CN1235364C - 一种采用两层滤波处理的多径搜索方法和装置 - Google Patents
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Abstract
在按照本发明的多径搜索方法中，通信系统接收机通过对基带信号的解扩解扰处理获得每个采样相位上的I支路和Q支路信号，接收机按照如下步骤获得多径位置：(1)对可作低通滤波处理的采样相位上的I支路和Q支路信号值分别按支路完成包含低通滤波在内的信号处理；(2)将每个采样相位上经过或未经步骤(1)处理后的I支路信号值与Q支路信号值进行平方求和运算以得到每个采样相位上的信号能量值；(3)对每个采样相位上的信号能量值完成包含低通滤波的信号处理；以及(4)根据每个采样相位上经过步骤(3)处理后的信号能量值确定该相位是否为多径位置。本发明的方法和装置通过两层低通滤波处理有效去除了高斯噪声功率谱中的低频分量。
Description
技术领域
本发明涉及码分多址(CDMA)通信系统中的信号接收处理方法和装置，特别涉及CDMA接收机系统中采用两层滤波处理的多径搜索方法和装置。
背景技术
与有线信道相比，无线信道环境较为恶劣，存在衰落、多径等诸多干扰，因此无线通信系统的信号接收处理方法的合适与否一直是影响系统性能的决定因素。
所谓多径传输现象，指的是从发射机发射的信号经过多条不同的传输路径到达接收机，因此接收机将以不同的延时接收到衰落程度和相位不等的多条路径的传输信号，这些多径传输信号混合到达接收机时可造成多径衰落现象。图1和图2分别示出了理想情况和实际情况下从某一发射机接收信号的延时功率谱，图中的横轴表示信号接收的时间，竖轴表示接收信号的能量或功率，各个箭头101～106表示多径信号在接收机上出现的时间以及功率。在实际系统中，由于码长、码的非理想性、系统的非完全同步以及噪声等因素的综合影响，多径信号在延时功率谱上并非如图1所示的离散型竖线，而是如图2所示能量随时间变化的连续曲线。图2中与图1对应的峰值位置附近仍然形成有信号峰，但是位置并非精确对应，而且对于能量较小的104和106两个峰，则几乎无法辨别。另外，在以20标示的位置上还出现一个由较高噪声能量引起的虚假多径信号。
尽管实际接收的多径信号存在各种噪声干扰，但是仍然包含了可以利用的信息，因此例如在CDMA系统中，接收机可以通过合并多径信号来改善接收信号的信噪比。在CDMA接收机中一般采用RAKE接收技术，对时间间隔大于一个码片的多径信号进行分集以及合并以获得更好的接收性能。RAKE接收机一般由多径搜索单元、解扩解扰单元/单元组、信道估计和补偿单元和多径合并单元组成。多径搜索单元用于从输入的基带信号中确定属于同一发射机或用户的各个多径信号的相对时间位置或相位，而解扩解扰单元/单元组则在多径搜索单元确定的多径位置上对信号进行解扩解扰处理以获得各个多径信号。由于各路多径信号的衰落程度和相位不等，因此需由信道估计和补偿单元对它们进行信号补偿和校正。最后，多径合并单元将各个经过补偿的多径信号进行合并以获得具有较高信噪比的信号。
上述多径搜索单元实际上也是CDMA系统专用信道解调同步的基础。一般而言，系统采用两级同步方式，即首先进行多径搜索，获得大范围内的各条多径信号，然后进行多径跟踪处理，对多径搜索处理获得的粗略位置进行调整以确定精确的多径位置并克服一个多径搜索周期内多径峰位可能的移动。因此，多径搜索实际上是一种在大时间范围内获得多径基本位置的粗同步技术。
