CN1640039A

CN1640039A - 一种多径搜索和跟踪的方法及装置

Info

Publication number: CN1640039A
Application number: CN03805481.7A
Authority: CN
Inventors: 刘景波; 方莉
Original assignee: Linkair Communications Inc
Current assignee: Linkair Communications Inc
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2005-07-13
Also published as: WO2004066533A8; WO2004066533A1

Abstract

本发明提供一种多径搜索和跟踪的方法及装置，其通过采用匹配滤波器对接收信号进行解扩；当匹配滤波器中本地码字与接收信号的某一路径信号对齐时，匹配滤波器输出相关峰值；将I、Q两支路的信号平方相加后得到不同时延信号的能量，从中选择最大值作为最强路径信号，将最强路径信号从匹配滤波器的输出中减去，再从剩余信号中选择最大能量作为另一路径信号；将两条路径的位置信息送往RAKE接收单元。用以在下行同步信道信号中寻找能量最强的信号。

Description

一种多径搜索和跟踪的方法及装置技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及 CDMA系统的下行同步子系统中的多径搜索的实现，具体的讲是一种多径搜索和跟踪的方法及装置。背景技术

在 CDMA通信系统中，多径搜索和跟踪是在移动台获得帧同步、码同步和载波同步，并确定目标小区后，在经过多条路径到达移动台的接收信号中搜索并选择合适的路径，提供给 RAKE接收机。

在移动通信环境中，发射机发送的信号经过不同路径到达接收机。每条路径的信号经历不同的随机的幅度衰减和相位旋转，以及不同的时间延迟。这些信号到达接收机后，相互叠加，引起合成信号的衰落。这些路径上的信号的存在也是随机的，即：在某些时刻存在，某些时刻消失，某些时刻比其它路径信号强，某些时刻可能有更强的路径信号。

在 CDMA通信系统中，可以利用包括多个分支的 RAKE接收机来对抗衰落。 RAKE接收机利用一个搜索单元检测到的多个信号较强的路径，分配给每个分支。每个分支负责与一条路径信号同步，并解调其中的信号，而后将各路径信息按一定规则合并。

多径搜索单元的具体任务包括：

搜索最强路径信号的位置（定时）；

精确跟踪每路径信号定时，报告给 RAKE接收机；

检测每条路径信号的质量；

搜索新的更合适的路径。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种多径搜索和跟踪的方法及装置，用以在下行同步信道信号中寻找能量最强的信号。本发明的技术方案为：

一种多径搜索和跟踪的方法，其包括以下步骤：

采用匹配滤波器对接收信号进行解扩；

当匹配滤波器中本地码字与接收信号的某一路径信号对齐时，匹配滤波器输出相关峰值；

将 I、 Q两支路的信号平方相加后得到不同时延信号的能量，从中选择最大值作为最强路径信号，将最强路径信号从匹配滤波器的输出中减去，再从剩余信号中选择最大能量作为另一路径信号；

将两条路径的位置信息送往 RAKE接收单元。

所述的采用匹配滤波器对接收信号进行解扩是指：在 D- SYNCH (下行同步信道）开始前 4/；匹配滤波器对接收信号解扩。

本发明所述的方法，其步驟可进一步包括：

在 D- SYNCH (下行同步信道）开始前， N 匹配滤波器对接收信号进行解扩， N 为采样频率；

将 D- SYNCH 同步位置附近 RANGE 范围内数据保存下来，并对连续 N_FRAMES-Acc 帧的信号进行累加；初始的同步位置来自帧边界检测单元，以后的位置可以是前次多径搜索到的第一径位置；

在累加的 RANGE 长信号内找最大值，其可代表一条路径；记录最大值和最大值位置

当前选中的最大值与前 AVERAGE— COUNTER帧的最大值的平均值 V。比较，如果 V^Kx V₀, RAKE接收机利用前帧的路径位置，不做更新；否则利用 P ;

计算对应径的其它样值能量，从累加的 A ¾ "长的相应信号中减去；

在 RANAGE窗口内搜索最大值 V₂及位置 P₂;

