[发明专利]降低导频的多径码分多址接收机

说明书

发明领域

本发明一般涉及数字通信。更具体地讲，本发明涉及一种使用码分多址空中接口的系统和方法，它大大减小了的全局和指定导频所需信号功率，同时通过对一个特定信道使用四相移相键控(QPSK)业务信号以执行信道估计和载波恢复提高了操作性能。

现有技术

现在大多数先进的通信技术使用数字扩展频谱调制或码分多址(CDMA)。数字扩展频谱是一种通信技术，其中用通过利用伪噪声信号调制要发送的数据而扩宽的频带(扩展频谱)发送数据。CDMA可以发送数据，而不受信号失真或传送路径中干扰频率的影响。

图1中示出了一个简化的CDMA通信系统，其包括一个给定带宽的单一通信信道，其由重复伪噪声(pn)序列发生器产生的预定模式的扩展码混合。用pn序列调制数据信号产生一个数字扩展频谱信号。然后，用数字扩展频谱信号调制载波信号，建立一个前向链路，并发送载波信号。接收机解调发送的载波信号，提取数字扩展频谱信号。在与匹配pn序列相关后再生发送的数据。重复进行相同的处理，以建立一个反向链路。

在地面通信过程中，发送的信号受到由于各种地形和环境条件以及人造障碍反射造成的扰动。这在接收机产生了具有不同时间延迟的多个接收信号。这种效果一般称为多径传播。此外，每个路径到达接收机的延迟信号带有唯一的幅度和载波相位。

为了识别多径传播中的多个分量，必须确定相对延迟以及幅度和相位。可以用一个调制的数据信号执行这种确定，但一般在与一个未调制信号比较时可以获得更精确的再现。在大多数数字扩展频谱系统中，使用一个通过给导频信号指定一个单独的pn序列而从发射的调制数据离散出来的未调制导频信号是更为有效的。对于从一个基站向多个用户发送许多信号的系统，全局导频信号是最有价值的。

在一个发射许多信道的基站的情况下，全局导频信号由向该特定基站提供服务的多个用户提供相同的导频序列，并且被用于一个单独用户的最初捕获，和用于使用户获得用于相干接收的信道估计以及组合多径分量。但是，在所需的信号强度，全局导频信号可能使用多达百分之十的前向空中容量。

同样的多径失真影响到基站的用户反向链路传输。在每个单独的用户返回信号中插入一个指定导频可能消耗多达百分之二十的总反向信道空中容量。

没有相位和幅度估计，必须执行非相干或差分相干接收技术。因此，需要有一种减少全局导频和指定导频信号的空中容量同时保持了希望的空中接口性能的相干解调系统。

发明综述

本发明涉及一种数字扩展频谱通信系统，它利用导频辅助相干多径解调大大减少了全局导频和指定导频额外开销。该系统和方法使用了一个QPSK调制数据信号，从而除去调制的数据，并且把恢复的载波用于信道幅度和相位估计。产生的信号没有数据调制，并且被用作伪导频信号。与伪导频信号结合，利用一个多输入锁相环进一步消除由于使用多个伪导频信号造成的载波偏移而产生的误差。仍然需要一个导频信号来解析绝对相位模糊度，但是在大大减小的幅度。

因此，本发明的一个目的是要提供一种码分多址通信系统，它减小了所需全局和指定导频信号强度。

本发明的另一个目的是减小全局和指定导频信号的发射电平，从而它们消耗空中接口中可忽略的额外开销，同时提供了相干解调所需的信息。

在阅读了优选实施例的详细说明之后，熟悉本领域的人员将会了解系统和方法的其它目的和优点。

图1是现有技术的一个典型CDMA通信系统的简化方框图；

图2是一个B-CDMA^TM通信系统的详细方框图；

图3A是一个同相比特流的曲线图；

图3B是一个正交比特流的曲线图；

图3C是一个伪噪声(pn)比特序列的曲线图；

图4是使用一个伪导频信号的本发明的详细方框图，具有在码片级执行的载波偏移纠正；

图5是一个瑞克接收机的方框图；

图6是在一个显示硬判决的QPSK星座上的一个接收码元p₀的示意图；

图7对应于指定码元的纠正角度的示意图；

图8是在应用了对应于指定码元的纠正之后所得码元误差的示意图；

图9是一个惯用锁相环的方框图；

图10是使用了一个伪导频信号在码元级执行载波偏移纠正的本发明的详细方框图；

图11是使用了一个伪导频信和MIPLL的在码片级执行载波偏移纠正的本发明的详细方框图；

图12是多输入锁相环(MIPLL)的方框图；