專(zhuān)利名稱(chēng)：碼分多址蜂窩系統(tǒng)的導(dǎo)頻輔助業(yè)務(wù)信道估測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無(wú)線(xiàn)電話(huà)系統(tǒng)，更具體地說(shuō)涉及使用導(dǎo)頻符號(hào)的業(yè)務(wù)信道估測(cè)系統(tǒng)。
隨著無(wú)線(xiàn)電話(huà)通信的使用愈來(lái)愈普遍，從來(lái)也沒(méi)有現(xiàn)在那樣需要增強(qiáng)收發(fā)信機(jī)檢測(cè)被傳輸?shù)臒o(wú)線(xiàn)通信信號(hào)的能力，同時(shí)使使用的帶寬最小。
一種通用的蜂窩電話(huà)系統(tǒng)是碼分多址(CDMA)，其中所有的系統(tǒng)中的蜂窩電話(huà)可在一條同樣頻率范圍的業(yè)務(wù)信道上發(fā)送它們的信號(hào)而不管其他的電話(huà)正在這條信道上發(fā)送信號(hào)。為了區(qū)分去向和來(lái)自蜂窩電話(huà)的傳輸，在去向和來(lái)自該特定電話(huà)的傳輸之前，每個(gè)電話(huà)與一個(gè)唯一的偽噪聲(PN)碼相關(guān)聯(lián)。為了分離用于一個(gè)特定電話(huà)的信號(hào)，將接收的信號(hào)與該電話(huà)的唯一PN碼相關(guān)。因?yàn)槊總€(gè)PN碼通常正交于所有其他使用的碼，所以這些未包含要求的PN碼的信號(hào)在接收機(jī)如同背景噪聲一樣。
在世界上實(shí)際的蜂窩系統(tǒng)中，由于信號(hào)在基站和蜂窩電話(huà)之間傳輸時(shí)經(jīng)歷不同的路徑，每個(gè)蜂窩電話(huà)接收多個(gè)版本的要求的信號(hào)。這就產(chǎn)生了稱(chēng)之為多徑干擾的情況。為了從指向其他電話(huà)機(jī)的信號(hào)和從多徑干擾中提取需要的信號(hào)，大多數(shù)CDMA蜂窩電話(huà)包括一個(gè)具有許多信號(hào)通路的RAKE接收機(jī)。每個(gè)信號(hào)通路用一個(gè)蜂窩電話(huà)的唯一PN碼與不同延遲版本的接收信號(hào)相關(guān)，以提取來(lái)自一個(gè)特定的基站的所需的信號(hào)。每個(gè)相關(guān)器的輸出然后進(jìn)一步予以處理，試圖消除在基站和蜂窩電話(huà)之間的信道上產(chǎn)生的失真。
為了幫助RAKE接收機(jī)確定引入到業(yè)務(wù)信道上的失真程度，除了在業(yè)務(wù)信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)以外，CDMA基站還在導(dǎo)頻信道上發(fā)送一個(gè)具有已知位序列的導(dǎo)頻信號(hào)?；趯?duì)導(dǎo)頻符號(hào)的分析，RAKE接收機(jī)可以估測(cè)業(yè)務(wù)信道的失真。
當(dāng)蜂窩收發(fā)信機(jī)只從單個(gè)基站接收信號(hào)時(shí)，該導(dǎo)頻信號(hào)號(hào)可用于估測(cè)業(yè)務(wù)信道的特性。然而，在實(shí)際的蜂窩系統(tǒng)中，一個(gè)蜂窩收發(fā)信機(jī)從多于一個(gè)基站接收信號(hào)，因?yàn)槊總€(gè)基站發(fā)送其本身的導(dǎo)頻信號(hào)，業(yè)務(wù)信道電話(huà)估測(cè)并不那么容易進(jìn)行，因?yàn)槊總€(gè)基站的導(dǎo)頻信道的導(dǎo)頻信號(hào)的特性通常是不相同的。因此，當(dāng)從兩個(gè)以上的基站接收蜂窩信號(hào)時(shí)，要求有一種可以精確地估測(cè)信道特性的技術(shù)。以便在RAKE接收機(jī)中最佳化信號(hào)的接收。
