專利名稱：通信系統(tǒng)使用的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及通信系統(tǒng)使用的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，更具體地是指適合于在不同傳輸多徑上傳播的多徑信號(hào)的分集合并、為選擇輸入信號(hào)而設(shè)計(jì)的蜂窩式電話系統(tǒng)的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)的改進(jìn)電路結(jié)構(gòu)。
近年來(lái)，對(duì)諸如蜂窩式電話系統(tǒng)的地面移動(dòng)通信以及提高頻譜效率技術(shù)的需求日益增長(zhǎng)，在有限的頻帶內(nèi)增大用戶容量就變得更加重要。作為多址聯(lián)接技術(shù)中的一種，提出了碼分多址聯(lián)接(CDMA)。相對(duì)于寬帶內(nèi)的偽噪聲序列，利用銳相關(guān)特性，CDMA能夠借助于擴(kuò)展頻譜通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量通信。在1992年4月28日出版的專利號(hào)為4,901,307、Gilhousen等發(fā)明的美國(guó)專利中發(fā)表了地面移動(dòng)通信系統(tǒng)中使用的CDMA技術(shù)，這里將這份公開專利引作參考。在采用直接序列系統(tǒng)的擴(kuò)展頻譜通信中，為了增強(qiáng)分集效應(yīng)，多徑元件在稱為分離多徑接收機(jī)的接收機(jī)中承受最大比值合并。例如，在美國(guó)專利號(hào)為5109390的專利中公開了分離多徑接收機(jī)，在這里將公開專利引作參考。
圖7示出一個(gè)利用直接序列的傳統(tǒng)擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)。
將發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)49輸入到信息調(diào)制器50中。信息調(diào)制器50輸出帶寬僅滿足發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)49要求的窄帶信號(hào)。擴(kuò)展碼發(fā)生器51的輸出帶寬比信息調(diào)制器50的輸出帶寬寬得多。通過使擴(kuò)展碼發(fā)生器51輸出的偽噪聲序列一類的信號(hào)擴(kuò)展，使窄帶信號(hào)在更寬的帶寬上擴(kuò)展，擴(kuò)展頻譜調(diào)制器52對(duì)信息調(diào)制器50的輸出進(jìn)行倍增并通過發(fā)射機(jī)天線53輸出。在接收機(jī)中，擴(kuò)展頻譜解調(diào)器56將接收機(jī)天線54接收的寬帶信號(hào)改變?yōu)檎瓗盘?hào)。這個(gè)轉(zhuǎn)換是用擴(kuò)展碼捕獲電路55輸出的擴(kuò)展碼對(duì)接收到的寬帶信號(hào)進(jìn)行倍增而實(shí)現(xiàn)的，擴(kuò)展碼捕獲電路55輸出的擴(kuò)展碼與擴(kuò)展碼發(fā)生器51輸出的擴(kuò)展碼是相同的。
通常，在發(fā)射過程中，從另外的發(fā)射機(jī)輸出的信號(hào)或者熱噪聲所引起的干擾信號(hào)被疊加在發(fā)射信號(hào)中，如圖7所示。然而，利用由對(duì)干擾信號(hào)具有很小互相關(guān)性的擴(kuò)展碼捕獲電路55提供的擴(kuò)展碼，可以導(dǎo)致擴(kuò)展頻譜解調(diào)器56輸出的干擾成分降低。
一般，如圖8(a)所示，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是多徑的。移動(dòng)臺(tái)60通過傳輸多徑62接收基地臺(tái)59直接發(fā)射的直接波，也通過傳輸多徑63接收從建筑物61反射的延遲波。圖8(b)示出直接波和延遲波的功率電平。在接收機(jī)中，通過使擴(kuò)展頻譜解調(diào)器56工作的時(shí)間匹配，即擴(kuò)展碼捕獲電路55產(chǎn)生的擴(kuò)展碼的相位與該多徑信號(hào)的相位匹配，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一特定路徑發(fā)射信號(hào)的解調(diào)。在這種多徑通信中，延遲波干擾直接波。
所謂的分離多徑接收機(jī)包括多個(gè)在不同時(shí)間工作的對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行多徑分集合并的擴(kuò)展頻譜解調(diào)器。
圖9示出分離多徑接收機(jī)的擴(kuò)展頻譜解調(diào)器。

圖10示出在不同時(shí)間t0、t1、t2、t3和t4，從不同方向達(dá)到接收機(jī)的信號(hào)功率電平。
多徑電平檢測(cè)器12確定接收波1(即多徑信號(hào)16至20)的功率電平及其相位。相位分配電路14根據(jù)多徑電平檢測(cè)器12的輸出13，分別確定擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5的調(diào)制操作的相位(即信號(hào)接收時(shí)間)。作出這個(gè)相位確定是為了使分離多徑接收機(jī)能夠進(jìn)行接收信號(hào)1的最大比值合并。
移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)會(huì)經(jīng)歷瑞利衰落，所以，每個(gè)多徑信號(hào)的功率電平總是在降落。每個(gè)衰減的多徑信號(hào)的功率電平在20dB內(nèi)變化。分離多徑接收機(jī)通過使這些衰減多徑信號(hào)合并，使接收質(zhì)量的退化減至最小，這常常稱為多徑分集。
然而，由于瑞利衰落會(huì)妨礙分集合并器10中的最大比值合并，導(dǎo)致信號(hào)接收質(zhì)量的降低，上述的傳統(tǒng)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器電路在多徑信號(hào)的功率電平變化方面存在缺點(diǎn)。
