CN1331518A - 接收方法和接收设备 - Google Patents

Abstract

本发明通过以高速执行同步决定和补偿发送质量的恶化,改善诸如便携电话的无线通信终端的接收特性。当使用被加入到发送数据中的导频码元来接收无线电发送的信号时,从接收信号中决定导频码元的相位,根据决定的相位,决定接收信号的同步时间并且参考同步时间解调接收的信号。

Description

接收方法和接收设备

本发明涉及应用到无线通信终端装置的一种接收方法和一种接收设备，并且具体地涉及最好应用到基于CDMA(码分多址访问)方法的蜂窝无线通信***的接收方法和接收设备。

近来，移动通信领域的市场迅速扩展。但是，对于无线数字便携电话***来说存在特有的衰落现象。

在受自然现象、建筑物等影响的发送路径中，其状态时时改变。如果诸如移动电话的移动台在接收大量不同的电波时，则由于多普勒效应使来自前方的电波的频率上升而来自后面的电波的频率下降。因此，这些电波被分别接收并合并在一起，使得幅度和相位失真，造成接收电平的波动。这种现象称为衰落并且这种现象使发送质量恶化。

为了补偿可能由如此的衰落导致的发送质量的恶化，例如，在移动通信***中，对发送端基站的发送数据执行卷积编码，并且还通过交织执行数据记录。接着，调制所得的编码比特序列并因此产生信息码元组。

在基站中，通过另一信道将包括导频码元的帧添加到信息码元组，并且接着，对产生的发送码元组进行滤波处理、数字-模拟转换处理和频率转换处理。于是，预定频率信道的发送信号被产生并通过天线被发送到便携电话。

顺便提及，添加于此的导频码元是接收端的便携电话已知的预定模式的一个码元。便携电话被设计为能够通过比较预定模式的导频码元和接收数据的导频码元来估计衰落特性。

因为衰落的特性的变化很大程度上依据移动速度，所以这样构成的便携电话由于多路径而易于受衰落影响。这使得有时会发生下面的情况，即包含在便携电话中的接收器不同步。

由于这个原因，便携电话涉及这样一个问题，即，对源于依据移动速度变化的衰落的发送质量恶化的补偿是很困难的，因此不能改进接收特性。

本发明是针对上述问题做出的，本发明的目的在于提供一种通过执行快速同步判断并补偿发送质量的恶化从而能够改进接收特性的接收设备和接收方法。

根据本发明，导频码元的相位是由接收信号、根据决定的相位正在被决定的接收信号的同步时间、以及参照该同步时间被正在解调的接收信号来决定的。

通过这样安排，接收信号可以在基于作为参考信号的导频信号分量的相位在准确的时刻上被解调。

图1是显示根据本发明实施例的数字便携电话***的结构实例的说明图；

图2是根据本发明实施例的基站的结构实例的方框图；

图3是根据本发明实施例的发送信号的时隙格式的实例的说明图；

图4是显示根据本发明的实施例的终端站(便携电话)的结构实例的方框图；

图5是显示图4的终端站中的同步决定电路的结构实例的方框图；

图6是显示根据本发明的实施例的将由相位决定电路决定的相位的实例的说明图；

图7是显示根据本发明实施例的同步决定处理的实例的流程图。

下面将参考附图描述根据本发明的实施例。

图1示出了本实施例的便携电话***的结构。在图1中，参考标号1表示整个数字便携电话***。该***包括位于在通过分割区域而得的每一小区中的用于提供通信服务的基站2，作为移动台与基站2进行双向通信的便携电话3。

如图1所示，从基站2到达便携电话3的信号具有多个路径，诸如电波从基站2直接到便携电话3的路径P1、来自基站2的电波被建筑物4反射后接着到达便携电话的另一路径P2、以及来自基站2的电波被另一建筑物5反射后接着到达便携电话3的另一路径P3。

