專利名稱：碼分多址通信系統(tǒng)中的偽隨機噪聲序列識別設(shè)備的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明總體上涉及異步CDMA(Code Division Multiple Access，碼分多址)通信系統(tǒng)中的擴頻設(shè)備，特別涉及通過把空號(null sign)分配給用于產(chǎn)生和識別跳頻圖的一部分正交碼，來識別一個PN序列的設(shè)備。
2.相關(guān)技術(shù)說明在CDMA通信系統(tǒng)中，正交碼提供信道化，擾頻碼對數(shù)據(jù)進行加擾并提高頻譜特性?？傮w而言，擾頻碼被稱為PN(Pseudorandom Noise，偽隨機噪聲)序列。在CDMA通信系統(tǒng)中，偽隨機噪聲(PN)序列把調(diào)制信號帶寬擴頻到較大的發(fā)射帶寬，并且通過使用與多址方案中的相同發(fā)射帶寬，區(qū)別不同的用戶信號。M序列碼或Gold(戈爾德)序列碼通常用作擾頻(PN)碼。


圖1A所示為在一個典型的CDMA通信系統(tǒng)中，多個小區(qū)范圍內(nèi)基站使用的PN序列，圖1B所示為一個產(chǎn)生PN序列的PN序列發(fā)生器的例子。圖1A表示7個基站，每個基站使用不同于其它基站的PN序列。
有兩種方法把PN序列分配給各基站。第一種方法是在所有基站使用相同載波并由參考時間信號同步的狀態(tài)下，給所有基站分配相同的PN序列，并在特定的絕對時刻給各基站分配不同的序列相位。在這種情況下，各基站具有不同的PN序列偏移量。具體地說，基站把相同PN序列擴頻的同相信號與帶有不同偏移量的PN序列擴頻的正交相位信號相加，來進行發(fā)射。相應(yīng)尋址的移動臺通過正交偏移量來識別基站。
第二種方法是給使用相同載波的相鄰基站分配不同的PN序列。
按照第一種基站識別方法，僅存在一對PN序列。每個基站有相同的PN序列對和一個相應(yīng)的獨有的預(yù)分配PN偏移量。每個基站發(fā)射一個由PN序列擴頻的同相信號和一個按預(yù)分配偏移量延遲由PN序列擴頻的正交相位信號給移動臺，讓移動臺識別該基站。各基站的PN序列偏移量如圖1所示，基站BS#A到基站BS#G列在表1中。
表1
在常規(guī)的基站同步IS-95系統(tǒng)中，長度為215(＝32768＝64×512)的擴充PN序列是由長度為215-1的PN序列演化來的，在這種演化中，0出現(xiàn)14(15-1)次，且多插入一個0，以便區(qū)別各基站。通過分配給各基站512個起始點(偏移量#0到偏移量#511)中的一個，就能將它們識別出來，512個起始點是長度32768被64個碼片單位相除得到的。因此，在運行如圖1所示的基站時，有{a，b，c，d，e，f，g}{0，1，2，…511}，#{a，b，c，d，e，f，g}＝7?；綛S#1輸出一個相對于基站BS#0的擴充PN序列具有64碼片偏移量的擴充PN序列，而基站BS#2輸出一個相對于基站BS#0的擴充PN序列具有(2×64)碼片偏移量的擴充PN序列，如表2所示。
在上述方法中，因為各基站利用從參考時間源如GPS(全球定位系統(tǒng))衛(wèi)星接收到的定時信息同時發(fā)射信號，所以能通過使用具有不同偏移量的一對I和Q信道PN序列來區(qū)別基站。也就是說，常規(guī)系統(tǒng)能區(qū)別每個基站，因為每個基站使用相同的PN序列，并能同時使用具有相應(yīng)偏移量的相同PN序列對發(fā)送信號進行擴頻。
圖1B表示依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的PN序列發(fā)生器的例子。該PN序列發(fā)生器是218-1長度的Gold序列發(fā)生器。它使用10毫秒長度幀，同常規(guī)系統(tǒng)相比，縮減了幀長度。碼片率相應(yīng)于40960碼片是4.096Mcps。PN序列發(fā)生器利用相應(yīng)于基站序號的初始值來為各基站產(chǎn)生一個不同的PN序列。
在常規(guī)的方法中，因為各基站利用從參考時間源如GPS衛(wèi)星接收到的定時信息同時發(fā)射信號，所以能通過使用具有不同偏移量的一對擴頻I和Q信道PN序列來區(qū)別基站。但是，如果一個基站位于建筑物內(nèi)或在地鐵內(nèi)，而不能直接從GPS衛(wèi)星接收信號，那么同步CDMA通信系統(tǒng)就在可接收區(qū)域接收GPS信號并通過有線鏈路將GPS信號發(fā)射到該基站。由于通過有線鏈路接收到GPS信號帶來的延遲，該基站滯后于其它基站的參考時間。因此，該基站基于不正確(也就是延遲了的)參考時間執(zhí)行擴頻操作來進行基站識別，這樣用參考時間信息就不能識別該基站。另外，由于GPS衛(wèi)星的運行是用于軍事目的的，所以有意圖的不正確運行或致命的損壞會引起通信網(wǎng)絡(luò)的失敗。
因此，提出了各基站異步的CDMA系統(tǒng)來解決各基站同步的CDMA系統(tǒng)中如上所述常規(guī)IS-95系統(tǒng)中固有的問題。但是，異步基站不能僅用成對的擴頻PN序列偏移量區(qū)別出，如對同步系統(tǒng)可行的那樣。也就是說，不能利用異步系統(tǒng)中的自相關(guān)性區(qū)別基站。這是因為在兩個基站發(fā)射的信號之間存在爭奪的概率，由于各基站未經(jīng)時間校準，結(jié)果就不能確定何時兩個相鄰基站發(fā)射。盡管移動臺接收到緣于兩個基站輸出爭奪的信號的概率很低，但這個較低的概率可能會有決定性的影響。
