CN1315793A - 延迟轮廓测量的方法和电路 - Google Patents

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Abstract

本发明的CDMA通信延迟轮廓测量电路根据衰落的频率自适应地改变要进行同相相加的数据量。包含导频码元的接收数据串被分成多个块。因而,在逐渐改变待相加的块数时,获得了多个同相相加结果的数据。与每个相加结果的数据相对应的接收信号的功率值被计算。通过比较这些功率值,计算最佳块相加数。因而,根据所确定数目的块中包含的数据获得功率值。

Description

延迟轮廓测量的方法和电路
本发明涉及一种延迟轮廓测量的方法和电路，用于从扩频通信(CDMA通信)的解扩接收信号中测量延迟轮廓。
在CDMA通信中，当在接收机执行瑞克(RAKE)合成接收时需要检测到达的无线电波的路径数目。存在对瑞克合成可用的有效路径可以通过测量延迟轮廓来澄清。
测量延迟轮廓的方法之一，是从接收的QPSK调制信号(或，更具体地是导频码元)的I分量(同相分量)和Q分量(正交分量)中计算接收信号的平均功率的方法。
导频码元是公知的为同步捕获(或同步跟踪)而***的数据串。
接收信号的功率是通过将接收信号的I分量的平方与Q分量的平方相加来计算的，即，是通过计算I2+Q2得到的。
在这种计算中，将预定数目的多个连续I分量数据(或Q分量)相加并得到相加结果的平方而不是直接求接收信号的平方值，可以改善功率测量的精度。
叠加在接收信号上的噪声存在于任意位置上。因此，将预定的同相分量数据量相加能够使噪声分量相互抵消，从而改善S/N(信噪比)。
当使用在多个同相分量数据相加之后执行平方处理的方法时，要相加的数据量被预先指定。
然而，接收信号的电平随衰落而波动。当衰落周期小于与要相加的数据量相对应时间宽度时，要相加的数据本身的可靠性就降低。基于低可靠性数据计算的接收功率不会得到精确的功率计算。
例如，检测噪声和干扰信号分量的峰值的概率将增加。因此，存在很高的不能精确地检测到达无线电波的可能性。也就是，测量延迟轮廓的精度将降低。
本发明的实施用来解决这种问题，本发明的目的是总是允许进行精确的路径检测，而不受衰落状态的影响。
本发明根据衰落频率(周期)自适应地改变经受同相相加的数据量。
也就是，当计算连续的同相数据时，本发明通过改变相加数来获取多个数据段。
因而，根据每个数据段，计算接收信号的功率(或，接收信号功率对噪声功率的比值)。然后，根据计算值和其时间变化确定在当前衰落下的最佳同相相加数。
更可取的情况是，把通过解扩获得的用于同步捕获的所有数据分成多个块，并使用这样的作为一个单元的块来改变数据的相加数。
这样就允许进行同相相加的数据总量(具体地说，对应于数据总量的时间宽度)根据要相加的块数在各步骤中急剧地变化。
这样就允许对应于要相加的数据总量的时间宽度与当前接收环境的衰落周期进行快速比较。
本发明的上述和其它目的以及特点将通过下文中的结合附图的下列说明的研究变得更加清楚。在附图中，采用举例方式说明一个实例。
图1示出了本发明的CDMA接收装置的配置的方框图；
图2A是解释把接收的I和Q分量数据线段分割成块的示意图；
图2B示出了各块之间相加的组合；
图2C是解释接收信号的功率计算的示意图；
图2D示出了在时间轴上接收信号的功率值和该功率值的变化的一个实例；
图3A是显示图1中的同相相加数确定电路配置的一个实例的方框图；
图3B是显示图1中的同相相加数确定电路配置的另一个实例的方框图；
图3C是显示噪声功率测量方法的一个实例的附图；
图4是显示本发明的CDMA接收设备的特有操作的流程图；和
图5是解释衰落频率(周期)与要经历同相相加的数据数目之间关系的附图。
下面参照附图说明本发明的实施例。
(实施例1)
图1示出了适用于本发明的CDMA接收设备配置的方框图。
该CDMA接收设备的特征是根据在用于同步获取(同步跟踪)的延迟轮廓测量阶段中衰落的状态自适应地改变同相相加的数目。
首先，说明CDMA接收设备的整体配置。
