專利名稱：Cdma通信系統(tǒng)中用于多路徑傳播的自適應(yīng)接收機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及接收機，具體地但不僅僅是涉及在蜂窩電信網(wǎng)絡(luò)中使用的RAKE接收機。此蜂窩電信網(wǎng)絡(luò)可以但不一定使用碼分多址(CDMA)。
當(dāng)從基站中發(fā)送信號給移動站或反之時，由于來自建筑物等的信號的反射，此信號將沿著許多不同的路徑(多路徑)。因而，根據(jù)移動的路徑的長度，同一信號將在不同的時間到達其目的移動站或基站。RAKE(瑞克)接收機是公知的并一般用于解決此問題。在RAKE接收機中，將不同的一個傳播路徑分配給此RAKE接收機的不同分支，并且這些信號隨后進行組合以提供單個信號。然而，如果此移動站正在移動，或如果車輛或人們正在移動靠近此移動站或基站收發(fā)信機時，這將導(dǎo)致不同的多路徑信號的相對相位的變化，這又使組合的單個信號的功率波動。如果沒有這些移動，信道脈沖響應(yīng)一般將保持恒定。因此，信道脈沖響應(yīng)的變化速率與前面所提及的移動速度有關(guān)。
基站與移動站的相對移動在各個多路徑信號中引起多普勒頻移，這引起接收信號中的多普勒散布，可將這看作發(fā)送信號頻率的擴展。在接收信號中的多普勒散布與接收信號中的波動速率有關(guān)。該多普勒散布的倒數(shù)是信道的相干時間，此相干時間是發(fā)送信號將相對不受信道波動干擾的時間間隔。移動站相對基站的相對速度提供了信道的相干時間的測量。
在公知的RAKE接收機中，每個分支包括一個平滑濾波器。然而，這些濾波器的特性是固定的，這引起RAKE接收機僅在信道的相干時間在有限值的范圍內(nèi)時提供最佳結(jié)果的問題。這意味著利用一些相干時間值，由于平滑濾波器較差濾波的結(jié)果而使RAKE接收機的輸出惡化。
在碼分多址系統(tǒng)中，使用軟切換。利用軟切換，移動站同時與多于一個的基站通信。因此可以分配此RAKE接收機的不同分支以便從不同的基站接收信虧。相應(yīng)地，來自兩個不同基站的信虧的信道的相干時間可能很不相同。因此，來自一個基站的至少一個信號可能未以最優(yōu)方式進行處理，這意味著可能降低組合信號的質(zhì)量。
因此，本發(fā)明的實施例的一個目的是減少或至少緩解上述問題。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于無線通信系統(tǒng)中的接收機，所述接收機包括多個接收機裝置，將所述多個接收機裝置均安排為從不同的傳播路徑中接收信號，每個所述接收機裝置包括用于估算由相應(yīng)的接收機裝置與濾波裝置接收的信號使用的傳播路徑的信道相干時間的裝置，其中根據(jù)此估算裝置提供的相干時間估算來改變?yōu)V波裝置的操作。
由于根據(jù)此估算裝置提供的相干時間估算來改變?yōu)V波裝置，所以對由此濾波裝置提供的濾波操作能進行最優(yōu)化以減少噪聲的影響。
最好，此接收機是RAKE接收機，并且所述接收機裝置包括分支。
最好，用于所述濾波裝置的抽頭系數(shù)根據(jù)相干時間估算是可改變的。另外或可選擇地，所述濾波裝置使用的抽頭的數(shù)量根據(jù)相干時間估算是可改變的。以這種方式，能改變?yōu)V波裝置的操作。
最好，此濾波裝置具有使信號的均方誤差最小的特性。此濾波裝置因此可以包括Wiener濾波器。
然而，能使用其它類型的濾波器。例如，每個接收機裝置的濾波裝置可以包括有限脈沖響應(yīng)濾波器或無限脈沖響應(yīng)濾波器。
可將此接收機合并在移動站中。最好，此估算裝置根據(jù)表示移動站移動的參數(shù)估算與相應(yīng)的接收機裝置相關(guān)的傳播路徑的信道的相干時間。移動站的移動將是相干時間改變中的一個重要因素。
由于相干時間估算基于表示移動站移動的參數(shù)，所以能獲得相干時間的合理估算。表示移動站移動的參數(shù)可以利用與給定接收機裝置相關(guān)的傳播路徑的無延遲的信道脈沖響應(yīng)的第一自相關(guān)和具有給定延遲的所述信道脈沖響應(yīng)的第二自相關(guān)的比率來定義。這具有能只使用少數(shù)的組成部分來簡單實施的優(yōu)點。
最好，第一與第二自相關(guān)是平均值，因而，可減少任何異常值的影響。
最好，使用濾波裝置的輸出來控制加到接收信號上的相位改變。該加到接收信號上的相位改變使得通過不同的接收機裝置接收的信號的相干組合。濾波裝置能減少噪聲的影響越好，加到接收信號上的相位改變越好。
最好，將該估算裝置安排為接收所述接收信號的多個信道脈沖響應(yīng)，所述信道響應(yīng)估算由所述估算裝置用于估算信道相干時間。
也可將此接收機合并在基站收發(fā)信機中，可將本發(fā)明實施例的原理用于補償無線電環(huán)境變化的影響。