因此，異步CDMA通信系統(tǒng)應(yīng)該按這樣的方法構(gòu)建以克服前面所述的問題。那就是，移動臺通過分析從相鄰基站接收到的頻譜信號，利用互相關(guān)性識別基站。采用這種方法，當移動臺接通電源或在呼叫過程中測量相鄰基站的信號長度以進行越區(qū)切換時，所有候選PN序列應(yīng)該被逐個檢驗以尋找相應(yīng)的基站。因而，在相同條件下，與同步系統(tǒng)相比，由于可能的爭奪周期與異步系統(tǒng)中PN序列的數(shù)量成正比，將花費較長時間才能尋找到能提供服務(wù)的基站。因此，如果異步系統(tǒng)能容易地確定相應(yīng)于在相應(yīng)小區(qū)中進行發(fā)射的基站的PN序列，獲得代碼要求的時間就能較短。
我們知道，代碼搜索是一個把接收到的信號序列相位與自發(fā)產(chǎn)生的相位序列之間的差別減小到低于半碼片的處理過程。本發(fā)明目的就是針對PN序列識別和初始序列同步搜索而提出的。
由于在異步CDMA移動通信系統(tǒng)中，各基站沒有絕對時間，移動臺應(yīng)該首先探測相應(yīng)于各小區(qū)的序列類型。移動臺應(yīng)執(zhí)行初始序列搜索程序，在該程序中，使用的擴頻序列的起始點和原始擴頻序列的起始點之間的差別是半碼片或更小。獲得的序列通過同步跟蹤程序維持序列相位差在或小于半碼片。探測序列類型所需時間非常長，已經(jīng)提出了許多方法來探測異步小區(qū)相同擴頻序列的類型。
異步CDMA通信系統(tǒng)的基站識別方法包括NTT，DoCoMo，Ericsson，TI(德州儀器)的實施方法。在這些方法中，TI的方案顯示出最佳性能，因此下面做詳細說明。在每個方案中，移動臺采用并行相關(guān)器來探測快速序列搜索及PN序列類型，也就是PN序列組。平行相關(guān)器是互相關(guān)器，其數(shù)量與應(yīng)該準備的PN序列組的數(shù)量相同。
在常規(guī)的TI實施方法中，依據(jù)下述三個步驟尋找小區(qū)步驟1得到時隙同步。
步驟2獲得幀同步并且識別PN序列所屬的組。
步驟3獲得PN序列同步。
在步驟1中，接收機獲得時隙同步、符號同步和碼片同步。在步驟2中，采用有17個元素的無逗點碼獲得幀同步，通過作非相關(guān)解調(diào)識別PN序列所屬的組。接收機利用相應(yīng)的相關(guān)器獲得已識別PN序列組里的每個PN序列的相關(guān)值，比較獲得的相關(guān)值，并且認為具有最高概率的PN序列就是覆蓋當前移動臺的基站所使用的PN序列。
圖2A是在移動通信系統(tǒng)中使用TI實施方法的基站發(fā)射機的方框圖。
異步CDMA通信系統(tǒng)的前向信道包括一個主同步信道(主SCH)，一個輔助同步信道(輔助SCH)，一個公共物理信道(CPCH)和一個專用物理信道(DPCH)。CPCH分為主CPCH和輔助CPCH。主CPCH是廣播信道，輔助CPCH是當需要時被激活的公共信道，如尋呼信道。
標號200是指用于主同步信道的正交Gold碼OGC#0發(fā)生器(以下稱作第一OGC發(fā)生器)。該OGC#0發(fā)生器200的輸出與主CPCH的一個符號長度相同，并且同輔助同步信道的正交Gold碼OGC相互正交。主同步信道和輔助同步信道位于每個時隙的相同位置上。所有基站都將OGC#0用于主同步信道。主同步信道指示輔助同步信道在每個時隙中的位置。移動臺用匹配濾波器探測主同步信道并完成符號同步、時隙同步和碼片同步。放大器210把主同步信道的發(fā)射功率放大到期望的水平。用于輔助同步信道的OGC發(fā)生單元220(稱為第二OGC發(fā)生器220)含有有關(guān)預(yù)定的跳頻圖的信息，并且根據(jù)跳頻圖信息在每個時隙產(chǎn)生相應(yīng)的OGC。第二OGC發(fā)生單元220依據(jù)如圖2C所示在一個幀的每個時隙里有16個OGC的跳頻圖，產(chǎn)生在相應(yīng)基站中使用PN序列組的多個OGC。第二OGC發(fā)生單元220包括多個第二OGC發(fā)生器221到224，選擇器228和控制器226。第二OGC發(fā)生器221在跳頻圖使用的S個OGC中產(chǎn)生第一個OGC#1。第二OGC發(fā)生器222在跳頻圖使用的S個OGC中產(chǎn)生第二個OGC，即OGC#2。如圖2A所示，OGC發(fā)生器223在跳頻圖使用的S個OGC中產(chǎn)生第S-1個OGC，即OGC#(S-1)。OGC發(fā)生器224在跳頻圖使用的S個OGC中產(chǎn)生第S個OGC即OGC#S。選擇器228在一些控制下有選擇地輸出特定的OGC?？刂破?26根據(jù)基于無逗點碼的跳頻圖來控制選擇器228。無逗點跳頻圖代表用于識別基站而產(chǎn)生出的第二OGC的序列。無逗點跳頻圖是互相正交的。在圖2C中，每組是一個無逗點跳頻圖。第二OGC產(chǎn)生單元220可以在控制器226的控制下作為一個存貯器來輸出存儲的值。