如果

则 P₂代表第二条路径，否则被看作噪声；将 W

P₂送往 RAKE接收机； '

如果连续 LOSS—COUNTER次 W 则通知同步捕获重新工作；

比较 P₂ , 将最先到达的信号做为第一径，后到达的作为第二径，即： P mirKP P₂)， P₂=raax (P_l5 P₂)。

所述的 RANGE的选取要考虑时钟误差和多径搜索的误差。

所述的 N— FRAMES— Acc的选取要考虑时钟误差。

所述的 N—FRAMES— Acc的选取要考虑时钟误差包括：

当初始时钟误差为 3ppm时，可以累加 3帧；当时钟误差纠正小于 0. 3ppm 后，可以累加 10帧。

本发明还提供了一种多径搜索和跟踪的装置，其中包括：匹配滤波器、平方相加模块、存储模块、路径搜索模块、同步捕获模块；

所述的匹配滤波器对接收信号进行解扩；

将解扩后的信号输入所述的平方相加模块；

将平方相加模块的输出信号输入所述的存储模块；

所述的存储模块的输出信号输入所述的路径搜索模块和同步捕获模块，且所述的同步捕获模块与路径搜索模块相耦合；

所述的路径搜索模块的输出信号送往 RAKE接收单元。

所述的匹配滤波器包括：采样速率为： N _c; 匹配滤波器速率为： N/_c。所述的路径搜索模块的输出信号包括：第一路径的位置、第二路径的位置。

本发明的效果在于，通过提供一种多径搜索和跟踪的方法及装置，其能够在下行同步信道信号中寻找出能量最强的信号。

附图说明

图 1为下行同步信道的子帧结构图；

图 2a为没有噪声和多径条件下，匹配滤波器输出信号的波形图；图 2b 为当有另一信号经历不同的路径，时间延迟为 1 个码片时，匹配滤波器输出信号的波形图；

图 2c 为当两信号同时存在，经过码匹配滤波器后，其输出信号相叠加时，匹配滤波器输出信号的波形图；

图 3为波形数据图；

图 4为本发明所述装置的结构框图；

图 5为本发明所述方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种多径搜索和跟踪的方法及装置，下面结合附图，并以 TD-LAS 系统物理层规范设计的 TD-LAS 系统的下行同步子系统中的多径搜索的实现为例，对本发明的具体实施方式进行描述。

在 TD- LAS系统中，下行同步信道的结构如图 1所示；所有小区的下行同步物理信道使用相同的 LS 扩频码（参见表 1) , 不同的调制符号码组来区分小区。下行同步子帧共有 8 个时隙，每个时隙长度参照表 2 , 每个时隙传输一个长度为 72Chips的下行同步脉冲，包含 24chips的 C码和 24chips 的 S码,. 中间保留 24chips 的保护带，下行同步脉冲在每个时隙的起始开始传送。用于下行同步信道的 LS码是复数码 ,相应的扩频和解扩类似于 QPSK, 如表 4所示。下行同步子帧的 8个时.隙可以传送 8个调制符号，总共可以得到 8个双极性相互正交的码序列，如 8 X 8Wal sh矩阵的每一行或每一列，在 TD-LAS系统中称这些码序列为 LA极性序列（参见表 3) 。 8个正交的 LA 极性序列可以支持 8小区 /扇区的组网；要支持更大的组网规模，可以考虑和其他小区识别的方法如连续导频小区识別相结合，另外也可以使不同的小区 /扇区簇使用不同的 LA保护间隔，扩大 D- SYNPCH的信号集。表 1. 下行同步信道的扩频码 (LS码）（j = V^I )

W 其中： A = (+j + + + -) , B = (- } - + + -) , C = (-7 _— +) , D = (-} - + + -)

表 2. 下行同步信道的子帧时隙长度

表 3. 下行同步信道的 LA极性码

表 4. 下行同步信道的 LA极性码

多径搜索和跟踪是在移动台获得帧同步、码同步和载波同步，并确定目标小区后，在经过多条路径到达移动台的接收信号中选择合适的路径，提供给 RAKE接收机。

在移动通信环境中，发射机发送信号经过不同路径到达接收机。每条路径的信号经历不同的随机的幅度衰减和相位旋转，以及不同的时间延迟。这些信号到达接收机后，相互叠加，引起合成信号的衰落。这些路径上的信号的存在也是随机，在某些时刻存在，某些时刻消失，某些时刻比其它路径信号强，某些时刻可能有更强的路径信号。

