CN101167287B - 码分多址系统胖径处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种CDMA系统胖径处理方法，其所采用的技术方案为：当两条多径靠得很近时，如果两条多径的能量相当，则只能向背离方向滑动或保持原位；如果其中一条多径的能量明显强于另外一条多径，则强径可以自由滑动，弱径只能向背离强径的方向滑动。在上述基础上还可以增加一条规则，以进一步提高性能，即当能量较弱的多径太靠近强径，并且还要往强径方向滑动时，删除这条弱径。采用本发明所述的方法，可以在处理相对较近的多径更新时保持较稳定的多径更新，防止多径滑到一块去，以提高解调性能。

Description

码分多址系统胖径处理方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及码分多址(Code DivisionMultiple Access)(以下简称CDMA)无线通信系统多径更新中的胖径处理方法。

背景技术

CDMA是一种多址接入方法，它基于扩频技术并且近来已成为除现有频分多址(Frequency Division Multiple Access，简称FDMA)和时分多址(Time Division Multiple Access，简称TDMA)方法之外应用于通信系统的又一种多址方法。与现有方法相比，CDMA具有许多优点，例如频谱利用率高、规划简单等。现在采用CDMA方法的系统主要有：窄带CDMA(中期标准95(Interim Standard 95，简称IS-95))系统，宽带CDMA(Wideband CDMA)(以下简称WCDMA)系统，CDMA2000系统，时分同步码分多址(Time Division Synchronous CodeDivision Multiple Access，简称TD-SCDMA)系统和时分-码分多址(Time Division-Code Division Multiple Access，简称TD-CDMA)系统等。

在一般的移动通信环境中，基站和移动台之间的信号沿接收机和发射机之间的若干路径进行传播。这种多径传播现象主要是由信号在发射机和接收机周围的物体表面的反射引起的。由于传播路径的不同，沿不同路径到达接收机的同一信号的传播时延也不同，从而造成多径干扰和信号衰落。

在CDMA系统中使用的接收机是一种多分支结构的接收机，其中每一分支与传播时延基本相同的径同步。每一分支是一个单独的接收机元件，其功能是解调期望接收信号分量，合并不同接收机元件信号，从而改善接收信号质量。这种接收机也叫瑞克(以下简称Rake)接收机，其能把同一用户不同时延的径的能量按一定规则叠加在一起，从而提高接收性能。其中每一分支也称finger，或解调多径。

本地扩频码与接收信号中扩频码的同步是CDMA系统中正常通信的前提。如果不能得到扩频码同步，就无法正确解扩、无法正确解出原始信息。多径搜索就是从接收信号中检测多径信号传播时延，可以称其为Path，或搜索多径。根据这些搜索多径，调整Rake接收机中本地扩频码使之与接收信号中各多径信息的扩频码保持同步。所以在CDMA系统中，Rake接收机要根据多径搜索模块搜索出的多径结果Path来更新Rake接收机的finger参数。如果更新过程不合理，Rake接收机的解调性能就会有损失。

另外，为了更及时更精确的扩频码同步，业界还普遍采用多径跟踪方法，多径跟踪模块通过比较解调多径位置、略早于解调多径位置和略晚于解调多径位置之间的解调能量来估计真正的多径应比当前解调多径位置早还是晚，并根据估计结果调整解调多径位置。其中多径跟踪方法也叫迟早门跟踪方法。

以WCDMA系统为例，多径的分辨率约为一码片(以下简称chip)，在空中对应78.125米，也就是说，在一般的城区环境，往往有多条距离相近的多径。在第三代合作伙伴计划(the 3rd GenerationPartnership Project，简称3GPP)中规定了Case3和Case4的信道环境，这种信道环境中有4条多径，每条多径相隔1chip。在多径搜索模块中这4条多径混在一起，像一条比较胖的径，比较难区分。像这种两条或两条以上的多径靠得很近，相互影响的现象，本说明书中称其为胖径现象。在实际的无线环境中，也可能出现胖径现象。如果采用上述多径跟踪方法，而且各条finger独立自由滑动，则这些多径很容易滑到一起去。多径搜索模块的结果也很可能让这些多径滑到一起去。对于Case3或是胖径，需要采用一定的限制方法，而不让这些多径滑动到一起，这种方法可以称为胖径处理方法。