例如，在控制器226的控制下根據(jù)跳頻圖，通過加載不同的初始值到一個OGC發(fā)生器中，可以產(chǎn)生多個OGC。接收方把無逗點碼解碼以產(chǎn)生輔助同步信道的OGC跳頻圖，并且確定接收到的無逗點碼是什么，因此完成幀同步任務(wù)，并識別哪個PN序列屬于該組。放大器232把從第二OGC發(fā)生單元220接收到的輔助同步信道的發(fā)射功率放大到期望水平。當主和輔同步信道出現(xiàn)在每個時隙周期時，開關(guān)214和234閉合，否則斷開。加法器212把第一、第二同步信道相加。多路分解器240將信道編碼和交織的CPCH數(shù)據(jù)分解為I信道和Q信道數(shù)據(jù)。混合器242和243使多路分解器240的輸出乘以一正交碼，該正交碼在各正向信道中提供信道化。放大器244和247把CPCH放大到期望水平。多路分解器260將信道編碼和交織的CPCH分解為I和Q信道數(shù)據(jù)。混合器262和263使多路分解器260的輸出乘以一正交碼，該正交碼在正向信道中提供信道化。放大器264和267把CPCH數(shù)據(jù)放大到期望水平。放大器210、232、244、245、264和265放大各信道的發(fā)射功率以保持各信道相關(guān)發(fā)射功率相等。加法器246和247把正向公共信道和正向?qū)Ｓ每刂菩诺赖腎信道信號和Q信道信號相加。復(fù)合擴頻器(complex despreader)270將PN序列發(fā)生器268的輸出與加法器246和247的輸出復(fù)合相乘，以實現(xiàn)復(fù)合擴頻。PN序列發(fā)生器268可以包括第一PN序列PN_I發(fā)生器266和第二PN序列PN_Q發(fā)生器267。
PN序列發(fā)生器的例子如圖1B所示。加法器280和281將從加法器212接收到的主和輔助助同步信道信號與復(fù)合擴頻器270的輸出相加。濾波器282和283對加法器280和281的輸出進行低通濾波。放大器284和285將濾波器282和283的輸出放大到實際發(fā)射功率的水平。90°移相器292輸出由Q信道相乘的載波sin(2πfct)，并作為由I信道相乘的載波cos(2πfct)的輸入。混合器286和287將放大器284和285的輸出與各載波相乘，并對放大信號的頻率進行上變換。加法器290將混合器286和287的輸出相加，并通過天線發(fā)射相加的信號。
圖2B表示從圖2A的基站發(fā)射機發(fā)射的信號的例子。
在圖2B中，碼片率是4.096Mcps，幀長是10msec。因此，PN序列的周期是40960碼片(＝4.096Mcps×10msec)。如圖2B所示。超級幀一般包括72個幀，每個幀有16個時隙。因此，一個時隙長度是0.625msec。
在圖2B中，OGC#0(以下稱為第一OGC)由所有基站共同使用，它存在于16Ksps的主CPCH的每個時隙的一個符號的主同步信道上。輔助同步信道出現(xiàn)在主同步信道周期中，該輔助同步信道在一幀中的多個OGC的跳頻圖對于每個PN序列組是不同的。第一OGC和輔助同步信道的OGC(以下稱為第二OGC)位于每個時隙的相同位置上。第一和第二OGC是正交的。但是，在同步信道周期中，同步信道不和CPCH及DPCH正交。在同步信道周期中，可能沒有CPCH符號發(fā)射，發(fā)射符號可能出現(xiàn)在其它CPCH和DPCH中，如圖2B所示。由于主和輔助同步信道增加了同步信道周期相對于時隙中的其它周期的發(fā)射功率，所以最好在這個周期發(fā)射主CPCH。
圖2C表示了在輔助同步信道上發(fā)射的一幀中每個時隙的第二OGC。在圖2A中，如果方框220中的第二OGC的數(shù)量是16，那么不同的OGC跳頻圖就分配給每組的每個時隙，如圖2C所示。相同的OGC在一個跳頻圖中會出現(xiàn)多次，并且產(chǎn)生無逗點碼。如果512個PN序列由基站識別，并且PN序列組的數(shù)量是32個，那么象上述IS-95系統(tǒng)那樣，16個PN序列組成一個組。
圖3A是相應(yīng)于圖2A的基站發(fā)射機的移動臺接收機的方框圖。參照圖3A，將說明在使用TI方案的異步CDMA通信系統(tǒng)中的正向接收機的結(jié)構(gòu)。
對于載波cos(2πfct)的輸入，90°移相器304通過相移輸出載波sin(2πfct)。輸入信號由多路分解器(未示出)分解為I信號和Q信號。混合器301將載波sin(2πfct)與I信號相乘，并輸出I基帶信號?；旌掀?01將載波sin(2πfct)與Q信號相乘并輸出Q基帶信號。濾波器302和303僅僅對來自混合器300和301的輸出的所需帶寬信號進行濾波。匹配濾波器330探測來自濾波器302和303輸出的第一OGC。平方器332使匹配濾波器330的輸出平方。
碼片/符號/時隙同步器334決定主同步信道是否出現(xiàn)在平方器332的輸出的每個時隙中。該決定是通過對從匹配濾波器330和平方器332接收到的符號能量和參考能量進行比較而做出的。參考能量是接收機所知道的OGC#0的符號能量。在有主同步信道的情況下，也就是說，當探測第一OGC時，碼片/符號/時隙同步器334計算出第一OGC和第二OGC之間的相關(guān)值，并且當相關(guān)值取最大值時，使時隙同步。因為主同步信道在符號率為16ksps情況下是在一個符號中，利用它使多個符號同步。進一步，碼片/符號/時隙同步器334得到大致的碼片同步，因為第一OGC#0在匹配濾波器中有一個峰值。
