專利名稱：用于cdma接收機(jī)的導(dǎo)頻強(qiáng)度測量與多徑延遲搜索器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用擴(kuò)頻調(diào)制的蜂窩通信系統(tǒng)中電信數(shù)據(jù)的傳輸，并且更具體地涉及用于為蜂窩通信系統(tǒng)中的碼分多址信道測量導(dǎo)頻信號強(qiáng)度和搜索多徑延遲的方法與設(shè)備。
現(xiàn)有技術(shù)說明擴(kuò)頻通信技術(shù)自二次世界大戰(zhàn)以來開始在軍隊(duì)通信中使用，主要用于兩個(gè)目的克服某一頻率上的人為強(qiáng)干擾的影響和阻止未授權(quán)接入信號。通過“擴(kuò)展”信號頻譜以使之實(shí)際上與背景噪聲難以區(qū)分開來(因此稱為擴(kuò)頻調(diào)制)就能實(shí)現(xiàn)這些目的。
碼分多址或CDMA是一種數(shù)字蜂窩擴(kuò)頻多址方法。在公知的CDMA系統(tǒng)中，多個(gè)基站一般位于一個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)。每個(gè)基站使用一個(gè)或多個(gè)CDMA信道與位于同一服務(wù)區(qū)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)移動站通信?；?移動站傳輸方向稱為正向鏈路或下行鏈路，而移動站-基站方向稱為反向或上行鏈路。
在CDMA系統(tǒng)中，要發(fā)送的信息數(shù)據(jù)流利用具有高得多的數(shù)據(jù)速率的稱為“簽名序列(signature sequence)”的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行調(diào)制。此簽名序列的每個(gè)元素一般表示一個(gè)二進(jìn)制邏輯符號(“0”或“1”)。此簽名序列通常包括N個(gè)比特，其中這N個(gè)比特之中的每個(gè)比特被表示為“碼片”。生成這樣的一個(gè)簽名序列的一種方式是通過使用偽隨機(jī)信號的周期二進(jìn)制序列來調(diào)制周期TC(也稱為“碼片時(shí)長”)的周期性脈沖流。此偽隨機(jī)信號的序列也稱為偽噪聲(PN)序列，之所以這樣稱呼是因?yàn)樗磥硎请S機(jī)的但能利用授權(quán)的接收機(jī)進(jìn)行復(fù)制。
此信息數(shù)據(jù)流與高比特率簽名序列通過首先將二進(jìn)制邏輯信號(“0”或“1”)變換為實(shí)值(“+1”或“-1”)然后將這兩個(gè)比特流相乘來進(jìn)行組合。較低比特率信息數(shù)據(jù)流與較高比特率簽名序列的組合產(chǎn)生出類似噪聲的寬帶信號。這種技術(shù)稱為對信息數(shù)據(jù)流的“編碼”或“擴(kuò)展”并且是本領(lǐng)域公知的。
在傳統(tǒng)的蜂窩通信系統(tǒng)中，由于頻譜復(fù)用而引起的信道之間的同信道干擾是實(shí)現(xiàn)高系統(tǒng)容量的一個(gè)主要限制因數(shù)。CDMA技術(shù)的一個(gè)最顯著的特性是普遍的頻率復(fù)用，這意味著CDMA系統(tǒng)內(nèi)的所有用戶占用一個(gè)通用頻譜分配，這通過給不同的信道分配不同的代碼來實(shí)現(xiàn)。在下行鏈路上，每個(gè)基站發(fā)送一個(gè)唯一的未調(diào)制的擴(kuò)展碼，(被表示為導(dǎo)頻碼、導(dǎo)頻信道或“導(dǎo)頻”)。此導(dǎo)頻一般由碼片序列組成，每個(gè)碼片具有碼片時(shí)長TC。每個(gè)導(dǎo)頻是通用復(fù)序列的一個(gè)不同的移位。因此，在正向鏈路上，每個(gè)基站發(fā)送一個(gè)唯一的未調(diào)制的導(dǎo)頻信道并且可以另外發(fā)送同步信道、尋呼信道和業(yè)務(wù)信道。術(shù)語“CDMA信道組”所指的是由基站發(fā)送的一組信道。
CDMA系統(tǒng)中的每個(gè)移動站搜索導(dǎo)頻碼以檢測基站信號的存在和測量其強(qiáng)度。對于本發(fā)明的公開說明，包含分配給此移動站的一個(gè)或多個(gè)業(yè)務(wù)信道的正向CDMA信道組稱為“有效信道”，并且這樣的有效信道的導(dǎo)頻信號稱為“有效導(dǎo)頻”。相反地，未包含分配給此移動站的業(yè)務(wù)信道的CDMA信道組稱為“無效信道”，并且這樣的無效信道的導(dǎo)頻信號稱為“無效導(dǎo)頻”。由于在無效信道上沒有業(yè)務(wù)信息從基站發(fā)送給此移動站，所以無需解調(diào)這些信道。因而，此移動站只須能解調(diào)有效CDMA信道組。
特別在地面環(huán)境中對所有公知無線多址接入系統(tǒng)共同的一個(gè)公知降級源被稱為“多徑衰落”。在多徑環(huán)境中，發(fā)送的信號一般由于此信號在到達(dá)接收機(jī)之前在一個(gè)或多個(gè)物體上反射的結(jié)果而沿著不同的傳播路徑從發(fā)射機(jī)傳送至接收機(jī)。由于此發(fā)送信號的各條傳播路徑具有不等的長度，所以此發(fā)送信號的幾個(gè)拷貝將具有不同的時(shí)間延遲而到達(dá)此接收機(jī)。在多徑衰落信道中，此發(fā)送信號的不同傳播路徑之間的相位干擾可以引起嚴(yán)重的衰落并導(dǎo)致信號丟失或抵銷。
