專利名稱：掃視接收器以及操作掃視接收器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及掃視(rake)接收器以及操作掃視接收器的方法。
在寬帶碼分多址無線接收器(W-CDMA)中，通常使用掃視接收器來處理所接收的信號。掃視接收器包括多個相關(guān)器(correlator)，通常是四個相關(guān)器，將該相關(guān)器的輸出并聯(lián)地連接到加法器上。該加法器的輸出是掃視接收器的輸出信號。可將每個相關(guān)器稱為‘指針(finger)’，并且每個指針是獨立可控的。因為必須生成與調(diào)制到所接收的信號上的碼具有相同的頻率和相位的偽隨機噪聲(PN)碼以達(dá)到與視距(LOS)信號相關(guān)，所以可以通過將延遲的碼與所接收的信號混合以分離出延遲的多徑信號。代碼延遲必須等于LOS信號和多徑信號之間的時間延遲，以使發(fā)生相關(guān)。實際上，由于接收器的限制和噪聲的原因，可獲得如

圖1所示的特性。
在圖1中，在坐標(biāo)圖中畫出幅值與對于信號的代碼延遲的相對關(guān)系，該信號在一段較短的時間周期中接收。因為LOS信號10有最大的幅值，所以清楚地可見該LOS信號10是最強的。沿著代碼延遲軸(或碼空間)的不同的位置也可見多徑信號11、12、13，每一個該多徑信號帶有相互獨立的幅值。盡管該圖沒有顯示，但是信號的每個成分有它自己的載波相位?？刂茠咭暯邮掌鞯拿總€指針以跟隨所接收的信號的成分10-13。通常，一個指針跟蹤LOS信號10，并且每一個其它的指針跟蹤多徑信號11-13。然而，LOS信號10通常不是足夠地強，在這種情況下，每個指針跟蹤不同的多徑信號。指針包括混合器和延遲元件，操作該混合器和延遲元件以提供相關(guān)信號。相關(guān)信號的載波相位達(dá)到一任意值，該任意值對于每個指針是相同的，并且根據(jù)一種算法調(diào)整每個信號的幅值。然后，由加法器將來自所有的指針的值相加，由此得到來自所接收的信號的有效信號(efficient signal reception)接收。實際上，掃視接收器掃視對于有關(guān)的信號的碼空間，在時間和載波相位上將它們彼此排齊，并且然后將它們相加。相對于僅計算LOS信號或多徑信號中的一個的接收器，掃視接收器使信噪比(SNR)明顯提高。
隨著接收器相對諸如蜂窩基站之類的發(fā)送器移動，圖1所示的特性在許多方面發(fā)生了改變。最為顯著的是，有害的疊加使信號的功率以非常顯著的量增加或減少，并且功率變化的速度和頻率特別地依賴于傳播信道的動態(tài)特性。雖然多徑信號11-13也仍然沿著碼空間傳播，但是在多個信號通道長度之間的差相對于LOS通道而改變。盡管更加慢，該信號的載波相位也隨著時間變化。
為了檢測所接收的信號的成分，并且隨著時間跟蹤該成分，已知的方法是使用每個帶有指針的延遲鎖定環(huán)(DLL)。因為信號10-13往往帶有大約一個時片長的可重用的寬度(時片是在轉(zhuǎn)換調(diào)制PN碼之間的最短的可能的距離)，所以每個指針可在三個碼位對于碼空間進行采樣，該碼位按照半個時片的距離均勻地分布。這里，在碼的最早的相位進行的采樣稱為早采樣(earlysample)，增加了的較大的碼相位稱為中(on-time)和晚采樣(late sample)。通過將來自早采樣信號的功率與來自晚采樣信號的功率作比較，檢測該指針與所跟蹤的信號的未對準(zhǔn)的量以及未對準(zhǔn)的方向。將在功率和符號之間的差別作為反饋信號提供，以控制指針沿碼空間的移動。因為DLL沒有考慮信號的載波相位，所以上述方法是非相干DLL。
在捕獲信號之后，由各自的DLL更新每個指針的位置。分配更多的資源用于搜索用于新的信號的碼空間，對于該新的信號期望分配指針。
每個指針也帶有幅值檢測器和載波相位檢測器。來自于這些檢測器的信號用于在將該信號提供給加法器之前對于由指針?biāo)峁┑男盘栠M行修改。
