[发明专利]多扩频信号流水线式蜂窝区基站接收机

说明书

技术领域

本发明一般涉及扩频通信系统，特别是涉及蜂窝区电话通信系统中的信号处理。

背景技术

在无线电话通信系统中，许多用户通过连接有线电话系统的的无线信道进行通信。无线信道上的通信可以采用能够在有限的频谱范围内容纳大量用户的各种多址联接技术。这些技术包括时分多址联接(TDMA)、频分多址联接(FDMA)和码分多址联接(CDMA)。CDMA技术具有很多优点，在1990年2月13日公布的属于K.Gilhousen等人的题为“采用卫星或陆地中继站的扩展频谱多址联接通信系统”的美国专利No.4,901,307中描述了一种示例性的CDMA系统，该专利已经转让给了本发明的受让人并作为参考文献包含在本说明书中。

在上述提及的专利中，揭示了一种多址联接技术，其中大量的移动电话系统用户借助CDMA扩频通信信号，通过卫星中继站或者陆地站进行通信，每个用户都配有收发机。在采用CDMA的通信中，频谱可以重复使用多次，从而增加了系统的用户容量。

与利用卫星或者陆地信道的通信系统中所用的窄带调制技术相比，美国专利No.4,901,307中揭示的CDMA调制技术具有很多优点。具体在多径信号方面，的陆地信道对任何通信都提出一些特殊的问题。通过利用CDMA技术来减轻多重路径带来的不利影响(例如衰落)可以克服这些特殊的难题，与此同时，CDMA技术的优势也得到了充分的发挥。

经过仔细考虑，美国专利No.4,901,307所揭示的CDMA技术在移动卫星通信链路的两个方向上采用了相干调制和解调。因此这里所揭示的技术是在卫星至移动单元的链路和基站至移动单元的链路上采用导频信号作为相干相位基准。但是在陆地蜂窝区通信环境下，严重的多径信号衰落以及伴随而来的信道相位的破坏，连同从移动单元发射导频信号对功率消耗的要求，阻碍了在移动单元至基站的链路上采用相干解调技术。1990年6月25日公布的题为“用于在CDMA蜂窝区电话系统中产生信号波形的系统和方法”的美国专利No.5,102,459中，通过采用非相干调制和解调技术克服了移动单元至基站链路中多路径带来的不利影响，该专利已经转让给了本发明的受让人并作为参考文献包含在这里。

在CDMA蜂窝区电话系统中，所有基站之间的通信可以采用同一带宽。在基站接收机端，可以通过使可分离的多条路径(例如一条直接到达的路径和另一条被建筑物反射的路径)分集合并来提高调制解调器的性能。具有处理增益的CDMA波形特性还可以用来区分占据同一带宽的信号。而且如果路径延迟的差异超过PN码片(码片)持续时间，则高速伪噪声(PN)调制可以使同一信号的不同传播路径分离。如果在CDMA系统中采用1MHz左右的PN码片速率，则可以对延迟相差数个微秒的不同路径采用全扩频处理增益(等于扩频展带宽与系统数据速率之比)。1微秒的路径延迟差分对应于距离大约为300米的差分路径。在市区，差分路径延迟一般超过1微秒。

陆地信道的多径特性在接收机端产生了传播途径明显不同的信号。多径信道的一个特点是在通过信道发送的信号中引入了时间扩展。例如，如果一个理想脉冲在多径信道上传送，则接收到的信号表现为一段脉冲流。多径信道的另一个特点是信道上的每条路径会产生不同的衰减常数。例如，如果一个理想脉冲在多径信道上传送，则对于接收到的脉冲流的每个脉冲，其信号强度一般各不相同。多径信道还有一个特点是信道上的每条路径会使信号的相位不同。例如，如果一个理想脉冲在多径信道上传送，则对于接收到的脉冲流的每个脉冲，其相位各不相同。

在移动无线信道上，信号受到环境中障碍物(例如建筑物、树、汽车和人)的反射而形成多路径。由于形成多路径的物体的相对运动，移动无线信道一般是随时间变化的多径信道。例如，如果一个理想脉冲在随时间变化的多径信道上传送，则对于接收到的脉冲流，其时间位置、衰减程度和相位将随着理想脉冲发送时间的变化而变化。

信道的多路径特点导致了信号的衰落。衰落是多路径信道相位组合的结果。当多径矢量被相互抵消地叠加从而使接收到的信号小于单独的每个矢量时，出现衰落。例如，当在包含两条路径的多路径信道上发送一正弦波时，如果第一条路径的衰减常数为X分贝，时间延迟为δ并且相移为Θ，而第二条路径的衰减常数为X分贝，时间延迟为δ并且相移为Θ+π，则在该信道的输出端接收不到任何信号。

在窄带调制系统(例如普通无线电话系统中采用的模拟FM调制系统)中，无线信道上多路径的存在将导致严重的多径信号衰落。但是由上述宽带CDMA可见，在解调过程中可以区分不同的路径。这种区分不仅在很大程度上抑制了多径信号衰落的影响，而且给CDMA系统带来了好处。