以下參考圖11和圖12，將討論有關(guān)這個(gè)問題的一個(gè)例子。為了說明簡(jiǎn)便起見，假設(shè)三個(gè)多徑信號(hào)A、B和C已經(jīng)到達(dá)圖9中的接收機(jī)，接收機(jī)僅有兩個(gè)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2和3。
圖11示出多徑信號(hào)A、B和C的功率電平的變化。圖12示出合并信號(hào)的功率電平的變化。數(shù)字69表示多徑信號(hào)A和B的合并信號(hào)的功率電平。數(shù)字70表示多徑信號(hào)B和C的合并信號(hào)功率電平。數(shù)字71表示多徑信號(hào)C和A的合并信號(hào)功率電平。
眾所周知，典型的移動(dòng)通信會(huì)經(jīng)歷衰落，所以，接收信號(hào)的幅度是按照瑞利分布不規(guī)則地變化的，但是，這里為說明簡(jiǎn)便起見，以正弦信號(hào)表示這一變化。
多徑信號(hào)A、B和C的功率電平66、67和78的平均值分別是1.7、1.6和1.5，如下表1所示。因此，如果根據(jù)多徑信號(hào)66至68的功率電平的平均值的幅度作出對(duì)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2和3的相位分配，那么，在分集合并器10中將對(duì)多徑信號(hào)A和B的分量進(jìn)行合并。然而，從功率電平降落的角度考慮，在分集合并后，多徑信號(hào)A和B的合并是不合適的。圖12中以69表示的多徑信號(hào)A和B的合并信號(hào)，在時(shí)間4和10附近，功率電平降落。這個(gè)功率電平的降落將導(dǎo)致通信質(zhì)量的嚴(yán)重惡化。與多徑信號(hào)A和B的合并相比，多徑信號(hào)A和C的合并將導(dǎo)致功率電平的較小降落。
在分集合并后信號(hào)電平的這種降落是由合并的多徑信號(hào)之間的高度相關(guān)性所引起的。多徑信號(hào)之間的相關(guān)性通常取決于傳輸多徑的條件。具體說，在移動(dòng)通信的情況下，相關(guān)性是瞬時(shí)變化和不可估量的。當(dāng)多徑信號(hào)之間的相位差較小時(shí)，相關(guān)性通常較高，而當(dāng)相位差較大時(shí)，相關(guān)性較低，但相位差與相關(guān)性之間的關(guān)系取決于傳播環(huán)境，較難估計(jì)。
表1
因此，本發(fā)明的主要目的是為了避免現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種適合于不同傳輸多徑上傳輸多徑信號(hào)的分集合并、為選擇輸入信號(hào)而設(shè)計(jì)的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種通信系統(tǒng)使用的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，該擴(kuò)展頻譜接收機(jī)包括(a)多個(gè)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器，以具有不同相位的擴(kuò)展頻譜波的形式分別對(duì)通過多個(gè)傳輸多徑傳送的多徑輸入信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，提供經(jīng)解調(diào)的信號(hào)；(b)一個(gè)分集合并器，將經(jīng)過解調(diào)的信號(hào)合并，產(chǎn)生一個(gè)分集合并信號(hào)；(c)一個(gè)功率電平檢測(cè)器，分別檢測(cè)多徑信號(hào)的功率電平；(d)一個(gè)相關(guān)測(cè)量裝置，確定多徑信號(hào)之間的相關(guān)性；(e)一個(gè)選擇裝置，選擇相同的數(shù)作為多徑信號(hào)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器的數(shù)，根據(jù)所述相關(guān)測(cè)量裝置確定的相關(guān)性，將分集合并信號(hào)的功率電平的降落減至最小；以及(f)一個(gè)相位測(cè)量電路，確定所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器的解調(diào)操作相位，從而由選擇裝置選擇的多徑信號(hào)分別在擴(kuò)展頻譜解調(diào)器中進(jìn)行解調(diào)。
在本發(fā)明的第一個(gè)較佳模式中，相關(guān)測(cè)量裝置確定多徑信號(hào)中任何兩個(gè)信號(hào)的所有可能合并是每一種合并的互相關(guān)值。選擇裝置選擇與擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)，以顯示較小的互相關(guān)值和較高的功率電平。
選擇裝置在互相關(guān)值最大的合并中去掉一個(gè)功率電平較低的，選擇與擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同多的多徑信號(hào)。
如果在去掉互相關(guān)值最大的合并中的一個(gè)功率電平較低的以后，留下的多徑信號(hào)的數(shù)目大于擴(kuò)展頻譜解調(diào)器的數(shù)目，那么，在互相關(guān)值第二大的合并中去掉一個(gè)功率電平較低的，選擇與擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)。
在本發(fā)明的第二個(gè)較佳模式中，相關(guān)測(cè)量裝置確定多徑信號(hào)中任何兩個(gè)信號(hào)的所有可能合并中每一種合并的協(xié)方差值。選擇裝置選擇與擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)，以顯示較小的協(xié)方差值和較高的功率電平。
選擇裝置在協(xié)方差值最大的合并中去掉一個(gè)功率電平較低的，選擇與擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)。