在这个连接中，数字便携电话***1的发送端按照预定间隔宽度的帧暂时分割预定频率的信道并且进一步将该帧分割为时隙，每一时隙具有用于发送发送信号的预定时间宽度。在下面描述中，为发送而指定的时隙被称为发送时隙并且接收帧的时隙被称为接收时隙。

图2是在数字便携电话***1中的基站2的结构的示意图。如图2所示，基站2输入信息比特序列S1，S1是发送到卷积编码器电路11的发送数据。卷积编码器电路11包括具有预定存储量的移位寄存器以及异或电路，对输入的信息比特序列S1执行卷积编码并将编码的比特序列S2上输出至交织缓冲存储器12。

交织缓冲存储器12接着将编码的比特序列S2存储在内部存储区域。如果编码的比特序列S2已经被存储在整个存储区域(即，如果编码的比特序列S2累积到预定的量)，则编码的比特序列S2的顺序被随机地记录(此后，该记录被称为交织)。所得的编码的比特序列S3，被提供到时隙处理器电路13。

偶尔地，交织缓冲存储器12具有多个时隙的足够的存储能力使得编码的比特序列S3能够被分配给多个发送时隙。

时隙处理器电路13按照预定比特数分割编码的比特序列S3以便将编码的比特序列S3指定为发送时隙。所得的编码的比特组S4被依次提供给QPSK(四相移键控)调制电路14。

QPSK调制电路14对各个编码的比特组S4上执行QPSK调制并将所得的信息码元组S5结果依次提供给加法电路15。

如图3所示，加法电路15将从导频码元发生电路16提供的导频码元P加到根据发送时隙分割的信息码元组S5上并将所得的发送码元组S6依次提供到扩频处理器电路17。

在这种情况下，添加于此的导频码元P是在接收端的便携电话3已知的预定已知模式的码元。通过将相同的码元P用作参考，接收端可以获知受衰落等影响的发送路径的特性。

扩频处理器电路17通过将内部PN码发生器(未示出)产生的PN(伪噪声)码与发送码元组S6相乘执行扩频操作并将所得的宽频带扩频信号S7提供给RF(射频：高频)电路18。

RF电路18通过对宽频带扩频信号S7执行滤波操作和数模转换处理产生发送信号，并通过按照频率转换上述发送信号产生预定频率信道S8的发送信号，并且接着通过天线19用无线电将其发送。

一般来说，噪声被引入到从基站2发送的发送信号S8中，并且该信号受空间衰落影响。具体地说，因为发送信号S8传播的空间可以被认为等同于发送路径6，所以当其被传播时，发送信号S8将以与乘法器22相乘的形式接收来自衰落生成源21的影响，并以加法器24的相加形式接收来自噪声发生源23的噪声。

通过发送路径6以这种方式传播的发送信号S8被便携电话3的天线31(参见图4)接收，作为受噪声和衰落影响的发送信号S9。

下面，将参考图4描述便携电话3的结构，便携电话3是移动台。便携电话3将通过天线31接收发送信号S9获得的所接收的信号S11提供到接收处理部分30的RF电路32。在按照频率将接收的信号S11转换到基带上之后，RF电路32取出一个对应于前述的宽频带扩频信号S7的宽频带扩频信号S12，并将其提供给模数转换电路(A/D电路)33。

A/D转换电路对宽频带扩频信号S12执行模数转换，并将所得的数字宽频带扩频信号S13提供给搜索器电路34和逆扩频处理器电路35、37和39。

下面，搜索器电路34是一个匹配的滤波器，包括并行连接的多级移位寄存器和总量加法器，该匹配的滤波器通过将本地PN码和宽频带扩频信号S13相乘，同时接着移位内部产生的本地PN代码的相位并将所得进行相加，计算相关值。通知相关值到达峰值的时刻给逆扩频处理器电路35、37、39以及解调器电路36、38、40作为获得同步的时刻。