最好，將此接收機安排為以碼分多址格式接收信號。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供用于無線通信系統(tǒng)中的一種接收機，所述接收機包括多個接收機裝置，所述多個接收機裝置均安排為從不同的傳播路徑中接收信號，每個所述接收機裝置包括用于濾波所述接收信號的自適應(yīng)濾波裝置，其中根據(jù)由相應(yīng)的接收機裝置從傳播路徑中接收的信號的特性來改變所述自適應(yīng)濾波裝置的操作。
由于根據(jù)單個接收機裝置接收的信號單獨地改變每個接收機裝置中的濾波裝置，所以能獲得接收機的最佳性能。
最好，將該接收的信號在通過自適應(yīng)濾波裝置之前進行處理。最好，此特性是由相應(yīng)接收機接收的信號使用的傳播路徑的信道脈沖響應(yīng)。
應(yīng)認識到本發(fā)明第一方面的特性能利用第二方面來提供，并且反之亦然。
為了更好理解本發(fā)明和表示如何可以實施本發(fā)明，現(xiàn)在將利用示例參見附圖，其中

圖1表示移動站中的發(fā)送與接收電路的方框圖；圖2表示移動通信系統(tǒng)的方框圖；圖3表示RAKE接收機的方框圖；圖4表示圖3的相干時間估算器的組成部分的示意圖；圖5表示如何識別不同的多路徑信號；圖6表示圖4的相干時間估算器的一種實施例；圖7表示圖3的可調(diào)濾波器的一種實施例；圖8a表示具有長相干時間的信道的特性；和圖8b表示具有短相干時間的信道的特性。
首先將參見圖1與圖2，圖1表示CDMA系統(tǒng)的移動站(MS)上的發(fā)送與接收電路的方框圖，而圖2表示其中可以使用本申請的內(nèi)容的方框圖。即，CDMA移動通信系統(tǒng)允許多個移動站MS1、MS2、MS3通過相應(yīng)的信道CH1、CH2、CH3在共同的網(wǎng)孔中與基站收發(fā)信機BTS1通信。移動站MS3在它與第一基站收發(fā)信機BTS1通信的同時能與第二基站收發(fā)信機BTS2通信，這允許實現(xiàn)軟切換。軟切換例如發(fā)生在移動站靠近兩個或多個相鄰網(wǎng)孔的邊緣時。移動站MS3使用信道CH4與第二基站收發(fā)信機BTS2通信。在信道CH3上發(fā)送的信息與在信道CH4上發(fā)送的信息相同，并且同一擴展碼用于這兩個信道。換句話說，第三移動站MS3提供單個傳輸，這提供第三與第四信道CH3與CH4。用于與第一基站收發(fā)信機BTS1通信的三個信道以公知的方式利用擴展碼相互進行區(qū)分。
現(xiàn)在將參見圖1。將首先描述移動站內(nèi)的發(fā)送電路?？梢允钦Z音數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)或其它數(shù)據(jù)的要發(fā)送的數(shù)據(jù)提供給MS接口2。將此數(shù)據(jù)編碼為適于發(fā)送的形式。通過線路6將編碼的用戶數(shù)據(jù)并通過線路8將識別比特率的速率信息序列RI、通過線路10將每幀數(shù)據(jù)的校驗序列(CRC)以及通過線路12將定義每個用戶數(shù)據(jù)序列末尾的糾錯尾比特一起提供給幀多路復(fù)用器4。此幀多路復(fù)用器4將用于發(fā)送的數(shù)據(jù)組織在幀序列中。
將此幀序列提供給卷積編碼器14與比特交錯器16。這些電路以本領(lǐng)域公知的并且在此將不作進一步描述的方式完成卷積編碼與比特交錯。卷積編碼的目的是保護用戶數(shù)據(jù)不受無線電信道中的差錯的影響，因此即使一些比特遭到破壞，(Viterbi)解碼器也能恢復(fù)編碼的數(shù)據(jù)。比特交錯在時間上更平均地擴展一般出現(xiàn)在移動無線電信道中的突發(fā)差錯，以允許解碼器更有效地糾正編碼數(shù)據(jù)中的差錯。
在時隙多路復(fù)用器18上，利用編碼的數(shù)據(jù)將導(dǎo)頻碼元(PS)引入這些時隙中，以生成一個時隙序列。在相干系統(tǒng)中在每個時隙的開頭與末尾引入導(dǎo)頻碼元(PS)。這些碼元是容易進行識別的，并因此能識別每個時隙的開頭與末尾以便同步。在非相干系統(tǒng)中，這些導(dǎo)頻碼元不是必需的。
將此時隙序列提供給從碼生成器22中接收擴展碼的擴展器20。此擴展碼根據(jù)公知的CDMA技術(shù)來生成并在此不再進行描述。此擴展碼對于發(fā)送給單個基站的每個移動站來說是唯一的，以致在基站上能區(qū)分來自各個移動站的傳輸。將這些碼設(shè)計為在不同的移動站之間是盡可能正交的。
如果采用M個并行碼信道，則使用不同的碼來擴展M個數(shù)據(jù)碼元。
