專利名稱：寬帶碼分多址通信系統(tǒng)中使信道同步的設備和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及本發(fā)明一般涉及用于CDMA(碼分多址)通信系統(tǒng)的同步設備和方法，尤其涉及W-CDMA(寬帶碼分多址)通信系統(tǒng)中使信道同步的設備和方法。
2．相關技術描述下一代W-CDMA移動通信系統(tǒng)對每個基站分配唯一的基站碼，以進行基站之間的異步操作。對于512個小區(qū)，分配512個唯一碼以標識512個基站。在這樣的異步模式基站通信系統(tǒng)中，為了成功地進行呼叫，基站檢測當前正在以最高功率接收的基站信號。但是，在異步基站系統(tǒng)中，在小區(qū)搜索過程中要花費相當長時間檢驗所有可能碼的相位，使得難以應用一般的小區(qū)搜索算法。因此，人們已經(jīng)提出了多步小區(qū)搜索算法。這種方法將512個小區(qū)分類成32個組，每個組包括16個小區(qū)。為了應用這種方法，使用包括基本同步信道信號(碼)和輔助同步信道信號(碼)的同步信道。


圖1顯示了異步W-CDMA系統(tǒng)中用于小區(qū)搜索的同步信道結構。在圖1中，標號1-1表示基本同步信道(PRIMARY SCH)信號，標號1-3表示輔助同步信道(SECONDARY SCH)信號，和標號1-5表示公用導頻信道信號。一幀含有16個時隙。在每個時隙的起點發(fā)送N-碼片(256個碼片)長度的基本同步信道信號和輔助同步信道信號。保持兩個信道信號之間的正交性以便它們同時得到發(fā)送。此外，公用導頻信道為每個基站使用唯一PN(偽噪聲)碼(擴展碼)，PN碼的時段與一幀長度相等。
具有上述信道結構的W-CDMA系統(tǒng)利用218-1時段的金(Gold)碼作為唯一PN碼，并只使用此長度的所有可能金碼中的M(=512)個碼。公用導頻信道信號不與基本同步信道信號和輔助同步信道信號同時發(fā)送，而是只在其它時間間隔上發(fā)送。
同步信道使用同步碼，此同步碼是通過在哈達瑪(Hadamard)序列與分層序列之間進行模運算產生的。分層序列y利用長度為n1的序列x1和長度為n2的序列x2按如下方式產生，Y(i)=x2(i mod n2)+x1(i+n1),i=0、…、(n1*n2)-1并且，序列x1和x2按如下方式選擇長度為16的序列，x1=<0,0,1,1,0,1,0,1,1,1,1,1,0,0,0,1>
x2=<0,0,1,1,1,1,0,1,0,0,1,0,0,0,1,0>
按通過如下方式逆歸構成的矩陣H8中的行獲得哈達瑪序列H0=(1) 行從頂行開始順序編號，頂行為第0行(所有元素都是1的序列)。第n個哈達瑪序列表示為H8從頂行開始往后編號的某一行，n=0、1、2、…、255。
因此，設hm(i)和y(i)分別表示序列hn和y的第i個碼元，這里i=0、1、2、…255,并且i=0對應于最左邊的碼元。
通過XOR(異或)-選通256-碼片的哈達序列hm(i)和分層序列y(i)，那么，第k個同步碼定義如下Csc,k={hm(0)+y(0),hm(1)+y(1),Hm(2)+y(2),…,Hm(255)+y(255)},這里，m=8×k,k=0、1、2、…、17,該序列中最左邊的碼片對應于按時間首先發(fā)送的碼片。
然后，將按上述方式產生的同步碼#0分配給P-SCH(基本同步)信號，這里，Cp=Csc,0其它同步碼，Csc,1至Csc,17被分配在輔助同步信號的各個時隙中。
每個時隙只重復發(fā)送256個碼片的基本同步碼Cp，此值是一個時隙的十分之一。用于基本同步信道信號的同步碼對于每個小區(qū)都是相同的?；就叫诺佬盘栍糜谟梢苿优_檢測接收信號的時隙定時。當發(fā)送輔助同步信道時，基站發(fā)送器引入無逗點碼(Comma-free code)。無逗點碼由32個碼字組成，每個碼字由16個碼元組成并且在每個幀內重復發(fā)送。但是，16個碼元值并不按原樣發(fā)送，而是為幀同步和基站組發(fā)送輔助同步碼，每個碼元值被各自映射成一個同步碼。移動臺擁有無逗點碼表，知道碼元與輔助同步碼之間的映射關系。如圖1所示，每個時隙都發(fā)送與碼元值‘i’對應的第i同步碼。無逗點碼的32個碼字標識32個組，無逗點碼對每個碼字都具有唯一的循環(huán)移位特征。因此，可以利用輔助同步信道信號(碼)獲得關于碼組和幀同步的信息。這里，“幀同步”是指在擴頻系統(tǒng)中在PN擴展碼的一個時段內定時或相位的同步。但是，在現(xiàn)有的W-CDMA系統(tǒng)中，由于擴展碼的一個時段和幀長度兩者都等于10ms，因此，這個PN碼同步被稱為幀同步。
在移動臺中，對基站的擴展碼計算相關值，以便區(qū)分不同基站使用的不同基站碼。當對基站的擴展碼計算相關值時，可以使用前向公用信道，諸如導頻信道和廣播信道(BCH)。在傳統(tǒng)的W-CDMA系統(tǒng)中，導頻碼元是通過利用時分多路復用(TDM)在廣播信道上發(fā)送的。但是，最近，協(xié)調組(OHG(有組織的協(xié)調組))建議發(fā)送前向公用導頻。圖1顯示了通過CDM(碼分多路復用)發(fā)送前向公用導頻信道并當發(fā)送同步碼中斷導頻信道的發(fā)送的例子。
圖2顯示了通過CDMA發(fā)送前向公用導頻信道信號并且甚至當發(fā)送同步信道信號時也不中斷地連續(xù)發(fā)送導頻信道信號的例子。
公用導頻信道信號可以利用每個時隙中的時分多路復用來發(fā)送導頻碼元和數(shù)據(jù)(現(xiàn)有的W-CDMA結構)。否則，可以提供單獨信道來發(fā)送數(shù)據(jù)。在這種情況下，用于發(fā)送數(shù)據(jù)的信道幀應該具有與公用導頻信道幀相同的邊界。通常，公用導頻信道不是發(fā)送數(shù)據(jù)，而是發(fā)送導頻碼元，所有的值不是+1就是-1。
在傳統(tǒng)W-CDMA系統(tǒng)的同步處理過程中，同步是通過三個搜索步驟獲得的。在第一步驟，獲得0.625ms時隙的同步。在第二步驟，獲得幀同步并進行組識別。在第三步驟，確定在該組使用的擴展碼(特定基站碼)。
但是，在傳統(tǒng)同步處理過程中，當進行第二步驟的幀同步和組識別時，要非所需要地監(jiān)視輔助同步信道長達10ms的時段。也就是說，在傳統(tǒng)CDMA通信系統(tǒng)中，不可能在擴展碼的一個時段內獲得幀同步。此外，在W-CDMA通信系統(tǒng)中，也不可能只利用一個同步信道進行同步通信。因此，在傳統(tǒng)CDMA通信系統(tǒng)中，發(fā)送同步碼的頻繁重復使得不可能使前向鏈路上的干擾最小化。于是，不可能增大系統(tǒng)容量。
另外，在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，為了使有關碼組的信息與幀同步，在一幀期間必須連續(xù)接收輔助同步信道。本發(fā)明旨在通過使接收輔助同步信道所需要的時間最小化來縮短整個同步時間。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的目的是提供一種在W-CDMA通信系統(tǒng)中，在獲得同步的同時使同步信道信號的通信最短化的設備和方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在W-CDMA通信系統(tǒng)中用于基站的同步設備和方法，其中用于幀同步的基本同步碼是在一幀時段內的預定位置上發(fā)送的，與基站所屬的碼組相對應的輔助同步碼是在距基本同步碼預定碼片大小的位置上發(fā)送的。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在W-CDMA通信系統(tǒng)中用于基站的同步設備和方法，其中用于幀同步的基本同步碼是在一幀時段內的預定位置上發(fā)送的，與基站所屬的碼組相對應的輔助同步碼是在基本同步碼之后的預先設置的位置上發(fā)送的。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在具有支持發(fā)送分集功能的若干個天線的W-CDMA通信系統(tǒng)中用于基站的同步設備和方法，其中用于幀同步的基本同步碼是在一幀時段內的預定位置上通過天線發(fā)送的，與基站所屬的碼組相對應的輔助同步碼是在基本同步碼之后的預先設置的位置上發(fā)送的。