專利名稱：用于捕獲異步寬帶ds/cdma信號的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于捕獲異步寬帶DS/CDMA信號的設備。
異步寬帶寬帶直接序列/碼分多址(DS/CDMA)系統(tǒng)是在日本和歐洲建議的下一代移動通信系統(tǒng)中之一，并具有不需要外部定時信息的優(yōu)點，這不同于其它DS/CDMA系統(tǒng)。在DS/CDMA系統(tǒng)中，必須在數(shù)據(jù)解調之前捕獲編碼，在異步系統(tǒng)的情況下，基站使用不同的編碼，所以花費比同步系統(tǒng)更多的捕獲時間。
DS/CDMA系統(tǒng)是使用擴頻碼標識信道或用戶的系統(tǒng)，所以它的發(fā)射機發(fā)射相乘擴頻碼的調制數(shù)據(jù)的信號。在DS/CDMA系統(tǒng)中，必須先進行捕獲過程以便移動終端解調從基站發(fā)送的數(shù)據(jù)。在同步系統(tǒng)中，例如現(xiàn)在普遍使用的IS-95，所有的基站使用相同的編碼，每個基站用不同的偏移來標識，所以捕獲處理是指搜索移動站所屬基站中使用的編碼偏移的處理。
如果未實現(xiàn)捕獲，不可能估計信道相位。因此，在捕獲處理中通常使用非相干檢測器，它可以不考慮信道而相位鑒別是否實現(xiàn)捕獲。
圖1是非相干檢測器的方框圖。根據(jù)圖1的非相干檢測器包括天線100、本振(LO)102、混頻器104、相關器106、自乘器108和鑒別器110。
根據(jù)上述結構的操作如下。天線100接收通過無線電信道經歷衰落和附加噪聲的高頻信號?；祛l器104將所接收的信號乘以本振102中生成的信號，并將所接收的信號變化成基帶復信號。相關器106分別使復信號的實部和虛部相關。自乘器108使相關信號平方并去除信道引入的相位分量。鑒別器110通過鑒別自乘器108的輸出值確定是否實現(xiàn)捕獲。
相關器106可以是有源相關器或匹配濾波器相關器。有源相關器通過將內部編碼生成器生成的編碼乘以所接收的信號，然后在相關間隔上積分相乘值來執(zhí)行相關。有源相關器的實現(xiàn)相對簡單，但其捕獲時間長。匹配濾波器相關器具有捕獲時間比有源相關器短的優(yōu)點，因為匹配濾波器相關器可以在每個碼片時間上測試不同相位。
圖2(a)至2(e)表示在假設所接收信號的功率是1和不具有噪聲和衰減的理想信道時，對于實現(xiàn)捕獲的情況和未實現(xiàn)捕獲的情況下匹配濾波器相關器的相關結果。rk表示在匹配濾波器每個抽頭上所接收信號的抽樣。ck表示匹配濾波器的抽頭系數(shù)，和pk表示rk和ck的乘積。
圖2(a)表示匹配濾波器的抽頭系數(shù)ck。圖2(b)表示在實現(xiàn)捕獲時所接收信號的抽樣rk(同步)，和圖2(c)表示圖2(a)和圖2(b)中所示值的相乘結果pk。根據(jù)這些圖，如果實現(xiàn)捕獲，所有pk的值變?yōu)?和匹配濾波器的輸出值變?yōu)?。
圖2(d)表示在實現(xiàn)捕獲時所接收信號的抽樣rk(未同步)，和圖2(e)表示圖2(a)和圖2(b)中所示值的相乘結果pk。根據(jù)這些圖，如果未實現(xiàn)捕獲，所有pk的值變?yōu)?或-1，因而其總和變得遠小于1。實際上，由于信道的衰落和附加噪聲，匹配濾波器的每個輸出值變成一個復數(shù)，并且同步情況下的匹配濾波器的輸出可能變得小于未實現(xiàn)同步情況下的匹配濾波器的輸出，所以可能導致錯誤鎖定。
另外，如果信噪比低，或者信號分量因衰落衰減，不可能僅使用預定間隔上所接收信號的匹配濾波器輸出來可靠地判決是否實現(xiàn)捕獲。因此，通過組合在上述間隔上重復獲得的匹配濾波器的輸出能夠更加可靠地進行判決。
