CN101753173B - 长时延扩展信道下的接收方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种长时延扩展信道下的接收方法和设备。该方法包括对接收信号进行LMMSE均衡处理；对LMMSE均衡处理后的信号进行多径搜索，并根据多径搜索后的首径信号选择有效径信号；对所述首径信号和有效径信号进行RAKE接收处理。本发明实施例可以在长时延扩展信道下提高接收性能。

Description

长时延扩展信道下的接收方法和设备

技术领域

本发明涉及信号处理技术，特别涉及一种长时延扩展信道下的接收方法和设备。

背景技术

无线通信环境中，由于建筑物及地面对无线电波的反射、散射等，导致发射端发射的信号可能经过不同的路径传播到接收端，在接收端产生了多径信号。同相接收到的信号彼此增强并在接收处产生一更强的信号，异相接收到的信号产生衰落的信号。为了对抗多径及衰落，可以在接收端对接收信号进行处理，以估计得到较为准确的发射信号。现有技术中在接收端采用的接收机包括线性最小均方误差(Linear Minimum Mean Square Estimator，LMMSE)均衡器和RAKE接收机。RAKE接收机是对接收信号进行解调，之后对解调后的信号进行最大比合并。LMMSE均衡器采用加权向量对接收信号进行处理，得到均衡后的信号，其中，LMMSE均衡器采用的加权向量为使均衡器输出码片(chip)序列的均方误差最小化的向量。LMMSE均衡器由于对多径时延扩展较小的信道具有较好的性能而被广泛采用。

发明人在实现本发明的过程中发现现有技术至少存在如下问题：当信道的多径扩展时延较长时，LMMSE均衡器的加权向量需要较长的长度才能保证均衡器的性能不下降，而较长的均衡器较难做到，而在不增加现有均衡器长度的基础上，接收性能又较差。

发明内容

本发明实施例是提供一种长时延扩展信道下的接收方法和设备，解决现有技术中存在的采用LMMSE均衡器在不增加均衡器长度时，在长时延扩展信道下性能较差的问题。

本发明实施例提供了一种长时延扩展信道下的接收方法，包括：

对接收信号进行LMMSE均衡处理；

对LMMSE均衡处理后的信号进行多径搜索，并根据多径搜索后的首径信号选择有效径信号；

对所述首径信号和有效径信号进行RAKE接收处理。

本发明实施例提供了一种长时延扩展信道下的接收设备，包括：

LMMSE均衡模块，用于对接收信号进行LMMSE均衡处理；

多径搜索模块，用于对LMMSE均衡处理后的信号进行多径搜索，并根据多径搜索后的首径信号选择有效径信号；

RAKE接收模块，用于对所述首径信号和有效径信号进行RAKE接收处理。

由上述技术方案可知，本发明实施例通过对LMMSE均衡处理后的信号再进行RAKE接收处理，可以对LMMSE均衡时不能被均衡处理的具有长时延的径信号进行合并处理，避免径信号的丢失，实现***性能的提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例的方法流程示意图；

图2为本发明第一实施例中步骤12的方法流程示意图；

图3为本发明第二实施例的设备的结构示意图；

图4为本发明第二实施例中多径搜索模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围

图1为本发明第一实施例的方法流程示意图，包括：

步骤11：接收机对接收信号进行LMMSE均衡处理。

现有的LMMSE均衡器是采用滤波系数对接收信号进行滤波处理，滤波器系数能自适应地跟踪信号的变化，使估计的信号与真实信号的误差在统计意义上最小。由于在该算法中涉及矩阵运算，当信道时延扩展长度加长时，要求矩阵阶数也相应增加，这会导致实现复杂度呈指数增加，难以实现。而如果不增加LMMSE均衡器的长度，便会使具有较长时延的信号不能被均衡。

步骤12：接收机对LMMSE均衡处理后的信号进行多径搜索，并根据多径搜索后的首径信号选择有效径信号。

经过LMMSE均衡后，在其矩阵阶数能够包含的信道时延扩展长度内，能将这些径均衡成一条径，由于这条径在均衡之后的位置已知，并且总在最前，称之为“首径”。超出矩阵阶数的径不能被均衡，但可以通过多径搜索得到这些未被均衡的径信号。并且，可以将信号能量与首径信号的信号能量之比大于预先设置的门限值的径信号作为有效径信号。

