專利名稱：多徑搜索設備及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種碼分多址(CDMA)系統(tǒng)的接收設備，特別涉及一種多徑搜索系統(tǒng)和方法。
相關技術說明碼分多址(CDMA)是一種通過頻譜共享部分同時傳送信號的方法。例如，CDMA的最初應用是來自QUALCOMM的數(shù)字蜂窩電話技術，工作在800MHz頻帶和1.9GHz的PCS頻帶。
在CDMA系統(tǒng)中，消除自身信號的多徑衰落所產(chǎn)生的碼片間干擾(ICI)是非常重要的。為了增加系統(tǒng)容量并改善呼叫質量，減少多址干擾(MAI)也是很重要的。為了減少ICI，通常使用一種瑞克接收機(rake receiver)。為了減少MAI，可使用一種利用了陣列天線的波束形成方法。
智能天線系統(tǒng)只接收從所需方向上發(fā)送的信號，并抑制從其它方向上發(fā)送的其它信號。這種選擇性接收方案減少了MAI，從而增加了基站的信道容量。通過使用多個裝配的天線設備，智能天線系統(tǒng)控制在每個天線設備上接收到的信號的增益和相位。
智能天線分為一種多波束波束形成方法，用于固定天線模式；和一種自適應波束波束形成方法，用于根據(jù)時間和通信環(huán)境改變天線模式。多波束波束形成方法也被稱為固定波束波束形成方法。
在DS-CDMA通信系統(tǒng)的典型接收機中，瑞克接收機與天線關聯(lián)。瑞克接收機分配觸頭(finger)給一信號路徑，所述信號是搜索到的多個信號中能量超過閾值的信號。這時，為了分配觸頭給每個信號的路徑，提供了一種相應路徑的碼定時。為了同步碼定時，使用多徑搜索器。
為了同步碼定時，傳統(tǒng)多徑搜索器進行搜索窗大小的擴展，并得到了擴展信號的能量。然后，多徑搜索器把具有最大能量值的信號Zmax和一閾值比較。這里，如果信號Zmax的能量大于閾值，那么就把信號Zmax設定為多徑搜索器的判定變量。每當時隙數(shù)據(jù)被接收時都要重復進行所述處理。
為了減少ICI，傳統(tǒng)技術中在瑞克接收機上應用了一種天線分集的方法。將來，在WCDMA中采用這種使用天線分集方法的瑞克接收機具有很大的可能性。然而，天線分集方法需要在天線之間設置預定的距離。另外，在具有很多用戶的通信環(huán)境下，天線分集的方法并不能有效減少MAI。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個或多個實施例，本發(fā)明的目的是提供一種多徑搜索系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)和方法在傳統(tǒng)多徑搜索器上應用了一種波束形成智能天線技術。
根據(jù)一個或多個實施例，多徑搜索設備包括解擴接收到的I和Q信號的解擴單元；累加I和Q信號的累加器；對I和Q信號形成波束的波束形成單元；分別在I和Q信號的多個能量值中檢測一個較大能量值的能量檢測單元；和一個控制單元，用于比較所述較大能量值和一個閾值，且如果該較大能量值大于所述閾值，那么就設定該較大能量值的相應信號作為判斷變量。
波束形成單元包括多個波束形成裝置和多個天線，其中波束形成單元包括與多個天線一樣多的多個波束形成裝置。在一些實施例中，波束形成裝置是一種切換波束形成裝置，并且多個波束形成裝置并行排列。
例如，波束形成裝置包括多個固定波束波束形成器，其中每個波束形成裝置就包括多個固定波束波束形成器，其中多個固定波束波束形成器的數(shù)量大約等于天線的數(shù)量。