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在W-CDMA通信系統(tǒng)中用于基站的同步設備和方法，其中每個基站使用相同的擴展碼來代替輔助同步信道碼，和每個基站在一個幀長度內的預定偏移位置上發(fā)送基本同步信道碼。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在具有基站的W-CDMA通信系統(tǒng)中用于移動臺的同步設備和方法，該基站在一幀時段內的、移動臺按移動通信標準進行測定就能得知的預定位置上發(fā)送用于幀同步的基本同步信道碼，和在距基本同步信道碼預定碼片大小的位置上發(fā)送與基站所屬的碼組相對應的輔助同步信道碼，其中該同步設備和方法通過獲取接收基本同步信道碼判斷是否獲得了幀同步，然后，在獲得基本同步信道之后，確定輔助同步信道碼，以確定碼組。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在異步CDMA通信系統(tǒng)中用于基站的同步信道發(fā)送設備包括基本同步信道發(fā)送器，用于生成指示一幀起點的基本同步碼，所述的幀等于公用導頻信道的擴展碼的一個時段，并在該幀中的第一位置上發(fā)送基本同步碼；和輔助同步信道發(fā)送器，用生成分配給基站所屬的基站組的輔助同步碼，并在該幀中的第二位置上發(fā)送輔助同步碼。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在異步CDMA通信系統(tǒng)中用于移動臺的同步信道接收設備包括基本同步信道獲取判定器，用于獲取在該幀中的第一位置上接收的基本同步碼，和獲取關于一幀起點的同步，所述的幀等于公用導頻信道的擴展碼的一個時段；和碼組判定器，用于接收在該幀的第二位置上發(fā)送的輔助同步信道碼，并通過基本同步碼與輔助同步碼之間的距離確定相應基站所屬的基站組。
附圖簡述通過結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行如下詳細描述，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點將更加清楚，在附圖中，圖1是顯示傳統(tǒng)W-CDMA通信系統(tǒng)的同步信道結構的示意圖；圖2是顯示傳統(tǒng)W-CDMA通信系統(tǒng)的另一種同步信道結構的示意圖；圖3A至3C是顯示根據(jù)本發(fā)明實施在擴展碼的一個時段內生成一個同步信道的幾種方法的示意圖；圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的同步信道結構的示意圖；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的同步信道結構的示意圖；圖6是顯示在根據(jù)本發(fā)明第二實施例的同步信道結構中使用的時隙和同步碼分配表的示意圖；圖7A是顯示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的同步信道結構的示意圖；圖7B是顯示根據(jù)本發(fā)明第四實施例的同步信道結構的示意圖；圖8A是顯示在支持天線分集的CDMA通信系統(tǒng)中根據(jù)本發(fā)明實施例的同步信道結構的示意圖；圖8B是顯示在支持天線分集的CDMA通信系統(tǒng)中根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的同步信道結構的示意圖；圖9A是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的公用導頻信道和同步信道的結構的示意圖；圖9B是顯示根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的公用導頻信道和同步信道的結構的示意圖；圖10A是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例同步信道和導頻信道使用不同長碼的情況的示意圖；圖10B是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例同步信道和導頻信道使用相同長碼的情況的示意圖；圖10C是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例每個基站對于同步信道使用相同長碼和對于導頻信道使用不同長碼，并且以組為單位使用相同長碼的情況的示意圖11A是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例用于發(fā)送同步信道碼的信道發(fā)送器的結構的示意圖；圖11B是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例在支持天線分集的CDMA通信系統(tǒng)中用于發(fā)送同步信道碼的信道發(fā)送器的結構的示意圖；圖12是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例在具有同步信道結構的CDMA通信系統(tǒng)中用于移動臺的接收設備的示意圖；圖13是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例在圖12所示基本同步信道獲取判定器中進行的操作的流程圖；圖14是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例在具有同步信道結構的CDMA通信系統(tǒng)中用于移動臺的另一種接收設備的示意圖；圖15是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例圖14所示的解擴器和碼組判定器的示意圖；圖16是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例在圖15所示的判定器中進行的操作的流程圖；圖17A是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例在CDMA通信系統(tǒng)中為異步的基本同步信道產生同步碼的方案的示意圖；圖17B是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例在CDMA通信系統(tǒng)中為同步的基本同步信道產生同步碼的方案的示意圖；圖18是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例，在移動臺中通過分析從異步或同步系統(tǒng)發(fā)送的同步碼確定基站碼的過程的流程圖；和圖19A至19C是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例在CDMA通信系統(tǒng)中進行相鄰小區(qū)搜索的信息字段結構的示意圖。
優(yōu)選實施例詳述下面參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在下列描述中，那些眾所周知的功能或結構將不作詳細描述，否則，它們會使本發(fā)明的特征不突出。
在下列描述中，每個基站共享在基本同步信道上發(fā)送的基本同步碼的同一個碼。另外，在輔助同步信道上發(fā)送的輔助同步碼指示基站的碼組。
本發(fā)明涉及CDMA通信系統(tǒng)中的初始同步。與傳統(tǒng)W-CDMA系統(tǒng)一樣，基站由唯一擴展碼標識，它們被分類成幾個組。例如，基站可以利用512個唯一擴展碼擴展前向鏈路，這512個唯一擴展碼可以分類成32個組。因此，每個組包括16個擴展碼。移動臺進行初始獲取和小區(qū)搜索，無需知道時間同步或基站當前正在使用哪個擴展碼。此外，如果沒有擴展碼信息或初始時間同步信息，那么，由于移動臺必須測試所有可能的假設，因此移動臺極難獲得初始獲取。因此，在這種情況下，移動臺需要有效地獲得初始獲取。