在擴展之后，將擴展信號提供給例如根據(jù)QPSK調(diào)制來調(diào)制準(zhǔn)備發(fā)送的信號的調(diào)制器24。在一些系統(tǒng)中，在擴展之前完成調(diào)制。將擴展的調(diào)制信號提供給脈沖整形濾波器25，此整形濾波器25將數(shù)字信號整形為數(shù)字模擬(D/A)變換器26更容易處理的形式。D/A變換器26連接到脈沖整形濾波器25的輸出端。將此模擬信號輸入到RF單元28，此RF單元將此信號準(zhǔn)備好以便通過天線30發(fā)送。RF單元28將此信號從中頻或基帶頻率變換為射頻，此RF單元28因而可以包括一個混頻器。
現(xiàn)在將描述移動站的接收一側(cè)。在天線30上輸入的信號由RF單元28接收并提供給模數(shù)(A/D)變換器32，此變換器32將接收的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。RF單元28可以將射頻的接收信號轉(zhuǎn)換為中頻或基帶頻率。將容易明白信號可能經(jīng)歷具有不同傳播延遲的多路徑而到達移動站。A/D變換器32提供數(shù)字信號給RAKE接收機34，這將在下面更詳細地進行描述。RAKE接收機34也從碼生成器22中接收輸入。
RAKE接收機34的輸出輸入到比特檢測器42。比特檢測器42對接收的碼元進行有關(guān)發(fā)送比特的軟或硬判定。將來自比特檢測器42的檢測比特序列提供給時隙多路分解器44，此多路分解器44多路分解此時隙結(jié)構(gòu)并提供RAKE接收機計算的傳輸速率的估算。隨后將多路分解的時隙結(jié)構(gòu)提供給有效地取消交錯器16的作用的去交錯單元46。利用速率信息將去交錯的信號提供給Viterbi解碼單元48，將此Viterbi解碼單元48確定的解碼信號提供給幀多路分解器50，從中恢復(fù)尾比特、用戶數(shù)據(jù)、CRC序列和RI序列。沿線路52將用戶數(shù)據(jù)提供給發(fā)送接口2。
沿線路56將速率信息序列RI提供給速率檢測單元54。此速率檢測單元比較解碼的速率信息與估算的速率，而如果不一致，則沿線路58提供一個信號給Viterbi解碼單元48，以允許Viterbi解碼單元進行解碼的不同速率判定。
速率信息以及數(shù)據(jù)自身有效性的附加檢查通過將此用戶數(shù)據(jù)提供給從接收的用戶數(shù)據(jù)中生成CRC序列的CRC編碼器60來完成。在CRC檢查單元62中相對從輸入數(shù)據(jù)中導(dǎo)出的CRC序列檢查此CRC序列。如果此檢查是有效的，則假定此速率信息與數(shù)據(jù)是好的。如果此CRC檢查失敗，則提供給Viterbi解碼單元的估算速率能用于對解碼的正確傳輸速率進行下一個推測。
現(xiàn)在將參見圖3更具體描述RAKE接收機34。此RAKE接收機34包括多個RAKE分支1001-n。RAKE分支的數(shù)量根據(jù)移動電話機的要求而不同，在一個實施例中，提供6個分支。
每個RAKE分支100包括相關(guān)器101、信道估算器104、相干時間估算器106、可調(diào)濾波器108和相位旋轉(zhuǎn)單元110。將每個RAKE分支100的輸入提供給相關(guān)器101。相關(guān)器101提供輸出給相位旋轉(zhuǎn)單元110與信道估算器104。將信道估算器104的輸出提供給可調(diào)濾波器108與相干時間估算器106。相干時間估算器106的輸出端連接到可調(diào)濾波器108的另一輸入端?？烧{(diào)濾波器輸出端連接到相位旋轉(zhuǎn)單元110的另一輸入端。每個相位旋轉(zhuǎn)單元110的輸出端連接到延遲均衡器1 50的輸入端。每個延遲均衡器150的輸出輸入到組合器38。
應(yīng)認識到組合器38也提供解調(diào)功能。在本發(fā)明的其他實施例中，組合器38的輸出可以輸入到一個單獨解調(diào)器。如圖3所示，組合器38的輸出端連接到比特檢測器42的輸入端。
RAKE接收機34也包括探測方框114(有時稱為搜索器)，此探測方框114搜索接收的信號以確定何時每個多路徑傳播到達此移動站，或者是否具有基站分集以確定何時來自基站的相應(yīng)信號到達此移動站。例如，基站分集出現(xiàn)在一個以上的基站發(fā)送同一信號給同一移動站的軟切換期間。探測方框是本領(lǐng)域眾所周知的并因此將不描述此探測方框的特定結(jié)構(gòu)。任何合適的方法能用于執(zhí)行此探測，諸如快速付立葉變換等。