存在的問題是，當(dāng)兩個相鄰信號彼此靠近地傳輸時，該兩個相鄰信號或者是LOS信號10和多徑信號11-13，或者是兩個多徑信號，可發(fā)生如下情況信號從位于LOS的任何一側(cè)的障礙物反射。當(dāng)該信號達(dá)到彼此相距大約一個時片時，它們往往相加并且表現(xiàn)為一個信號，該信號至少開始時具有較寬的脈寬，在這種情況下可為該信號分配單個的指針。當(dāng)然，這兩個信號可具有不同的載波相位和不同的功率，并且，在大多數(shù)的情況下，在碼空間中具有不同的位置。將這兩個信號如同傳統(tǒng)的接收器那樣作為一個信號來對待，則減弱了該接收器的信號重建效率(signal reconstruction efficiency)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種掃視接收器，該掃視接收器包括多個指針，每個指針包括用于將所接收的信號與本地生成碼相乘的裝置，在所接收的信號和對于每個指針來說獨立地可控的碼之間的相位差使得可將每個指針定位到所接收的碼空間中，以接收所接受信號中的各自的無線電波束的構(gòu)成部分，該接收器包括用于控制相鄰指針的裝置，該指針至少部分地依賴在相鄰指針之間的距離。
一旦達(dá)到預(yù)定分離距離，控制裝置(steering means)最好反對指針向相鄰指針的相對運動。接收器可包括排程器(scheduler)，安排該排程器按照次序更新指針的位置，該次序依賴于由各個指針?biāo)邮盏男盘柟β剩谶@種情況下，排程器在更新帶有低功率信號的指針的位置之前更新帶有高功率信號的指針的位置。最好，排程器根據(jù)指針的信號功率的降序更新指針的位置。
接收器最好包括檢測器，對于該檢測器進行安排以檢測在與所給出的指針有關(guān)的早信號和晚信號之間的功率的差，并且基于所檢測的功率之差安排該檢測器以提供反饋信號來控制指針的位置，并且檢測器的輸出依賴于相鄰指針之間的距離。這里，最好包括加權(quán)元件，在較早的碼的相位指針先于依賴于在指針之間的距離的檢測器的條件下，對于該加權(quán)元件進行安排以對于第一指針的早功率信號和/或相鄰的指針晚功率信號進行加權(quán)。此外，最好包括加權(quán)信號發(fā)生器，對于該加權(quán)信號發(fā)生器進行安排以提供加權(quán)信號以控制加權(quán)元件，來響應(yīng)表示指針之間的距離的信號。這里，加權(quán)信號發(fā)生器可提供依賴于指針的測量功率和在該指針之間的距離的加權(quán)信號。加權(quán)信號發(fā)生器可包括查找表。這樣的接收器可包括用于獨立地控制對于信號進行加權(quán)的裝置，應(yīng)用該信號以對于各個第一和相鄰的指針的早和晚功率信號進行加權(quán)。
根據(jù)本發(fā)明的其它方面，提供一種無線接收器和包括這樣的無線接收器的無線電話，該無線接收器包括根據(jù)本發(fā)明的掃視接收器。
根據(jù)本發(fā)明的其它方面，提供一種用于操作的帶有多個指針的掃視接收器的方法，該方法包括在每個指針中，將所接收的信號與本地生成碼相乘，在所接收的信號和對于每個指針來說獨立地可控的碼之間的相位差使得可將每個指針定位到所接收的碼空間中，以接收所接受信號中的各自的無線電波束的構(gòu)成部分，其中至少部分地依賴于在相鄰指針之間的距離以對于該指針進行控制。
通過參照附圖，僅通過范例的方式對于本發(fā)明的實施例進行說明，其中圖1示出了典型的接收信號的相關(guān)曲線圖；圖2、4和6示出根據(jù)該發(fā)明的掃視接收器的部件的示意圖；和圖3和5示出可分別地存儲在圖2和4所示的查找表中的加權(quán)值。