本發(fā)明建議了一種方法，這種方法利用插在幀的每個時段內的至少一個初始同步信道碼在該幀等于一個擴展碼時段的一個時段的邊界上獲得同步，在每個幀時段接收基本同步信道碼，此后，檢測至少一個時延地或沒有時延地接收的輔助同步信道碼，從而根據(jù)輔助同步信道碼識別基站所屬的組。輔助同步信道碼對于基站組中的所有基站都是唯一的。因此，移動臺可以通過檢測輔助同步信道碼識別基站組。此外，本發(fā)明提出了可以有效地實現(xiàn)擴展序列的幀同步和組識別的同步信道結構。在如下的W-CDMA系統(tǒng)的例子中，在前向鏈路中使用的擴展碼的一個時段與幀長相同。這里，“幀同步”是指在擴展碼的一個時段內獲得發(fā)送定時的同步。
此外，本發(fā)明還提出了一種方案，在這種方案中，用于基本同步信道的碼在擴展碼的每個時段或幀內發(fā)送一次或多次，用于輔助同步信道的碼與用于基本同步信道的碼同時發(fā)送，或者在發(fā)送用于基本同步信道的碼之后延遲一段時間發(fā)送。這里，為了使接收器能夠容易地獲得發(fā)送的同步信道碼，發(fā)送基本同步信道信號(碼)作為由每個基站共同使用的PN碼，發(fā)送輔助同步信道信號(碼)作為擴展序列或用于組標識的碼。輔助同步信道碼對于基站組中的所有基站都是唯一的。
接收器嘗試獲得基本同步信道碼，當移動臺成功地獲得基本同步信道碼時，就獲得了關于擴展碼的邊界(即，幀的邊界)的同步。因此，我們假定基站在幀的起點上或延遲預定時間，這在所有基站和所有移動臺之間預先規(guī)定好，發(fā)送基本同步碼。
此后，移動臺有必要檢測正在發(fā)送的基站所屬的組，和正被用于擴展導頻信道信號的擴展碼。移動臺通過檢測輔助同步信道碼來區(qū)分基站組。對于輔助同步信道，每個組具有唯一的碼。對于組識別，用于每個基站組的輔助同步信道的碼既可以彼此正交，也可以彼此不正交。可以利用快速哈達瑪變換(FHT)簡易做成接收器，而同時確保碼間的正交性。接收器解擴輔助同步信道上包括輔助同步碼的接收信號，并選擇具有最高能量的輔助同步碼(即，具有較大可能性的組)，然后判定所選的組是正在發(fā)送的基站所屬的組。由于移動臺要找出哪個輔助同步碼被正在發(fā)送的基站所使用，為此，移動臺對基站所屬組的所有可能擴展碼進行解擴，并根據(jù)解擴結果選擇可能性最大的擴展碼。這里，可以檢測通過諸如導頻信道或廣播信道的前向公用信道在一個組中使用的擴展碼的至少一個。
圖3A至3C顯示根據(jù)本發(fā)明實施例用于幀同步的同步信道結構。參照圖3A至3C，“幀同步”是指在擴頻系統(tǒng)中在擴展碼的一個時段內獲得定時同步的過程。圖3A至3C顯示在擴頻系統(tǒng)中在擴展碼時段的特定位置上發(fā)送同步信道信號的情況。與具有上面信道結構的發(fā)送器對應的接收器首先獲得同步信道信號，此后，自動地獲得幀同步。這里，“幀同步”是指在擴頻系統(tǒng)中在PN擴展碼的一個時段內用于初始定時或相位的同步。但是，在現(xiàn)有的W-CDMA系統(tǒng)中，由于擴展碼的一個時段和幀長度兩者都等于10ms，因此，找出10ms的起始時刻將被稱為幀同步。因此，可以利用傳統(tǒng)的匹配濾波器獲得同步信道信號。當將此與傳統(tǒng)W-CDMA中的同步處理相比較時，可以在低頻上利用一個同步信道，在單個處理中獲得幀同步。
圖3A顯示了使用時段為P的擴展碼的擴頻系統(tǒng)中，在擴展碼的一個時間內的預定位置上發(fā)送同步信道的方法。這里，“預定位置”是指離擴展碼的一個時段的起點(即，初始狀態(tài))達特定長度L的位置，其中，值L是發(fā)送方和接收方兩者都已知的預定值。發(fā)送同步信道信號N個碼片的長度，這里假定發(fā)送同步信道信號256個碼片。接收器利用匹配濾波器獲得同步信道信號。在獲得同步信道信號之后，接收器可以自動地獲得關于PN擴展碼的定時的同步。也就是說，這意味著擴展碼的一個時段的起點(即，該幀的起點)從比獲得的同步信道早L個碼片的位置開始的。
圖3B顯示了L=0的情況，亦即，所顯示的是同步信道信號的起點與擴展碼的時段的起點相一致的情況。圖3C顯示了L=P-N的情況，即同步信道信號的終點與擴展碼下一個時段的起點相一致。
在只有一個PN碼用于擴展碼的情況下，同步信道信號的完整獲得等效于擴展碼的完整獲得。然而，在有幾個PN碼用于擴展碼的情況下，每個基站具有其唯一的擴展碼，對擴展碼的獲得分如下兩步進行。接收器首先在同步信道上進行獲取。當獲得關于同步信道的定時時，移動臺并不知道使用了哪個擴展碼，但已經(jīng)獲得關于擴展碼相位(或定時)的信息。接收器利用定時信息對所有可能的擴展碼進行解擴，計算出相關值，從計算的相關值中檢測出最大值，或者通過將這些值與閥值相比較或組合這些值來檢測使用過的擴展碼，以便獲得最后的同步。
圖3A至3C顯示了同步信道信號在擴展碼的一個時段內只發(fā)送一次的情況。但是，即使在同步信道信號在擴展碼的幾個時段上只發(fā)送一次的情況下，也可以利用同步信道獲得擴展碼的定時。或者，同步信道信號也可以在擴展碼的一個時段內發(fā)送好幾次。
圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的同步信道結構。參照圖4，基站在PN序列的一個時段內發(fā)送基本同步碼和輔助同步碼?；就酱a具有N1-碼片時段的長度和輔助同步碼具有N2-碼片時段的長度。在如下所述的本發(fā)明實施例中，假定N1=N2=256個碼片。
參照圖4，在幀邊界(即，一個幀的起點)之后或擴展碼的一個時段的邊界之后發(fā)送L1個碼片的基本同步碼。在一些情況下，L1值可以是0，這樣導致基本同步碼在幀的邊界上開始發(fā)送。另外，在基本同步碼的終點之后發(fā)送L2個碼片的輔助同步碼。輔助同步碼和基站所屬的組按照預定的映射規(guī)則彼此對應(即，第一輔助碼表示第一組)。因此，當移動臺檢測輔助同步碼時，移動臺可以認別基站所屬的組。
為了能夠通過經(jīng)同一天線發(fā)送基本同步碼和輔助同步碼來進行相干解調，最好在相干時間內發(fā)送兩個同步碼之間的L2-碼片間隔。在圖4中，L2是基本同步碼與輔助同步碼之間的保護間隔(guard interval)。在本發(fā)明的第一實施例中，假定兩個同步碼之間的間隔L2是256個碼片。這里，也可以設置L2=0，以便在發(fā)送基本同步碼之后接著發(fā)送輔助同步碼。然而，當移動臺嘗試在檢測基本同步碼之后立即檢測輔助同步碼時，可以允許少許的時間間隔，以便移動臺可以以少許的時間延遲檢測輔助同步碼。稍后將結合接收器的描述對此作詳細描述。
圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的同步信道結構。在根據(jù)圖4所示的第一實施例的同步信道結構中，利用不同的擴展碼標識輔助同步碼。但是，在根據(jù)圖5所示的第二實施例的同步信道結構中，通過與不同的起始時間結合在一起可以給出輔助同步碼的各個組(字符(alphabet))。另外，圖6顯示了在根據(jù)第二實施例的同步信道結構中關于輔助同步碼的字符分配。
參照圖5，如果用于基站組標識的、關于輔助同步碼的字符數(shù)是X，那么，利用(T1-Tm)個時隙和(C1-Cn)個不同的擴展碼的(m*n)種組合(x≤m*n)標識它們。在圖6中，假定字符數(shù)是20，所使用的時隙數(shù)是m=5，和用于一個時隙的擴展碼數(shù)是n=4。術語“字符”是指適合于一個碼元在輔助同步碼上發(fā)送關于碼組或幀同步的信息的信號數(shù)。在本發(fā)明中，假定通過重復碼組信息來發(fā)送每個輔助同步碼，即使接收器只接收到單個碼，它也可以識別基站所屬的碼組。
當與一個字符相關的輔助同步碼在上面同步信道結構中得到確定時，如圖6所示，由用于同步信道的字符分配所指示的，在其中發(fā)送的時隙，和要在那個時間使用的擴展碼也得到確定。在發(fā)送基本同步碼之后，在指定的時隙上利用指定的碼發(fā)送輔助同步碼。這里，用于一個時隙的同步碼可以彼此正交。另外，為了避免來自不同相鄰基站的信號之間的沖突(即，為了避免由于交叉相關系數(shù)引起的性能變差)，可以使用于不同時隙的碼的各個組變得彼此相斥。在時間和碼的第二維中分配字符(碼)的發(fā)送的理由是因為對于輔助同步碼來說有太多可能的碼要在一個時隙上解擴。通過將時隙和擴展碼組合在一起來分配字符，當接收器進行同時解擴時，要測試的碼的數(shù)量顯著減小。