圖3B、3C和3D表示不考慮多徑分量和相鄰基站的干擾分量而輸入到匹配濾波器330中的信號。
由匹配濾波器探測的峰值位于三角形的頂點，峰值位置在每個時隙的起始點上。相關(guān)探測單元340在碼片/符號/時隙同步器334的控制下運行。相關(guān)探測單元340包括多個相關(guān)器342、344和346。相關(guān)器342、344和346接收濾波器302和303的輸出信號并探測相關(guān)值。在所有可用的S個OGC將由碼片/符號/時隙同步器334平行探測的情況下，相關(guān)器的數(shù)量是N＝(S-1)個。正如以前所述，第二OGC的數(shù)字S是17，而相關(guān)器的數(shù)量N是16。如果N＜(S-1)，搜索器按并行和串行這兩種方式運行。如果并行方式的所有情況都搜索過了，就可以說在相同時間得到的相關(guān)值已經(jīng)歷了相同的衰減和相同的信道環(huán)境。但是，如果串行搜索也完成了，那么當前搜索中的信道環(huán)境就不能說同下一次搜索中的一樣。因此，如果不是輸入信號存儲在移動臺且被搜索，那么很難得到精確的搜索結(jié)果，而且還導(dǎo)致后面解碼無逗點碼錯誤的增加。
下面針對一個范例S＝7，N＝16(即17個第二OGC和16個相關(guān)器)說明相關(guān)探測器的運行情況。第一相關(guān)器#0 342用17個第二OGC中的第一OGC#1計算帶有輸入信號的相關(guān)值。第二相關(guān)器#1 344用17個第二OGC中的第二OGC#2計算帶有輸入信號的相關(guān)值。第N個相關(guān)器用17個第二OGC中的第17個OGC#17計算帶有輸入信號的相關(guān)值。
當接收相關(guān)器342，344和346的輸出時，每個平方器352，354和356從提供的相關(guān)值中獲得符號能量。最大值探測器350從平方器352，354和356接收的符號能量之中探測最大符號能量，按探測順序存貯相關(guān)器的序號，并根據(jù)存貯的序號產(chǎn)生長代碼指數(shù)。最大值探測器350運行直到探測完16個最大符號能量。
無逗點碼表62存貯無逗點碼，如圖2C所示。無逗點碼解碼器360用相關(guān)器序號、最大能量值和無逗點碼表解碼，并決定跳頻圖和具有最高概率的PN序列組。當從最大值探測器350輸出的長代碼指數(shù)含有相應(yīng)無逗點跳頻圖的第二OGC時，時間點可能不同，并且由于無線信道環(huán)境本質(zhì)的原因，可能探測出錯誤的第二OGC。因而，無逗點解碼器360接收長代碼指數(shù)，參照無逗點碼表確定具有最高概率的無逗點跳頻圖，并認為該跳頻圖就是實際的無逗點跳頻圖。第一開關(guān)366連接在最大值解碼器350和無逗點碼解碼器360之間，以使通過接收預(yù)定的信號把最大值解碼器350和無逗點碼解碼器360接通。第一開關(guān)366在最大值探測器350探測第16個最大值時接通。
幀同步器364接收已確定的跳頻圖信息，以使多個幀同步，并輸出一個幀同步信號以指示幀同步。幀同步信號施加到相關(guān)探測單元340、第一開關(guān)366、第二開關(guān)368和PN序列發(fā)生器312的輸入。
具體地說，幀同步器364是基于從無逗點碼解碼器360接收到的無逗點跳頻圖信息進行幀同步的。幀同步器364輸出幀同步信號到相關(guān)探測單元340上，因而停止其運行。幀同步器還輸出幀同步信號到開關(guān)366上，以使第一開關(guān)366關(guān)斷，然后基于跳頻圖，并行或串行獲得被識別組里PN序列的相關(guān)值。如果N＝16，則幀同步器364使用17個相關(guān)器中的16個相關(guān)器獲得16個候選PN序列的相關(guān)值。如果執(zhí)行了校驗程序，則最大值探測器350基于相關(guān)值大小識別相應(yīng)基站中使用的PN序列。來自第二開關(guān)368的被識別的PN序列接通到無逗點解碼器360上而產(chǎn)生的長代碼指數(shù)施加到PN序列發(fā)生器312的輸入上。在幀同步之前，第二開關(guān)368把由相關(guān)值探測器350探測的長代碼指數(shù)輸出到PN序列發(fā)生器312上。當做幀同步時，第二開關(guān)368把從無逗點解碼器360接收到的跳頻圖信息輸出到PN序列發(fā)生器312上。
當接收碼片/符號/時隙同步信號和幀同步信號時，PN序列發(fā)生器312運行，并由長代碼指數(shù)產(chǎn)生PN碼。PN序列發(fā)生器312包括一個PN_I發(fā)生器314和一個PN_Q發(fā)生器316。復(fù)合解擴器310將從PN序列發(fā)生器312接收的PN碼與從濾波器302和303接收到的信號復(fù)合相乘，進行復(fù)合解擴。被解擴的信號施加到基帶處理器320上。
在上述過程中，PN序列發(fā)生器312基于碼片/符號/時隙同步信號和幀同步信號運行，而且復(fù)合解擴器310復(fù)合解擴濾波器302和303的輸出。PN序列發(fā)生器312含有第一PN序列PN_I發(fā)生器314和第二PN序列PN_Q發(fā)生器316。復(fù)合解擴器310的輸出通過基帶處理器320被解交織和信道解碼，并恢復(fù)成從基站發(fā)射來的原始數(shù)據(jù)。