多径搜索单元的一般结构如图3所示。在多径搜索单元内，首先由解扩解扰单元/单元组31按照一定的特征码对基带信号进行解扩解扰处理，从而得到相应用户在不同时间位置(或相位)上的解扩解扰输出能量的延时功率谱。相位平滑单元32对每个相位上的多径信号进行平滑处理以获得抑制噪声后的延时功率谱。峰值滤波器33检测经过抑制噪声处理后的延时功率谱的峰值位置和对应能量，并将检测结果输出至多径判决单元/单元组34。多径判决单元/单元组34则根据预先设定的判决准则确定检测到的峰位是否为信号的多径位置，如果确定为多径位置，则输出该多径位置的相位信息，而且还向解扩解扰单元/单元组31发送控制信号。在上述多径搜索单元中，解扩解扰单元/单元组31以较快的速度处理信号，可称为前端处理部分，相位平滑单元32、峰值滤波器33以及多径判决单元/单元组34以符号级(或者更慢的速度级别)速度处理信号，可称为后端处理部分。
相位平滑单元32的主要功能是抑制普遍存在的噪声对多径判决造成的的影响并对突发性大噪声具有限制作用，一般采用线性滤波器实现，例如有限冲击响应(FIR)滤波器或者无限冲击响应(IIR)滤波器。最常用的是一阶IIR滤波器，其结构如图4所示。在该滤波器中，由乘法器71完成输入能量与滤波器系数α的乘积运算，由延时寄存器73对输出能量进行延时处理并由乘法器72将延时处理结果与系数(1-α)相乘，由加法器74将乘法器71和72的输出结果相加作为输出能量。滤波器系数α的取值决定了该滤波器的性能，如果系数α较大，则整个系统比较稳定，虚警概率(即将非多径信号误判为多径信号的概率)较低，但是多径捕获时间也较长；如果α系数较小，则系统反应比较灵敏，多径捕获时间也短，但是虚警概率也相应增大，容易出现误判。
多径判决单元/单元组34可以采用各种判决规则来确定峰值滤波器输出的峰位是否为多径位置。一种最简单的判决规则是，如果峰值能量大于预先确定的阈值T，则确定该峰位为多径位置。显然，阈值T的大小决定了判决的可靠性。如果T较大，则虚警概率较小，但是漏检概率(即将多径信号误判为非多径信号的概率)较大；反之，如果T较大，则漏检概率较小，但是虚警概率较大。
在现有技术下的普通系统中，为了抑制噪声，在多径判决之前对不同搜索周期内延时功率谱的对应相位上的功率进行无限冲击响应(IIR)滤波处理。但是由于功率计算必然涉及非线性的平方运算，从而使得延时功率谱上的噪声呈现为如图5所示的非白噪声形式。在图5所示的典型的高斯噪声功率谱中，含有大量的低频分量，因此虽然可以通过低通滤波有效抑制高频噪声，但是对低频噪声的抑制作用有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种多径搜索方法和装置，其可有效抑制高斯噪声功率谱中的低频分量，从而提高接收信号的信噪比，检测出信号干扰比较小的多径位置。
本发明的发明目的通过其中一种技术方案实现，在按照该方案的用于码分多址通信系统的多径搜索方法中，所述通信系统中的接收机通过对基带信号的解扩解扰处理获得每个采样相位上的I支路和Q支路信号，所述接收机按照如下步骤获得多径位置：
(1)判断采样相位上的I支路和Q支路信号是否可做低通滤波处理，对可作低通滤波处理的采样相位上的I支路和Q支路信号値分别按支路完成信号处理，所述信号处理包括低通滤波；对不可作低通滤波处理的信号进入下一步骤；
(2)将经过步骤(1)处理和未经步骤(1)处理的每个采样相位上的I支路信号値与Q支路信号値进行平方求和运算以得到每个采样相位上的信号能量値；
(3)对每个采样相位上的信号能量値完成信号处理，所述信号处理包括低通滤波；以及
(4)根据每个采样相位上经过步骤(3)处理后的信号能量値确定该相位是否为多径位置。
比较好是，在上述多径搜索方法中，所述步骤(1)的信号处理进一步包括：将每个采样相位上经过低通滤波处理的I支路和Q支路信号値分别与相应的先前I支路累加信号値和先前Q支路累加信号値相加以得到新的I支路信号値和Q支路信号値，其中先前I支路累加信号値和先前Q支路累加信号値分别为该采样相位上在当前支路信号之前经过低通滤波处理的I支路信号値的累加値和Q支路信号値的累加値。
比较好的是，在上述多径搜索方法中，所述步骤(3)的信号处理进一步包括：在低通滤波处理之前将步骤(2)得到的每个采样相位上的信号能量値与相应的先前信号能量累加値相加以得到新的信号能量値，其中先前信号能量累加値为该采样相位上在当前支路信号之前经过低通滤波处理的信号能量値的累加値。