然而，將描述此探測方框的功能。探測方框114有效地但利用各種延遲將接收的信號與相應(yīng)碼進行相關(guān)。在圖5中表示出典型探測相關(guān)的結(jié)果。正如所能明白的，當(dāng)利用相對延遲τ1相對此接收信號延遲此碼時，獲得第一相關(guān)。當(dāng)相對延遲分別為τ2與τ3時，獲得大小遞減的接下來的兩個相關(guān)。當(dāng)相對延遲為τ4時，獲得另一大相關(guān)，這之后分別是兩個遞減的強相關(guān)τ5與τ6。第一相關(guān)峰值對應(yīng)于從給定基站收發(fā)信機中接收的最強多路徑信號，而第二與第三峰值對應(yīng)于從同一基站接收的同一信號的兩個多路徑傳播。第四峰值對應(yīng)于從可能比第一基站收發(fā)信機更遠離此移動站的第二基站收發(fā)信機中接收的最強多路徑信號。第五與第六峰值對應(yīng)于從第二基站收發(fā)信機中接收的信號的多路徑傳播。典型地，來自任何一個給定基站的這些多路徑傳播將組合在一起，并能容易地與來自第二基站收發(fā)信機的第二組信號區(qū)分開來。換句話說，探測方框114確定每個多路徑傳播的不同相位(或延遲)，并將這些延遲發(fā)送給分配用于處理特定多路徑傳播的RAKE接收機34的相應(yīng)分支。
一旦探測方框114已確定獲得相關(guān)峰值的延遲，則將這些延遲提供給不同的分支。例如，如果具有六個分支，則第一分支將接收信號與具有延遲τ1的碼相關(guān)，第二信號將此信號與具有延遲τ2的碼相關(guān)，第三分支將此信號與具有延遲τ3的碼相關(guān)，等等。如果具有比這些分支更多的相關(guān)峰值，則可以安排此探測方框選擇最強信號來分配給相應(yīng)分支。所分配的每個分支101的延遲通過線路1241-n輸出給相應(yīng)分支的相關(guān)器。
探測方框114也提供輸出149給每個RAKE分支100的相應(yīng)延遲均衡器150。由探測方框114提供給延遲均衡器150的輸出149保證相應(yīng)分支100的輸出同步并能由組合器38有意義地進行組合。例如，如果僅有三個分支分配來處理出現(xiàn)在延遲時間τ1、τ2與τ3上的峰值，則如此進行安排，以使每個分支的輸出同一時間出現(xiàn)，以致這些信號能利用組合器138與出現(xiàn)在延遲τ1、τ2和τ3上的峰值進行疊加。因而，具有延遲τ1的峰值將相對具有延遲τ3的峰值延遲τ3-τ1的時間周期。同樣，第二峰值將被相對具有延遲τ3的峰值延遲τ3-τ2的時間周期。因此，對應(yīng)于延遲τ1、τ2與τ3的峰值將在同一時間由相應(yīng)的分支輸出給組合器38。
顯然，碼生成器22通過線路120提供輸入給探測方框114以及通過線路122提供給相應(yīng)分支100的每個相關(guān)器101。
每個分支100的每個相關(guān)器101通過線路33接收A/D變換器32的輸出、通過線路122從碼生成器22中接收相關(guān)碼并通過線路124從探測方框144中接收指定的延遲。每個相關(guān)器101將接收的信號與來自碼生成器22的碼相關(guān)，將此碼延遲探測方框114所確定的數(shù)量并分配給特定分支100。相關(guān)器101從而解擴此接收信號。
每個分支的相關(guān)器101的輸出輸入給信道估算器104。當(dāng)在基站與移動站之間(或在上行鏈路或在下行鏈路上)發(fā)送信號時，信號接收單元需要從它已經(jīng)接收的信號中建立有關(guān)此信號移動所沿的通信路徑的一些信息，這稱為“信道估算”并在生成信道脈沖響應(yīng)的信道估算器單元104中完成。用于信道估算的各種技術(shù)是公知的。要求信道脈沖響應(yīng)，以便正確地解碼與解調(diào)輸入數(shù)據(jù)。
信道估算器104因此估算用于接收并相關(guān)的信號的信道脈沖響應(yīng)。此信道估算可以基于接收信號中的導(dǎo)頻碼元。導(dǎo)頻碼元可當(dāng)作基準(zhǔn)信號。信道估算器104將接收的信號與在接收機中可利用的基準(zhǔn)導(dǎo)頻碼元相關(guān)，此相關(guān)有效地允許在應(yīng)該接收的導(dǎo)頻碼元與實際接收的導(dǎo)頻碼元之間進行比較。由信道估算器104確定的信道估算也用于控制可調(diào)濾波器108以及由相干時間估算器106用于估算信道的相干時間。
信道的相干時間是發(fā)送的碼元將相對不受信道波動的干擾的間隔?？赡苡捎诳赡茉谝苿拥能囕v中的移動站的移動或由于無線電環(huán)境的變化而引起信道波動。安排相干時間估算器106來估算信道的相干時間，并將參見圖4描述相干時間估算器106的組成部分。
相干時間基于移動站的估算速度。一般地，移動站移動得越快，相干時間越短。移動站的速度能以許多不同的方式來估算。估算移動站速度的一個優(yōu)選方法結(jié)合圖4所示的相干時間估算器106來描述。
相干時間估算器106包括自相關(guān)單元120，其輸入端連接到信道估算器104的輸出端。自相關(guān)單元120的輸出端提供兩個輸出，此兩個輸出輸入到低通濾波器單元122。低通濾波器單元122具有兩個輸出端，每個輸出端連接到相應(yīng)的絕對方框124與126。每個絕對方框124與126的輸出輸入到除法單元128。除法單元128的輸出端連接到可調(diào)濾波器108的一個輸入端。