在圖5中，標號43顯示了所使用的字符(或擴展碼的組)是3的情況，標號42顯示了所使用的字符(或擴展碼的組)是10的情況。這里，如果要在第二同步信道上發(fā)送的字符是3(在這種情況下，它與組的ID相同)，則根據(jù)圖6所示的字符分配在第一時隙上發(fā)送由基站發(fā)送的輔助同步碼，并同時發(fā)送第三碼C3[i]。這里，方括號中的“i”表示發(fā)送的碼可以隨著時隙而改變。也就是說，這意味著要發(fā)送的碼在每個時隙上可以是不同的。此外，當要發(fā)送的輔助同步信道的字符是如標號42所示的10時，根據(jù)圖6所示的字符分配來指定第三時隙和第二擴展碼C2[3]。
因此，當基站按圖5的標號42所示，在發(fā)送字符10的第三時隙上發(fā)送輔助同步信道C2[3]時，移動臺可以通過檢測第三時隙上的C2找出關于基站所屬的碼組的信息。此后，移動臺應該檢測在基站所屬的組中使用了哪個擴展碼。為此，移動臺對基站所屬的組的所有可能擴展碼進行解擴，并選擇可能性最大的擴展碼。此時，移動臺可以使用諸如導頻信道和廣播信道的前向公用信道以便確定在一個組中使用的擴展碼。在圖5所示的實施例中，在時隙之間存在L3個碼片的間隔。這為接收器使用同一硬件解調前一時隙上的信號之后解調下一時隙留出時間。但是，時隙之間的間隔L3可以設置成0，或者時隙之間可以彼此重疊。當然，在這種情況下，與時隙之間存在間隔相比，接收器在結構上要更加復雜(即，要有兩個解調器)。
在圖4和5的實施例中，對于前向鏈路，基站在擴展碼的一個時段或一幀期間內發(fā)送基本同步信道一次，和移動臺為此獲得同步，以獲得擴展碼的定時或幀同步。此后，通過輔助同步信道確定碼組。輔助同步信道可以至少發(fā)送一次。發(fā)送多于一次提供了時間分集，因此，當接收輔助同步信道時會更加可靠。尤其是，當基站利用兩個或更多個天線發(fā)送前向鏈路時，可以通過天線交替發(fā)送碼元來獲得天線分集效果。
與上述實施例不同，基站可以在一幀時段內發(fā)送基本同步碼兩次或更多次。這可以通過提高基本同步信道的同步速度來縮短整個獲取時間。也就是說，基本同步碼在PN擴展序列的每一個時段或一個幀長內發(fā)送NUM_PRI次，并只獲取其中之一以進行同步獲取。但是，同時，不可能在NUM_PRI個基本同步信道的位置上獲得擴展序列的同步(或幀的同步)。亦即，幀同步的獲取和組檢測是通過分析關于輔助同步信道的信息進行的。在本發(fā)明的第三和第四實施例中，將根據(jù)輔助同步碼所需要的字符數(shù)是NUM PRI*NUM GROUP的情況加以描述。這里，NUM_GROUP表示用于分類基站擴展碼的組數(shù)。輔助同步碼需要如此多的字符的原因在于，有必要標識組的ID和從NUM_PRI個候選者中獲得一個幀的同步。本發(fā)明與現(xiàn)有W-CDMA同步信道的不同之處在于，為了獲得組和幀的同步，在第二步中解調一個幀的一個碼元(輔助同步信道由一個碼元組成)。然而，對照現(xiàn)有的W-CDMA同步信道結構，根據(jù)本發(fā)明的同步信道結構的優(yōu)點在于，即使只有一個輔助同步信道被接收到，也可以進行組ID的確定和幀同步的獲取。
圖7A顯示了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的同步信道結構，其中NUM_PRI是2。
參照圖7A，基站在圖7A的標號71所示一個幀時段內發(fā)送基本同步信道兩次。這里，假定發(fā)送基本同步碼之間的時間間隔是如標號71所示的擴展序列的一個時段P的一半(即，P/2)，和L1的值是0。但是，L1也可以具有特定值，在一個幀時段內基本同步信道的發(fā)送間隔也可以設置成除P/2之外的其它值?；驹谂c發(fā)送基本同步碼之后的位置相隔如，圖7A的標號72所示的L2的位置上發(fā)送輔助同步碼。如有必要，L2值可以是0。
在圖7A中，輔助同步碼可以位于兩個連續(xù)基本同步碼的碼元的中心。但是，在本發(fā)明的實施例中，假定在完成基本同步碼發(fā)送之后發(fā)送輔助同步碼256碼片，這樣，本發(fā)明具有如下優(yōu)點。
基站連續(xù)發(fā)送基本同步碼和輔助同步碼的理由在于，當獲得基本同步碼之后檢測輔助同步碼時，基站可以利用基本同步碼進行信道估計，來相干解調輔助同步碼。當然，當接收器具有很大的頻率偏移時，就不可能進行相干檢測。但是，當頻率偏移較小，或者當利用自動頻率控制器(AFC)可以將初始頻率偏移降低到某種程度時，可以進行相干檢測。也就是說，當頻率偏移在例如初始獲取期間很大時，相干解調是不適用的。但是，在相鄰小區(qū)搜索和指針(finger)分配時，相干解調是適用的。另外，L2值可以設置成大于0。例如，當基本同步碼和輔助同步碼如上所述連續(xù)發(fā)送時，可以留有256個碼片(=1個碼元)的間隔。通過在獲得具有高功率的基本同步碼之后立即嘗試檢測輔助同步碼，不但可以進行相干解調，而且可以使同步時間最短。
本發(fā)明的主要目的是在相干時間內設置基本同步碼元和輔助同步碼元之間的時間間隔，以便利用基本同步碼進行信道估計，以相干解調輔助同步碼。此外，允許在基本同步碼和輔助同步碼之間有少許時間間隔，以便當可靠地獲得基本同步碼時，在用于判斷的少許延遲之后立即獲取輔助同步碼。也就是說，考慮到移動臺的少許處理延遲，通過使基本同步碼與輔助同步碼之間的間隔最小，可以縮短整個搜索時間。
在輔助同步信道上發(fā)送的字符數(shù)假定為NUM_PRI*NUM_GROUP。這樣，即使只有一個輔助同步碼被接收到，也可以獲取關于碼組和幀同步的信息。
圖7B顯示了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的同步信道結構。圖7B的同步信道結構應用了如圖6所示的、通過分配時隙和字符來發(fā)送輔助同步碼的方法。盡管圖7B所示的同步信道結構與圖7A所示的同步信道結構相同之處在于幾個基本同步碼和輔助同步碼都在一個幀時段內發(fā)送，但基本同步碼和輔助同步碼之間的時間間隔L2′和L2″可以彼此不同。這是由于基本和輔助同步碼可以發(fā)送不同的字符來發(fā)送不同的幀同步信息。發(fā)送基本同步碼的頻次NUM_PRI的增加引起要在輔助同步碼上發(fā)送的幀的同步信息量的增加，當一個輔助同步碼如本發(fā)明的實施例那樣包括組信息和幀同步信息兩者時，要在輔助同步信道上發(fā)送的字符數(shù)顯著增加。亦即，當存在32個組和基本同步碼在一個幀時段內發(fā)送四次時，要在輔助同步碼上發(fā)送的字符數(shù)增加到128個。此外，當基本同步碼在一個幀時段內發(fā)送八次時，要在輔助同步碼上發(fā)送的字符數(shù)增加到256個。這種方法會增加接收器的復雜性。
當通過分配時隙和擴展碼發(fā)送輔助同步信道的字符時，要同時解擴的擴展碼數(shù)減少了。因此，可以降低移動臺的復雜性?？梢赃@樣來分配時隙和擴展碼，使得時隙應該表示幀的同步信息和擴展碼應該表示關于基站所屬組的信息。另一方面，也可以這樣來分配時隙和擴展碼，使得時隙應該表示關于基站所屬組的信息，和擴展碼應該表示幀的同步信息。這里，“幀的同步信息”意味著關于前一個基本同步碼在一幀內具有特定偏移值的位置的信息。
在CDMA系統(tǒng)中，基站可以應用利用幾個天線發(fā)送信號的天線分集。盡管圖8A和8B顯示了基本同步碼和輔助同步碼在一個幀時段內發(fā)送兩次的情況，但本發(fā)明甚至可以應用于基本同步碼和輔助同步碼在一個幀時段內發(fā)送多于兩次的情況。
圖8A顯示了利用兩個天線發(fā)送圖7A的同步信道的情況。參照圖8A，基本同步碼和與之相連的輔助同步碼通過同一天線發(fā)送。這是由于當檢測到具有高電平的基本同步碼時，可以保證輔助同步碼也具有高電平。另外，這樣做的話，可以利用基本同步碼作為信道估計量相干解調輔助同步碼。如圖8A所示，第一天線Ant1發(fā)送基本同步碼和與之相連的輔助同步碼，在經(jīng)過特定時間之后，第二天線Ant2發(fā)送下一個基本同步碼和與之相連的輔助同步碼。
圖8B顯示了利用兩個天線發(fā)送圖7B的同步信道的情況。與圖8A類似，基本同步碼和與之相連的輔助同步碼通過同一天線發(fā)送。圖8A和8B的差異在于，通過一個天線發(fā)送的基本同步碼與輔助同步碼之間的間隔不同于通過另一個天線發(fā)送的基本同步碼與輔助同步碼之間的間隔。這樣做的話，當檢測到具有高電平的基本同步碼時，可以保證輔助同步碼也具有高電平。