在某一實施例中，用I信號的預定加權向量乘以一累加I信號，用Q信號的預定加權向量乘以一累加Q信號，通過把前一個相乘獲得的值加到后一個相乘獲得的值，那么至少一個固定波束波束形成器輸出成形波束I信號。用Q信號的預定加權向量乘以一個累加I信號，用I信號的預定加權向量乘以一個累加Q信號，通過把前一個相乘獲得的值加到后一個相乘獲得的值，那么至少一個固定波束波束形成器輸出成形波束Q信號至少一個固定波束波束形成器基于以下式子獲得所述成形波束I信號bI(X，p-1)和所述成形波束Q信號bQ(X，p-1)。
bI(X,p-1)=YI×WI(X,p-1)(θ)+YQ×WQ(X,p-1)(θ);(X=0,1,2,3,···,P-1)]]>bQ(X,p-1)=YI×WQ(X,p-1)(θ)+YQ×WI(X,p-1)(θ);(X=0,1,2,3,···,P-1)]]>其中WI(X，p-1)(θ)表示第P個波束形成裝置包括的第X個固定波束波束形成器的I信號的加權向量，WQ(X，p-1)(θ)表示第P個波束形成裝置包括的第X個固定波束波束形成器的Q信號的加權向量。
例如，一個波束形成裝置分別相加從固定波束波束形成器輸出的成形波束I信號和成形波束Q信號，以分別生成累計I信號和累計Q信號。所述至少一個波束形成裝置分別輸出累計I信號和累計Q信號。
依照另一個實施例，一種多徑搜索方法，包括解擴接收到的I和Q信號；分別累加解擴的I和Q信號；通過多個波束形成裝置分離解擴的I/Q信號；為分離的I/Q信號進行波束形成；檢測成形波束信號的能量，以發(fā)現(xiàn)最大的能量值；與閾值比較檢測的最大能量值；如果最大能量值大于該閾值，則將所述最大能量值的對應信號設定為判定變量。
通過多個天線接收I和Q信號，并且其中波束形成裝置的數(shù)目大約等于天線的數(shù)目。多個波束形成裝置并行排列。波束形成裝置是一種切換波束形成裝置。每個波束形成裝置包括多個固定波束波束形成器。
如權利要求14的方法，其中至少一個波束形成裝置包括與天線數(shù)量大約相同的固定波束波束形成器。用I信號的預定加權向量乘以一累加I信號，用Q信號的預定加權向量乘以一累加Q信號，通過把前一個相乘獲得的值加到后一個相乘獲得的值，那么每個固定波束波束形成器就輸出成形波束I信號。
在某些實施例中，用Q信號的預定加權向量乘以一累加I信號，用I信號的預定加權向量乘以一累加Q信號，通過把前一個相乘獲得的值加到后一個相乘獲得的值，那么至少一個固定波束波束形成器輸出成形波束Q信號。至少一個波束形成裝置分別相加從固定波束波束形成器輸出的成形波束I信號和成形波束Q信號，至少一個波束形成裝置分別輸出累計的I信號和累計的Q信號。
仍依照另一個實施例，一種多徑搜索設備，包括解擴接收的I和Q信號的解擴單元；累加I和Q信號的累加器；包括多個波束形成裝置的波束形成單元，用于成束I和Q信號，每個波束形成裝置包括多個固定波束波束形成器；分別在I和Q信號的能量值之間檢測較大能量值的能量檢測單元，；和控制單元，用于把檢測的最大能量值與閾值相比較，及如果最大能量值大于該閾值，則設定所述最大能量值的一個對應信號為判定變量。
通過把第一個值加到第二個值，那么至少一個固定波束波束形成器輸出一個成形波束I信號；第一個值是通過用I信號的預定加權向量乘以一個累加I信號獲得的，第二個是通過用Q信號的預定加權向量乘以一個累加Q信號獲得的。通過把第三個值加到第四個值，那么至少一個固定波束波束形成器一個成形波束Q信號。
在一些實施例中，第三個值是通過用Q信號的預定加權向量乘以一個累加I信號獲得的。第四個值是通過用I信號的預定加權向量乘以一個累加Q信號獲得的。至少一個固定波束形成器基于以下式子獲得一個成形波束I信號bI(X，p-1)和一個成形波束Q信號bQ(X，p-1)bI(X,p-1)=YI×WI(X,p-1)(θ)+YQ×WQ(X,p-1)(θ);(X=0,1,2,3,···,P-1)]]>bQ(X,p-1)=YI×WQ(X,p-1)(θ)+YQ×WI(X,p-1)(θ);(X=0,1,2,3,···,P-1)]]>其中WI(X，p-1)(θ)表示第P個波束形成裝置包括的第X個固定波束波束形成器的I信號的加權向量，WQ(X，p-1)(θ)表示第P個波束形成裝置包括的第X個固定波束波束形成器的Q信號的加權向量。