由信道估算器104計算的信道脈沖響應(yīng)輸入給自相關(guān)單元120。隨后對此信道脈沖響應(yīng)執(zhí)行自相關(guān)功能。換句話說，此輸入信道脈沖響應(yīng)因此與它自身相關(guān)。利用0與τ的延遲進行信道脈沖響應(yīng)的自相關(guān)。換句話說，在兩種版本的信道脈沖響應(yīng)之間沒有延遲的情況中和在一種版本的信道脈沖響應(yīng)相對另一種版本的信道脈沖響應(yīng)被延遲時間τ的另一種情況中，信道脈沖響應(yīng)與它自身相關(guān)。這兩個自相關(guān)的結(jié)果在自相關(guān)單元120的相應(yīng)輸出端上輸出給低通濾波器單元122。低通濾波器單元122平均由自相關(guān)單元120執(zhí)行的自相關(guān)以提供兩個平均值。第一平均值代表沒有延遲的自相關(guān)的平均值，而另一值代表具有延遲τ的自相關(guān)的平均值。沒有延遲時獲得的自相關(guān)值代表最大自相關(guān)值。
沒有延遲的平均自相關(guān)值Rc(0)可表示為如下Rc(0)=E[C0(t)C0*(t)]其中E代表由低通濾波器單元122執(zhí)行的平均功能，C0(t)是信道估算器104提供的信道脈沖響應(yīng)，而C0*(t)是信道脈沖響應(yīng)值的復(fù)共軛值。因此，C0(t)C0*(t)是給出自相關(guān)值的復(fù)數(shù)乘法。
具有延遲τ的平均自相關(guān)值Rc(τ)為如下Rc(τ)=E[C0(t)C0*(t+τ)]相應(yīng)自相關(guān)值的平均將減少噪聲的影響。這兩個平均值由低通濾波器單元122的相應(yīng)輸出端輸出并輸入給相應(yīng)的絕對方框124。絕對方框124計算每個平均值的絕對值(這是幅度)。計算的絕對值由相應(yīng)的絕對方框124輸出到除法方框128。除法方框128比較這兩個平均值，以提供一個相關(guān)系數(shù)p。特別地，除法方框128進行下面的計算。P=|Rc(0)||Rc(τ)|]]>因此p是與移動站速度成比例的一個參數(shù)。如果移動站未在移動，則這兩個平均值將是類似的并且p將接近一(1)。然而，移動站移動得越快，這兩個平均值之間的差越大。p因而將在移動站的速度增加時增加。p因此代表信道的相干時間。
圖6表示實際上如何能實施圖4的示意安排的一種方式。信道估算器104的輸出輸入到第一抽取器152。應(yīng)注意信道估算器104的輸出表示為兩個獨立信號，一個信號對應(yīng)于I分量，一個信號對應(yīng)于Q分量。此抽取器通過從每n個比特中拋棄m個比特來減少輸入信號的大小。m與n能具有任何適合的值，并且在本發(fā)明的實施例中，拋棄一個時隙中所有的非導(dǎo)頻碼元。在此實施例的一個修改中，對于每個時隙拋棄所有的非導(dǎo)頻碼元與一些導(dǎo)頻碼元是可能的。
第一抽取器152提供又對應(yīng)于此信號的I與Q分量的兩個輸出。這兩個輸出輸入到自相關(guān)單元120，此自相關(guān)單元120包括提供沒有延遲的自相關(guān)值的第一復(fù)數(shù)乘法器130和提供具有延遲τ的自相關(guān)的第二復(fù)數(shù)乘法器。第一復(fù)數(shù)乘法器130在兩個獨立輸入端上接收此信號的I分量并在兩個獨立輸入端上接收此信號的Q分量。第二復(fù)數(shù)乘法器132具有用于此信號的I分量的第一輸入端與用于此信號的Q分量的第二輸入端。第二復(fù)數(shù)乘法器也具有連接到延遲單元134的兩個輸出端的兩個輸入端。延遲單元134從第一抽取器152的相應(yīng)輸出端中在一個輸入端上接收此信號的I分量并在第二輸入端上接收此信號的Q分量。延遲單元134在將I與Q分量輸出到第二復(fù)數(shù)乘法器132之前將這些信號延遲時間τ。因此，利用第一與第二復(fù)數(shù)乘法器130與132來完成自相關(guān)功能。
第一復(fù)數(shù)乘法器130的輸出輸出到第一無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器136。同樣，第二復(fù)數(shù)乘法器132的輸出輸出到第二IIR濾波器138。第一與第二IIR濾波器136與138的輸出輸出到相應(yīng)的第二與第三抽取器140與142。雖然m與n的值可能不同，但第二與第三抽取器140與142提供與第一抽取器152相同的功能。應(yīng)注意m與n的值對于第二與第三抽取器140與142是相同的。第二與第三抽取器140與142的輸出輸入到第三與第四IIR濾波器145與146。安排第四IIR濾波器136、138、145與146和第二與第三抽取器140與142對自相關(guān)單元120完成的自相關(guān)的結(jié)果進行平均。第三與第四IIR濾波器145與146提供實際平均功能。