到目前为止，公开资料上提出了不少多径搜索和多径跟踪的方法，其中有少数专利提到胖径处理方法。例如，在申请号为03116715的中国专利《一种用于宽带码分多址(WCDMA)系统的上行链路多径跟踪方法》和公开号为20010010703的美国专利《模式产生电路，使用相同的多径跟踪电路和多径跟踪方法》(《Pattern generation circuit，multi-path detection circuit employing the same and multi-path detectionmethod》)中提到了一种采用峰值干扰去除的方法。在申请号为01816460的中国专利《CDMA第二指的分配和重新分配》中，提到了调整时间跟踪环速度的方法。在公开号为2000-078106的日本专利《CDMA信号接收器》(《CDMA SIGNAL RECEIVER》)中，提出了利用幅度和相位角来区分多径的方法，其计算比较复杂。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的在于提出一种简洁有效的CDMA系统胖径处理方法，以解决靠得很近的多径位置调整问题。

本发明所要解决的技术问题是：CDMA系统基站或移动台中多径更新中各条多径的时延差较小时的多径位置调整问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：当两条多径靠得很近时，如果两条多径的能量相当，则只能向背离方向滑动或保持原位；如果其中一条多径的能量明显强于另外一条多径，则强径可以自由滑动，弱径只能向背离强径的方向滑动。在上述基础上还可以增加一条规则，以进一步提高性能，即当能量较弱的多径太靠近强径，并且还要往强径方向滑动时，删除这条弱径。

为实现上述目的，本发明的一种CDMA系统胖径处理方法，包括如下步骤：

步骤1：多径搜索模块或多径跟踪模块提起多径Finger1的相位滑动请求，且记多径Finger1的相位为Offset1，能量为Energy1；

步骤2：在滑动方向上寻找与多径Finger1的相位最接近的多径，如果找到这样的一条多径Finger2，记录该多径Finger2的能量为Energy2和相位为Offset2，并计算多径相位差异变量：DeltaOffset＝abs(Offset1-Offset2)，其中abs()表示取绝对值；

如果找不到这样的一条多径，给上述多径相位差异变量赋值：DeltaOffset＝INVALID_VALUE，其中该INVALID_VALUE表示一个无效值，真正的多径相位差异变量不会取到这个值；

步骤3：判断上述多径相位差异变量DeltaOffset是否不等于上述INVALID_VALUE，并且上述多径相位差异变量DeltaOffset是否小于门限值OffsetTh；如果条件不成立，则执行步骤5；否则执行步骤4；

步骤4：判断是否K*Energy2＜Energy1，其中K是一个大于1的系数；如果条件不成立，则执行步骤6；否则执行步骤5；

步骤5：按上述步骤1的请求更新上述多径Finger1的相位，本次多径更新结束；

步骤6：保持上述多径Finger1的相位不动，本次多径更新结束。

其中上述步骤3中的门限值OffsetTh不超过1chip。

为实现上述目的，本发明的另一种CDMA系统胖径处理方法，包括如下步骤：

步骤1：多径搜索模块或多径跟踪模块提起多径Finger1的相位滑动请求，且记多径Finger1的相位为Offset1，能量为Energy1；

步骤2：在滑动方向上寻找与多径Finger1的相位最接近的多径，如果找到这样的一条多径Finger2，记录该多径Finger2的能量为Energy2和相位为Offset2，并计算多径相位差异变量：DeltaOffset＝abs(Offset1-Offset2)，其中abs()表示取绝对值；

如果找不到这样的一条多径，给上述多径相位差异变量赋值：DeltaOffset＝INVALID_VALUE，其中该INVALID_VALUE表示一个无效值，真正的多径相位差异变量不会取到这个值；

步骤3：判断上述多径相位差异变量DeltaOffset是否不等于INVALID_VALUE，并且上述多径相位差异变量DeltaOffset是否小于门限值OffsetTh；如果条件不成立，则执行步骤6；否则执行步骤4；

步骤4：判断是否K*Energy2＜Energy1，其中K是一个大于1的系数；如果条件成立，执行步骤6；否则执行步骤5；

步骤5：判断上述多径相位差异变量DeltaOffset是否小于门限OffsetThDel，并且Energy1＜Energy2；如果条件成立，执行步骤7；否则执行步骤8；

步骤6：按步骤1的请求更新上述多径Finger1的相位，本次多径更新结束；

步骤7：删除上述多径Finger1，本次多径更新结束；

步骤8：保持上述多径Finger1的相位不动，本次多径更新结束。

其中上述步骤3中的门限值OffsetTh不超过1chip；且上述步骤5中的门限OffsetThDel，其值小于等于1chip。

采用本发明所述的方法，可以在处理相对较近的多径更新时保持较稳定的多径更新，防止多径滑到一块去，以提高解调性能。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合说明书附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明所述方法方案一的流程图。

