專利名稱：接收和搜索以猝發(fā)段形式發(fā)射的信號(hào)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是1994年9月30日提出的、名稱為“擴(kuò)展頻譜多址通信系統(tǒng)的多路徑搜索處理器”的共同待批美國(guó)專利申請(qǐng)(序列號(hào)08/316,177)的部分繼續(xù)申請(qǐng)。本發(fā)明一般涉及擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)，尤其涉及蜂窩電話通信系統(tǒng)中的信號(hào)處理。
背景技術(shù)：
在諸如蜂窩電話系統(tǒng)、個(gè)人通信系統(tǒng)和無(wú)線本地回路系統(tǒng)等無(wú)線電話通信系統(tǒng)中，許多用戶在一條無(wú)線信道上進(jìn)行通信，以連接有線電話系統(tǒng)。該無(wú)線信道上的通信可以是有助于在有限的頻譜中容納大量的用戶的多種多址技術(shù)中的一種。這些多址技術(shù)包括時(shí)分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)以及碼分多址(CDMA)。CDMA技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)，在1990年2月13日頒發(fā)給K.Gilhousen等的、名稱為“利用衛(wèi)星或地面中繼器的擴(kuò)展頻譜多址通信系統(tǒng)”的美國(guó)專利(No.4,901,307)中描述了一種典型的CDMA系統(tǒng)，該專利轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，援引于此，以作參考。
在剛提到的專利中，揭示了一種多址技術(shù)，在這種多址技術(shù)中，每個(gè)都具有收發(fā)機(jī)的大量移動(dòng)電話系統(tǒng)用戶通過衛(wèi)星中繼器或地面基站利用CDMA擴(kuò)展頻譜通信信號(hào)進(jìn)行通信。用CDMA通信時(shí)，頻譜可以多次重復(fù)使用，因此可以增加系統(tǒng)用戶容量。
美國(guó)專利(No.4,901,307)揭示的CDMA調(diào)制技術(shù)優(yōu)于衛(wèi)星或地面信道的通信系統(tǒng)中使用的窄帶調(diào)制技術(shù)。地面信道具體在多路徑信號(hào)方面對(duì)通信系統(tǒng)提出了特殊的問題。利用CDMA技術(shù)可以通過減輕例如衰落等多路徑不利的影響來克服地面信道的這些問題，同時(shí)又利用了多路徑的優(yōu)點(diǎn)。
如美國(guó)專利4,901,307號(hào)揭示的CDMA技術(shù)設(shè)想在遠(yuǎn)端單元-衛(wèi)星通信中鏈路的兩個(gè)方向上使用相干調(diào)制和解調(diào)。因此，這里揭示的是把引導(dǎo)載波信號(hào)用作衛(wèi)星-遠(yuǎn)端單元鏈路和基站-遠(yuǎn)端單元鏈路的相干相位基準(zhǔn)。然而，地面蜂窩網(wǎng)環(huán)境中，嚴(yán)重的多路徑衰落導(dǎo)致了信道相位的中斷以及要求遠(yuǎn)端單元發(fā)射引導(dǎo)載波信號(hào)的功率較強(qiáng)，因此阻礙了遠(yuǎn)端單元-基站鏈路使用相干解調(diào)技術(shù)。1990年頒布的、名稱為“CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中產(chǎn)生信號(hào)波形的系統(tǒng)和方法”的美國(guó)專利(No.5,103,459)提供了一種利用非相干調(diào)制和解調(diào)技術(shù)克服上述遠(yuǎn)端單元-基站鏈路的多路徑的不利影響的手段，把該專利揭示的內(nèi)容引用于此，以作參考。
在CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中，所有基站的通信可以使用相同的頻率。在基站接收機(jī)中，諸如一條位置路徑和建筑反射的另一路徑等獨(dú)立的多路徑可以分集組合，以提高調(diào)制解調(diào)性能。提供處理增益的CDMA波形屬性還用于區(qū)分占用同一頻帶的信號(hào)。而且，如果路徑延遲差超過PN碼片持續(xù)時(shí)間，高速偽噪聲(PN)調(diào)制可以使要分開的同一信號(hào)有許多不同的傳播路徑。如果在CDMA系統(tǒng)中使用約為1MHz的PN碼片速率，則可以對(duì)延遲差超過1微秒的路徑使用等于擴(kuò)展頻寬對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)速率的比的全擴(kuò)展頻譜處理增益。1微秒路徑延遲差對(duì)應(yīng)于約300米的路徑差。都市環(huán)境提供的路徑延遲差通常超過1微秒。
在運(yùn)行過幾條不同傳播路徑的接收信號(hào)上產(chǎn)生地面信道的多路徑特性。多路徑信道的一個(gè)特征是通過該信道發(fā)射的信號(hào)中引入的時(shí)間擴(kuò)展。例如，如果在多路徑信道上發(fā)射理想脈沖，則接收到的信號(hào)表現(xiàn)為脈沖流。多路徑信道的另一個(gè)特征是信道的每條路徑可以引起不同的衰落系數(shù)。例如，如果在多路徑信道上發(fā)射理想脈沖，接收到的脈沖流的每個(gè)脈沖的信號(hào)強(qiáng)度與接收到的另一個(gè)脈沖不同。多路徑信道的又一個(gè)特征是信道的每條路徑可能造成信號(hào)相位差。例如，如果在多路徑信道上發(fā)射理想脈沖，則接收到的脈沖流的每個(gè)脈沖的相位通常與其它接收到的脈沖不同。
在無(wú)線電信道中，環(huán)境中的障礙物，例如建筑、樹、汽車以及人等對(duì)信號(hào)的反射產(chǎn)生多路徑。通常，由于產(chǎn)生多路徑的構(gòu)造相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以無(wú)線電信道是隨時(shí)間變化的多路徑信道。例如，如果在時(shí)間變化的多路徑信道上發(fā)射理想脈沖，則接收到的脈沖流的時(shí)間位置、衰減以及相位作為理想脈沖發(fā)射時(shí)間的函數(shù)而變化。
信道的多路徑特征可以導(dǎo)致信號(hào)衰落。衰落是多路徑信道的相位變化特性造成的結(jié)果。當(dāng)多路徑矢量破壞性相加時(shí)發(fā)生衰落，造成接收到的信號(hào)小于各矢量。例如，如果通過具有兩條路徑(第一條路徑的衰減系數(shù)為XdB，延時(shí)為δ，相移為θ弦度，第二路徑的的衰減系數(shù)為XdB，延時(shí)為δ，相移為θ+π弧度，)的多路徑信道發(fā)射正弦波時(shí)，在信道的輸出端接收不到信號(hào)。
在諸如模擬FM調(diào)制等傳統(tǒng)無(wú)線電話系統(tǒng)使用的窄帶調(diào)制系統(tǒng)中，無(wú)線電信道中存在的多路徑導(dǎo)致了嚴(yán)重的路徑衰落。然而，如上述寬帶CDMA所述的那樣，可以在調(diào)制處理時(shí)區(qū)分出不同的路徑。這種區(qū)分不僅大大降低了多路徑衰落的嚴(yán)重性，而且為CDMA系統(tǒng)帶來了好處。
分集是減輕衰落的不利影響的一種方法。因此希望提供一些分集形式，以使系統(tǒng)減小衰落。有三種主要的分集形式時(shí)間分集、頻率分集以及空間/路徑分集。
利用重復(fù)、時(shí)間交織以及引入冗余位的糾錯(cuò)、檢錯(cuò)編碼可以最好地獲得時(shí)間分集。包含本發(fā)明的系統(tǒng)可以把這些技術(shù)的每一種都用作時(shí)間分集。
CDMA以其固有的寬帶屬性通過在大帶寬上擴(kuò)展信號(hào)能量來提供一種頻率分集。因此，頻率選擇衰落僅影響CDMA信號(hào)帶寬的一小部分。
通過從遠(yuǎn)端單元經(jīng)兩個(gè)或更多個(gè)基站的同時(shí)傳輸鏈路提供多信號(hào)路徑，并在一個(gè)基站上使用兩個(gè)或多個(gè)空間上分開的天線單元可以獲得空間和路徑分集。而且，如上所述，路徑分集還可以通過擴(kuò)展頻譜處理利用多路徑環(huán)境，使到達(dá)的信號(hào)在接收時(shí)有不同的傳播延時(shí)，并分開處理而獲得。路徑分集的例子在1992年3月21日頒發(fā)的、名稱為“CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中的軟切換”的美國(guó)專利5,101,501號(hào)以及1992年4月28日頒發(fā)的、名稱為“CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中的分集接收機(jī)”的美國(guó)專利5,109,390號(hào)中的圖示說明，該兩專利都轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。
通過控制發(fā)射機(jī)的功率可以把衰落的不利影響進(jìn)一步控制在某一程度內(nèi)?；竞瓦h(yuǎn)端單元的控制系統(tǒng)在1991年10月8日頒發(fā)的、名稱為“CDMA蜂窩移動(dòng)電話系統(tǒng)中控制發(fā)射功率的方法和裝置”的美國(guó)專利5,056,109號(hào)中有所揭示，該專利也轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。
如美國(guó)專利4,901,307號(hào)中揭示的CDMA技術(shù)設(shè)想利用較長(zhǎng)的PN序列，每個(gè)遠(yuǎn)端單元用戶分配一個(gè)不同的PN序列。所有時(shí)移都不為零的不同PN序列的互相關(guān)以及PN序列的自相關(guān)都有接近零的平均值，可以在接收時(shí)區(qū)分出不同的用戶信號(hào)。(自相關(guān)和互相關(guān)要求邏輯“0”采用值“1”，邏輯“1”采用值“-1”，或者類似的映射關(guān)系，以獲得平均值零。)然而，這種PN信號(hào)不是正交的。雖然互相關(guān)在整個(gè)序列長(zhǎng)度上對(duì)短時(shí)間間隔(諸如信息位時(shí)間)的平均值基本上為零，但互相關(guān)是隨二項(xiàng)式分布變化的隨機(jī)數(shù)。因此，如果信號(hào)是相同功率譜密度的寬帶高斯噪聲，則它們?cè)诤芏喾矫鎸⒈舜擞绊憽Ｒ虼?，其它用戶信?hào)或者互干擾噪聲極大地限制了可得到的容量。
本技術(shù)領(lǐng)域眾所周知，一組正交二進(jìn)制序列，每個(gè)序列的長(zhǎng)度為n，則n可以構(gòu)成2的任何次冪，參見S.W.Golomb等(prentice-Hall公司)的《帶有空間應(yīng)用的數(shù)字通信》，第45-64頁(yè)，1964年出版。事實(shí)上，正交二進(jìn)制序列組也是已知的，其大多數(shù)長(zhǎng)度是4的倍數(shù)，且小于200。一類易于產(chǎn)生的這種序列稱為Walsh函數(shù)，也稱為阿達(dá)瑪矩陣。
n階Walsh函數(shù)可以進(jìn)行如下的遞歸定義W(n)=W(n/2),W(n/2)W(n/2),W'(n/2)]]>其中W’表示W(wǎng)的邏輯補(bǔ)，W(1)＝|0|。因此，W(2)=0,00,1]]>W(4)=0,0,0,00,1,0,10,0,1,10,1,1,0]]>W(8)=0,0,0,0,0,0,0,00,1,0,1,0,1,0,10,0,1,1,0,0,1,10,1,1,0,0,1,1,00,0,0,0,1,1,1,10,1,0,1,1,0,1,00,0,1,1,1,1,0,00,1,1,0,1,0,0,1]]>Walsh碼元、序列或者代碼是Walsh函數(shù)矩陣的一行。n階的Waslh函數(shù)矩陣包含n個(gè)序列，每個(gè)序列的長(zhǎng)度為n個(gè)Walsh碼片。每個(gè)Walsh代碼具有相應(yīng)的Walsh系數(shù)，其中Walsh系數(shù)指找到Walsh代碼的相應(yīng)行號(hào)(1至n)。例如，對(duì)于上述給出的n＝8的Walsh函數(shù)矩陣，都為0的行對(duì)應(yīng)于Walsh系數(shù)1，Walsh代碼0，0，0，0，1，1，1，1對(duì)應(yīng)于Walsh系數(shù)5。
n階Walsh函數(shù)矩陣(以及其它長(zhǎng)度為n的正交函數(shù))具有這樣的性質(zhì)，即在n位的間隔上，該組內(nèi)的所有不同序列之間的互相關(guān)為0。這可以從注意每個(gè)序列中正好一半位數(shù)彼此不同看出。還應(yīng)注意到總是有一個(gè)序列全為0，所有其它序列一半為1，一半為0。由全部邏輯0而不是一半為1，一半為0組成的Walsh碼元稱為Walsh 0碼元。
在從遠(yuǎn)端單元到基站的反向鏈路信道上，沒有引導(dǎo)信號(hào)來提供相位基準(zhǔn)。因此，需要一種方法在低Eb/No(每比特能量/噪聲功率密度)的衰落信道上提供高質(zhì)量的鏈路。在反向鏈路上的Walsh函數(shù)調(diào)制利用映射到64個(gè)Walsh代碼的b碼元組中的相干，是獲得64-元調(diào)制的一種簡(jiǎn)便方法，地面信道的特征是相位的變化速率較低。因此，通過選擇Walsh代碼持續(xù)時(shí)間，使它比該信道上的相位變化速率慢，則可以在一個(gè)Walsh代碼長(zhǎng)度上進(jìn)行相干解調(diào)。
在反向鏈路信道上，Walsh代碼由遠(yuǎn)端單元發(fā)射的信息確定。例如，3比特信息碼元可以映射8個(gè)上述給出的W(8)序列。在接收機(jī)內(nèi)通過快速阿達(dá)瑪變換(FHT)可以實(shí)現(xiàn)把Walsh編碼碼元“去映射”為原始信息碼元。擇佳“去映射”或選擇處理產(chǎn)生軟判決數(shù)據(jù)，可以把它提供給解碼器進(jìn)行最大似然解碼。
FHT用于進(jìn)行“去映射”處理。FHT把接收到的序列與每個(gè)Walsh序列相關(guān)。選擇電路用于選出最大似然相關(guān)值，把它進(jìn)行換算并作為軟判決數(shù)據(jù)提供。