對本領域技術人員來說，從下面參照附圖的實施例的詳細描述，本發(fā)明的這些和其他實施例將更容易理解，本發(fā)明不被限定為任何公開的特定實施例。


所附附圖被包含在此，以提供對本發(fā)明的更進一步的理解，并入到說明書中并構成本說明書的一部分，描述了本發(fā)明實施例，并和對應的說明一起來解釋本發(fā)明的原理。
圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種多徑搜索設備結構圖；圖1B是圖1A中切換波束形成器的結構圖；和圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種多徑搜索方法的流程圖。
根據(jù)一個或多個系統(tǒng)的實施例，在不同圖中使用的相同數(shù)字表示的本發(fā)明的功能部件、元件和特征都表示一樣、等價或類似的功能部件、元件和特征。
具體實施例方式
參照圖1A，根據(jù)一個實施例，根據(jù)本發(fā)明的多徑所搜設備包括解擴模塊100，累加器140和160；波束形成單元200；能量檢測單元300，和控制單元400。解擴模塊100為輸入信號(RX_I，RX_Q)執(zhí)行一解擴操作，而累加器140和160分別累加解擴的I/Q信號。
波束形成單元200位于解擴模塊100和能量檢測單元300之間，執(zhí)行波束形成操作。在一個實施例中，波束形成單元200包括一個或多個切換波束形成器250。例如，如果系統(tǒng)包括并行排列的P個天線，那么就分別使用P個波束形成器250。每個切換波束形成器250包括多個固定波束波束形成器(圖1B)。在特定實施例中，每個波束形成器可以包括P個天線。
在某些實施例中，波束形成方法用于自然擴展基于傅立葉變換的頻譜分析，擴展到配置的天線上。所述方法通過給天線上的特定關聯(lián)信號提供一個大加權值，來最大化一個輸出值，改善了信號的噪聲比。這就是說，波束形成單元用集中到天線中的信號乘以不同的加權值，然后再相加，這樣抑制了非期望方向上的信號，從而充當了空間濾波器。
能量檢測單元300用于獲得信號的能量，分別平方通過波束形成單元200的I/Q信號，并把它們相加。控制單元400獲得在檢測到的信號Z0～ZP-1中能量值最大的信號Zmax?？刂茊卧?00把信號Zmax與一個閾值比較，如果信號Zmax的能量大于該閾值，那么信號Zmax就被設定為多徑搜索設備的判定變量。例如，每當時除數(shù)據(jù)被接收時所述處理被重復執(zhí)行。
參照圖2，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的一種多徑搜索方法包括，為輸入的I和Q信號進行解擴，分別累加解擴的I和Q信號(S10)；通過多個波束形成裝置250分離解擴的I/Q信號，并為分離的I/Q信號進行波束形成(S20)；檢測成形波束信號的能量(S30)；與閾值比較檢測的最大能量值(S40)；及如果最大能量值大于所述閾值，那么就設定該最大能量值對應的信號作為判定變量。
根據(jù)本發(fā)明的多徑搜索設備，在傳統(tǒng)多徑搜索器上使用了一種固定多波束形成方法和一種智能天線技術。為了消除仍存在于解擴信號中的干擾成分，多徑搜索設備通過按順序解擴、波束形成和能量檢測來處理接收的信號。
在一個實施例中，為了改善傳統(tǒng)多徑搜索設備的執(zhí)行操作，及消除仍存在于解擴信號中的干擾成分，在解擴模塊和能量計算設備之間使用了切換波束形成器(或多波束波束形成器)。
