CN1893295B

CN1893295B - 子系统式区域定位及大小决定机制及其方法

Info

Publication number: CN1893295B
Application number: CN2005101277563A
Authority: CN
Inventors: 郭高岳; 邱钰书; 王惠民; 颜荣裕
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2005-12-06
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2025-12-06
Also published as: EP1742378B1; EP1742378A1; US20070009065A1; CN1893295A; DE602005014965D1; TW200704228A; TWI285508B; US7590165B2

Abstract

本发明提供一种在多路径通信系统中进行路径检测的方法，其包括选择用于设置搜寻区域的目的；设定至少一个子区域，其中该子区域的大小小于该搜寻区域；针对该目的提供第一计数器；设定一临界值；针对该目的的持续时间来选择决定周期；以及以对应于该临界值的数个模式来检测具有该至少一个子区域的选定区中的路径。

Description

子系统式区域定位及大小决定机制及其方法

技术领域

本发明一般涉及一种无线通信系统，更特定言之，涉及一种用于无线通信系统的子系统搜寻区域定位及大小决定的方法与装置。

背景技术

在典型的CDMA或WCDMA无线通信系统中，所传输的信号通过多条路径从发射器行进至接收器。在传输之前，基站将欲用于每一个移动台的信息信号乘以一独特的签章序列，其称为伪噪声(PN)序列。接着，基站同时传输用于所有客户端移动台的信号。在接收之后，每一个移动台解调制接收到的信号，并对解调制的结果进行积分以将欲用于特定移动台的信息信号与欲用于其它移动台的其它信号隔离。欲用于其它移动台的信号以噪声的形式出现。

在传输期间，每一多路径视为单独的信道而遭受干扰效应，例如衰减、分散及生死效应(birth-death)。CDMA或WCDMA系统采用“耙式”接收器，其使用多个解调制“指状物”来解调制接收到的信号，每一个指状物解调制来自若干信道路径的信号成分。典型的耙式接收器包括多个(三至六个)耙式分支或“指状物”，每一个指状物为独立的接收器单元，其组合并解调制接收到的被指派给该指状物的多路径。将耙式指状物的输出进行组合以改善性能。然而，在解调制上述这些多路径信号之前，必须先确定多路径信号的延迟。

为确定多路径信号延迟，使耙式接收器结合延迟搜寻器与多个延迟追踪器来运行。延迟搜寻器以粗略的分辨率执行“粗略”的搜寻，以便快速分析接收到的信号并确定延迟，然后将上述这些延迟指派给耙式指状物。在移动通信中，上述这些信道可能因接收器的运动而受到额外的衰减。上述这些延迟追踪器因此追踪由搜寻器在信道搜寻之间指派的延迟。因而，搜寻器检查大范围的延迟时，追踪器寻找所指派延迟周围的较小范围。

明确言之，延迟搜寻器在预定的搜寻区域内以给定的分辨率进行搜寻。图1说明搜寻区域与搜寻分辨率的一般表示。在每一搜寻区域内，有数个候选路径，从最短路径扩展至最长路径。根据搜寻区域的大小(宽度)，可能需要对数百甚至数千个候选路径进行搜寻。搜寻器的范例为实施于无线接收端中的多路径搜寻器(MPS)。较佳的是在获取足够的路径信息之后，针对实际路径所在位置缩小搜寻的区域。因此，区域决定机制将决定搜寻区域的区域定位与大小。

然而，搜寻区域一般是由网络提供，并且仅针对交递性能予以最佳化。因此，如果将预定搜寻区域的大小设定为太大或区域定位不当，则将超过搜寻器可用的搜寻区域限制。己有技术提出期望区域中心于所识别最大的功率路径处，向右边或左边调整区域定位。在进行调整的同时，递增或递减控制区域定位的计数器。

另一已有技术提出一种用于区域定位的机制，其根据参考路径延迟或搜寻区域边界来设置前向及后向边界。当其后被搜寻的路径超过该边界时，调整区域定位。该次调整后参考路径延迟可设定为前述新搜寻出的路径延迟的位置，并将前后边界设定为离该参考具有相等的距离的位置。

Bayley的美国专利6,775,252号说明一种通过时槽模式无线通信系统中的遥控单元来调整搜寻区域大小的方法与装置。Bayley提到，在时槽模式通信系统中，遥控单元在其被指派的时槽期间处于“活动状态”，并且遥控单元中的控制器将若干组选定的搜寻参数传递至搜寻引擎。搜寻引擎使用上述这些若干组选定的搜寻参数在基站上执行搜寻。根据所测量的第一基站信号的信号强度来调整搜寻参数，即搜寻区域大小。当搜寻其它基站时，通过遥控单元来使用已调整的搜寻区域大小。Bayley的机制的有限状态机如图2所示得到重制。