在本發(fā)明的第三個(gè)較佳模式中，相關(guān)測(cè)量裝置確定多徑信號(hào)中任何兩個(gè)信號(hào)的所有可能合并中的每一種合并的相關(guān)因子。選擇裝置選擇與擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)，以顯示較小的相關(guān)因子和較高的功率電平。
選擇裝置在相關(guān)因子最大的合并中去掉一個(gè)功率電平較低的，選擇與擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)。
在本發(fā)明的第四個(gè)較佳模式中，選擇裝置包括一個(gè)合并電平計(jì)算器和一個(gè)最差信號(hào)合并測(cè)量電路。合并電平計(jì)算器確定與擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)的所有可能合并每個(gè)功率電平的總和，以提供一總功率電平。最差信號(hào)合并測(cè)量電路確定低于一給定電平的合并總功率電平的降落頻率，選擇與擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)，以顯示較低的頻率和較高的功率電平。
選擇裝置確定并排除頻率最高的合并中的一個(gè)，選擇與擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)。
在本發(fā)明的第五個(gè)較佳模式中，選擇裝置包括一個(gè)合并電平計(jì)算器和一個(gè)方差計(jì)算器。合并電平計(jì)算器確定與擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)的所有可能合并中每個(gè)功率電平的總和，以提供一個(gè)總功率電平。方差計(jì)算器確定在給定取樣周期內(nèi)合并總功率電平的方差值，選擇與擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)，以顯示較小的方差值和較高的功率電平。
選擇裝置確定并排除最大方差值最大的合并中的一個(gè)，選擇與擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)。
在本發(fā)明的第六個(gè)較佳模式中，相關(guān)測(cè)量裝置確定多徑信號(hào)中任何兩個(gè)信號(hào)的所有可能合并中出現(xiàn)最小值的時(shí)差。選擇裝置選擇與擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)，以顯示較大的時(shí)間差和較高的功率電平。
選擇裝置確定并排除時(shí)間差較小的合并中的一個(gè)，依次選擇與擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)。
從以下給出的本發(fā)明較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述以及附圖中，將能夠更全面地理解本發(fā)明，然而，例舉本發(fā)明的這些較佳實(shí)施例并不是把本發(fā)明限制在特定實(shí)施例中而是僅僅是為了進(jìn)行說明和理解。
附圖中圖1是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)的電路簡(jiǎn)圖。
圖2是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)的電路簡(jiǎn)圖。
圖3是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)的電路簡(jiǎn)圖。
圖4是本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)的電路簡(jiǎn)圖。
圖5是本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)的電路簡(jiǎn)圖。
圖6是本發(fā)明第六個(gè)實(shí)施例的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)的電路簡(jiǎn)圖。
圖7示出采用直接序列的傳統(tǒng)擴(kuò)展頻譜接收機(jī)。
圖8(a)示出移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)傳輸多徑。
圖8(b)示出直接波和延遲波的功率電平曲線。
圖9是傳統(tǒng)的分離多徑接收機(jī)方框圖。
圖10示出以不同相位到達(dá)接收機(jī)的多徑信號(hào)功率電平曲線。
圖11示出多徑信號(hào)A、B和C的功率電平曲線。
圖12示出合并的多徑信號(hào)功率電平曲線。
現(xiàn)在參照附圖，在這幾幅圖中，類似的數(shù)字表示類似的部件。圖1示出本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，它是對(duì)諸如蜂窩式電話系統(tǒng)的移動(dòng)通信系統(tǒng)中使用的典型分離多徑接收機(jī)的改進(jìn)。
擴(kuò)展頻譜接收機(jī)包括擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5、分集合并器10、多徑電平檢測(cè)器12、相位分配電路14以及互相關(guān)計(jì)算器21。
擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5以不同的傳輸延時(shí)使通過多徑傳輸?shù)臄U(kuò)展頻譜通信信號(hào)1(以下也稱為多徑信號(hào))去擴(kuò)展，分別產(chǎn)生經(jīng)解調(diào)的信號(hào)6至10。分集合并器10對(duì)解調(diào)信號(hào)6至10進(jìn)行最大比值合并，產(chǎn)生一個(gè)合并信號(hào)11。多徑電平檢測(cè)器12在多徑信號(hào)1上進(jìn)行擴(kuò)展頻譜解調(diào)，分別確定功率電平及其相位，并把其表示的電平信號(hào)13提供給相位分配電路14和互相關(guān)計(jì)算器21。正如后面將詳細(xì)描述的，根據(jù)多徑電平檢測(cè)器12的電平信號(hào)13，互相關(guān)計(jì)算器21確定多徑信號(hào)1的任何兩個(gè)信號(hào)之間的互相關(guān)性，并把互相關(guān)值22提供給相位分配電路14。相位分配電路14根據(jù)互相關(guān)值22和電平信號(hào)13，確定每個(gè)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5的調(diào)制操作時(shí)間和相位(即信號(hào)接收時(shí)間)，并提供相位控制信號(hào)15。相位分配電路14具體控制擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5的工作，從而使多徑信號(hào)1所需的四個(gè)信號(hào)可以分別在四個(gè)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5中解調(diào)，使分集合并器10輸出11的功率電平因衰落引起的降落減至最小。正如后面將詳細(xì)討論的，為了顯示較小的互相關(guān)值和較高的功率電平，基本上選擇四個(gè)多徑信號(hào)。
以下參考圖11和12以及表1和2，討論本實(shí)施例的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)的工作。
如表1所示，多徑信號(hào)A、B和C的功率電平66、67和68的平均值分別是1.7、1.6和1.5。多徑信號(hào)A和B、多徑信號(hào)B和C、多徑信號(hào)C和A的合并信號(hào)(A，B)、(B，C)和(C，A)的互相關(guān)值分別是2.72、2.40和2.05。一般，用下列方程可以給出在功率電平X和Y合并中的互相關(guān)值R(X，Y)。
R(X，Y)＝E[X·Y](1)式中E[-]表示平均值。
由于衰落，設(shè)定的平均周期(即取樣周期)必須比功率電平變化的周期長(zhǎng)得多。可以監(jiān)測(cè)衰落節(jié)距，確定平均周期。在迅速衰落的情況下，平均周期會(huì)縮短，而在緩慢衰落中，平均周期將延長(zhǎng)。
根據(jù)多徑信號(hào)A、B和C的功率電平的平均值，以及多徑信號(hào)A、B和C的合并信號(hào)(A，B)、(B，C)和(C，A)的互相關(guān)值，以確定分集合并器10中合并的一對(duì)所需多徑。在相位分配電路14中可以進(jìn)行這一測(cè)量，從而可在所有可能的合并(A，B)、(B，C)和(C，A)中選擇一種，表示最小的互相關(guān)值。因此選擇合并(C，A)。
多徑信號(hào)C和A的合并(C，A)導(dǎo)致功率電平幾乎沒有降落，如圖12中數(shù)字71所示。
為便于說明，以上的討論是針對(duì)利用兩個(gè)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器對(duì)三個(gè)多徑信號(hào)A、B和C的例子，但是本發(fā)明并不限制使用的擴(kuò)展頻譜解調(diào)器的數(shù)目。例如，可以給五個(gè)多徑信號(hào)提供四個(gè)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器。在此情況下，五個(gè)多徑信號(hào)的任何兩個(gè)信號(hào)的所有可能合并數(shù)為10(10＝5C2)，總共計(jì)算十個(gè)協(xié)方差值。在多徑信號(hào)十個(gè)合并中選擇一個(gè)互相關(guān)值最大的，在所選合并的一對(duì)多徑信號(hào)中去掉一個(gè)功率電平較低的，最終選擇五個(gè)多徑信號(hào)中所需的四個(gè)?？刂茢U(kuò)展頻譜解調(diào)器，對(duì)所選四個(gè)多徑信號(hào)進(jìn)行處理。
圖2示出第二個(gè)實(shí)施例的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，它與第一個(gè)實(shí)施例的不同之處僅僅是在多徑電平檢測(cè)器12與相位分配電路14之間設(shè)置了一個(gè)協(xié)方差計(jì)算器23。其它配置是相同的，在此略去詳述。
協(xié)方差計(jì)算器23接收從多徑電平檢測(cè)器12輸出的表示多徑信號(hào)1功率電平的電平信號(hào)13，確定多徑信號(hào)1的任何兩個(gè)信號(hào)的所有可能合并的協(xié)方差值，如下詳細(xì)介紹，并把其表示的協(xié)方差信號(hào)24提供給相位分配電路14。相位分配電路14控制擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5的工作，在四個(gè)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5中分別對(duì)多徑信號(hào)1的所需四個(gè)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，使分集合并器10的輸出11的功率電平因衰落引起的降落減至最小。如后面將詳細(xì)討論的，為了表明較小的協(xié)方差值和較高的功率電平，基本選擇四個(gè)多徑信號(hào)。
以下參考圖11和12以及表1和2，討論擴(kuò)展頻譜調(diào)制裝置的工作。
根據(jù)多徑信號(hào)A、B和C的功率電平66、67和68，確定所有可能合并(即多徑信號(hào)A至C的合并(A，B)、(B，C)和(C，A))的協(xié)方差值。一般，由以下方程可給出功率電平X和Y合并的協(xié)方差值C(X，Y)。
C(X，Y)＝E[(X-E[X])·(Y-E[Y])] (2)式中E[-]表示平均值。
如下表2所示，合并(A，B)、(B，C)和(C，A)的協(xié)方差值分別是0.00、0.00和-0.50。由于衰落，必須使平均的周期比功率電平變化的周期長(zhǎng)得多?？梢员O(jiān)測(cè)衰落節(jié)距，以確定平均周期。在迅速衰落的情況下，可以縮短平均周期，而在緩慢衰落的情況下，可以延長(zhǎng)平均的周期。