下面更詳細解釋根據(jù)本發(fā)明的多徑搜索設備的操作。根據(jù)一個實施例，集中到每個天線的信號經(jīng)過RF信號處理設備(沒有示出)和A/D轉換器(沒有示出)。信號被轉換成在接收設備中可處理的數(shù)字信號(I/Q信號)，然后輸入到多徑搜索設備的解擴模塊100。
解擴模塊100分別為輸入的I/Q信號進行解擴，并且解擴的I/Q信號分別被同步和累加。然后，分別把累加的I/Q信號發(fā)送到波束形成單元200。發(fā)送到波束形成單元200的I/Q信號被分離到每個切換波束形成器250(0～P-1)，及每個切換波束形成器250用相應于不同方向的加權向量乘以發(fā)送的I/Q信號，從而進行一波束形成。
每個切換波束形成器250的波束形成操作可以用以下公式表示。如果累加的I和Q信號分離到每個切換波束形成器250中，那么就用I信號的預定加權向量WI(θ)乘以一個累加I信號(YI)，用Q信號的預定加權向量WQ(θ)乘以一個累加Q信號(YQ)，通過把前一個相乘獲得的值加到后一個相乘獲得的值，切換波束形成器250的每個固定波束波束形成器輸出一個成形波束I信號(bI)，及用Q信號的預定加權向量WQ(θ)乘以一個累加I信號(YI)，用I信號的預定加權向量WI(θ)乘以一個累加Q信號(YQ)，通過把前一個相乘獲得的值加到后一個相乘獲得的值，輸出一個成形波束Q信號(bQ)。
在一些實施例中，每個波束形成裝置分別相加從固定波束形成器中輸出的成形波束I信號和成形波束Q信號，并且分別輸出相加的I信號和相加的Q信號。例如，切換波束形成器的操作可以如下表示。下面公式用于P-1th切換波束形成器的操作。
I信號bI(0,p-1)=YI×WI(0,p-1)(θ)+YQ×WQ(0,p-1)(θ)]]>bI(1,p-1)=YI×WI(1,p-1)(θ)+YQ×WQ(1,p-1)(θ)]]>bI(p-1,p-1)=YI×WI(p-1,p-1)(θ)+YQ×WQ(p-1,p-1)(θ)]]>BI(p-1)=ΣX=0p-1bI(X,p-1)=bI(0,p-1)+bI(1,p-1)+···+bI(p-1,p-1)]]>Q信號bQ(0,p-1)=YI×WQ(0,p-1)(θ)+YQ×WI(0,p-1)(θ)]]>bQ(1,p-1)=YI×WQ(1,p-1)(θ)+YQ×WI(1,p-1)(θ)]]> bQ(p-1,p-1)=YI×WQ(p-1,p-1)(θ)+YQ×WI(p-1,p-1)(θ)]]>BQ(p-1)=ΣX=0p-1bQ(X,p-1)=bQ(1,p-1)+···+bQ(p-1,p-1)]]>切換波束形成器250的輸出信號(I/Q信號)分別發(fā)送到能量檢測單元300。能量檢測單元300檢測發(fā)送的I/Q信號的能量。能量檢測單元300的輸出信號Z0～ZP-1，也就是，由每個切換波束形成器250輸出的I/Q信號產(chǎn)生的信號能量值，被分別平方，并彼此相加。
控制單元400得到一信號Zmax，在能量檢測單元300的輸出信號Z0～ZP-1中該信號具有最大能量值，然后該信號Zmax與一閾值比較。如果信號Zmax的能量大于所述閾值，控制單元400設定該信號Zmax作為多徑搜索設備的判定變量。例如，重復執(zhí)行所述處理，直到時隙數(shù)據(jù)被接收。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，本發(fā)明是一種二維結構(時間和空間)的多徑搜索設備。在傳統(tǒng)多徑搜索設備中應用了一種波束形成技術。本發(fā)明減少了干擾，并改善了傳統(tǒng)多徑搜索設備的性能。并且，本發(fā)明能有效減少MAI，由此不僅增加了基站的容量，還增加了小區(qū)的覆蓋。