圖9A顯示了根據(jù)本發(fā)明實施例的同步信道和公用導頻信道的結構。在圖9A中，標號91表示基本同步碼，標號92表示公用導頻碼。本發(fā)明的這個實施例涉及在異步系統(tǒng)中的操作。在圖9A的實施例中，用于小區(qū)標識的不同擴展碼數(shù)限于16個。因此，這里假定用于組標識的輔助同步碼是沒有必要的。另外，幀起點可以通過每幀發(fā)送一次基本同步碼來檢測，而不是每時隙發(fā)送一次基本同步碼。
在本發(fā)明的這個實施例中，與異步模式中的基本同步碼相比，該基本同步碼以較高的功率(S≥1)發(fā)送。也就是說，在本發(fā)明的這個實施例中，同步碼的發(fā)送功率大于等于1?；就酱a的起點距離公用導頻信道幀的起點為L個碼片(L≥0)，并且每幀發(fā)送K次(K≥1)P個碼片的基本同步信道。圖9A顯示了L=0和K=1的情況。
公用導頻信道對于不同基站可以使用不同擴展碼，或者可以將不同的PN偏移量施加到同一個擴展碼。擴展碼的生成方法和時段與異步模式中相同。然而，在如上所述的同步模式中，應該使用與異步模式中使用的擴展碼不同的擴展碼。在圖9A中，公用導頻信道并不在發(fā)送基本同步碼的時段內發(fā)送。
圖9B顯示了甚至在發(fā)送基本同步碼的時段內連續(xù)發(fā)送公用導頻信道的情況。圖9B中每個標號的描述與圖9A中相應標號的描述相同。
圖10A和10B顯示了只有一個PN碼用于擴展碼和利用PN偏移值進行基站標識的情況。為了顯示利用PN擴展碼擴展信道的例子，本發(fā)明的這個實施例假定公用導頻信道是通過碼分多路復用(CDM)發(fā)送的。但是，應該注意到，不管信道結構如何，都可以容易地應用本發(fā)明。在建議的方法中，沒有使用輔助同步碼，基本同步碼的起點距離擴展碼的起點為L個(L≥0)碼片，在PN擴展碼的每個時段內發(fā)送K次(K≥1)N個碼片基本同步碼。圖10A和10B顯示了K=1和L=0的情況?；臼抢貌煌腜N偏移加以區(qū)分的。假定基站BS1具有‘0’的PN偏移，基站BS2具有‘2’的PN偏移，和基站BS3具有‘3’的PN偏移?；景l(fā)送它們的基本同步碼的起點相隔數(shù)個PN偏移的時間，使得可以根據(jù)基本同步碼的獲得來獲取擴展碼的定時信息，而不管基站的PN偏移值如何。公用導頻信道可以連續(xù)發(fā)送，也可以不在發(fā)送基本同步碼的時刻發(fā)送。在保持與其它用于前向鏈路的信道的正交性的同時，發(fā)送W-CDMA系統(tǒng)的同步信道。但是，在圖10A中，基本同步碼可以與其它信道信號保持正交性。對于同步碼，通過將用于前向鏈路的擴展碼與一個沃爾什(Walsh)函數(shù)進行XOR(異或)運算，可以做到這一點。
在圖10B的實施例中，其中在同步模式中只有一個PN碼用于前向鏈路的擴展碼，與用于導頻信道的PN碼的起點相隔L個碼片的時段內的N個碼片用于基本同步信道。圖10B顯示了L=0的情況。在這種情況中，可以認為基本同步碼在公用導頻信道的相應時段內以提高了的功率發(fā)送，并且這可以通過增益控制來實現(xiàn)。
圖10C顯示了用于前向鏈路上的擴展碼的不同PN碼的數(shù)量大于1的情況。基本同步碼的起點與擴展碼的一個時段的起點相隔L個碼片(L≥0)，和每幀發(fā)送一次N個碼片長的基本同步碼。圖10C顯示了L=0的情況?；纠貌煌臄U展碼或相同擴展碼的不同PN偏移來標識。在圖10C的實施例中，假定基站BS1、BS2和BS3共同使用第一擴展碼，并分別具有PN偏移1、PN偏移2和PN偏移3的不同PN偏移。PN偏移1是0。此外，還假定基站BS4、BS5和BS6都使用第H擴展碼，并分別具有PN偏移1、PN偏移2和PN偏移3的不同PN偏移。也就是說，由于擴展碼不相同，因此，賦予不同基站的PN偏移值可以彼此相同?；景l(fā)送它們的基本同步碼的起點相隔相應的數(shù)個PN偏移的時間，使得可以根據(jù)基本同步碼的獲得來獲取擴展碼的定時信息，而不管基站的PN偏移值如何。在獲得擴展碼的定時信息之后，對不同的擴展碼進行解擴，以檢測使用的擴展碼，從而最終獲得同步。
在圖10C中，當NUM OFFSET=32和H(=NUM PN)=16時，即，當使用16個不同的PN碼和PN碼用32個不同的PN偏移區(qū)分時，可以同時區(qū)分512個N區(qū)。在系統(tǒng)具有3.84Mcps的傳送速率和幀長是10ms的情況下，如果賦予一個PN碼32個PN偏移，那么，PN偏移的單位是1200個碼片。
圖11A和11B顯示了根據(jù)本發(fā)明不同的實施例基站發(fā)送基本和輔助同步碼的信道發(fā)送器。更具體地講，圖11A顯示了利用一個天線發(fā)送同步碼的信道發(fā)送器，和圖11B顯示了在天線分集方法中使用兩個天線發(fā)送同步碼的信道發(fā)送器。下面參照圖11B對利用天線分集發(fā)送同步碼的方法加以描述。
參照圖11B，串行-并行(S/P)轉換器1111a將要通過第一天線Ant1發(fā)送的接收公用導頻信道信號并行轉換成I和Q信道數(shù)據(jù)。乘法器1112a和1113a利用信道擴展碼Cch分別擴展分離的I信道和Q信道公用導頻數(shù)據(jù)。在圖11A和11B中使用的信道擴展碼可以用復數(shù)表達。移相器1114a將擴展Q信道數(shù)據(jù)的相位偏移90°。加法器1115a將乘法器1112a和移相器1114a的輸出相加，生成復擴展信號I+jQ。
同樣，串行-并行(S/P)轉換器1111b將要通過第二天線Ant2發(fā)送的接收公用導頻信道信號并行轉換成I和Q信道數(shù)據(jù)。乘法器1112b和1113b利用擴展碼Cch分別擴展分離的I和Q信道公用導頻數(shù)據(jù)。移相器1114b將擴展Q信道數(shù)據(jù)的相位偏移90°。加法器1115b將乘法器1112b和移相器1114b的輸出相加，生成復擴展信號I+jQ。
串行-平行轉換器1121a將要通過第一天線Ant1發(fā)送的接收基本同步信道(P-SCH)信號并行轉換成I和Q信道數(shù)據(jù)。乘法器1122a和1123a利用信道擴展碼Cp分別擴展分離成I和Q信道的基本同步信道數(shù)據(jù)。移相器1124a將擴展Q信道數(shù)據(jù)的相位偏移90°。加法器1125a將乘法器1122a和移相器1124a的輸出相加，生成復擴展信號I+jQ。這個信號發(fā)送到第一天線Ant1。
同樣，串行-并行(S/P)轉換器1121b將要通過第二天線Ant2發(fā)送的接收基本同步信道(P-SCH)信號并行轉換成I和Q信道數(shù)據(jù)。乘法器1122b和1123b利用信道擴展碼Cp分別擴展分離成I和Q信道的基本同步信道數(shù)據(jù)。移相器1124b將擴展Q信道數(shù)據(jù)的相位偏移90°。加法器1125b將乘法器1122b和移相器1124b的輸出相加，生成復擴展信號I+jQ。這個信號發(fā)送到第二天線Ant2。
串行-平行轉換器1131a將要通過第一天線Ant1發(fā)送的接收基本同步信道(S-SCH)信號并行轉換成I和Q信道數(shù)據(jù)。乘法器1132a和1133a利用信道擴展碼Csch分別擴展分離成I和Q信道的輔助同步信道數(shù)據(jù)。移相器1134a將擴展Q信道數(shù)據(jù)的相位偏移90°。加法器1135a將乘法器1132a和移相器1134b的輸出相加，生成復擴展信號I+jQ。這個信號發(fā)送到第一天線Ant1。
同樣，串行-平行轉換器1131b將要通過第二天線Ant2發(fā)送的接收輔助同步信道(S-SCH)信號并行轉換成I和Q信道數(shù)據(jù)。乘法器1132b和1133b利用信道擴展碼Csch分別擴展分離成I和Q信道的輔助同步信道數(shù)據(jù)。移相器1134b將擴展Q信道數(shù)據(jù)的相位偏移90°。加法器1135b將乘法器1132b和移相器1134b的輸出相加，生成復擴展信號I+jQ。這個信號發(fā)送到第二天線Ant2。
除了公用導頻信道及基本和輔助同步信道之外，信道發(fā)送器還可以包括公用信道或專用信道。對于這樣的前向同步發(fā)送器，可以配置用于前向公用信道和前向專用信道的發(fā)送器。
