CN1146135C - 配置瑞克接收机的方法和装置 - Google Patents

Abstract

搜索器利用输入信号，例如匹配滤波器来产生第一组候选路径。选择器利用输入信号和第一组候选路径产生第二组路径。第二组路径用于配置瑞克接收机的分支。根据本发明的一个方面，第一组候选路径包含M个路径，且第二级利用M个相关器产生一组M个相关值。第二级利用M个相关值来选择N个路径以用于配置瑞克接收机的N个分支。根据本发明的另外一个方面，第一组候选路径包含M个路径，而第二级利用M的多倍个相关器去跟踪这M个路径并且产生一组M个估计。第二级利用这M个估计去选择用于配置瑞克接收机N个分支的N个路径。根据本发明的另外一个方面，当搜索器是活动的或不活动时，选择器都可以产生新的多组路径。接收器可以利用质量信号或计数器通知搜索器和/或选择器产生新的多组路径。选择器减少了对匹配滤波器连续运行的需要。接收器可以在不必搜索新的路径的情况下重新配置分支。接收器还可以找到非相关和不易受衰落影响的路径。

Description

配置瑞克接收机的方法和装置

                      背景

本发明涉及接收扩展谱无线电信号，例如在码分多址(CDMA)移动无线电话***中的数字调制信号，更具体而言，涉及配置瑞克(RAKE)接收机。

在常规的瑞克接收机中，搜索器提供一组路径给瑞克接收机的分支和分集合并器。搜索器利用匹配的滤波器(或类似的相关方案)来选择N个路径，这里N是分支的数目。分集合并器给N个分支的每一个分配不同的加权。

总的来说，当移动站经过它的周围移动时会有新的路径产生，旧的路径消失。如果有两个或更多的路径一块消失，接收机就很难得到足够的信号功率。当相关的路径消失时，通常有必要用搜索器(或匹配的滤波器)去寻找新的路径。在有些情形，瑞克接收机需要连续地运行匹配滤波器。使用匹配滤波器昂贵且计算复杂。不仅消耗时间；还减少了手持设备电池的寿命。

图1是一个CDMA***实例的示意图。接收机30可以把输入的用户数据发送给多个用户。在传统的CDMA***中，输入的用户数据31的每一个符号都要被短码或码片序列33相乘。每一个输入用户只有唯一的短码。然后输入的用户数据被长码片序列35所扩展。短码消除同一单元中各用户之间的多址干扰，而长码用于消除各接收机之间的多址干扰。累加器36加上扩展信号以形成复合信号37。复合信号37用于调制无线电频率载波38，该载波由发射天线39发送。

接收机50有一个用于接收信号40的接收天线59。接收机50利用载波信号58对信号40解调并得到复合信号57。复合信号57与同步的长码或码片序列55相乘。长码55是长码35的一个本地产生的复共轭的复制品。

而后去扩展信号54与同步的短码或码片序列相乘。短码53是短码33的一个本地产生的复共轭复制品(或是由发射机30所用的另外N个短码中的一个)。与短码53的相乘抑制了由于向其它用户传送而产生的干扰。一个数字逻辑电路52(例如，求和以及转储单元)可以用于提供输入用户数据31的估算。

对本领域的技术人员来说很明显，接收机50不可能重建输入的用户数据31除非它可以(1)确定长码35并将本地产生的长码35的合成共轭复制品与接收到的信号57同步，以及(2)确定短码33并将本地产生的短码33的合成共轭复制品与去扩展的信号54同步。许多CDMA信号包含引导信号或周期码(同步码)就是由于这个的原因。用匹配滤波器或相关方案及通过鉴别相关峰值可以找到同步码。

在移动通信***中，传送于基站与移动站之间的信号典型地要经受反射波失真和时间弥散(多路径延迟)。例如，多路径延迟是由从高大建筑或附近的山脉的信号反射造成的。障碍物导致信号不是沿着一个而是多个路径行进到接收机。接收机接收发射信号沿着不同路径传播的多种形式的复合信号(称之为“波束”)。波束有不同的和随机变化的延迟和振幅。