CDMA系統(tǒng)中的移動站一般具有用于解調(diào)有效信道和補(bǔ)償多徑延遲的接收機(jī)，如上所述。此接收機(jī)一般表示為RAKE接收機(jī)，這是因?yàn)樗阉械亩鄰截暙I(xiàn)“搜集(rake)”到一起。一個(gè)RAKE接收機(jī)由許多處理單元或RAKE分支(finger)組成。在解調(diào)多徑衰落信道時(shí)，此RAKE接收機(jī)的每個(gè)分支必須與此信道的不同傳播路徑之一同步。包括L個(gè)分支的RAKE接收機(jī)能至多檢測此發(fā)送信號的L個(gè)拷貝，這些拷貝受到時(shí)間延遲校正并被相干地進(jìn)行相加、(同相與換算)。所得到的信號將因此包括此發(fā)送信號的所有時(shí)間延遲的拷貝的集合。
如前所述，由于多徑傳播，此發(fā)送信號將在不同的時(shí)間到達(dá)此移動站并因此在此接收機(jī)上得到此發(fā)送信號的多個(gè)時(shí)間延遲的拷貝。必須確定此發(fā)送信號的接收拷貝的相對時(shí)間延遲，以使這些信號的各條傳播路徑與RAKE接收機(jī)的相應(yīng)分支同步。不幸地，這些時(shí)間延遲的數(shù)量與大小可以隨此移動站的移動(即，對于運(yùn)動中的用戶而言相對此發(fā)射基站的可變距離與速度)而變化。此移動站的移動也可以引起新的信道路徑出現(xiàn)和舊的信道路徑消失。因此，此移動站必須連續(xù)監(jiān)視沿有效信道的所有傳播路徑接收的信號以便去搜索新的更強(qiáng)的信道路徑。為了有效地執(zhí)行此監(jiān)視作用，必須以快速而準(zhǔn)確的方式基本上連續(xù)地測量或估算這些多徑時(shí)間延遲。
在符合TIA/EIA/IS-95“用于雙模式寬帶擴(kuò)頻蜂窩系統(tǒng)的移動站-基站兼容性標(biāo)準(zhǔn)”標(biāo)準(zhǔn)、ANSI J-STD-008“用于1.8-2.0GHz碼分多址(CDMA)個(gè)人通信系統(tǒng)的個(gè)人站-基站兼容性要求”標(biāo)準(zhǔn)或其他類似標(biāo)準(zhǔn)的蜂窩系統(tǒng)中，移動站必須能在第二基站提供更強(qiáng)的信號給此移動站時(shí)將連接從第一基站轉(zhuǎn)換到第二基站，即一個(gè)稱為“切換”的程序。如這些標(biāo)準(zhǔn)文件中所述的，可以通過“硬”切換或“軟”切換來完成此切換。
在硬或傳統(tǒng)的切換中，至不同基站的連接使用不同的頻率，這表示在建立至新基站的連接之前斷開至舊基站的連接。然而，由于CDMA系統(tǒng)中通用的頻率復(fù)用，有可能在離開舊基站之前建立至新基站的連接，即一個(gè)稱為軟切換的程序。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，此移動站必須連續(xù)測量所有接收導(dǎo)頻的信號強(qiáng)度以確定是否要求切換(硬切換或軟切換)。
剛才描述的兩種功能(即，使用時(shí)間延遲估算來搜索有效信道更強(qiáng)的路徑和連續(xù)地測量接收信道的導(dǎo)頻信號強(qiáng)度)一般利用此移動站中通常被表示為“搜索器”的電路來執(zhí)行。此搜索器為每個(gè)接收的導(dǎo)頻信號指定一個(gè)也被稱為搜索窗的相關(guān)窗。此搜索窗由預(yù)定數(shù)量的連續(xù)碼片組成，在這些碼片之中發(fā)現(xiàn)相應(yīng)信道的可用多徑分量的概率是高的。為了給一個(gè)特定導(dǎo)頻指定此搜索窗，這個(gè)特定導(dǎo)頻的本地生成的拷貝(本地導(dǎo)頻)被用于與接收的導(dǎo)頻進(jìn)行相關(guān)。此搜索窗以此導(dǎo)頻中最早到達(dá)的可用多徑分量(相關(guān)峰值)為中心，所述分量出現(xiàn)在接收的導(dǎo)頻與本地生成的導(dǎo)頻匹配之時(shí)。此搜索窗還在此中心的任何一側(cè)上采用W碼片的一個(gè)搜索范圍，其中W是上述的標(biāo)準(zhǔn)TIA/EIA/IS-95或ANSI J-STD-008中規(guī)定的預(yù)定數(shù)字。
用于執(zhí)行上述的相關(guān)的常規(guī)技術(shù)使用“積分與轉(zhuǎn)儲”相關(guān)器，此相關(guān)器對給定時(shí)間周期期間內(nèi)的接收信號進(jìn)行積分并隨后復(fù)位它自己。檢測每個(gè)搜索窗的相關(guān)峰值，并且這些結(jié)果用于計(jì)算相應(yīng)導(dǎo)頻的導(dǎo)頻強(qiáng)度。也根據(jù)這些相關(guān)結(jié)果來計(jì)算要進(jìn)行解調(diào)的有效信道的估算的多徑延遲。這些估算的多徑延遲用于如前所述地使RAKE接收機(jī)的每個(gè)分支與有效信道的傳播路徑之一同步。
現(xiàn)有技術(shù)的搜索器一般對于每個(gè)搜索窗中每個(gè)單獨(dú)的多徑延遲采用積分與轉(zhuǎn)儲相關(guān)。這樣的方法計(jì)算量很大，這使搜索處理相對較慢。結(jié)果，浪費(fèi)了能用于提高搜索結(jié)果的準(zhǔn)確度的寶貴的時(shí)間。
因此，在本領(lǐng)域中需要一種改進(jìn)的方法與設(shè)備來在連續(xù)測量所有接收的CDMA信道的導(dǎo)頻信號強(qiáng)度的同時(shí)搜索對有效的CDMA信道更強(qiáng)的路徑。本發(fā)明使用新技術(shù)來生成與處理此系統(tǒng)中用于每個(gè)導(dǎo)頻的搜索窗，從而得到更快與更準(zhǔn)確的測量。
