CN1274205A - 码分多址蜂窝***的导频辅助业务信道估测 - Google Patents

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Abstract

在一个CDMA蜂窝***中,一种用来根据由两个以上基站接收的导频信号估测业务信道的幅度的方法。每个RAKE接收机中的通道供以在一条业务信道上接收的数据信号和在一条导频信道上接收的导频信号。对导频信号和数据信号之积与导频信号和业务信道幅度估测之积相比较。业务信道幅度估测驱动一个反馈环来改良该比较,数据信号用业务信道幅度估测加权并与RAKE接收机中其他信道中加权的是信号相组合。

Description

码分多址蜂窝***的导频 辅助业务信道估测
本发明一般涉及无线电话***，更具体地说涉及使用导频符号的业务信道估测***。
随着无线电话通信的使用愈来愈普遍，从来也没有现在那样需要增强收发信机检测被传输的无线通信信号的能力，同时使使用的带宽最小。
一种通用的蜂窝电话***是码分多址(CDMA)，其中所有的***中的蜂窝电话可在一条同样频率范围的业务信道上发送它们的信号而不管其他的电话正在这条信道上发送信号。为了区分去向和来自蜂窝电话的传输，在去向和来自该特定电话的传输之前，每个电话与一个唯一的伪噪声(PN)码相关联。为了分离用于一个特定电话的信号，将接收的信号与该电话的唯一PN码相关。因为每个PN码通常正交于所有其他使用的码，所以这些未包含要求的PN码的信号在接收机如同背景噪声一样。
在世界上实际的蜂窝***中，由于信号在基站和蜂窝电话之间传输时经历不同的路径，每个蜂窝电话接收多个版本的要求的信号。这就产生了称之为多径干扰的情况。为了从指向其他电话机的信号和从多径干扰中提取需要的信号，大多数CDMA蜂窝电话包括一个具有许多信号通路的RAKE接收机。每个信号通路用一个蜂窝电话的唯一PN码与不同延迟版本的接收信号相关，以提取来自一个特定的基站的所需的信号。每个相关器的输出然后进一步予以处理，试图消除在基站和蜂窝电话之间的信道上产生的失真。
为了帮助RAKE接收机确定引入到业务信道上的失真程度，除了在业务信道上传输的数据信号以外，CDMA基站还在导频信道上发送一个具有已知位序列的导频信号。基于对导频符号的分析，RAKE接收机可以估测业务信道的失真。
当蜂窝收发信机只从单个基站接收信号时，该导频信号号可用于估测业务信道的特性。然而，在实际的蜂窝***中，一个蜂窝收发信机从多于一个基站接收信号，因为每个基站发送其本身的导频信号，业务信道电话估测并不那么容易进行，因为每个基站的导频信道的导频信号的特性通常是不相同的。因此，当从两个以上的基站接收蜂窝信号时，要求有一种可以精确地估测信道特性的技术。以便在RAKE接收机中最佳化信号的接收。
为了改进RAKE接收机检测从两个以上的基站接收的CDMA蜂窝信号的能力，本发明根据与一个接收的导信号相比较来产生一个对RAKE接收机的每个信道的业务信道幅度的估测。业务信道估测在与在RAKE接收机的其他信道中的其他加权的蜂窝信号组合前对输入的蜂窝信号进行加权。
用业务信道幅度和导频信号的估测之差驱动一个反馈环来改进业务信道幅度的估测。
图1示出了一个CDMA蜂窝***的简图，其中一个蜂窝电话机从单个基站接收信号；
图2示出了简化的CDMA***，其中蜂窝电话机从两个以上的基站接收信号；
图3是一个本发明的根据一个导频信号来估测业务信道特性的方法的控制逻辑图；和
图4示出了本发明的另一个方面的当导频符号与业务信道信号相交织时的用来估测业务信道特性的***控制逻辑图。
本发明是一个用来当从一个以上的CDMA蜂窝***的基站接收到导频符号时估测业务信道特性的***。
图1示出了一个CDMA蜂窝电话***的简图。在该***中，一个位于第一服务小区22的基站20向和从一个蜂窝电话24发送和接收信号。在一个CDMA***中，在向和从特定蜂窝电话24的传输以前是一个基本上正交于所有由其他***中的蜂窝电话所发送的唯一PN码。由于在基站20和蜂窝电话24之间的地理和建筑物的原因，从基站20来的传输可通过许多不同的路径达到蜂窝电话。在图中，示出了两条不同的信号路径26和28。各条路径的长度可稍有不同。因此，从基站20发送来的同一信号在不同时间达到蜂窝电话24，从而引起了多径干扰。
在蜂窝电话24中有一个RAKE接收机，接收机包含许多不同的通道或手指。每个通路包括一个用一个分配给特定蜂窝电话的PN码与一个接收信号相关的相关器。每个通路的输出被加权和组合以产生最好可能的信号。为了确定与每个通路相关联的加权，必须估测发生在基站20和蜂窝电话24之间的业务信道的失真。通过测量在导频信道上发送的导频符号的幅度，可以估测业务信道失真，并可调整用来标定由每个RAKE接收机的每个通路产生的信号的加权使组合信号最佳。
在许多情形下，蜂窝电话接收从一个以上的基站发送的信号。如图2所示，蜂窝电话24从位于第一小区22的基站20和位于第二小区34的基站32接收信号。从基站32发送的导频信号可能不是在基站20和蜂窝电话24之间的业务信道失真的正确模型。类似地，从基站20发送的导频修改可能不是在基站32和蜂窝收发信机24的之间的业务信道的失真的精确模型。因此，为了精确估测业务信道特性和最佳化在每个在RAKE接收机中的通道中产生的信号，RAKE接收机不能依靠导频信号它们本身。
为了增加解码从两个以上的基站接收的蜂窝信号的精度，本发明组合在RAKE接收机中的信号，而这些信号是根据业务信道幅度的估测进行加权而不是只根据导频符号的分析进行加权的。