作為組合匹配濾波器輸出的一種方法，有相干組合法或非相干組合法。相干組合法在L個間隔過程中連續(xù)累加匹配濾波器的輸出(L是正整數(shù))，然后，求累加結果的平方并確定是否實現(xiàn)捕獲。然而，相干組合法的缺點在于如果衰落或頻率偏移超過一個閾值則性能快速地降低。非相干組合法求L個間隔中匹配濾波器輸出的平方，并將它們線性地組合，從而確定是否實現(xiàn)捕獲。即，非相干組合法的輸出變成非相干檢測器輸出之和。然而，非相干組合法的缺點在于如果信噪比(SNR)變差則性能嚴重下降。
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種實現(xiàn)實現(xiàn)異步寬帶直接序列/碼分多址(DS/CDMA)信號的信號捕獲的設備，它通過在L間隔過程中差動相干組合匹配濾波器的第ⅰ和第ⅰ-1個輸出來確定是否實現(xiàn)捕獲。
因此，為了實現(xiàn)上述目標，提供一種捕獲設備，它從一個直接序列/碼分多址(DS/CDMA)控制信道信號獲取一個長碼，其中公共短碼和該長碼在一幀中發(fā)送，并且表示基站所屬編碼組的組標識碼被組合并與公共短碼一起發(fā)送。該捕獲設備包括長碼屏蔽相關部分，用于相關內部生成的公共短碼和控制信道信號；差動相干組合部分，用于通過相乘長碼屏蔽相關部分先前輸出的復共軛值和長碼屏蔽相關部分的當前輸出，通過在預定時間內累加相乘結果，并求累加值的絕對值，確定是否實現(xiàn)公用短碼的獲??；編碼組和幀定時捕獲部分，用于通過分別相關可以根據(jù)公共短碼相干性生成的每個組識別碼和所接收的組識別碼，并通過組合每個相關結果，獲取編碼組和幀定時；和長碼捕獲部分，用于通過分別相關屬于所獲取編碼組的長碼和所接收的長碼來獲取長碼。
為了實現(xiàn)上述目標，提供一種捕獲設備，它從一個直接序列/碼分多址控制信道信號獲取一個長碼，其中公共短碼和該長碼在一幀中發(fā)送，并且表示基站所屬編碼組的組標識碼被組合并與公共短碼一起發(fā)送。該捕獲設備包括長碼屏蔽相關部分，用于相關內部生成的公共短碼和控制信道信號；一個開關，用于將長碼屏蔽相關部分的每個輸出連接到輸出終端，并重復這個過程，終端數(shù)與公共短碼數(shù)一樣多；差動相干組合部分，用于通過比較一個裝置的輸出值，在該裝置中將從連接到開關的輸出終端的輸入值延遲預定時間，求延遲值的復共軛，相乘該復共軛值與輸出終端的輸入值，在預定時間上累加相乘值，并求累加值的絕對值，確定是否實現(xiàn)公用短碼的獲??；編碼組和幀定時捕獲部分，用于通過分別相關可以根據(jù)公共短碼相干性生成的每個組識別碼和所接收的組識別碼，并通過組合每個相關結果，獲取編碼組和幀定時；和長碼捕獲部分，用于通過分別相關屬于所獲取編碼組的長碼和所接收的長碼來獲取長碼。
通過參考附圖詳細說明其優(yōu)選實施例，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點將變得更加明顯，在附圖中圖1是非相干檢測器的方框圖；圖2(a)至2(e)表示在實現(xiàn)捕獲的情況下和未實現(xiàn)捕獲的情況下匹配濾波器相關器的相關結果，其中所接收信號的功率是1，并具有無噪聲和衰減的理想信道；圖3是生成控制信道和業(yè)務信道的異步寬帶直接序列/碼分多址系統(tǒng)發(fā)射機的方框圖；圖4(a)至4(d)表示圖3的直接序列/碼分多址生成的CCH信號的模式；圖5是根據(jù)本發(fā)明用于獲取寬帶DS/CDMA信號的設備的方框圖；圖6是圖5所示的LC屏蔽部分相關部分和差動相干組合部分的詳細方框圖；和圖7是圖6所示的LC屏蔽部分相關部分和差動相干組合部分的另一種優(yōu)選實施例。
圖3是表示生成控制信道(CCH)和業(yè)務信道(TCH)的異步寬帶DS/CDMA系統(tǒng)發(fā)射機的方框圖。圖3中的發(fā)射機包括CCH數(shù)據(jù)調制器300、第一短碼生成器(SC0)301、第一乘法器302、屏蔽控制部分303、第二乘法器304、第三乘法器305、第一加法器306、長碼生成器(LC)310、組標識碼生成器(GIC)311、TCH數(shù)據(jù)調制器321至323、短碼生成器(SC1、SC2、SCM-1)331至333、乘法器341至343、第二加法器350、第三乘法器351和第三加法器360。