為了改進(jìn)RAKE接收機(jī)檢測(cè)從兩個(gè)以上的基站接收的CDMA蜂窩信號(hào)的能力，本發(fā)明根據(jù)與一個(gè)接收的導(dǎo)信號(hào)相比較來(lái)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)RAKE接收機(jī)的每個(gè)信道的業(yè)務(wù)信道幅度的估測(cè)。業(yè)務(wù)信道估測(cè)在與在RAKE接收機(jī)的其他信道中的其他加權(quán)的蜂窩信號(hào)組合前對(duì)輸入的蜂窩信號(hào)進(jìn)行加權(quán)。
用業(yè)務(wù)信道幅度和導(dǎo)頻信號(hào)的估測(cè)之差驅(qū)動(dòng)一個(gè)反饋環(huán)來(lái)改進(jìn)業(yè)務(wù)信道幅度的估測(cè)。


圖1示出了一個(gè)CDMA蜂窩系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖，其中一個(gè)蜂窩電話(huà)機(jī)從單個(gè)基站接收信號(hào)；圖2示出了簡(jiǎn)化的CDMA系統(tǒng)，其中蜂窩電話(huà)機(jī)從兩個(gè)以上的基站接收信號(hào)；圖3是一個(gè)本發(fā)明的根據(jù)一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)估測(cè)業(yè)務(wù)信道特性的方法的控制邏輯圖；和圖4示出了本發(fā)明的另一個(gè)方面的當(dāng)導(dǎo)頻符號(hào)與業(yè)務(wù)信道信號(hào)相交織時(shí)的用來(lái)估測(cè)業(yè)務(wù)信道特性的系統(tǒng)控制邏輯圖。
本發(fā)明是一個(gè)用來(lái)當(dāng)從一個(gè)以上的CDMA蜂窩系統(tǒng)的基站接收到導(dǎo)頻符號(hào)時(shí)估測(cè)業(yè)務(wù)信道特性的系統(tǒng)。
圖1示出了一個(gè)CDMA蜂窩電話(huà)系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。在該系統(tǒng)中，一個(gè)位于第一服務(wù)小區(qū)22的基站20向和從一個(gè)蜂窩電話(huà)24發(fā)送和接收信號(hào)。在一個(gè)CDMA系統(tǒng)中，在向和從特定蜂窩電話(huà)24的傳輸以前是一個(gè)基本上正交于所有由其他系統(tǒng)中的蜂窩電話(huà)所發(fā)送的唯一PN碼。由于在基站20和蜂窩電話(huà)24之間的地理和建筑物的原因，從基站20來(lái)的傳輸可通過(guò)許多不同的路徑達(dá)到蜂窩電話(huà)。在圖中，示出了兩條不同的信號(hào)路徑26和28。各條路徑的長(zhǎng)度可稍有不同。因此，從基站20發(fā)送來(lái)的同一信號(hào)在不同時(shí)間達(dá)到蜂窩電話(huà)24，從而引起了多徑干擾。
在蜂窩電話(huà)24中有一個(gè)RAKE接收機(jī)，接收機(jī)包含許多不同的通道或手指。每個(gè)通路包括一個(gè)用一個(gè)分配給特定蜂窩電話(huà)的PN碼與一個(gè)接收信號(hào)相關(guān)的相關(guān)器。每個(gè)通路的輸出被加權(quán)和組合以產(chǎn)生最好可能的信號(hào)。為了確定與每個(gè)通路相關(guān)聯(lián)的加權(quán)，必須估測(cè)發(fā)生在基站20和蜂窩電話(huà)24之間的業(yè)務(wù)信道的失真。通過(guò)測(cè)量在導(dǎo)頻信道上發(fā)送的導(dǎo)頻符號(hào)的幅度，可以估測(cè)業(yè)務(wù)信道失真，并可調(diào)整用來(lái)標(biāo)定由每個(gè)RAKE接收機(jī)的每個(gè)通路產(chǎn)生的信號(hào)的加權(quán)使組合信號(hào)最佳。