对于基带信号属于WCDMA系统上行物理专用控制信道内传输的信号的情形，按照上述方法，比较好的是，在步骤(1)中对采样相位位于时隙中导频部分的I支路和Q支路信号値分别按支路完成信号处理，所述信号处理包括低通滤波；而对采样相位位于时隙中导频部分之外的I支路和Q支路信号値不作低通滤波处理。
当基带信号属于WCDMA系统上行物理专用控制信道内传输的信号时，在上述方法中，更好的是，在步骤(1)中采用一阶无限冲击响应滤波器对采样相位位于时隙中导频部分的I支路和Q支路信号値进行低通滤波处理，并且如果采样相位位于时隙中导频部分开始码元处，则一阶无限冲击响应滤波器采用较小的滤波器参数以提高处理灵敏度，如果采样相位位于时隙中导频部分非开始码元处，则一阶无限冲击响应滤波器采用较大的滤波器参数以提高处理稳定性。
本发明的发明目的通过另外一种技术方案实现，按照该方案的用于码分多址通信系统的多径搜索装置由前端处理单元和后端处理单元组成，所述前端处理单元通过解扩解扰处理基带接收信号获得每个采样相位上的I支路和Q支路信号，所述后端处理单元根据采样相位上的I支路和Q支路信号确定多径位置，所述后端处理单元包括：
第一层低通滤波单元，用于对前端处理单元输出的可作低通滤波处理的采样相位上的I支路和Q支路信号値分别按支路完成包含低通滤波在内的信号处理，所述信号处理包括低通滤波；
输入数据选择单元，将可作低通滤波处理的采样相位上的信号经第一层低通滤波单元处理后送入能量计算单元，将不可作低通滤波处理的采样相位上的信号直接送入能量计算单元；
能量计算单元，用于将经过第一层滤波单元处理和未经第一层低通滤波单元处理的每个采样相位上的I支路信号値与Q支路信号値进行平方求和运算以得到每个采样相位上的信号能量値；
第二层低通滤波单元，用于对能量计算单元输出的每个采样相位上的信号能量値完成低通滤波处理以获得由经过低通滤波后的各相位上信号能量值构成的延时功率谱；
峰值滤波单元，用于确定所述第二层低通滤波单元获得的延时功率谱中每个峰位的相位和能量值；以及
多径判决单元，用于根据一定的判定规则和所述峰值滤波单元输出的每个峰位能量值判断该峰位是否为多径位置并输出判断结果。
在上述多径搜索装置中，比较好的是，所述第一层低通滤波单元进一步包括相关累加模块，用于将每个采样相位上经过低通滤波处理的I支路和Q支路信号値分别与相应的先前I支路累加信号値和先前Q支路累加信号値相加以得到新的I支路信号値和Q支路信号値，其中先前I支路累加信号値和先前Q支路累加信号値分别为该采样相位上在当前支路信号之前经过低通滤波处理的I支路信号値的累加値和Q支路信号値的累加値。
在上述多径搜索装置中，比较好的是，所述第二层低通滤波单元进一步包括非相关累加单元，用于在低通滤波处理之前将能量计算单元得到的每个采样相位上的信号能量値与相应的先前信号能量累加値相加以得到新的信号能量値，其中先前信号能量累加値为该采样相位上在当前支路信号之前经过低通滤波的信号能量値的累加値。
对于基带信号属于WCDMA系统上行物理专用控制信道内传输的信号的情形，在上述多径搜索装置中，比较好的是，在第一层低通滤波单元中对采样相位位于时隙中导频部分的I支路和Q支路信号値分别按支路完成包含低通滤波在内的信号处理而对采样相位位于时隙中导频部分之外的I支路和Q支路信号値不作低通滤波处理。
当基带信号属于WCDMA系统上行物理专用控制信道内传输的信号时，在上述多径搜索装置中，更好的是，第一层低通滤波单元包含一阶无限冲击响应滤波器以对采样相位位于时隙中导频部分的I支路和Q支路信号値进行低通滤波处理，并且如果采样相位位于时隙中导频部分开始码元处，则一阶无限冲击响应滤波器采用较小的滤波器参数以提高处理灵敏度，如果采样相位位于时隙中导频部分非开始码元处，则一阶无限冲击响应滤波器采用较大的滤波器参数以提高处理稳定性。