具有最小協(xié)方差值的一對(duì)多徑信號(hào)是由多徑信號(hào)C和A構(gòu)成的。如圖12中數(shù)字71所示的，這個(gè)合并功率電平幾乎沒有降落。
表2
為了方便起見，以上的討論是針對(duì)利用兩個(gè)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器對(duì)三個(gè)多徑信號(hào)A、B和C的例子，但是本發(fā)明并不限制所用擴(kuò)展頻譜解調(diào)器的數(shù)目。例如，可以給五個(gè)多徑信號(hào)提供三個(gè)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器。在這種情況下，五個(gè)多徑信號(hào)的任何兩個(gè)信號(hào)的所有可能合并數(shù)為10(10＝5C2)，共計(jì)算十個(gè)協(xié)方差值。在多徑信號(hào)的十個(gè)合并中選擇一個(gè)協(xié)方差值最大的，在所選合并的多徑信號(hào)對(duì)中去掉一個(gè)功率電平較低的。接著，在多徑信號(hào)的合并中選擇一個(gè)協(xié)方差值為第二大的，在所選合并的多徑信號(hào)對(duì)中去掉一個(gè)功率電平較低的，最終選擇五個(gè)多徑信號(hào)中的三個(gè)?？刂茢U(kuò)展頻譜解調(diào)器，對(duì)所選三個(gè)多徑信號(hào)進(jìn)行處理。
圖3示出第三個(gè)實(shí)施例的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，它與第一個(gè)實(shí)施例的不同之處僅為在多徑電平檢測(cè)器12與相位分配電路14之間設(shè)置了一個(gè)相關(guān)因子計(jì)算器25。其它配置是相同的，在此不予詳述。
相關(guān)因子計(jì)算器25接收從多徑電平檢測(cè)器12輸出的表示多徑信號(hào)1功率電平的電平信號(hào)13，確定多徑信號(hào)1中任何兩個(gè)信號(hào)的所有可能合并的相關(guān)因子，如下詳細(xì)介紹，并把其表示的相關(guān)因子信號(hào)26提供給相位分配電路14。相位分配電路14控制擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5的工作，在四個(gè)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5中分別對(duì)多徑信號(hào)1所需的四個(gè)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，使分集合并器10輸出11的功率電平因衰落引起的降落減至最小。正如后面將詳細(xì)討論的，為了表明較小的相關(guān)值和較高的功率電平，基本選擇四個(gè)多徑信號(hào)。
以下參考圖11和12以及表1和2，討論擴(kuò)展頻譜調(diào)制裝置的工作。
根據(jù)多徑信號(hào)A、B和C的功率電平66、67和68，相關(guān)因子計(jì)算器25確定所有可能合并(即多徑信號(hào)A至C的合并(A，B)、(B，C)和(C，A))的相關(guān)因子。一般，根據(jù)以下方程可確定功率電平X和Y的相關(guān)因子r(X，Y)。
r(X，Y)＝C(X，Y)/(V(X)·V(Y))1/2(3)式中C(-，-)表示協(xié)方差值，V(-，-)表示方差值。
如表2所示，合并(A，B)、(B，C)和(C，A)的相關(guān)因子分別是0.00、 0.00和-1.00。由于衰落，在確定協(xié)方差值和方差值時(shí)，必須設(shè)定平均周期比功率電平變化的周期長(zhǎng)得多?？梢员O(jiān)測(cè)衰落節(jié)距，以確定平均周期。在迅速衰落的情況下，可以縮短平均周期，而在緩慢衰落的情況下，可以延長(zhǎng)平均的周期。
具有最小相關(guān)因子的一對(duì)多徑信號(hào)是由多徑信號(hào)C和A構(gòu)成的。如圖12中數(shù)字71所示的，這個(gè)合并使功率電平幾乎沒有降落，從而改善了通信質(zhì)量。
為了方便起見，以上的討論是針對(duì)利用兩個(gè)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器對(duì)三個(gè)多徑信號(hào)A、B和C的例子，但是本發(fā)明并不限制所用擴(kuò)展頻譜解調(diào)器的數(shù)目。例如，可以給六個(gè)多徑信號(hào)提供三個(gè)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器。在這種情況下，六個(gè)多徑信號(hào)中任何兩個(gè)信號(hào)的所有可能合并數(shù)是15(15＝6C2)，總共計(jì)算15個(gè)相關(guān)因子。在多徑信號(hào)的15個(gè)合并中選擇一個(gè)相關(guān)因子最大的，在所選合并的多徑信號(hào)對(duì)中去掉一個(gè)功率電平較低的。接著，在多徑信號(hào)的合并中選擇一個(gè)相關(guān)因子第二大的，在所選合并的多徑信號(hào)對(duì)中去掉一個(gè)功率電平較低的。同樣，在多徑信號(hào)的合并中選擇一個(gè)相關(guān)因子第三大的，在所選合并的多徑信號(hào)對(duì)中去掉一個(gè)功率電平較低的，最終選擇六個(gè)多徑信號(hào)中的三個(gè)(即三個(gè)所需多徑)?？刂茢U(kuò)展頻譜解調(diào)器，對(duì)所選的三個(gè)多徑信號(hào)進(jìn)行處理。
圖4示出第四個(gè)實(shí)施例的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，它與以上實(shí)施例的不同之處在于，裝了一個(gè)合并電平計(jì)算器27和一個(gè)最差信號(hào)合并測(cè)量電路29。其它配置是相同的，在此不予詳述。