分集擴(kuò)頻接收機(jī)或“瑞克”(“rakd”)接收機(jī)的設(shè)計(jì)包含多個(gè)數(shù)據(jù)接收機(jī)，以減小衰落的影響。通常，每個(gè)數(shù)據(jù)接收機(jī)分配去解調(diào)利用多付天線或由于信道多路徑特性帶來的。不同路徑上運(yùn)行的信號(hào)。在解調(diào)根據(jù)正交信號(hào)方式調(diào)制的信號(hào)時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)接收機(jī)利用FHT把接收到的信號(hào)與每個(gè)映射值相關(guān)。把每個(gè)數(shù)據(jù)接收機(jī)的FHT輸出進(jìn)行組合，然后選擇電路根據(jù)最大的組合FHT輸出選擇最大似然相關(guān)值，以產(chǎn)生解調(diào)的軟判決碼元。
在美國(guó)專利5,103,459號(hào)描述的系統(tǒng)中，呼叫信號(hào)以每秒9600比特的信息源開始，然后由1/3率正向糾錯(cuò)解碼器把它轉(zhuǎn)換成每秒28,800個(gè)碼元的輸出流。這些碼元同時(shí)分成6組，形成每秒4800個(gè)Walsh碼元，每個(gè)Walsh碼元選擇64個(gè)正交Walsh函數(shù)中的一個(gè)，64個(gè)正交Walsh函數(shù)是持續(xù)期間的64個(gè)Walsh碼片。把Walsh碼片與用戶特定的PN序列發(fā)生器進(jìn)行調(diào)制。然后把用戶特定的PN調(diào)制數(shù)據(jù)分成兩個(gè)信號(hào)，其中一個(gè)信號(hào)與同相(I)信道PN序列進(jìn)行調(diào)制，另一個(gè)信號(hào)與正交相(Q)信道PN序列進(jìn)行調(diào)制。I信道調(diào)制和Q信道調(diào)制都每個(gè)Walsh碼片有4個(gè)PN碼片，擴(kuò)展速率為1.2288MHz。I和Q調(diào)制數(shù)據(jù)組合為偏置4相相移鍵控(OQPSK)，以進(jìn)行傳輸。
在美國(guó)專利4,901,307號(hào)所述的CDMA蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)中，每個(gè)基站覆蓋有限的地理區(qū)域，并在其覆蓋內(nèi)通過蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)交換局把遠(yuǎn)端單元連接到公用交換電話網(wǎng)(PSTN)上。當(dāng)遠(yuǎn)端單元移入到新基站的覆蓋區(qū)域時(shí)，該用戶的呼叫的路由轉(zhuǎn)接到該新的基站?；局吝h(yuǎn)端單元的信號(hào)傳輸路徑稱為正向鏈路，遠(yuǎn)端單元至基站的信號(hào)傳輸路徑稱為反向鏈路。
如上所述，PN碼片間隔限定了最小間隔的兩條路徑，以進(jìn)行組合。在解調(diào)不同的路徑之前，必須首先確定接收到的信號(hào)的路徑的相對(duì)到達(dá)時(shí)間(偏移)。信道單元調(diào)制解調(diào)器通過“搜索”潛在路徑偏移序列以及測(cè)量每個(gè)潛在路徑偏移上接收到的能量來完成這一功能。如果與潛在偏移相關(guān)的能量超過了某一閾值，則可以把信號(hào)解調(diào)單元分配給該偏移。然后可以把出現(xiàn)在該路徑偏移上的信號(hào)與在各自偏移上的其它解調(diào)單元的信號(hào)分量相加?；谒阉髌鹘庹{(diào)單元能量電平的解調(diào)單元分配方法和裝置在1993年10月28日申請(qǐng)的、名稱為“參接收多路信號(hào)的系統(tǒng)中的解調(diào)單元分配”的共同待批美國(guó)專利申請(qǐng)(序列號(hào)08/144,902)中有所揭示，該申請(qǐng)轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。這種分集或瑞克接收機(jī)提供了健全的數(shù)字鏈路，因?yàn)樗械穆窂皆诮M合信號(hào)劣化之前都已衰落。


圖1示出了一組典型的從一個(gè)遠(yuǎn)端單元到達(dá)基站的信號(hào)。垂直軸表示接收到的功率，以分貝(dB)為單位。水平軸表示信號(hào)由于多路徑延遲造成的到達(dá)時(shí)延。進(jìn)入到紙面的軸(未示出)表示時(shí)間段。與紙共面的每個(gè)信號(hào)尖峰以同一時(shí)間到達(dá)，但遠(yuǎn)端單元是以不同的時(shí)間發(fā)射的。在同一平面上，遠(yuǎn)端單元發(fā)射右邊峰的時(shí)間早于發(fā)射左邊的峰。例如，最左邊的尖峰2對(duì)應(yīng)于最近發(fā)射的信號(hào)。每個(gè)信號(hào)尖峰2-7在不同的路徑上行進(jìn)，因此，表現(xiàn)出不同的時(shí)延和不同的幅度響應(yīng)。由尖峰2-7表示的6個(gè)不同的信號(hào)尖峰表示了嚴(yán)重的多路徑環(huán)境。一般的都市環(huán)境產(chǎn)生的路徑很少是可用的。系統(tǒng)的基本噪聲由峰和能量電平較低的下降點(diǎn)表示。搜索單元的任務(wù)是在水平軸測(cè)量時(shí)識(shí)別信號(hào)尖峰2-7的延遲，以分配潛在的解調(diào)單元。解調(diào)單元的任務(wù)是解調(diào)一組多路徑峰，以組合成單個(gè)輸出。解調(diào)單元的任務(wù)還有一旦確定多路徑峰值，即進(jìn)行跟蹤，因?yàn)樵摲逯禃?huì)隨時(shí)間移動(dòng)。
水平軸還可以看作具有PN偏移的單位。在任一給定時(shí)刻，基站從單個(gè)遠(yuǎn)端單元接收各種信號(hào)，每個(gè)信號(hào)在不同的路徑上行進(jìn)，因此彼此具有不同的時(shí)延。遠(yuǎn)端單元的信號(hào)由PN序列調(diào)制。在基站上產(chǎn)生PN序列的復(fù)制品。在基站，每個(gè)多路徑信號(hào)單獨(dú)用與其定時(shí)一致的PN序列進(jìn)行解調(diào)。水平軸坐標(biāo)可以看作對(duì)應(yīng)于PN序列代碼偏移，可用于解調(diào)該坐標(biāo)上的信號(hào)。
請(qǐng)注意，每個(gè)多路徑峰的幅度如每個(gè)多路徑峰的不平坦的脊所示，隨時(shí)間函數(shù)變化。在所示的有限時(shí)間內(nèi)，多路徑峰沒有大幅變化。在更大的時(shí)間范圍內(nèi)，多路徑峰消失，隨時(shí)間的前進(jìn)，產(chǎn)生新的路徑。當(dāng)遠(yuǎn)端單元在基站覆蓋區(qū)周圍移動(dòng)時(shí)，峰還可以隨路徑距離的變化前后偏移。每個(gè)解調(diào)單元跟蹤分配給它的信號(hào)的微小的變化。搜索過程的任務(wù)是在基站接收時(shí)產(chǎn)生當(dāng)前多路徑環(huán)境記錄。
在一般的無(wú)線電話通信系統(tǒng)中，遠(yuǎn)端單元發(fā)射機(jī)可以使用聲碼系統(tǒng)，它把語(yǔ)音信息以可變速率格式進(jìn)行編碼。例如，由于語(yǔ)音活動(dòng)中有暫時(shí)的停頓，所以數(shù)據(jù)速率可以降低。低數(shù)據(jù)速率減少了因遠(yuǎn)端單元發(fā)射造成的對(duì)其它用戶的影響程度。在接收機(jī)處或者其它與接收機(jī)有關(guān)的別的地方，把聲碼系統(tǒng)用來重新構(gòu)成語(yǔ)音信息。除了語(yǔ)音信息之外，遠(yuǎn)端單元還單獨(dú)發(fā)射非語(yǔ)音信息，或者混合發(fā)射這兩者。
在1994年12月23日申請(qǐng)的、名稱為“可變速率聲碼器”的共同待批美國(guó)專利申請(qǐng)(序列號(hào)08/363,170)中描述了可應(yīng)用于這種環(huán)境內(nèi)的聲碼器，該申請(qǐng)已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的申請(qǐng)人。該聲碼器在一個(gè)20毫秒(ms)幀期間根據(jù)語(yǔ)音活動(dòng)從語(yǔ)音信息的數(shù)字抽樣，以四種不同的速率(例如約8000比特每秒(bps)、4000bps、2000bps、1000bps)產(chǎn)生編碼數(shù)據(jù)。聲碼器數(shù)據(jù)的每一幀用開銷位格式化成9600bps、4800bps、2400bps以及1200bps數(shù)據(jù)幀。對(duì)應(yīng)于9600bps幀的最高速率的數(shù)據(jù)幀稱為“全速率”幀；4800bps數(shù)據(jù)幀稱為“半速率”幀；2400bps幀稱為“四分之一速率”幀；1200bps幀稱為“八分之一速率”幀。在編碼處理和幀格式化處理中都不把速率信息包括在數(shù)據(jù)中。當(dāng)遠(yuǎn)端單元以低于全速率的速率發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，遠(yuǎn)端單元發(fā)射的信號(hào)的負(fù)載周期的比例與數(shù)據(jù)速率的比例相同。例如，遠(yuǎn)端單元以四分之一速率發(fā)射的信號(hào)僅占用了四分之一的時(shí)間。在其它四分之三的時(shí)間內(nèi)，遠(yuǎn)端單元不發(fā)射信號(hào)。
該遠(yuǎn)端單元包括了數(shù)據(jù)猝發(fā)段隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器。數(shù)據(jù)猝發(fā)段隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器已知要發(fā)射的信號(hào)的數(shù)據(jù)速率、遠(yuǎn)端單元特定的識(shí)別號(hào)以及一天的時(shí)間，確定遠(yuǎn)端單元在哪個(gè)時(shí)間周期內(nèi)發(fā)射，在哪個(gè)時(shí)間周期內(nèi)不發(fā)射。當(dāng)以低于全速率工作時(shí)，遠(yuǎn)端單元內(nèi)的數(shù)據(jù)猝發(fā)段隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器偽隨機(jī)分配發(fā)射猝發(fā)段內(nèi)的工作時(shí)間周期?；緝?nèi)也有相應(yīng)的數(shù)據(jù)猝發(fā)段隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器，這樣基站可以根據(jù)一天的時(shí)間和遠(yuǎn)端單元特定的識(shí)別號(hào)重新產(chǎn)生偽隨機(jī)分配，盡管基站事先并不知道發(fā)射信號(hào)的數(shù)據(jù)速率。
八分之一速率時(shí)間周期確定了所謂的相稱時(shí)間周期組。以四分之一速率工作的遠(yuǎn)端單元在有相稱時(shí)間周期組和另一組偽隨機(jī)分配周期期間發(fā)射。以半速率工作的遠(yuǎn)端單元在四分之一速率時(shí)間周期和另一組偽隨機(jī)分配周期期間發(fā)射。以全速率工作的遠(yuǎn)端單元連續(xù)發(fā)射。這樣，當(dāng)相應(yīng)的遠(yuǎn)端單元正在發(fā)射一個(gè)信號(hào)時(shí)，可以確保對(duì)應(yīng)于相稱組的每個(gè)時(shí)間周期對(duì)應(yīng)于一個(gè)時(shí)間，而與發(fā)射信號(hào)的數(shù)據(jù)速率無(wú)關(guān)。有關(guān)數(shù)據(jù)脈沖隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器的進(jìn)一步細(xì)節(jié)在1994年8月16日申請(qǐng)的名稱為“數(shù)據(jù)脈沖串隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器”的共同待批美國(guó)專利(申請(qǐng)序列號(hào)08/291,647)中有描述。
為了節(jié)省發(fā)射語(yǔ)音實(shí)際數(shù)據(jù)的系統(tǒng)資源，遠(yuǎn)端單元不發(fā)射每幀的速率。因此，接收機(jī)必須根據(jù)接收到的信號(hào)確定對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和發(fā)射的速率，以使與聲碼器關(guān)聯(lián)的接收機(jī)可以正確地重構(gòu)語(yǔ)音信息。在1994年4月26日申請(qǐng)的、名稱為“通信接收機(jī)中確定所發(fā)射可變速率數(shù)據(jù)的速率的方法和裝置”的共同待批美國(guó)專利(序列號(hào)08/233,570)中揭示了一種不從發(fā)射機(jī)接收速率信息確定猝發(fā)數(shù)據(jù)編碼速率的方法。上述專利申請(qǐng)中揭示的確定數(shù)據(jù)速率的方法在接收并解調(diào)了信號(hào)之后進(jìn)行，因此，在搜索過程中沒有速率信息可用。
在基站上，必須根據(jù)接收到的全部呼叫信號(hào)識(shí)別出每個(gè)單獨(dú)的遠(yuǎn)端單元信號(hào)。在例如美國(guó)專利5,103,459號(hào)中描述了一種解調(diào)基站接收到的遠(yuǎn)端單元信號(hào)的系統(tǒng)和方法。圖2是美國(guó)專利5,103,459號(hào)描述的解調(diào)反向鏈路遠(yuǎn)端單元信號(hào)的基站設(shè)備的框圖。
已有技術(shù)的一般基站包含多個(gè)獨(dú)立的搜索機(jī)和解調(diào)單元。搜索機(jī)和解調(diào)單元受微處理器控制。在典型實(shí)施例中，為了保持高系統(tǒng)容量，系統(tǒng)中的每個(gè)遠(yuǎn)端單元不發(fā)射引導(dǎo)信號(hào)。在反向鏈路上沒有引導(dǎo)信號(hào)增加了對(duì)可以接收遠(yuǎn)端單元信號(hào)的所有可能的時(shí)間偏移進(jìn)行鑒定所需要的時(shí)間。通常以高于業(yè)務(wù)承載信號(hào)的功率發(fā)射引導(dǎo)信號(hào)，因此與接收到的業(yè)務(wù)信道信號(hào)相比，接收到的引導(dǎo)信號(hào)的信噪比提高。相反，設(shè)想，每個(gè)遠(yuǎn)端單元發(fā)射的反向鏈路信號(hào)以與從每個(gè)其它遠(yuǎn)端單元接收到的功率電平相同的電平到達(dá)，則具有較低的信噪比。而且，引導(dǎo)信道發(fā)射已知的數(shù)據(jù)序列。沒有引導(dǎo)信號(hào)，搜索處理必須檢查可以發(fā)射數(shù)據(jù)的所有可能性。