發(fā)明概要本發(fā)明利用一種用于在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中評估移動站上接收的CDMA信道的信號強(qiáng)度的方法與設(shè)備來克服上述與其他的問題。此移動站上的接收機(jī)接收所評估的信道的導(dǎo)頻信號，此導(dǎo)頻信號在第一抽樣裝置中被變換為具有第一抽樣率的第一樣值流，此第一樣值流接下來在第二抽樣裝置中變換為具有不同于第一抽樣率的第二抽樣率的第二樣值流。根據(jù)第一與第二樣值流來測量此信道的信號強(qiáng)度。
測量此信道的信號強(qiáng)度的處理包括利用可變相關(guān)器通過將此導(dǎo)頻信號的本地部分與此導(dǎo)頻信號的第二部分相乘來為第一樣值流生成一個(gè)搜索窗，以獲得一個(gè)相關(guān)值的序列，并使此搜索窗以這些相關(guān)值之中最早檢測到的相關(guān)峰值為中心。使用此搜索窗測量第二樣值流的信號強(qiáng)度。所生成的搜索窗甚至可以使用此導(dǎo)頻信號先前生成的搜索窗來進(jìn)行平均，并且可以使用此導(dǎo)頻信號先前生成的樣值利用一個(gè)平滑因數(shù)來改善此搜索窗生成的樣值。
附圖簡述為了更全面理解本發(fā)明，參見下面結(jié)合附圖的具體描述，其中

圖1表示常規(guī)的CDMA接收機(jī)；圖2表示圖1所示的CDMA接收機(jī)中用于處理復(fù)基帶信號的基帶處理器；圖3表示根據(jù)本發(fā)明的用于處理有效導(dǎo)頻信道的基帶處理器；圖4表示根據(jù)本發(fā)明的用于處理無效導(dǎo)頻信道的基帶處理器；圖5表示根據(jù)本發(fā)明的用于測量導(dǎo)頻信號強(qiáng)度的具有復(fù)平方律包絡(luò)輸出的可變相關(guān)器；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的搜索器的功能的流程圖；和圖7表示用于相應(yīng)的多個(gè)導(dǎo)頻信號的多個(gè)搜索窗的組合的一個(gè)示例。
附圖詳述現(xiàn)在參見附圖，并且更特別地參見圖1，在圖1中表示常規(guī)CDMA接收機(jī)100的簡化方框圖。導(dǎo)頻信號108利用天線102接收并在RF部分104中變換為由“實(shí)”或同相分量和“虛”或正交相位分量組成的復(fù)基帶信號110。根據(jù)IS-95標(biāo)準(zhǔn)，CDMA系統(tǒng)中的所有導(dǎo)頻信號必須具有近似遵循被定義為Sinc(y)=(sin y)/y的Sinc函數(shù)的碼片波形。特別地，此碼片波形近似為Sinc(πt/TC)。結(jié)果，此復(fù)基帶信號110的碼片波形也將近似遵循Sinc函數(shù)。將此復(fù)基帶信號110饋送給基帶處理器106，以便如下所述進(jìn)行進(jìn)一步處理。
圖2表示圖1的基帶處理器106的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。接收的信號110利用解調(diào)單元250進(jìn)行編碼，從而產(chǎn)生軟比特值260與導(dǎo)頻強(qiáng)度測量261。軟值260還在解碼器270中進(jìn)行處理，此解碼器執(zhí)行正向糾錯(cuò)解碼與檢錯(cuò)以產(chǎn)生已處理的比特280?？蛇x擇地，解調(diào)單元250可以只產(chǎn)生硬比特而不產(chǎn)生軟比特260和導(dǎo)頻強(qiáng)度測量值261。
本發(fā)明涉及圖2中的解調(diào)單元250。根據(jù)本發(fā)明的解調(diào)單元250表示在圖3中。復(fù)基帶信號110饋送到抽樣器302中，此抽樣器以特定速率對基帶信號110進(jìn)行抽樣并生成樣值流312。例如，能以每碼片8次對此基帶信號110進(jìn)行抽樣。將此樣值流312提供給RAKE接收機(jī)304以便進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測，也將此樣值流提供給延遲跟蹤器310和下抽樣器306。下抽樣器306提供分樣的樣值給搜索器308。此搜索器308對接收的信號執(zhí)行信號強(qiáng)度測量，此搜索器308也提供測量值給分支位置控制器340，正如延遲跟蹤器310所做的一樣。分支位置控制器340估算要進(jìn)行解調(diào)的有效信道的多徑延遲。多徑延遲估算值316被分支位置控制器340饋送給延遲跟蹤器310和RAKE接收機(jī)304。此RAKE接收機(jī)304使用已調(diào)整的延遲估算值316來最佳地分配樣值流312的樣值給每個(gè)相應(yīng)的分支。
圖3的延遲跟蹤器310也監(jiān)視延遲估算值316以便調(diào)整相對發(fā)射機(jī)的距離與速度的變化，即一般稱為“跟蹤“的處理。在將延遲測量值321饋送給分支位置控制器340之后，延遲跟蹤器310繼續(xù)跟蹤這些延遲值。利用延遲跟蹤器310改善與跟蹤延遲估算值的一種方法被描述在1995年12月IEEE Trans.on Comm.第43卷第12期上的W.Sheen與G.Stuber的題為“A new tracking loop for direct sequence spreadspectrum systems on frequency selective fading channels(一種用于直序擴(kuò)頻系統(tǒng)的對選頻衰落信道的新型跟蹤環(huán))”的文章中，此文章引入在此作為參考。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，不是每碼片一次而是每碼片兩次使用圖3的下抽樣器306對圖1的復(fù)基帶信號110進(jìn)行抽樣。此下抽樣器306以低于抽樣器302的抽樣率的速率對樣值信號312進(jìn)行抽樣，從而得到要饋送給搜索器308的已分樣的樣值信號318。此處理一般稱為“下抽樣”。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于認(rèn)識到的，下抽樣此抽樣信號312可以有益地減少搜索器308的硬件復(fù)雜性。