每个可识别的“波束”有确定的到达相对时间，Tn秒。通过利用匹配滤波器、移动搜索分支，或另外的相关方案，接收机可以确定每一个波束到达的相对时间。匹配滤波器或相关方案的输出通常称为多路径分布图(或延迟分布图)。因为收到的信号包括相同信号的多种形式，延迟分布图包含多于一个的尖峰信号。

图2是多路径分布图的一个实例。沿着最短路径传播的波束在时间T₀到达，且振幅为A₀和位相为φ₀而沿着长一些路径传播的波束分别在时间T₁，T₂，…，T₃₀到达，其振幅为A₁，A₂，…，A₃₀和位相为φ₁，φ₂，…，φ₃₀。为了最佳地探测传送的信号，尖峰必须以合适的方式结合起来。这一点通常由瑞克接收机来做，之所以这样取名是因为它将不同的路径“搜集”(RAKE)在一起。瑞克接收机采用分集结合的形式从各种接收到的信号路径(或波束)收集能量。术语“分集”指的是这样的事实，即瑞克接收机采用冗余的通信通道以使当有些通道衰减时，通信在未衰减的通道上仍然是可能的。CDMA瑞克接收机通过识别每个个别的路径的延迟，而后将它们相干地加在一起来处理通道衰减。

图3是具有N个分支的瑞克接收机的示意图。无线电频率(RF)接收机110对接收的信号解调并且量化解调信号以提供输入信号112。每个分支利用输入信号112以恢复来自不同路径的信号功率。接收机可以利用搜索器去找到一组信号路径。

利用图2的实例，搜索器确定位于T₂₀的峰值是最大振幅。因为这个路径是最强的路径，分支中的一个，例如，分支320配置成接收延迟为T₂₀的路径。接收机可以例如通过将数字取样112延迟T₂₀，或者通过以相等的量改变码片序列321来配置。

相似地，输入信号112可以在分支322中和位相对应于T₁₀的码片序列323进行相关；在分支330中和位相对应于T₅的码片序列331进行相关；而在分支332中和位相对应于T₁₅的码片序列进行相关。分支的输出与各自的加权340、342、350和352相乘以使接收到的信号对噪声和干扰的比值最大化。加权后的输出然后由累加器362相加。累加器362的输出馈送到阈值装置364，或馈送到输出软信息的量化仪上。

瑞克接收机要使用最佳路径组是重要的。然而，利用匹配滤波器搜索新的路径昂贵且计算复杂。对分集方案有一种要求，即要能够减少瑞克接收机计算的复杂性。

                        概述

常规的瑞克接收机的这些和其它缺点、问题和局限性，可通过从第一组候选路径产生第二组路径来克服。第一级利用输入信号找到第一组候选路径；第二级利用输入信号和第一组候选路径去产生第二组路径；而第三级利用第二组路径去配置瑞克接收机。

根据本发明的一个示范的实施例，第一级包括匹配的滤波器，第二级包括搜索分支组或相关器，而第三级包括分集合并器。

根据本发明的一个方面，第一级寻找第一组M个候选路径，而第二级采用这M个候选路径去选择用于配置瑞克接收机N个分支的N个路径。

根据本发明的另一个方面，第一级找到第一组M个候选路径，而第二级跟踪M个路径以便选择或产生用于配置瑞克接收机N个分支的N个路径。

根据本发明的另一个方面，第一级找到第一组M个候选路径，第二级跟踪M个路径以选择或产生配置瑞克接收机的N个分支的N个路径。

根据本发明的另一个方面，当第一级是活动或不活动的时，第二级可以产生新的多组N个路径。第三级可以利用质量信号或计数器通知第一级和/或第二级产生新的多组路径。

本发明的一个优点是不需要连续运行匹配的滤波器。另外一个优点是接收机可以重新配置分支而无需搜索新的路径。另外一个优点是接收机可以使用非相关的和不易受衰减影响的路径。