圖2示出了已有技術(shù)的基站的典型實(shí)施例。圖2的基站具有一付或多付天線12，接收CDMA反向鏈路遠(yuǎn)端單元信號(hào)14。通常，都市基站的覆蓋區(qū)域分裂成三個(gè)稱為扇區(qū)的子區(qū)域。每個(gè)扇區(qū)有兩付天線，一般的基站具有總計(jì)六付天線。模擬接收機(jī)16把接收到的信號(hào)下變頻到基帶上，量化接收到的信號(hào)為I和Q信道，并把這些數(shù)字值在信號(hào)線18上傳送給信道單元調(diào)制解調(diào)器20。一般的基站包含多個(gè)與信道單元調(diào)制解調(diào)器20相同的信道單元調(diào)制解調(diào)器(圖2中未示出)。每個(gè)信道單元調(diào)制解調(diào)器20支持一個(gè)用戶。在較佳實(shí)施例中，信道單元調(diào)制解調(diào)器20包含四個(gè)解調(diào)單元22和八個(gè)搜索器26。微處理器34控制解調(diào)器22和搜索器26的工作。把每個(gè)解調(diào)單元22和搜索26內(nèi)的用戶PN碼設(shè)置成分配給該信道單元調(diào)制解調(diào)器20的遠(yuǎn)端單元的用戶PN碼。微處理器34逐步安排搜索器26通過一組稱為搜索窗的偏移，其中可能含有適用于分配解調(diào)單元22的多路徑信號(hào)峰。對(duì)于每個(gè)偏移，搜索器26向微處理器34報(bào)告它找到的該偏移的能量。然后微處理器34把解調(diào)單元22分配給搜索器26識(shí)別出的路徑。一旦解調(diào)單元22之一鎖定到它分配的偏移上，它就跟蹤該路徑而不再受微處理器34的管理，一直到路徑衰落或者微處理器把它分配給另一條新路徑。
對(duì)于圖2的系統(tǒng)，每個(gè)解調(diào)單元22和搜索器26含有一個(gè)在等于Walsh碼元周期的時(shí)間周期內(nèi)能進(jìn)行一次FHT變換的FHT處理器52。在每一Walsh碼元間隔輸入一個(gè)值元并從FHT輸出一個(gè)碼元值的意義上來說，F(xiàn)HT處理器為“實(shí)時(shí)”控制。因此，為了提供快速的搜索處理，必須使用一個(gè)以上的搜索器26。每個(gè)搜索器26向微處理器34送回進(jìn)行搜索的結(jié)果。微處理器34把這些結(jié)果制成表格，以便在把解調(diào)單元22分配給呼入信號(hào)時(shí)使用。
在圖2中，僅示出了一個(gè)解調(diào)單元22的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但應(yīng)當(dāng)理解，它同樣可以用于搜索器26。信道單元調(diào)制解調(diào)器的每個(gè)解調(diào)器22或搜索器26具有一個(gè)相應(yīng)的IPN和QPN序列發(fā)生器36、38以及用戶特定PN序列發(fā)生器40，它用于選擇特定的遠(yuǎn)端單元。發(fā)生器40輸出用戶特定序列由XOR(異)門42和44與IPN和QPN序列發(fā)生器36和38的輸出進(jìn)行“異”運(yùn)算，產(chǎn)生PN-I’和PN-Q’序列，并把它們提供給去擴(kuò)展器46。把PN發(fā)生器36、38、40的時(shí)間基準(zhǔn)調(diào)整到分配的信號(hào)的偏移上，以使去擴(kuò)展器46把接收到的I和Q信道天線取樣和與分配的信號(hào)偏移一致的PN-I’和PN-Q’序列相關(guān)。由累加器48和50把對(duì)應(yīng)于每個(gè)Walsh碼片四個(gè)PN碼片的四個(gè)去擴(kuò)展輸出相加，形成一個(gè)Walsh碼片。然后把累加的Walsh碼片輸入到快速阿達(dá)瑪變換(FHT)處理器52。當(dāng)接收到對(duì)應(yīng)于一個(gè)Walsh碼元的64個(gè)碼片時(shí)，F(xiàn)HT處理器52把這組64個(gè)Walsh碼片與64個(gè)可能發(fā)射的Walsh碼元中的每個(gè)相關(guān)，并輸出這64項(xiàng)的軟判決數(shù)據(jù)矩陣。然后由組合器28把FHT處理器52的輸出與其它分配的解調(diào)單元的輸出組合。組合器28的輸出就是“軟判決”解調(diào)碼元，由正確識(shí)別原始發(fā)射的Walsht碼元的可靠程度加權(quán)。然后把軟判決數(shù)據(jù)傳送給前向糾錯(cuò)解碼器29，進(jìn)一步處理以恢復(fù)原始的呼叫信號(hào)。該呼叫信號(hào)發(fā)送通過數(shù)據(jù)鏈路30，例如T1或E1鏈路，把呼叫發(fā)送到公用交換電話網(wǎng)32。
與每個(gè)解調(diào)單元22一樣，每個(gè)搜索器26包含有解調(diào)數(shù)據(jù)路徑，它具有能在等于一個(gè)Walsh碼元周期的時(shí)間進(jìn)行一次FHT變換的FHT處理器。搜索器26僅在如何利用其輸出以及不提供時(shí)間跟蹤方面與解調(diào)單元22不同。對(duì)于每次偏移處理，每個(gè)搜索器26通過對(duì)天線抽樣進(jìn)行去擴(kuò)展，把它們累加到輸入以進(jìn)行FHT變換的Walsh碼片上，進(jìn)行FHT變換并把搜索器存在偏移的每個(gè)Walsh碼元的最大FHT輸出能量相加，在該偏移上求相關(guān)能量。把最后的總和向微處理器34報(bào)告。通常每個(gè)搜索器26在微處理器34的控制下一步步通過搜索窗，搜索窗與其它搜索窗組成一組，每個(gè)搜索窗與其相鄰的搜索窗間隔半個(gè)PN碼片。這樣，每個(gè)四分之一碼片最大偏移誤差存在足夠的相關(guān)能量，以確保不會(huì)因?yàn)樗阉髌鳑]有與路徑的精確偏移相關(guān)而丟失路徑。在使搜索器26按序通過搜索窗之后，如上述共同待批美國(guó)專利(申請(qǐng)序列號(hào)08/144,902)所述一樣，微處理器34估算回報(bào)的結(jié)果，尋找強(qiáng)的路徑進(jìn)行解調(diào)單元的分配。
由于遠(yuǎn)端單元和其它反射物在基站覆蓋區(qū)域內(nèi)移動(dòng)，多路環(huán)境時(shí)常變化。根據(jù)快速找出多路徑的需要來設(shè)置必須執(zhí)行的搜索器的數(shù)量，以便可把有效的路徑提供給解調(diào)單元使用。另一方面，所需要的解調(diào)單元的數(shù)量是在任一時(shí)間點(diǎn)上通常可找來使用的路徑數(shù)量的函數(shù)。為了滿足這些需求，圖2的系統(tǒng)對(duì)所用四塊解調(diào)集成電路(IC)的每塊，配有兩個(gè)搜索器26和一個(gè)解調(diào)單元22，每個(gè)信道單元調(diào)制解調(diào)器總計(jì)有四個(gè)解調(diào)單元和八個(gè)搜索器。這十二個(gè)處理單元中的每個(gè)單元包含完整的解調(diào)數(shù)據(jù)路徑，其中包括在集成電路上實(shí)現(xiàn)的面積較大且昂貴的FHT處理器。除了四個(gè)解調(diào)器之外，集成電路的信道單元調(diào)制解調(diào)器還具有調(diào)制集成電路和前向糾錯(cuò)解碼集成電路，總計(jì)有6塊集成電路芯片。需要大功率和昂貴的微處理器來管理和協(xié)調(diào)解調(diào)單元和搜索器。如圖2所示，這些電路是完全獨(dú)立的，需要微處理器34密切進(jìn)行指導(dǎo)，以按序通過正確的偏移，處理FHT的輸出。每個(gè)Walsh碼元微處理器34接收中斷來處理FHT的輸出。僅此中斷速率就必須使用高功能微處理器。
如果調(diào)制解調(diào)器所需要的6塊集成電路可以減少到一塊集成電路，則將會(huì)帶來下列優(yōu)點(diǎn)幾乎不需要微處理器的支持，從而減少IC的直接費(fèi)用以及調(diào)制解調(diào)器的插板層次的制造費(fèi)用，可以轉(zhuǎn)到低成本的微處理器(或者換用能同時(shí)支持幾個(gè)信道單元調(diào)制解調(diào)器的單個(gè)高功能微處理器)。僅依靠IC制造工藝的縮小外表尺寸，把6塊芯片放在一塊小片上是不夠的。真正有成本效率的單片調(diào)制解調(diào)器需要重新設(shè)計(jì)搜索器的基本構(gòu)造。從上面的討論中可以看出，需要低成本并以結(jié)構(gòu)上更有效的方式解調(diào)擴(kuò)展頻譜呼叫信號(hào)的信號(hào)接收和處理裝置。
本發(fā)明可以使用如上所述的一組實(shí)時(shí)搜索器或者一個(gè)或以快速估計(jì)大量偏移的綜合搜索處理器，該偏移有可能包含所接收呼叫信號(hào)的多路徑。
本發(fā)明是一種搜索多路徑信號(hào)的方法，這種多路徑信號(hào)是以未知的可變速率發(fā)射的，并且功率受到控制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是一種搜索以未知可變速率發(fā)射且功率受控制的多徑信號(hào)的方法。這種搜索方法是線性的，不嘗試使搜索過程與已知時(shí)間同步，以包含數(shù)據(jù)。這種搜索過程以功率控制組的邊界定位，所以可以獲得精確的功率估計(jì)值。附圖概述從結(jié)合下面附圖的詳細(xì)描述可以使本發(fā)明的特征、目的以及優(yōu)點(diǎn)更明顯，在所有圖中相同的參考符表示相應(yīng)的部件，其中圖1示出了典型的有嚴(yán)重多路徑信號(hào)的情況；圖2是已有通信網(wǎng)解調(diào)系統(tǒng)的方框圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的典型CDMA電信系統(tǒng)；圖4是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的信道單元調(diào)制解調(diào)器的方框圖；圖5是搜索處理器的方框圖；圖6示出了利用第一偏移的天線樣本緩存器的循環(huán)特性；圖7示出在圖6的第一偏移上第二累積的天線樣本緩存器的循環(huán)特性；圖8示出了第二偏移的天線樣本緩存器的循環(huán)特性；圖9是示出搜索器如何將接收機(jī)輸入作為時(shí)間的函數(shù)處理的曲線圖；圖10是搜索器前端的框圖；圖11是搜索器中去擴(kuò)展器的框圖；圖12是搜索器中結(jié)果處理器的框圖；圖13是搜索器按序控制邏輯的框圖；圖14是圖5示出的處理順序的時(shí)序圖，示出了圖13表示的某一控制邏輯單元的相應(yīng)狀態(tài)；圖15是搜索處理器的另一框圖。本發(fā)明的實(shí)施方式在下面對(duì)在數(shù)字無(wú)線電話系統(tǒng)中處理電話呼叫的方法和系統(tǒng)的描述中，對(duì)進(jìn)行的處理和步驟作了各種引證，以達(dá)到所要求的結(jié)果。應(yīng)當(dāng)理解，這些引證并不是講述人的行為或想法，而是表示各種系統(tǒng)的操作、修正以及變化，尤其是那些處理電或電磁信號(hào)，電荷、光信號(hào)或它們的組合的系統(tǒng)。對(duì)這些系統(tǒng)重要的是利用了各種信息存儲(chǔ)裝置(常稱為“存儲(chǔ)器”)和各種信息處理裝置(常稱為“微處理器”)，前者通過硬盤媒體或硅、砷化鎵或其它半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的集成電路媒體中的原子或超原子帶電粒子的安置和組織存儲(chǔ)信息，后者響應(yīng)于上述電或電磁信號(hào)以及電荷改變它們的條件和狀態(tài)。還考慮用處理光能或具有特殊光學(xué)特性的粒子或者這些的組合的存儲(chǔ)器和微處理器，并與所描述的發(fā)明的操作一致地利用。
本發(fā)明可以在各種數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)，而圖3所示的較佳實(shí)施例中，在語(yǔ)音、數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)100內(nèi)實(shí)現(xiàn)，這種系統(tǒng)中的系統(tǒng)控制器和交換機(jī)(BSC&S)102實(shí)現(xiàn)接口和控制功能，以通過基站106與遠(yuǎn)端單元104進(jìn)行呼叫通信。BSC&S102控制公用交換電話網(wǎng)(PSTN)108與基站106之間的呼叫路由，以對(duì)遠(yuǎn)端單元104相互傳輸。
圖4示出了根據(jù)CDMA方法以及上述引用專利內(nèi)描述的數(shù)據(jù)格式運(yùn)轉(zhuǎn)的基站基礎(chǔ)設(shè)施的信道單元調(diào)制解調(diào)器110A-1110N以及其它單元。多付天線112向模擬發(fā)射接收機(jī)(收發(fā)機(jī))116提供接收到的反向鏈路信號(hào)114。模擬收發(fā)機(jī)116把反向鏈路信號(hào)114下變頻到基帶上，并以如上所定義的CDMA接收信號(hào)的PN碼片速率的8倍的速率對(duì)基帶波形取樣。模擬收發(fā)機(jī)116通過基站RX底板信號(hào)118向信道單元調(diào)制解調(diào)器(CEM)110A-110N提供數(shù)字天線樣本。可以把每個(gè)信道單元調(diào)制解調(diào)器110A-110N分配到一個(gè)與基站建立有效通信的遠(yuǎn)端單元。每個(gè)信道單元調(diào)制解調(diào)器110A-110N的結(jié)構(gòu)幾乎相同。
