在多径分集的闭环WCDMA系统中用于加权检测的处理器和方法 【发明领域】
本发明涉及处理扩频信号，并且尤其涉及用于在瑞克接收机中处理CDMA信号的加权检测。
【发明背景】
码分多址(CDMA)，并且特别是直接序列CDMA，是为许多应用所使用的扩频数字通信(包括例如移动通信)的一种技术。在直接序列CDMA中，数据信号与伪随机噪声码形式的扩展波形组合从而形成一个用于发射的编码信号。所述码的频率(即码片速率)可以是数据信号频率(即，比特速率或码元速率)的数倍，因此把数据信号和扩展波形组合的效果是：比特周期被分成较小的码片周期。在接收机处，该信号与相同的扩展码组合以提取该数据信号。该技术通过在一个宽的带宽上扩展信号能量来提供高数据容量，从而增加带宽利用并减少窄带干扰效应。在直接序列CDMA中，发射机和接收机的扩展码应该在一个码片周期内同步以便获得可靠的通信。多径效应使同步更困难，因为从基站到接收设备的无线信道可能有不同信道特性地好几个路径，它们会由于接收设备的移动而可能不同。
在诸如宽带CDMA(WCDMA)系统和WCDMA第三代伙伴计划(3GPP)系统之类的一些CDMA系统中，可以实现闭环分集模式，其中，基站使用两个或更多天线来向移动接收机发射。为了改善CDMA信号的接收，移动接收机使用了一个反馈机制。接收机可以向发射机发送反馈比特来指示发射机调整或改变分集模式信号的相位和/或幅度分量。此反馈机制允许发射机选择适合基站和移动接收机之间的信道条件和传播特性的加权。这也允许移动接收机在组合接收信号的多径分量时利用已知加权。用这种方式可以将接收功率最大化。可是，有一个问题是：反馈信道并不总是可靠的，因此基站使用的加权可能与移动接收机预期的不同。加权之间的这种失配导致性能的降低。不幸地，移动接收机没有办法知道发射机何时没有接收到反馈信息。
因此，需要一种用于加权检测的改良接收机和方法。还需要一种适合使用在闭环分集模式通信系统(包括WCDMA系统)中用于加权检测的接收机和方法。
附图简述
本发明用所附权利要求中的特征指出。可是，当结合附图考虑时通过参见详细说明，可以导出本发明更完整的理解，附图中，相同的参考数字是指附图各处相同的项，附图中：
图1是根据本发明实施例的接收机一部分的功能方框图；
图2说明了根据本发明实施例使用在加权集检测中的格形；和
图3是根据本发明实施例的加权检测过程的流程图。
详细说明
在此陈述的说明阐明了本发明的各个实施例并且这样的说明不打算被解释为以任何方式进行限制。图1是根据本发明实施例的接收机一部分的功能方框图。接收机100可以是单向或双向通信设备的一部分，比如，无线电话，双向电台或者是端用户设备一部分的接收机。接收机100尤其解扩扩频信号。在WCDMA实施例中，接收机尤其解扩专用物理信道。WCDMA可以应用一个两层的码结构，其包括一个正交扩展码和伪随机扰码。使用信道化码执行扩展，所述信道化码把数据码元转换成为若干码片，所述码片增加信号带宽以产生一个扩频信号。在不同扩展码之间的正交性可以通过树形构造的正交码来获得。扩展码例如可以包括Gold码，沃尔什(Walsh)码，Hadamard码，正交可变扩展因数(OVSF)信道化码和/或其它序列。例如，扰码可以在下行链路中用于小区分离以及在上行链路中用于用户分离。接收机100尤其适合于接收扩频信号，包括例如WCDMA信号、IS-95 CDMA信号和其它直接序列CDMA信号。
物理信道有一个与比特率相应的扩展因数，并且由无线帧和时隙组成。根据本发明的WCDMA实施例，帧长度例如可以是10ms并且一帧例如可以包括15时隙。每个时隙具有包含比特的字段。每一时隙的比特数量可以取决于物理信道的扩展因数和时隙格式。
接收机100包括接收扩频信号的天线102和用适当的扩展码解扩接收到的扩频信号的解扩器104。扩展码可以由接收机100的处理器106提供。接收机100还包括瑞克接收机108来用处理器106提供的加权来加权和组合接收信号的多径分量组合。处理器106包括若干个功能元件，其中一些在图1中被说明了。可以使用软件来把处理器106配置为实现这些功能元件。处理器106的功能元件可以包括导频信道测量元件110、专用信道测量元件112、加权选择元件114、度量计算元件116、加权检测元件118和信道抽头计算元件120，虽然本发明的范围不限制在这个方面中。在替换实施例中，处理器106的功能元件可以包括用于执行类似功能的硬件和/或元件。处理器106可以是用软件配置的数字信号处理器(DSP)。