增益控制器1100判斷是否選通信道，并控制要通過第一和第二天線Ant1和Ant2發(fā)送的信號的發(fā)送功率。加法器1160a相加分別從增益控制器1116a、1126a和1136a輸出的增益受控信道信號。加法器1160b相加分別從增益控制器1116b、1126b和1136b輸出的增益受控信道信號?；鶐V波器1161a和1163a從由加法器1160a輸出的信號當中濾波出基帶信號，基帶濾波器1161b和1163b從由加法器1160b輸出的信號當中濾波出基帶信號。乘法器1162a和1164a將相關基帶濾波器1161a和1163a的輸出與相應載波相乘。乘法器1162b和1164b將相關基帶濾波器1161b和1163b的輸出與相應載波相乘。乘法器1162a和1164a的輸出由加法器1165a相加，并發(fā)送到第一天線Ant1。乘法器1162b和1164b的輸出由加法器1165b相加，并發(fā)送到第二天線Ant2。
圖11A所示的，通過單個天線發(fā)送同步信道信號的信道發(fā)送器與圖11B所示的信道發(fā)送器兩半部分的任一半具有相同的操作。
圖12顯示了用于根據(jù)圖4和5所示的第一和第二實施例的同步信道結構的接收器。
下面參照圖12描述用于移動臺的接收器的操作。匹配濾波器1211通過匹配濾波接收的同步信道信號嘗試獲取同步信道。一旦接收到匹配濾波器1211的輸出，基本同步信道獲取判定器1213就判斷是否獲取基本同步信道?；就叫诺阔@取判定器1213的操作顯示在圖13中。
參照圖13，在步驟1311，基本同步信道獲取判定器1213接收匹配濾波器1211的輸出，并計算I2+Q2來計算能量。此后，在步驟1313，基本同步信道獲取判定器1213將計算的能量與閾值相比較，以判斷是否獲得同步。如果計算的能量值小于等于閾值TH1，那么，對下一個PN偏移繼續(xù)進行第一搜索步驟。否則，如果在步驟1315該能量值大于閾值TH1，那么，在步驟1315判斷是否獲得峰信號。為此，首先判斷能量值以前是否曾經(jīng)超過過閾值。如果能量值以前從未超過過閾值，那么對PN偏移開始第二搜索步驟。否則，如果能量值以前曾經(jīng)超過過閾值，那么，在步驟1317，基本同步信道獲取判定器1213將以前的最大值與當前的檢測能量相比較。如果在步驟1317當前檢測的能量值高于以前的最大值，那么，就終止當前的第二搜索步驟，并在步驟1319對新的PN偏移進行第二搜索步驟。否則，當在步驟1317以前的最大值高于當前檢測的能量值時，繼續(xù)執(zhí)行現(xiàn)有的第二搜索步驟。
在圖4和5的實施例中，幀同步是在完成了第一搜索步驟之后獲得的，使得只有關于基站所屬的組的信息才應該在第二搜索步驟中得到確定。
一旦從基本同步碼獲取判定器1213接收到判定結果和幀同步信息，控制器1200就使解擴器組1215能夠根據(jù)基本同步信道的獲取信息進行第二搜索步驟。這里，如果正交碼用于輔助同步信道碼，那么，用于第二搜索步驟的解擴器組1215可以通過快速哈達瑪變換(FHT)來實現(xiàn)。在第二搜索步驟，接收解擴器組1215的輸出的碼組判定器1217確定基站所屬的碼組。當發(fā)送具有圖4所示的結構的同步信道信號時，接收器在經(jīng)過了從基本同步碼的獲取點開始的特定時間(L2個碼片)之后解擴輔助同步碼。接收器包括解擴器組1215，它含有與可能的碼組一樣多個的解擴器，碼組判定器1217接收解擴器組1215的輸出，然后確定由具有最高檢測能量的擴展碼指示的碼組作為相應基站的碼組。另外，當發(fā)送具有圖6所示的結構的同步信道信號時，解擴器組1215在從基本同步信道的獲取起點開始的每個時隙對適用于相應時隙的擴展碼進行解擴，碼組判定器1217確定由具有最高值的擴展碼指示的碼組作為相應基站的碼組。盡管在第二搜索步驟中可以通過接收一個輔助同步碼來確定碼組，但當接收輔助同步碼的可靠性不太高時，可以重復接收輔助同步碼直到可靠性增大到某種程度。
當關于基站所屬的碼組的信息通過第二搜索步驟獲得時，控制臺1200啟動解擴器組1219。在第二搜索步驟，解擴器組1219在所確定的碼組中解擴可能的擴展碼，并將結果提供給擴展序列判定器1221。然后，擴展序列判定器1221確定那個擴展序列用于擴展序列，并判斷是否成功地進行了同步獲取。將結果提供給控制器1200，最后通知是否成功地進行了同步獲取。
圖14顯示了用于根據(jù)本發(fā)明一個實施例、如圖7A和7B所示的同步信道結構的接收器。同一接收器甚至可以應用于圖8A和8B顯示的基站利用兩個或多個天線發(fā)送信號的情況。
參照圖14，描述用于移動臺的接收器的操作。匹配濾波器1411匹配濾波輸入信號，以嘗試對基本同步碼的獲取，并將結果提供給基本同步碼獲取判定器1413。然后，基本同步碼獲取判定器1413判斷是否獲得了基本同步碼?；就酱a獲取判定器1413按照圖13所示的過程進行操作。
當基本同步碼獲取判定器1413通過進行圖13所示的過程將基本同步碼獲取結果提供給1400時，控制器1400根據(jù)判定結果使解擴器組1415能夠執(zhí)行第二搜索步驟。同時，如果正交擴展碼用于輔助同步碼，在第二搜索步驟中使用的解擴器組1415可以通過快速哈達瑪變換(FHT)來實現(xiàn)。在第二搜索步驟，接收器獲取基站所屬的碼組和幀同步。對于圖7A所示的同步信道結構，解擴器組1415在經(jīng)過從基本同步碼的獲取點開始的特定時間L2之后對輔助同步碼進行解擴。這里，對于解擴組1415，配置了多達(可能碼組數(shù))*(NUM PRI)的解擴器。幀偏移和碼組判定器1417確定由解擴器組1415的輸出中具有最高檢測能量的擴展碼所指示的碼組和幀邊界信息，作為相應基站的碼組和幀同步信息。
另外，對于圖7B所示的同步信道結構，解擴器組1415在從基本同步碼的獲取起點開始的每個時隙對相應時隙中的可能擴展碼進行解擴，幀偏移和碼組判定器1417確定解擴值中具有有最高值的擴展碼所指示的碼組和幀邊界信息作為相應基站的碼組和幀同步信息。盡管在第二搜索步驟中可以通過接收一個輔助同步碼來確定碼組，但當接收輔助同步碼的可靠性不太高時，可以重復發(fā)送輔助同步碼以便將可靠性增大到某種程度。
圖15顯示了用于執(zhí)行第二搜索步驟的解擴器組1415及幀偏移和碼組判定器1417，圖16顯示了幀偏移和碼組判定器1417的操作。
將參照圖15和16描述幀偏移和碼組判定器1417的操作。解擴器組1415包括解擴器組(或FHT)1511和用于控制解擴器組1511的時間控制器1513。幀偏移和碼組判定器1417包括可靠性計算器1521和判定器1523。當解擴器組1511由時間控制器1513啟動時，用于輔助同步碼的擴展碼由解擴器組1511解擴，并且對碼組和幀同步的每種假設計算其可靠性。當基本同步碼按圖4和5所示的那樣只發(fā)送一次時，對每個碼組假設計算其可靠性。計算可靠性的簡易方法之一是利用解擴結果的能量值(I2+Q2)。將每種假設的可靠性提供給判定器1523，它判定其可靠性。
圖16顯示了判定器1523的操作。參照圖16，在步驟1611，判定器1523按順序排列每種假設的可靠性，以確定具有最大可靠性的假設和具有次大可靠性的假設。此后，在步驟1613，判定器1523計算具有最大可靠性的假設和具有次大可靠性之間的量度差，以判斷是否進行了第二搜索步驟的同步。當兩個值之差小于等于閾值時，判定器1523繼續(xù)接收下一個輔助同步碼，認為第二搜索步驟的可靠性不太高。否則，當在步驟1613中該量度差大于閾值時，由于第二搜索步驟的可靠性足夠高，因此，判定器1523對碼組和幀同步作出判定。一旦接收到碼組判定結果，控制器1400就執(zhí)行第三搜索步驟，最后檢測到基站使用的擴展碼。
在通過執(zhí)行第二搜索步驟獲得基站所屬的碼組和幀同步之后，控制器1400啟動解擴器組1419。然后，解擴器組1419對在第二搜索步驟判定的碼組中的可能的擴展序列進行解擴，并將結果提供給擴展序列判定器1421。然后，擴展序列判定器1421判斷解擴器組1419的輸出當中哪個擴展序列用于擴展碼，并且判斷是否成功地進行了同步獲取。將結果提供給控制器1400，最終通知是否成功地進行了同步獲取。
另外，本發(fā)明提供了通過發(fā)送一個同步信道獲取幀同步的方法。特別當基站與全球定位系統(tǒng)(GPS)同步操作時本發(fā)明更加有效。但是，在CDMA系統(tǒng)中，基站既可以以同步模式操作，也可以以異步模式操作。本發(fā)明提供了區(qū)分與GPS同步操作的基站系統(tǒng)和與GPS不同步操作的基站系統(tǒng)的方法。也就是說，本發(fā)明通過在同步模式和異步模式中對同步信道使用不同的同步序列將同步系統(tǒng)與異步系統(tǒng)區(qū)分開。在同步模式和異步模式中使用不同同步序列的理由是使移動臺能夠迅速地確定移動臺本身所屬的系統(tǒng)(同步系統(tǒng)或異步系統(tǒng))并在同步模式和異步模式中使用不同同步信道。