图2为本发明第一实施例中步骤12的方法流程示意图，包括：

步骤21：用公共导频信道(Common Pilot Channel，CPICH)扰码对输入信号进行复解扰解扩处理。

为了增强抗干扰能力及有效利用无线资源，发射端发射的信号通常是需要进行加扰和进行扩频处理的，因此，在接收端需要进行复解扰解扩处理。具体的复解扰解扩处理流程可以采用现有技术实现，不在本发明实施例的关注范围内。

步骤22：对复解扰解扩处理后的信号进行相干累加处理。

步骤23：对相干累加后的信号进行非相干累加处理。

其中，相干累加指的是在相同的相位对解调信号进行累加，非相干累加指的是对相干累加结果进行(I)²+(Q)²(I、Q分别为复数据的同相分量及正交分量)运算后再进行相同相位累加。上述的相干累加处理及非相干累加处理是在现有多径搜索时通常采用的手段，具体的相干累加处理及非相干累加处理流程可以采用现有技术实现，不在本发明实施例的关注范围内。

步骤24：根据非相干累加处理后的多径信号中的首径信号，选择有效径信号。

其中，从上述内容可知，在LMMSE均衡处理后，能够被均衡的信号被均衡为一条首径信号，并且首径信号的位置是已知的，因此，根据已知的位置可以得到首径信号。

得到首径信号后，可以计算首径信号的能量，之后，将信号能量与首径信号的能量之比大于预先设置的门限值的径信号作为有效径信号。其中，门限值可以具体为1/16。

进一步地，为了简便处理，上述步骤21-24可以采用chip级的运算，即以chip为单位进行对应的处理(如复解扰解扩处理、相干累加处理、非相干累加处理及径选择处理)。当然，也可以采用1/2chip级或者1/4chip级的处理。

步骤13：接收机对所述首径信号和有效径信号进行RAKE接收处理。

由于LMMSE均衡器的阶数限制，会丢弃时延长的径信号，这样会造成性能下降。而本发明实施例中，在LMMSE均衡处理之后，还要进行RAKE接收处理，这样就会考虑到时延长的径信号，提高***性能。

RAKE接收处理是利用无线通信的多径效应，对得到的每一路的径信号分别进行解调，然后再叠加输出。在解调过程中，可以纠正由于信号衰落所导致的接收数据序列相位旋转，并且可以根据信道衰落因子的幅度对数据序列进行加权。经过解调处理之后，每个RAKE接收处理后的径信号的相位基本一致，并且信号幅度大的径信号加权的权重大、信号幅度小的径信号加权的权重小，以便在各个径信号合并时实现最佳的合并效果。之后，对解调后的径信号按照无线帧和时隙位置在时间上对齐，然后按对应位相加，得到接收数据序列。由于在解调过程中已经根据信道衰落因子的幅度对每个RAKE接收处理后的径信号进行了幅度加权，因此，直接将各个每个RAKE接收处理后的径信号相加，即实现了最大比合并。理论上可以证明，将各路径信号进行最大比合并可以获得最佳的接收性能。

本发明实施例正是利用上述的RAKE接收处理原理，将得到的首径信号和有效径信号进行解调及最大比合并，以得到最佳接收性能。而具体的解调及最大比合并流程可以采用现有技术实现，并不在本发明实施例的关注范围内。

经过LMMSE均衡处理和RAKE接收处理，本发明实施例可以在不增加LMMSE均衡器长度的基础上，提高***的接收性能。之后，对上述处理后的信号可以进一步进行软值计算，例如，对数似然比(LogarithmLikelihood Ratio，LLR)运算，及译码处理等。

表1-4分别为本发明实施例与现有技术的接收性能比较表，其中，接收性能是指接收端接收到的数据的传输速率，单位为千比特每秒(kbps)，传输速率越高代表性能越好。下述各表中的参数含义如下：径间距、case2表示信道类型，Type2表示接收机类型为单天线接收机，Hset3、Hset6表示编码方式，Ior为发射信号的总能量，Ioc为噪声能量，Ec为发射信号的有效能量，能量之比的单位为分贝(dB)。

表1

表2

表3

表4

从上述表格可以看出，在短时延扩展信道下，例如，径间距为5个码元(chip)时，现有技术(具体为LMMSE均衡器)和本发明实施例的性能相当，这些短时延扩展信道包括宽带码分多址(Wideband Code DivisionMultiple Access，WCDMA)的典型信道，例如PA3、PB3、VA30、VA120等。但在长时延扩展信道下，例如，径间距大于15chip时，本发明实施例的接收性能明显高于现有技术。

