專利名稱：一種提高搜索器準確度和精度的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及通訊領域的CDMA(碼分多址)通訊系統，具體地說涉及一種用于CDMA通訊系統提高搜索器準確度和精度的方法及裝置。
背景技術：
CDMA比FDMA(頻分多址)和TDMA(時分多址)有許多獨特的優點，綜合頻域、時域和碼域三維信息處理，具有抗干擾性好，抗多徑衰落強，保密安全性高，容量和質量之間可做權衡取舍等屬性。系統容量理論上比模擬網大20倍。實際要比模擬網大10倍，比GSM要大4-5倍。
CDMA通訊系統中廣泛采用Rake技術實現基帶處理。發射機發出的擴頻信號，在傳輸過程中受到不同建筑物、山崗等多種障礙物的反射和折射，到達接收機時每個路徑具有不同的延遲，形成多徑信號。如果不同路徑信號的延遲超過一個擴頻碼碼片的寬度，接收機可將不同的路徑區別開來，將這些不同路徑分別經過不同的延遲線，對齊以及合并在一起，達到變害為利，把原來是干擾的信號變成有用信號組合在一起，這就是RAKE接收機的基本原理。
對不同路徑區分是由搜索器完成的，搜索器是Rake接收機中的關鍵部分。其性能決定了基帶處理性能，直接影響鏈路性能、服務質量和系統容量。衡量搜索器的指標有搜索算法復雜度、搜索精度、搜索準確度等。目前的搜索器都是使用非相干搜索算法，搜索準確度不高，但計算復雜度不低。

發明內容
本發明的目的在于提供一種提高搜索器的搜索準確度和精度的方法。
本發明的又一目的在于提供一種用于實現上述方法的搜索器裝置。
本發明在不提高算法計算復雜度和硬件實現復雜度的前提下，可以有效地提高搜索器的搜索準確度和精度。
本發明是這樣實現的一種提高搜索器的搜索準確度和精度的方法，包括如下步驟步驟一對控制信道進行解擾解擴處理，獲得控制信道的導頻位符號信息；步驟二將得到的導頻位符號和已知導頻信息位對應相乘；步驟三將乘積求平均，求平均可以以時隙、幀、多幀為單位進行，由當前的信道環境、業務量、服務質量等參數決定；步驟四將平均值的平方作為當前時刻的導頻能量，輸入到峰值檢測器即可進行多徑識別。
其中，Rake接收器的基站接收到的基帶信號XI(t)和XQ(t)，首先進入碼濾波器組，碼濾波器的擾碼SCI(t)和SCQ(t)配置成用戶所需的。碼濾波器完成對輸入基帶信號完成解擾解擴處理，并且導頻信道的擴頻碼是固定的。
其中解擾解擴的運算過程為首先，碼濾波器組根據擾碼實部SCI(t)和虛部SCQ(t)對輸入基帶信號XI(t)和XQ(t)完成解擾解擴運算。
在一個WCDMA無線多徑信道，用戶有L條路徑，則其信道響應為h(t)=Σl=1Lαlδ(t-τl)ejφl]]>式中，τl、αl、φl分別為用戶的第l條路徑的時延、衰減因子和相位。搜索器就是對路徑時延τl進行估計。
天線收到的信號經過LPF以后得到XI(t)=α2[I(t-τ)cosφ+Q(t-τ)sinφ]]]>XQ(t)=α2[-I(t-τ)sinφ+Q(t-τ)cosφ]]]>解擾解擴算法如下Z1=∫(n-1)TbnTbXI(t)·SCQ(t′)dt=-αβc2pncosφ]]>Z2=∫(n-1)TbnTbXQ(t)·SCI(t′)dt=-αβc2pncosφ]]>以上利用了WCDMA控制信道所采用0號OVSF碼的特點。
其中Tb為符號周期，Pn為導頻的第n位，βc為功率增益因子。