合并電平計(jì)算器27接收從多徑電平檢測(cè)器12輸出的電平信號(hào)13并確定數(shù)目等于擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5的數(shù)目的諸所選多徑信號(hào)所有可能合并的每一個(gè)功率電平的總數(shù)。具體說，在圖4中，擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5的數(shù)目是四(4)。因此，合并電平計(jì)算器27確定輸入多徑信號(hào)1中任何四個(gè)信號(hào)的所有可能合并的每個(gè)合并的總功率電平，并把其表示的總功率電平信號(hào)28提供給最差信號(hào)合并測(cè)量電路29。
最差信號(hào)合并測(cè)量電路29在所有可能合并中選擇一個(gè)，表示在給定取樣周期上監(jiān)測(cè)的總功率電平降落的最高頻率，并把最差合并信號(hào)30提供給相位分配電路14。
通過對(duì)在合并電平計(jì)算器27中確定的每一個(gè)總功率電平降低到閾值(即保證所需通信質(zhì)量所需要的功率電平)之下的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，可在最差信號(hào)合并測(cè)量電路29中實(shí)現(xiàn)最差信號(hào)合并的選擇。另一方面，可以將可能合并中總功率電平最小的一個(gè)選作為最差合并信號(hào)30。在可能合并中也可以把總功率電平在一定的較低電平范圍內(nèi)的兩個(gè)或多個(gè)合并選作為最差合并信號(hào)30。
相位分配電路14接收最差合并信號(hào)30，控制擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5的工作，從而在四個(gè)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5中分別對(duì)多徑信號(hào)1所需的四個(gè)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，使分集合并器10輸出11的功率電平因衰落引起的降落減至最小。
以下參考圖11和12以及表1和2，討論擴(kuò)展頻譜調(diào)制裝置的工作。
如上所討論的，在圖12中以數(shù)字69、70和71表示由多徑信號(hào)A到C合并的(A，B)、(B，C)和(C，A)合并信號(hào)的功率電平。在這些功率電平中，功率電平69和70周期性地降落，其最小值是1.89和1.69，如表2中所示。因此，排除合并(A，B)和(B，C)，選擇合并(C，A)作為分集合并。
圖5示出第五個(gè)實(shí)施例的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，它與第四個(gè)實(shí)施例的不同之處在于，在合并電平計(jì)算器27和相位分配電路14之間設(shè)置一個(gè)方差計(jì)算器31。其它配置是相同的，在此詳述從略。
如上面的實(shí)施例4中已經(jīng)說明的，合并電平計(jì)算器27接收從多徑電平檢測(cè)器12輸出的電平信號(hào)13并確定數(shù)目等于擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5的數(shù)目的諸所選多徑信號(hào)所有可能合并的每一功率電平的總和。具體說，在圖5中，擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5的數(shù)目是四(4)。因此，合并電平計(jì)算器27確定輸入多徑信號(hào)1中任何四個(gè)所有可能合并的每個(gè)合并總功率電平，并把其表示的總功率電平信號(hào)28提供給方差計(jì)算器31。
根據(jù)總功率電平信號(hào)28，用以下的方程，方差計(jì)算器31確定所有合并中每一個(gè)總功率電平的方差V(X)，并把其表示的方差信號(hào)32提供給相位分配電路14。
V(X)＝E[(X-E[X])2](4)式中X表示總功率電平，E[-]是平均值。
由于衰落，在確定方差V[X]時(shí)，必須設(shè)定平均周期比功率電平變化周期長(zhǎng)得多?？梢员O(jiān)測(cè)衰落節(jié)距，以確定平均周期。在迅速衰落的情況下，可以縮短平均周期，而在緩慢衰落的情況下，可以延長(zhǎng)平均周期。
相位分配電路14接收方差信號(hào)32，控制擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5的工作，從而在四個(gè)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5中分別對(duì)多徑信號(hào)1的所需四個(gè)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，使分集合并器10的輸出11的功率電平因衰落引起的降落減至最小。正如后面將詳細(xì)討論的，為了表現(xiàn)較小的方差值和較高的功率電平，基本上選擇四個(gè)多徑信號(hào)。
以下參考圖11和12以及表1和2，討論擴(kuò)展頻譜調(diào)制裝置的工作。
如上所討論的，在圖12中以數(shù)字69、70和71表示由多徑信號(hào)A到C合并的(A，B)、(B，C)和(C，A)合并信號(hào)的功率電平(即總功率電平)。功率電平69和70的方差值為1.00和1.00，如表2中所示。因此，由于它們的方差值較大，排除合并(A，B)和(B，C)，而選擇合并(C，A)。具體說，選擇多徑信號(hào)A和C作為分集合并。
圖6示出第六個(gè)實(shí)施例的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，它與以上實(shí)施例的不同之處在于，在多徑電平檢測(cè)器12和相位分配電路14之間安置了一個(gè)最小值間時(shí)差計(jì)算器33。其它配置是相同的，在此不予詳述。
最小值間時(shí)差計(jì)算器33根據(jù)多徑電平檢測(cè)器12的功率電平信號(hào)13，監(jiān)測(cè)每個(gè)多徑信號(hào)1表現(xiàn)為最低電平的時(shí)間，并確定在多徑信號(hào)1的任何兩個(gè)信號(hào)所有可能合并中表現(xiàn)為最低電平的時(shí)間間隔(以下稱為最小值間時(shí)差)，將其表示的時(shí)差信號(hào)34提供給相位分配電路14。