本实施例通过在LMMSE均衡之后再进行RAKE接收，可以弥补LMMSE阶数长度的限制，在不增加LMMSE均衡器长度的基础上，提高***性能。

图3为本发明第二实施例的设备的结构示意图，包括LMMSE均衡模块31、多径搜索模块32和RAKE接收模块33，LMMSE均衡模块31用于对接收信号进行LMMSE均衡处理；多径搜索模块32用于对LMMSE均衡处理后的信号进行多径搜索，并根据多径搜索后的首径信号选择有效径信号；RAKE接收模块33用于对所述首径信号和有效径信号进行RAKE接收处理。为了简便运算处理，多径搜索模块32可以具体用于对LMMSE均衡处理后的信号进行chip级、1/2chip级或者1/4chip级的多径搜索。

其中，图4为本发明第二实施例中多径搜索模块的结构示意图，包括复解扰解扩单元41、相干累加单元42、非相干累加单元43和选择单元44；复解扰解扩单元41用于用CPICH扰码对LMMSE均衡处理后的信号进行复解扰解扩处理；相干累加单元42用于对复解扰解扩处理处理后的信号进行相干累加处理；非相干累加单元43用于对相干累加处理后的信号进行非相干累加处理；选择单元44用于根据非相干累加处理后的多径信号中的首径信号，选择有效径信号。

其中，选择单元44可以包括第一子单元，第一子单元用于计算所述首径信号的能量，将信号能量与首径信号的能量之比大于预先设置的门限值的径信号作为有效径信号。进一步地，第一子单元采用的门限值可以为1/16。

本实施例通过在LMMSE均衡之后再进行RAKE接收，可以弥补LMMSE阶数长度的限制，在不增加LMMSE均衡器长度的基础上，提高***性能。

上述实施例可以应用于各种需要克服无线通信中长时延问题的***中，例如，WCDMA、时分同步码分多址(Time Division Synchronous CodeDivision Multiple Access，TD-SCDMA)等。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种长时延扩展信道下的接收方法，其特征在于，包括：

对接收信号进行线性最小均方误差（LMMSE）均衡处理；

对LMMSE均衡处理后的信号进行多径搜索，并根据多径搜索后的首径信号选择有效径信号；

对所述首径信号和有效径信号进行RAKE接收处理；

所述对LMMSE均衡处理后的信号进行多径搜索，并根据多径搜索后的首径信号选择有效径信号包括：

用公共导频信道（CPICH）扰码对LMMSE均衡处理后的信号进行复解扰解扩处理；

对复解扰解扩处理处理后的信号进行相干累加处理；

对相干累加处理后的信号进行非相干累加处理；

根据非相干累加处理后的多径信号中的首径信号，选择有效径信号；

根据首径信号选择有效径信号包括：

计算所述首径信号的能量，将信号能量与首径信号的能量之比大于预先设置的门限值的径信号作为有效径信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述门限值为1/16。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对LMMSE均衡处理后的信号进行多径搜索包括：

对LMMSE均衡处理后的信号进行chip级、1/2chip级或者1/4chip级的多径搜索。

4.一种长时延扩展信道下的接收设备，其特征在于，包括：

线性最小均方误差（LMMSE）均衡模块，用于对接收信号进行LMMSE均衡处理；

多径搜索模块，用于对LMMSE均衡处理后的信号进行多径搜索，并根据多径搜索后的首径信号选择有效径信号；

RAKE接收模块，用于对所述首径信号和有效径信号进行RAKE接收处理；

所述多径搜索模块包括：

复解扰解扩单元，用于用公共导频信道（CPICH）扰码对LMMSE均衡处理后的信号进行复解扰解扩处理；

相干累加单元，用于对复解扰解扩处理处理后的信号进行相干累加处理；

非相干累加单元，用于对相干累加处理后的信号进行非相干累加处理；

选择单元，用于根据非相干累加处理后的多径信号中的首径信号，选择有效径信号；

所述选择单元包括：

第一子单元，用于计算所述首径信号的能量，将信号能量与首径信号的能量之比大于预先设置的门限值的径信号作为有效径信号。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一子单元采用的门限值为1/16。

6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述多径搜索模块具体用于对LMMSE均衡处理后的信号进行chip级、1/2chip级或者1/4chip级的多径搜索。

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