这使得逆扩频处理器电路35、37、39以及解调器电路36、38、40根据从搜索器电路34通知的时刻开始逆扩频操作和解调操作。

以分割方式将宽频带扩频信号从A/D电路33提供给逆扩频处理器电路35、37和39。逆扩频处理器电路35、37和39通过对每一路径执行逆扩频操作产生对应于在基站2产生的发送码元组S6(参见图2)的接收码元组S14、S15和S16，并将他们的每一个分别提供给解调器电路36、38和40。

解调器电路36、38和40对接收码元组S14、S15和S16执行QPSK解调处理并将所得的编码的比特组S17、S18和S19提供给同步决定电路41、42、43和瑞克合成器(rake composer)44。提供到同步决定电路41、42、43的每一编码的比特组S17、S18和S19是导频码元P的一个编码的比特组并且提供到瑞克合成器44的每一编码比特组S17、S18和S19是信息码元的一个编码的比特组。

在这种连接中，一组(系列)逆扩频处理器电路35、解码器电路36和同步决定电路41通常被称为查找(finger)电路。本实施例的便携电话3的接收处理部分30例如被提供有相应于多路径的三组查找电路。

但是，因为在多路径中通过各种路径到达便携电话3的某发送信号S9不能作为数据被充分地解调，所以将路径切换到每一查找电路的指定路径的处理是必须的。

同步决定电路41、42和43检测在从每一解调器电路提供的导频码元和从过去解调历史中获得的参考相位之间的相位差，并从所检测的结果中产生同步决定。同步决定的结果被提供给接收处理控制部分50。当指定到包括逆扩频处理器电路35和解调器电路36、逆扩频处理器电路37和解调器电路38、逆扩频处理器电路39和解调器电路40组合的各个查找电路的任一路径的同步不同步时，接收处理控制部分50控制切换瑞克合成器电路40使得不同步的路径的信号不被添加。

因此，由于当以预定速度运动时，多路径的条件时时改变，所以如果接收控制部分50能够决定指定给每一查找电路的任何路径的同步是不同步的，那么它控制切换瑞克合成电路44使得该路径的信号不被添加。

解调器电路36、38和40决定在接收码元组S14、S15和S16中的导频码元P的解调结果中是否出现相位偏移和幅度偏移以便执行信道估计。

解调器电路36、38和40检查导频码元P的解调结果，并且如果确定相对于以前保持的参考相位和幅度出现了相位偏移和幅度偏移，则解调器电路36、38和40仅通过相应于每一相位偏移和幅度偏移的总量来恢复导频码元P后面的信息码元I的解调结果，并且接着将作为编码的比特组S17、S18和S19的这个解调结果提供给瑞克合成器44。

在产生不同到达时间的同时，即由于处于同步状态中的多路径导致的相移的同时，瑞克合成器44组合由解调器电路36、38和40提供的编码的比特组S17、S18和S19并将所得的编码的比特组S20提供给时隙连接处理器电路45。

时隙连接处理器电路45是连接编码比特组S20以获得连续信号的电路，编码比特组S20是按照时隙单元***得到的。仅在编码比特组S20累积到相应于下一个状态的去交织和维特比解码器46的去交织缓冲存储器的存储容量的总量之后，该电路45连接这些编码的比特组S20并将所得的编码的比特组S21提供给去交织和维特比解码器46。

去交织和维特比解码器46具有相应于多个时隙的存储容量并且接着在内部存储区域中存储所提供的编码的比特序列S21。以在基站2的交织缓冲器13中执行的逆顺序记录编码比特序列S21以便将它恢复为原始排列顺序。考虑以后的卷积代码的网格(trellis)，从所有的能够被看作数据的状态转换中估计最可能的状态(所谓的最大似然序列估计)以便恢复发送的信息比特序列S22。

尽管仅对从基站2到便携电话3的方向或以所谓的下行方向的发送和接收对本实施例的数字便携电话***1已经进行了描述，在通常的上行方向即从便携电话3到基站2的发送和接收也可以被执行，因为在实际中基站2包括了接收电路并且便携电话3包括了发送电路。