在一个WCDMA实施例中，导频信道测量元件110可以测量接收导频信道的特性。加权选择元件114至少基于导频信道测量值，从发射机使用的一组预确定信道加权集中确定适当的加权集。加权选择元件114可以生成诸如一个或多个反馈比特之类的反馈，以便发射回发射基站，所述反馈可以被发射基站使用在向接收机100发射信号中。反馈可以指示发射基站选择一个特定加权集以便在发射后续时隙中使用。反馈还可以指示基站如何改变以分集模式被发射给接收机100的专用信道的后续时隙的特性，例如相位和幅度。
专用信道测量元件112测量信道的时隙特性以便确定信道估计。在一个WCDMA实施例中，专用信道测量元件112可以测量专用物理信道(DPCH)的当前时隙的导频码元以便确定当前信道估计。所测量的特性可以包括例如接收到的分集模式信号的相位和幅度。
度量计算元件116为可能已经在发射信道时隙中使用的每个加权集计算度量。在一个实施例中，可以有达十六个或更多个加权集，它们可能已经被使用在发射当前时隙的分集信号中。在这个实施例中，为这些预定加权集中的每一个计算度量。度量计算元件116可以使用格形算法来计算加权集的度量，并且这些度量可以基于一个测量概率、转移概率和加权集的先前度量。测量概率可以是基站至少基于来自元件112中的信道估计使用加权集来发射当前时隙的概率。转移概率可以是一个加权集在发射时隙中从先前加权集改变为另一加权集的概率。转移概率至少基于元件114的先前加权选择。加权集的先前度量可以是与格形中的一个分支连接的先前加权集相关的度量。转移概率、测量概率和先前度量可以被组合起来以便确定当前时隙每一加权集的度量。这将在下面更详细地解释。
加权检测元件118选择具有最大度量的加权集并且把它提供给信道抽头计算元件120，用于生成瑞克接收机108所使用的信道抽头。
在至少一个实施例中，接收机100可以适合于按照WCDMA 3GPP标准系统来操作，所述WCDMA 3GPP标准系统实现了一个闭环分集模式，其中，基站使用两个或更多天线发射，并且，通过移动接收机在反馈信道上提供的反馈，至少可以部分地确定天线之间的相位和幅度差值。在这些实施例中，接收机100尤其可以实现与加权选择相关的两个过程。第一个过程由加权选择元件114执行，所述第一过程选择由基站在发射信道时隙中使用的加权集，并通过一个反馈信道提供。
第二个过程由元件112、116、118和120执行，处理反馈信道的可靠性问题并被用来检测实际上可能已经被基站在发射当前时隙中使用的加权。这个过程可以至少基于从专用信道和诸如连续导频信道(CPICH)之类的导频信道的导频码元中导出的信道估计。这个过程也可以利用接收机在第一个过程中选择的加权。因为对于每个时隙，加权可以改变，所以接收机可以为每个时隙估计加权。在这个实施例中，信道估计被用来生成一个度量，其反映某些加权集实际上在发射信道时隙中被使用的概率。这个度量被称为测量概率，取决于为可能已经被使用的每一加权集所测试的当前时隙的信道估计，而不取决于提供给发射机的反馈信息。
因为被使用的实际加权集在一些时隙周期上已经受到反馈信道的影响，所以在每个时隙生成的反馈具有可能在若干个后续时隙上持续的效应。在至少一个实施例中，本发明尤其使用来自先前时隙中的信息实现对发射机用于当前时隙的加权集的智能检测。格形算法例如是可以被使用的一种算法。传统格形算法的一个问题是在若干个时隙上与信息估计相关的延迟。这个传统方法通常需要在存储器中存储这些时隙的大量数据，这使得对于移动通信设备来说是不太期望的。在至少一个实施例中，本发明可以使用没有显著延迟的格形算法。来自先前时隙的历史信息被收集并且在每个时隙按照最高的节点度量来做出一个判定。因此，决定可以被做出而没有很大的延迟，并且可以至少基于当前时隙测量值和先前时隙的历史记录。此外，格形算法包括在先前加权检测中检测误差并改变后续加权检测以降低这种误差效应的能力。