CCH數(shù)據(jù)調制器300和TCH數(shù)據(jù)調制器321至323分別調制輸入CCH數(shù)據(jù)和TCH數(shù)據(jù)。第一短碼生成器301和短碼生成器331至333生成M個短碼(SC)(M是正整數(shù))，并且在SC中，SC0用于CCH,SC1至SCM-1分別用于標識TCH。SC為所有基站公用，并且彼此正交。在此，M與一個處理增益，每數(shù)據(jù)碼元的相乘碼片數(shù)相同，并且SC的周期等于一個碼元間隔。即，碼片時間是碼元間隔的1/M。從長碼生成器310生成的長碼(LC)對于每個基站是唯一的并用于標識一個基站。從GIC生成器311生成的GIC是用于標識基站所屬編碼組的SC，W個LC序列形成一個編碼組。
第一乘法器302相乘第一短碼生成器301生成的SC0和CCH數(shù)據(jù)解調器300的輸出。屏蔽控制部分303根據(jù)長碼生成器310和GIC生成器311的輸出控制CCH數(shù)據(jù)調制器300和第一乘法器302輸出的預定間隔的屏蔽，第二和第三乘法器304和305根據(jù)屏蔽控制部分303的控制執(zhí)行屏蔽。第一加法器306相加第二和第三乘法器304和305的輸出，然后將相加結果輸出為CCH。
乘法器341至343分別相乘TCH數(shù)據(jù)調制器321至323的每個輸出與短碼生成器332至333的每個輸出，并且第二加法器350相加乘法器341至343的輸出。第三乘法器351相乘第二加法器350的輸出和長碼生成器310的輸出，并將相加結果輸出為TCH。第三加法器360相加CCH和TCH并發(fā)送該結果。
移動終端使用基站所發(fā)送的CCH信號用于捕獲。CCH信號具有基站固有的LC在SC的周期即MTc(Tc碼片時間)上被定期屏蔽的形式。因此，SC僅在MTc上出現(xiàn)，LC僅在其余時間出現(xiàn)。即，SC和LC被時分復用和發(fā)送。
圖4(a)至4(d)表示圖3中形成的CCH信號模式。圖4(a)表示一幀的LC周期。圖4(b)表示L時隙形成的LC，每個時隙的長度是NTc。在屏蔽部分中，SC由互相正交的兩個編碼之和形成。兩個編碼之一是諸如圖4(c)所示的SC0的公共短碼(CSC)，另一編碼是圖4(d)所示的GIC。
圖5是表示根據(jù)本發(fā)明用于捕獲寬帶DS/CDMA信號的設備的方框圖。根據(jù)本發(fā)明的捕獲設備包括LC屏蔽間隔相關部分500、差動相關組合部分502、GIC捕獲部分504和LC捕獲部分506。
LC屏蔽間隔相關部分500相關接收機中生成的CSC和所接收的信號。差動相干組合部分502差動地相干組合LC屏蔽間隔相關部分500的相關結果，并確定是否實現(xiàn)時隙捕獲。GIC捕獲部分504相關GIC和LC屏蔽間隔，并組合一幀或多幀的匹配濾波器的結果，選擇具有最大組合結果的GIC。將所選擇的GIC確定為移動終端所屬基站的編碼組，同時實現(xiàn)幀捕獲。LC捕獲部分506匹配濾波屬于在GIC捕獲部分504中獲得的編碼組和除了LC屏蔽間隔的其它部分的W個LC，并選擇具有最大匹配濾波結果的LC。
圖6是表示在預定時隙部分過程中執(zhí)行的LC屏蔽部分相關部分500和差動相干組合部分502的操作的方框圖。根據(jù)圖6，LC屏蔽間隔相關部分包括相關器(MF)601至604，和差動相干組合部分包括共軛器611至613、乘法器621至623、加法器631和632、絕對值計算器640和鑒別器650。
相關器601至604相關所接收的信號和CSC。在此，相關器601至604是匹配濾波器。匹配濾波器包括M個抽頭，并且抽頭系數(shù)是CSC。匹配濾波器在每個碼片時間上生成一個輸出。