在上述多径搜索方法或装置中，可作低通滤波处理的采样相位上的I支路和Q支路信号包括但不限于已知符号或可作判决符号的信号。
在本发明的方法和装置中，通过两层低通滤波处理可以有效去除高斯噪声功率谱中的低频分量，改善了接收信号的信噪比，从而可以检测出信号干扰比更小的多径位置。而且上述两层低通滤波处理并未大幅度增加多径搜索装置的复杂程度和系统开销，因此实现方式简便而经济。
附图说明
图1为理想情况下无线接收信号的延时功率谱。
图2为实际情况下无线接收信号的延时功率谱。
图3为现有技术下多径搜索单元的示意图。
图4为一阶无限冲击响应滤波器的示意图。
图5为典型的高斯白噪声功率谱示意图。
图6为按照本发明较佳实施例的多径搜索方法的流程图。
图7为按照本发明较佳实施例的多径搜索装置的示意图。
图8为WCDMA系统上行专用物理信道的帧结构示意图。
图9为按照本发明另一较佳实施例的多径搜索方法的流程图。
图10为实现图9所示实施例方法的多径搜索装置的示意图。
具体实施方式
如上所述，延时功率谱由于涉及非线性运算，因此噪声呈现为非白噪声形式并包含较多的低频分量，难以通过低通滤波抑制噪声。为此，在本发明中采用两层低通滤波来有效抑制噪声分量，其中首先在计算延时功率谱之前对解扩解扰得到的可作低通滤波处理的采样相位上的I支路和Q支路信号进行第一层低通滤波，然后再对计算得到的延时功率谱进行第二层低通滤波。之所以采用两层低通滤波的原因是，由于I支路和Q支路信号的极性可能随无线信道而反转，因此限制了用于支路信号的滤波器的输出信号长度，这制约了低通滤波器的性能。而功率谱中的信号能量値不存在信号反转，因此可以保证滤波器输出信号有足够的长度，从而达到更加理想的滤波效果。总之，第一层低通滤波在计算延时功率谱之前对支路信号进行，其目的在于在减少信号反转影响的同时有效抑制噪声，而第二层低通滤波对延时功率谱的信号能量値进行，其目的在于进一步抑制噪声。此外，上述可作低通滤波处理的支路信号包括但不限于已知符号或者可作判决符号的信号。
以下借助图6描述按照本发明方法的一个较佳实施例，在该实施例中假设前端处理获得的每个相位上的I支路和Q支路信号都可进行低通滤波处理。
如图6所示，在步骤1中，首先由通信系统接收机内的解扩解扰单元对基带信号进行前端处理以获得每个采样相位上的I支路和Q支路信号值。
接着，在步骤2和3，接收机对前端处理获得的每个采样相位上的I支路和Q支路信号值进行信号处理。其中，在步骤2中，分别按支路进行第一层低通滤波处理，即，将每个采样相位上的I支路信号视为一路信号进行滤波处理，将每个采样相位上的Q支路信号视为另一路信号进行滤波处理，因此每个采样相位上的两条支路信号的滤波处理是独立进行的。如上所述，第一层低通滤波应该考虑到I支路和Q支路信号的反转，因此所用滤波器的输出信号长度不能太长。在步骤3中，将每个采样相位上经过滤波处理后的支路信号値作相关累加，即，将每个采样相位上经过低通滤波处理的I支路和Q支路信号値分别与相应的先前I支路累加信号値和先前Q支路累加信号値相加以得到新的I支路信号値和Q支路信号値，这里的先前I支路累加信号値和先前Q支路累加信号値分别为该采样相位上在当前支路信号之前经过低通滤波处理后的I支路信号値的累加値和Q支路信号値的累加値，以某一相位上的I支路信号値为例，假设在通过前端处理获得的当前I支路信号之前已经获得5个经过低通滤波处理后的I支路信号値，则此时的先前I支路累加信号値即为这5个I支路信号値之和，对于Q支路也是如此。值得指出的是，当信道变化较慢时，步骤3的相关累加处理可以在第一层低通滤波的基础上进一步改善信号的信噪比，但是对于信道变化较快的情形，则效果不甚明显。因此步骤3的相关累加处理是可以省略的，特别是当对信号处理速度要求较高或者接收机系统受到成本限制时。
随后在步骤4中，每个采样相位上累加后的I支路和Q支路信号値按照下式作平方求和运算以得到每个采样相位的信号能量値Ei：
Ei＝Ii 2+Qi 2 (1)