圖3B、3C和3D分別表示為了識別PN序列組#1、#2和#21，由無逗點碼產(chǎn)生的希望接收到的OGC跳頻圖信號。
如上所述，常規(guī)CDMA通信系統(tǒng)中的移動臺為了識別PN序列組，使用等于組中OGC數(shù)量的相關(guān)器，而基站使用的PN序列屬于那個組，結(jié)果，硬件變得很復(fù)雜。
而且，在從基站同時發(fā)射主和輔助信道的周期中失去了正交性。因此，在同步信道周期中的CPCH和DPCH的符號經(jīng)歷比其它符號更加嚴重的干擾。
發(fā)明總結(jié)本發(fā)明的一個目的是提供一種在異步CDMA通信系統(tǒng)中使用開/關(guān)鍵控來識別PN序列的一種設(shè)備和方法，以減少移動臺搜索基站的需求時間。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在異步CDMA通信系統(tǒng)中使用開/關(guān)鍵控來識別PN序列的一種設(shè)備和方法，以減小由正向輔助同步信道引起的干擾。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種在異步CDMA通信系統(tǒng)中使用開/關(guān)鍵控來識別PN序列的一種設(shè)備和方法，以減小移動臺的復(fù)雜性。
為了達到上述目的，提供了一種在異步CDMA通信系統(tǒng)中用于接收機中的一種PN序列識別設(shè)備，它接收主同步信道上的第一OGC和輔助同步信道上的第二OGC，主同步信道和輔助同步信道逐個字符同步。第一同步器接收第一符號能量，使碼片、符號和時隙同步，并輸出第一同步信號。當接收到第一同步信號時，第二OGC探測器每當接收第一同步信號時進行探測，并且獲得基站中的第二符號能量以識別組單元。跳頻圖發(fā)生器比較所述第一和第二符號能量，確定空號是否在第二OGC中，如果空號存在，則確定空號順序，并且產(chǎn)生第二OGC的跳頻圖。第二同步器基于跳頻圖使幀同步，并輸出第二同步信號。PN序列發(fā)生器接收第一和第二信號及跳頻圖，并產(chǎn)生PN序列。
附圖的簡要說明結(jié)合附圖考慮，從下面詳細說明中，本發(fā)明的上述目的和其它目的、特點及優(yōu)點就會更加明顯。
圖1是當常規(guī)同步CDMA移動通信系統(tǒng)的小區(qū)布局面；圖2表示了常規(guī)同步CDMA移動通信系統(tǒng)中PN序列發(fā)生器的例子；圖2A是典型異步CDMA移動通信系統(tǒng)中的基站發(fā)射機的示意圖；圖2B表示在異步系統(tǒng)中從基站發(fā)射的信號的結(jié)構(gòu)；圖2C是在異步系統(tǒng)中識別基站使用的PN序列組的OGC跳頻圖；圖3A是典型異步CDMA移動通信系統(tǒng)中的移動臺接收機的方框圖；圖3B表示異步系統(tǒng)中移動臺接收信號的例子；圖3C表示異步系統(tǒng)中移動臺接收信號的另一例子；圖3D表示異步系統(tǒng)中移動臺接收信號的第三個例子；圖4A是依據(jù)本發(fā)明實施例的異步CDMA移動通信系統(tǒng)中的基站發(fā)射機的方框圖；圖4B表示異步系統(tǒng)中從基站發(fā)射的信號的結(jié)構(gòu)；圖4C是在異步系統(tǒng)中識別基站使用的PN序列組的OGC跳頻圖表；圖5A是依據(jù)本發(fā)明實施例的異步CDMA移動通信系統(tǒng)中的移動臺接收機的方框圖；圖5B表示異步系統(tǒng)中移動臺接收信號的例子；圖5C表示異步系統(tǒng)中移動臺接收信號的第二個例子；并且圖5D表示異步系統(tǒng)中移動臺接收信號的第三個例子。
優(yōu)選實施例的詳細說明下面將參考附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在下面的說明中，熟知的功能和結(jié)構(gòu)不作詳細說明，因為不必要的細節(jié)會使本發(fā)明不清晰。
圖4A是依據(jù)本發(fā)明實施例的移動通信系統(tǒng)中的基站發(fā)射機的方框圖。
當S個正交Gold碼發(fā)生器OGC通過使用(S-1)個OGC和開關(guān)鍵控組合用于識別PN序列組時，本發(fā)明等同于常規(guī)系統(tǒng)。
本發(fā)明利用關(guān)狀態(tài)(也就是空號)與任何使用的信號都正交這一基本原則。也就是，通過利用(S-1)個OGC和一個空號構(gòu)造S個第二正交OGC以識別PN序列組，而不是S個第二OGC的跳頻圖。在這種情況下，空號和其它第二OGC都正交，從而獲得和常規(guī)跳頻圖相同的效果。
圖4A是依據(jù)本發(fā)明的基站發(fā)射機的方框圖，圖4B表示依據(jù)本發(fā)明的基站發(fā)射的信號的結(jié)構(gòu)，圖4C表示用空號代替第二OGC#1的情況。