图2说明了根据本发明实施例使用在加权集检测中的格形。格形200可用来帮助设想用于计算度量和诸如接收机100之类接收机部分的加权集检测的格形算法的操作。格形200的每个节点202对应于时隙序列209中的一个时隙208和一组预定加权集210中的一个加权集206。分支204把先前时隙的一个节点与下一时隙的一个以上节点连接。节点的每一行与加权集中特定的一个相关，而每一列与一个特定时隙相关。每个节点202可以有与之相关的一个节点度量，并且每一分支204可以有与之相关的一个分支度量。分支度量可以从测量概率和转移概率中被计算出。节点度量是从到该节点的分支的分支度量与由所述特定分支连接的先前节点的节点度量的组合中选出的最高度量。例如，可以通过把分支度量加到先前节点度量上来计算一个节点度量。因为有一个以上的分支到一个节点，所以可以计算出若干个节点度量，可是，这些节点度量的最大值被选择作为一个特定节点的节点度量。与具有与特定时隙相关的那些节点的所有节点度量中最大值的那个节点相应的加权集可用来在那个时隙为瑞克接收机生成信道抽头。
正如可以看到的，来自先前时隙中的历史记录和当前测量值被一起用于检测当前时隙的加权。当选择时隙的一个节点没有到先前时隙所选的节点的分支时，该算法可能已经在先前选择的加权中检测到差错。由于没有许多延迟，差错不被纠正，可是，利用当前信息可做出一个更聪明的决定。
格形200说明了在先前时隙的一个节点和下一时隙的那些节点之间有两个分支的实施例。在这个实施例中，对于特定的先前加权集，反馈带宽可以限制到预定数目的加权集的转移。系统要求和发射机约束也可以确定这些限制。在这个实施例中，可能有发射机可以用于下一时隙的有限数量的加权集，它们被格形中的分支反射。其它实施例可以包括两个以上这样的分支。
可以由本发明的一个或多个实施例实现的格形算法在几个方面不同于传统格形算法。例如，和传统格形算法不同，利用与结果节点(resulting node)相关的度量而不是节点之间的转移。另外，和传统格形算法不同，一旦特定时隙的度量被计算，可以做出那个时隙的决定，因此实质上没有延迟。此外，和传统格形算法不同，当通过格形的一条路径对于一个特定时隙未导致具有最大度量的节点时，则本发明的格形算法允许通过为该时隙选择具有最大度量的节点来开始通过格形的一条新路径。因此，当有足够能量来检测加权检测中的差错时，它可以被纠正。加权检测中的差错影响被显著降低并不会继续进一步通过格形。和传统格形算法不同，因为通过格形的路径未被使用，所以当加权估计中的差错产生时，没有理由重建该路径。本发明的其它实施例可以利用有更多延迟的一个更传统的格形算法。
图3是根据本发明实施例的加权检测过程的流程图。虽然过程300的个体操作被说明和描述为分离的操作，但是应当指出，一个或多个个体操作可以被同时执行。另外，决没有要求操作按照所说明的顺序来执行。
过程300检测用于在瑞克接收机中组合多径信号的加权集。在信号已经被解扩之后，选定的加权集的加权可以被用在瑞克接收机中，以便为当前时隙计算信道抽头。过程300可以增加检测基站在发射当前时隙中所使用的同一加权集的概率。加权集的每一加权例如可以具有相位和幅度分量，并且每个加权集可以具有至少两个加权。加权集可以对应于基站发射的分集模式信号。虽然是对有两个加权的加权集描述过程300，但是过程300同样适用于两个以上的加权集，例如当基站发射两个以上分集模式信号时。在一个实施例中，过程300可以利用格形算法来帮助从一组预定加权集中选择一个加权集。
操作302测量一个信道的当前时隙特性以便确定当前信道估计。在一个WCDMA实施例中，操作302可以测量专用物理信道(DPCH)和诸如连续导频信道(CPICH)之类导频信道的当前时隙的导频码元，以便确定当前信道估计。所测量的特性可以包括例如接收到的分集模式信号的相位和幅度。
操作304至少基于操作302的信道估计来确定一个概率，所述概率是基站使用加权集来发射测量时隙的概率。例如，基站可以使用预定数量的加权集之一以分集模式发射信道的一个时隙。在一个WCDMA实施例中，基站可以使用十六个加权集之一用于时隙发射。至少基于来自操作302的信道估计，操作304可以计算预定加权集的概率。换言之，操作304生成特定加权集实际上可能已经被用于发射在所述时隙期间接收的码元的概率。在操作304中确定的概率可以被称为测量概率。每个加权集可以由格形上的节点行来表示，而时隙可以由格形上的节点列来表示。