當(dāng)信道單元調(diào)制解調(diào)器110A分配到一個(gè)有效呼叫時(shí)，解調(diào)器前端122和綜合搜索處理器128利用上述引用專利和專利申請(qǐng)中描述的PN序列把相應(yīng)的遠(yuǎn)端單元的信號(hào)與包含在反向鏈路信號(hào)114中的多個(gè)呼叫信號(hào)分隔開。信道單元調(diào)制器110A包括一個(gè)綜合搜索處理器128，以識(shí)別出解調(diào)器前端122可以使用的多路徑信號(hào)。在較佳實(shí)施例中，時(shí)分FHT處理機(jī)(procesoor engine)120為綜合搜索處理器128和解調(diào)器前端122服務(wù)。與共用FHT處理機(jī)120及其相關(guān)的最大檢測(cè)塊160不同，綜合搜索處理器128自控、自備，是獨(dú)立的。搜索器構(gòu)造在1994年9月30日提出的名稱為“擴(kuò)展頻譜多址通信系統(tǒng)的多路徑搜索處理器”的共同待批美國(guó)專利申請(qǐng)(No.08/316,177)中有詳細(xì)描述，該申請(qǐng)已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。
FHT處理機(jī)120解調(diào)處理的核性心。在較佳實(shí)施例中，F(xiàn)HT處理機(jī)120把接收到的Walsh碼元值與每個(gè)可以由遠(yuǎn)端單元發(fā)射的Walsh碼元相關(guān)。FHT處理機(jī)120輸出對(duì)應(yīng)于每個(gè)Walsh碼元的相關(guān)能量，較高的相關(guān)能量值對(duì)應(yīng)于遠(yuǎn)端單元發(fā)送該Walsh系數(shù)對(duì)應(yīng)的碼元的似然性較高。然后最大檢測(cè)塊160確定最大的64個(gè)FHT變換能量輸出。把最大檢測(cè)塊160的最大相關(guān)能量和相應(yīng)Walsh系數(shù)以及FHT處理機(jī)的全部64個(gè)相關(guān)能量輸出傳送到流水線式解調(diào)處理器126，以進(jìn)一步處理信號(hào)。把最大檢測(cè)塊160的最大相關(guān)能量和相應(yīng)Walsh系數(shù)回送給綜合搜索處理器128。
流水式解調(diào)處理器126把以不同偏移接收到的碼元數(shù)據(jù)時(shí)間對(duì)準(zhǔn)，并組合成一個(gè)解調(diào)的“軟判決”碼元流。另外，流水線式解調(diào)處理器126計(jì)算正在接收的信號(hào)的功率電平。根據(jù)接收到的功率電平，產(chǎn)生功率控制指示，以指令遠(yuǎn)端單元提高或降低遠(yuǎn)端單元的發(fā)射功率。把功率控制指示傳送通過調(diào)制器140，調(diào)制器140把該指示加到基站發(fā)射的信號(hào)上，以便遠(yuǎn)端單元接收。這種功率控制環(huán)路根據(jù)上面引用的美國(guó)專利5,056,109號(hào)中描述的方法工作。
把流水線式解調(diào)處理器126的軟判決碼元流輸出到去交織器/前向糾錯(cuò)解碼器130，進(jìn)行去交織和解碼。信道單元微處理器136通過微處理器總線接口134控制整個(gè)解調(diào)過程，并獲得去交織器/前向糾錯(cuò)解碼器130的復(fù)原數(shù)據(jù)。然后把該數(shù)據(jù)通過數(shù)字回程鏈路121按規(guī)定路線傳送到通過PSTN108連接呼叫的BSC&C102。
正向鏈路數(shù)據(jù)路徑的作用就象反向鏈路的相反作用一樣。把信號(hào)從PSTN108通過BSC&S102提供給數(shù)據(jù)回程鏈路121。數(shù)字回程鏈路121把輸入通過信道單元微處理器136提供給編碼器/交織器138。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和交織之后，編碼器/交織器138把數(shù)據(jù)傳送給調(diào)制器140，該調(diào)制器按上述專利所述的那樣進(jìn)行調(diào)制。把調(diào)制器140的輸出146傳送給發(fā)射加法器142，在模擬收發(fā)機(jī)116從基帶上變頻并放大之前，把它加到其它信道單元調(diào)制解調(diào)器110B-110N的輸出上。相加的方法在1994年9月30日提出的名稱為“多數(shù)字波形相加的串接互連”的共同待批美國(guó)專利申請(qǐng)(No.08/316,156)中有揭示，該申請(qǐng)已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。如上述專利申請(qǐng)所述，對(duì)應(yīng)于每個(gè)信道單元調(diào)制解調(diào)器110A-110N的發(fā)射加法器能以菊花鏈?zhǔn)郊?jí)連，最后得到最終和，把該和提供給模擬收發(fā)機(jī)116，以便廣播。
圖5示出了組成綜合搜索處理器128的各單元。搜索處理的心臟是時(shí)分FHT處理機(jī)120，如上所述，它由綜合搜索處理器128與解調(diào)器前端122(圖5中未示出)共用。FHT處理機(jī)120能以比圖2的FHT處理器52快32倍的速率進(jìn)行Walsh碼元變換。這種快速變換能力可以使信道單元調(diào)制解調(diào)器110分時(shí)操作。
在較佳實(shí)施例中，F(xiàn)HT處理機(jī)120利用六級(jí)蝶形網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。如上文已詳細(xì)解釋那樣，n階Walsh函數(shù)可以如下遞歸地定義W(n)=W(n/2),W(n/2)W(n/2),W'(n/2)]]>其中，W’表示W(wǎng)的邏輯補(bǔ)，W(1)＝0。
在較佳實(shí)施例中，產(chǎn)生一個(gè)n＝6的Walsh序列，因此用6級(jí)蝶形格網(wǎng)把一次發(fā)射的Walsh碼元的64個(gè)Walsh碼片與64個(gè)Walsh序列中的每個(gè)序列相關(guān)。FHT處理機(jī)120操作的結(jié)構(gòu)和方法在1993年12月22日提出的名稱為“進(jìn)行快速率阿瑪達(dá)變換的方法和裝置”的共同待批美國(guó)專利申請(qǐng)(No.08/173,460)中有詳述，該申請(qǐng)已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。
為了獲得FHT處理機(jī)120具有的32倍于其實(shí)時(shí)從動(dòng)對(duì)端的通過量的好處，必須向FHT處理機(jī)120提供高速輸入數(shù)據(jù)，以便處理。定制天線樣本緩存器172專門設(shè)計(jì)成滿足這一要求。天線樣本緩存器172以循環(huán)的方式寫入和讀出。
搜索處理分成每一個(gè)偏移搜索為一組。最高一級(jí)分組是天線搜索組。每個(gè)天線搜索組由多個(gè)搜索窗組成。通常，天線搜索組內(nèi)的每個(gè)搜索窗是獨(dú)立進(jìn)行的搜索群，天線搜索的每個(gè)搜索窗接收不同天線的數(shù)據(jù)。每個(gè)搜索窗由一系列搜索瑞克(rake)組成。搜索瑞克是一組按序搜索偏移，在與Walsh碼元持續(xù)時(shí)間相等的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。每個(gè)搜索瑞克由一組瑞克單元組成。每個(gè)瑞克單元表示一次給定偏移的搜索。
在搜索處理開始時(shí)，信道單元微處理器136發(fā)送規(guī)定可為天線搜索組一部分的搜索窗的參數(shù)。搜索窗的寬度可以用PN碼片表示。完成搜索窗所需的搜索瑞克數(shù)量隨搜索窗內(nèi)規(guī)定的PN碼片的數(shù)據(jù)而變化。每個(gè)搜索瑞克的瑞克單元的數(shù)據(jù)可以由信道單元微處理器136來指定，或者可以固定為一些常數(shù)。
再照參示出了從一個(gè)遠(yuǎn)端單元到達(dá)基站的一組典型信號(hào)的圖1，搜索窗、搜索瑞克以及瑞克單元之間的關(guān)系變得更清楚。圖1中的垂直軸表示接收到的功率，以分貝(dB)為單位。水平軸表示多路徑延遲引起的信號(hào)到達(dá)時(shí)間的延遲。進(jìn)入紙面的軸(未示出)表示時(shí)間段。與紙共面的每個(gè)信號(hào)尖峰以同一時(shí)間到達(dá)，但遠(yuǎn)端單元是以不同的時(shí)間發(fā)射的。
水現(xiàn)軸還可以看作具有PN碼片偏移的單位。在任一給定時(shí)刻，基站從一個(gè)遠(yuǎn)端單元接收各種信號(hào)，每個(gè)信號(hào)在不同的路徑上行進(jìn)，因此彼此具有不同時(shí)延。遠(yuǎn)端單元的信號(hào)由一PN序列調(diào)制。在基站上產(chǎn)生PN序列的復(fù)制品。在基站，如果每個(gè)多路徑信號(hào)單獨(dú)解調(diào)，則需要與每個(gè)信號(hào)的定時(shí)對(duì)準(zhǔn)的PN序列碼。由于上述時(shí)延，這些對(duì)準(zhǔn)的PN序列在分別遲后于基站零偏移基準(zhǔn)。對(duì)準(zhǔn)的PN序列遲后于基站零偏移基站的PN碼片數(shù)可映射到水平軸。
在圖1中，時(shí)間段10表示要處理的PN碼片偏移的搜索窗集。時(shí)間段10被分成5個(gè)不同的搜索瑞克，如搜索瑞克時(shí)間段9。每個(gè)搜索瑞克依次由多個(gè)表示要搜索的實(shí)際偏移的瑞克單元組成。例如，在圖1中，每個(gè)搜索瑞克由8個(gè)不同的瑞克單元組成，如箭頭8所示。
為了處理箭頭8表示的單個(gè)瑞克單元，需要一組該偏移時(shí)間段的樣本。例如，為了處理箭頭8表示的瑞克單元，去擴(kuò)展處理需要箭頭8所指偏移上的樣本組返回進(jìn)入紙面的時(shí)間軸一段時(shí)間。去擴(kuò)展處理還需要相應(yīng)的PN序列。PN序列可以通過注意樣本到達(dá)的時(shí)間以及要處理的偏移來確定。要處理的偏移可以與到達(dá)時(shí)間組合，以確定要與接收到的樣本相關(guān)的相應(yīng)PN序列。
在瑞克單元去擴(kuò)展時(shí)，接收天線樣本和PN序列隨時(shí)間一系列值通過。請(qǐng)注意，接收到的天線樣本對(duì)圖1所示所有偏移都相同。尖峰2-7示出了典型的同時(shí)到達(dá)的多路徑峰，僅通過去擴(kuò)展處理來區(qū)分。
在下面的較佳實(shí)施例中，每個(gè)瑞克單元在時(shí)間上與前一瑞克單元偏移半個(gè)PN碼片時(shí)間。這意味著如果對(duì)應(yīng)于箭頭8的瑞克單元相關(guān)，從所示切面開始，并在時(shí)間上向前移動(dòng)(向所示的紙面內(nèi))，則對(duì)應(yīng)于箭頭8左面的一個(gè)瑞克單元將用從所示切面返回半個(gè)碼片時(shí)間開始的樣本。這種時(shí)間上的連續(xù)可以使同一搜索瑞克上的每個(gè)瑞克單元與同一PN序列相關(guān)。
每個(gè)遠(yuǎn)端單元接收基站發(fā)射的信號(hào)，這些信號(hào)由于通過地面環(huán)境的路徑延遲將延時(shí)一定的量。在遠(yuǎn)端單元內(nèi)還產(chǎn)生相同的I和QPN短碼和用戶PN長(zhǎng)碼。遠(yuǎn)端單元根據(jù)它從基站得到時(shí)間基準(zhǔn)產(chǎn)生時(shí)間基準(zhǔn)。遠(yuǎn)端單元用該時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)作為其I和QPN短碼和用戶PN長(zhǎng)碼發(fā)生器的輸入。因此基站從遠(yuǎn)程站接收到的信息信號(hào)延遲了基站和遠(yuǎn)端單元之間的信號(hào)路徑的往返行時(shí)延。如果搜索處理中所用的PN發(fā)生器的定時(shí)隸從于基站的零偏移時(shí)間基準(zhǔn)，則在從遠(yuǎn)程站接收到的相應(yīng)信號(hào)之前，該發(fā)生器總有輸出可用。
在OQPSK信號(hào)中，I信道數(shù)據(jù)和Q信道數(shù)據(jù)在時(shí)間上彼此偏移半個(gè)碼片。因此在較佳實(shí)施例中所用的OQPSK去擴(kuò)展需要以兩倍碼片速率取樣的數(shù)據(jù)。搜索處理還最好處理以半碼片速率取樣的數(shù)據(jù)。搜索瑞克內(nèi)的每個(gè)瑞克單元與前一瑞克單元偏移半個(gè)碼片。半個(gè)碼片的瑞克單元分辨率保證了多路徑信號(hào)不會(huì)未經(jīng)檢測(cè)而跳過。因此，圖5的天線樣本緩存器172存儲(chǔ)了以兩倍于PN碼片速率取樣的數(shù)據(jù)。
從天線樣本緩存器172中讀取相當(dāng)于一個(gè)Walsh碼元的數(shù)據(jù)，以處理一個(gè)瑞克單元。對(duì)于每一后續(xù)的瑞克單元，從天線樣本緩存器172讀出相當(dāng)于一個(gè)Walsh碼元的數(shù)據(jù)，而且偏離前一瑞克單元半個(gè)PN碼片。每個(gè)瑞克單元用從PN序列緩存器176讀取的同一PN序列由搜索瑞克內(nèi)的各瑞克單元的去擴(kuò)展器178進(jìn)行去擴(kuò)展。
天線樣本緩存器172有兩個(gè)Walsh碼元深，在整個(gè)搜索過程中連續(xù)和重復(fù)地進(jìn)行讀出和寫入。在每個(gè)搜索瑞克內(nèi)，首先處理具有在時(shí)間上最后偏移的瑞克單元。最后偏移對(duì)應(yīng)于從遠(yuǎn)端單元到基站行進(jìn)了最長(zhǎng)信號(hào)路徑的信號(hào)。搜索器開始處理搜索瑞克的時(shí)間與搜索瑞克內(nèi)的具有最后偏移的瑞克單元關(guān)聯(lián)的Walsh碼元邊界對(duì)應(yīng)。稱為偏移Walsh碼元邊界的選通時(shí)間指示在天線樣本緩存器172內(nèi)所有需要的樣本可用，并且搜索處理可以開始對(duì)搜索瑞克內(nèi)第一個(gè)瑞克單元進(jìn)行的最早時(shí)間。
注意緩存器的循環(huán)特性，最容易說明天線樣本緩存器172的操作。圖6示出了天線樣本緩存器172的操作圖。在圖6中，粗的圓圈400可以看作天線樣本緩存器172本身。天線樣本緩存器172含有相當(dāng)于兩個(gè)Walsh碼元的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置。寫指針406繞天線樣本緩存器172以所示方向?qū)崟r(shí)環(huán)行，這意味著寫指針406在相當(dāng)于兩Walsh碼元的樣本傳送到搜索器前端174時(shí)繞兩個(gè)Walsh碼元深度的天線樣本緩存器172旋轉(zhuǎn)。當(dāng)把樣本根據(jù)寫指針406指示的存儲(chǔ)位置寫到天線樣本緩存器172時(shí)，將重寫前面存儲(chǔ)的值。在較佳實(shí)施例中天線樣本緩存器172包含有1024個(gè)天線樣本，因?yàn)閮蓚€(gè)Walsh碼元中的每個(gè)碼元含有64個(gè)Walsh碼片，每個(gè)Walsh碼片含有4個(gè)PN碼片，每個(gè)PN碼片取樣兩次。
