专利名称：Wcdma移动通信系统指示信道空时发射分集接收器及其接收方法
技术领域：
本发明属于数字无线通信领域，具体涉及WCDMA(宽带码分多址)移动通信系统指示信道STTD(空时发射分集)接收器及其接收方法。
背景技术：
WCDMA(宽带码分多址)移动通信系统的指示信道是一种下行公共信道，其中AICH、AP-AICH、CD/CA-ICH信道有0、+1、-1三种取值，编码时通过Hadamard(哈达玛)码变换进行编码。因而，发送的信号是多值信号。接收端用Hadamard码反变换译码。因此，这几条信道接收性能对衰落信道的幅度特性比较敏感，在接收时必须去掉幅度信息。
WCDMA移动通信系统指示信道可以采用STTD接收方式，其接收使用公共导频信道做相位参考。
图1是使用STTD的常规采用最大比合并的Rake接收机的结构，包括一路径搜索与信道估计器111，第一、第二两组解扰解扩器12、13，第一、第二两个最大比合并器14、15，一解分集器16和一加法器17；所述的路径搜索与信道估计器111接收公共导频信道信号和基带信号，经匹配滤波后输出到两组解扰解扩器12、13，同时该两组解扰解扩器中的各解扰解扩器12、13也分别接收公共导频信道信号和基带信号；从第一组解扰解扩器12输出的解扰解扩信号输出到第一最大比合并器14，经合并后输出到加法器17；从第二组解扰解扩器13输出的解扰解扩信号经第二最大比合并器15合并后输出到解分集器16，经解分集后输出到加法器17。
在路径搜索与信道估计器111中得到各条路径的定时信息和信道估计值；在第一组解扰解扩器12的(1)-(n)中利用定时信息和信道估计值对接收信道进行解扰解扩，n为所接收的路径数目；解扰解扩后的信号经过最大比合并后作为译码信号输出。
在图1中，第一解扰解扩器12的(1)～(n)和第一根天线多路径中的一个相对应，第二解扰解扩器13的(n+1)～(2n)和第二根天线多路径中的一个相对应，路径搜索与信道估计器11路径搜索与信道估计器11用于检测多径信号的同步，给出每条路径的定时信息和信道估计值给第二解扰解扩器13的(n+1)～(2n)，第二最大比合并器把解扰解扩器输出的各径信号进行最大比合并。
一般而言，路径搜索与信道估计器11是由对连续滑动(sliding)的滑动相关器组成，或者由与扩频码相匹配的匹配滤波器组成，或者是类似装置。当使用第一根天线的导频信号进行相关或滤波时，得到第一根天线的定时和信道估计信息；当使用第二根天线的导频信号进行相关或滤波时，得到第二根天线的定时和信道估计信息。
图1所示的Rake接收机的工作过程是首先，路径搜索与信道估计器11测量信道的多径状态，检测路径。路径搜索与信道估计器11在路径的被检测周期顺序地操作第一解扰解扩器12的(1)～(n)和第二解扰解扩器13的(n+1)～(2n)。即，第二解扰解扩器13的(n+1)～(2n)的每个接收不同的多路径传播信号。
多径搜索与信道估计器11给出两路输出到两组解扰解扩器定时关系(a路)和信道估计值(b路)；两组解扰解扩器利用定时关系和信道估计值对输入信号进行操作，实现多径位置对齐，去除信道带来的相位旋转并解扰解扩，给出单径的解调信号。
两组解扰解扩器12、13的输出由分别两个最大比合并器14、15组合。第一根天线的信号组合后得到第一根天线的信号；第二根天线的信号合并后要经过解分集16，然后通过加法器17与第一根天线的信号相加，得到常规Rake的接收信号。
常规STTD分集Rake的各个部件中，信号的变换如下不考虑加性噪声(下同)，设第一根天线发射有用信号为S0，经过扩频加扰变为abS0，经过多径后变为S1(t)=a(t-τ1)b(t-τ1)A1ejφ1S0(t-τ1)+...+a(t-τn)b(t-τn)AnejφnS0(t-τn)]]>设发射的扩频加扰后的第一根天线导频信道信号为S2，则经过多径后变为S3(t)=A1ejφ1S2(t-τ1)+...+AnejφnS2(t-τn)]]>