操作306确定加权集在发射当前时隙中从先前加权集改变为当前加权集的概率。这个概率可以被称为转移概率，并且可以至少基于从接收机到发射机的先前反馈(例如，一个或多个反馈比特)。在基站可能具有预定数量的加权集用于发射时隙的实施例中，操作306为每个加权集确定转移概率。在本发明的一个实施例中，接收机可能已经提供反馈给发射基站以便向基站指示改变用于发射后续时隙的加权集。在这个实施例中，至少基于先前使用的加权集，发射机可以被限定为某些加权集。换言之，用于发射先前时隙的加权集可以限制已经被用于发射当前接收时隙的加权集选项。例如，发射机响应于反馈实际上使用接收机请求的加权集的概率可能很高，可是，由于反馈信道中的不可靠性，发射机可能没有正确地接收到来自接收机的反馈并且接收机不能确定发射机实际上使用什么加权集。例如，由于差信道条件，发射机可能没有接收到实际上由接收机发送的反馈。因此，发射机可能已经使用与接收机请求的加权集不同的另一加权集来发射时隙是可能的。操作306至少基于加权集之间的转移限制和已经被发送给发射机的反馈来计算使用每个加权集的概率。
当加权集被表示为格形上的行而时隙被表示为格形上的列时，有关后续时隙之间的加权集的改变的限制将限制一个节点到下一时隙的某些节点之间的格形的分支。换言之，由于对时隙之间加权集的改变的限制，来自每个节点的分支可能只存在于后续时隙的某些节点。例如在图2中，在先前时隙的一个节点和后续时隙的那些节点之间图示了两个分支，在这个示例中意味着反馈带宽对于特定的先前加权集可能将转移限制于某两个加权集。系统要求和发射机约束也可以确定这些限制。在这个实施例中，可能有发射机可以用于下一时隙的有限数量的加权集。可是，过程300同样适用于到后续时隙的节点具有两个或更多分支的情况。
操作308组合转移概率和测量概率以便确定转移到当前时隙的每一加权集的度量。当一个格形被使用时，这些度量可以被称为分支度量。在这个实施例中，操作308为表示先前时隙的格形节点和表示当前时隙的节点之间的分支计算分支度量。在操作308中，来自操作304和306的概率被组合起来以便为某些先前节点和表示当前时隙的集合的节点之间的每个分支确定分支度量。分支度量可以通过转移概率和测量概率的对数和来计算出。
操作310为当前时隙的每一可能加权集计算一个加权集度量。当格形被使用时，操作310为表示当前时隙的格形中节点集的每个节点计算节点度量。在操作310中，节点度量至少基于连接分支的分支度量和由所述连接分支连接的先前节点的节点度量中的一个。因为这里可能有把当前节点集的节点与先前节点联接的两个或更多分支，所以对于每个节点可能会计算出两个或更多节点度量，可是操作310也可以选择具有最大值的节点度量作为特定节点的节点度量。在操作310完成时，每一可能的加权集具有与之相关的一个度量。该度量包括测量信息(例如操作304)和转移信息(例如操作306)。
操作312选择具有最高度量的当前时隙的加权集。当格形被使用时，操作312选择具有最大节点度量的节点来标识相应加权集。操作314可以使用在操作312中识别的加权集用于处理信道的当前时隙。例如，操作314可以使用加权集来确定适当的信道抽头，用于在瑞克接收机中组合信号多径分量。所选择的加权集可以被用于处理当前时隙。操作316可以对接收信道的下一时隙重复过程300的操作。
因此，确定在接收机中用于组合信号的加权的接收机和方法已经被描述。在一个实施例中，一种用于加权检测的改良接收机和方法被提供。在另一实施例中，用于加权检测的接收机和方法适于用在闭环分集模式通信系统中，包括例如宽带码分多址(WCDMA)系统。在另一实施例中，一种用于加权检测的接收机和方法使用发送给发射机的先前反馈信息和信道估计来估计被基站使用的加权。格形算法可用来确定没有显著时隙延迟的加权。加权可用来生成信道抽头，信道抽头由瑞克接收机用来组合接收信号的多径分量。
特定实施例的前述说明充分揭露了本发明的一般性质，其他人可以通过应用现在的知识来轻易修改它并把它适用于各个应用而没有偏离一般原理的概念，因此这些适配和修改打算理解为在所公开实施例的等价物的含意和范围之内。要理解，在此使用的措辞或术语是为了说明的目的而非是为了限制。因此，本发明打算包含落在所附权利要求的精神和宽范围内的所有这些替换方案、修改、等价物及变化。