WCDMA系统中的不同基站信号首径时延差估计方法及装置 【技术领域】
本发明涉及WCDMA(宽带码分多址移动通信系统)的一种估计不同基站信号的首径时延差的方法和装置。背景技术
在WCDMA系统中，如果采用OTDOA(Observed Time DifferenceOf Arrival)定位方法对移动台进行定位，需要首先估计出不同基站与移动台之间的距离之差，而不同基站与移动台之间的距离之差可以通过信号传播时延之差来估计。在陆地无线通信环境中，由于存在建筑物以及地面等对无线电波的反射、散射以及绕射现象，而导致发射机发射的信号可能经过不同的路径传播到接收机，在接收端产生所谓的多径信号。其中，首径是指多径信号中检测到的第一条径，首径时延是对发射机与接收机之间信号传播时延的最佳逼近，因此准确估计出移动台接收到的不同基站信号的首径时延差，对提高移动台定位的精度至关重要。
现有技术中估计不同基站信号的首径时延差的方法主要有以下两种：
一种是通过匹配滤波和非相干累加得到搜索窗信号，经多径判决得到多径信号，然后估计出首径的时延后，直接将不同基站的首径时延相减得到首径的时延差。这种方法简单，易于实现，当多径判决时得到地首径估计很准确时，得到的首径时延差相应的也很准确。但是在实际中，由于多径之间波形的相互叠加，以及多径经过信道传播后有衰减，使得实际检测到的首径存在一定误差。因此，如果在多径衰落信道环境下使用这种方法估计首径时延差会产生较大的误差。
另一种方法是对不同基站的信号经过匹配滤波后，直接进行互相关，其原理如下：
假设需要进行时延差估计的两个输入信号如下：
其中s1(t)、s2(t)是输入信号x1(t)、x2(t)的信号分量，n1(t)、n2(t)是输入信号的噪声分量，D是信号s1(t)与信号s2(t)的时延差。
利用信号分量和噪声分量不相关的特点，输入信号的互相关函数为：Rx1x2(τ)=aRs1s2(τ-D)+Rn1n2(τ)]]>
其中是输入信号的信号分量s1(t)、s2(t)的互相关函数。如果两个输入信号的噪声是互不相关的，则Rn1n2(τ)=0]]>，于是输入信号的互相关函数可以简化为：Rx1x2(τ)=aRs1s2(τ)*δ(τ-D)]]>
由此可以看出，如果假设输入信号的信号分量s1(t)、s2(t)的波形具有相关性，则输入信号、的互相关函数在D时刻取最大值。从而通过检测两个信号的互相关函数的最大值即可得到两个信号的时延差。
但是此方法的缺点是要求输入信号具有波形相似性，在实际中，不同基站发射的信号经过不同的信道后，产生多径时延，这样的多径信号不再具有波形相似性。发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种有效估计不同基站信号首径时延差的方法和装置。
为达到上述目的，本发明采用的方法是：一种WCDMA系统中的不同基站信号首径时延差估计方法，其步骤如下：
首先对移动台接收到的基站信号进行匹配滤波和非相干累加得到搜索窗，然后对搜索窗进行首径判决，得到首径的大致时延；
再对搜索窗信号进行首径截取，得到首径截取信号；
对不同基站分别得到的首径截取信号进行互相关，得到不同基站信号之间的首径时延差。
采用上述方法估计不同基站信号首径时延差的装置，包括匹配滤波单元、非相干累加单元，以及首径判决单元、首径截取单元、互相关单元和首径时延差判决单元；其中：
匹配滤波接收单元用于对接收到的信号进行匹配滤波；非相干累加单元用于对匹配滤波的结果进行非相干累加，得到搜索窗信号；首径判决单元用于对搜索窗进行门限判决，得到首径的大致时延估计；首径截取单元根据首径的大致时延估计从搜索窗中截取出首径信号；互相关单元用于对截取后的首径信号进行互相关运算；首径时延差判决单元用于对互相关的结果进行峰值检测，得到首径的时延差。
由于采用了以上方法及装置，通过对搜索窗信号进行首径截取，消除了其他径在进行互相关时对首径的影响；对首径截取后的信号进行互相关运算，克服了噪声对首径准确时延判决的影响，提高了首径时延差估计的精度。附图说明
图1是现有技术中首径时延差估计方法执行过程示意图；
图2是本发明方法一种实施方式的执行过程示意图；
图3是本发明方法中首径截取的一种实施方式的示意图。
图4是本发明首径时延差估计装置结构示意图。具体实施方式
图1所示为现有技术中一种首径时延差估计方法的执行过程，通过匹配滤波和非相干累加得到搜索窗信号，经多径判决得到多径信号，然后估计出首径的时延后，直接将不同基站的首径时延相减得到首径的时延差。
参照图2所示的本发明方法实施方式，首先对移动台接收到的基站信号进行匹配滤波和非相干累加得到搜索窗，然后对搜索窗进行首径判决，得到首径的大致时延；
再对搜索窗信号进行首径截取，得到首径截取信号；
对不同基站分别得到的首径截取信号进行互相关，得到不同基站信号之间的首径时延差。
其中，x1、x2为搜索窗信号，对搜索窗进行首径判决可以是根据一定的门限判断出搜索窗的多径，所述门限根据搜索窗的噪声能量来选取，以对搜索窗的噪声能量估计为基准。对搜索窗信号x1、x2进行首径截取，是以首径的时延为中心，左右各截取数个码片，得到截取信号x1’、x2’，截取码片的数量范围可以是0.5至5。图3所示是本发明方法中首径截取的一种实施方式，假设通过匹配滤波和非相干累加后得到的搜索窗信号包含如图3左侧所示的第0～8个码片，通过首径判决后得到首径的大概位置在第1个码片上，此时，以第1个码片为中心，左右各截取1个码片，在此范围内保留原有的搜索窗信号时延功率分布不变，而在搜索窗的其他位置，其时延功率分布置为0，得到如图3右侧所示的首径截取信号。
对不同基站分别得到的首径截取信号进行互相关，得到不同基站信号之间的首径时延差的步骤可以是将两个不同基站的首径截取信号进行滑动相关运算，对滑动相关的结果进行峰值检测，将最大值对应的位置作为此两个基站的首径时延差估计。
采用本发明方法估计不同基站信号首径时延差的装置，包括匹配滤波单元1、非相干累加单元2，以及首径判决单元3、首径截取单元4、互相关单元5和首径时延差判决单元6；其中：
匹配滤波接收单元1用于对接收到的信号进行匹配滤波；非相干累加单元2用于对匹配滤波的结果进行非相干累加，得到搜索窗信号；首径判决单元3用于对搜索窗进行门限判决，得到首径的大致时延估计；首径截取单元4根据首径的大致时延估计从搜索窗中截取出首径信号；互相关单元5用于对截取后的首径信号进行互相关运算；首径时延差判决单元6用于对互相关的结果进行峰值检测，得到首径的时延差。