共軛器611至613輸出每個匹配濾波器601至604輸出的復共軛值。乘法器621至623相乘前一時隙的復共軛輸出和當前時隙的相關器輸出。每個加法器631至632相加在每個碼片時間上輸出的乘法器621至623的輸出。絕對值計算器640求相加最終結果的絕對值，并且鑒別器650通過選擇絕對值變得最大的時間檢測LC屏蔽間隔。
圖6所示的方框圖假設存在多個相關器(MF)601至604、多個共軛器611至613、多個乘法器621至623和多個加法器631和632以簡要地解釋在預定時隙內執(zhí)行的操作。然而，實際上，相關器、共軛器、乘法器和加法器在每個碼片時間上順序地執(zhí)行操作。
圖7是圖6所示LC屏蔽間隔相關部分500和差動相干組合部分502的另一種優(yōu)選實施例。
根據(jù)圖7，LC屏蔽間隔相關部分由CSC相關器72構成，并且差動相干組合部分包括開關73、延遲701至703、復共軛器711至713、乘法器721至723、加法器731和732、絕對值計算器741至743和鑒別器750。參考標號70表示本地振蕩器(LO)和71表示通過相乘所接收的信號和本地振蕩器70中生成的信號將所接收的信號轉換成基帶信號的變頻器71。
操作如下。CSC相關器72是匹配濾波器，匹配濾波器系數(shù)是CSC。匹配濾波器在每個碼片時間上輸出一個時隙周期(NTc)的相同編碼相位。因此，通過將與N個不同編碼相位中每個編碼相位對應的匹配濾波器輸出存儲在存儲器(未圖示)中，為L個時隙差動地相干組合在存儲器中存儲的值并累加它們，然后求累加結果的絕對值，可以確定是否實現(xiàn)捕獲。如下獲取每個時隙的LC屏蔽間隔中第n個編碼相位的捕獲判決值(Zn)。首先，每個延遲701至703將通過開關73的每個值延遲Ntc即一個時隙的持續(xù)時間。每個復共軛器711至713求每個延遲701至703輸出的復共軛。每個乘法器721至723分別相乘在當前碼片時間上通過開關73的信號和復共軛器711至713的輸出。即，CSC相關器72的第n個輸出復共軛乘以CSC相關器72的第N+n個輸出，CSC相關器72的第N+n個輸出復共軛乘以CSC相關器72的第2N+n個輸出，……，CSC相關器72的(L-1)N+n個輸出復共軛乘以CSC相關器72的第LN+n個輸出。結果，輸出(Zn0*Zn1)、(Zn1*Zn2)、……、(Zn(L-1)*ZnL)。每個加法器731至733累加與L個時隙相同數(shù)目的乘法器721至723的輸出。每個絕對值計算器741至743求每個累加值的絕對值。鑒別器750在N個判決值(Zn:n=1,2,……,N)中選擇對應于最大值的編碼相位，并確定是否實現(xiàn)捕獲。如果判決是錯誤的，重復上述處理。需要L+1個時隙的匹配濾波器輸出以獲得N個判決值。然而，在第二次判決之后，可以使用前一判決所用的最后一個時隙的匹配濾波器輸出，所以僅需要L個時隙的匹配濾波器輸出。對于差動相關組合，需要用于存儲N個匹配濾波器輸出和N個累加值的2N個存儲器。而且，需要L個復共軛裝置和乘法裝置，并需要L-1個相加裝置。
本發(fā)明的差動相關組合裝置隨著組合時隙數(shù)的增加具有判決值的更高可靠性。然而，捕獲接收機變得更加復雜并需要花費更長的時間來獲取判決值。因此，應當合理地選擇組合時隙的數(shù)目，反映捕獲時間和復雜性。
盡管僅使用差動相干組合的例子解釋本發(fā)明，可以使用同時采用相干組合和差動相干組合的組合方法。即，通過相干組合組合結果和和未受衰落和頻率偏移嚴重影響的時隙，并累加相干差動相干組合該累加結果，可以獲得判決值。在此，總時隙數(shù)是相干組合時隙數(shù)和差動相干組合時隙數(shù)的乘積。
根據(jù)本發(fā)明，首先，因為在不同時隙上匹配濾波器的差動相干組合輸出獲得與異步組合相比具有大組合收益的判決值，并可以提供更高可靠性的判決，可以降低捕獲時間。第二，如果存在頻率偏移，相干組合衰減判決值的信號分量，增加捕獲時間，所以通過差動相干檢測可以降低頻率偏移的影響。第三，在組合之后，通過獲取因衰減和頻率偏移發(fā)散到實部和虛部的所有信號能量，可以降低衰減和頻率偏移的影響。第四，它不僅可以用于異步DS/CDMA系統(tǒng)，而且可以用于同步DS/CMDA系統(tǒng)，或者使用導頻信號的系統(tǒng)捕獲。