路径搜索与信道估计器11中得到各条路径的信道估计值为 到 ，定时信息为τ1，τ2…τn。
解扰解扩器2(1)～2(n)中利用定时信息和信道估计值对接收信道进行解扰解扩，得到去除时延的单径的解扰解扩后信号 最大比合并器是把去除时延后的解扰解扩信号进行相加，得到接收到的第一根天线信号，即S1′=(A12+A22+...+An2)S0.]]>第二根天线的发射有用信号是经过处理的信号序列。设变换后的信号为S4，经过扩频加扰处理，再经过多径信道后，信号变为S5(t)=a(t-τn+1)b(t-τn+1)An+1ejφn+1S4(t-τn+1)+...]]>+a(t-τ2n)b(t-τ2n)A2nejφ2nS4(t-τ2n)]]>设发射的扩频加扰后的第二根天线导频信道信号为S6，则经过多径后变为S7(t)=An+1ejφn+1S6(t-τn+1)+...+An+nejφn+nS6(t-τn+n)]]>经过和第一根天线同样的处理，经过路径搜索与信道估计器11和解扰解扩器2(n+1)～2(2n)后的信号经过最大比合并器3(2)，得到接收到的第二根天线信号，S2′=(An+12+An+22+...+An+n2)S4.]]>对第二根天线的信号解分集后得到要接收的有用信号S2′′=(Bn+12+Bn+22+...+Bn+n2)S0]]>其中Bn+12+Bn+22+...+Bn+n2]]>为S0对应的信号在第二根天线上传输时经历的衰落信道特性。
最后，通过加法器把两根天线的信号合并，得到常规Rake最终接收的信号S=(A12+...+An2+Bn+12+...+Bn+n2)S0]]>用常规Rake接收机接收到的是一个包含衰落信息的接收信号，信号幅度随信道变化而变化，不利于进一步用Hadamard码反变换进行译码。因此必须在接收信号中完全去除信道影响。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有Rake做为STTD接收的指示信道接收装置的不足，而提供一种具有去除衰落信道幅度特性的接收装置的高性能WCDMA移动通信系统指示信道空时发射分集接收器及其接收方法。
本发明采取的技术方案是WCDMA移动通信系统指示信道空时发射分集接收器，包括一路径搜索与信道估计器，第一、第二两组解扰解扩器，第一、第二两个最大比合并器，一解分集器和一加法器；所述的路径搜索与信道估计器接收公共导频信道信号和基带信号，经匹配滤波后输出到两组解扰解扩器，同时该两组解扰解扩器中的各解扰解扩器也分别接收公共导频信道信号和基带信号；从第一组解扰解扩器输出的解扰解扩信号输出到第一最大比合并器，经合并后输出到加法器；从第二组解扰解扩器输出的解扰解扩信号经第二最大比合并器合并后输出到解分集器，经解分集后输出到加法器；特征在于还包括第一、第二两个衰落信道估计器、衰落信道解分集器、一第二加法器和一衰落信道补偿器；所述的从路径搜索与信道估计器输出的信号还分别送到第一、第二两个衰落信道估计器；从第一衰落信道估计器输出的信号输出到第二加法器；从第二衰落信道估计器输出的信号经衰落信道解分集器后输出到第二加法器；从加法器和第二加法器输出的信号分别输出到衰落信道补偿器后再输出。
上述WCDMA移动通信系统指示信道空时发射分集接收器，其中第一、第二两组解扰解扩器中的解扰解扩器各为n个。