图5是显示本实施例的同步决定电路41、42和43中的一个的结构的方框图。信号强度计算电路60计算从解调器电路36、38和40提供的导频码元组的信号强度并将信号强度信号S31提供给决定电路65。

参考相位计算电路61计算相对于从解调器电路提供的导频码元组的参考相位，并将参考相位信号S32提供给相位决定电路63。

相位决定电路62、63如图5所示将相对于导频码元组和参考相位计算电路提供的参考相位信号S32码元的值转换成相位信息S33、S34。图6示出了将码元值转换成16个相位值(相位0-15)的实例。尽管在图6的实例中，示出了相位信息被分割成16个相位的情况，通过分割成其他数量的相位而不是本实例的情况来获得相位信息也是允许的。

相位误差决定电路64根据从相位决定电路63提供的参考相位信息S34决定从相位决定电路62的相位信息S33，并将相位误差信息S35提供给决定电路65。

决定电路65根据从信号强度计算电路60和相位误差决定电路64提供的信息S31和S35使用由接收处理控制部分50设立的阀值执行同步决定。如果不同步，接收处理控制单元50控制将指定从不同步的查找电路切换到一个新的查找电路。

下面，将参考图7的流程图描述它的操作。首先，在步骤SP1，信号强度计算电路60计算与关于从解调器电路提供的导频码元组的信号强度。

接着，在步骤SP2，参考相位计算电路61计算相对于从解调器电路提供的导频码元组的参考相位。

在下面的步骤SP3中，相位决定电路62、63将从导频码元组和参考相位计算电路61提供的码元转换成相位信息S33、S34。

在下面的步骤SP4中，相位误差决定电路64根据从相位决定电路63提供的参考相位信息S34决定从相位决定电路62提供的相位信息S33的误差。

在下面的步骤SP5中，决定电路65根据从信号强度计算电路60和相位误差决定电路64提供的信息S31和S35使用由接收处理控制部分50设立的阀值(信号强度的阀值和相位误差的阀值)决定同步。如果变为不同步，则接收处理控制部分50进行控制以便从不同步的查找电路切换到一个新的查找电路。如果同步状态得到保持，则处理返回到步骤SP1。换言之，本发明仅将一个查找信号看作相位同步并且具有等于或大于预定阀值的信号强度的接收信号。

根据上述的结构和处理，便携电话3可以根据从同步决定电路41、42、43提供的同步信息确认查找电路自身的同步状态，并且执行与发送路径状态匹配的最优接收处理，因此能够大大改善补偿发送质量恶化的接收特性。而且，因为不执行使用接收的数据比特的同步决定，则能够减少恢复信息比特序列S22的时间，使得能够实现快速同步决定。特别地，在使用这种***的常规的接收设备中，包含在接收数据中的同步字被从瑞克合成器合成的信号中检测出来以便根据检测该同步字的时刻检测同步。因此，多路径衰落还对同步时间的检测有影响。在这个实施例中，因为同步时间是在瑞克合成之前直接从每一路径检测的，并且仅使用其同步时间已经令人满意地被检测出序列(查找)，所以能够执行快速和令人满意的处理。

在上述实施例中，对于同步时间的检测，执行包含在接收信号中的导频码元的相位检测以及作为幅度信息的信号强度的检测。但是仅对从导频码元中的相位的检测来检测同步时间是允许的。

此外，尽管上述实施例具有下述结构，即接收电路提供有多个查找电路以便瑞克合成多个查找信号，上述的检测同步时间的处理可以应用到不执行瑞克组合(矢量加法)的接收结构。该结构这样配置，即如果不同步将不执行接收信号的处理。

在上述实施例中已经描述了具有同步检测设备的蜂窝型的无线通信终端，同步检测设备被应用到根据CDMA方法接收由预定扩频代码扩频的信号的接收器，该处理也可以被应用到下面的情况，即在另一种类型的无线***中检测同步时间。