                      附图简介

阅读后面的详细描述并结合附图，本发明的前述的，以及其它对象、特征和优点是将更加容易理解的，其中：

图1是一种CDMA***实例的示意图；

图2是多路径分布图实例；

图3是具有N个分支的瑞克接收机的示意图；

图4是瑞克接收机以及选择或产生第二组路径的第二级的示意图；

图5是瑞克接收机以及选择或产生第二组路径的第二级的另外一个示意图；以及，

图6是减小对匹配的滤波器需求的方法的流程图。

                        详述

为了对本发明有较好的理解，在下面的描述中，将讨论具体的细节如电路、电路部件，以及传输技术的特殊名字。然而，对本领域中的技术人员而言很明显，即本发明可以在背离这些具体细节的其它实施例中实施。在其它的例子中，将忽略众所周知的方法和电路的详尽描述，以便不因为不必要的细节而模糊了对发明的描述。

如上面所讨论的，图1是一个CDMA***实例的示意图；图2是多路径分布图的实例；图3是具有N个分支的瑞克接收机的示意图。

图4是瑞克接收机以及选择或产生第二组路径的第二级的示意图。第一级100利用数字采样112找到第一组候选路径180。第一级可以利用匹配的滤波器和峰值检测器找到第一组路径180。然而，不象上面描述的搜索器，第一级100找到M个路径，这里M比N大，N是分支的数目。

第二级200利用数字采样112和第一组候选路径180选择第二组路径280。第三级300利用第二组路径280去配置瑞克接收机的N个分支。简单地利用第一组候选路径180去配置N个分支是不行的，因为第一组180包含多于N个路径。第三级300利用数字采样112、第二组路径280、分集结合器以及解码器以再现对传输信号的估计。

第二级200减少了对第一级的需求。当接收机或发射机移动时(或物体在接收机和发射机之间移动)，一些路径衰减而一些路径增强了。第二级可以监视M个路径并且按需要选择N个最佳路径。换句话说，第二级可以通过用(M-N)个其它路径中的一个路径来替换N个路径中的一个路径来重新配置瑞克接收机。一个路径曾是M个最佳路径中的一个，但却不是N个最佳路径中的一个，可以变为N个最佳路径中的一个。如果第二级确定N个路径是相关的，第二级200可以用非相关的路径取代相关的路径，而如果需要，又可将它们切换回去。

对第二级200而言，利用第一组候选路径180来产生第二组路径280可以有许多不同的方法。一种方法是利用一组M个相关器，并且将每个相关器分配给M个路径中的一个。每个相关器可以利用具有不同相位(或偏移)的芯片顺序。M个相关器可以产生一组M个相关值。当接收机或发射机移动时，接收机可以利用M个相关器来确定N个最佳路径。如果第二级200确定存在着新的一组最佳路径，第二级200可以据此重新配置第三级。第二级200可以迅速和容易地产生一新的多组路径280。因为第二级仅搜索M个路径，对第二级200而言找到新的一子组路径是较容易的。由于第二级200可以监视数字采样112和M个路径，并按需要产生新的所需的多组路径，所以第二级200可以减小接收机对匹配的滤波器和/或其它昂贵计算的依赖。

根据本发明的一个方面，第二级200仅仅监视M个路径和选择N个最佳路径。根据本发明的另外一个方面，第二级200实际上在跟踪M个路径。第二级200产生M个估计，并且从M个估计中选择N个路径。第二级200可以利用kM个相关器组来跟踪M个路径。例如，如果第二级200利用一组3*M个相关器，第二级200可以将三个相关器分配给M个路径的每一个，并且将第一个相关器设置于当前时间延迟，第二个相关器设置于略先于当前时间延迟，而第三个相关器设置于略迟于当前时间延迟。或者相似地，第二级200可以利用一组5*M个相关器，且将两个相关器设置成先于当前时间延迟，以及两个相关器迟于当前延迟。或者可选择地，第二级200可以使用两个相关器并在这两个相关器之间作内插。