Z12＝Z2-Z1＝αβcpncosφ同理我們可得到Z3=∫(n-1)TbnTbXI(t)·SCI(t′)dt=-αβc2pnsinφ]]>Z4=∫(n-1)TbnTbXQ(t)·SCQ(t′)dt=-αβc2pnsinφ]]>Z34＝Z3+Z4＝αβcpnsinφ
其中，解擾解擴得到Z34、Z12兩項，這兩項是符號級數據流。與對應的導頻位在乘法器中分別相乘，在積分器中根據導頻位分別積分，在平方器中求平方，最后在加法器求和，獲得當前搜索值，其中，求和時間窗長度和所采用的搜索器系統配置有關，搜索準確度和求和的時間窗長度成正比，時間窗長度太長無法及時反映多徑時間的變化，同時對系統運算能力要求提高。
相干累計部分的算法為E=(1NΣi=1Npi·Z12(i))2+(1NΣi=1Npi·Z34(i))2]]>其中，E即為當前時間相位下的導頻能量，N為積分常數。當N等于一個時隙的導頻位數時，表示搜索器以時隙為單位進行累積。
其中，由于其他信道的多址干擾以及噪聲的干擾可能會造成峰值衰減甚至出現偽峰，因此可以采用增加積分常數來獲得時間增益。
一種提高搜索器準確度和精度的裝置，包括碼濾波器組模塊，由四個碼濾波器組成，對輸入基帶信號完成解擾解擴處理；相干積累模塊，包括兩個并行的裝置鏈、一個加法器，用于完成導頻位的相干疊加；所述裝置鏈依次由乘法器、積分器、平方器構成，乘法器的輸出給積分器，積分器的輸出給平方器，兩個并行的裝置鏈都在經平方器運算后輸出給加法器，進行加法運算，獲得當前搜索值；所述加法器的輸出給峰值檢測器。
所述的搜索器裝置為Rake接收器的組成部分。
本發明采用相干方法實現能量估計，比非相干具有更高的處理信噪比。算法運算量不變。采用該算法的搜索器結構和常規搜索器結構相同，只是增加了對搜索器的導頻配置，復雜度和成本變化不大，是一個非常有實用價值的算法。本發明適用于對多徑進行準確估計、跟蹤。當接收信號的輸入信噪比較低時，可以體現出該方法的優越性。因此，可以和非相干搜索器結合使用。


圖1給出CDMA系統的基帶處理框圖；圖2給出本發明搜索器的結構框圖；圖3a與圖3b給出本發明和常規搜索器在Matlab環境下的性能仿真結果。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步詳細說明請參閱圖1。射頻信號由天線單元(11)接收，經過射頻通道(12)變為零中頻基帶信號，再經過A/D采樣(13)變為數字信號進入CDMA基帶處理器-Rake接收器(14)。在Rake接收器(14)中，首先由搜索器(141)獲得多徑能量，多徑分配器(142)根據分配策略從搜索器(141)的輸出中得到多徑相位，多徑相位被分配給徑跟蹤和解擾解擴器(143)、(144)、(145)完成單個徑的基帶處理，輸出的每個徑的符號信息進入信道估計和多徑合并器(146)中完成多徑合并，輸出基帶信號。
采用本發明的WCDMA基帶處理的理論推導如下首先，碼濾波器組根據擾碼實部SCI(t)和虛部SCQ(t)對輸入基帶信號XI(t)和XQ(t)完成解擾解擴運算。
在一個WCDMA無線多徑信道，用戶有L條路徑，則其信道響應為h(t)=Σl=1Lαlδ(t-τl)ejφl]]>式中，τl、αl、φl分別為用戶的第l條路徑的時延、衰減因子和相位。搜索器就是對路徑時延τl進行估計。