Rick等人的美国专利6,738,438号说明参数估计器，其根据使用动态可变搜寻区域从信号导出的相关函数来估计一个或多个参数。根据Rick等人，参数估计器可用在用户接取站中，用于估计无线通信系统中一个或多个基站前导信号的到达时间。因此，Rick等人似乎在说明一种根据不同的临界值来同时调整区域定位及区域大小的方法及机制，上述这些不同的临界值用于与所接收到的最大功率路径进行比较，以确定搜寻区域的定位。

发明内容

本发明提供一种在多路径无线通信系统中进行路径检测的方法，其包括设置至少一子区域，各子区域具有一初始定位与大小；根据该子区域的定位与大小设置一搜寻区域；提供各子区域一对应的计数器，并初始化该计数器；在一检测周期内，反复针对各子区域进行多路径搜寻来检测至少一条路径，其中每当各子区域内检测到一个以上的路径时递增该子区域对应的该计数器；比较各子区域对应的计数器的计数值与一高临界值的大小；当至少一子区域对应的计数器的计数值大于或等于该高临界值时，挑选出具有对应的该计数值大于或等于一低临界值的至少一子区域中一最早与一最晚的子区域；以及将该最早子区域与该最晚子区域之间所形成的区域设置为该下一检测周期的子区域。

于下文的说明中将部分提出本发明的其它特点与优点，而且从该说明中将了解本发明其中一部分，或者通过实施本发明亦可得知。通过随附之权利要求中特别列出的元件与组合将可了解且达成本发明的特点与优点。

应该了解的是，上文的简要说明以及下文的详细说明都仅供作例示与解释，其并未限制本文所主张的发明。

附图说明

当结合各附图而阅览时，即可更佳了解本发明之前披露摘要以及上文详细说明。为达本发明的说明目的，各附图里绘有现属较佳的各具体实施例。然应了解本发明并不限于所示的精确排列方式及设备装置。

在各图式中：

图1为搜寻区域的概念的表示；

图2为表示公知的有限状态机的流程图；

图3为根据本发明的子区域概念的表示；

图4为说明本发明的一具体实施例的流程图；

图5为说明根据本发明的一具体实施例的一有限状态机的流程图；

图6为根据本发明的另一具体实施例的有限状态机。

具体实施方式

现将详细参照于本发明具体实施例，其范例图解于附图中。尽其可能，所有附图中将依相同元件符号以代表相同或类似的部件。

本发明是关于一种用于决定及控制搜寻区域的定位与大小的适应性子区域式机制及方法。评估每一个子区域的作用。使区域定位或大小不适当而引起的多余搜寻的功率消耗最小化。该子区域式机制与方法精确地决定该搜寻区域的定位与大小以缩小公知搜寻区域的大小。使用该子区域作为单位得以粗略的分辨率描绘该搜寻区域的功率延迟分布轮廓。而且，使用该分布轮廓作为参考，可容易地确定该搜寻区域的定位与大小。以该子区域为单位也简化针对不同目的的搜寻区域的控制。

图3为根据本发明的子区域的表示。接收到信号时，通常采用多路径搜寻器，例如MPS，来收集更多的信号功率。根据本发明之一具体实施例，根据每一个子区域接收到的信息，以子区域为分辨率建立搜寻区域的功率延迟分布轮廓，以便精确地决定该搜寻区域的定位与大小。然而，由于容量限制，MPS仅包括有限数目的相关器。因此，针对不同候选延迟路径的搜寻在如图3所示的不同时间序列上采用数个子区域。真实路径延迟可为上述这些候选路径中的一条或数条路径。

就本发明大体而言，并考虑搜寻区域的控制机制的各种目的，设置决定周期，建立周期计数器，并且建立对应于每一个子区域的子区域计数器。根据所需的子区域信息，在每一个决定周期内，使用子区域计数器来计算该子区域中检测到的路径数目。因而，根据调整区域定位及大小的需要来设置一个或多个临界值。当每一个循环结束时，将上述这些计数与临界值进行比较，以提供参考来决定该搜寻区域的定位与大小。