采用上述WCDMA移动通信系统指示信道空时发射分集接收器进行分集接收的方法，包括以下步骤a、系统前端接收含有公共导频信道和指示信道信号的基带信号，送到路径搜索与信道估计器；b、利用公共导频信道信号进行匹配滤波来进行多径搜索和信道估计，得到每条径的位置和信道估计值；c、基带信号通过两组解扰解扩器，每个解扰解扩器利用路径搜索与信道估计器输出的每条径的位置和信道估计值对单条路径的信号去除时延并进行解扰解扩，得到解扰解扩后的信号；d、通过两个最大比合并器，分别对两组解扰解扩后的各路信号进行最大比合并；e、第二个最大比合并器的输出信号通过一个解分集器，对接收到的经过最大比合并的第二根天线信号进行解分集；f、第一个最大比合并器输出的信号和解分集器输出的信号通过一个加法器进行合并，得到包含衰落信道特性的指示信道信号；其特点是，还包括以下步骤g、路径搜索与信道估计器输出的信道估计值通过两个衰落信道估计器，得到分集信号第一根、第二根天线传输信号的衰落特性；h、第二根天线传输的信号衰落特性通过衰落信道解分集器进行解分集处理；i、把解分集后的的第二根天线经历的衰落信道特性和第一根天线经历的衰落信道特性通过一第二加法器相加，得到总的衰落信道特性；j、总的没有去除衰落信道特性的接收信号和总的衰落信道特性通过一个衰落信道补偿器，利用衰落信道估计器输出的信息去除衰落信道幅度的影响，完成分集接收。
上述WCDMA移动通信系统指示信道空时发射分集接收器进行分集接收的方法，其中，步骤c所述的解扰解扩器的数目是所接收的径的个数。
上述WCDMA移动通信系统指示信道空时发射分集接收器进行分集接收的方法，其中，步骤c所述的两组解扰解扩器中各有n个。
上述WCDMA移动通信系统指示信道空时发射分集接收器进行分集接收的方法，其中，步骤j所述的衰落信道补偿器是一个除法器，把最大比合并后的总接收信号和衰落信道估计器的总信道特性相除，得到去除衰落信道特性的信号。
本发明的目的、效果、特点以及优点由以下的实施例及其附图进一步说明。
图1为常规的STTD分集的Rake接收机框图。
图2本发明WCDMA移动通信系统指示信道空时发射分集接收器示意图。
具体实施例方式
请参阅图2，这是本发明WCDMA移动通信系统指示信道空时发射分集接收器的结构示意图。
本发明WCDMA移动通信系统指示信道空时发射分集接收器，包括一路径搜索与信道估计器11，第一、第二两组解扰解扩器12、13，第一、第二两个最大比合并器14、15、一解分集器16和一加法器17；所述的路径搜索与信道估计器11接收公共导频信道信号和基带信号，经匹配滤波后输出到两组解扰解扩器12、13，同时该两组解扰解扩器中的各解扰解扩器也分别接收公共导频信道信号和基带信号；从第一组解扰解扩器12输出的解扰解扩信号输出到第一最大比合并器14，经合并后输出到加法器17；从第二组解扰解扩器13输出的解扰解扩信号经第二最大比合并器15合并后输出到解分集器16，经解分集后输出到加法器17；还包括第一、第二两个衰落信道估计器21、22，衰落信道解分集器23、一第二加法器24和一衰落信道补偿器25(如图中虚线框内所示)；所述的从路径搜索与信道估计器11输出的信号还分别送到第一、第二两个衰落信道估计器21、22；从第一衰落信道估计器21输出的信号输出到第二加法器24；从第二衰落信道估计器22输出的信号经衰落信道解分集器23后输出到第二加法器24；从加法器17和第二加法器24输出的信号分别输出到衰落信道补偿器25后再输出。
在本发明中路径搜索与信道估计器11利用公共导频信道信号进行匹配滤波来实现多径搜索和信道估计，其给出每条径的位置τk和信道估计值 利用第一根天线的导频信号得到的结果在对第一根天线的定时信息和估计值在a1和b1上输出；利用第二根天线的导频信号得到的结果在对第二根天线的定时信息和估计值，a2和b2上输出。
两组解扰解扩器12、13中，每个对单条路径的信号去除时延并进行解扰解扩。解扰解扩器的数目就是所接收的径的个数，其中解扰解扩器12的(1)～(n)处理第一根天线的信号，解扰解扩器13的(n+1)～(2n)处理第二根天线的信号。
在去除时延τk后，解扰解扩器用信道估计值和输入信号进行共轭复乘，去除信道带来的相位旋转因子 ，再和扰码a、扩频码b相乘，把连续扩频因子个信号累加进行解扰解扩，得到解扰解扩后的信号 (1≤k≤n)或Ak2S4(n+1≤k≤2n).]]>这是常规Rake的解扰解扩器。