除OGC發(fā)生單元220或開關(guān)434在組成和運行方面不同以外，圖2A的常規(guī)發(fā)射機和本發(fā)明的發(fā)射機是相同的。因而，圖4A所示的發(fā)射機的詳細說明就省略了。下面只說明依據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的OGC發(fā)生單元220。
在圖4A中，第二OGC發(fā)生單元420依據(jù)由無逗點碼組成的跳頻圖而產(chǎn)生輔助同步信道OGC并在每個時隙中發(fā)射。這里，空號也是一個輔助同步信道OGC。OGC發(fā)生單元420包括(S-1)個第二OGC發(fā)生器222到224，一個空號發(fā)生器421和一個控制器226?？仗柊l(fā)生器421在控制器226的控制下產(chǎn)生一個空號。當空號發(fā)生器421設(shè)置成圖4A中的OGC#1發(fā)生器時，可以是各式各樣的。應(yīng)該意識到第一OGC#1由空號代替?？仗柊l(fā)生器421表示在圖中以指示輔助同步信道沒有在分配空號的時隙中發(fā)射。所以，它可以不是實際的發(fā)射機，通過斷開相應(yīng)時隙中的開關(guān)434可以獲得相同的效果。而開關(guān)214和434按現(xiàn)有技術(shù)以相同方式操作，當操作開關(guān)434以產(chǎn)生空號時，這些開關(guān)可能運行不同。
圖4B表示依據(jù)本發(fā)明實施例的基站發(fā)射信號的結(jié)構(gòu)。這和圖2B所示的信號的結(jié)構(gòu)是相同的，除了由于使用空號，OGC的序號從S(s＝1，2，…S)減到(S-1)(s＝2，3，…，S)之外。
圖4C表示在輔助同步信道上發(fā)射的幀時隙中的OGC。這里S＝17，待識別PN序列組的序號是32。參考圖4C，圖2C中的OGC#1由空號所替換?？仗栐趫D4C中總共發(fā)生45次替換。因為空號數(shù)目的增加，由系統(tǒng)中輔助同步信道引起的正向鏈路中的干擾進一步降低。因而，圖2C中的OGC常常用空號代替。假定主和輔助同步信道的發(fā)射功率與圖2C中的相同，則由輔助信道引起的平均干擾降低了約8％(＝45/(32×16)＝0.08789)。
圖5A是依據(jù)本發(fā)明實施例的移動臺接收機的方框圖，圖5B、5C和5D表示圖4C中關(guān)于PN序列組#1、#2和#21的接收信號的例子。
圖5A中的移動臺接收機可用作圖2A的基站和圖4A的基站發(fā)射機的對方。這是可能的，因為即使基站發(fā)射OGC#1，本發(fā)明的接收機也會忽略該信號，也就是說，不為OGC#1分配相關(guān)器。
正交移相器304通過把接收的載波cos(2πfct)移相90°而輸出載波sin(2πfct)。輸入信號由多路分解器(未示出)分解為I信號和Q信號?；旌掀?00把I信號與載波cos(2πfct)相乘，并輸出I基帶信號?；旌掀?01把Q信號與載波sin(2πfct)相乘，并輸出Q基帶信號。濾波器302和303只過濾來自混合器300和301輸出的必要的基帶信號，并探測第一OGC。平方器332把匹配濾波器330的輸出平方，并輸出第一OGC的符號能量作為主同步信道的符號能量。該符號能量施加到碼片/符號/時隙同步器334和跳頻圖解碼器550的輸入上。
相關(guān)探測單元540探測從濾波器302和303的輸出上接收到的第二OGC的相關(guān)值。相關(guān)探測單元540包括一個虛擬相關(guān)器542和N個相關(guān)器。虛擬相關(guān)器542不是真實存在的。虛擬相關(guān)器542的輸出施加到虛擬平方器552的輸入上。N個相關(guān)器344和346的輸出施加到它們相應(yīng)的平方器354和356上。虛擬平方器552不是真實存在的。探測空號的虛擬相關(guān)器542在本發(fā)明的說明中用虛線標出。匹配濾波器330，平方器332和指數(shù)發(fā)生器550決定了空號出現(xiàn)或不出現(xiàn)及順序，將在后面對其進行說明。平方器354和356將輸入信號平方以產(chǎn)生符號能量。
指數(shù)發(fā)生器550接收來自平方器354到356的符號能量，和來自平方器332而不是虛擬平方器552輸出的第一OGC的符號能量，并按符號能量升高的順序輸出長代碼指數(shù)。指數(shù)發(fā)生器550包括最大值探測器551，放大器553和比較器555。最大值探測器探測從平方器354到356接收的最大符號能量，并按符號能量升高的順序存貯相關(guān)器的序號。放大器553放大從平方器332接收到的符號能量。比較器555將從放大器553接收的符號能量和從最大值探測器551接收的符號能量進行比較，并且如果前者大于后者，則產(chǎn)生一個空號。