就起始位置、结束位置、一个连续区或多个分离区而决定该搜寻区域的评估、处理及设置。将一个子区域作为单位，该机制与方法也简化搜寻范围的控制以达成所需的目的。该控制包括仅使用新估计的定位与大小、涵盖先前设置的范围、扩大低效的子区域以保持路径的检测率、缩小高效的子区域以减小功率消耗以及加入信道与速度估计以提供子区域扩大与缩小的参考。每一个子区域可独立考虑自身有效性或结合相邻区域考虑以增加灵活性。因此，与公知的系统相比，本发明所需存储器更少，并更容易评估搜寻区域的定位与大小。

可根据不同的考虑，例如检测到的路径、有效路径数目、高于某一电平的主路径功率及高于某一电平的子区域功率，来计算子区域中所计数的信息数目。可通过考虑区域中心(定义为具有最高计数的子区域)以及区域边界(其子区域值大于预定的临界值)来实施搜寻区域的定位。可通过在子区域的值大于预定的临界电平时考虑子区域的不同缩小等级，或在其值小于预定的临界值时考虑子区域的不同扩大等级，来实施搜寻区域大小的决定。与定位及大小同时相关的区域处理包括由一个连续区形成该区域或由多个分离区形成该区域。

图4为说明本发明之一具体实施例的流程图。本发明的机制与方法适用于不同的子区域数目，并且包括参数化的组态，例如子区域计数器的计数基础、区域的处理模式、决定周期及临界值。参照图4，在建立计数器(例如周期计数器PeriodCnt及子区域计数器SubWinCnts)之前，在步骤10处选择设置搜寻区域的目的，例如追踪、缩小及扩大。在步骤12，根据所选的目的，来分配适当的计数器。在步骤14，选择与选定目的匹配的决定周期DECISION_PERIOD及临界值Threshold for SubWinCnts。为达成选定的目的，在步骤16中以不同的模式来处理该区域，基于其设置的计数器达到对应的临界值。欲同时达成不同的目的时，可设置数个计数器、周期、临界值及其它参数，限制条件为相互之间不发生冲突。在不同计数器及决定周期对应于不同临界值的处理模式中，可共用计数器、决定周期与临界值，只要相互之间不发生冲突即可。

以图5所示的有限状态机来评估及决定根据图4所示及所述的程序。参照图5，在步骤20，重新设定周期计数器PeriodCnt，并获得有关初始定位及大小的信息。

然后，在步骤22，重新设定子区域计数器SubWinCnts，以开始在步骤24搜寻选定区。在搜寻之后，读回所需的子区域信息，并递增周期计数器的计数。根据读回的信息，每一个子区域从原来设置的计数递增。在步骤26处，于原来设置的决定周期DECISION_PERIOD内重复选定区的搜寻、子区域信息的读回以及计数器的处理等处理步骤。在决定周期结束时，于步骤28将子区域计数器SubWinCnts的值与一个或多个预定的临界值进行比较。在步骤30，各个子区域计数器的值是否高于或低于临界值决定该子区域的处理模式，该处理模式还影响一个至数个相邻的子区域甚至整个搜寻区域。可通过考虑若干因素来调整区域定位与大小：估计新的定位与大小、先前的设置或选定的范围、扩大低效子区域以保持路径检测率、缩小高效子区域以减小功率消耗以及新增信道及速度估计以提供扩大与缩小的参考。最后，决定下一个周期的搜寻区域范围是否由一个连续区或多个分离区所形成，以及每一个区的定位及大小。当根据决定重新设置搜寻区域的选定区时，在开始新的周期之前重新设定子区域计数器。当根据本发明来检查决定周期时，应重新设定周期计数器。

当MPS需要搜寻长延迟区段，并且使用有限数目的相关器，通过使用不同时间序列上的数个子区域来完成对不同候选延迟路径的搜寻。然而，真实路径可包括路径延迟，其为图1所示的候选路径的一条或多条路径，从而导致多余的重新搜寻。实施本发明的MPS可达成搜寻区域的精确的搜寻与缩小以消除多余的搜寻，因此降低功率消耗。

图6为根据本发明之一具体实施例的有限状态机，其用于在操作该具体实施例时进行区域追踪、缩小及扩大。一般而言，区域追踪、缩小及扩大共用相同的周期计数器、决定周期、临界值及子区域计数器。新增有关区域释放周期的决定，以响应于多路径环境中可能发生的干扰效应，例如生死效应。除此之外，最早及最晚的路径延迟(也称最短与最长路径延迟)较佳的是包括合理的范围。新增一个太宽保护(Too-Wide-Protect)值，以防止将区域大小设定得太宽，从而保持合理的区域大小或宽度。新增一个对应的太窄保护值GUARD_SIZE值，以防止区域的过度缩小，从而减小路径损失并保持可信度。