第二與第三抽取器140與142減少傳送給第三與第四IIR濾波器145與146的樣本數(shù)量并因而能減少第三與第四IIR濾波器的復(fù)雜性。如圖4所示，第三與第四IIR濾波器的輸出輸入到相應(yīng)的絕對方框124。絕對方框124的輸出輸入到執(zhí)行與圖4相同的功能的除法單元128。用于第一至第三抽取器152、140與142的m與n的最合適的值能根據(jù)經(jīng)驗來確定。
信道估算器104提供的信道估算受噪聲的影響。提供可調(diào)濾波器108以減少噪聲的影響。通過在這些信道估算用于在相位旋轉(zhuǎn)方框110中校正此信號的相位之前濾波這些信道估算，此相位旋轉(zhuǎn)方框110的結(jié)果將更加準(zhǔn)確。換句話說，可調(diào)濾波器提高這些信道估算的信噪比。
因而如此安排可調(diào)濾波器108，以改變其操作特性來響應(yīng)由相干時間估算器106估算的正由那個RAKE分支100處理的特定傳播路徑的相干時間。更特殊地，改變可調(diào)濾波器108的操作以考慮相關(guān)系數(shù)的當(dāng)前值?？烧{(diào)濾波器108隨后濾波由信道估算器104計算的信道估算。應(yīng)認識到每個RAKE分支100同時考慮單個傳播路徑。因此，可調(diào)濾波器108是根據(jù)估算的相干時間編程的可編程濾波器。
參見圖7，此圖示意地表示可用于本發(fā)明實施例中的一種類型的濾波器。濾波器108包括許多延遲方框160-168。延遲方框的數(shù)量可根據(jù)需要而改變。然而，僅為了示意目的，圖7的濾波器108具有5個延遲方框160-168。濾波器108的輸入170連接到具有兩個輸出端的第一延遲方框160，其中一個輸出端與第二延遲方框162連接，而另一個輸出端連接到加法單元172。同樣，第二延遲方框16具有兩個輸出端，一個輸出端連接到第三延遲方框164，而另一個輸出端連接到加法器172。第三與第四延遲方框164與166均具有兩個類似的輸出端。第五延遲方框168具有單個輸出端，此輸出端連接到加法器172。每個延遲方框具有第二輸入端174，此第二輸入端174提供分配給特定延遲方框的系數(shù)。此一般結(jié)構(gòu)由FIR(有限脈沖響應(yīng))濾波器、IIR濾波器和Wiener濾波器使用，這些濾波器都能用于本發(fā)明的實施例中。利用這些濾波器實現(xiàn)的不同功能利用提供給延遲方框160-168的系數(shù)來實現(xiàn)。濾波器108的輸出由相加每個延遲方框160-168的輸出的加法器172的輸出176提供。
如前所述，提供平滑功能的可調(diào)濾波器108可以是平坦FIR濾波器、IIR濾波器、Wiener濾波器或任何其它合適類型的濾波器?？烧{(diào)濾波器因此也能稱為平滑器或平滑濾波器。在Wiener濾波器中，使用的系數(shù)適用于特定Doppler頻譜。系數(shù)p可以用于改變這些系數(shù)和/或使用的抽頭數(shù)量。平坦FIR濾波器是每個抽頭系數(shù)具有同一值的平均。例如，在20抽頭濾波器中，每個濾波器系數(shù)將具有同一值，此值例如可以為0.05。在使用平坦FIR濾波器的本發(fā)明實施例中，將根據(jù)相干時間估算器106提供的相干時間估算改變使用的抽頭的數(shù)量。
通過使這些信道估算通過使此信號的均方誤差最小的線性相位濾波器，Wiener濾波器試圖獲得最佳信道估算。這樣的功能實際實施能是困難的，并且可以使用具有大于或等于最大可能的Doppler頻率的截止頻率的可調(diào)線性相位低通濾波器。
現(xiàn)在將參見分別表示具有長相干時間與短相干時間的信道的圖8a與8b。利用較慢移動移動站獲得較長相干時間(衰落速率)，同時利用較快移動移動站獲得較短相干時間。圖8a與8b的y軸表示功率。首先參見圖8a，利用區(qū)域178表示應(yīng)進行信道估算的時間周期，在此區(qū)域178中這些值相對恒定。因此，濾波器108將使用相對大數(shù)量的值來確定濾波器輸出176。因而，可使用所有的延遲方框，并且用于每個延遲方框的抽頭系數(shù)可能非常相似。接下來參見圖8b，利用區(qū)域180表示應(yīng)進行信道估算的時間周期，在此區(qū)域180中這些值也相對恒定。然而，區(qū)域180比區(qū)域178短得多。因此，將使用較少的延遲方框。例如，用于延遲方框的一些系數(shù)將是0。在這兩個示例中，將根據(jù)表示相應(yīng)信道的相干時間的區(qū)域176與180的長度選擇非零系數(shù)。在這兩個示例中，如果區(qū)域176與180的大小增加到比此信道相干時間長，由于這些信道估算不再對應(yīng)于信道脈沖響應(yīng)，所以這些信道估算將是不準(zhǔn)確的并將提供不準(zhǔn)確的結(jié)果。