上面描述的實施例考慮到了各方面，僅作為示意性說明，而沒有以任何方式進行限制。這樣，其它提供本發(fā)明各方面的代表性的實施例、系統(tǒng)結構、平臺和實現(xiàn)都可以利用，但并不脫離這里描述的本質特征。這些和實施例公開特征的各種其它改變和組合都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。本發(fā)明通過權利要求書及其等效的全部范圍進行限定。
權利要求
1.一種多徑搜索設備，其特征在于，包括解擴接收I和Q信號的解擴單元；累加所述I和Q信號的累加器；成束所述I和Q信號的波束形成單元；分別檢測所述多個I和Q信號能量值中最大能量值的能量檢測單元；和控制單元，用于將所述最大能量值與閾值進行比較，并且如果所述最大能量值大于所述閾值，則設定所述最大能量值對應的信號作為判定變量。
2.如權利要求1的所述設備，其特征在于，波束形成單元包括多個波束形成裝置
3.如權利要求2所述的設備，還包括多個天線，其特征在于，波束形成單元包括與多個天線一樣多的波束形成裝置。
4.如權利要求2所述的設備，其特征在于，波束形成裝置是一種切換波束形成裝置。
5.如權利要求2所述的設備，其特征在于，多個波束形成裝置并行排列。
6.如權利要求2所述的設備，其特征在于，每個波束形成裝置包括多個固定波束波束形成器。
7.如權利要求3所述的設備，其特征在于，每個波束形成裝置包括多個固定波束波束形成器，其中多個固定波束波束形成器的數(shù)量大約等于天線的數(shù)量。
8.如權利要求6所述的設備，其特征在于，用I信號的預定加權向量乘以一累加I號，用Q信號的預定加權向量乘以一累加Q信號，通過把前一個相乘值加到后一個相乘值，那么至少一個固定波束波束形成器輸出一成形波束I信號。
9.如權利要求8所述的設備，其特征在于，用Q信號的預定加權向量乘以一累加I信號，用I信號的預定加權向量乘以一累加Q信號，通過把前一個相乘值加到后一個相乘值，那么至少一個固定波束波束形成器輸出一成形波束I信號。
10.如權利要求9所述的設備，其特征在于，基于以下公式，至少一個固定波束波束形成器得到所述成形波束I信號bI(X，p-1)和所述成形波束Q信號bQ(X，p-1)bI(X,p-1)=YI×WI(X,p-1)(θ)+YQ×WQ(X,p-1)(θ);(X=0,1,2,3,···,P-1)]]>bQ(X,p-1)=YI×WQ(X,p-1)(θ)+YQ×WI(X,p-1)(θ);(X=0,1,2,3,···,P-1)]]>其中WI(X，p-1)(θ)表示第P個波束形成裝置包括的第X個固定波束波束形成器的I信號的加權向量，WQ(X，p-1)(θ)表示Pth波束形成裝置包括的Xth固定波束波束形成器的Q信號的加權向量。
11.如權利要求8所述的設備，其特征在于，至少一個波束形成裝置分別相加從固定波束波束形成器輸出的成形波束I信號和成形波束Q信號，以分別產(chǎn)生一累加I信號和一累加Q信號。
12.如權利要求11所述的設備，其特征在于，所述至少一個波束形成裝置分別輸出所述累加I信號和累加Q信號。
13.一種多徑搜索方法，其特征在于，包括解擴接收的I和Q信號；分別累加所述I和Q信號；通過多個波束形成裝置分離解擴的I/Q信號；為分離的I/Q信號進行波束形成；檢測成形波束信號的能量值，以發(fā)現(xiàn)一最大能量值；與一閾值比較檢測的最大能量值；和如果該最大能量值大于所述閾值，則設定該最大能量值對應的信號作為判定變量
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，通過多個天線接收I和Q信號，及其中波束形成裝置的數(shù)量大約等于天線的數(shù)量。
15.如權利要求13所述的方法，其特征在于，多個波束形成裝置并行排列。