把搜索處理操作分成離散的‘時(shí)間片’。在較佳實(shí)施例中，時(shí)間片等于Walsh碼元持續(xù)時(shí)間的1/32。根據(jù)可用的時(shí)鐘頻率和進(jìn)行FHT所需要的時(shí)鐘周期數(shù)選擇每個(gè)Walsh碼元的32個(gè)時(shí)間片。對(duì)一個(gè)Walsh碼元進(jìn)行FHT需要64個(gè)時(shí)鐘周期。在較佳實(shí)施例中，可以用以PN碼片頻率8倍運(yùn)行的時(shí)鐘，從而提供所需水平的性。PN碼片速率的8倍乘以64個(gè)所需的時(shí)鐘等效于接收兩個(gè)Walsh碼片數(shù)據(jù)所花的時(shí)間。因?yàn)樵诿堪雮€(gè)緩存器中有64個(gè)Walsh碼片，所以讀完一個(gè)Walsh碼元需要32個(gè)時(shí)間片。在圖6中，粗圓400外的一組同心弧表示對(duì)天線樣本緩存器172的讀寫操作。(粗圓400內(nèi)的弧用于解釋，并不對(duì)應(yīng)于讀或?qū)懖僮鳌?每段弧表示一個(gè)時(shí)間片期間的讀或?qū)懖僮?。最靠近圓心的弧在時(shí)間上首先產(chǎn)生，各后面的弧表示如時(shí)間箭頭414指示的后續(xù)時(shí)間片內(nèi)產(chǎn)生的操作。每個(gè)同心弧對(duì)應(yīng)于一段粗圓400表示的天線樣本緩存器172。如果假設(shè)從粗圓400的中心向每個(gè)同心弧的端點(diǎn)畫半徑，則粗圓400上該半徑與粗圓400的交點(diǎn)之間的部分表示所存取的存儲(chǔ)位置。例如，在所示的第一時(shí)間片操作期間，把16個(gè)天線樣本寫入到弧402A表示的天線樣本緩存器172內(nèi)。
在圖6、7和8中，假設(shè)所示搜索窗的搜索參數(shù)如下搜索窗寬度＝24個(gè)PN碼片搜索偏移＝24個(gè)PN碼片累積碼元數(shù)＝2每個(gè)搜索瑞克的瑞克單元數(shù)＝24圖6還假設(shè)天線樣本緩存器172含有在弧402A所示寫操作之前的有效數(shù)據(jù)的幾乎全部Walsh碼元。在后面的時(shí)間片期間，進(jìn)行對(duì)應(yīng)于弧402B和弧402C的寫操作。在一個(gè)Walsh碼元期間可用的32個(gè)時(shí)間片內(nèi)，寫操作從弧402A-402FF連續(xù)進(jìn)行，其中大多數(shù)在圖中沒有示出。
弧402A至402FF表示的32個(gè)時(shí)間片對(duì)應(yīng)于完成一個(gè)搜索瑞克所用的時(shí)間。用上述給定的參數(shù)，搜索瑞克從零偏移基準(zhǔn)或‘實(shí)時(shí)’開始進(jìn)行24個(gè)PN碼片偏移，并含有24個(gè)瑞克單元。24個(gè)PN碼片偏移對(duì)應(yīng)于從402A指示的第一次寫操作開始繞粗圓400轉(zhuǎn)動(dòng)16.875度(把24個(gè)PN碼片偏移除以半個(gè)天線樣本緩存器172內(nèi)的256個(gè)碼片總數(shù)，再乘以180度來計(jì)算)。16.875度的弧由弧線412表示。24個(gè)瑞克單元對(duì)應(yīng)于弧線404A-404X指示的讀取操作，其中大部分沒有示出。對(duì)應(yīng)于弧線404A的第一次讀取操作在對(duì)應(yīng)于搜索偏離402C的寫操作之后某一時(shí)間上開始，所以有鄰接的數(shù)據(jù)組可用。每個(gè)后續(xù)的讀操作(例如404B)與前一次偏移一個(gè)存儲(chǔ)位置，相當(dāng)于1/2PN碼片時(shí)間。在所述的搜索瑞克期間，讀取操作向更前面的弧線404A-404X所示的時(shí)間偏移移動(dòng)，向逆時(shí)針方向傾斜，時(shí)間以與寫指針指示406旋轉(zhuǎn)方向相反的方向推進(jìn)?；【€404A至404X表示的24次讀取橫向穿過弧線418示出的弧線。讀操作向前面的樣本推進(jìn)具有這樣一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即在執(zhí)行每個(gè)搜索瑞克時(shí)，在搜索窗內(nèi)的搜索無(wú)斷層。這一優(yōu)點(diǎn)在下面將作詳細(xì)解釋。
對(duì)應(yīng)于弧線404A至404X的每次讀取操作一個(gè)Walsh碼元的數(shù)據(jù)傳送給去擴(kuò)展器178。因此，這種讀取操作對(duì)應(yīng)于橫跨180度的粗圓400。請(qǐng)注意，在如圖6所示的搜索瑞克中，對(duì)應(yīng)于弧線402FF的最后一次寫操作和對(duì)應(yīng)于弧線404X的最后一次讀操作不包括同一存儲(chǔ)器位置，以保證有效數(shù)據(jù)相鄰。然而，假設(shè)如果讀和寫操作方式是連續(xù)的，則事實(shí)上它們將交錯(cuò)，在這種情況下，不會(huì)提供有效的數(shù)據(jù)。
在大多數(shù)信令狀態(tài)下，一個(gè)Walsh碼元期間收集到的瑞克單元數(shù)據(jù)結(jié)果不足以提供有關(guān)分集信號(hào)位置的正確信息。在這些情況下，搜索瑞克可以重復(fù)多次。搜索結(jié)果處理器162累積在同一偏移上后續(xù)搜索瑞克中的瑞克單元的結(jié)果，這點(diǎn)在后面將詳細(xì)解釋。在這種情況下，上面給出的搜索參數(shù)表明在每個(gè)偏移上累積的碼元數(shù)量為2。圖7示出了以相同的偏移下一Walsh碼元數(shù)據(jù)重復(fù)進(jìn)行的圖6的搜索瑞克。請(qǐng)注意，天線樣本緩存器172含有兩個(gè)Walsh碼元數(shù)據(jù)，所以在圖6所示的搜索瑞克期間寫入圖7所示搜索瑞克期間需要處理的數(shù)據(jù)。在這種結(jié)構(gòu)中，彼此隔開180度的存儲(chǔ)位置表示PN偏移相同。
在完成圖6和圖7中的兩次累積搜索瑞克后，搜索處理進(jìn)入到搜索窗的下一偏移。前進(jìn)的量等于處理的搜索瑞克寬度，在本例中為12個(gè)PN碼片。如搜索參數(shù)中所規(guī)定的那樣，搜索窗的值為24個(gè)PN碼片。窗的寬度將確定完成該搜索窗需要多少搜索瑞克偏移。在這種情況下，需要兩個(gè)不同的偏移來覆蓋24個(gè)PN碼片的窗寬度。圖8中的弧線412指出了該窗的寬度。該搜索窗的第二個(gè)偏移在前一搜索瑞克的最末偏移后的偏移上開始，繼續(xù)在弧線430A指示的第一次寫開始位置設(shè)置的標(biāo)定零偏移點(diǎn)附近。再有，在弧線432A-432X(大多數(shù)沒有示出)指示的搜索瑞克內(nèi)有24個(gè)瑞克單元。弧線430A-430FF指出了32次寫操作。因此弧線430FF指示的最后一次寫和弧線432X指示的最后一次讀在天線樣本緩存器172內(nèi)彼此相鄰。
幾乎與圖6的搜索瑞克在圖7中重復(fù)一樣，圖8所示的搜索瑞克也在天線樣本緩存器172的相反側(cè)重復(fù)，這是因?yàn)樗阉鲄?shù)指明每個(gè)碼元累積兩次。在完成第二個(gè)搜索瑞克的第二次累積時(shí)，綜合搜索處理器128可以開始另一個(gè)搜索窗。后面的搜索窗可以具有新的偏移或者指明一付新的天線，或者同時(shí)都有。
在圖8中，緩存器讀取的一半和寫入的一半之間的邊界位置用標(biāo)記436來注明。在圖6中，該邊界用標(biāo)記410來注明。指示對(duì)應(yīng)于標(biāo)記410和436的時(shí)間點(diǎn)的信號(hào)稱為偏移Walsh碼無(wú)選通信號(hào)，它還指示新Walsh碼元樣本可用。當(dāng)窗內(nèi)的搜索瑞克前進(jìn)到前面的偏移時(shí)，緩存器讀和寫兩半部分之間的邊界如圖8所示在鎖定步驟時(shí)反時(shí)針回轉(zhuǎn)。如果在完成本次搜索窗之后，要求正在處理的偏移有較大的變化，則可以把偏移Walsh碼元選通信號(hào)前移該圓的大部分圓周。
圖9是搜索時(shí)線(timeline)，它進(jìn)一步提供了搜索處理的圖解。時(shí)間沿水平軸劃分，以Walsh碼元為單位。天線樣本緩存器172地址和PN序列緩存器176地址沿垂直軸示出，也以Walsh碼元為單位。由于天線樣本緩存器172是深為個(gè)Walsh碼元，所以說明，天線樣本緩存器172的尋址在偶數(shù)Walsh碼元邊界重疊。圖9示出頂端相互疊置之前的地址。把樣本寫入到天線樣本緩存器172內(nèi)直接從獲得的時(shí)間得到的地址上，所以至天線樣本緩存器172的寫指針181是45度斜直線。正在處理的偏移映射到天線樣本緩存器174的一個(gè)基地址，以開始讀取一個(gè)瑞克單元的樣本的Walsh碼元。圖9把瑞克單元示成接近垂直的讀取指針線段192。每個(gè)瑞克單元映射到與垂直軸有關(guān)的高度上的Walsh碼元和與水平軸有關(guān)的Walsh碼元的1/32。
搜索瑞克內(nèi)的瑞克單元之間的垂直間隙起因于解調(diào)器前端122中斷搜索處理以使用FHT處理機(jī)120。解調(diào)器前端122實(shí)時(shí)操作，它具有FHT處理機(jī)的第一優(yōu)先使用權(quán)，無(wú)論它當(dāng)前是否正有數(shù)據(jù)要處理或者后面有排隊(duì)的數(shù)據(jù)要處理。因此，通常對(duì)應(yīng)于解調(diào)器前端122正在解調(diào)的PN偏移，在每個(gè)Walsh碼元邊界上把FHT處理機(jī)120提供給解調(diào)器前端122。
圖9示出了如圖6、7和8所示的一樣的搜索瑞克。例如，搜索瑞克194具有24個(gè)瑞克單元，每個(gè)瑞克單元對(duì)應(yīng)于圖6中的讀取弧404A-404X中的一段。在圖9中，對(duì)于搜索瑞克194，指針410指示偏移Walsh碼元選通信號(hào)，對(duì)應(yīng)于圖6中的同類指針。為了讀取當(dāng)前樣本，每個(gè)瑞克單元必須是在寫指針181之下。搜索瑞克的瑞克單元向下傾斜表示處理步驟進(jìn)入到前一樣本。搜索瑞克195對(duì)應(yīng)于圖7所示的搜索瑞克，搜索瑞克196對(duì)應(yīng)于圖8所示的搜索瑞克。
在上述參數(shù)限定的搜索窗中，規(guī)定每個(gè)搜索瑞克僅有24個(gè)瑞克單元，即使搜索瑞克具有32個(gè)可用的時(shí)間片。每個(gè)瑞克單元可以在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)進(jìn)行處理。然而，實(shí)際上不可以把每個(gè)搜索瑞克的瑞克單元增加到32個(gè)，與搜索瑞克期間可用的時(shí)間片數(shù)量一致。解調(diào)器前端122要使用一些FHT處理器可提供的時(shí)間片。當(dāng)讀取處理必須等待寫入處理以在前一偏移上把有效數(shù)據(jù)填充到緩存器內(nèi)時(shí)，還存在與瑞克單元前移有關(guān)的時(shí)延。還需要一些容限以在觀察到偏移Walsh碼元選通信號(hào)之后與時(shí)間片處理邊界同步。所有這些因素實(shí)際上限制了在一個(gè)搜索瑞克內(nèi)可以處理的瑞克單元的數(shù)量。在一些情況下，每個(gè)搜索瑞克的瑞克單元可以增加，例如，如果解調(diào)器前端122僅分配一個(gè)解調(diào)單元，因此，每個(gè)搜索瑞克僅中斷FHT處理機(jī)120一次。因而在較佳實(shí)施例中，每個(gè)搜索瑞克的瑞克單元的數(shù)受到信道單元微處理器136的控制。在另一實(shí)施例中，每個(gè)搜索瑞克的瑞克單元數(shù)可以固定不變。
當(dāng)在輸入到樣本緩存器的源天線之間轉(zhuǎn)換或在搜索之間改變搜索窗起始點(diǎn)或值，也有顯著的開銷延遲。如果一個(gè)瑞克需要一組特定的樣本，不同天線的下一瑞克需要使用緩存器的重疊部分，則下一瑞克必須延遲處理一直到下一偏移Walsh碼元邊界，在該點(diǎn)上，可用新天線源的樣本的整個(gè)Walsh碼元。在圖9中，搜索瑞克198正在處理不同于搜索瑞克197的天線的數(shù)據(jù)。水平線188指示對(duì)應(yīng)于新天線輸入樣本的存儲(chǔ)位置。請(qǐng)注意，搜索瑞克197和198不使用任何共用的存儲(chǔ)位置。
對(duì)于每一時(shí)間片，必須把樣本的兩個(gè)Walsh碼片寫入到樣本緩存器中，并可以從樣本緩存器讀取樣本的一個(gè)全Walsh碼元。較佳實(shí)施例中，在每個(gè)時(shí)間片期間有64個(gè)時(shí)鐘周期。樣本的一個(gè)全Walsh碼片由四組樣本組成準(zhǔn)時(shí)I信道樣本；遲后I信道樣本，準(zhǔn)時(shí)Q信道樣本；遲后Q信道樣本。在較佳實(shí)施例中，每個(gè)樣本為四個(gè)比特。因此，每個(gè)時(shí)鐘脈沖需要從天線樣本緩存器172得到64比特。使用單端口RAM，最簡(jiǎn)潔的緩存器設(shè)計(jì)把字寬度加倍到128比特，并把緩存器分成兩個(gè)64比特寬的64字，它們可以獨(dú)立讀取/寫入到奇偶Walsh碼片緩存器168，170。然后，后續(xù)時(shí)間周期內(nèi)兩個(gè)存儲(chǔ)體之間觸發(fā)的讀取之間復(fù)用對(duì)緩沖器頻次很低寫入。
從奇偶Walsh碼片緩存器168，170讀取的Walsh碼片樣本具有對(duì)實(shí)際RAM字定位的任意定位。因此，在時(shí)間片的第一次讀取時(shí)，把兩部分都讀到去擴(kuò)展器178，以形成兩個(gè)Walsh碼片寬的窗口，從該窗口可以獲得與當(dāng)前偏移對(duì)準(zhǔn)的單個(gè)Walsh碼片。對(duì)于偶數(shù)的Walsh碼片搜索偏移，第一次讀取的奇偶Walsh碼片緩存器地址是相同的。對(duì)于奇數(shù)的Walsh碼片偏移，第一次讀取的偶數(shù)地址比奇數(shù)地址早一個(gè)地址，以從樣本緩存器的奇數(shù)一半起提供連續(xù)的Walsh碼片。去擴(kuò)展器178需要的另外的Walsh碼片可以通過從單個(gè)Walsh碼片緩存器讀出來傳給它。然后，后面的讀取操作保證總是刷新兩個(gè)Walsh碼片寬的窗口，從該窗口取出與當(dāng)前正在處理的偏移對(duì)準(zhǔn)的Walsh碼片數(shù)據(jù)。