相位分配電路14接收時(shí)間差信號(hào)34，控制擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5的工作，在四個(gè)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器2至5中分別對(duì)多徑信號(hào)1所需的四個(gè)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，使分集合并器10的輸出11功率電平因衰落引起的降落減至最小。正如后面將詳細(xì)討論的，為了表現(xiàn)較大的最小值間時(shí)間差和較高的功率電平，基本選擇四個(gè)多徑信號(hào)。
以下參考圖11和12以及表1和2，討論擴(kuò)展頻譜調(diào)制裝置的工作。
如表1所示，多徑信號(hào)A、B和C的功率電平66、67和68的平均值是1.7、1.6和1.5。如表2所示，在合并(A，B)、(B，C)和(C，A)中，最小值間時(shí)差分別是1.57、1.57和3.14。
根據(jù)功率電平66、67和68的平均值以及在合并(A，B)、(B，C)和(C，A)中最小值間時(shí)間差，選擇多徑信號(hào)A至B這兩個(gè)作為分集合并。具體說，由于合并(A，B)和(B，C)中的最小值間時(shí)間差是1.57，與圖12中所示的衰落周期是六(6)相比較小，排除這些合并，選擇多徑信號(hào)A和C作為分集合并。
為了方便起見，以上的討論是針對(duì)利用兩個(gè)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器對(duì)三個(gè)多徑信號(hào)A、B和C的例子，但是本發(fā)明并不限制使用的擴(kuò)展頻譜解調(diào)器的數(shù)目。例如，可以給六個(gè)多徑信號(hào)提供四個(gè)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器。在這種情況下，六個(gè)多徑信號(hào)中任何兩個(gè)信號(hào)的所有可能合并數(shù)是15(15＝6C2)，總共計(jì)算15個(gè)最小值間時(shí)差。在多徑信號(hào)的15個(gè)合并中選擇一個(gè)最小值間時(shí)間差最小的，以及在所選合并的多徑信號(hào)對(duì)中去掉一個(gè)功率電平較低的。接著，在多徑信號(hào)的合并中選擇一個(gè)最小值間時(shí)間差第二小的，并在所選合并的多徑信號(hào)對(duì)中去掉一個(gè)功率電平較低的，從而在六個(gè)多徑信號(hào)中選擇四個(gè)作為分集合并。
為了便于理解本發(fā)明，已經(jīng)通過較佳實(shí)施例公開了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)明白，只要不違反本發(fā)明的原理，能夠以不同的方式具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，按照權(quán)利要求書中所確定的本發(fā)明的原理，本發(fā)明應(yīng)包括所有可能的實(shí)施例以及對(duì)所給實(shí)施例的改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種在通信系統(tǒng)中使用的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，其特征在于包括多個(gè)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器，以具有不同相位的擴(kuò)展頻譜波的形式，分別對(duì)通過多個(gè)傳輸多徑傳輸?shù)亩鄰捷斎胄盘?hào)進(jìn)行解調(diào)，提供經(jīng)解調(diào)的信號(hào)；一個(gè)分集合并器，將經(jīng)過解調(diào)的信號(hào)合并，產(chǎn)生一個(gè)分集合并的信號(hào)；一個(gè)功率電平檢測(cè)器，分別檢測(cè)諸多徑信號(hào)的功率電平；相關(guān)測(cè)量裝置，確定多徑信號(hào)之間的相關(guān)性；選擇裝置，選擇相同的數(shù)作為多徑信號(hào)的所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器的數(shù)，根據(jù)所述相關(guān)測(cè)量裝置的相關(guān)性，將分集合并信號(hào)功率電平的降落減至最?。灰约耙粋€(gè)相位測(cè)量電路，確定所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器的解調(diào)操作相位，從而由所述選擇裝置選擇的多徑信號(hào)分別在所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器中進(jìn)行解調(diào)。
2.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，其特征在于所述的相關(guān)測(cè)量裝置確定多徑信號(hào)中任何兩個(gè)信號(hào)的所有可能合并的每一合并互相關(guān)值；所述的選擇裝置選擇與所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)，以顯示較小的互相關(guān)值和較高的功率電平。
3.如權(quán)利要求2所述的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，其特征在于所述的選擇裝置去掉互相關(guān)值最大的所述合并中功率電平較低的一個(gè)，選擇與所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，其特征在于如果去掉互相關(guān)值最大的所述合并中功率電平較低的一個(gè)后，留下的多徑信號(hào)數(shù)大于所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)，則去掉互相關(guān)值第二大的所述合并中功率電平較低的一個(gè)，選擇與所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，其特征在于所述的相關(guān)測(cè)量裝置確定多徑信號(hào)中任何兩個(gè)信號(hào)的所有可能合并的每一合并的協(xié)方差值；而所述的選擇裝置選擇與所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)，以顯示較小的協(xié)方差值和較高的功率電平。