天線收到的信號經過LPF以后得到XI(t)=α2[I(t-τ)cosφ+Q(t-τ)sinφ]]]>XQ(t)=α2[-I(t-τ)sinφ+Q(t-τ)cosφ]]]>解擾解擴算法如下Z1=∫(n-1)TbnTbXI(t)·SCQ(t′)dt=-αβc2pncosφ]]>Z2=∫(n-1)TbnTbXQ(t)·SCI(t′)dt=-αβc2pncosφ]]>以上利用了WCDMA控制信道所采用0號OVSF碼的特點。
其中Tb為符號周期，pn為導頻的第n位，βc為功率增益因子。
Z12＝Z2-Z1＝αβcpncosφ同理我們可得到Z3=∫(n-1)TbnTbXI(t)·SCI(t′)dt=-αβc2pnsinφ]]>Z4=∫(n-1)TbnTbXQ(t)·SCQ(t′)dt=-αβc2pnsinφ]]>
Z34＝Z3+Z4＝αβcpnsinφ其次，對和進行相干累積E=(1NΣi=1Npi·Z12(i))2+(1NΣi=1Npi·Z34(i))2]]>其中，E即為當前時間相位下的導頻能量，N為積分常數。當N等于一個時隙的導頻位數時，表示搜索器以時隙為單位進行累積。由于其他信道的多址干擾以及噪聲的干擾可能會造成峰值衰減甚至出現偽峰，因此可以采用增加積分常數來獲得時間增益。
采用本發明的WCDMA搜索器結構如圖2所示。具體由兩個模塊組成碼濾波器組模塊(21)，相干積累模塊(22)。
碼濾波器組模塊完成解擾解擴，相干累積模塊完成導頻位的相干疊加。
基站接收到的基帶信號XI(t)和XQ(t)，首先進入碼濾波器組(21)，碼濾波器(211、212、213、214)的擾碼SCI(t)和SCQ(t)配置成用戶所需的。碼濾波器(211、212、213、214)完成對輸入基帶信號完成解擾解擴處理。導頻信道的擴頻碼是固定的。
其次解擾解擴得到Z34、Z12兩項，這兩項是符號級數據流。與對應的導頻位在乘法器(2211、2212)中分別相乘，在積分器(2221、2222)中根據導頻位分別積分，在(2231、2232)中求平方，最后在加法器(224)求和，獲得當前搜索值。求和時間窗長度和所采用的搜索器系統配置有關。搜索準確度和求和的時間窗長度成正比。時間窗長度太長無法及時反映多徑時間的變化，同時對系統運算能力要求提高。
圖3a與圖3b顯示了采用本發明的搜索器和常規搜索器在Matlab環境下的性能仿真結果。其中圖3a為非相干搜索器輸出，圖3b為本方法的搜索器輸出。
仿真條件如下符合3Gpp的數據源，20用戶，每用戶4個多徑。
理想多徑時延值為3，28，48，54，單位chip。
理想多徑衰落值為1.0000，0.5828，0.4154，0.6833。
兩種搜索器的積分常數均為一個幀。
仿真結果如下1)圖3a時延估計值為3.0000，54.1250，64.6250，82.7500。圖3b時延估計值為2.8750，28.0000，54.0000，149.6250。從結果可以看出，圖3a有兩個偽徑，圖3b有一個偽徑。搜索精度得到提高。
2)從圖3a看到，最大的兩個徑的能量幾乎相同。由仿真條件中給出的多徑衰落可以看出，最大徑和次大徑的能量比理想應該為(1/0.6833)2＝2.14。即次大徑的能量近似為最大徑能量的1/2。因此，可以斷定圖3a中的次大徑已經受到嚴重干擾。
3)從圖3b看到，最大徑和次大徑、第三徑之間的比例關系近似和仿真條件吻合。
權利要求
1.一種提高搜索器準確度和精度的方法，包括如下步驟步驟一對控制信道進行解擾解擴處理，獲得控制信道的導頻位符號信息；步驟二將得到的導頻位符號和已知導頻信息位對應相乘；步驟三將乘積求平均，求平均以時隙、幀、多幀為單位進行，由當前的信道環境、業務量、服務質量等參數決定；步驟四將平均值的平方作為當前時刻的導頻能量，輸入到峰值檢測器進行多徑識別。