在RAKE接收機中，RAKE接收機從利用組合器38組合的信道的不同延遲路徑中有效地收集信號能量。假定每單個路徑引入獨立的衰落特性。如前面所討論的，可能存在n個不同的延遲或傳播路徑。執(zhí)行不同延遲路徑的最大比值組合是有可能的。在組合這些信號之前，最大比值組合有效地加權(quán)這些信號，以便將最大加權(quán)給予最強信號。此計算的此準(zhǔn)確度將取決于信道估算器104計算的信道估算的準(zhǔn)確度。因此，可調(diào)濾波器108將平滑利用信道估算器104獲得的信道估算。由信道估算器104提供的信道估算輸出到相干時間估算器106，此相干時間估算器106使用這些估算來估算相干時間，并且也將這些信道估算輸出到可調(diào)濾波器108，此可調(diào)濾波器108隨后濾波這些抽頭。正如前面所討論的，可調(diào)濾波器108的特性將取決于信道相干時間估算器106計算的系數(shù)。
組合器38相干地組合由每個RAKE分支100提供的信號。相干組合由于每個分支100中相位旋轉(zhuǎn)單元110的存在而是可能的。特別地，在相干組合中，每個分支提供的信號的相位是相同的。應(yīng)認識到在本發(fā)明的可選擇實施例中，能進行非相干組合。相位旋轉(zhuǎn)單元100使相關(guān)器101提供的相關(guān)輸出和可調(diào)濾波器108輸出的濾波的信道估算相乘。前面已經(jīng)描述了安排在相位旋轉(zhuǎn)單元與組合器38之間的延遲均衡器150的功能。因而，相位旋轉(zhuǎn)單元100保證將進行組合的信號具有同一相位，而延遲均衡器150保證將進行組合的信號相對延遲，以便同時從延遲均衡器150中輸出這些信號的相應(yīng)部分。
組合器38能使用任何合適的算法來組合這些信號。例如，能與來自不同分支的信號一起使用不同的加權(quán)因素。在本發(fā)明的一個實施例中，組合器38提供的發(fā)送數(shù)據(jù)信號的估算如下∑一條傳播路徑的信號X信道抽頭復(fù)估算的復(fù)共軛每個分支100提供指定傳播路徑的信號×信道抽頭復(fù)估算的復(fù)共軛的結(jié)果。然后相加每個分支100的結(jié)果。
如圖4或圖6所示的用于估算信道的相干時間的系統(tǒng)能在也給接收機提供其他處理功能的數(shù)字信號處理器中進行實施?？蛇x擇地，可提供獨立的部件或獨立的處理器來估算每個分支的相干時間。
在上述實施例的一種修改中，在可調(diào)濾波器之后可以加上線性插入器以便將這些估算的值插在兩個相連時隙之間。
在本發(fā)明的所述實施例中，信道的相干時間的估算基于移動站的估算速度。然而，任何其它適合的技術(shù)能選擇地用于測量信道的相干時間。
在本發(fā)明的實施例中，利用匹配濾波器可實現(xiàn)探測方框的相關(guān)功能。也有可能利用匹配濾波器代替每個分支中的相關(guān)器。
信道估算可以基于數(shù)據(jù)碼元而不是導(dǎo)頻信號?？蛇x擇地，估算可基于導(dǎo)頻與數(shù)據(jù)碼元。
應(yīng)注意到能使用用于估算移動站的速度或表示速度的參數(shù)的任何其它適合的方法來替代上述的特定方法。
利用任何其它適合的濾波器結(jié)構(gòu)替代圖7所示的濾波器結(jié)構(gòu)，能實施可調(diào)濾波器提供的濾波功能。
應(yīng)認識到雖然結(jié)合移動站描述了本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明的實施例也能在基站收發(fā)信機中采用?；臼瞻l(fā)信機可以是移動的或固定的。此外，本發(fā)明的實施例可在可以與基站等通信的固定設(shè)備中采用。在本發(fā)明的實施例在固定設(shè)備中采用時，仍然可以獲得優(yōu)點，即無線電環(huán)境本身可能由于例如業(yè)務(wù)等的移動而改變。
本發(fā)明的實施例特別可應(yīng)用于碼分多址系統(tǒng)與寬帶碼分多址系統(tǒng)。然而，本發(fā)明的實施例實際上能與諸如其它的擴頻系統(tǒng)、時分多址系統(tǒng)、頻分多址系統(tǒng)和這些接入系統(tǒng)的混合的其它任何接入系統(tǒng)一起使用。
權(quán)利要求
1．用于無線通信系統(tǒng)中的一種接收機，所述接收機包括多個接收機裝置，所述多個接收機裝置均安排為從不同的傳播路徑中接收信號，每個所述接收機裝置包括用于估算由相應(yīng)的接收機裝置與濾波裝置接收的信號使用的傳播路徑的信道相干時間的裝置，其中根據(jù)此估算裝置提供的相干時間估算改變此濾波裝置的操作。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的接收機，其中所述接收機是RAKE接收機，并且所述接收機裝置包括分支。
