[发明专利]码分多址通信系统中的多径检测方法及接收机

说明书

技术领域

本发明涉及多径检测技术，特别是指一种码分多址(CDMA)通信系统中的多径检测方法及CDMA接收机。

背景技术

CDMA技术具有大容量、多用户、软容量以及具有抑制系统带内噪声的优点，相对于传统的频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)技术具有明显的优势。正因如此，以CDMA技术为基础的第三代(3G)移动通信系统成为当前大力推进的主流无线移动通信商用系统。

在采用码分多址的无线通信系统中，无线信号在空中传播时一方面要受到障碍物、电离层等的阻挡、折射、反射和散射的影响，另一方面有限带宽的信号在空中传播时还会在频域上发生偏移和扩展，因此，接收机收到的信号已经不是直达的一路信号，而是从不同方向经不同路径来的多路信号，该多路信号中所传输的原始数据都一样，但具有不同的延时，是相互独立的发送信号复本的叠加，一般将这种从不同路径来的同一数据源信号称为多径信号。

在直接序列码分多址(DS-CDMA)系统中，由于数据符号被长的伪随机(PN)序列所扩展，因此每个码片(chip)的持续时间很短，这样，通过不同路径传到接收机的信号，就能在码片上被有效地分离。那么，如果能在码片级准确地跟踪到各路信号，之后再对每路信号用具有多个接收分支(finger)的瑞克(RAKE)接收机来分别处理、合并，就可以将多径混叠带来的干扰转化为多径经RAKE合并后的分集增益。这里，所述跟踪到各路信号的操作称为多径搜索。可见，要想减少多径混叠带来的干扰，多径搜索的主要作用就在于尽可能准确、不遗漏地检测到最主要的多径分量，精确度至少应为1/2chip。

通常，根据多径时延将相距只有1～2个chip的多径称为短延时多径，相距超过2个chip的多径称为长延时多径。目前，在城区环境中主要的多径分布在3个微秒以内，郊区在0.5个微秒以内，建筑物内则在0.2微秒以内；在3GPP给出的多径衰减传输条件的信道环境下，更有连续4径相距只有1个chip的情况。显然，对于3G标准而言，短延时多径在实际中会经常出现。

对于短延时多径而言，由于信号在时域上旁瓣的存在，在实际应用中将会对彼此产生较大的串扰。具体来说就是：由于无线信号都有一定的带宽限制，所以信号在发送之前都必须经过码片成形滤波器进行滤波，以将信号带宽限定在设计的范围之内。同时，根据傅立叶变换可知，有限带宽的信号在时域上不可能无限的窄。图1示出了滚降因子为0.22时的升余弦滤波器的脉冲响应图，从图中可以看出，脉冲响应的旁瓣对前后相邻2个chip内的信号有较明显的残余影响，而对前后相邻1个chip内的影响很大，甚至可与信号本身的大小相当。显然，在实际中多径的峰值必然会受到短延时多径串扰的影响。

图2A给出了单径功率响应的脉冲示意图，图2B至图2D分别给出了时间上相隔1、1.5、2个码片的双径干扰叠加示意图。图2A至图2D的横坐标为时延，单位为码片，纵坐标为归一化功率。图2A中，实线表示的曲线为单脉冲响应，P_i为当前检测到的峰值，P_i-1和P_i+1分别为峰值P_i两侧相邻的旁瓣。图2B为相隔1码片时双径信号的干扰叠加，其中，实线表示的曲线为接收到的信号功率响应P_y(t)，点划线表示的曲线为实际的一个信号功率响应P₁(t)，虚线表示的曲线为实际的另一个信号功率响应P₂(t)。如图2B所示，当两径相距1码片时，接收到的信号的功率响应P_y(t)已经与实际的信号响应P₁(t)和P₂(t)明显不同，P₁(t)与P₂(t)叠加成的峰值P_y(t)高于真实多径响应P₁(t)和P₂(t)的峰值。现有技术中都是检测局部最大峰值样点，因此，若按现有技术来检测，就会将P_y(t)保留，而将P₁(t)与P₂(t)去掉，这样就会发生检测错误和检测遗漏的情况，此时多径错误检测的偏差为1/2码片。其中，检测错误也称为虚警；检测遗漏也称为漏警。图2C、图2D在相隔1.5和2个码片时，也存在同样的问题，在此不再详述。