2.如權利要求1所述提高搜索器準確度和精度的方法，其特征在于步驟一中所述解擾解擴處理進一步包括基帶信號XI(t)和XQ(t)，進入碼濾波器組，將碼濾波器的擾碼SCI(t)和SCQ(t)配置成用戶所需，導頻信道的擴頻碼固定；WCDMA控制信道采用0號OVSF碼；進行解擾解擴Z1=∫(n-1)TbnTbXI(t)·SCQ(t′)dt=-αβc2pncosφ]]>Z2=∫(n-1)TbnTbXQ(t)·SCI(t′)dt=αβc2pncosφ]]>其中Tb為符號周期，pn為導頻的第n位，βc為功率增益因子；Z12＝Z2-Z1＝αβcpncosφZ3=∫(n-1)TbnTbXI(t)·SCI(t′)dt=αβc2pnsinφ]]>Z4=∫(n-1)TbnTbXQ(t)·SCQ(t′)dt=αβc2pnsinφ]]>Z34＝Z3+Z4＝αβcpnsinφ。
3.如權利要求1或2所述提高搜索器準確度和精度的方法，其特征在于所述經解擾解擴處理得到Z34、Z12兩項符號級數據流，與對應的導頻位在乘法器中分別相乘，在積分器中根據導頻位分別積分，在平方器中求平方，在加法器中求和，獲得當前搜索值E=(1NΣi=1Npi·Z12(i))2+(1NΣi=1Npi·Z34(i))2]]>其中，E即為當前時間相位下的導頻能量，N為積分常數；當N等于一個時隙的導頻位數時，表示搜索器以時隙為單位進行累積；求和時間窗長度和所采用的搜索器系統配置有關，搜索準確度和求和的時間窗長度成正比。
4.如權利要求2所述提高搜索器準確度和精度的方法，其特征在于通過采用增加積分常數來獲得時間增益。
5.一種提高搜索器準確度和精度的裝置，其特征在于所述裝置包括碼濾波器組模塊，由四個碼濾波器組成，對輸入基帶信號完成解擾解擴處理；相干積累模塊，包括兩個并行的裝置鏈、一個加法器，用于完成導頻位的相干疊加；所述裝置鏈依次由乘法器、積分器、平方器構成，乘法器的輸出給積分器，積分器的輸出給平方器，兩個并行的裝置鏈都在經平方器運算后輸出給加法器，進行加法運算，獲得當前搜索值；所述加法器的輸出給峰值檢測器。
6.如權利要求5所述提高搜索器準確度和精度的裝置，其特征在于基帶信號XI(t)和XQ(t)進入碼濾波器組，碼濾波器的擾碼SCI(t)和SCQ(t)配置成用戶所需；導頻信道的擴頻碼是固定的。
全文摘要
本發明涉及一種用于CDMA通訊系統提高搜索器準確度和精度的方法及裝置，該裝置主要包括碼濾波器組模塊和相干積累模塊，采用相干算法，包括步驟a.對控制信道進行解擾解擴處理，獲得控制信道的導頻位符號信息；b.將得到的導頻位符號和已知導頻信息位對應相乘；c.將乘積求平均，求平均可以以時隙、幀、多幀為單位進行，由當前的信道環境、業務量、服務質量等參數決定；d.將平均值的平方作為當前時刻的導頻能量，輸入到峰值檢測器即可進行多徑識別。本發明的搜索精度高，抗干擾能力強，并且運算量變化不大。
文檔編號H04L27/26GK1571319SQ0313205
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月14日 優先權日2003年7月14日
發明者楊鋒, 袁翔, 張衡偉, 劉剛 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司南京分公司