6.如權(quán)利要求5所述的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，其特征在于所述的選擇裝置去掉協(xié)方差值最大的所述合并中功率電平較低的一個(gè)，以選擇與所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，其特征在于所述的相關(guān)測(cè)量裝置確定多徑信號(hào)中任何兩個(gè)信號(hào)的所有可能合并中每一合并的相關(guān)因子；而所述的選擇裝置選擇與所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)，以顯示較小的相關(guān)因子和較高的功率電平。
8.如權(quán)利要求7所述的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，其特征在于所述的選擇裝置去掉相關(guān)因子最大的所述合并中功率電平較低的一個(gè)，以選擇與所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)。
9.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，其特征在于所述的選擇裝置包括一個(gè)合并電平計(jì)算器和一個(gè)最差信號(hào)合并測(cè)量電路，所述的合并電平計(jì)算器確定與所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)的所有可能合并的每個(gè)功率電平的總和，提供一個(gè)總功率電平；所述最差信號(hào)合并測(cè)量電路確定低于一定電平的所述合并的總功率電平降落的頻率，選擇與所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)，以顯示較低的頻率和較高的功率電平。
10.如權(quán)利要求9所述的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，其特征在于所述的選擇裝置確定并排除頻率最高的所述合并中的一個(gè)，選擇與所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)。
11.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，其特征在于所述的選擇裝置包括一個(gè)合并電平計(jì)算器和一個(gè)方差計(jì)算器，所述的合并電平計(jì)算器確定與所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)中所有可能合并的每個(gè)功率電平的總和，以提供一個(gè)總功率電平；所述的方差計(jì)算器確定在一定取樣周期內(nèi)所述合并的總功率電平的方差值，選擇與所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)，以顯示較小的方差值和較高的功率電平。
12.如權(quán)利要求11所述的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，其特征在于所述的選擇裝置確定并排除方差值最大的所述合并中的一個(gè)，選擇與所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)。
13.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，其特征在于所述的相關(guān)測(cè)量裝置確定多徑信號(hào)中任何兩個(gè)信號(hào)的所有可能合并中出現(xiàn)最小值的時(shí)差；所述的選擇裝置選擇與所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)，以顯示較大的時(shí)差和較高的功率電平。
14.如權(quán)利要求13所述的擴(kuò)展頻譜接收機(jī)，其特征在于所述的選擇裝置確定并排除時(shí)差較小的所述合并中的一個(gè)，依次選擇與所述擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào)。
全文摘要
提供一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)中的擴(kuò)展頻譜接收機(jī),其中包括多個(gè)擴(kuò)展頻譜解調(diào)器、一個(gè)分集合并器、一個(gè)功率電平檢測(cè)器、一個(gè)相關(guān)測(cè)量電路、一個(gè)信號(hào)合并測(cè)量電路以及一個(gè)解調(diào)相位控制電路。相關(guān)測(cè)量電路確定通過不同傳輸多徑傳送的輸入多徑信號(hào)之間的相關(guān)性。信號(hào)合并測(cè)量電路在多徑信號(hào)中選擇與擴(kuò)展頻譜解調(diào)器數(shù)相同的多徑信號(hào),根據(jù)確定的相關(guān)性,使分集合并器輸出的分集合并信號(hào)功率電平的降落減至最小。解調(diào)器相位控制電路控制擴(kuò)展頻譜解調(diào)器的解調(diào)操作相位,分別對(duì)所選多徑信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。
文檔編號(hào)H04B1/707GK1185707SQ9712299
公開日1998年6月24日 申請(qǐng)日期1997年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月25日
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