具体讲，多径搜索单元的任务包括： 1)搜索最强路径信号的位置（定时）；

2)精确跟踪每路径信号定时，报告给 RAKE接收机；

3)检测每条路径信号的质量；

4)搜索新的更合适的路径；

在 TD- LAS系统中，下行多径搜索利用一个速率为 4 的匹配滤波器，对下行同步信道信号做匹配滤波，经多帧平均，在其中寻找能量最强的信号。

在本发明中，接收信号的速率为 4 ¾ 首先经过码匹配滤波器解扩。由于码字的零相关窗特性，在没有噪声和多径条件下，匹配滤波器输出信号的波形如图 2a。

当有另一信号经历不同的路径，时间延迟为 1 个码片，经过码匹配滤波器输出波形如图 2b。结果，当两信号同时存在，经过码匹配滤波器后，其输出信号相叠加，波形如图 2c。

假设第一径的信号比第二径信号功率强，则匹配滤波器输出波形中最大值位置为第一径信号的位置，因此通过在下行同步信道及其后若干码片时间内，搜索匹配滤波器输出最大值，可以确定第一径信号的同步位置，或者时间延迟，分配给一个 RAKE分支。为了确定第二条路径的时间延迟，由第一径信号在匹配滤波器输出的分量，从整个输出中减去，形成如图 2b的波形，在其中搜索最大值，就检测到第二条路径的同步位置。

由于在检测第一径信号时，只能得到最大输出值，在其它样值时刻的输出幅度需要计算得到。例如图 3 为加入基带成形滤波器后，理想情况下匹配滤波器的输出，已经过对最大值的归一化。只要知道最大值能量，利用图 3的波形数据，就可以计算其它样值时刻的实际能量值，

E„,为最大能量值，为 /时刻的能量值。为最大值位置， S(i) i 时刻的波形。如图 4和图 5所示，本发明的具体实施方式如下：

搜索单元在同步捕获获得下行同步信道的粗略位置后开始工作， 4 速率的匹配滤波器对接收信号进行解扩，当匹配滤波器中本地码字与接收信号的某一路径信号对齐时，匹配滤波器输出相关峰值。将 I、 Q两支路的信号平方相加后得到不同时延信号的能量，从中选择最大值作为最强路径信号，将其从匹配滤波器输出中减去，再从剩余信号中选择最大能量作为第二路径信号，两条路径的位置信息送往 RAKE接收单元。算法实现的步骤如下：

当下行同步初始捕获算法完成后，送来 D- SYNCH信道的初始位置，多径搜索单元开始工作：

1 ) 在 D- SYNCH开始前， 4 的匹配滤波器对接收信号进行解扩；

2 ) 将 D - SYNCH同步位置附近范围内数据保存下来，并对连续

N-FRAMES-Acc帧的信号进行累加。最初的同步位置来自帧边界检测单元，以后的位置可以是前次多径搜索到的第一径位置。

注: 的选取要考虑时钟误差和多径搜索的误差。

^— ^KS^cc的选取也要考虑时钟误差。当初始时钟误差为 3ppm, 可以累加 3帧；当时钟误差纠正小于 0. 3ppm后，可以累加 10帧。

3 ) 在累加的长信号内找最大值，代表一条路径。记录最大值和最大值位置 P】。

4 ) 当前选中的最大值与前 A VERAGE— COUNTER帧的最大值的平均值 ^比较，如果 <Γχ V₀, RAKE接收机利用前帧的路径位置，不做更新，否则利用 P ,