在許多情形下，蜂窩電話(huà)接收從一個(gè)以上的基站發(fā)送的信號(hào)。如圖2所示，蜂窩電話(huà)24從位于第一小區(qū)22的基站20和位于第二小區(qū)34的基站32接收信號(hào)。從基站32發(fā)送的導(dǎo)頻信號(hào)可能不是在基站20和蜂窩電話(huà)24之間的業(yè)務(wù)信道失真的正確模型。類(lèi)似地，從基站20發(fā)送的導(dǎo)頻修改可能不是在基站32和蜂窩收發(fā)信機(jī)24的之間的業(yè)務(wù)信道的失真的精確模型。因此，為了精確估測(cè)業(yè)務(wù)信道特性和最佳化在每個(gè)在RAKE接收機(jī)中的通道中產(chǎn)生的信號(hào)，RAKE接收機(jī)不能依靠導(dǎo)頻信號(hào)它們本身。
為了增加解碼從兩個(gè)以上的基站接收的蜂窩信號(hào)的精度，本發(fā)明組合在RAKE接收機(jī)中的信號(hào)，而這些信號(hào)是根據(jù)業(yè)務(wù)信道幅度的估測(cè)進(jìn)行加權(quán)而不是只根據(jù)導(dǎo)頻符號(hào)的分析進(jìn)行加權(quán)的。
在圖3表示的控制系統(tǒng)最好在一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器中實(shí)現(xiàn)處理器接收業(yè)務(wù)信號(hào)Xt(n)和導(dǎo)頻信號(hào)Xp(n)，它們是從單個(gè)基站接收的并與干擾信號(hào)和來(lái)自其他基站信號(hào)通過(guò)相關(guān)相分離出來(lái)。XP和Xt都是具有同相和正交基帶成分的復(fù)基帶信號(hào)。信號(hào)Xt加到復(fù)用器50。此外，信號(hào)Xt加到第二復(fù)用器52。加到復(fù)用器的另一個(gè)輸入端的是導(dǎo)頻信號(hào)XP，使得復(fù)用器的輸出有效地除去業(yè)務(wù)信號(hào)的相位成分。此外，將導(dǎo)頻符號(hào)XP加到第三復(fù)用器54和第四復(fù)用器56的輸入端。
計(jì)算復(fù)用器52的輸出的實(shí)部的絕對(duì)值來(lái)有效地除去業(yè)務(wù)信號(hào)的數(shù)據(jù)調(diào)制成分。將結(jié)果送到求和器58的正輸入端。求和器58的負(fù)輸入是復(fù)用器54的輸出。求和器58的輸出是代表實(shí)際導(dǎo)頻和業(yè)務(wù)信號(hào)之差的誤差信號(hào)，它是控制律產(chǎn)生的信號(hào)模型。計(jì)算在求和器58中產(chǎn)生的誤差信號(hào)的共軛并加到復(fù)用其60的輸入端。加到復(fù)用器的另一個(gè)輸入端的是一個(gè)因子θ，選擇該因子來(lái)最佳化在求和器58的輸出端產(chǎn)生的誤差信號(hào)為零所需的時(shí)間。因子θ最好用示于圖3的控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行選擇并在系統(tǒng)的字段尾部(field trials)最佳化。
復(fù)用器60的輸出加到復(fù)用器56的第二輸入端。復(fù)用器56的輸出送到求和器62的輸入端。求和器62的輸出延遲一個(gè)取樣時(shí)間。延遲后的輸出反饋到求和器62輸入端與復(fù)用器56的輸出相加。此外，延遲后的信號(hào)的共軛加到復(fù)用器方框50和54的輸入端，如上所述。