在图3表示的控制***最好在一个数字信号处理器中实现处理器接收业务信号Xt(n)和导频信号Xp(n)，它们是从单个基站接收的并与干扰信号和来自其他基站信号通过相关相分离出来。XP和Xt都是具有同相和正交基带成分的复基带信号。信号Xt加到复用器50。此外，信号Xt加到第二复用器52。加到复用器的另一个输入端的是导频信号XP，使得复用器的输出有效地除去业务信号的相位成分。此外，将导频符号XP加到第三复用器54和第四复用器56的输入端。
计算复用器52的输出的实部的绝对值来有效地除去业务信号的数据调制成分。将结果送到求和器58的正输入端。求和器58的负输入是复用器54的输出。求和器58的输出是代表实际导频和业务信号之差的误差信号，它是控制律产生的信号模型。计算在求和器58中产生的误差信号的共轭并加到复用其60的输入端。加到复用器的另一个输入端的是一个因子θ，选择该因子来最佳化在求和器58的输出端产生的误差信号为零所需的时间。因子θ最好用示于图3的控制***的计算机模拟进行选择并在***的字段尾部(field trials)最佳化。
复用器60的输出加到复用器56的第二输入端。复用器56的输出送到求和器62的输入端。求和器62的输出延迟一个取样时间。延迟后的输出反馈到求和器62输入端与复用器56的输出相加。此外，延迟后的信号的共轭加到复用器方框50和54的输入端，如上所述。
本发明示于图3的实施例可直接应用于CDMA蜂窝***的IS-95标准，因此它是本发明的当前的最佳实施例。导频信号被精确地模型化为
Xp(n)＝Ap(n).e[i.θ(n)]+ 干扰    (1)
其中Ap(n)是导频信号的时变衰落包络，而∏(n)为导频符号的时变相位处理。Xt是一个包括同相和正交成分的复信号而且也包括业务信息，承载数据d(n)，因此该数据信号的模型是
Xt(n)＝At(n).d(n).e[i.θ(n)]+ 干扰  (2)
要估测的平衰落信道是复数值At(n).e(i.∏(n).信道估测由下式给出：
W(n)＝W(n-1)+β.Xp(n).e*(n)         (3)其中误差信号，e(n)由下式给出：
e(n)＝Abs(Re{Xp(n).X* p(n)})-XP(n).W*(n-1)   (4)
当设定θ的基础上收敛时，则积为
X1(n).Wx(n-1)＝A2 t(n).d(n)       (5)
右边是为业务信道多径成分最大比率组合所需的结果。
如可从上述描述可见，示于图3的控制***将权W(n-1)收敛到等于业务信道幅度的估测的值。该权定标在复用器50中业务信道信号以与RAKE接收机中的其他通道的输出相加。
未来一代的CDMA标准可能使用与业务信道上的数据信号导频符号相交错。为了使用具有这些嵌入的导频符号的本发明，可采用示于图4的控制***。在该实施例中，一个组合信号Xt(n)具有嵌入式导频符号的业务信道。此Xt加到复用器80的第一输入端。复用器的输出是分用器84的输入端。当呈现数据时，用业务信道幅度的估测加权数据信号，分用器将加权的数据送去与RAKE接收机输出的数据信号相组合。当出现导频符号时，反馈环修改加权或如前描述的修改加到数据信号的业务信道幅度的估测。
除了加到复用器80以外，也对信号Xt进行下降取样，即，周期地取样产生一个数据信号Xt(m)。平方数据信号Xt(m)以除去数据和相位分量，并结果送到求和器82的输入端。加到求和器82的负输入端的是由分用器84供给的导频符号。分用器84由一个导频符号控制，这样当交织的导频符号进入到进入的数据流时，导频符号就被送到反馈环。
求和器82的输出代表了在业务信道幅度的估测(如由周期取样信号Xt(m))与交织的导频符号之差。在求和器82的输出端所产生的共轭被加到复用器85，被以因子θ定标，该因子选择来控制在求和器82的输出端产生的差信号变为零的时间。再由图4所示的控制***的计算机的数学模型来确定因子θ并在CDMA***的字段尾部细调。
复用器85的输出被加到复用器86的输入端。加到复用器86的另一个输入端的是信号Xt(m)。复用器86的输出加到求和器88的输入端。加到求和器88的另一个输入端的是求和器88的输出的延迟的版本。求和器88的延迟的输出的共轭是权W(m-1)，用其来标定时间信号，因而代表了业务信道幅度的估测。将该权加到取样保持电路90，在业务信道的数据信号接收期间保持该权。取样保持电路的输出加到复用器80的输入端，在加到分用器84以前用该权来标定输入信号Xt(n)内的来到的数据。
当发送导频符号时，导频控制使分用器82将导频符号求和器82的输入端以如前所示那样修改权W(m-1)。当W(m-1)与输入信号Xt复接时，以一种比导频符号单独用于估测业务信道的失真更精确的方式来提取该数据。
采用图4的方法，导频控制信号被用来从数据符号中分接导频符号。在如前所示那样用反馈环处理导频符号的同时，信道校正的数据符号被传送到与数据检测相关联的随之的处理。因为反馈环是工作在分样速率，所以当处理数据符号期间，取样保持电路90保持保持信道估测。基本环路式(3)仍然成立，但需考虑分样修改速率。将该分样速率的时间指数表为“m”，则环路修改式成为
W(m)＝W(m-1)+β.X(m).e*(m)           (6)
此时的误差信号为
e(m)＝Abs(X2 t(m))-Xt(m).W*(m-1)      (7)
如可从上见到，通过作为业务信道幅度的函数而不仅导频符号来加权所接收的数据信号使本发明的RAKE接收机当从两个以上基站接收信号时具有检测CDMA信号的能力。