參照圖2，接收器20通常包括信號延遲元件21，相關(guān)器22、23的第一和第二庫(bank)，和第一和第二量化器24、25。相關(guān)器22和量化器24構(gòu)成第一指針的元件，并且相關(guān)器23和量化器25構(gòu)成第二指針的元件。延遲元件是示意的?？蓪⒃撗舆t元件想象為一個抽頭的延遲線路，從該延遲線路的輸出顯示在相繼延遲處所接收的信號，該延遲等于OVSF碼的特定信道的時片周期的八分之一。該信道可以是導(dǎo)頻信道，控制信道或?qū)ｉT用于數(shù)字/話音的信道。在相鄰輸出之間的碼空間的距離是該接收器的過度采樣系數(shù)(oversamplingfactor(OSF))的倒數(shù)。OVSF碼的特性充分地記錄在文獻資料中。在發(fā)送器處，將OVSF碼調(diào)制到所接收的信號上(未示出)。此外，以箭頭26所指的方向沿著延遲元件21，輸出是變大的，該變大的量表示所接收的信號被延遲的量。因此，相對于由第二指針?biāo)幚淼男盘?，由第一指針?biāo)幚淼男盘栂鄬τ贚OS信號具有較少的延時。當(dāng)然，第一指針可處理LOS信號。
每個指針從延遲元件的輸出中的三個輸出接收信號。第一指針得到早信號E1、準(zhǔn)時信號O1和晚信號L1，上述信號從延遲元件21的相繼的輸出中接收。因為延遲元件21的輸出彼此分開一個時片的八分之一長，所以E1和L1信號分開一個時片的四分之一長。同樣，第二指針得到早信號、準(zhǔn)時信號和晚信號E2、O2和L2。將擾頻碼發(fā)生器27和OVSF碼發(fā)生器28提供的碼在混合器29中混合，并通過輸出端30將結(jié)果組合信號提供給相關(guān)器22、23的每個庫。擾頻碼發(fā)生器27提供對于發(fā)送器(未示出)唯一的加擾碼，該發(fā)送器例如是蜂窩電話基站，并且OVSF碼發(fā)生器28提供對于信道唯一的OVSF碼。例如，接收器20可以是蜂窩電話無線接收器的部分。在傳統(tǒng)模式下，按照相位和頻率控制擾頻碼發(fā)生器27和OVSF碼發(fā)生器28。相關(guān)器22將通過輸出端30提供的組合信號與E1、O1和L1中的每一個以并聯(lián)的方式混合，以分別地生成功率信號E1P、O1P和L1P。相似地，相關(guān)器23進行計算以提供功率信號E2P、O2P和L2P。
在兩個組成所接收的信號的相鄰的無線電波束的峰值附近可發(fā)現(xiàn)信號E1P、O1P、L1P、E2P、O2P和L2P，如圖1中的無線電波束11和12。將信號E1P和L1P提供給減法器31的不同的輸入端，將信號L1P通過乘法器32提供。同樣，將信號E2P和L2P提供給第二減法器33，將信號E2P通過第二乘法器34提供。乘法器32和乘法器34中的每一個將在其各自的功率信號輸入端所提供的信號與在查找表(LUT)36的輸出端35所提供的加權(quán)信號相乘。檢測器(未示出)檢測來自對應(yīng)于信號O1的延遲元件21的輸出和來自對應(yīng)于信號O2的輸出之間的碼空間的距離。將該檢測的距離作為輸入信號提供給LUT36。LUT36包括兩列，第一列包括與在第一和第二指針之間可能的距離相聯(lián)系的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)的分辯率達(dá)到一個時片的八分之一，并且第二列包括相應(yīng)的加權(quán)值。在圖3中示出特別地有利的數(shù)據(jù)集。
如圖3所示，加權(quán)數(shù)據(jù)值從對應(yīng)于0.25個時片距離的零值增加到對應(yīng)于1.75個時片距離的單位值。在一個時片距離處，加權(quán)值相對于時片距離的上升地增加的變化率較下降的變化率大。在該圖中，從1.75個時片到2個時片加權(quán)值有少量的減少。最優(yōu)的加權(quán)值特別地依賴于由DLL構(gòu)成的脈沖整形濾波器的結(jié)構(gòu)，并且具體的結(jié)構(gòu)需要加權(quán)值相對于增加的距離有少量的減少。