然而，在測量抽樣的導(dǎo)頻信號的信號強(qiáng)度時(shí)，如果一個(gè)樣值位于碼片波形的峰值上(即，位于Sinc函數(shù)的峰值上)是有益的。為了說明，抽樣信號312具有每碼片8個(gè)樣值的抽樣率，并且分樣的樣值信號318具有每碼片2個(gè)樣值的抽樣率。利用每碼片8個(gè)樣值的抽樣率，可以按照高概率假定這8個(gè)樣值之一將會位于或靠近碼片波形的峰值。然而，在從每碼片8個(gè)樣值下降到每碼片2個(gè)樣值來對此信號進(jìn)行下抽樣時(shí)，如上所述，這兩個(gè)樣值之一位于碼片波形的峰值上的概率將顯著降低。因此，應(yīng)以這樣一種方式來選擇分樣的樣值信號318的每碼片兩個(gè)樣值，以使這兩個(gè)樣值之一將有可能位于相應(yīng)導(dǎo)頻的碼片波形的峰值上，這種類型的下抽樣稱為”最佳下抽樣”。另外，將進(jìn)行下抽樣的第一樣值的位置稱為下抽樣相位。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，現(xiàn)在將結(jié)合有效導(dǎo)頻與無效導(dǎo)頻描述用于選擇下抽樣相位的一種方法。應(yīng)明白常規(guī)組成部分與電路的結(jié)構(gòu)、控制與安排大部分已利用可容易理解的方框表示與示意圖表示在附圖中，這些附圖只表示與本發(fā)明有關(guān)的那些特定細(xì)節(jié)。采用這些方框表示與示意圖的目的是，不會使那些對于本文描述的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員顯而易見的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)妨礙本發(fā)明的公開。
返回參見圖3，將復(fù)基帶信號110饋送給抽樣器302，此抽樣器以特定速率對此基帶信號110進(jìn)行抽樣。為了說明，假定以每碼片8個(gè)樣值的速率對此基帶信號110進(jìn)行抽樣。將樣值流312提供給根據(jù)本發(fā)明的RAKE接收機(jī)304、延遲跟蹤器310和下抽樣器306。饋送給下抽樣器306的每碼片8樣值組中的每個(gè)樣值被表示為Sij，其中i是碼片數(shù)量，而j是具有1-8值的一個(gè)碼片內(nèi)的樣值數(shù)量。下抽樣器306以下面的順序接收樣值信號312中的樣值……,Sli,Si2,Si3……Si8,Si+11,Si+12,……Si+18,Si+12,……現(xiàn)在，假定在樣值信號312的碼片i的波形的峰值上取樣值Si1。當(dāng)以每碼片8樣值將樣值信號312下抽樣為每碼片兩個(gè)樣值的已分樣的樣值信號318時(shí)，此已分樣的樣值信號318將包括此樣值信號312的每個(gè)第四樣值。因此，在如上所述地下抽樣此樣值信號312之后，此已分樣的樣值信號318對于每個(gè)碼片將由兩個(gè)樣值Sij與Sij+4構(gòu)成，其中j表示下抽樣相位或位置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，復(fù)基帶信號110與有效的CDMA信道相關(guān)。除了使用相關(guān)技術(shù)測量接收信號的導(dǎo)頻強(qiáng)度之外，搜索器308將根據(jù)相關(guān)結(jié)果計(jì)算此已分樣的樣值信號318的估算的多徑延遲。此搜索器308給分支位置控制器340提供用于此已分樣的樣值信號318的多徑延遲估算值314。此分支位置控制器340將至多保持?jǐn)?shù)量為L的延遲估算值316，其中數(shù)量L是RAKE接收機(jī)304中的分支數(shù)量。為了說明，假定延遲跟蹤器310跟蹤L個(gè)有效信道。由于下抽樣器306每碼片兩次下抽樣此樣值信號312，所以延遲估算值314的準(zhǔn)確度限制在碼片時(shí)長的一半或TC/2內(nèi)。延遲跟蹤器310使用在1995年12月IEEETrans.on Comm.第43卷第12期上W.Sheen與G.Stuber的題為“A newtracking loop for direct sequence spread spectrum systems onfrequency selective fading channels(一種用于直序擴(kuò)頻系統(tǒng)的對選頻衰落信道的新型跟蹤環(huán))”的文章中所述的公知算術(shù)方法提高延遲估算值316的準(zhǔn)確度，并將新的更準(zhǔn)確的延遲估算值321饋送給分支位置控制器390。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，分支位置控制器340也給下抽樣控制器360提供由此延遲跟蹤器310跟蹤的最強(qiáng)信道路徑的下抽樣相位。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，分支位置控制器340給下抽樣控制器360提供由延遲跟蹤器310跟蹤的第一信道路徑的下抽樣相位。因此，根據(jù)本發(fā)明，搜索器308將會給分支位置控制器340提供準(zhǔn)確增加的有效信道的信道延遲的估算值。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，如圖4所示，復(fù)基帶信號110與無效CDMA信道相關(guān)。由于在無效信道上不發(fā)送業(yè)務(wù)信息，所以不需要解調(diào)基帶信號110。結(jié)果，搜索器308對無效信道不執(zhí)行多徑延遲估算。如圖4所示，與無效CDMA信道相關(guān)的復(fù)基帶信號110如前所述利用抽樣器302進(jìn)行抽樣并利用下抽樣器306進(jìn)行下抽樣。由于用于搜索圖3所示的有效導(dǎo)頻的最佳下抽樣相位的方法牽涉延遲跟蹤器310，所以此方法不可應(yīng)用于無效導(dǎo)頻。因此，對于無效CDMA信道的導(dǎo)頻而言，最佳下抽樣相位是不知道的。如果搜索器308使用無效導(dǎo)頻的一個(gè)任意抽樣位置，則在測量此無效導(dǎo)頻的信號強(qiáng)度時(shí)可能導(dǎo)致一個(gè)未知的差錯(cuò)。