本發(fā)明示于圖3的實(shí)施例可直接應(yīng)用于CDMA蜂窩系統(tǒng)的IS-95標(biāo)準(zhǔn)，因此它是本發(fā)明的當(dāng)前的最佳實(shí)施例。導(dǎo)頻信號(hào)被精確地模型化為Xp(n)＝Ap(n).e[i.θ(n)]+ 干擾(1)其中Ap(n)是導(dǎo)頻信號(hào)的時(shí)變衰落包絡(luò)，而∏(n)為導(dǎo)頻符號(hào)的時(shí)變相位處理。Xt是一個(gè)包括同相和正交成分的復(fù)信號(hào)而且也包括業(yè)務(wù)信息，承載數(shù)據(jù)d(n)，因此該數(shù)據(jù)信號(hào)的模型是Xt(n)＝At(n).d(n).e[i.θ(n)]+ 干擾 (2)要估測(cè)的平衰落信道是復(fù)數(shù)值A(chǔ)t(n).e(i.∏(n).信道估測(cè)由下式給出W(n)＝W(n-1)+β.Xp(n).e*(n) (3)其中誤差信號(hào)，e(n)由下式給出e(n)＝Abs(Re{Xp(n).X*p(n)})-XP(n).W*(n-1) (4)當(dāng)設(shè)定θ的基礎(chǔ)上收斂時(shí)，則積為X1(n).Wx(n-1)＝A2t(n).d(n) (5)右邊是為業(yè)務(wù)信道多徑成分最大比率組合所需的結(jié)果。
如可從上述描述可見(jiàn)，示于圖3的控制系統(tǒng)將權(quán)W(n-1)收斂到等于業(yè)務(wù)信道幅度的估測(cè)的值。該權(quán)定標(biāo)在復(fù)用器50中業(yè)務(wù)信道信號(hào)以與RAKE接收機(jī)中的其他通道的輸出相加。
未來(lái)一代的CDMA標(biāo)準(zhǔn)可能使用與業(yè)務(wù)信道上的數(shù)據(jù)信號(hào)導(dǎo)頻符號(hào)相交錯(cuò)。為了使用具有這些嵌入的導(dǎo)頻符號(hào)的本發(fā)明，可采用示于圖4的控制系統(tǒng)。在該實(shí)施例中，一個(gè)組合信號(hào)Xt(n)具有嵌入式導(dǎo)頻符號(hào)的業(yè)務(wù)信道。此Xt加到復(fù)用器80的第一輸入端。復(fù)用器的輸出是分用器84的輸入端。當(dāng)呈現(xiàn)數(shù)據(jù)時(shí)，用業(yè)務(wù)信道幅度的估測(cè)加權(quán)數(shù)據(jù)信號(hào)，分用器將加權(quán)的數(shù)據(jù)送去與RAKE接收機(jī)輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)相組合。當(dāng)出現(xiàn)導(dǎo)頻符號(hào)時(shí)，反饋環(huán)修改加權(quán)或如前描述的修改加到數(shù)據(jù)信號(hào)的業(yè)務(wù)信道幅度的估測(cè)。
除了加到復(fù)用器80以外，也對(duì)信號(hào)Xt進(jìn)行下降取樣，即，周期地取樣產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)Xt(m)。平方數(shù)據(jù)信號(hào)Xt(m)以除去數(shù)據(jù)和相位分量，并結(jié)果送到求和器82的輸入端。加到求和器82的負(fù)輸入端的是由分用器84供給的導(dǎo)頻符號(hào)。分用器84由一個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)控制，這樣當(dāng)交織的導(dǎo)頻符號(hào)進(jìn)入到進(jìn)入的數(shù)據(jù)流時(shí)，導(dǎo)頻符號(hào)就被送到反饋環(huán)。
求和器82的輸出代表了在業(yè)務(wù)信道幅度的估測(cè)(如由周期取樣信號(hào)Xt(m))與交織的導(dǎo)頻符號(hào)之差。在求和器82的輸出端所產(chǎn)生的共軛被加到復(fù)用器85，被以因子θ定標(biāo)，該因子選擇來(lái)控制在求和器82的輸出端產(chǎn)生的差信號(hào)變?yōu)榱愕臅r(shí)間。再由圖4所示的控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型來(lái)確定因子θ并在CDMA系統(tǒng)的字段尾部細(xì)調(diào)。
