹤模塊，也就不需要復(fù)雜的跟蹤算法，大大簡(jiǎn)化了Rake接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度以及多徑分配管理的復(fù)雜度；另外本發(fā)明方法適用于各種碼分多址通信系統(tǒng)的基站和移動(dòng)臺(tái)。
文檔編號(hào)H04B1/707GKCN1879338 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請(qǐng)?zhí)朇N 200380110685
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2003年12月26日
發(fā)明者丁杰偉 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3),