圖17A顯示了在異步W-CDMA系統(tǒng)中生成用于基本同步信道的同步序列的方法。同步序列通過以碼片為單位將分層序列H和沃爾什函數(shù)W0進行XOR運算生成。
圖17B顯示了本發(fā)明的這個實施例所提出的生成用于同步信道的同步序列的方案，其中將用于同步系統(tǒng)的同步信道的同步序列設計成與用于異步系統(tǒng)的同步信道的同步序列正交。這樣可以使在不同系統(tǒng)中使用的同步序列之間的相關值最小化。在圖17B所示的實施例中用于同步信道的同步序列是通過以碼片為單位將在異步模式下使用的分層序列H和沃爾什函數(shù)Wn進行XOR運算生成的。沃爾什函數(shù)Wn是從沒有在異步模式下使用的沃爾什函數(shù)中選擇的。
當基站系統(tǒng)以同步模式操作時，基站可以利用不同的擴展碼或擴展碼的PN偏移來標識。用于前向鏈路的PN擴展碼數(shù)可以是1或大于1。當PN碼數(shù)是1和賦予PN碼的PN偏移數(shù)是NUM_OFFSET 1時，可以區(qū)分NUM_OFFSET1個不同的小區(qū)。當使用一個PN碼，為使可區(qū)分小區(qū)數(shù)與使用NUM_PN個PN碼的情況相比變得相等，必須擴大與使用幾個PN碼的情況相比使用的一個PN擴展碼的時段。
因此，當使用一個PN碼時，有必要使用與使用NUM_PN個PN碼的情況相比更長時段的PN碼或更短長度的PN偏移。本發(fā)明將結合實施例進行描述，其中在同步模式中使用16個不同的擴展碼，和32個不同的PN偏移應用于每個擴展碼，以便可以區(qū)分512個基站。與IS-95系統(tǒng)不同，將幾個擴展碼和PN偏移結合在一起的理由是將本發(fā)明不僅應用于基站彼此之間利用GPS得到精確時間同步的情況，而且應用于基站彼此之間利用系統(tǒng)網(wǎng)絡得到粗略時間同步的情況。也就是說，當基站利用網(wǎng)絡獲得時間同步時，難以象在使用GPS的情況中那樣獲得精確時間同步。但是，在IS-95系統(tǒng)中，由于單位PN偏移大約是50μs，因此，難以利用網(wǎng)絡同步獲得這樣的同步。因此，為了擴大偏移之間的間隔，有必要增大擴展碼的長度，或使用數(shù)目增加了的擴展碼。
當以同步模式操作的小區(qū)與以異步模式操作的小區(qū)相鄰并且兩個小區(qū)使用同一PN碼時，將用于以同步模式操作的小區(qū)的PN碼與用于以異步模式操作的小區(qū)的PN碼區(qū)分開所需要的PN偏移可能得不到保證。因此，在同步模式下使用的PN碼應該與在異步模式下使用的PN碼不同。在同步模式基站中使用的PN擴展碼應該與在異步模式基站中使用的PN擴展碼不同。為此，本發(fā)明的實施例使用了新的PN擴展碼，它在數(shù)量上與在異步模式下使用的512個PN擴展碼不同。在本發(fā)明的這個實施例中，16個新的PN擴展碼被分配給同步模式基站。
圖18顯示了在基站可以同步模式或者異步模式操作的情況下移動臺的操作。在圖18所示的實施例中，移動臺首先應該確定它所屬的基站以哪一種模式操作。首先，在系統(tǒng)選擇步驟(步驟1813)，移動臺判斷是針對同步模式，還是針對異步模式進行獲取。當確定移動臺獲得異步模式時，移動臺進行傳統(tǒng)的三步驟初始小區(qū)搜索處理。在該處理中，移動臺在第一步驟(步驟1815)搜索時隙同步；在第二步驟(步驟1817)進行碼組選擇和幀同步；和在第三步驟(步驟1819)從碼組中選擇基站碼。相反，當選擇關于同步模式的獲取時，移動臺在第一步驟(步驟1814)搜索幀同步，并在第二步驟(步驟1818)確定基站碼。
網(wǎng)絡在越區(qū)切換、空閑模式搜索或激活模式搜索期間通過廣播信道(BCH)或前向公用信道將相鄰小區(qū)列表信息發(fā)送到移動臺。圖19A至19C顯示了表示相鄰小區(qū)列表的10-位數(shù)據(jù)字段。當基站以同步模式或異步模式操作時，數(shù)據(jù)字段的每位所表示的信息可以定義成不一樣的。
圖19A顯示了用于以異步模式操作的系統(tǒng)的相鄰小區(qū)列表的數(shù)據(jù)字段格式。由于以異步模式操作的系統(tǒng)使用了512個不同的基站碼，因此相鄰小區(qū)列表字段可以定義如下。第1位表示系統(tǒng)足以同步模式操作還是以異步模式操作。第2至第6位表示在32個碼組中使用了哪個碼組。第7至第10位表示在每個碼組的16個基站碼中使用了哪一個碼。
圖19B顯示了關于小區(qū)用一個擴展碼和幾個PN偏移標識的同步模式的相鄰小區(qū)列表的數(shù)據(jù)字段格式。第1位表示系統(tǒng)是以同步模式操作還是以異步模式操作。第2至第10位表示在單個擴展碼的512個PN偏移中使用了哪一個PN偏移。
圖19C顯示了關于小區(qū)用幾個擴展碼和幾個PN偏移標識的同步模式的相鄰小區(qū)列表的數(shù)據(jù)字段格式。第1位表示系統(tǒng)是以同步模式操作還是以異步模式操作。第2至第6位表示在每個擴展碼的32個PN偏移中使用了哪一個偏移。第7位至10位表示在屬于同步模式的16個基站碼中使用了哪個碼。如果所用的基站碼的數(shù)量和每個碼的PN偏移的數(shù)量發(fā)生改變，那么，相應字段的長度也可以發(fā)生改變。
在同步模式或操作中，是按圖19B所示的那樣操作還是按圖19C所示的那樣操作是基站與移動臺之間是事先確定的。
如上所述，新的CDMA通信系統(tǒng)可以在擴展碼的一個時段內有效地進行同步信道發(fā)送和同步獲取。此外，異步W-CDMA通信系統(tǒng)也可以利用單個同步信道以同步模式進行通信。因此，新的同步方法可以通過降低同步信道發(fā)送的頻次使前向鏈路上的干擾最小化，從而增大了系統(tǒng)容量。
雖然通過結合本發(fā)明的某些優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了圖示和描述，但本領域的普通技術人員應該明白，可以對其進行形式上和細節(jié)上的各種變動，而不偏離所附權利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
1．一種在CDMA(碼分多址)通信系統(tǒng)中用于基站的同步碼發(fā)送設備，包括基本同步碼發(fā)送器，用于生成指示一幀的起點的基本同步碼，和用于在該幀中的第一位置上發(fā)送基本同步碼，所述幀等于擴展碼的一個時段；和輔助同步碼發(fā)送器，用于生成分配給包含該基站的基站組的輔助同步碼，和用于在該幀中的第二位置上發(fā)送輔助同步碼。
2．根據(jù)權利要求1所述的同步碼發(fā)送設備，其中基本同步碼是每個基站使用的公用碼，和輔助同步碼是用于標識基站組的碼。
3．根據(jù)權利要求2所述的同步碼發(fā)送設備，進一步包括前向公用信道信號發(fā)送器，用于發(fā)送指示基站的基站特定擴展碼。
4．根據(jù)權利要求3所述的同步碼發(fā)送設備，其中前向公用信道信號發(fā)送器是導頻信道信號發(fā)送器。
5．根據(jù)權利要求3所述的同步碼發(fā)送設備，其中前向公用信道信號發(fā)送器是廣播信道信號發(fā)送器。
6．根據(jù)權利要求2所述的同步碼發(fā)送設備，其中基本同步碼和輔助同步碼在擴展碼的一個時段內至少發(fā)送一次。
7．根據(jù)權利要求1所述的同步碼發(fā)送設備，其中第一位置是一個幀的起點。
8．根據(jù)權利要求1所述的同步碼發(fā)送設備，其中第一位置是一個幀的終點。
9．根據(jù)權利要求1所述的同步碼發(fā)送設備，其中第一位置是與一幀的起點相隔預定碼片長的位置。
10．根據(jù)權利要求1所述的同步碼發(fā)送設備，其中第一位置與第二位置之間的時間間隔是使移動臺中的解調器可以進行相干解調的時間間隔。
11．根據(jù)權利要求1所述的同步碼發(fā)送設備，其中輔助同步碼是用來指示基站所屬的碼組的信息。
12．一種在CDMA(碼分多址)通信系統(tǒng)中用于基站的同步碼發(fā)送設備，包括基本同步碼發(fā)送器，用于生成基本同步碼，所述基本同步碼指示幀的起點，所述幀等于擴展碼的一個時段，和用于在該幀的特定位置上至少發(fā)送一個所述基本同步碼；和輔助同步碼發(fā)送器，用于生成分配給基站所屬的組的輔助同步碼，和用于在發(fā)送基本同步碼之后的時隙上發(fā)送輔助同步碼，所述時隙對基站組的每一個都是相同的，所述幀至少具有兩個時隙。