復(fù)用器85的輸出被加到復(fù)用器86的輸入端。加到復(fù)用器86的另一個(gè)輸入端的是信號(hào)Xt(m)。復(fù)用器86的輸出加到求和器88的輸入端。加到求和器88的另一個(gè)輸入端的是求和器88的輸出的延遲的版本。求和器88的延遲的輸出的共軛是權(quán)W(m-1)，用其來(lái)標(biāo)定時(shí)間信號(hào)，因而代表了業(yè)務(wù)信道幅度的估測(cè)。將該權(quán)加到取樣保持電路90，在業(yè)務(wù)信道的數(shù)據(jù)信號(hào)接收期間保持該權(quán)。取樣保持電路的輸出加到復(fù)用器80的輸入端，在加到分用器84以前用該權(quán)來(lái)標(biāo)定輸入信號(hào)Xt(n)內(nèi)的來(lái)到的數(shù)據(jù)。
當(dāng)發(fā)送導(dǎo)頻符號(hào)時(shí)，導(dǎo)頻控制使分用器82將導(dǎo)頻符號(hào)求和器82的輸入端以如前所示那樣修改權(quán)W(m-1)。當(dāng)W(m-1)與輸入信號(hào)Xt復(fù)接時(shí)，以一種比導(dǎo)頻符號(hào)單獨(dú)用于估測(cè)業(yè)務(wù)信道的失真更精確的方式來(lái)提取該數(shù)據(jù)。
采用圖4的方法，導(dǎo)頻控制信號(hào)被用來(lái)從數(shù)據(jù)符號(hào)中分接導(dǎo)頻符號(hào)。在如前所示那樣用反饋環(huán)處理導(dǎo)頻符號(hào)的同時(shí)，信道校正的數(shù)據(jù)符號(hào)被傳送到與數(shù)據(jù)檢測(cè)相關(guān)聯(lián)的隨之的處理。因?yàn)榉答伃h(huán)是工作在分樣速率，所以當(dāng)處理數(shù)據(jù)符號(hào)期間，取樣保持電路90保持保持信道估測(cè)。基本環(huán)路式(3)仍然成立，但需考慮分樣修改速率。將該分樣速率的時(shí)間指數(shù)表為“m”，則環(huán)路修改式成為W(m)＝W(m-1)+β.X(m).e*(m) (6)此時(shí)的誤差信號(hào)為e(m)＝Abs(X2t(m))-Xt(m).W*(m-1) (7)如可從上見(jiàn)到，通過(guò)作為業(yè)務(wù)信道幅度的函數(shù)而不僅導(dǎo)頻符號(hào)來(lái)加權(quán)所接收的數(shù)據(jù)信號(hào)使本發(fā)明的RAKE接收機(jī)當(dāng)從兩個(gè)以上基站接收信號(hào)時(shí)具有檢測(cè)CDMA信號(hào)的能力。
權(quán)利要求
1.一種在具有一個(gè)以上通道的RAKE接收機(jī)中組合CDMA蜂窩信號(hào)的方法，包括從兩個(gè)以上的基站接收一個(gè)CDMA蜂窩信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)；分離來(lái)自單個(gè)基站的導(dǎo)頻信號(hào)和CDMA蜂窩信號(hào)；產(chǎn)生一個(gè)業(yè)務(wù)信幅度估測(cè)；用該估測(cè)加權(quán)CDMA蜂窩信號(hào)并將加權(quán)的信號(hào)與其他在RAKE接收機(jī)的其他通道中產(chǎn)生的其他的加權(quán)的CDMA蜂窩信號(hào)相組合；及根據(jù)對(duì)來(lái)自單個(gè)基站的導(dǎo)頻符號(hào)和業(yè)務(wù)信道幅度估測(cè)的比較更新業(yè)務(wù)信道幅度估測(cè)。