根据本发明，从接收的信号中决定导频码元的相位，并且接收的信号的同步时间是根据所决定的相位来决定的。接着，接收的信号相对于同步时间被解调。因此，可以根据导频码元的相位在准确的时刻满意地解调接收的信号，使得能够有效地改善接收特性。

在这种情况中，检测接收信号的信号强度的信号强度检测被执行并且根据相位决定和信号强度检测来检测接收信号的同步时间。因此，同步时间能够被更准确地检测，使得能够执行更好的解调。

此外，多个解调的信号序列被瑞克合成，并且在该瑞克合成被执行之前，每一序列的所接收的信号执行相位决定。因此在瑞克合成前，每一信号序列的同步时间能够被令人满意地检测出。

而且，当决定同步时，在预定状态下不能检测同步时间的序列不被瑞克合成。因此，例如较差的接收状态的序列不包括在接收数据中，以便能够执行最优接收处理而不管那时的多路径衰落条件，并且发送质量的恶化被补偿，因此实现接收特性的有效改进。

Claims (10)

1.一种使用加入到发送数据的导频码元接收无线电发送的信号的接收方法，包括：

相位决定步骤，从接收信号中决定所述导频码元的相位；

同步决定步骤，根据在所述相位决定步骤中获得的相位和参考相位决定接收信号的同步时间；

接收处理步骤，用于参考在所述同步决定步骤中获得的所述同步时间解调接收信号。

2.如权利要求1的接收方法，还包括信号强度检测步骤，用于检测接收信号的信号强度，其中

在所述的决定步骤中，根据在所述相位决定步骤获得相位以及在所述信号强度检测步骤中获得的信号强度检测接收信号的同步时间。

3.如权利要求1的接收方法，还包括瑞克合成步骤，用于瑞克合成在所述接收处理步骤中获得的信号的多个序列，其中

在所述瑞克合成步骤中被瑞克合成之前，从每一序列的接收信号执行在所述相位决定步骤中的相位决定。

4.如权利要求3的接收方法，其中

在所述的同步决定步骤中在预定状态下同步时间不能被检测的序列在所述瑞克合成步骤中不被合成。

5.一种使用加入到发送数据的导频码元接收无线电发送的信号的接收设备，包括：

相位决定装置，从接收信号中决定导频码元的相位；

同步决定装置，根据在所述相位决定装置中决定的相位决定接收信号的同步时间；

接收处理装置，用于参考在所述同步决定装置中决定的同步时间解调接收信号。

6.如权利要求5的接收设备，还包括信号强度检测装置，用于检测接收信号的信号强度，其中

根据在所述信号强度检测装置中检测的信号强度，所述的同步决定装置检测接收信号的同步时间的时刻。

7.如权利要求5的接收设备，还包括瑞克合成装置，用于瑞克合成在所述接收处理装置中解调的信号的多个序列，其中

在由所述瑞克合成装置瑞克合成之前，从每一序列的接收信号由所述相位决定装置执行相位决定。

8.如权利要求7的接收设备，其中

在预定状态下，同步时间不能被所述的同步决定装置检测的序列不被所述瑞克合成装置合成。

9.一种接收使用加入到发送数据的导频码元发送的多路径信号的接收方法，包括：

第一步骤，比较通过所述多路径信号的各自路径接收的信号的相位和参考相位以便检测他们的同步；

第二步骤，根据在所述第一步骤中检测的同步检测结果，仅合成通过同步路径的一个信号以产生一个合成的接收信号；以及

第三步骤，解码在所述第二步骤中获得的合成接收信号。

10.如权利要求9的接收方法，还包括第四步骤，用于检测通过同步路径的信号的信号强度，其中

所述第二步骤仅合成信号强度比预定信号强度大的通过同步的路径的一个信号。

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