在正常的操作中，即，當(dāng)在碼空間中的第一和第二指針之間的距離是足夠地大、以使使用指針跟蹤信號不再有建設(shè)性意義時，按照如下操作。LUT36從檢測器(未示出)接收信號，該信號表示在指針之間的距離大于兩個時片。相應(yīng)地，給LUT36的輸出端35提供單位加權(quán)信號(該加權(quán)信號與存儲在LUT中的加權(quán)數(shù)據(jù)值相同)。相應(yīng)地，減法器31從相關(guān)器22的庫中接收L1P和E1P信號，并且通過乘法器32對于L1P信號進行去權(quán)(unweight)。減法器31向量化器24提供一信號，該信號表示在L1P和E1P信號之間幅值的差，并且表示該差的符號。量化器24從該減法器中接收差值信號，并且假如判定指針相對于無線電波束提早多于六分之一時片，則提供前移輸出，假如判定指針相對于相應(yīng)的無線電波束提早多于六分之一時片，則提供后移輸出，并且在其它的情況下沒有輸出。將由此提供的反饋信號反饋到控制裝置(在標(biāo)號37處示意地表示)，該控制裝置實際上將指針沿著延遲元件21移動，以使該指針定位在與無線電波束更加近的位置。量化器24采用傳統(tǒng)的推理邏輯。第二指針采用同樣的操作。
當(dāng)檢測器(未顯示)向LUT36提供一信號，該信號表示在指針之間的距離已經(jīng)降到1.75個時片以下時，LUT向乘法器32和34提供小于單位值的加權(quán)信號。在第一指針中，這導(dǎo)致L1P信號被向下加權(quán)(weighted downwardly)，并且減法器31接收該結(jié)果。因此，減法器31接收了不能真實地反應(yīng)L1P和E1P信號之間功率差的功率信號，因此，提供給量化器24的信號被人為地改變?yōu)槭д?。通過降低L1P功率信號，量化器24接收一信號，該信號表示指針不需要沿延遲元件21前移達(dá)到某一程度，假如乘法器32不存在，則將達(dá)到該程度。而且，圖3的曲線圖表明這種效果隨著指針之間的距離的減少而增加。因此，隨著在指針之間的距離彼此靠近超過1.75個時片距離，接收器20人為地降低指針的彼此接近的相對移動。依據(jù)所接收的無線電波束的實際形式，盡管無線電波束繼續(xù)集中，指針通常停止彼此接近的移動，并且隨后被推開。
盡管這可妨礙指針在碼空間上精確地跟蹤無線電波束，但是可認(rèn)定的是盡管兩個無線電波束的載波相位不同，但是本發(fā)明提供了對于現(xiàn)有技術(shù)的改進，在該現(xiàn)有技術(shù)中兩個無線電波束疊加并且被單個指針?biāo)櫋?br> 安排排程器38以接收來自相關(guān)器22和23的中功率信號O1P和O2P。排程器38檢測在功率信號O1P和O2P中哪一個具有更高的幅值，并且相應(yīng)地控制量化器24和25。具體地說，排程器38控制與具有較高功率的指針有關(guān)的量化器24、25，以更新最先指針的位置。一旦更新了該指針的位置，信號O1P和O2P的幅值可改變，同時在指針之間的距離可改變。隨后，排程器38控制另一個的量化器24、25以更新其指針的位置。這就增加了指針變?yōu)橹丿B的阻力。
參照圖4，示出另一個接收器40，與圖2相同的元件保持相同的標(biāo)號。用于檢測在指針之間的距離的檢測器(未示出)向二維LUT41的行選擇輸入端45提供表示信號。將O1P和O2P信號提供給除法器42的不同的輸入端，該除法器42在輸出端43提供表示用O1P的幅值除以O(shè)2P的幅值的信號。將該信號的倒數(shù)提供給輸出端44。將除法器42的輸出端43、44連接到LUT41的各個列選擇端。在LUT41中存儲著合適的加權(quán)數(shù)據(jù)。將由輸入端45和43所定位的、在LUT41中存儲的加權(quán)數(shù)據(jù)值作為加權(quán)信號提供給乘法器32。同樣地，將由輸入端45和44所定位的數(shù)據(jù)值提供給乘法器34。圖5示出對于LUT41的合適的數(shù)據(jù)值。