再參照?qǐng)D5，對(duì)于搜索瑞克內(nèi)的每個(gè)瑞克單元，在去擴(kuò)展處理時(shí)使用PN序列緩存器176來的PN序列數(shù)據(jù)相同的Walsh碼元。對(duì)于時(shí)間片的每個(gè)時(shí)鐘周期，需要四對(duì)PN-I’和PN-Q’。利用單端口RAM，使字寬度加倍，并經(jīng)常讀取其一半。然后在讀取時(shí)未用的周期上，進(jìn)行每個(gè)時(shí)間片需要的對(duì)PN序列緩存器176的單一寫入。
由于搜索處理可以規(guī)定從當(dāng)前時(shí)間延時(shí)長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)Walsh碼元的搜索PN偏移，因此必須存儲(chǔ)相當(dāng)于的四個(gè)Walsh碼元的PN序列數(shù)據(jù)。在較佳實(shí)施例中，PN序列緩存器176是16位的128個(gè)字RAM。由于起始偏移可以有兩個(gè)Walsh碼元的變化，所以需要四個(gè)Walsh碼元，而且一旦選定起始偏移，相關(guān)處理需要相當(dāng)于一個(gè)Walsh碼元的PN序列，意味著，去擴(kuò)展處理需要相當(dāng)于三個(gè)Walsh碼元的數(shù)據(jù)。由于重復(fù)使用同一個(gè)PN序列，所以在對(duì)應(yīng)于一個(gè)搜索瑞克的去擴(kuò)展處理期間不能重寫PN序列緩存器176內(nèi)的數(shù)據(jù)。因此，需要相當(dāng)于一附加Walsh碼元的存儲(chǔ)器，以便產(chǎn)生時(shí)的PN序列數(shù)據(jù)時(shí)加以存儲(chǔ)。
寫入到PN序列緩存器176和天線樣本緩存器172內(nèi)的數(shù)據(jù)由搜索器前端174提供。在圖10中示出了搜索器前端174的方框圖。搜索器前端174包括短碼I和Q PN發(fā)生器202、206和長(zhǎng)碼用戶PN發(fā)生器204。短碼I和QPN發(fā)生器202、206以及長(zhǎng)碼用戶PN發(fā)生器204輸出的值部分由一天的時(shí)間來確定。每個(gè)基站具有通用的定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，例如GPS定時(shí)，以建立定時(shí)信號(hào)。每個(gè)基站還向遠(yuǎn)端單元發(fā)射其定時(shí)信號(hào)。在基站上，時(shí)間基準(zhǔn)被認(rèn)為具有零偏移，因?yàn)樗鼘?duì)準(zhǔn)通用基準(zhǔn)。
長(zhǎng)碼用戶PN發(fā)生器204的輸出與短碼I和QPN發(fā)生器202、206的輸出由“異”門208和210分別進(jìn)行邏輯“異”。(在遠(yuǎn)端單元中也進(jìn)行這種相同的處理，把輸出用于調(diào)制遠(yuǎn)端單元的發(fā)射信號(hào)。)把“異”門208和210的輸出存儲(chǔ)到串并移位寄存器212內(nèi)。串并移位寄存器212緩存長(zhǎng)達(dá)PN序列緩存器176寬度的序列。然后，把串并移位寄存器212的輸出以零偏移基準(zhǔn)時(shí)間得到的地址寫入到PN序列緩存器176。這樣，搜索器前端174把PN序列數(shù)據(jù)提供給PN序列緩存器176。
搜索器前端174還向天線樣本緩存器172提供天線樣本。通過MUX216從多付天線之一中選擇接收的樣本118。把MUX216選擇出的接收樣本傳到鎖存器218，在鎖存器218進(jìn)行抽取，意味著選出四分之一的樣本在搜索處理時(shí)使用。模擬收發(fā)機(jī)116(圖4)以8倍于PN碼片速率的速率對(duì)接收樣本118進(jìn)行取樣。對(duì)以碼片速率一半的速率進(jìn)行的取樣設(shè)計(jì)搜索算法處理。因此，僅需把接收到的樣本的四分之一傳送到天線樣本緩存器172。
把鎖存器218的輸出饋送到串并移位寄存器214，寄存器214緩存多達(dá)與天線樣本緩存器172容量相當(dāng)?shù)臉颖?。然后把樣本也以零偏移基?zhǔn)時(shí)間取得的地址寫入到奇偶Walsh碼片緩存器168、170。這樣，去擴(kuò)展器178能使天線樣本數(shù)據(jù)與相對(duì)于PN序列已知的偏移對(duì)準(zhǔn)。
再參照?qǐng)D5，對(duì)于時(shí)間片的每個(gè)時(shí)鐘周期，去擴(kuò)展器178從天線樣本緩存器172得到天線樣本的Walsh碼片，從PN序列緩存器176得到一組相應(yīng)的PN列值，并把I和Q信道Walsh碼片通過MUX124輸出到FHT處理機(jī)120。
圖11示出了去擴(kuò)展器178的詳細(xì)框圖。偶Walsh碼片鎖存器220和奇碼片鎖存器222分別鎖存偶Walsh碼片緩存器168和奇Walsh碼片緩存器170的數(shù)據(jù)。MUX處理單元224從奇偶Walsh碼片鎖存器220和222給出的兩個(gè)Walsh碼片樣本提取要用的樣本的Walsh碼片。MUX選擇邏輯電路226根據(jù)正在處理的瑞克單元的偏移規(guī)定所選Walsh碼片的邊界。把Walsh碼片輸出到OQPSK去擴(kuò)展器“異”處理單元228。
PN序列鎖存器234鎖存PN序列緩存器176的PN序列值。桶形移位器232根據(jù)正在處理的瑞克單元的偏移旋轉(zhuǎn)PN序列鎖存器234的輸出，并把PN序列傳送到OQPSK去擴(kuò)展器“異”處理單元228，OQPSK去擴(kuò)展器異或存儲(chǔ)體228根據(jù)PN序列有條件地反轉(zhuǎn)天線樣本。然后把經(jīng)“異”運(yùn)算的值通過在OQPSK去擴(kuò)展時(shí)進(jìn)行加法操作的加法器樹230相加，并把四個(gè)去擴(kuò)展碼片輸出加在一起，形成Walsh碼片，輸入到FHT處理機(jī)120。
再參照?qǐng)D5，F(xiàn)HT處理機(jī)120通過MUX124從去擴(kuò)展器178取得64個(gè)接收到的Walsh碼片，并用6級(jí)蝶形格網(wǎng)在64個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)間片內(nèi)，把這64個(gè)輸入樣本分別與64個(gè)Walsh函數(shù)相關(guān)。最大相關(guān)檢測(cè)器160可以用于尋求FHT處理機(jī)120的最大相關(guān)能量輸出。把最大相關(guān)檢測(cè)器160的輸出傳送到綜合搜索處理器128的一部分的搜索結(jié)果處理器162。
在圖12中詳細(xì)示出了搜索結(jié)果處理器162。搜索結(jié)果處理器能以時(shí)分方式工作。提供給它的控制信號(hào)受到流水線式延遲，以使Walsh碼片輸入到FHT處理機(jī)120開始時(shí)的兩個(gè)時(shí)間片一致，獲得最大能量輸。如上文所解釋那樣，一組搜索窗參數(shù)可以指定在處理所選偏移結(jié)果之前累積的數(shù)據(jù)Walsh樣本值的數(shù)量。圖6、7、8和9例子中所用的參數(shù)中，累積的碼元數(shù)為2。搜索結(jié)果處理器162實(shí)現(xiàn)加法和其它一些功能。
當(dāng)搜索結(jié)果處理器162對(duì)連續(xù)的Walsh碼元相加時(shí)，它必須存儲(chǔ)搜索瑞克時(shí)每個(gè)瑞克單元的累加值。這些累加值存儲(chǔ)在Walsh碼元累加RAM240中。把最大相關(guān)檢測(cè)器160按每個(gè)瑞克單元把每個(gè)搜索瑞克的結(jié)果輸入到加法器242中。加法器242把該結(jié)果與Walsh碼元累加RAM240得到的相應(yīng)中間值相加。在每個(gè)瑞克單元的最后Walsh碼元累加時(shí)，從Walsh碼元累加RAM240讀取中間結(jié)果，并由加法器242將該結(jié)果與瑞克單元的最后能量相加，產(chǎn)生該瑞克單元偏移的最后搜索結(jié)果。然后把搜索結(jié)果與這時(shí)已搜索到的最佳結(jié)果作比較，這點(diǎn)將在下面作解釋。
在名稱為“能接收多路信號(hào)的系統(tǒng)內(nèi)解調(diào)單元的分配”的上述共同待批美國(guó)專利申請(qǐng)序列(No.08/144,902)中，較佳實(shí)施例根據(jù)搜索的最佳結(jié)果分配單元。在本較佳實(shí)施例中，把8個(gè)最佳結(jié)果存儲(chǔ)在最佳結(jié)果寄存器250中。(在其它實(shí)施例中可以存儲(chǔ)更少或更多的結(jié)果。)中間結(jié)果寄存器164存儲(chǔ)峰值及它們相應(yīng)的排列次序。如果當(dāng)前搜索結(jié)果能量至少超過中間結(jié)果寄存器164內(nèi)的能量值之一，則搜索結(jié)果處理器控制邏輯254丟棄中間結(jié)果寄存器164中第八個(gè)最佳結(jié)果，并插入新的結(jié)果，以及其適當(dāng)?shù)呐帕?、PN偏移和對(duì)應(yīng)于瑞克單元結(jié)果的天線。所有排在后面的結(jié)果都“降”一級(jí)。在該技術(shù)領(lǐng)域中，公知的提供這種排序功能的方法有很多種。這些方法在本發(fā)明的范圍內(nèi)都可以使用。
搜索結(jié)果處理器162具有本機(jī)峰值濾波器，它基本上由比較器244和先前能量鎖存器246組成。本機(jī)峰值濾波器如果啟動(dòng)，即使搜索結(jié)果能量落入其中，也使中間結(jié)果寄存器164更新，除非搜索結(jié)果表示本機(jī)多路峰值。這樣，本機(jī)峰值濾波器防止強(qiáng)且寬的“模糊”多路徑填充到中間結(jié)果寄存器164的多路徑入口，使可以成為較佳解調(diào)候選對(duì)象的較弱但清楚的多路徑?jīng)]有機(jī)會(huì)進(jìn)入。
本機(jī)峰值濾波器的實(shí)現(xiàn)是簡(jiǎn)潔。把先前瑞克單元相加的能量值存儲(chǔ)在先前能量鎖存器246中。比較器244將目前的瑞克單元相加值與存儲(chǔ)的值作比較。比較器244的輸出表示兩個(gè)輸入中哪個(gè)大，并把該輸出鎖存在搜索結(jié)果處理器控制邏輯254內(nèi)。如果先前樣本呈現(xiàn)本機(jī)最大值，則搜索結(jié)果處理器控制邏輯254把先前能量結(jié)果與存儲(chǔ)在上述中間結(jié)果寄存器164內(nèi)的數(shù)據(jù)作比較。如果本機(jī)峰值濾波器被信道單元微處理器136禁止，則總是允許與中間結(jié)果寄存器164作比較。如果搜索窗邊界上的前頭或最后瑞克單元中有一個(gè)具有斜度，則鎖存該斜度鎖，因而能把邊界值也看作是峰值。
本機(jī)峰值濾波器的實(shí)現(xiàn)這樣簡(jiǎn)便，助于朝前連續(xù)讀取搜索瑞克內(nèi)前面的碼元。如圖6、7、8和9所示，在搜索瑞克中，每個(gè)瑞克單元連續(xù)往前對(duì)時(shí)間上較早到達(dá)的信號(hào)進(jìn)行處理。這樣進(jìn)行意味著在搜索窗內(nèi)，搜索瑞克的最后一個(gè)瑞克單元和后面的搜索瑞克的第一個(gè)瑞克單元在偏移上是連續(xù)的。因此，本機(jī)峰值濾波器的操作不會(huì)改變，并且比較器的輸出在搜索瑞克邊界上是有效的。
在處理搜索窗結(jié)束時(shí)，把存儲(chǔ)在中間結(jié)果寄存器164內(nèi)的值傳送到最佳結(jié)果寄存器250，它可以由信道單元微處理器136讀取。因此搜索結(jié)果處理器162取代了信道單元微處理器136大多數(shù)工作量，在圖2的系統(tǒng)中，它需要單獨(dú)處理每個(gè)瑞克單元結(jié)果。
前面重點(diǎn)說明綜合搜索處理器128的數(shù)據(jù)路徑處理，并詳述了如何把未處理的天線樣本118在最佳結(jié)果寄存器250的輸出上轉(zhuǎn)換成簡(jiǎn)要的多路徑報(bào)告。下面詳細(xì)描述如何控制搜索處理數(shù)據(jù)路徑中的每個(gè)單元。
在圖13中詳細(xì)示出了圖5的搜索控制塊166。如前所述，信道單元微處理器136規(guī)定了搜索參數(shù)組，包括存儲(chǔ)在天線選擇緩存器348的搜索天線組、存儲(chǔ)在搜索偏移緩存器308內(nèi)的起始偏移、存儲(chǔ)在瑞克寬度緩存器312內(nèi)的每個(gè)搜索瑞克內(nèi)的瑞克單元數(shù)、存儲(chǔ)在搜索寬度緩存器314內(nèi)的搜索窗寬度、存儲(chǔ)在Walsh碼元累積緩存器316內(nèi)的Walsh碼元累積數(shù)，以及存儲(chǔ)在控制字緩存器346內(nèi)的控制字。
存儲(chǔ)在搜索偏移緩存器308內(nèi)的起始偏移用第八個(gè)碼片分辨度規(guī)定。起始偏移控制哪些樣本由搜索器前端174內(nèi)的鎖存器218(圖10)通過抽取除去。由于在本實(shí)施例中天線樣本緩存器172寬度為兩個(gè)Walsh碼元，所以最大的起始偏移值是PN碼片的一半，小于兩個(gè)全Walsh碼元。
至此，已揭示了進(jìn)行搜索的一般結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，有幾種預(yù)定的搜索。當(dāng)遠(yuǎn)端單元開始嘗試接入系統(tǒng)時(shí)，它利用Walsh零碼元發(fā)送信標(biāo)信號(hào)(稱為報(bào)頭)。如上所述，Walsh零碼元是含有全部邏輯零而不是一半為一，一半為零的Walsh碼元。當(dāng)進(jìn)行報(bào)頭搜索時(shí)，搜索器在接入信道上尋找遠(yuǎn)端單元發(fā)送的Walsh零碼元信標(biāo)信號(hào)。報(bào)頭搜索的搜索結(jié)果是Walsh零碼元的能量。當(dāng)進(jìn)行捕獲模式的接入信道搜索時(shí)，最大相關(guān)檢測(cè)器160輸出Walsh零碼元的能量，它與檢測(cè)到的最大輸出能量無(wú)關(guān)。存儲(chǔ)在控制字緩存器346內(nèi)的控制字包括指示什么時(shí)候開始報(bào)頭搜索的報(bào)頭位。