图2为本发明所述方法方案二的流程图。

图3为常规方法解调多径相位的变化图。

图4为本发明所述方法方案二的解调多径相位的变化图。

图5为常规方法解调能量的分布图。

图6为本发明所述方法方案二的解调能量的分布图。

图7为常规方法多径能量随时间的变化图。

图8为本发明所述方法方案二的多径能量随时间的变化图。

图9为常规方法与本发明所述方法方案二的解调性能比较图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。根据这些附图，所属技术领域的技术人员可以很容易地实现本发明。

当多径搜索模块或多径跟踪模块要求更新一条多径的相位时，且相位变化量小于1码片时，可以称为多径相位滑动。常规的方法是按照多径搜索模块或多径跟踪模块的请求直接更新多径相位。而本发明所述方法会根据不同的情况做出3种决策：按请求更新、不更新或删除这条多径。

图1为本发明所述方法方案一的流程图。如图1所示，其包括如下步骤：

处理方框101对应本发明所述方法方案一的第一步，这一步由多径搜索模块或多径跟踪模块提出对某条多径Finger1的相位滑动请求，假设该条多径当前的相位为Offset1，能量为Energy2，滑动请求为让多径Finger1的相位Offset1向后移动，即相位Offset1增加；

处理方框102对应本发明所述方法方案一的第二步，这一步的目的是判断多径Finger1滑动方向上是否有多径，如果有(称其为多径Finger2，其相位为Offset2，能量为Energy2)，计算相位Offset2和相位Offset1的差距；其具体做法可以为：在滑动方向上找与多径Finger1的相位最近的多径，如果找到就计算多径相位差异变量DetlaOffset＝abs(Offset1-Offset2)，其中abs()表示取绝对值；如果找不到，则令多径相位差异变量DeltaOffset＝INVALID_VALUE，这里的INVALID_VALUE为一个无效值，真正的多径相位差异不可能取这个值；

判断框103对应本发明所述方法方案一的第三步，其判断多径相位差异变量DeltaOffset是否不等于INVALID_VALUE，并且多径相位差异变量DeltaOffset是否小于门限值OffsetTh，其中这里的门限值OffsetTh不超过1chip；如果这个条件成立则执行第四步；如果不成立则执行方案一的第五步(对应方框105)，按第一步的要求更新多径Finger1的相位；

判断框104对应本发明所述方法方案一的第四步，其判断K*Energy2是否小于Energy1，其中K是一个不小于1的系数；如果条件成立则执行方案一的第五步(对应方框105)，按第一步的要求更新多径Finger1的相位；如果条件不成立则执行方案一的第六步(对应方框106)，保持多径Finger1的相位不动。

图2为本发明所述方法方案二的流程图。其中处理框201、202和判断框203、204分别与图1中的处理框101、102和判断框103、104相同，这里不再重复。

判断框205对应本发明所述方法方案二的第五步，其判断多径相位差异变量DeltaOffset是否小于门限OffsetthDel，并且Energy1是否小于Energy2；如果条件成立则执行方案二的第七步(对应方框207)，删除多径Finger1；如果条件不成立则执行方案二的第八步(对应方框208)，保持多径Finger的相位不动。增加删除多径的选择可以使多径调整方法更加灵活，可以处理两条多径滑动到一个位置上的情况。

图3为常规方法解调多径相位的变化图，其是在Case3情况下双天线接收的测试结果。如图3所示，横轴为时间轴，其单位为10ms；纵轴为多径的时延相位Offset，其单位为1/8chip。图3中4条横的直线分别为协议中定义的Case3无线环境中的4条真实多径，Case3中第一条真实多径1的平均能量最强，第二条真实多径2的平均能量为第一条真实多径1的一半，第三条真实多径3的平均能量为第二条真实多径2的一半，第四条真实多径4的平均能量为第三条真实多径3的一半，这四条多径的相位不变，但有衰落，即能量随时间变化。图3中的各条曲线为各条真实多径的解调多径的相位随时间变化的曲线，这些解调多径的相位变化是由多径搜索模块或者多径跟踪模块控制的。从图3中可以看出，除了平均能量最强的真实多径1保持较稳定地被解调外，其它3条真实多径位置上的解调多径经常往真实多径1滑动，解调多径不能保持在正确的真实多径相位上。

图4为本发明所述方法方案二的解调多径相位的变化图。其测试条件同图3的测试条件，从图4中可以看出，各条解调多径都能较稳定地保持在4条真实多径的相位位置上，并没有像图3所示的那样总是往最强径方向滑动。

图5为常规方法解调能量的分布图。其测试条件同图3，如图5所示，从解调能量分布上看，基本上能看出有3条较明显的多径，第4条多径的能量很小，而且各条多径之间也有一些能量。

图6为本发明所述方法方案二的解调能量的分布图。其测试条件同图5，如图6所示，从解调能量分布上看，有明显的4条多径，而且4条多径之间分隔清晰，不像图5那样4条多径之间的能量比较模糊。从这个图上也可以看出本发明所述方法能有效地搜集多径的能量。