在圖5中，對于不同的O1P除以O(shè)2P的商，示出指針的分離距離相對于加權(quán)值的關(guān)系，由箭頭50指出該商的增加。因此，根據(jù)由指針?biāo)邮盏臒o線電波束的功率，接收器40對于按彼此接近的方向移動的指針的阻尼進行加權(quán)運算，該運算由本發(fā)明提供。以此方法，較強的無線電波束較少受到較弱的無線電波束的影響，與此同時較弱的無線電波束更加容易受到影響。上述情況是有利的，其原因是較強的無線電波束較較弱的無線電波束對于信號的重建貢獻更大。
現(xiàn)參照圖6，示出掃視接收器60包括第一到第四指針，分別帶有輸入端61到64。該輸入端61到64從抽頭延遲線路65引出。為了簡化，沒有示出相關(guān)器。在相鄰的指針之間是解耦器66到68，每個解耦器分別包括檢測器(未示出)和查找表(未示出)，安排該檢測器以使之檢測在與該解耦器相聯(lián)系的指針之間的距離，該查找表如同圖2中的查找表。解耦器66將加權(quán)信號通過輸出端69提供給乘法器70和乘法器72，該乘法器70被插入第一指針的晚(late)功率線路71，該乘法器72被插入第二指針的早(early)功率線路73。每個指針分別包括減法器74到77，并且實質(zhì)上按照與上述的、在圖2中所說明的方法相同的方法進行計算。圖6說明本發(fā)明如何可應(yīng)用于具有多于兩個指針的接收器。當(dāng)然，可提供多于四個指針，并且在接收器60中最好提供6或8個指針。具有6或8個指針是在硬件復(fù)雜度和信號重建效率之間好的折衷方案。
為了替代抽頭延遲線路的實現(xiàn)，可通過采用使用“小”存儲器方案的完成發(fā)明，其中通過變化加擾序列的相位使得指針對準(zhǔn)發(fā)生，并且將該加擾序列與所接收的信號混合。在該實現(xiàn)中，每個指針使用不同的碼相位，并且指針可沿一個時片(八次采樣)長的短抽頭延遲線路移動。當(dāng)指針移動到其小抽頭延遲線路的一端時，相應(yīng)地改變應(yīng)用到該延遲線路的碼的相位。
權(quán)利要求
1.一種掃視接收器包括多個指針，每個指針包括用于將所接收的信號與本地生成碼相乘的裝置，在所接收的信號和對于每個指針來說獨立地可控的碼之間的相位差使得可將每個指針定位到所接收的碼空間中，以接收所接受信號中的各自的無線電波束的構(gòu)成部分，該接收器包括用于控制相鄰指針的裝置，該指針至少部分地依賴在相鄰指針之間的距離。
2.如權(quán)利要求1所述的接收器，進一步包括一旦達(dá)到預(yù)定分離距離，用于反對指針向相鄰指針運動的裝置。
3.如任何的在先的權(quán)利要求所述的接收器，進一步包括排程器，安排該排程器按照次序更新指針的位置，該次序依賴于由各個指針?biāo)邮盏男盘柟β省?br> 4.如權(quán)利要求3所述的接收器，其中排程器在更新帶有低功率信號的指針的位置之前更新帶有高功率信號的指針的位置。
5.如權(quán)利要求4所述的接收器，其中排程器根據(jù)指針的信號功率的降序更新指針的位置。
6.如任何的在先的權(quán)利要求所述的接收器，進一步包括檢測器，對于該檢測器進行安排以檢測在與所給出的指針有關(guān)的早信號和晚信號之間的功率的差，并且基于所檢測的功率之差安排該檢測器以提供反饋信號來控制該指針的位置，并且該檢測器的輸出依賴于該指針和相鄰指針之間的距離。
7.如權(quán)利要求6所述的接收器，進一步包括加權(quán)元件，在較早的碼的相位指針先于依賴于指針之間的距離的檢測器的條件下，對于該加權(quán)元件進行安排以對于第一指針的早功率信號和/或相鄰指針的晚功率信號進行加權(quán)運算，由此影響反饋信號。
8.如權(quán)利要求7所述的接收器，進一步包括加權(quán)信號發(fā)生器，對于該加權(quán)信號發(fā)生器進行安排，響應(yīng)表示指針之間的距離的信號以提供加權(quán)信號，以控制加權(quán)元件。
9.如權(quán)利要求8所述的接收器，其中該加權(quán)信號發(fā)生器可提供依賴于該指針的測量功率和在該指針之間的距離的加權(quán)信號。