如上所述，較佳實(shí)施例的功率控制機(jī)構(gòu)測(cè)量從各遠(yuǎn)端單元接收到的信號(hào)電平，并建立功率控制指示，以命令遠(yuǎn)端單元提高或降低遠(yuǎn)端單元的發(fā)射功率。功率控制機(jī)構(gòu)在業(yè)務(wù)信道工作期間對(duì)一組稱為功率控制組的Walsh碼元進(jìn)行操作。(業(yè)務(wù)信道工作接在接入信道工作之后，包含有呼叫期間的操作。)用與遠(yuǎn)端單元中相同的功率控制指示命令發(fā)射一個(gè)功率控制組內(nèi)的所有Walsh碼元。
如上所述，在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，遠(yuǎn)端單元發(fā)射的信號(hào)的速率在業(yè)務(wù)信道工作期間是可變的。遠(yuǎn)端單元發(fā)射數(shù)據(jù)所用的速率基站在搜索處理期間是不知道的。在累積連續(xù)的碼元時(shí)，在累積期間不能關(guān)閉發(fā)射機(jī)。把功率控制組內(nèi)的連續(xù)Walsh碼元作為一組選通成，也即較佳實(shí)施例中功率組成控制組的6個(gè)Walsh碼元都被選通或關(guān)閉。
因此，當(dāng)搜索參數(shù)規(guī)定在業(yè)務(wù)信道工作期間累積多個(gè)Walsh碼元時(shí)，搜索處理必須把每個(gè)搜索瑞克對(duì)齊到一個(gè)功率控制組內(nèi)的開始和結(jié)束處。存儲(chǔ)在控制字緩存器346內(nèi)的控制字包括功率控制組對(duì)準(zhǔn)位。借助業(yè)務(wù)信道搜索的功率控制組對(duì)準(zhǔn)位設(shè)置為“1”，表示信道搜索，搜索處理與下一功率控制組邊界同步，而不僅是與下一偏移Walsh碼元邊界同步。
存儲(chǔ)在控制字緩存器346內(nèi)的控制字還包括峰值檢測(cè)濾波器啟動(dòng)位，這點(diǎn)前面已結(jié)合圖8作了討論。
搜索器操作可以根據(jù)控制字的連續(xù)/單步位設(shè)置，以連續(xù)或單步的方式工作。在單步方式中，進(jìn)行搜索之后，綜合搜索處理器128返回到空閑狀態(tài)，等待下一指令。在連續(xù)方式中，綜合搜索處理器128總是進(jìn)行搜索，并且在信道單元微處理器136發(fā)出結(jié)果可用的信號(hào)之前，綜合處理器128已開始下一次搜索。
搜索控制塊166產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)用于控制綜合搜索處理器128進(jìn)行的搜索處理。搜索控制塊166向短碼I和QPN發(fā)生器202和206以及長(zhǎng)碼用戶PN發(fā)生器204發(fā)送零偏移時(shí)間基準(zhǔn)，向抽取鎖存器218發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)，向搜索器前端174內(nèi)的MUX216發(fā)送選擇信號(hào)。它為PN序列緩存器176和奇偶Walsh碼片緩存器168和170提供讀和寫地址。它輸出當(dāng)前偏移，以控制去擴(kuò)展器178的工作。它為FHT處理機(jī)120提供內(nèi)部時(shí)間片定時(shí)基準(zhǔn)，通過控制FHT輸入端的MUX124，確定搜索處理或解調(diào)處理是否使用FHT處理機(jī)120。它向圖12的搜索結(jié)果處理器控制邏輯254提供一些內(nèi)部定時(shí)選通信號(hào)的若干流水線式延遲的版本，使它能在一些Walsh碼元累積的瑞克偏移上把搜索結(jié)果相加。搜索控制塊166向最佳結(jié)果寄存器250提供流水線式偏移和對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)的累積能量值的天線信息。
在圖13中，系統(tǒng)時(shí)間計(jì)數(shù)342受零偏移時(shí)間基準(zhǔn)控制。在上面詳述的較佳實(shí)施例中，系統(tǒng)時(shí)鐘以8倍于PN碼片速率的速率運(yùn)行。在一個(gè)Walsh碼元中有256個(gè)PN碼片，在功率控制組內(nèi)有6個(gè)Walsh碼元，每個(gè)功率控制組總計(jì)有6×256×8＝12,288個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘。因此，在較佳實(shí)施例中，系統(tǒng)時(shí)間計(jì)數(shù)342由14位計(jì)數(shù)器組成，可以對(duì)12,288個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)。從系統(tǒng)時(shí)間計(jì)數(shù)342獲得搜索器前端174的短碼I和QPN發(fā)生器202，206和長(zhǎng)碼用戶PN發(fā)生器204(圖10)的輸入基準(zhǔn)。(長(zhǎng)碼用戶PN發(fā)生器204的輸出還根據(jù)約50天不重復(fù)的全系統(tǒng)長(zhǎng)基準(zhǔn)確定。全系統(tǒng)長(zhǎng)基準(zhǔn)不受搜索處理的控制，作為預(yù)置值。系統(tǒng)時(shí)間計(jì)數(shù)342控制基于該預(yù)置值連續(xù)工作。)PN序列緩存器176以及奇偶Walsh碼片緩存器168和170的地址從系統(tǒng)時(shí)間計(jì)數(shù)342獲得。系統(tǒng)時(shí)間計(jì)數(shù)342在每個(gè)時(shí)間片開始時(shí)由鎖存器328閂鎖。鎖存器328的輸出通過地址MUX330，332選出，當(dāng)上述緩存器在時(shí)間片中稍后的時(shí)間進(jìn)行寫入時(shí)，地址MUX330，332提供對(duì)應(yīng)于當(dāng)前時(shí)間片的寫入地址。
偏移累積器310保持跟蹤當(dāng)前正在處理的瑞克單元的偏移。在每個(gè)搜索窗開始時(shí)，把存儲(chǔ)在搜索偏移緩存器308的起始偏移裝載到偏移累積器310。偏移累積器310隨每個(gè)瑞克單元減少。在重復(fù)進(jìn)一步累積的每次搜索瑞克結(jié)束時(shí)，把存儲(chǔ)在瑞克寬度緩存器312內(nèi)的每個(gè)搜索瑞克的瑞克單元數(shù)回加到偏移累積器上，以排回搜索瑞克內(nèi)的第一偏移供參照。這樣，搜索處理再次掃過另一Walsh碼元累積的相同的搜索瑞克。如果搜索處理已掃過其最后Walsh碼元累積上的當(dāng)前搜索瑞克，則在下一搜索瑞克時(shí)產(chǎn)生第一瑞克單元的偏移的重復(fù)瑞克MUX304的輸入選擇“-1”，偏移累積器310就減1。
偏移累積器310的輸出總是表示正在處理的當(dāng)前瑞克單元的偏移，因此它用于控制輸入到去擴(kuò)展器178的數(shù)據(jù)。加法器336把偏移累積器310的輸出加到系統(tǒng)時(shí)間計(jì)數(shù)342的內(nèi)部時(shí)間片定時(shí)輸出上，以在對(duì)應(yīng)于瑞克單元的時(shí)間片內(nèi)產(chǎn)生地址序列。通過地址MUX330和332選出加法器336和338的輸出，以提供天線樣本緩存器172的讀取地址。
比較器326還把偏移累積器310的輸出與系統(tǒng)時(shí)間計(jì)數(shù)342的輸出作比較，形成偏移Walsh碼元選通信號(hào)，表示天線樣本緩存器172具有足夠的有效數(shù)據(jù)，可以開始搜索處理。
搜索瑞克計(jì)數(shù)320保持跟蹤當(dāng)前搜索瑞克正在處理的剩余的瑞克單元數(shù)。搜索瑞克計(jì)數(shù)320裝載有在搜索窗開始時(shí)存儲(chǔ)在搜索寬度緩存器314內(nèi)的搜索窗寬度。在每個(gè)搜索瑞克的最后Walsh碼元累積處理完成之后，搜索瑞克計(jì)數(shù)320增1。當(dāng)它到達(dá)其最終計(jì)數(shù)時(shí)，搜索窗內(nèi)所有的偏移已處理。為了提供即將到當(dāng)前搜索窗的結(jié)尾的指示，加法器324把搜索瑞克計(jì)數(shù)320的輸出與瑞克寬度緩存器312的輸出相加。搜索窗結(jié)尾指示表明天線樣本緩存器172可以開始從另一天線填充數(shù)據(jù)樣本，以準(zhǔn)備下一搜索窗，而不會(huì)破壞當(dāng)前搜索窗所需要的內(nèi)容。
當(dāng)信道單元微處理器136規(guī)定搜索窗時(shí)，它可以規(guī)定對(duì)多付天線執(zhí)行該搜索窗。在這種情況下，用一系列天線來的樣本重復(fù)相同的搜索窗參數(shù)。這一組搜索窗稱為天線搜索集。如果信道單元微處理器136規(guī)定了天線搜索集，則由存儲(chǔ)在天線選擇緩存器348內(nèi)的值對(duì)天線集進(jìn)行編程。在完成了天線搜索集之后，通知信道單元微處理器136。
瑞克單元計(jì)數(shù)318含有當(dāng)前搜索瑞克處理余下的瑞克單元數(shù)。每處理了一個(gè)瑞克單元，瑞克單元計(jì)數(shù)318就增1，當(dāng)搜索處理處于空閑狀態(tài)或完成搜索瑞克時(shí)，對(duì)瑞克單元計(jì)數(shù)318裝載瑞克寬度緩存器312的輸出。
Walsh碼元累積計(jì)數(shù)322對(duì)當(dāng)前搜索瑞克累積余下的Walsh碼元進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)搜索處理處于空閑狀態(tài)，或者在最后Walsh碼元累積的搜索瑞克掃描完成之后，對(duì)計(jì)數(shù)器裝載存儲(chǔ)在Walsh碼元累積緩存器316內(nèi)的累積Walsh碼元數(shù)。否則每完成一次搜索瑞克計(jì)數(shù)就增1。
每當(dāng)輸入天線或抽取器定位變化時(shí)，裝載輸入有效計(jì)數(shù)302。對(duì)它裝載有搜索處理所需要的最小樣本數(shù)，以根據(jù)搜索寬度緩中器312的輸出處理搜索瑞克(即，裝載相當(dāng)于一個(gè)Walsh碼元加上一個(gè)瑞克寬度的樣本)。每次把天線樣本寫入到天線樣本緩存器172，輸入有效計(jì)數(shù)302就增1。當(dāng)它到達(dá)其最終計(jì)數(shù)值時(shí)，它就發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)，使搜索處理開始。輸入有效計(jì)數(shù)302還提供當(dāng)后續(xù)搜索窗的偏移不能繼續(xù)處理數(shù)據(jù)時(shí)，截止搜索處理的機(jī)構(gòu)。
搜索處理以空閑狀態(tài)、同步狀態(tài)或活動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行工作。搜索器序列控制350維持當(dāng)前的狀態(tài)。當(dāng)信道單元調(diào)制解調(diào)器110復(fù)位時(shí)，綜合搜索處理器128初始化到空閑狀態(tài)。在空閑狀態(tài)期間，搜索控制塊166內(nèi)所有的計(jì)數(shù)器和累積器裝載上面提到的相應(yīng)的搜索參數(shù)。一旦信道單元微處理器136通過控制字指令搜索處理開始連續(xù)或單步搜索，綜合搜索處理器128就進(jìn)入到同步狀態(tài)。
在同步狀態(tài)，搜索處理總是等待偏移Walsh碼元的邊界。如果天線樣本緩存器172的數(shù)據(jù)仍為無(wú)效，或者如果設(shè)置功率控制組定位位并且Walsh碼元不是功率控制組的邊界，則綜合搜索處理器128仍維持于同步狀態(tài)，直到后續(xù)偏移Walsh碼元邊界滿足適當(dāng)條件為止。具有適當(dāng)啟動(dòng)的偏移Walsh碼元，搜索處理就能進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)。
綜合搜索處理器128停留在活動(dòng)狀態(tài)，直到它處理了一個(gè)搜索瑞克，此時(shí)，它通常返回到同步狀態(tài)。如果綜合搜索處理器128處理單步方式，在對(duì)搜索窗內(nèi)的最后一個(gè)搜索瑞克處理完最終Walsh碼元累加的最后瑞克單元后，它可以從活動(dòng)狀態(tài)進(jìn)入到空閑狀態(tài)。然后綜合搜索處理器128等待信道單元微處理器136開始另一次搜索。如果不是這樣，綜合處理器128處于連續(xù)模式，則此時(shí)，它裝載新的搜索參數(shù)組，并返回到同步狀態(tài)，等待新的搜索要處理的起始偏移上的偏移Walsh碼元?；顒?dòng)狀態(tài)是處理天線數(shù)據(jù)樣本的唯一狀態(tài)。在空閑或同步狀態(tài)，搜索處理僅保持跟蹤系統(tǒng)時(shí)間計(jì)數(shù)342的時(shí)間，連續(xù)地寫入到PN序列緩存器和天線樣本緩存器172中，使搜索處理進(jìn)入到活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，這些緩存器已準(zhǔn)備好待用。
圖14是諸如圖9所示搜索瑞克196的搜索窗內(nèi)第二搜索瑞克的第一Walsh碼元累積的典型時(shí)序圖。對(duì)照零偏移基準(zhǔn)系統(tǒng)時(shí)鐘把第三Walsh碼元圖示成分為32個(gè)時(shí)間片。當(dāng)對(duì)應(yīng)于Walsh碼元3的偏移Walsh碼元邊界指示符指示天線樣本緩存器172已準(zhǔn)備好有效樣本以在該偏移上對(duì)進(jìn)行處理時(shí)，搜索器狀態(tài)372從同步變到活動(dòng)狀態(tài)。在下一可用的時(shí)間片期間，處理搜索瑞克的第一瑞克單元。如“S”所示，搜索處理在時(shí)間片374內(nèi)連續(xù)使用每個(gè)時(shí)間片處理瑞克單元，除非如“D”所示，解調(diào)器前端122在時(shí)間片374使用FHT處理機(jī)120。搜索處理完成了對(duì)瑞克內(nèi)的每個(gè)瑞克單元的處理，并在對(duì)應(yīng)于Walsh碼元4的下一個(gè)偏移Walsh碼元邊界之前返回到同步狀態(tài)。圖中還示出了在活動(dòng)狀態(tài)期間搜索瑞克計(jì)數(shù)狀態(tài)362增加至到達(dá)最終狀態(tài)，表示已處理了所有的搜索瑞克。圖中示出了偏移計(jì)數(shù)狀態(tài)364在對(duì)應(yīng)于一個(gè)瑞克單元的每個(gè)時(shí)間片之間增加，所以可以用它來得到該時(shí)間片期間的樣本緩存器偏移讀取地址。偏移計(jì)數(shù)狀態(tài)364通過流水線式延遲作為最佳結(jié)果寄存器366的偏移計(jì)數(shù)。偏移計(jì)數(shù)368在最后一個(gè)Walsh碼元累積370通過時(shí)增加。