两个最大比合并器14、15分别对解扰解扩后的各路信号进行最大比合并。在经过解扰解扩器后，最大比合并器只需把解扰解扩后的信号直接相加，得到最大比合并后的信号S1′=(A12+A22+...+An2)S0]]>或S2′=(An+12+An+22+...+An+n2)S4.]]>解分集器16对接收到的经过最大比合并的第二根天线信号进行解分集。解STTD分集过程是WCDMA协议中规定的STTD分集处理的反过程，通过交换前后信号次序并改变符号来实现。如果接收到的第二根天线信号依次为a0，a1，a2，a3，则解分集以后的信号为a2，-a3，-a0，a1。
这个过程把接收到的信号S2′=(An+12+An+22+...+An+n2)S4]]>变为S2′′=(Bn+12+Bn+22+...+Bn+n2)S0,]]>其中Bn+12+Bn+22+...+Bn+n2]]>为S0对应的信号在第二根天线上传输时经历的衰落信道特性。
两个衰落信道估计器21、22利用各条路径的信道估计值得到分集信号第一根、第二根天线传输信号的衰落特性。利用多径搜索与信道估计器11输出的各条路径的信道估计值 取信道估计值模的平方并相加，得到第一根天线信号经过的衰落信道的总体特性A12+A22+...+An2]]>和第二根天线经过的衰落信道的总体特性An+12+An+22+...+A2n2.]]>两个加法器17、24分别处理信号和衰落信道特性。把解分集后的的第二根天线信号和第一根天线信号相加，得到总的没有去除衰落信道特性的接收信号S=(A12+...+An2+Bn+12+...+Bn+n2)S0]]>。把解分集后的的第二根天线经历的衰落信道特性和第一根天线经历的衰落信道特性相加，得到总的衰落信道特性A12+...+An2+Bn+12+...+Bn+n2]]>衰落信道解分集器对第二根天线传输的信号衰落特性进行解分集处理。衰落信道解分集器按照协议中规定的STTD分集的方法交换衰落信道特性的次序。但和对信号做解分集处理不同的是，在衰落特性解分集的过程中，只交换前后符号对应的衰落幅度特性次序，而不改变符号。如果接收到的信号经过的信道衰落特性依次为b0，b1，b2，b3，则解分集以后的信号经过的信道衰落特性依次为b2，b3，b0，b1。
这个过程把衰落信道特性An+12+An+22+...+An+n2]]>变为Bn+12+Bn+22+...+Bn+n2,]]>其中Bn+12+Bn+22+...+Bn+n2]]>为S0对应的信号在第二根天线上传输时经历的衰落信道特性。
一个衰落信道补偿器利用衰落信道估计器输出的信息去除衰落信道幅度的影响。该衰落信道补偿器实际上是一个除法器，把最大比合并后的总接收信号S=(A12+...+An2+Bn+12+...+Bn+n2)S0]]>和衰落信道估计器的总信道特性A12+...+An2+Bn+12+...+Bn+n2]]>相除，得到去除衰落信道特性的信号S0。
常规Rake输出的信号为S=(A12+...+An2+Bn+12+...+Bn+n2)S0]]>，其中A12+A22+...+An2]]>为第一根天线信号经过的衰落信道带来的影响，Bn+12+Bn+22+...+Bn+n2]]>为第二根天线信号经过的衰落信道的影响经过信号解分集后的结果。
在本发明中，衰落信道估计器21衰落信道估计器21把路径搜索与信道估计器的b路输出的信道估计值 取模的平方并且相加，得到第一根天线信号经过的总的信道特性A12+A22+...+An2.]]>同样衰落信道估计器22衰落信道估计器22得到第二根天线信号经过的总的信道特性An+12+An+22+...+A2n2]]>。这个特性经过衰落信道解分集器7，按照信号在解分集过程中携带的衰落信道特性会得到的处理同样处理第二根天线信号经过的衰落信道特性，得到解分集后信号所携带的衰落信道信息Bn+12+Bn+22+...+Bn+n2.]]>把两根天线的衰落信道特性相加，得到常规Rake输出信号中携带的衰落信道特性A12+...+An2+Bn+12+...+Bn+n2.]]>用常规Rake的输出结果除以这个它所携带的衰落信道特性，得到不携带衰落信道特性的接收信号S0。