13．根據(jù)權利要求12所述的同步碼發(fā)送設備，其中在所述幀中至少兩個時隙的每一個被分配給數(shù)個基站組，和輔助同步碼是分配給特定時隙的、指示至少一個基站組之中的基站組的碼。
14．根據(jù)權利要求13所述的同步碼發(fā)送設備，其中分配給時隙的輔助同步碼彼此正交。
15．根據(jù)權利要求13所述的同步碼發(fā)送設備，其中時隙之間的防護間隔具有特定的碼長大小。
17．一種在CDMA(碼分多址)通信系統(tǒng)中用于基站的同步碼發(fā)送設備，包括基本同步碼發(fā)送器，用于生成基本同步碼，所述基本同步碼指示幀的起點，所述幀具有擴展碼的一個時段，和在該幀中的第一和第三位置上發(fā)送基本同步碼；輔助同步碼發(fā)送器，用于生成輔助同步碼，所述輔助同步碼分配給包含該基站的基站組，和在該幀中的第二和第四位置上發(fā)送輔助同步碼；和至少含有兩個天線的天線分集系統(tǒng)，包括第一天線，用于在第一和第三位置上發(fā)送基本和輔助同步碼；和第二天線，用于在第二和第四位置上發(fā)送基本和輔助同步碼。
18．根據(jù)權利要求17所述的同步碼發(fā)送設備，其中基本同步碼是由每個基站使用的公用碼，和輔助同步碼是標識基站組的碼。
19．根據(jù)權利要求17所述的同步碼發(fā)送設備，其中第一位置和第三位置彼此相隔1/2幀時段。
20．根據(jù)權利要求17所述的同步碼發(fā)送設備，其中第一位置是幀的起點。
21．一種在CDMA(碼分多址)通信系統(tǒng)中用于基站的同步碼發(fā)送方法，包括下列步驟生成基本同步碼，所述基本同步碼指示幀的起點，所述幀具有擴展碼的一個時段；在該幀中的第一位置上發(fā)送基本同步碼；生成輔助同步碼，所述輔助同步碼分配給包含該基站的基站組和在該幀中的第二位置上發(fā)送輔助同步碼。
22．一種在CDMA(碼分多址)通信系統(tǒng)中用于基站的同步碼發(fā)送方法，其中一幀至少含有兩個時隙，和每個時隙分配給數(shù)個基站，所述方法包括下列步驟生成基本同步碼，所述基本同步碼指示幀的起點上的同步，所述幀具有擴展碼的一個時段；在該幀的特定位置上至少發(fā)送一個所述基本同步碼；生成輔助同步碼，所述輔助同步碼分配給基站所屬的組；和在發(fā)送基本同步碼之后在分配給相應基站組的時隙上發(fā)送輔助同步碼。
23．一種在支持發(fā)送分集功能的CDMA(碼分多址)通信系統(tǒng)中用于基站的同步碼發(fā)送方法，所述通信系統(tǒng)至少具有兩個天線，用于生成基本同步碼的同步碼發(fā)生器，所述基本同步碼用于指示在幀的起點上的同步，所述幀具有擴展碼的一個時段，所述同步碼發(fā)生器還用于生成輔助同步碼，所述輔助同步碼分配給包含該基站的基站組，所述方法包括下列步驟通過第一天線在該幀的第一位置上發(fā)送基本同步碼；通過第一天線在該幀的第二位置上發(fā)送輔助同步碼；通過第二天線在該幀的第三位置上發(fā)送基本同步碼；和通過第二天線在該幀的第四位置上發(fā)送輔助同步碼。
24．一種在CDMA(碼分多址)通信系統(tǒng)中用于移動臺的同步碼接收設備，包括基本同步碼獲取判定器，用于獲取在一幀的第一位置上接收的基本同步碼，和用于在幀的起點上獲取同步，所述幀等于擴展碼的一個時段；和基站組判定器，用于一旦根據(jù)基本同步碼的獲得被啟動，就接收在幀中的第二位置上發(fā)送的輔助同步碼，并用于判定正在發(fā)送的基站所屬的基站組。
25．一種在CDMA(碼分多址)通信系統(tǒng)中用于移動臺的同步碼接收設備，其中一幀含有至少兩個時隙，和所述至少兩個時隙的每一個分配給數(shù)個基站組，所述設備包括基本同步碼獲取判定器，用于獲取在幀的第一位置上接收的基本同步碼，和用于在幀的起點上獲得同步，所述幀等于擴展碼的一個時段；和基站組判定器，用于一旦根據(jù)基本同步碼的獲得被啟動，利用輔助同步碼進行解擴，所述輔助同步碼是關于在每個時隙上的被分配基站組的，和用于判定哪個基站組對應于解擴信號中值最大的輔助同步碼。
26．一種在CDMA(碼分多址)通信系統(tǒng)中用于移動臺的同步碼接收設備，所述系統(tǒng)含有至少一個基站，所述至少一個基站含有支持發(fā)送分集功能的至少兩個天線，所述設備包括基本同步碼獲取判定器，用于獲取在幀中第一和第三位置上接收的基本同步碼，和用于在幀的起點上獲得同步，所述幀等于擴展碼的一個時段；和基站組判定器，用于一旦根據(jù)基本同步碼的獲得被啟動，在幀中的第二和第四位置上利用輔助同步碼進行解擴，所述輔助同步碼的每一個對應于一個基站組，和用于判定哪個基站組對應于解擴信號中值最大的輔助同步碼。
27．一種在CDMA(碼分多址)通信系統(tǒng)中用于移動臺的同步碼接收方法，包括下列步驟接收在幀中的第一位置上發(fā)送的基本同步碼；在幀的起點上獲得同步，所述幀等于擴展碼的一個時段；接收在幀中的第二位置上發(fā)送的輔助同步碼；和判定正在發(fā)送的基站所屬的基站組。
28．一種在CDMA(碼分多址)通信系統(tǒng)中用于移動臺的同步碼接收方法，所述系統(tǒng)利用發(fā)送幀，一幀含有至少兩個時隙，和每個時隙分配給數(shù)個基站組，所述方法包括下列步驟在幀中的第一位置上接收基本同步碼；在幀中的起點上獲得同步，所述幀具有擴展碼的一個時段；利用輔助同步碼進行解擴，所述輔助同步碼的每一個分配給基站組和時隙；和判定與解擴信號中值最大的輔助同步碼相對應的基站組。
29．一種在CDMA(碼分多址)通信系統(tǒng)中的同步碼通信設備，包括基站，包括基本同步碼發(fā)生器，用于生成基本同步碼，所述基本同步碼用于在幀的起點上獲得同步，所述幀等于擴展碼的一個時段，和用于在該幀中的第一位置上發(fā)送基本同步碼；輔助同步碼發(fā)生器，用于生成輔助同步碼，所述輔助同步碼分配給包含該基站的基站組，和用于在該幀中的第二位置上發(fā)送輔助同步碼；移動臺，包括基本同步碼獲取判定器，用于獲取在幀中的第一位置上接收的基本同步碼，和用于在幀的起點上獲得同步，所述幀等于擴展碼的一個時段；和基站組判定器，用于一旦根據(jù)基本同步碼的獲得被啟動，就接收在幀中的第二位置上發(fā)送的輔助同步碼，和用于判定相應基站所屬的基站組。
30．一種在CDMA(碼分多址)通信系統(tǒng)中的同步碼通信設備，包括基站，包括基本同步碼發(fā)送器，用于生成基本同步碼，所述基本同步碼用于在幀的起點上獲得同步，所述幀等于擴展碼的一個時段，和用于在該幀中的至少一個特定位置上發(fā)送所述基本同步碼；輔助同步碼發(fā)送器，用于生成輔助同步碼，所述輔助同步碼分配給基站所屬的基站組，和用于在發(fā)送基本同步碼之后的時隙上發(fā)送輔助同步碼，所述時隙分配給基站組，所述幀含有至少兩個時隙；移動臺，包括基本同步碼獲取判定器，用于獲取在幀中的第一位置上接收的基本同步碼，和用于在幀的起點上獲得同步，所述幀等于擴展碼的一個時段；和基站組判定器，用于一旦根據(jù)基本同步碼的獲得被啟動，就在每個時隙上利用被分配基站組的輔助同步碼進行解擴，和用于判定與解擴信號中值最大的輔助同步碼相對應的基站組。
全文摘要
一種用于CDMA通信系統(tǒng)的同步碼通信設備。基站同步碼發(fā)送設備包括基本同步碼發(fā)送器和輔助同步碼發(fā)送器?；就酱a發(fā)送器用于生成基本同步碼,然后在發(fā)送幀中的第一位置上發(fā)送基本同步碼?；就酱a用于在幀的起點上獲得同步,和該幀等于擴展碼的一個時段。輔助同步碼發(fā)生器用于生成輔助同步碼,然后在幀中的第二位置上發(fā)送輔助同步碼。輔助同步碼分配給基站組,一個碼對應于一個組。移動臺同步碼接收設備包括基本同步碼獲取判定器和基站組判定器?；就酱a獲取判定器用于獲取在幀中的第一位置上接收的基本同步碼,然后在幀的起點上獲得同步。基站組判定器根據(jù)基本同步碼的獲得來啟動,接收在幀中的第二位置上發(fā)送的輔助同步碼,然后確定正在發(fā)送的基站所屬的基站組。
文檔編號H04B7/216GK1302492SQ00800713
公開日2001年7月4日 申請日期2000年4月29日 優(yōu)先權日1999年4月29日
發(fā)明者文熹燦, 林采萬, 孟勝柱, 尹淳暎, 李炫又, 姜熙原, 安宰民 申請人:三星電子株式會社