3．根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求的接收機，其中用于所述濾波裝置的抽頭系數(shù)根據(jù)此相干時間估算是可改變的。
4．根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求的接收機，其中所述濾波裝置中使用的抽頭的數(shù)量根據(jù)此相干時間估算是可改變的。
5．根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求的接收機，其中所述濾波裝置具有使此信號的均方誤差最小的特性。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的接收機，其中每個接收機裝置的所述濾波裝置包括Wiener濾波器。
7．根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求的接收機，其中每個接收機裝置的所述濾波裝置包括有限脈沖響應(yīng)濾波器。
8．根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求的接收機，其中每個接收機裝置的所述濾波裝置包括無限脈沖響應(yīng)濾波器。
9．根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求的接收機，其中在移動站中采用此接收機。
10．根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求的接收機，其中此估算裝置根據(jù)表示此移動站移動的參數(shù)估算與相應(yīng)的接收機裝置相關(guān)的傳播路徑的信道的相干時間。
11．根據(jù)權(quán)利要求10的接收機，其中表示此移動站移動的參數(shù)利用與給定接收機相關(guān)的傳播路徑的無延遲的信道脈沖響應(yīng)的第一自相關(guān)和具有給定延遲的所述信道脈沖響應(yīng)的第二自相關(guān)的比率來定義。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的接收機，其中所述第一與第二自相關(guān)為平均值。
13．根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求的接收機，其中所述濾波裝置的輸出用于控制加到接收信號上的相位改變。
14．根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求的接收機，其中所述估算裝置安排為接收所述接收信號的多個信道脈沖響應(yīng)估算，所述信道脈沖響應(yīng)估算由所述估算裝置用于估算信道相干時間。
15．根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求的接收機，其中在基站收發(fā)信機中采用所述接收機。
16．根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求的接收機，其中所述接收機安排為接收碼分多址格式的信號。
17．用于無線通信系統(tǒng)中的一種接收機，所述接收機包括多個接收機裝置，所述多個接收機裝置均安排為從不同的傳播路徑中接收信號，每個所述接收機裝置包括用于濾波所述接收信號的自適應(yīng)濾波裝置，其中根據(jù)由相應(yīng)的接收機裝置接收的傳播路徑的信號的特性改變所述自適應(yīng)濾波裝置的操作。
18．根據(jù)權(quán)利要求17的接收機，其中所述接收信號在通過自適應(yīng)濾波裝置之前進行處理。
19．根據(jù)權(quán)利要求17或18的接收機，其中所述特性是由相應(yīng)的接收機接收的所述信號使用的傳播路徑的信道相干時間。
全文摘要
用于例如移動電話系統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)中的一種接收機,此接收機具有多個分支,這些分支均能從不同的傳播路徑中接收信號并能估算由相應(yīng)的分支接收的信號使用的傳播路徑的信道相干時間。此接收機也具有濾波電路,根據(jù)估算的相干時間改變此濾波電路的操作。
文檔編號H04B1/707GK1324522SQ99812500
公開日2001年11月28日 申請日期1999年8月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月21日
發(fā)明者T·維斯特曼 申請人:諾基亞移動電話有限公司