这里的下标i表示采样相位编号，Ii和Qi分别表示第i个采样相位上经过相关累加处理后的I支路和Q支路信号値。
接着进入步骤5中，接收机将每个采样相位上的信号能量値Ei进行非相关累加，即，将该信号能量値Ei与相应的先前信号能量累加値相加以得到新的信号能量値，其中先前信号能量累加値为该采样相位上在当前支路信号之前经过低通滤波处理的信号能量値的累加値，以某一相位上的信号能量値为例，假设在当前信号能量值之前已经获得5个经过低通滤波处理的信号能量値，则此时的先前信号能量累加値即为这5个信号能量値之和。值得指出的是，步骤5的非相关累加处理并不能提高信号的信噪比，因此是可以省略的，特别是当对信号处理速度要求较高或者接收机系统受到成本限制时。
在完成步骤5之后即进入步骤6，对每个采样相位上经过非相关累加处理后的信号能量値进行第二层低通滤波，即，将每个采样相位上的信号能量値视为一路信号进行低通滤波处理。如上所述，由于信号能量值不存在反转，因此所用滤波器的输出信号长度可以设定得较长。
在步骤7中，接收机可根据步骤6第二层低通滤波后的信号能量値进行多径位置判决，而在步骤8中，根据判决结果输出多径相位信息并返回步骤1。对于步骤7的多径位置判决的方式，由上可见，本发明对此没有限制，而且也非本发明的内容，因此不作深入描述。这里仅以最简单的情形为例，假设上述处理过程中不包括相关累加和非相关累加的步骤3和5，则多径位置判决规则可简单地预先设定一个阈值，并根据信号能量値与阈值的比较结果确定采样相位是否为多径位置，如果信号能量値大于或等于阈值，则判定为多径位置，否则判定为非多径位置。对于包括相关累加和非相关累加的步骤3和5的情形，此时的阈值可能随累加个数而定，由于要根据具体情况而定，所以不作深入讨论。
以下借助图7描述按照本发明多径搜索装置的一个较佳实施例，同样，在该实施例中也假设解扩解扰单元获得的每个相位上的I支路和Q支路信号都可进行低通滤波处理。在图7所示的实施例中，多径搜索装置依次包括解扩解扰单元41、第一层低通滤波单元120、能量计算单元121、第二层低通滤波单元42、峰值滤波器43和阈值判决单元44。以下分别描述各单元的功能和工作原理。
解扩解扰单元41从基带信号获得各个采样相位上的I支路和Q支路信号并将获得的支路信号输出至第一层低通滤波单元120。解扩解扰单元41可采用滑动相关器/相关器组或匹配滤波器实现解扩解扰功能。对于本领域内的技术人员来说，滑动相关器/相关器组和匹配滤波器的工作原理和结构都是公知的，因此不再赘述。
第一层低通滤波单元120对解扩解扰单元41输出的每个相位上的I支路和Q支路信号分别按支路进行第一层低通滤波处理并将结果输出至能量计算单元121，如上所述，考虑到I支路和Q支路信号的反转，因此该单元所用滤波器的输出信号长度不能太长。第一层低通滤波单元还可包含相关累加模块(未画出)，其将每个采样相位上经过滤波处理后的I支路和Q支路信号値分别作相关累加，其方式与前述实施例中的步骤(3)相似，此处不再赘述。
能量计算单元121内的平方求和模块(未画出)将经过相关累加处理或未经过相关累加处理的支路信号按照上式(1)计算每个相位上的信号能量值以得到若干延时功率谱并输出至第二层低通滤波单元42。
第二层低通滤波单元42可包含非相关累加模块(未画出)，其将若干延时功率谱内每个采样相位上经过滤波处理后的信号能量值作非相关累加，其方式与前述实施例中的步骤(5)相似。经过非相关累加处理或未经过非相关累加处理的信号能量值由第二层低通滤波单元42内的滤波器进行低通滤波并将这样处理后的延时功率谱输出至峰值滤波单元43。
峰值滤波单元43根据第二层低通滤波单元42输出的延时功率谱确定峰值位置并将峰值相位和能量输出至多径判决单元44。
多径判决单元44根据峰值滤波单元输出的峰值能量和一定的判决规则判断峰值位置是否为多径位置，并将判断结果输出至后续处理单元。至于判决方式，如上所述，由于不属于本发明的范围，因此不作深入描述。