10.如權(quán)利要求8或權(quán)利要求9所述的接收器，其中該加權(quán)信號發(fā)生器包括查找表。
11.如權(quán)利要求7到10中任何一個權(quán)利要求所述的接收器，進一步包括用于獨立地控制對應(yīng)用于分別對于第一和相鄰的指針的早和晚功率信號進行加權(quán)的加權(quán)信號的裝置。
12.一種無線接收器，包括如任何的在先的權(quán)利要求所述的掃視接收器。
13.一種無線電話，包括如權(quán)利要求12所述的無線接收器。
14.一種用于操作的帶有多個指針的掃視接收器的方法，該方法包括在每個指針中，將所接收的信號與本地生成碼相乘，在所接收的信號和對于每個指針來說獨立地可控的碼之間的相位差使得可將每個指針定位到所接收的碼空間中，以接收所接受信號中的各自的無線電波束的構(gòu)成部分，其中至少部分地依賴于在相鄰指針之間的距離以對于該指針進行控制。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中一旦達(dá)到預(yù)定分離距離，則反對指針向相鄰指針運動。
16.如權(quán)利要求14或權(quán)利要求15所述的方法，其中按照次序更新指針的位置，該次序依賴于由各個指針?biāo)邮盏男盘柟β省?br> 17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中在更新帶有低功率信號的指針的位置之前更新帶有高功率信號的指針的位置。
18.如權(quán)利要求17所述的接收器，其中根據(jù)指針的信號功率的降序更新指針的位置。
19.如權(quán)利要求14到18中任何一個權(quán)利要求所述的方法，進一步包括檢測在與所給出的指針有關(guān)的早信號和晚信號之間的功率的差，并且基于所檢測的功率之差提供反饋信號來控制該指針的位置，并且該反饋信號依賴于該指針和相鄰指針之間的距離。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，進一步包括在較早的碼的相位指針先于提供反饋信號，該加權(quán)運算依賴于指針之間的距離的條件下，對于第一指針的早功率信號和/或相鄰指針的晚功率信號進行加權(quán)運算，由此影響反饋信號。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，進一步包括響應(yīng)表示指針之間的距離的信號，以提供加權(quán)信號，以控制加權(quán)元件。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中依據(jù)該指針的測量功率和在該指針之間的距離提供加權(quán)信號。
23.如權(quán)利要求20到22中任何一個權(quán)利要求所述的方法，進一步包括用于獨立地控制對應(yīng)用于分別對于第一和相鄰的指針的早和晚功率信號進行加權(quán)的加權(quán)信號。
全文摘要
掃視接收器(40)在指針中包括減法器(31)，安排該減法器(31)以使其檢測在早和晚采樣值E1P、L1P之間功率的差，該E1P、L1P屬于在碼空間(code space)特定的位置所接收的信號。減法器(33)對于相鄰的指針以相同的方式計算。該接收器包括乘法器(32，34)，假如檢測到在碼空間中指針彼此靠近，則該乘法器進行計算以減小提供給減法器(31，33)的信號的幅值。由此，反抗指針的彼此靠近，因此分別地對于來自該指針的信號進行處理。用于控制乘法器(32，34)的乘法系數(shù)的存儲在查找表(41)中。
文檔編號H04B1/707GK1429432SQ0180936
公開日2003年7月9日 申請日期2001年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月30日
發(fā)明者迪戈·詹科拉 申請人:尤比尼蒂克斯有限公司