更具體一些，符號發(fā)生器550從平方器332接收符號能量。放大器553以主同步信道與輔助同步信道發(fā)射能量的比率的倒數(shù)放大符號能量，并且把放大的信號施加到比較器555上。輸入信號與圖3A中相應(yīng)的相關(guān)器#0對應(yīng)，但被認為是實際不存在的虛擬相關(guān)器552的輸出。因為虛擬相關(guān)器542和它相應(yīng)的平方器552實際上并不存在，用虛線將它們標記。如果N＝(S-1)，N個相關(guān)器在碼片/符號/時隙同步器334的控制下運行，相比之下，采用現(xiàn)有技術(shù)，是S(＝N+1)個相關(guān)器運行。如果S＝17，N＝16，并且每個PN序列組的PN序列數(shù)量也是N(＝16)。這里，PN序列的總數(shù)就是512(＝32×16)。因而，就獲得了幀同步，并通過相關(guān)性識別出了PN序列。濾波器302和303的輸出施加到相關(guān)探測單元340的相應(yīng)相關(guān)器上。如果S＝17，N＝16，則相關(guān)器#1 344獲得接收信號和第二OGC#2之間的相關(guān)值，相關(guān)器#N346獲得接收信號和第17個OGC#17之間的相關(guān)值。平方器354和356計算相關(guān)器344和346輸出的符號能量。指數(shù)發(fā)生器存儲從平方器332、354和356接收的最大符號能量，并將輸出具有最高符號能量的相關(guān)器的序號存貯起來。指數(shù)發(fā)生器550和圖3A中的最大值探測器運行時相同，除了由于使用空號而使輸入的序號比最大值探測器350的序號少1。比較器555把從平方器332接收的符號能量與從最大值探測器551接收的符號能量進行對比。如果前者比后者大，比較器555認為已收到了空號并且改變施加到無逗點碼解碼器360上的信號大小和正交碼指數(shù)。例如，如果比較器根據(jù)相關(guān)器的序號順序運行，并且從平方器332輸出的符號能量比相關(guān)器#4的符號能量大，則空號的正交碼序號就是#4，并且相關(guān)器#4之后預(yù)定的序號按順序地增加1。
碼片/符號/時隙同步器334確定主同步信道是否出現(xiàn)在平方器332輸出的每個時隙中。碼片/符號/時隙同步器334在有主同步信道的情況下，使用第一OGC使時隙同步，也就是第一OGC。因為在符號率為16ksps情況下，主同步信道只是在一個符號周期中，利用這個事實使符號同步。更進一步，因為第一OGC#0在匹配濾波器中有一個峰值，所以碼片/符號/時隙同步器334獲得了大致的碼片同步。
象在現(xiàn)有技術(shù)中那樣，后續(xù)程序步驟以相同方式運行。無逗點碼解碼器360使用無逗點碼表362進行解碼并決定最高概率的跳頻圖。一旦跳頻圖確定下來，幀同步器364就使幀同步，并確定由碼片/符號/時隙同步器334確定的時隙中哪一個時隙是第一個。幀同步器364使相關(guān)探測器420停止獲得OGC和識別OGC跳頻圖的接收信號之間的相關(guān)值的操作，并使第一開關(guān)366斷開，然后基于跳頻圖，并行或串行得到一個被識別組中的PN序列的相關(guān)值。如果N＝16，則幀同步器364用17個相關(guān)器中的16個相關(guān)器獲得16個候選PN序列的相關(guān)值。如果驗證程序沒有進行的話，指數(shù)發(fā)生器550基于相關(guān)值的大小會同時識別用在相應(yīng)基站中的PN序列。被識別的PN序列通過第二開關(guān)368接通到無逗點碼解碼器360而產(chǎn)生長代碼指數(shù)，該長碼指數(shù)施加到PN序列發(fā)生器312的輸入上。在上述程序中，當接收到碼片/符號/時隙信號和幀同步信號時，PN序列發(fā)生器312運行，并由長代碼指數(shù)產(chǎn)生一個PN碼。PN序列發(fā)生器312包括PN_I發(fā)生器314和PN_Q發(fā)生器316。復(fù)合解擴器310把從濾波器302和303接收到的信號與從PN序列發(fā)生器312收到的PN碼相乘，以復(fù)合解擴。被解擴的信號施加到基帶處理器320上?；鶐幚砥?20通過對復(fù)合解擴器310的輸出解交織和信道解碼，恢復(fù)從基站發(fā)射的數(shù)據(jù)。
圖5B、5C和5D表示在移動臺接收機上接收到的希望跳頻圖，每個圖包括由無逗點碼產(chǎn)生的空號，用于識別圖4C中的PN序列組#1、#2和#21。虛擬相關(guān)器未用實線標記，因為它不是實際存在的。正如圖5B中由標號510、512和514指出的，匹配濾波器的輸出在其起動時有一個周期性峰值，并且確定是否有一個使用匹配濾波器輸出值的空號。同樣的說明可用于圖5C和5D。
圖4C中跳頻圖表是通過用圖2C中跳頻圖表的空號替換掉OGC#1而產(chǎn)生的。因而在現(xiàn)有技術(shù)中遇到的引起干擾的OGC#1可以去掉，并且移動臺確定使用(S-1)個相關(guān)器的空號出現(xiàn)或不出現(xiàn)，確定用于接收主同步信道而不是S(＝N+1)個相關(guān)器的匹配濾波器的輸出。也就是說，因為在包含空號的時隙中的(S-1)個相關(guān)器的輸出為低電平，而在該時隙中的匹配濾波器的輸出是高電平，因此可以確定該時隙中的輔助同步信道的OGC是空號。雖然在一些信道情況下會發(fā)生一些錯誤，但這些錯誤在使用常規(guī)無逗點碼解碼器后可以減少。輸入到無逗點碼解碼器的信號強度是從包含空號的時隙中的主同步信道強度推導(dǎo)出的。也就是說，主同步信道發(fā)射功率與輔助同步信道發(fā)射功率的比率是作為系統(tǒng)的參數(shù)給定的。因此，如果不是接收到空號而是OGC#1，那么，移動臺能從主同步信道強度探測出輔助同步信道的強度。被探測值施加到無逗點解碼器上進行解碼。
依據(jù)本發(fā)明，用空號替換一個第二OGC減少了由輔助同步信道引起的干擾，而不改變搜索特性、相關(guān)器的序號、以及移動功耗和復(fù)雜性。