包含已知导频信号的信号由天线10接收。无线接收部分12变换接收信号的频率并放大该接收信号。
然后，接收信号由A/D变换器14进行采样。该A/D变换器14输出I(同相)分量和Q(正交)分量的数据。
如图1所示，CDMA接收设备包括：对每个块执行I分量相加运算的同相相加部分30a，对每个块执行Q分量相加运算的同相相加部分30b，和同相相加数确定部分40。
同相相加部分30a和30b具有相同的内部配置。
这里，以简化的附图(为图示简洁而作部分删除)说明同相相加部分30b的内部配置。
图1中的同相相加数确定部分40根据接收信号的功率值实时确定同相相加数(M)。该实施例中的同相相加数(M)表示相加的块的数量(相加的块数)。
该确定的同相相加数(M)被供给接收信号的功率计算部分(I2+Q2计算部分)50。
多个不同的相加数据量的数据段被输入给功率计算部分50。功率计算部分50从数据中选择与确定的同相相加数(=M)相对应的数据并使用该数据计算I2+Q2以得到接收信号的功率。
求平均部分52平均多个周期上的接收信号的功率。
路径选择部分56检测被平均的接收功率的峰值。这样就使延迟轮廓得以被测量。因此，能够确定用于瑞克合成的路径。
与每个路径相对应的功率峰值出现的定时是CDMA接收设备的接收定时。
为了按这种方式检测定时的接收信号，跟踪部分58控制同相相加部分30a和30b的定时控制电路24a和24b以及扩码(spreading code)生成器60的操作。
当保持以这种方式获取的同步时，解扩部分62执行解扩。然后，相干检测电路64执行相干检测，瑞克合成电路66执行瑞克合成接收。
这是接收设备的整体配置和操作。
下面将具体说明根据延迟轮廓测量阶段中衰落状态来自适应地改变同相相加数的配置。
由天线10接收的无线电波被无线接收部分放大并由A/D变换部分14变换成数字信号。
被QPSK调制的接收数据的I和Q分量从A/D变换部分14输出。
下面的说明集中到I分量数据方面。对Q分量也执行相似的处理。
变换成数字数据的I分量数据被存储在同相相加部分30a的存储器20a中。
另一方面，存储器21a用已知导频信号(PL)存储从扩码生成器60输出的扩码(复制码)相乘的结果。
导频信号(PL)与扩码(复制码)的相乘由乘法器22a执行。
在同相相加部分30a中的相关器23a例如由匹配滤波器配置。
该相关器23a检测从存储器20a读出的接收数据(解扩码乘导频码元构成的信号)与从存储器21a读出的数据之间的相关性。
然后，对相关器23a输出的数据执行相加。
该数据相加处理按两个阶段执行。
首先，同相相加电路25a执行对一个块中包含的数据的相加处理。
然后，同相相加电路26a执行各块之间的相加。相关器23a和同相相加电路25a及26a的操作定时由定时控制电路24a控制。
这里，同相相加电路25a和26a的操作使用图2A和图2B进行解释。
如图2A所示，I和Q数据线段每个被分割成多个块。
也就是，在如图2A中，I数据线段被分割成IB1至IB5共五个块。
同样，Q数据线被分割成QB1至QB5共5个块。
一个数据块由a至d四个数据段组成。每个数据段a至d的值是“+1”或“-1”。
图1中的同相相加电路25a把属于图2A所示的所有块(IB1至IB5)的每个块的所有数据段加在一起。
当要改变图2所示的所有组合的相加块数时，图1中的同相相加电路26a执行相加操作。
也就是，执行图2B所示①至⑤的相加。
同样，对Q分量执行⑥至⑩的相加。
这就是同相相加电路25a和26a的处理内容。
下面将说明使用块之间的相加结果确定最佳同相相加数的处理。
图1中的同相相加数确定部分40具有平方计算电路41和42，加法器43，存储器44和同相相加数确定电路45。
图2B所示的结果①至⑤的数据(I数据)被输入给平方计算电路41，电路41对每个数据段执行平方计算(I2)。
同样，结果⑥至⑩的数据(Q数据)被输入给平方计算电路42，电路42对每个数据段执行平方计算(Q2)。
然后，加法器43将相应的平方计算的结果加起来，并把结果存储到存储器44中。