参照图6，在步骤40，重新设定周期计数器PeriodCnt，并获得初始定位及大小。在步骤42的初始搜寻之前，也重新设定子区域计数器SubWinCnts。在步骤44触发多路径搜寻，递增周期计数器，并且处理子区域信息的读回。该处理将检测到的路径用作子区域计数器的计数参考，并且如果子区域中存在检测到的路径，则增加计数，而不论检测到的路径数目为何。以步骤46所提出的循环，于决定周期DECISION_PERIOD内重复上述操作。周期计数器作为追踪周期与释放周期的决定所共用，而不必重新设定周期计数器，以取余数(mod)运算达成。

在临界组态中，使用两个临界值，高临界值(T_H)与低临界值(T_L)。当每一个决定周期结束时，在步骤48，将每一个子区域计数器的计数值与高临界值(T_H)进行比较。如果所有计数不高于或等于高临界值T_H，则接收到的信号功率太低，因此接收到的路径不稳定。由于不能就区域定位与大小作出可靠的决定，故在步骤54扩大搜寻区域的大小。依据不同需求区域的大小可扩大到最大范围、按步扩大或通过估计来扩大，例如信道或速度估计。然后重复步骤42至48。

另一方面，如果任一个计数高于或等于高临界值，则于步骤50处可相对低临界值，缩小搜寻区域。然而，如果欲执行区域的任何缩小，缩小不一定是对称的，因而将每一个子区域计数器的计数值与低临界值T_L比较，由大于或等于低临界值中找出最早与最晚者，以决定搜寻区域的最早与最晚子区域。然后，在步骤52，检查最早与最晚子区域形成的区域大小其宽度是否太宽。如果没有，则在步骤58处，缩小区域，并预留固定的或与估计有关的太窄保护值GUARD_SIZE。所决定出的区域的定位与大小可用作下一个决定周期的搜寻区域。接着，在步骤56处检查释放周期，达到释放周期时将区域大小扩至最大以减少搜寻区域外新增路径的遗失率。如果区域大小太宽，则在步骤60，太宽保护(Too-Wide-Protected)值限制搜寻区域的定位与大小。将上述动作组合以产生以下操作，亦即，使区域定位与大小的持续决定直接与不同路径延迟匹配，并达成区域追踪效应。而且，将最早及最晚路径延迟设定于合理的范围。而且，通过考虑多路径环境中可能发生的生死效应、考虑可能的信道环境及设置释放周期而扩大区域。根据应用要求来改变周期的长度。较短的释放周期可减小路径损失，而较长的释放周期可防止多余的功率消耗。

所属技术领域的技术人员应即了解可对上述各项具体实施例进行变化，而不致悖离其广义的发明性概念。因此，应了解本发明并不限于本案披露的特定具体实施例，而为涵盖归属如权利要求所定义的本发明精神及范围内的改动。

Claims

1.一种在多路径无线通信系统中进行路径检测的方法，其特征是包括：

设置至少一子区域，各子区域具有一初始定位与大小；

根据该子区域的定位与大小设置一搜寻区域；

提供各子区域一对应的计数器，并初始化该计数器；

在一检测周期内，反复针对各子区域进行多路径搜寻来检测至少一条路径，其中每当各子区域内检测到一个以上的路径时递增该子区域对应的该计数器；

比较各子区域对应的计数器的计数值与一高临界值的大小；

当至少一子区域对应的计数器的计数值大于或等于该高临界值时，挑选出具有对应的该计数值大于或等于一低临界值的至少一子区域中一最早与一最晚的子区域；以及

将该最早子区域与该最晚子区域之间所形成的区域设置为该下一检测周期的子区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是进一步包括：

当各子区域对应的计数器的计数值小于该高临界值时，扩大该搜寻区域。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是各子区域对应的该计数器为周期计数器与追踪计数器的一种。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征是扩大该搜寻区域的该步骤是基于信道或速度估计。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是进一步包括：

当该计数值大于或等于该高临界值时，缩小该搜寻区域。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是欲缩小的该搜寻区域的边界是基于该低临界值，并且该边界值大于或等于该低临界值。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征是该搜寻区域扩大至不大于太宽保护值。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征是该搜寻区域缩小至不小于太窄保护值。