Claims (6)

1.一种在具有一个以上通道的RAKE接收机中组合CDMA蜂窝信号的方法，包括：
从两个以上的基站接收一个CDMA蜂窝信号和导频信号；
分离来自单个基站的导频信号和CDMA蜂窝信号；
产生一个业务信幅度估测；
用该估测加权CDMA蜂窝信号并将加权的信号与其他在RAKE接收机的其他通道中产生的其他的加权的CDMA蜂窝信号相组合；及根据对来自单个基站的导频符号和业务信道幅度估测的比较更新业务信道幅度估测。
2.一种组合来自两个以上通道的RAKE接收机中信号的方法，包括：
将一个在业务信道上接收的数据信号和在导频信道上接收的导频信号供给RAKE接收机的各个通道；
将数据信号和导频信号之积与导频信号和业务信道幅度估测之积相比较；
更新业务信道幅度估测；
用业务信道幅度估测定标在业务信道上接收的数据信号；和组合RAKE接收机的各个通道来的定标的数据信号。
3.一种检测CDMA蜂窝信号的方法，包括
在业务信道上接收CDMA蜂窝信号；
用业务信道幅度估测加权CDMA蜂窝信号。
4.权利要求3的方法，其中CDMA蜂窝信号被在具有许多通道的RAKE接收机中接收，该方法还包括在每个信道中用业务信道幅度的估测加权CDMA蜂窝信号并将加权后的CGMA蜂窝信号组合起来。
5.权利要求3的方法，其中业务信道幅度的估测如下实现：
接收一个导频信号；
生成一个正比于前面的业务信道幅度估测和导频信号的之积与导频信号和CDMA之积之差的误差信号；和修正业务信道幅度的估测，使得误差信号最小化。
6.权利要求5的方法，其中导频信号定义为：
Xp(n)＝Ap(n).e[iθ(n)]+干扰
而业务信道幅度W(n)定义为：
W(n)＝W(n-1)+β.Xp(n).e*(n)
其中误差信号e(n)为：
e(n)＝Abs(Re{Xp(n).X* p(n)})-XP(n).W*(n-1)而Xt为在业务信道上接收的CDMA蜂窝信号和θ为确定误差信号最小的速率的常数。
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Correction item: Denomination of Invention

Correct: Method for estimating pilot assisted service channel of CDMA cellular system

False: Estimation method for pilot frequency auxiliary service channel of CDMA cellular system

Number: 3

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Volume: 20

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