[发明专利]环境适应性均衡接收器

说明书

技术领域

在数字通信的应用中，本发明设计的高效能环境适应性均衡接收器将接收到的无线电信 号转换成高可靠性的软度量值（soft metrics），随后解码器将软度量值解码，用于提取传送的 数字信息。此项发明尤其可以应用在以“码分”为准则的标准中，例如宽带码分多址（宽带 CDMA（WCDMA），3GPP标准的99/4/5/6/7系列和更新的系列）、时分同步码分多址（Time Division Synchronous Code Division Multiple Access，TD-SCDMA）以及码分多址（Code Division Multiple Access，CDMA IS-95/IS-2000和更新的系列）。此项发明还适用于其它不是 以码分系统为基础的数字通信标准中，例如全球移动通信系统（the Global System for Mobile， GSM）、通用分组无线电业务（General Packet Radio Service，GPRS）等。

背景技术

多径干扰现象出现在很多数字通信的环境中。比如，多径干扰现象在广域蜂窝网络环境 中就非常普遍。在这样的环境中，所传送的无线电波在到达目的地之前就会遇到各种不同的 障碍物而反射回发送端。由于发送端和接收端之间存在不同路径，导致了不同的信号衰减、 延时和相位反转等情况的发生。

一旦出现多径传播现象，它将成为接收器所要面临的最严重的信道损失。由于信号经由 具有不同延时的路径传送，接收到的信号（在时间上）便成了发送信号的混乱版。因此，即 便没有噪音，也很难从接收到的数字信息中提取出发送的数字信息。以上所提到的问题被称 之为码间干扰（intersymbol interference，ISI）。多径所带来的另一个问题是不同时间点到达的 信号会被信道分别给予一个频率相依的增益。换句话说，传送的信号在某些频率上的衰减比 在其它频率上的衰减要大。有时衰减严重到了在某些频率上接收到的信号完全消失，尽管接 收器非常靠近发射器。对于某些系统，传输内容的还原主要依赖于特定频率的接收。这样的 系统，例如全球移动通信系统（GSM），受到依赖于频率的衰减的严重影响。

直接扩频（Direct spread，DS）是一种扩频技术。通过直接扩频，传输信号分散于较宽的 频率范围。这使得信号在严重干扰的情况下被检测到。随着DS技术的使用，多个点对点的 通信可以同时出现而不会相互严重影响。这种DS信号同时分享同一频谱的概念被称为码分 多址（CDMA）。一些现代蜂窝系统标准，比如3GPP-FDD标准系列（通常称为WCDMA）、 3GPP-TDD标准系列（通常称为TD-SCDMA）和3GPP2标准系列（通常称为CDMA），均基 于CDMA的原理。

传统技术中，耙型接收器（rake receiver）用于处理直接扩频信号。耙型接收器是整个接 收器的一部分。基于耙型接收器的典型接收器100显示在图1中。解扩器（despreader）为用 户解扩专用的正交码，以和其它使用者区隔开来，是CDMA系统的特有装置。解交织器和解 码器通常用于大多数的商业通信系统。耙型接收器的细节如图2所示。在图2中，使用了二 元信号，在这里具有传输带宽W。也就是说，有两个相等能量的信号s_l1(t)和s_l2(t)，要么是 正相反要么是正交。信道可以通过具有统计上独立的时变抽头权重系数{c_n(t)}的抽头延迟线 （tapped delay line）来建模。接收到的信号用r_l(t)表示，U₁和U₂是二元信号的相干检测的决 策变量。在这个例子中，假设在耙型接收器中具有L根耙指。耙型接收器包括许多耙指。每 根耙指提取出特定无线信道路径的能量。这些耙指的输出结合在一起从而形成接下来的解码 器需要的软度量值。在CDMA、WCDMA和TD-SCDMA标准中，基于耙型接收器的接收器 是默认预设的接收器结构。

当接收到的信号以干扰信号为主时，耙型接收器可以运作达到接近理论的接收器极限。 这使它成为用于低速率数据的良好通信的一项不错的选择。但是，当传送信号强度强于或大 致相同于干扰信号的强度时，耙型接收器表现得不够好。