2.一種組合來(lái)自?xún)蓚€(gè)以上通道的RAKE接收機(jī)中信號(hào)的方法，包括將一個(gè)在業(yè)務(wù)信道上接收的數(shù)據(jù)信號(hào)和在導(dǎo)頻信道上接收的導(dǎo)頻信號(hào)供給RAKE接收機(jī)的各個(gè)通道；將數(shù)據(jù)信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)之積與導(dǎo)頻信號(hào)和業(yè)務(wù)信道幅度估測(cè)之積相比較；更新業(yè)務(wù)信道幅度估測(cè)；用業(yè)務(wù)信道幅度估測(cè)定標(biāo)在業(yè)務(wù)信道上接收的數(shù)據(jù)信號(hào)；和組合RAKE接收機(jī)的各個(gè)通道來(lái)的定標(biāo)的數(shù)據(jù)信號(hào)。
3.一種檢測(cè)CDMA蜂窩信號(hào)的方法，包括在業(yè)務(wù)信道上接收CDMA蜂窩信號(hào)；用業(yè)務(wù)信道幅度估測(cè)加權(quán)CDMA蜂窩信號(hào)。
4.權(quán)利要求3的方法，其中CDMA蜂窩信號(hào)被在具有許多通道的RAKE接收機(jī)中接收，該方法還包括在每個(gè)信道中用業(yè)務(wù)信道幅度的估測(cè)加權(quán)CDMA蜂窩信號(hào)并將加權(quán)后的CGMA蜂窩信號(hào)組合起來(lái)。
5.權(quán)利要求3的方法，其中業(yè)務(wù)信道幅度的估測(cè)如下實(shí)現(xiàn)接收一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)；生成一個(gè)正比于前面的業(yè)務(wù)信道幅度估測(cè)和導(dǎo)頻信號(hào)的之積與導(dǎo)頻信號(hào)和CDMA之積之差的誤差信號(hào)；和修正業(yè)務(wù)信道幅度的估測(cè)，使得誤差信號(hào)最小化。
6.權(quán)利要求5的方法，其中導(dǎo)頻信號(hào)定義為Xp(n)＝Ap(n).e[iθ(n)]+干擾而業(yè)務(wù)信道幅度W(n)定義為W(n)＝W(n-1)+β.Xp(n).e*(n)其中誤差信號(hào)e(n)為e(n)＝Abs(Re{Xp(n).X*p(n)})-XP(n).W*(n-1)而Xt為在業(yè)務(wù)信道上接收的CDMA蜂窩信號(hào)和θ為確定誤差信號(hào)最小的速率的常數(shù)。
全文摘要
在一個(gè)CDMA蜂窩系統(tǒng)中,一種用來(lái)根據(jù)由兩個(gè)以上基站接收的導(dǎo)頻信號(hào)估測(cè)業(yè)務(wù)信道的幅度的方法。每個(gè)RAKE接收機(jī)中的通道供以在一條業(yè)務(wù)信道上接收的數(shù)據(jù)信號(hào)和在一條導(dǎo)頻信道上接收的導(dǎo)頻信號(hào)。對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)之積與導(dǎo)頻信號(hào)和業(yè)務(wù)信道幅度估測(cè)之積相比較。業(yè)務(wù)信道幅度估測(cè)驅(qū)動(dòng)一個(gè)反饋環(huán)來(lái)改良該比較,數(shù)據(jù)信號(hào)用業(yè)務(wù)信道幅度估測(cè)加權(quán)并與RAKE接收機(jī)中其他信道中加權(quán)的是信號(hào)相組合。
文檔編號(hào)H04B7/08GK1274205SQ0010693
公開(kāi)日2000年11月22日 申請(qǐng)日期2000年4月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月21日
發(fā)明者W·W·瓊斯, T·J·肯尼 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)北美公司