在路径搜索与信道估计器11中得到各条路径的定时信息和信道估计值；在解扰解扩12的器(1)～(n)中利用定时信息和信道估计值对接收信道进行解扰解扩，n为所接收的每根发射天线发射信号的路径数目；解扰解扩后的信号经过最大比合并器后得到没有完全去除衰落信道信息的第一根天线信号。
同样，可以达到第二根天线信号。第二根天线信号经过解STTD分集后和第一根天线信号相加，得到包含衰落信道特性的发射信号S=(A12+...+An2+Bn+12+...+Bn+n2)S0]]>。这是常规采用STTD分集的Rake接收机输出。
采用本发明的使用STTD分集的Rake接收机在常规分集Rake接收机的基础上，去除接收信号中接收到的衰落信道幅度信息。
衰落信道估计器21和22分别得到第一、第二根天线的衰落信道幅度。由于STTD中使用时间分集，所以对衰落信道特性也要做解分集处理。和接收信号不同的是，在解分集的过程中，信道特性解分集器23信道特性解分集器23只交换前后两个符号对应的衰落幅度特性次序，而不改变符号。
第二根天线的各路径衰落信道估计值也可以先做解分集处理，再进入衰落信道估计器22取模的平方和，其结果相同。
经过解分集的第二根天线信号、衰落特性通过加法器17和24分别和第一根天线对应量相加，得到总的包含信道特性的接收信号和总的接收信号对应的信道特性A12+...+An2+Bn+12+...+Bn+n2.]]>通过信道补偿器得到去除信道特性的接收信号S0，以利于下一步信道译码。
本发明WCDMA移动通信系统指示信道空时发射分集接收器进行分集接收的方法，包括以下步骤a、系统前端接收含有公共导频信道和指示信道信号的基带信号，送到路径搜索与信道估计器；b、利用公共导频信道信号进行匹配滤波来进行多径搜索和信道估计，得到每条径的位置和信道估计值；c、基带信号通过两组解扰解扩器，每个解扰解扩器利用路径搜索与信道估计器输出的每条径的位置和信道估计值对单条路径的信号去除时延并进行解扰解扩，得到解扰解扩后的信号；所述的解扰解扩器的数目是所接收的径的个数，各有n个。
d、通过两个最大比合并器，分别对两组解扰解扩后的各路信号进行最大比合并；e、第二个最大比合并器的输出信号通过一个解分集器，对接收到的经过最大比合并的第二根天线信号进行解分集；f、第一个最大比合并器输出的信号和解分集器输出的信号通过一个加法器进行合并，得到包含衰落信道特性的指示信道信号；还包括以下步骤g、路径搜索与信道估计器输出的信道估计值通过两个衰落信道估计器，得到分集信号第一根、第二根天线传输信号的衰落特性；h、第二根天线传输的信号衰落特性通过衰落信道解分集器进行解分集处理；i、把解分集后的的第二根天线经历的衰落信道特性和第一根天线经历的衰落信道特性通过一第二加法器相加，得到总的衰落信道特性；j、总的没有去除衰落信道特性的接收信号和总的衰落信道特性通过一个衰落信道补偿器，利用衰落信道估计器输出的信息去除衰落信道幅度的影响，完成分集接收。所述的衰落信道补偿器是一个除法器，把最大比合并后的总接收信号和衰落信道估计器的总信道特性相除，得到去除衰落信道特性的信号。从而完成分集接收的功能。
本发明用于Rake中对WCDMA AICH、AP-AICH、CD/CA-ICH信道的接收，其进行接收的任何对幅度比较敏感的信号都会有所改善，使WCDMA AICH、AP-AICH、CD/CA-ICH信道接收性能显著提高。
权利要求