如上面所提到的，第二级200减少了对匹配滤波器的使用需求；但没有必要去掉它。在紧急情况下，当接收机确定信号质量正在下降时，接收机可以同时请求第二级200向第三级300传送它拥有的最佳路径组，且请求第一级100产生新的一组候选路径180。或可选择地，接收机可以利用信号381以不断地更新输出信号380的质量的第一级100和第二级200。在一些***中，周期性地产生新的多组候选路径而不考虑输出信号380是有利的。在这些***中，接收机可以利用计数器来追踪自匹配滤波器上次产生一组候选路径已经过了多长时间。此外，当第一级100产生新的一组候选路径180时，第二级200可以继续产生多组路径。

图5是瑞克接收机和用以选择和产生第二组路径的第二级的另一个示意图。天线108和RF接收机110向分支320，322，和332提供数字采样112。天线108和RF接收机110还向搜索器101、选择器201以及控制处理器600提供数字采样。控制处理器600可以指示搜索器101采用数字采样112来找到一组候选路径180。

选择器201利用该组候选路径180来选择较小的一组或一子组路径280。例如，如果瑞克接收机有四个分支，则第二组路径280包含四个路径：280a、280b、280c和280d。第一路径280a用于配置分支332；第二个路径280b用于配置分支330；第三个路径280c用于配置分支322；而第四个路径280d用于配置分支320。选择器201利用数字采样112和第一组路径180来选择新路径。分集合成器和解码器350利用四个分支的输出来重建对发送的信号的估计。控制处理器600监视估计的质量并且使用此信息去控制搜索器101和选择器201。

图6是减小对匹配滤波器需求的方法的流程图。在步骤710，瑞克接收机开始第1级。在步骤712，瑞克接收机利用匹配滤波器来产生延迟分布图。在步骤714，瑞克接收机利用延迟分布图来产生包含M个可能路径的第一组候选路径。

在步骤720，瑞克接收机开始第2级。在步骤722，瑞克接收机利用第一组候选路径来产生包含N个路径的第二组路径。瑞克接收机可以利用kM个相关器来寻找N个路径。

在步骤730，瑞克接收机开始第3级。在步骤732，瑞克接收机利用第二组路径来配置瑞克接收机的N个分支。

在步骤740，瑞克接收机检查输出信号的质量。如果输出信号的质量超过了可接受的水平，就没有必要产生新的第一组候选路径。然而，如果输出信号的质量比可接受水平要小，接收机可以使用第1级产生新的一组候选路径。在步骤742，接收机指示第3级利用来自第2级的路径，直到来自第1级的新路径准备就绪。在一些***中，周期性地寻找新候选路径是有利的。在步骤744，接收机检查计数器或另外的装置以知道是否到了寻找新路径的时候。如果计数器已经超过了预设的时间限制，接收机启动第1级；如果不是，接收机继续去利用由第2级产生或选择的路径。

虽然前面的描述是参照特定图示的实施例，但这些实例不应该解释为限制性的。发明的***不但可修改为其它传输***所用，还可以修改为其它蜂窝***所用。于是，本发明不限于公开的实施例，但是与下面的权利要求一致的最大范围相符合。

Claims (23)

1.一种具有N个分支的瑞克接收机，N＞1，且为整数，所述瑞克接收机包括：

第一级，第一级配置成利用输入信号搜寻一组比N多的路径；

第二级，第二级配置成利用第一组比N多的路径和输入信号来产生一组N个路径；以及

第三级，第三级配置成利用这组N个路径来配置瑞克接收机的N个分支。

2.如权利要求1描述的具有N个分支的瑞克接收机，其中第一级配置成利用输入信号搜寻一组M个路径，M＞N，且为整数，第二级包括M个相关器，以及配置成利用M个相关器的输出来产生具有N个路径的组。