也就是，存储器44存储图2C所示的E1至E5的数据。数据E1至E5按下式计算：
E1=①2+⑥2,E2=②2+⑦2,E3=③2+⑧2,E4=④2+⑨2,E5=⑤2+⑩2
E1是对应于一个块(IB1和QB1)的功率值。同样，E2至E5是对应于2至5个块的功率值。
图1中的同相相加数确定电路45比较图2D所示的功率值(E1至E5)，并且它检测时间轴上的每个值的变化。
在图2D中，E3是最大的功率值。
在考虑时间轴上的功率值变化时，E1至E3表示相似并且是稳定的值，而E4和E5的功率值则急剧降低。
在这种情况下，因为衰落的影响，E4和E5的数值假定呈现低可靠性。
也就是，如图2A的下部所示，衰落的半周期(1/2周期)可能短于相当于5个块的长度，而长于相当于3个块的长度。
因此，最佳同相相加数(要相加的块的数目)在这种情况下被确定为“3”。与衰落半周期之后的部分相对应的数据很不稳定，因此不包含在相加对象中。在剩余的块数“1”、“2”和“3”中，最大数“3”被确定为是相加的块数。
也就是，当最佳同相相加数(这里，是要相加的块数)是M时，M是3。
这里，确定同相相加数，不仅要考虑功率值本身，而且还要考虑时间轴上的功率值的变化。
然而，本发明不局限于此。
例如，也可以通过选择最高功率值的方法期待可靠性的明显改善。
图3A示出了同相相加数确定电路45的配置的一个实例。
如图所示，同相相加数确定电路45包括功率值变化检测电路70和最佳相加数检测电路71，电路71从功率值和检测的功率值时间变化中检测最佳同相相加数。
电路3A计算接收信号的功率值(E)对噪声值(N)的比值(E/N)，并根据该比值确定同相相加数。这样就改善了可靠性。
也就是，根据图3A中的电路，当噪声电平也很高时，即使接收信号的电平即刻指示峰值，它也能够确定该峰值或许是归于噪声的分量。这使它能够检测具有较高精度的最佳同相相加数。
图3B示出了同相相加数确定电路45配置的另一个实例。
图3中的同相相加数确定电路45包括检测噪声的噪声功率检测电路72，得到接收信号功率值(E)对噪声(N)功率值的比值(E/N)的E/N测量电路73，检测时间轴上的E/N值的变化的变化检测电路74，从E/N值和检测的E/N值的时间变化中检测最佳同相相加数的最佳相加数确定电路75。
图3C示出了计算噪声功率的方法。
也就是，在接收信号E1至E5的功率值中，大于阈值Vth(E2、E3和E4)的值被认为是相当于瑞克合成的每个路径的接收信号的功率值。
然后，低于阈值Vth(E1和E5)的功率值平均，并视作噪声功率(N)。
E/N值变化检测电路74比较时间轴上的值E2/N、E3/N、E4/N。然后，最佳相加数确定电路75检测最佳同相相加数(M)。
这样，自适应改变同相相加数就改善了路径检测精度(延迟轮廓测量的精度)。具体实例如下所述。
考虑如图5所示的具有不同周期的两个衰落信号。当衰落具有相对于同相接收信号串(a至I)的长周期时，同相相加数被设置为N(=7)。
另一方面，当衰落具有短周期时，同相相加数被设置为M(=2)，也就是，使用较小的同相相加数。
这就改善了数据的可靠性，形成了接收信号的功率计算的基础。因此路径检测的精度得到了改善。
以上所述的本发明的特有处理的过程按图4所示的流程图进行概述。
即，对全部块执行同相相加(步骤80)。
然后，在改变要相加的块数的时候，对所有组合执行块之间的相加(步骤81)。
然后，根据每个相加结果执行接收信号的功率计算。必要时，计算接收信号的功率值对噪声功率值的比值(E/N)(步骤82)。
接着，通过比较功率值等，或者再考虑时间轴上的变化确定最佳同相相加数(M)(步骤83)。
然后，使用得到的最佳相加数执行同相相加，计算接收信号的功率，随后求平均值并测量延迟轮廓(步骤84)。
如上所述，本发明根据衰落的频率自适应地改变同步获取处理中的I和Q分量的待相加的数据量。
这就避免了噪声/干扰分量的峰值被错误地检测为接收路径。使得路径检测的精度(延迟轮廓测量)得到改善。
本发明不局限于上述的实施例，在不背离本发明的范围的条件下，各种变化和修改都是可能的。