盡管參考一定的優(yōu)選實施例，對本發(fā)明進行了表示和說明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員仍可以理解，可以對本發(fā)明做多種多樣形式上和細節(jié)上的改變，而不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍，并且，本發(fā)明的實質(zhì)和范圍由附加的權(quán)利要求書所定義。
權(quán)利要求
1.一種異步CDMA通信系統(tǒng)中的發(fā)射機，包括用于產(chǎn)生PN序列的PN序列識別設(shè)備，PN序列的多個第二正交Gold碼(OGC)中有一個由空號代替。
2.一種異步CDMA通信系統(tǒng)中接收機中的PN序列識別設(shè)備，該識別設(shè)備在主同步信道上接收第一OGS，在輔助同步信道上接收第二OGC，輔助同步信道與主同步信道逐個字符同步，所述識別設(shè)備包括第一OGC探測器，用于探測第一OGC并獲得第一符號能量；第一同步器，用于接收第一符號能量，使碼片、符號和時隙同步，并輸出第一同步信號；第二OGC探測器，當接收第一同步信號時，每當收到第一同步信號時探測第二OGC，并且獲得識別組單元的基站中的第二符號能量；跳頻圖發(fā)生器，用于比較第一符號能量和第二符號能量，決定第二OGC中是否有空號，如果有空號，則決定空號順序，并產(chǎn)生第二OGC的跳頻圖；第二同步器，用于基于跳頻圖進行幀同步，并輸出第二同步信號；和PN序列發(fā)生器，用于接收第一、第二信號及跳頻圖，并產(chǎn)生PN序列。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述第一OGC探測器包括匹配濾波器，用于探測在主同步信道收到的第一OGC；和第一平方器，計算第一OGC的符號能量。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述第二OGC探測器包括多個相關(guān)器，用于探測在輔助同步信道收到的多個第二OGC之中的除空號之外的第二OGC；和第二平方器，用于計算從相關(guān)器收到的第二OGC的符號能量。
5.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述跳頻圖發(fā)生器包括跳頻圖估計器，用于確定是否有空號存在，如果有空號，則比較第一符號能量和多個第二符號能量中的每一個，決定空號順序，并估計第二OGC的跳頻圖；和跳頻圖決定器，用于存貯無逗點碼表，比較已估計的跳頻圖和無逗點碼表，并決定跳頻圖。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述跳頻圖估計器包括最大值探測器，用于探測最高的第二符號能量，并且按順序存放最高符號能量及具有最高符號能量的相關(guān)器序號；放大器，用于以第一符號能量的發(fā)射功率與存貯的第二符號能量的發(fā)射功率之比的倒數(shù)，放大第一符號能量；還有比較器，通過比較放大的第一符號能量和存貯的第二符號能量，決定空號的出現(xiàn)及順序，并產(chǎn)生估計的跳頻圖。
7.如權(quán)利要求5或6所述的設(shè)備，其中所述跳頻圖決定器包括無逗點碼表，用于存貯無逗點碼表；和跳頻圖決定器，用于接收估計的跳頻圖，比較估計的跳頻圖和無逗點碼表，決定跳頻圖，把跳頻圖輸出到第二同步器和PN序列發(fā)生器上。
8.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述比較器按探測順序比較第一符號能量與多個第二符號能量中的每一個，并在輸出第二符號能量的相關(guān)器的序號之前插入比第一符號能量小的第二符號能量。
9.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，還包括第一開關(guān)，用于在產(chǎn)生第二同步信號時，阻止信息從跳頻圖估計器施加到跳頻圖決定器上。
全文摘要
一種在異步CDMA通信系統(tǒng)的接收機中的PN序列識別設(shè)備。接收機在主同步信道上接收第一OGC,在輔助同步信道上接收第二OGC,主同步信道和輔助同步信道逐個符號進行同步。在PN序列識別設(shè)備中,第一OGC探測器探測第一OGC,并獲得第一符號能量。第一同步器接收第一符號能量,使碼片、符號和時隙同步,并輸出第一同步信號。第二OGC探測器在接收第一同步信號時,每當收到第一同步信號就探測第二OGC,并獲得識別組單元的基站中的第二符號能量。跳頻圖發(fā)生器比較第一符號能量和第二符號能量,確定在第二OGC中是否有空號,如果有空號則決定空號順序,并產(chǎn)生第二OGC的跳頻圖。第二同步器基于跳頻圖使幀同步,并輸出第二同步信號。PN序列發(fā)生器接收第一和第二信號及跳頻圖,并產(chǎn)生PN序列。
文檔編號H04B1/707GK1307754SQ99801499
公開日2001年8月8日 申請日期1999年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月29日
發(fā)明者樸洙元, 李賢奎 申請人:三星電子株式會社