3.如权利要求1描述的具有N个分支的瑞克接收机，第一级配置成利用输入信号找到一个具有M个路径的组，M＞N，且为整数，第二级包括3*M个相关器，以及配置成利用3*M个相关器以产生M个估计。

4.如权利要求3描述的具有N个分支的瑞克接收机，第二级配置成利用M个估计以产生第二组路径。

5.如权利要求1描述的具有N个分支的瑞克接收机，第二级配置成利用输入信号以产生新的一组N个路径。

6.如权利要求5描述的具有N个分支的瑞克接收机，第二级配置成从第一组比N多的路径来选择新的一组N个路径。

7.如权利要求5描述的具有N个分支的瑞克接收机，第二级配置成从第一组比N多的路径得到新的N组路径。

8.如权利要求1描述的具有N个分支的瑞克接收机，第一级配置成利用匹配滤波器的输出来产生第一组比N多的路径。

9.如权利要求8描述的具有N个分支的瑞克接收机，第二级配置成当第一级不活动时产生新的一组N个路径。

10.如权利要求8描述的具有N个分支的瑞克接收机，第二级配置成当第一级活动而产生新的一组比N多的路径时去产生新的一组N个路径。

11.如权利要求1描述的具有N个分支的瑞克接收机，还包括指示从第三级输出的信号的质量值的装置，第一级配置成当该质量值小于阈值时就产生新的第一组候选路径。

12.如权利要求11描述的具有N个分支的瑞克接收机，第三级配置成利用来自第二级的路径，直到第一级产生新的一组比N多的路径。

13.如权利要求1描述的具有N个分支的瑞克接收机，该装置还包括计数器，第一级配置成当计数器值比预设值大时就产生新的一组比N多的路径。

14.一种具有N个分支的瑞克接收机，N＞1，且为整数，所述瑞克接收机包括：

RF接收器，用以接收被发射的信号以及输出输入信号；

搜索器，搜索器配置成利用输入信号来搜寻一组候选路径；以及，

选择器，选择器配置成利用输入信号和该组候选路径来选择用于配置瑞克接收机的一子组候选路径。

15.如权利要求14描述的具有N个分支的瑞克接收机，其中搜索器配置成利用输入信号找到一组M个候选路径，M＞N，且为整数，选择器包括M个相关器，以及配置成利用这M个相关器的输出以产生该子组候选路径。

16.如权利要求14描述的具有N个分支的瑞克接收机，搜索器配置成利用匹配的滤波器的输出以产生该组候选路径。

17.如权利要求16描述的具有N个分支的瑞克接收机，选择器配置成当搜索器不活动时就产生一个新的一子组路径。

18.如权利要求16描述的具有N个分支的瑞克接收机，选择器配置成在搜索器是活动而产生一组新的候选路径时，就产生新的一子组路径。

19.如权利要求14描述的具有N个分支的瑞克接收机，其中该组候选路径包含M个路径，M＞N，且为整数，选择器包括k*M个相关器，K＞1，且为整数，选择器配置成利用k*M个相关器来产生M个估计。

20.如权利要求19描述的具有N个分支的瑞克接收机，选择器配置成利用M个估计产生该较小的一组候选路径。

21.一种用于配置瑞克接收机的方法，该方法包括如下步骤：

利用输入信号，找到第一组路径；

搜索第一组路径以产生一组相关值；以及

基于相关值和输入信号选择第二组路径。

22.如权利要求21描述的方法，还包括更新第二组路径而不更新第一组路径的步骤。

23.如权利要求21描述的方法，还包括在更新第一组路径的同时更新第二组路径的步骤。

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