本发明以2000年3月24日提交的第2000-84368号日本专利申请为基础，该申请的全部内容作为参考而被特别引出。

Claims (8)

1．一种CDMA通信中的延迟轮廓建立方法，包括以下步骤：
对多个具有不同的待相加数据量的同相分量数据执行相加，并获取它们的各自相加结果的数据：
检测接收信号的功率值，或者根据获得的数据检测接收信号功率对噪声功率的比值；和
通过比较检测的功率值或在所述比值的数值之间进行比较或者通过检测时间轴上的这些数值来确定最佳同相相加数，从而在当前衰落情况下确定最佳同相相加数。
2．一种延迟轮廓测量方法，它接收包含已知码元的CDMA信号，解扩该信号，把多个连续的同相分量数据加起来，并使用相加结果和接收信号的计算功率测量延迟轮廓，该方法包括以下步骤：
把解扩后的包含所述已知码元的一部分数据串分成n(n是2或大于2的自然数)个块；
获得由n个相加，比如一个分割的块中包含的数据相加、2个块中包含的数据相加、…、(n-1)个块中包含的数据相加和n个块中包含的数据相加而产生的数据；
根据相加结果的数据计算接收信号的功率；
在计算的接收信号的功率值之间进行比较，从而自适应地确定相加的块数；和
根据与确定的块数对应的接收信号的功率值来测量延迟轮廓。
3．根据权利要求2所述的延迟轮廓测量方法，其中比较所计算的接收信号的所述n个功率值从而自适应地确定要相加的块数的步骤包括：检测所述n个接收功率的最大的一个和检测与检测的最大功率值相对应的块数的步骤。
4．根据权利要求2所述的延迟轮廓测量方法，其中比较所计算的接收信号的所述n个功率值从而自适应地确定要相加的块数的步骤包括：检测时间轴上的接收功率的所述n个功率值的变化的步骤。
5．根据权利要求2所述的延迟轮廓测量方法，其中比较所计算的接收信号的所述n个功率值从而自适应地确定要相加的块数的步骤包括：得到所述接收信号的n个功率值中多个至少较高取样值对噪声功率的比值的步骤。
6．一种延迟轮廓测量电路，它接收包含已知码元的CDMA信号，把解扩后的多个连续的同相分量数据加起来，并使用相加结果和接收信号的计算功率测量延迟轮廓，该电路包括：
一个块内同相相加部分，把解扩后的一部分包含所述已知码元的数据串分成n(n是2或大于2的自然数)个块并把每个块的同相数据加起来；
一个块间相加部分，执行块间的同相相加，从而获得作为一个块的同相相加结果、2个块间的同相相加结果、…、(n-1)个块间的同相相加结果和n个块间的同相相加结果的n个相加结果的总和；
一个块内相加数确定部分，根据所述块间相加装置输出的所述n个相加结果的每个计算接收信号的功率值，在计算的接收信号的n个功率值之间进行比较，从而自适应地确定要相加的块数；和
一个延迟轮廓测量部分，根据在数目上与确定的块数相对应的同相数据的相加结果从计算的接收功率中测量延迟轮廓。
7．一种CDMA接收设备，接收包含已知比特的CDMA信号，包括：
一个解扩接收信号的解扩部分；
一个块内同相相加部分，把解扩后的一部分包含所述已知码元的数据串分成n(n是2或大于2的自然数)个块并把每个块的同相数据加起来；
一个块间相加部分，执行块间的同相相加，从而获得作为一个块的同相相加结果、2个块间的同相相加结果、…、(n-1)个块间的同相相加结果和n个块间的同相相加结果的n个相加结果的总和；
一个块内相加数确定部分，根据所述块间相加装置输出的所述n个相加结果的每个计算接收信号的功率值，在计算的接收信号的n个功率值之间进行比较，从而自适应地确定要相加的块数；
一个延迟轮廓测量部分，根据在数目上与确定的块数相对应的同相数据的相加结果从计算的接收功率中测量延迟轮廓；
路径选择部分，从所述延迟轮廓测量部分的输出信号中检测具有高功率值的较高数目样值的路径；和
瑞克(RAKE)合成部分，按照与所述路径选择部分选择的路径相对应的定时执行解扩，并执行瑞克合成。
8．一种CDMA基站设备，包括权利要求7所述的CDMA接收设备。
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