1.WCDMA移动通信系统指示信道空时发射分集接收器，包括一路径搜索与信道估计器，第一、第二两组解扰解扩器，第一、第二两个最大比合并器、一解分集器和一加法器；所述的路径搜索与信道估计器接收公共导频信道信号和基带信号，经匹配滤波后输出到两组解扰解扩器，同时该两组解扰解扩器中的各解扰解扩器也分别接收公共导频信道信号和基带信号；从第一组解扰解扩器输出的解扰解扩信号输出到第一最大比合并器，经合并后输出到加法器；从第二组解扰解扩器输出的解扰解扩信号经第二最大比合并器合并后输出到解分集器，经解分集后输出到加法器；特征在于还包括第一、第二两个衰落信道估计器、衰落信道解分集器、一第二加法器和一衰落信道补偿器；所述的从路径搜索与信道估计器输出的信号还分别送到第一、第二两个衰落信道估计器；从第一衰落信道估计器输出的信号输出到第二加法器；从第二衰落信道估计器输出的信号经衰落信道解分集器后输出到第二加法器；从加法器和第二加法器输出的信号分别输出到衰落信道补偿器后再输出。
2.根据权利要求1所述的WCDMA移动通信系统指示信道空时发射分集接收器，其特征在于第一、第二两组解扰解扩器中的解扰解扩器各为n个。
3.采用权利要求1所述的WCDMA移动通信系统指示信道空时发射分集接收器进行分集接收的方法，包括以下步骤a、系统前端接收含有公共导频信道和指示信道信号的基带信号，送到路径搜索与信道估计器；b、利用公共导频信道信号进行匹配滤波来进行多径搜索和信道估计，得到每条径的位置和信道估计值；c、基带信号通过两组解扰解扩器，每个解扰解扩器利用路径搜索与信道估计器输出的每条径的位置和信道估计值对单条路径的信号去除时延并进行解扰解扩，得到解扰解扩后的信号；d、通过两个最大比合并器，分别对两组解扰解扩后的各路信号进行最大比合并；e、第二个最大比合并器的输出信号通过一个解分集器，对接收到的经过最大比合并的第二根天线信号进行解分集；f、第一个最大比合并器输出的信号和解分集器输出的信号通过一个加法器进行合并，得到包含衰落信道特性的指示信道信号；其特征在于，还包括以下步骤g、路径搜索与信道估计器输出的信道估计值通过两个衰落信道估计器，得到分集信号第一根、第二根天线传输信号的衰落特性；h、第二根天线传输的信号衰落特性通过衰落信道解分集器进行解分集处理；i、把解分集后的的第二根天线经历的衰落信道特性和第一根天线经历的衰落信道特性通过一第二加法器相加，得到总的衰落信道特性；j、总的没有去除衰落信道特性的接收信号和总的衰落信道特性通过一个衰落信道补偿器，利用衰落信道估计器输出的信息去除衰落信道幅度的影响，完成分集接收。
4.根据权利要求3所述的WCDMA移动通信系统指示信道空时发射分集接收器进行分集接收的方法，其特征在于，步骤c所述的解扰解扩器的数目是所接收的径的个数。
5.根据权利要求3所述的WCDMA移动通信系统指示信道空时发射分集接收器进行分集接收的方法，其特征在于，步骤c所述的两组解扰解扩器中各有n个。
6.根据权利要求3所述的WCDMA移动通信系统指示信道空时发射分集接收器进行分集接收的方法，其特征在于，步骤j所述的衰落信道补偿器是一个除法器，把最大比合并后的总接收信号和衰落信道估计器的总信道特性相除，得到去除衰落信道特性的信号。
全文摘要
本发明WCDMA移动通信系统指示信道空时发射分集接收器及其分集接收方法，包括一路径搜索与信道估计器，第一、第二两组解扰解扩器，第一、第二两个最大比合并器、一解分集器和一加法器；路径搜索与信道估计器接收公共导频信道信号和基带信号经匹配滤波后输出到两组解扰解扩器，各解扰解扩器也同时接收公共导频信道信号和基带信号，经处理后输出到加法器；其特点是还包括第一、第二两个衰落信道估计器、衰落信道解分集器、一第二加法器和一衰落信道补偿器；从第一衰落信道估计器输出的信号及从第二衰落信道估计器输出的信号经衰落信道解分集器后分别输出到第二加法器；从加法器和第二加法器输出的信号分别输出到衰落信道补偿器后再输出。使接收的任何对幅度比较敏感的信号得以改善，信道接收性能显著提高。
文档编号H04L25/03GK1469565SQ02136069
公开日2004年1月21日 申请日期2002年7月17日 优先权日2002年7月17日
发明者于泽洋, 吴琼, 蔡立羽, 曹鹏志 申请人:上海贝尔有限公司