為了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面減少差錯(cuò)，在測量無效信道時(shí)順序地在許多連續(xù)樣值上改變下抽樣相位。在起初接收到無效信道的一個(gè)特定導(dǎo)頻時(shí)，下抽樣器306可以在樣值Sij與Sij+4上對接收的樣值流312進(jìn)行下抽樣，其中i是碼片數(shù)量，而j是一個(gè)任意的樣值號，如前所述。為了說明，可以順序地在四個(gè)連續(xù)樣值范圍改變下抽樣相位。在同一導(dǎo)頻的后續(xù)搜索窗上，下抽樣相位順序改變?yōu)閖+1、j+2、j+3、j+1、j+2等。
在使用后續(xù)搜索窗的不同的下抽樣相位時(shí)，測量一個(gè)特定導(dǎo)頻的信號強(qiáng)度，所得到的差錯(cuò)是由于所有可能的下抽樣相位而引起的所有差錯(cuò)的平均值。隨著下抽樣從每碼片8個(gè)樣值降至2個(gè)樣值，具有四個(gè)可能的下抽樣相位。對于Sinc碼片波形，使用公知的算術(shù)方法能利用下式計(jì)算平均差錯(cuò) 這得到-0.34dB。因此，利用根據(jù)本發(fā)明的順序下抽樣，平均差錯(cuò)變成一個(gè)已知因數(shù)，并且在這種情況中為0.34dB的偏移值能被附加到所得到的無效導(dǎo)頻的信號強(qiáng)度上，這避免由于無效信道的非最佳下抽樣引起的未知差錯(cuò)的問題。如下面將更全面討論的，在圖4的偏移差錯(cuò)補(bǔ)償方框402中將此偏移值附加到此導(dǎo)頻信號強(qiáng)度上。
一旦選擇最佳下抽樣相位，必須為每個(gè)特定導(dǎo)頻指定一個(gè)搜索窗，這通過在本地生成用于與接收的導(dǎo)頻相關(guān)的特定導(dǎo)頻的拷貝來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，可變相關(guān)器被用于執(zhí)行相關(guān)。圖5表示位于圖3的方框308中的常規(guī)復(fù)可變相關(guān)器500的方框圖。此可變相關(guān)器500具有用于使已分樣的樣值信號318的實(shí)與虛分量相關(guān)的相關(guān)單元502a、502b、502c與502d和兩個(gè)加法器510。相應(yīng)的平方設(shè)備504a與504b對相關(guān)單元502a與502d和相關(guān)單元502b與502c的各自相加的輸出進(jìn)行平方。
每個(gè)相關(guān)單元502a、502b、502c與502d包括延遲抽頭506、相乘抽頭508和加法器512。已分樣的樣值信號318被提供給延遲抽頭506。串聯(lián)的延遲抽頭506有效地作為先入先出(FIFO)寄存器或隊(duì)列起作用。由于每碼片具有兩個(gè)樣值，所以這些樣值以兩倍的碼片速率從一個(gè)延遲抽頭移動到下一個(gè)延遲抽頭。把出現(xiàn)在延遲抽頭506中的樣值提供給相乘抽頭508，在抽頭508中這些樣值與對應(yīng)于此導(dǎo)頻碼的特定部分的樣值的抽頭系數(shù)相乘。此導(dǎo)頻碼的每個(gè)特定部分被表示為一個(gè)本地部分。例如，圖5所示的相乘抽頭508的數(shù)量為128，表示為Ci-Ci+127，這一起構(gòu)成一個(gè)本地部分。為了減少復(fù)雜性，優(yōu)選使用在待審查的美國申請系列號08/----的“Flexible SlidingCorrelator for Direct Sequence Spread Spectrum Systems(用于直序擴(kuò)頻系統(tǒng)的，靈活的可變相關(guān)器)”(代理人卷號27575-087)中所述的靈活的可變相關(guān)器。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，搜索器308包括能順序裝載此接收導(dǎo)頻碼的任意本地部分的可變相關(guān)器。此可變相關(guān)器的用途是執(zhí)行對此系統(tǒng)中任何導(dǎo)頻的相關(guān)。不對應(yīng)于此系統(tǒng)中任何導(dǎo)頻的一部分隨機(jī)選擇的碼片也能裝載在此可變相關(guān)器中以便測量總的接收頻譜密度I0，如果需要的話。圖6是更具體描述搜索器308的功能的流程圖600。
為了說明，可以假定CDMA系統(tǒng)中的每個(gè)移動站具有要測量的導(dǎo)頻的一個(gè)列表。也假定要測量的導(dǎo)頻是對于特定移動站要進(jìn)行測量的所有導(dǎo)頻的該表上的導(dǎo)頻號n，并且搜索窗大小是W碼片。如圖6所示，在步驟602導(dǎo)頻號n的本地部分被生成并被存儲在存儲器中。在步驟604，將此導(dǎo)頻的本地部分饋送到可變相關(guān)器的相乘抽頭中。優(yōu)選地，至少在要對導(dǎo)頻號n進(jìn)行相關(guān)之前的WTC/2秒將此本地部分裝載到此可變相關(guān)器中。