5 ) 计算对应 Λ路径的其它样值能量，从累加的 ^ W长的相应信号中减去；

6 ) 在 RANAGE窗口内搜索最大值及位置 Ρ₂',

7 ) 如果 V V^ TH—Pa tl^, 则代表第二条路径，否则被看作噪声。将^、送往 RAKE接收机。

8 ) 如果连续 LOSS— COUNTER次 ^ ₀, 通知同步捕获重新工作。

9 ) 比较、 P₂, 将最先到达的信号做为第一径，后到达的作为第二径。即 P广 min CP₇, P , P₂= x (Ρ_1: Ρ 。

本发明的 I/O和相关参数为：多径搜索和跟踪的参数如表 5所示，输入和输出参数如表 6所示。

表 5. 多径搜索和跟踪的参数

表 6. 多径搜索和跟踪的输入和输出

以上具体实施方式仅用于说明本发明 , 而非用于限定本发明。

Claims

权利要求

1. 一种多径搜索和跟踪的方法，其特征在于包括以下步骤：

采用匹配滤波器对接收信号进行解扩；

当匹配滤波器中本地码字与接收信号的某一路径信号对齐时，匹配滤波器输出相关峰值；

将 I、 Q两支路的信号平方相加后得到不同时延信号的能量，从中选择最大值作为最强路径信号，将最强路径信号从匹配滤波器的输出中减去，再从剩余信号中选择最大能量作为另一路径信号；

将两条路径位置信息送往 RAKE接收单元。
2. 根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述的采用匹配滤波器对接收信号进行解扩是指：在 D- SYNCH (下行同步信道）开始前 N c匹配滤波器对接收信号解扩。
3. 根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，其步骤可进一步包括：在 D- SYNCH (下行同步信道）开始前 Nfc匹配滤波器对接收信号解扩；将 D- SYNCH 同步位置附近 RANGE 范围内数据保存下来，并对连续

N_FRAMES_Acc 帧的信号进行累加；最初的同步位置来自帧边界检测单元，以后的位置可以是前次多径搜索到的第一径位置；

在累加的 RANGE 长信号内找最大值，其可代表一条路径；记录最大值和最大值位置

当前选中最大值与前 AVERAGE-COUNTER帧的最大值平均值 V_Q比较，如果置 V^Kx V^ RAKE接收机利用前帧的路径位置，不做更新；否则利用 P_{1 ;} 计算对应 Pi路径的其它样值能量，从累加的 JUW 长的相应信号中減去；

在 RANAGE窗口内搜索最大值 ^及位置 P₂;

如果 /V^TH— Pa th" 则 P₂代表第二条路径，否则被看作噪声；将 P₂送往 RAKE接收机；

如果连续 LOSS— COUNTER次〈V₀, 则通知同步捕获重新工作；

比较 Ρ₂ , 将最先到达的信号做为第一径，后到达的作为第二径，即： P mii P P₂)， P₂=max (P_1? P₂)。
4. 根据权利要求 3所述的方法，其特征在于，所述的 RANGE的选取要考虑时钟误差和多径搜索的误差。
5. 根据权利要求 3 所述的方法，其特征在于，所述的 N_FRAMES-Acc 的选取要考虑时钟误差。
6. 根据权利要求 5 所述的方法，其特征在于，所述的 N— FRAMES_Acc 的选取要考虑时钟误差包括：

当初始时钟误差为 3ppm时，可以累加 3帧；当时钟误差纠正小于 0. 3ppm 后，可以累加 10帧。
7. 一种多径搜索和跟踪的装置，其中包括：匹配滤波器、平方相加模块、存储模块、路径搜索模块、同步捕获模块；

所述的匹配滤波器对接收信号进行解扩；

将解扩后的信号输入所述的平方相加模块；

将平方相加模块的输出信号输入所述的存储模块；

所述的存储模块的输出信号输入所述的路径搜索模块和同步捕获模块，且所述的同步捕获模块与路径搜索模块相耦合；

所述的路径搜索模块的输出信号送往 RAKE接收单元。
8. 根据权利要求 7所述的装置，其特征在于，所述的匹配滤波器包括：采样速率为： N ; 匹配滤波器速率为： N/c。
9. 根据权利要求 7所述的装置，其特征在于，所述的路径搜索模块的输出信号包括：第一路径的位置、第二路径的位置。