權利要求
1．一種捕獲直接序列/碼分多址信號的設備，它從一個直接序列/碼分多址控制信道信號獲取一個長碼，其中公共短碼和該長碼在一幀中發(fā)送，并且表示基站所屬編碼組的組標識碼被與公共短碼組合并一起發(fā)送，該設備包括長碼屏蔽相關部分，用于相關內部生成的公共短碼和控制信道信號；差動相干組合部分，用于通過相乘長碼屏蔽相關部分前一輸出的復共軛值和長碼屏蔽相關部分的當前輸出，通過在預定時間內累加相乘結果，并求累加值的絕對值，確定是否實現(xiàn)公用短碼的獲?。痪幋a組和幀定時捕獲部分，用于通過分別相關可以根據(jù)公共短碼相干性生成的每個組識別碼和所接收的組識別碼，并通過組合每個相關結果，獲取編碼組和幀定時；和長碼捕獲部分，用于通過分別相關屬于所獲取編碼組的長碼和所接收的長碼來獲取長碼。
2．權利要求1的設備，其中長碼屏蔽相關部分是包括多個抽頭的匹配濾波器相關器，其抽頭系數(shù)是內部生成的公共短碼。
3．權利要求2的設備，其中差動相干組合部分包括一個復共軛器，用于求匹配濾波器相關器輸出的復共軛；一個乘法器，用于相乘復共軛器的前一輸出和長碼屏蔽相關部分的當前輸出；一個累加器，用于累加乘法器的輸出；一個絕對值計算器，用于求累加器輸出的絕對值；和一個鑒別器，用于根據(jù)絕對值計算器的輸出確定是否實現(xiàn)公共短碼的捕獲。
4．一種直接序列/碼分多址信號的捕獲設備，它從一個直接序列/碼分多址控制信道信號獲取一個長碼，其中公共短碼和該長碼在一幀中發(fā)送，并且表示基站所屬編碼組的組標識碼被組合并與公共短碼一起發(fā)送，該設備包括長碼屏蔽相關部分，用于相關內部生成的公共短碼和控制信道信號；一個開關，用于將長碼屏蔽相關部分的每個輸出連接到輸出終端，并重復這個過程，終端數(shù)與公共短碼數(shù)一樣多；差動相干組合部分，用于通過比較一個裝置的輸出值，其中該裝置將從連接到開關的輸出終端的輸入值延遲預定時間，求延遲值的復共軛，相乘該復共軛值與輸出終端的輸入值，在預定時間上累加相乘值，并求累加值的絕對值，確定是否實現(xiàn)公用短碼的獲?。痪幋a組和幀定時捕獲部分，用于通過分別相關可以根據(jù)公共短碼相干性生成的每個組識別碼和所接收的組識別碼，并通過組合每個相關結果，獲取編碼組和幀定時；和長碼捕獲部分，用于通過分別相關屬于所獲取編碼組的長碼和所接收的長碼來獲取長碼。碼。
5．權利要求4的設備，其中長碼屏蔽相關部分是包括多個抽頭的匹配濾波器相關器，其抽頭系數(shù)是內部生成的公共短碼。
6．權利要求4的設備，其中差動相干組合部分包括多個延遲，將從連接到開關的輸出終端輸入的值延遲時隙的持續(xù)周期；多個復共軛器，求每個延遲器輸出的復共軛；多個乘法器，相乘每個復共軛器的輸出和從輸出終端輸入的值；多個累加器，累加每個乘法器的輸出；多個絕對值計算器，求每個累加器輸出的絕對值；和一個鑒別器，比較絕對值計算器的輸出確定是否實現(xiàn)公共短碼的捕獲。
全文摘要
提供一種捕獲異步寬帶直接序列/碼分多址信號的設備。該捕獲設備從一個直接序列/碼分多址控制信道信號獲取一個長碼,其中公共短碼和該長碼在一幀中發(fā)送,并且表示基站所屬編碼組的組標識碼被與公共短碼組合并一起發(fā)送,該設備包括:長碼屏蔽相關部分,差動相干組合部分,編碼組和幀定時捕獲部分,和長碼捕獲部分,用于通過分別相關屬于所獲取編碼組的長碼和所接收的長碼來獲取長碼。
文檔編號H04B1/707GK1303179SQ0013805
公開日2001年7月11日 申請日期2000年12月15日 優(yōu)先權日1999年12月15日
發(fā)明者鄭然均, 李光馥, 全智鏞, 金基鎬 申請人:三星電子株式會社