為了為特定導(dǎo)頻生成一個(gè)搜索窗，在步驟606將接收的信號裝載到此可變相關(guān)器的延遲抽頭中?？梢砸恢惫潭ǖ匮b載樣值或可以接通與關(guān)斷裝載以便節(jié)省功率。在此可變相關(guān)器的輸出端上，在步驟608收集到2*W+1個(gè)輸出樣值并將這些樣值存儲在存儲器中。這些輸出樣值被表示為Un(m)，其中n是上述的導(dǎo)頻號，而m對應(yīng)于此搜索窗中距離峰值相關(guān)的一個(gè)特定延遲值并具有一個(gè)處在范圍-W-W中的值。如對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的，Un(m)因而是由于具有距離峰值相關(guān)m個(gè)樣值的延遲(m/2碼片)的導(dǎo)頻號n引起的可變相關(guān)器輸出。M=0的延遲將表示接收的樣值匹配此可變相關(guān)器中的本地部分。
根據(jù)相關(guān)結(jié)果，在步驟610中生成用于此特定導(dǎo)頻的搜索窗并將其存儲在存儲器中。在使用第一導(dǎo)頻的本地部分來與第一導(dǎo)頻進(jìn)行相關(guān)之后，將第二導(dǎo)頻的本地部分裝載到此可變相關(guān)器中以便與第二導(dǎo)頻相關(guān)。這些本地部分可以利用包括隨機(jī)選擇的碼片序列的隨機(jī)部分來替代，將這些部分裝載到此相關(guān)器中以生成總的接收頻譜密度I0測量值的窗。如下所述處理每個(gè)導(dǎo)頻的搜索窗和I0測量的窗。
對應(yīng)于單個(gè)導(dǎo)頻的搜索窗的輸出樣值在步驟612利用同一導(dǎo)頻的先前的搜索窗來進(jìn)行平均。此處理返回到圖6的步驟602，在步驟602將對應(yīng)于下一導(dǎo)頻的新的本地部分裝載到此相關(guān)器中。生成和平均同一導(dǎo)頻的搜索窗的過程可以執(zhí)行任意的次數(shù)。為了說明，對于此示例，特定導(dǎo)頻的處理執(zhí)行V次，V=2(圖7)。
此后，將新的第二導(dǎo)頻的本地部分裝載到此可變相關(guān)器的相乘抽頭中。此新的本地部分對應(yīng)于要進(jìn)行測量的第二導(dǎo)頻，此處理可以重復(fù)V次。對應(yīng)于第二導(dǎo)頻的搜索窗的此可變相關(guān)器的輸出樣值也在步驟612進(jìn)行收集、平均和存儲。此處理繼續(xù)下去，直至測量此表中的所有導(dǎo)頻，并生成與存儲相應(yīng)的搜索窗。也裝載隨機(jī)本地部分和平均可變相關(guān)器樣值。連續(xù)重復(fù)此循環(huán)，即，再次測量第一導(dǎo)頻窗，等等。
在步驟614，對應(yīng)于具有相等延遲估算值的導(dǎo)頻號n的可變相關(guān)器的輸出樣值利用平滑因數(shù)p連續(xù)地進(jìn)行平滑。因此，一旦測量同一導(dǎo)頻的新的平均搜索窗，則使用下式利用“新”樣值來平滑“舊”樣值usmoothn(m)=p*uoldn(m)+(1-p)*unewn(m)]]>其中，如前所述，uoldn(m)是具有m個(gè)樣值延遲(m/2碼片)的導(dǎo)頻號n的“舊”輸出樣值，unewn(m)是相應(yīng)的“新”樣值，而p是平滑因數(shù)。也對從此隨機(jī)本地部分中得到的窗進(jìn)行這種平滑。因此，在任何時(shí)間在存儲器中存儲由于用于每個(gè)導(dǎo)頻的可變相關(guān)器的輸出Un(m)引起的平均與平滑的窗、和由于隨機(jī)本地部分引起的平均與平滑的窗。在優(yōu)選實(shí)施例中，平滑因數(shù)近似為p=0.99或p=0.96。
為了示意，圖7表示具有三個(gè)導(dǎo)頻和具有7個(gè)樣值的時(shí)長(W=3)的搜索窗的一個(gè)示例。根據(jù)本發(fā)明對用于每個(gè)導(dǎo)頻的兩個(gè)搜索窗(V=2)進(jìn)行平均和平滑。在圖7中，假定具有三個(gè)導(dǎo)頻(#1,#2,#3)并將執(zhí)行對總的接收功率頻譜密度(i0)的測量。還假定此搜索窗大小是W=3碼片并且將對用于同一導(dǎo)頻的兩個(gè)搜索窗進(jìn)行平均(V=2)。將對應(yīng)于導(dǎo)頻#1的本地部分裝載到復(fù)可變相關(guān)器500中以生成用于導(dǎo)頻#1的第一搜索窗，此搜索窗如步驟610所示地進(jìn)行存儲。對應(yīng)于導(dǎo)頻#1的另一部分被裝載到復(fù)可變相關(guān)器500中以便生成用于導(dǎo)頻#1的第二搜索窗。第二搜索窗在步驟612期間利用導(dǎo)頻#1的先前的搜索窗逐個(gè)樣值地進(jìn)行平均。由于V=2，所以只平均兩個(gè)搜索窗。
同樣地，兩個(gè)其他的部分被用于生成導(dǎo)頻#2的兩個(gè)相連續(xù)的搜索窗。也對這兩個(gè)搜索窗進(jìn)行平均。對于導(dǎo)頻#3和兩個(gè)其他的隨機(jī)部分重復(fù)此同一程序。連續(xù)重復(fù)此同一程序并生成輸出樣值701(在平均之前)和702(在平均之后)。對應(yīng)于同一導(dǎo)頻的搜索窗根據(jù)前面討論的平滑公式利用平滑因數(shù)P來進(jìn)行平滑。因此，與用于隨機(jī)部分的一個(gè)搜索窗一起為每個(gè)導(dǎo)頻生成一個(gè)搜索窗。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，將平滑因數(shù)p設(shè)置為等于φ以禁止平滑。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易意識到的，將平滑因數(shù)p設(shè)置為等于φ可以有益地減少實(shí)施本發(fā)明所要求的存儲器存儲量。在這種情況中，一旦對一個(gè)導(dǎo)頻的結(jié)果進(jìn)行了平均，則可以完全地分析此搜索窗。在平均一個(gè)導(dǎo)頻的結(jié)果之后，從存儲器中刪除對應(yīng)于此導(dǎo)頻的搜索窗，因此可將此存儲器用于下一導(dǎo)頻。