在上述实施例的多径搜索装置中，解扩解扰单元41可以列入前端处理单元，而第一层低通滤波单元120、能量计算单元121、第二层低通滤波单元42、峰值滤波单元43和多径判决单元44则可列入后端处理单元。
在上述本发明的多径搜索方法和装置中包含了如下的假设：通过对基带信号的解扩解扰处理获得每个采样相位上的I支路和Q支路信号都可进行低通滤波处理和相关累加处理。但是在某些情况下并非如此，例如作为已知符号或者可作判决符号的信号，其相位上的支路信号可作低通滤波处理和/或相关累加处理，而对于其它未知符号或无法作判决符号的信号，其相位上的支路信号却不能作这样的处理。对于这些情况，本发明的方法和装置仍然是适用的，显而易见的处理方式为，对于支路信号，首先判断是否可作低通滤波处理，如果可作低通滤波处理，则仍然进行本发明的两层低通滤波处理，否则，则采用其它的滤波处理方式。总之，不管是对前端处理单元提供的全部信号还是部分信号，只要采用了上述两层滤波处理方法，都属于本发明的精神和范围内。
以下以WCDMA系统的上行传输信道为例作进一步的描述。图8示出了WCDMA系统上行专用物理信道的帧结构，该信道由并行传输的专用物理控制信道DPCCH和专用物理数据信道DPDCH组成，其中导频(pilot)信号由于已知符号，因此可用于多径搜索的第一层滤波和相关累加，但是如图8所示，它与其他信息(例如TFCI域、FBI域和TPC域等)时分复用DPCCH信道的时隙。
以下借助图9具体描述在上述情形下应用本发明两层低通滤波原理的多径搜索方法。在该方法中采用图4所示的一阶无限冲击响应(IIR)滤波器完成两层低通滤波处理，并且对于第一层低通滤波，其滤波器参数α是可变的，即，当采样相位位于DPCCH信道时隙内的导频开始码片处时采用数值较小的参数α2以提高滤波处理的灵敏度，而当位于时隙内的其它导频码片上时采用数值较大的参数α1，对于第二层低通滤波则采用不变的参数α3以提高滤波处理的稳定性
如图9所示，在步骤1中，首先由接收机内的解扩解扰单元对基带信号进行前端处理以获得每个采样相位上的I支路和Q支路信号值。接着，在步骤2中，接收机判断每个采样相位是否处于一个时隙的导频部分，即判断是否处于图8中每个DPCCH信道时隙内的Npilot个导频比特部分。如果判断处于导频部分，则进入步骤3，否则直接进入步骤8。在步骤3中，接收机进一步判断采样相位是否位于一个时隙内的导频码片开始处，如果不是，则进入步骤4，为一阶IIR滤波器设定数值较大的参数α1，否则进入步骤5，为滤波器设定数值较小的参数α2。在步骤4或5选定滤波器参数后，即依次进入步骤6和7，对每个采样相位上的I支路和Q支路信号进行与图6所示实施例所述相同的第一层低通滤波处理和信号相关累加处理。
在步骤8，每个采样相位上相关累加后的I支路和Q支路信号値(当采样相位位于时隙的导频部分内时)或者未相关累加的I支路和Q支路信号値(当采样相位位于时隙的非导频部分时)按照式(1)作平方求和运算以得到每个采样相位的信号能量値Ei。
随后，在步骤9中，按照图6所示实施例所述方式将每个采样相位上的信号能量値Ei进行非相关累加，而在步骤10中，按照图6所示实施例所述方式对每个采样相位上经过非相关累加处理后的信号能量値进行第二层低通滤波，如上所述，这里采用参数为α3的一阶IIR滤波器完成低通滤波处理。
随后进入步骤11，接收机按照图6所示实施例所述方式，根据步骤10第二层低通滤波后的信号能量値进行多径位置判决，而在步骤12中，接收机根据判决结果输出多径相位信息并返回步骤1。
以下借助图10描述实现图9所示实施例方法的多径搜索装置框图。如图10所示，该适用于WCDMA系统上行信道多径搜索的装置依次包括解扩解扰单元41、第一层低通滤波单元120、相关累加单元150、输入数据选择单元151、能量计算单元152、非相关累加单元153、第二层低通滤波单元154、峰值滤波器43、门限判决单元44、第一层低通滤波参数选择单元155和控制单元156。以下分别各个单元的功能和工作原理，图中与图7相似或相同的单元都用相同的标号表示。