16.如權利要求13所述的方法，其特征在于，波束形成裝置是一種切換波束形成裝置。
17.如權利要求13所述的方法，其特征在于，每個波束形成裝置包括多個固定波束波束形成器。
18.如權利要求14所述的方法，其特征在于，至少一個波束形成裝置包括與天線數(shù)量大約一樣多的固定波束波束形成器。
19.如權利要求17所述的方法，其特征在于，用I信號的預定加權向量乘以一累加I信號，用Q信號的預定加權向量乘以一累加Q信號，通過把前一個相乘值加到后一個相乘值，那么至少一個固定波束波束形成器輸出一成形波束I信號。
20.如權利要求19所述的方法，其特征在于，用Q信號的預定加權向量乘以一累加I信號，用I信號的預定加權向量乘以一累加Q信號，通過把前一個相乘值加到后一個相乘值，那么至少一個固定波束波束形成器輸出一成形波束Q信號。
21.如權利要求19所述的方法，其特征在于，至少一個波束形成裝置分別相加從固定波束波束形成器輸出的成形波束I信號和成形波束Q信號。
22.如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述至少一個波束形成裝置分別輸出所述累加I信號和累加Q信號。
23.一種多徑搜索設備，其特征在于，包括解擴接收I和Q信號的解擴單元；累加所述I和Q信號的累加器；波束形成單元，包括多個波束形成裝置，其中每個又包括多個固定波束波束形成器，用于成束所述I和Q信號；分別在多個所述I和Q信號能量值中檢測一最大能量值的能量檢測單元；和控制單元，用于與一閾值比較所述最大能量值，并且，如果該最大能量值大于所述閾值，則設定該最大能量值對應的信號作為判定變量。
24.如權利要求23所述的多徑搜索設備，其特征在于，通過把第一個值加到第二個值，那么至少一個固定波束形成器輸出一成形波束I信號。
25.如權利要求24所述的多徑搜索設備，其特征在于，第一個值是通過用I信號的一預定加權向量乘以一累加I信號得到的。
26.如權利要求24所述的多徑搜索設備，其特征在于，第二個值是通過用Q信號的一預定加權向量乘以一累加Q信號得到的。
27.如權利要求23所述的多徑搜索設備，其特征在于，至少一個固定波束波束形成器通過把第三個值加到第四個值，輸出一成形波束Q信號。
28.如權利要求27所述的多徑搜索設備，其特征在于，第三個值是通過用Q信號的一預定加權向量乘以一累加I信號得到的。
29.如權利要求27所述的多徑搜索設備，其特征在于，第四個值是通過用I信號的一預定加權向量乘以一累加Q信號得到的。
30.如權利要求27所述的多徑搜索設備，其特征在于，至少一個固定波束波束形成器基于以下公式，得到所述成形波束I信號bI(X，p-1)和所述成形波束Q信號bQ(X，p-1)bI(X,p-1)=YI×WI(X,p-1)(θ)+YQ×WQ(X,p-1)(θ);(X=0,1,2,3,···,P-1)]]>bQ(X,p-1)=YI×WQ(X,p-1)(θ)+YQ×WI(X,p-1)(θ);(X=0,1,2,3,···,P-1)]]>其中WI(X，p-1)(θ)表示第P個波束形成裝置包括的第X個固定波束波束形成器的一信號對應的加權向量，WQ(X，p-1)(θ)表示第P個波束形成裝置包括的第X個固定波束波束形成器的一信號對應的加權向量。
全文摘要
本發(fā)明公開的是一種二維結構(時間和空間)的多徑搜索設備，其中在傳統(tǒng)多徑搜索設備中采用了一種波束形成技術，該設備減少了接口，改善了傳統(tǒng)多徑搜索設備的性能，并且有效減少了MAI，這樣不僅增加了基站的傳輸性能，還增加了小區(qū)覆蓋。
文檔編號H04B1/707GK1501615SQ200310104569
公開日2004年6月2日 申請日期2003年10月17日 優(yōu)先權日2002年10月18日
發(fā)明者金相俊 申請人:Lg電子株式會社