在平均與平滑了窗之后，在步驟616使用每個(gè)導(dǎo)頻的搜索窗的峰值來選擇L個(gè)信道路徑。對于有效信道，在步驟620將這些峰值饋送給分支位置控制器340。對于所有導(dǎo)頻，這些峰值也用于如下所述的導(dǎo)頻強(qiáng)度測量。因此，所有搜索窗的L個(gè)最強(qiáng)樣值在步驟624中被用于導(dǎo)頻強(qiáng)度測量。現(xiàn)在將更具體描述此程序。
為了示意，導(dǎo)頻的信號強(qiáng)度利用u來表示。通過計(jì)算每碼片接收的導(dǎo)頻能量EC與至多L個(gè)可用多徑分量的總的接收頻譜密度I0的比值來測量導(dǎo)頻的信號強(qiáng)度u，隨后將每個(gè)多徑分量的這些比值進(jìn)行相加。因此，利用下式給出導(dǎo)頻的信號強(qiáng)度u 其中EC,1表示由導(dǎo)頻信道路徑號1引起的功率頻譜密度。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，通過對利用隨機(jī)本地部分生成的搜索窗中的所有樣值進(jìn)行平均，可以求出總的接收頻譜密度I0，這可以通過在步驟622中將窗樣值相加并除以樣值的總數(shù)來實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的另一方面中，I0不必進(jìn)行測量，因?yàn)榇嬖谧詣釉鲆婵刂?AGC)，它可以歸一化接收的樣值。在這種情況中，I0是公知的，并能容易地變換為對應(yīng)于EC,1的單元。
為了測量此導(dǎo)頻的信號強(qiáng)度u，要使用可變相關(guān)器的平均與平滑的輸出樣值usmoothn(m)，即存儲在存儲器中的平均與平滑的搜索窗。為了生成諸如導(dǎo)頻號n的特定導(dǎo)頻的信號強(qiáng)度u測量值，查找所有usmoothn(m)的最強(qiáng)的L個(gè)樣值。這些樣值之中每一個(gè)樣值的信號強(qiáng)度被表示為P1，其中1是具有1與L之間的一個(gè)值的路徑號。這些樣值對應(yīng)于最強(qiáng)的信道路徑。由于樣值延遲估算值具有被限制在碼片時(shí)長一半或TC/2內(nèi)的準(zhǔn)確度，所以至少相互隔開一個(gè)碼片來選擇樣值，即非連續(xù)樣值。
信號強(qiáng)度值P．必須利用所有其他CDMA信道的作用進(jìn)行歸一化。為了歸一化僅僅由于導(dǎo)頻n引起的導(dǎo)頻強(qiáng)度，以下面的方式執(zhí)行步驟626。將總的接收功率頻譜密度I0的測量值和L個(gè)測量的信號強(qiáng)度值P1提供給方框626?？偟慕邮展β暑l譜密度I0能被建模為I0=E0,1+ξ1其中ξ1表示除被測量的導(dǎo)頻信道路徑號1之外的總的接收功率頻譜密度。應(yīng)注意此總的接收功率頻譜密度I0不是路徑號1的函數(shù)。在可變相關(guān)器與一個(gè)導(dǎo)頻的路徑匹配時(shí)，每個(gè)輸出峰值｛P1｝在多個(gè)測量值范圍內(nèi)進(jìn)行平均與平滑之后能被建模為P1=M*Ec,1+ξ1
其中M是以碼片為單位的可變相關(guān)器的長度。為了說明，將M設(shè)置為等于圖5中的128。組合上面的三個(gè)等式，利用下式給出除去干擾之后估算的導(dǎo)頻強(qiáng)度u=l(m-1)I0Σl=1L(Pl-I0)]]>將此導(dǎo)頻的估算的信號強(qiáng)度u饋送給方框402。對于所有無效的導(dǎo)頻，附加上一個(gè)偏移值。為了說明，根據(jù)圖4附加上0.34dB的偏移(假定為Sinc碼片波形)。如前所述，此偏移是在為無效導(dǎo)頻生成搜索窗時(shí)順序改變抽樣位置的結(jié)果。對于有效導(dǎo)頻的導(dǎo)頻強(qiáng)度，從步驟626中接收的信號強(qiáng)度值保持不變。
雖然本發(fā)明的方法與設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例已在附圖中示出并在前面的具體描述中進(jìn)行描述了，但應(yīng)明白本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例，并能進(jìn)行許多重新安排、修改與替換，而不脫離下面的權(quán)利要求書所提出與定義的本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1．用于評估移動站上信道的信號強(qiáng)度的一種方法，包括以下步驟接收信號；根據(jù)第一抽樣率將接收的信號變換為第一樣值流；根據(jù)第二抽樣率將第一樣值流變換為第二樣值流，其中第二抽樣率不同于第一抽樣率；和根據(jù)第一與第二樣值流測量此信道的信號強(qiáng)度。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中此測量步驟包括以下步驟使用可變相關(guān)器為第一樣值流生成一個(gè)搜索窗；和使用此搜索窗測量第二樣值流的信號強(qiáng)度。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中此生成步驟包括以下步驟將此信道的信號的一個(gè)任意本地部分饋送到此可變相關(guān)器的延遲部分中；和將此接收信號的一部分饋送到此可變相關(guān)器的乘法部分中；和將這些部分相互順序相乘以獲得一個(gè)相關(guān)值的序列。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中此生成步驟還包括以下步驟使用此導(dǎo)頻信號先前生成的搜索窗來平均此搜索窗；和使用先前生成的樣值利用平滑因數(shù)來平滑此搜索窗生成的樣值。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中此平滑因數(shù)近似為0.96。