解扩解扰单元41从基带信号获得各个采样相位上的I支路和Q支路信号并将获得的支路信号输出至第一层低通滤波单元120和输入数据选择单元151。
在控制单元156的控制下，第一层低通滤波单元120采用图4所示的一阶无限冲击响应(IIR)滤波器对解扩解扰单元41输出的每个相位上的I支路和Q支路信号分别按支路进行第一层低通滤波处理并将结果输出至相关累加单元150。滤波器的参数α由第一层低通滤波参数选择单元155选定，当采样相位位于DPCCH信道时隙内的导频开始码片处时，单元155为一阶IIR滤波器选定较小的参数α2以提高处理的灵敏度，而当位于时隙内的其它导频码片上时，则选定较大的参数α1以提高处理的稳定性。
相关累加单元150在控制单元156的控制下将每个采样相位上经过第一层滤波处理后的I支路和Q支路信号値分别作相关累加并输出至输入数据选择单元151，相关累加方式与前述实施例中的步骤(3)相似，此处不再赘述。
在控制单元156的控制下，输入数据选择单元151选择是将解扩解扰单元41的输出信号还是相关累加单元150的输出信号送至能量计算单元152，具体而言，如果支路信号的采样相位位于DPCCH信道时隙的导频部分，则选择将相关累加单元150输出的信号送至能量计算单元152，否则，直接将解扩解扰单元41的输出信号送至能量计算单元152。
能量计算单元152按照式(1)计算每个相位上的信号能量值以得到若干延时功率谱并输出至非相关累加单元153，由其将若干延时功率谱内每个采样相位上经过滤波处理后的信号能量值作非相关累加，其方式与前述实施例中的步骤(5)相似。
经过非相关累加处理的信号能量值由第二层低通滤波单元42内的一阶IIR滤波器进行低通滤波并将这样处理后的延时功率谱输出至峰值滤波单元43。
峰值滤波单元43根据第二层低通滤波单元42输出的延时功率谱确定峰值位置并将峰值相位和能量输出至多径判决单元44。多径判决单元44根据峰值滤波单元输出的峰值能量和一定的判决规则判断峰值位置是否为多径位置，并将判断结果输出至后续处理单元。同样，对于判决方式，如上所述，由于不属于本发明的范围，因此不作深入描述。
值得指出的是，在图10所示装置中，控制单元156相对独立于第一层低通滤波单元120、相关累加单元150和输入数据选择单元151并对这些单元实现相应的控制功能。作为另一种替换方式，这样的控制单元不必独立存在而是可以将相应的控制功能集成在各自的单元内实现。但是无论采用何种方式，对于本发明通过两层低通滤波降低噪声低频分量的原理都没有实质性的影响，因此它们并不构成对本发明精神和范围的限定。
Claims (10)
1.一种用于码分多址通信系统的多径搜索方法，所述通信系统中的接收机通过对基带信号的解扩解扰处理获得每个采样相位上的I支路和Q支路信号，其特征在于，所述接收机按照如下步骤获得多径位置：
(1)判断采样相位上的I支路和Q支路信号是否可做低通滤波处理，对可作低通滤波处理的采样相位上的I支路和Q支路信号値分别按支路完成信号处理，所述信号处理包括低通滤波；对不可作低通滤波处理的信号进入下一步骤；
(2)将经过步骤(1)处理和未经步骤(1)处理的每个采样相位上的I支路信号値与Q支路信号値进行平方求和运算以得到每个采样相位上的信号能量値；
(3)对每个采样相位上的信号能量値完成信号处理，所述信号处理包括低通滤波；以及
(4)根据每个采样相位上经过步骤(3)处理后的信号能量値确定该相位是否为多径位置。
2.如权利要求1所述的多径搜索方法，其特征在于，所述步骤(1)的信号处理进一步包括：将每个采样相位上经过低通滤波处理的I支路和Q支路信号値分别与相应的先前I支路累加信号値和先前Q支路累加信号値相加以得到新的I支路信号値和Q支路信号値，其中先前I支路累加信号値和先前Q支路累加信号値分别为该采样相位上在当前支路信号之前经过低通滤波处理的I支路信号値的累加値和Q支路信号値的累加値。