图7为常规方法多径能量随时间的变化图。其测试条件同图3，如图7所示，从这个图上较难区分出有几条多径。

图8为本发明所述方法方案二的多径能量随时间的变化图。其测试条件同图7，如图8所示，从这个图中可以清晰的看出有4条多径，这也正是Case3情况下的4条多径。

图9为常规方法与本发明所述方法方案二的解调性能比较图。如图9所示，横坐标是信号能量和噪声功率谱密度的比值Eb/N0，以dB为单位，纵坐标为误块率BLER。在相同Eb/N0条件下，误块率BLER越小，通信质量越好。在相同误块率BLER条件下，所需的Eb/N0越小越好。图9中曲线1是常规方法的解调性能曲线，曲线2是本发明所述方法方案二的解调性能曲线。从图中可以看出，当误块率BLER相同时，本发明所述方法所需的Eb/N0比常规方法小1dB左右，这是非常可观的性能增益。

此外，在Case4移动信道等无线环境中测试本发明所述方法也明显优于常规方法。

通过以上分析可以看出，根据本发明所述方法，可以很好的处理胖径，提高系统性能，而且本发明所述方法的实现简单。

以上详细说明了本发明的工作原理，但这只是为了便于理解而举的一个形象化的实例，不应被视为是对本发明范围的限制。同样，根据本发明的技术方案及其较佳实施例的描述，可以做出各种可能的等同改变或替换，而所有这些改变或替换都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种码分多址系统胖径处理方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：多径搜索模块或多径跟踪模块提起多径Finger1的相位滑动请求，且记多径Finger1的相位为Offset1，能量为Energy1；

步骤2：在滑动方向上寻找与多径Finger1的相位最接近的多径，如果找到这样的一条多径Finger2，记录该多径Finger2的能量为Energy2和相位为Offset2，并计算多径相位差异变量：DeltaOffset＝abs(Offset1-Offset2)；

如果找不到这样的一条多径，给上述多径相位差异变量赋值：DeltaOffset＝INVALID_VALUE，其中该INVALID_VALUE表示一个无效值；

步骤3：判断上述多径相位差异变量DeltaOffset是否不等于上述INVALID_VALUE，并且上述多径相位差异变量DeltaOffset是否小于门限值OffsetTh，所述门限值OffsetTh不超过1码片；如果多径相位差异变量DeltaOffset不等于INVALID_VALUE，并且多径相位差异变量DeltaOffset小于门限值OffsetTh，则执行步骤4；否则执行步骤5；

步骤4：判断是否K*Energy2＜Energy1，其中K是一个大于1的系数；如果条件不成立，则执行步骤6；否则执行步骤5；

步骤5：按上述步骤1的请求更新上述多径Finger1的相位，本次多径更新结束；

步骤6：保持上述多径Finger1的相位不动，本次多径更新结束。

2.一种码分多址系统胖径处理方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：多径搜索模块或多径跟踪模块提起多径Finger1的相位滑动请求，且记多径Finger1的相位为Offset1，能量为Energy1；

步骤2：在滑动方向上寻找与多径Finger1的相位最接近的多径，如果找到这样的一条多径Finger2，记录该多径Finger2的能量为Energy2和相位为Offset2，并计算多径相位差异变量：DeltaOffset＝abs(Offset1-Offset2)；

如果找不到这样的一条多径，给上述多径相位差异变量赋值：DeltaOffset＝INVALID_VALUE，其中该INVALID_VALUE表示一个无效值；

步骤3：判断上述多径相位差异变量DeltaOffset是否不等于INVALID_VALUE，并且上述多径相位差异变量DeltaOffset是否小于门限值OffsetTh，所述门限值OffsetTh不超过1码片；如果多径相位差异变量DeltaOffset不等于INVALID_VALUE，并且多径相位差异变量DeltaOffset小于门限值OffsetTh，则执行步骤4；否则执行步骤6；

步骤4：判断是否K*Energy2＜Energy1，其中K是一个大于1的系数；如果条件成立，执行步骤6；否则执行步骤5；

步骤5：判断上述多径相位差异变量DeltaOffset是否小于门限OffsetThDel，所述门限值OffsetThDel小于等于1码片，并且Energy1＜Energy2；如果多径相位差异变量DeltaOffset小于门限OffsetThDel，并且Energy1＜Energy2，执行步骤7；否则执行步骤8；

步骤6：按步骤1的请求更新上述多径Finger1的相位，本次多径更新结束；

步骤7：删除上述多径Finger1，本次多径更新结束；

步骤8：保持上述多径Finger1的相位不动，本次多径更新结束。

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