6．根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中此平滑因數(shù)近似為0.99。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中變換接收信號的步驟還包括以下步驟為第二樣值流選擇一個(gè)最佳下抽樣相位。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中此選擇步驟包括以下步驟從跟蹤此導(dǎo)頻信號的跟蹤單元中提取最佳下抽樣相位。
9．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中此選擇步驟包括以下步驟選擇對于每個(gè)測量順序地變化的一個(gè)任意抽樣相位。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中在四個(gè)連續(xù)抽樣相位范圍內(nèi)順序改變此任意抽樣相位。
11．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第二抽樣率低于第一抽樣率。
12．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中變換第一樣值流的步驟包括以下步驟以每碼片兩個(gè)樣值的速率來抽樣第一樣值流。
13．用于在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中評估移動站上的CDMA信道信號強(qiáng)度的一種設(shè)備，包括接收機(jī)，用于接收信號；第一抽樣裝置，用于根據(jù)第一抽樣率將接收的信號變換為第一樣值流；第二抽樣裝置，用于根據(jù)第二抽樣率將第一樣值流變換為第二樣值流，其中第二抽樣率不同于第一抽樣率；和強(qiáng)度電路，用于根據(jù)第一與第二樣值流測量此信道的信號強(qiáng)度。
14．根據(jù)權(quán)利要求13的設(shè)備，其中此強(qiáng)度電路包括可變相關(guān)器，用于為第一樣值流生成一個(gè)搜索窗；和測量器，用于使用此搜索窗測量第二樣值流的信號強(qiáng)度。
15．用于評估移動站上的CDMA信道信號強(qiáng)度的一種方法，包括以下步驟接收CDMA信號；根據(jù)第一抽樣率將接收的信號變換為第一樣值流；根據(jù)第二抽樣率將第一樣值流變換為第二樣值流，其中第二抽樣率低于第二抽樣率；為第二樣值流選擇最佳下抽樣相位；使用可變相關(guān)器為第一樣值流生成一個(gè)搜索窗；使用此搜索窗來測量第二樣值流的信號強(qiáng)度。
16．根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中此生成步驟包括以下步驟將此導(dǎo)頻信號的一個(gè)任意本地部分饋送到此可變相關(guān)器的延遲部分中；將此接收信號饋送到此可變相關(guān)器的乘法部分中；和將這些部分相互順序地相乘以獲得一個(gè)相關(guān)值的序列。
17．根據(jù)權(quán)利要求16的方法，還包括以下步驟圍繞著這些相關(guān)值之中最早檢測到的相關(guān)峰值來設(shè)定搜索窗的中心。
18．根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中此生成步驟還包括以下步驟使用此CDMA信道信號先前生成的搜索窗來平均此搜索窗；和利用平滑因數(shù)來平滑此搜索窗生成的樣值。
19．根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中此選擇步驟包括以下步驟從跟蹤此CDMA信道的跟蹤單元中提取最佳下抽樣相位。
20．根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中此選擇步驟包括以下步驟選擇對于每個(gè)測量順序變化的一個(gè)任意抽樣相位。
21．根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中在四個(gè)連續(xù)抽樣相位范圍內(nèi)順序地改變此任意抽樣相位。
全文摘要
公開了用于在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)內(nèi)評估移動站上接收的信道的信號強(qiáng)度的一種方法與設(shè)備。如果此移動站上的接收機(jī)接收到一個(gè)擴(kuò)頻信號,第一抽樣裝置將接收的信號變換為作為第一抽樣的第一樣值流。第二抽樣裝置以不同于第一抽樣率的第二抽樣率將第一樣值流變換為第二樣值流。根據(jù)第一與第二樣值流測量導(dǎo)頻信道的信號強(qiáng)度。
文檔編號H04Q7/36GK1312986SQ9980959
公開日2001年9月12日 申請日期1999年6月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月12日
發(fā)明者E·A·索羅爾, G·波托姆利, R·拉梅施 申請人:艾利森公司