3.如权利要求2所述的多径搜索方法，其特征在于，所述步骤(3)的信号处理进一步包括：在低通滤波处理之前将步骤(2)得到的每个采样相位上的信号能量値与相应的先前信号能量累加値相加以得到新的信号能量値，其中先前信号能量累加値为该采样相位上在当前支路信号之前经过低通滤波的信号能量値的累加値。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的多径搜索方法，其特征在于，所述可作低通滤波处理的采样相位上的I支路和Q支路信号包括已知符号或可作判决符号的信号。
5.如权利要求1-3中任意一项所述的多径搜索方法，其特征在于，所述基带信号属于WCDMA系统上行物理专用控制信道内传输的信号，在步骤(1)中对采样相位位于时隙中导频部分的I支路和Q支路信号値分别按支路完成信号处理，所述信号处理包括低通滤波；而对采样相位位于时隙中导频部分之外的I支路和Q支路信号値不作低通滤波处理。
6.如权利要求5所述的多径搜索方法，其特征在于，在步骤(1)中采用一阶无限冲击响应滤波器对采样相位位于时隙中导频部分的I支路和Q支路信号値进行低通滤波处理，并且如果采样相位位于时隙中导频部分开始码元处，则一阶无限冲击响应滤波器采用较小的滤波器参数以提高处理灵敏度，如果采样相位位于时隙中导频部分非开始码元处，则一阶无限冲击响应滤波器采用较大的滤波器参数以提高处理稳定性。
7.一种用于码分多址通信系统的多径搜索装置，由前端处理单元和后端处理单元组成，所述前端处理单元通过解扩解扰处理基带接收信号获得每个采样相位上的I支路和Q支路信号，所述后端处理单元根据采样相位上的I支路和Q支路信号确定多径位置，其特征在于，所述后端处理单元包括：
第一层低通滤波单元，用于对前端处理单元输出的可作低通滤波处理的采样相位上的I支路和Q支路信号値分别按支路完成信号处理，所述信号处理包括低通滤波；
输入数据选择单元，将可作低通滤波处理的采样相位上的信号经第一层低通滤波单元处理后送入能量计算单元，将不可作低通滤波处理的采样相位上的信号直接送入能量计算单元；
能量计算单元，用于将经过第一层滤波单元处理和未经第一层低通滤波单元处理的每个采样相位上的I支路信号値与Q支路信号値进行平方求和运算以得到每个采样相位上的信号能量値；
第二层低通滤波单元，用于对能量计算单元输出的每个采样相位上的信号能量値完成低通滤波处理以获得由经过低通滤波后的各相位上信号能量值构成的延时功率谱；
峰值滤波单元，用于确定所述第二层低通滤波单元获得的延时功率谱中每个峰位的相位和能量值；以及
多径判决单元，用于根据一定的判定规则和所述峰值滤波单元输出的每个峰位能量值判断该峰位是否为多径位置并输出判断结果。
8.如权利要求7所述的多径搜索装置，其特征在于，所述第一层低通滤波单元进一步包括相关累加模块，用于将每个采样相位上经过低通滤波处理的I支路和Q支路信号値分别与相应的先前I支路累加信号値和先前Q支路累加信号値相加以得到新的I支路信号値和Q支路信号値，其中先前I支路累加信号値和先前Q支路累加信号値分别为该采样相位上在当前支路信号之前经过低通滤波处理的I支路信号値的累加値和Q支路信号値的累加値。
9.如权利要求8所述的多径搜索装置，其特征在于，所述第二层低通滤波单元进一步包括非相关累加单元，用于在低通滤波处理之前将能量计算单元得到的每个采样相位上的信号能量値与相应的先前信号能量累加値相加以得到新的信号能量値，其中先前信号能量累加値为该采样相位上在当前支路信号之前经过低通滤波的信号能量値的累加値。
10.如权利要求7-9中任意一项所述的多径搜索装置，其特征在于，所述可作低通滤波处理的采样相位上的I支路和Q支路信号包括已知符号或可作判决符号的信号。
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