[发明专利]用于扩频的多址通信系统的多路径搜索处理器

说明书

发明领域

本发明一般涉及扩频通信系统，特别是涉及蜂窝状电话通信系统内的信号处理。

背景技术

在无线电话通信系统中，许多用户通过无线信道进行通信以同有线电话系统连接起来。无线信道上的通信可以采用能够让大量用户使用有限频谱的各种多址技术。这些多址技术包括时分多址(TD-MA)、频分多址(FDMA)和码分多址(CDMA)。CDMA技术具有很多优点并且在1990年2月13日公布的K.吉尔豪森等人题为“利用卫星或陆基中继站的扩展频谱多路访问通信系统”的美国专利No.4,901,307中描述了示例性的CDMA系统，该专利已经转让给了本发明的受让人并作为参考技术包含在这里。在上面提及的专利中，所揭示的多路访问技术应用于移动电话系统用户数量巨大的场合，在那里每个用户都带有收发机，他们借助CDMA扩频通信信号，通过卫星中继站或陆基站进行通信。采用CDMA通信可以多次重复使用频谱，因此提高了系统的用户容量。

上述专利所揭示的CDMA调制技术与在利用卫星或陆基信道的通信系统中采用的窄带调制技术相比具有许多优点。陆基信道给任何通信系统，尤其是多径信号的系统带来了特殊的问题。采用CD-MA技术消除了多径情形下的不利影响，例如衰落，从而克服了陆基信道下存在的特殊问题，与此同时又充分利用了其优点。

上述专利所揭示的CDMA技术考虑在移动—卫星通信中的双向链路上采用相干调制和解调。因此这里利用导频信号作为卫星—移动单元链路和基站—移动单元链路的相干相位参考信号。但是在陆基蜂窝状系统中，由于严重的多径衰落造成信道的相位离散，并且从移动单元发送导频信号需要一定的功率，所以应避免在移动单元—基站链路上采用相干解调技术。在1990年6月25日公布的题为“用于在CDMA蜂窝状电话系统中产生信号波形的系统和方法”的美国专利No.5,103,459中，提供了一种通过采用非相干调制和解调技术来克服移动单元—基站链路上多路不利影响的装置，该专利已经转让给了本发明的受让人并作为参考技术包含在这里。

在CDMA蜂窝状电话系统中，所有基站在通信中可以使用同一频带。在基站接收机处，为了提高调制解调器的性能，可以将诸如一条地点路径与另一条建筑物上反射出去的路径之类的可分多重路径作分集式组合。提供处理增益的CDMA波形性质也可用于区分占据同一频带的信号。而且如果路径延时的差异大于PN片段持续期，则高频伪噪声(PN)调制可以使同一信号的不同传输路径得以区分。如果在CDMA系统中采用的是1MHz左右的PN片段速率，则全部扩频增益都能用来对付所有延时超过1微秒的路径，扩频增益等于扩频带宽与系统数据率之比。1微秒路径延时差对应着大约1000英尺的路径距离差。在城市的市区，一般提供大于1微秒的路径延时差。

利用陆基信道多重路径的特性可产生跨越几条不同传输路径的信号。多路信道的一个特性是在信道上发送的信号中引入时间扩展。例如，如果在多路信道上发送一个理想的脉冲，则接收到的信号表现为一串脉冲。多路信道的另一个特性是信道上的每条路径可能会引起不同的衰减因子。例如，如果在多路信道上发送一个理想的脉冲，则接收到的脉冲串中的每个脉冲通常具有不同的信号强度。多路信道还有一个特性是信道上的每条路径可能会给信号带来不同的相位。例如，如果在多路信道上发送一个理想的脉冲，则接收到的脉冲串中的每个脉冲通常具有不同的信号相位。

在移动无线信道中，通过周围环境中障碍物对信号的反射形成了多重路径，这些障碍物可以是建筑物、树木、汽车和人。由于形成多重路径的结构的相对运动，移动无线信道通常是时变多径信道。例如，如果在时变多径信道上发送一个理想的脉冲，则接收到的脉冲串的时间位置、衰减程度和相位将是理想脉冲发送时间的函数。

信道多路特性可能会导致信号的衰落。这是多径信道相位特性的产物。当多径矢量破坏性地相加从而使产生的接收信号小于单独矢量时即发生了衰落。例如如果在两路径的多路信道上发生正弦波，其中，第一条路径的衰减因子为X分贝，时间延时为δ具有相移Θ弧度，第二条路径的衰减因子为X分贝，时间延时为δ具有相移Θ+π弧度，则在信道输出端将没有信号输出。

在通常的无线电话系统所采用的诸如模拟FM调制之类的窄带调制系统中，无线信道中多重路径的存在导致了严重的多径衰落。但是正如上面宽带CDMA所示的那样，可以在解调过程中区分不同的路径。这种区分不仅极大地减轻了多路衰落的严重性，而且给CDMA系统带来了优点。