因此，通過緩存天線樣本，利用時(shí)分轉(zhuǎn)換處理器，單個(gè)綜合搜索處理器結(jié)構(gòu)就可以獨(dú)立地按序進(jìn)行搜索參數(shù)組配置的搜索，分析結(jié)果，提出最佳路徑的簡(jiǎn)要報(bào)告，以用于解調(diào)單元再分配。這減少了控制微處理器有關(guān)與搜索的工作量，所以可以用低廉的微處理器，通過在單片IC上形成全部的信道單元調(diào)制解調(diào)器，還減少IC的直接成本。
這里描述的基本原理可以用于使用其它傳輸方案的系統(tǒng)。上面的討論是基于接收反向鏈路信號(hào)，而不用引導(dǎo)信號(hào)。對(duì)于較佳實(shí)施例的正向鏈路，基站發(fā)射引導(dǎo)信號(hào)。引導(dǎo)信號(hào)是具有已知數(shù)據(jù)的信號(hào)，因此，用來確定發(fā)射哪個(gè)數(shù)據(jù)的FHT處理是不必要的。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，接收信號(hào)包含引導(dǎo)信號(hào)的綜合搜索處理器不含有FHT處理器或最大相關(guān)檢測(cè)功能。例如，圖5的FHT處理機(jī)120和最大相關(guān)檢測(cè)器160兩個(gè)部分可以用如圖15所示的簡(jiǎn)單的累加器125代替。用引導(dǎo)信號(hào)時(shí)的搜索操作與上述的捕獲模式接入信道搜索操作相似。
上述的搜索結(jié)構(gòu)可以用于以各種方式進(jìn)行搜索。最有效的搜索是線性搜索。線性搜索通過按序線性搜索可能的時(shí)間偏移來完成，與遠(yuǎn)端單元發(fā)射的概率無(wú)關(guān)。當(dāng)搜索一個(gè)遠(yuǎn)端單元時(shí)，基站必須知道希望的覆蓋區(qū)域范圍。例如，在典型實(shí)施例中，典型的基站的覆蓋范圍約為50公里，這意味著往返行程時(shí)延為350毫秒，約430個(gè)PN碼片。而且，在信號(hào)有非直接路徑的多路徑環(huán)境下，遠(yuǎn)端單元信號(hào)可以延遲長(zhǎng)達(dá)直接路徑傳播的兩倍，意味著搜索必須在包含約1000個(gè)不同PN偏移的集合內(nèi)進(jìn)行。一旦檢測(cè)到遠(yuǎn)端單元的信號(hào)并進(jìn)行解調(diào)，即可知道遠(yuǎn)端單元大約的距離，可以極大減少的確保檢測(cè)到大多數(shù)有效的多路徑信號(hào)的所需搜索PN偏移。
在給定的功率控制組搜索中，在給定PN偏移上不能檢測(cè)到信號(hào)有三個(gè)原因。首先，可能在給定的PN偏移上沒有信號(hào)到達(dá)。遠(yuǎn)端單元可以提供若干多路徑信號(hào)，但產(chǎn)生多路徑信號(hào)的數(shù)量?jī)H是搜索的所有偏移中很小的一部分。因此，大部分被搜索的偏移不會(huì)產(chǎn)生超過檢測(cè)閾值的能量結(jié)果，在原因在于該偏移上沒有遠(yuǎn)端單元的信號(hào)。
其次，在給定PN偏移上可能有信號(hào)到達(dá)，但在搜索綜合時(shí)間的大部分期間它衰落上。如上文所解釋那樣，無(wú)線電信道的多路徑特征可以導(dǎo)致信號(hào)衰落。衰落是多路徑信道相位變化特征的結(jié)果。在多路徑矢量破壞性相加時(shí)將產(chǎn)生衰落，使接收到的信號(hào)小于單個(gè)矢量。因此，如果在進(jìn)行搜索時(shí)，長(zhǎng)期有效信號(hào)恰巧發(fā)生深度衰落，則搜索處理不能檢測(cè)到信號(hào)。
第三，在給定PN偏移上有信號(hào)到達(dá)，但在所考慮的時(shí)間周期內(nèi)遠(yuǎn)端單元的發(fā)射機(jī)關(guān)閉。如上文所解釋那樣，在較佳實(shí)施例中，遠(yuǎn)端單元產(chǎn)生猝發(fā)信號(hào)。遠(yuǎn)端單元包含速率可變的聲碼器，產(chǎn)生速率可變的數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)猝發(fā)段隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器確定在什么時(shí)間周期內(nèi)遠(yuǎn)端單元發(fā)射，在什么時(shí)間周期內(nèi)不發(fā)射要發(fā)射的給定數(shù)據(jù)速率的信號(hào)，遠(yuǎn)端單元規(guī)定識(shí)別號(hào)和一天的時(shí)間。當(dāng)工作低于全速率時(shí)，遠(yuǎn)端單元內(nèi)的數(shù)據(jù)猝發(fā)段隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器偽隨機(jī)分配反射猝發(fā)段內(nèi)的工作時(shí)間周期。在基站中也包括相應(yīng)的數(shù)據(jù)猝發(fā)段隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器，所以基站可以根據(jù)一天的時(shí)間和遠(yuǎn)端單元特定的識(shí)別號(hào)再產(chǎn)生偽隨機(jī)分配，但在搜索處理時(shí)沒有速率信息。如上所述，八分之一速率時(shí)間周期確定了所謂的相稱時(shí)間周期組。這樣，與發(fā)射的信號(hào)的數(shù)據(jù)速率無(wú)關(guān)，只要保證對(duì)應(yīng)于相稱組的每個(gè)時(shí)間周期對(duì)應(yīng)于相應(yīng)遠(yuǎn)端單元發(fā)射信號(hào)的時(shí)間。在所有其它時(shí)間周期期間，遠(yuǎn)端單元根據(jù)相應(yīng)的編碼速率可以發(fā)射或者可以不發(fā)射。
當(dāng)規(guī)定線性搜索時(shí)，為了獲得有效的功率測(cè)量，搜索處理限定了搜索綜合時(shí)間(即，在一個(gè)搜索偏移上的Walsh累積數(shù)量)，以在一個(gè)功率控制組中開始和結(jié)束處理。僅在一個(gè)功率控制組內(nèi)綜合的搜索被認(rèn)為與功率控制組邊界同步。如果累積在給定偏移上的搜索處理而與功率控制組邊界無(wú)關(guān)，并且遠(yuǎn)端單元發(fā)射全速率，則對(duì)應(yīng)于遠(yuǎn)端單元信號(hào)被選通的功率控制組的有效搜索結(jié)果會(huì)與在遠(yuǎn)端單元信號(hào)被關(guān)閉的后續(xù)功率控制組期間累積的噪聲相加。對(duì)應(yīng)于遠(yuǎn)端單元信號(hào)被關(guān)閉的功率控制組的搜索結(jié)果的累加使在遠(yuǎn)端單元信號(hào)被選通的功率控制期間累積的有用的結(jié)果變差。
搜索的一種方法是僅搜索對(duì)應(yīng)于相稱時(shí)間周期組的那些功率控制組。即使僅進(jìn)行所述相稱組的搜索，搜索處理和解調(diào)單元分配處理仍必須能處理這樣一種狀態(tài)，即由于信道上不可預(yù)知的衰落特征，偏移上累積的能量不超過檢測(cè)閾值，但實(shí)際有信號(hào)。因此，更有效的方案是累積所有功率控制組內(nèi)的能量，而不管它們是否對(duì)應(yīng)于相稱組。如果在不對(duì)應(yīng)于相稱組的搜索中檢測(cè)到的能量，則除了根據(jù)僅搜索相稱組產(chǎn)生的數(shù)據(jù)外，還產(chǎn)生另外的有效數(shù)據(jù)點(diǎn)。
如上所述，報(bào)頭搜索和業(yè)務(wù)通信操作期間的搜索是不同的。當(dāng)遠(yuǎn)端單元初始嘗試接入系統(tǒng)時(shí)，它用Walsh零碼元發(fā)送稱為報(bào)頭的信標(biāo)信號(hào)。如上所述，Walsh零碼元是含有全部邏輯零而不是一半零和一半一的Walsh碼元。當(dāng)進(jìn)行報(bào)頭搜索時(shí)，搜索器尋找在接入信道上發(fā)送Walsh零碼元的遠(yuǎn)端單元。在較佳實(shí)施例中，報(bào)頭總是以全速率發(fā)射的，不會(huì)被關(guān)閉。因此，在報(bào)頭搜索期間，不需要與功率控制組邊界同步。
擴(kuò)展頻譜多址通信系統(tǒng)有許多構(gòu)造，這里沒有具體描述，但它們?cè)诒景l(fā)明中是可以應(yīng)用的。例如，可用其它編碼和譯碼代替Walsh編碼和FHT譯碼。上面提供的對(duì)較佳實(shí)施例的描述能使該技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員制造或使用本發(fā)明。這些實(shí)施例的改動(dòng)對(duì)于那些本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員來說是顯然的，并且這里限定的基本原理可以應(yīng)用于其它實(shí)施例而無(wú)需創(chuàng)造性能力。因此，本發(fā)明并不限于這里所示的實(shí)施例，而是應(yīng)符合與這里揭示的原理和新穎特征一致的最廣的范圍。
權(quán)利要求
1.一種接收共用同一頻帶的擴(kuò)展頻譜呼叫信號(hào)組所含信號(hào)的方法，每個(gè)所述擴(kuò)展頻譜呼叫信號(hào)包含一系列以固定長(zhǎng)度的組編碼成一系列碼元的二進(jìn)制位，其中，一系列所述碼元組合到一功率控制組內(nèi)，以相同功率電平發(fā)射同一功率控制組內(nèi)的每個(gè)碼元，并且這些所述功率控制組在一些猝發(fā)段發(fā)射，把所述呼叫信號(hào)之一從所述組中分出，以確定對(duì)零偏移基準(zhǔn)時(shí)間的路徑延遲時(shí)間偏移上的呼叫信號(hào)強(qiáng)度，其特征在于，所述方法包含下列步驟把PN序列數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位存入PN序列緩存器；把首先接收到的呼叫信號(hào)樣本組存儲(chǔ)到容量有限的樣本緩存器內(nèi)；用所述PN序列緩存器的第一組PN序列數(shù)據(jù)二進(jìn)制位把對(duì)應(yīng)于第一路徑時(shí)延的所述樣本緩存器的第一組長(zhǎng)度固定的所述呼叫信號(hào)樣本去擴(kuò)展，產(chǎn)生第一去擴(kuò)展輸出；把第二次接收到的呼叫信號(hào)組存儲(chǔ)到所述樣本緩存器中；用所述PN序列緩存器的第一組PN序列數(shù)據(jù)二進(jìn)制位把對(duì)應(yīng)于第二路徑時(shí)延的所述樣本緩存器的第二組長(zhǎng)度固定的所述呼叫信號(hào)樣本去擴(kuò)展，產(chǎn)生第二去擴(kuò)展輸出；其中，所述第二組長(zhǎng)度固定的呼叫信號(hào)樣本包含大量與所述第一組長(zhǎng)度固定的呼叫信號(hào)樣本相同的呼叫信號(hào)樣本，所述第一和第二次接收到的呼叫信號(hào)樣本的長(zhǎng)度是所述第一和第二長(zhǎng)度固定呼叫信號(hào)樣本組的固定長(zhǎng)度的一部分；存儲(chǔ)所述第一和第二長(zhǎng)度固定的呼叫信號(hào)樣本組的所述步驟和去擴(kuò)展所述第一和第二組長(zhǎng)度固定的呼叫信號(hào)樣本的所述步驟與所述功率控制組之一包含所述呼叫信號(hào)之一的概率無(wú)關(guān)。
2.一種接收共用同一頻帶的擴(kuò)展頻譜信號(hào)組所含信號(hào)的方法，它從所述擴(kuò)展頻譜信號(hào)組分出第一信號(hào)，以在所述第一信號(hào)對(duì)零偏移基準(zhǔn)時(shí)間的路徑延遲時(shí)間偏移上確定信號(hào)強(qiáng)度，其中所述第一信號(hào)包含一系列碼元，所述一系列碼元組合到一碼元組內(nèi)，以固定的功率電平發(fā)射同一碼元組內(nèi)的每個(gè)碼元，能以各種信號(hào)電平發(fā)射后續(xù)碼元組，所述各種信號(hào)電平包含關(guān)閉發(fā)射所述第一信號(hào)的零電平，其特征在于，所述方法包含下列步驟在第一偏移上搜索對(duì)應(yīng)于所述第一信號(hào)的第一碼元組的第一呼叫信號(hào)樣本組，產(chǎn)生其第一功率估計(jì)值；在所述第一偏移上搜索對(duì)應(yīng)于所述第一信號(hào)的所述第一碼元組的第二呼叫信號(hào)樣本組，產(chǎn)生其第二功率估計(jì)值；把所述第一和第二功率估計(jì)值相加，產(chǎn)生所述第一偏移上的碼元組功率電平估計(jì)值；在第二偏移上搜索對(duì)應(yīng)于所述第一信號(hào)的第二碼元組的第三呼叫信號(hào)樣本組，產(chǎn)生其第三功率估計(jì)值；在所述第二偏移上搜索對(duì)應(yīng)于所述第一信號(hào)的所述第二碼元組的第四呼叫信號(hào)樣本組，產(chǎn)生其第四功率估計(jì)值；把所述第三和第四功率估計(jì)值相加，產(chǎn)生所述第二偏移上的碼元組功率電平估計(jì)值；其中，所述第一碼元組和所述第二碼元組對(duì)應(yīng)于時(shí)間連續(xù)碼元組，所述搜索步驟與所述固定功率電平無(wú)關(guān)地連續(xù)進(jìn)行。
全文摘要
擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)器(110)中所用的綜合搜索處理器(128)用緩存器(172)緩存接收到的信號(hào)樣本,并利用時(shí)分變換處理器(120)按緩存器(172)的逐次偏移進(jìn)行操作。搜索處理器(128)自主地進(jìn)行微處理器(136)規(guī)定的搜索參數(shù)集配置的搜索,這些參數(shù)可以包括搜索天線組、搜索的搜索窗起始偏移和寬度,以及每個(gè)偏移上累積的Walsh碼元數(shù)量。搜索處理器(128)在每個(gè)偏移上計(jì)算相關(guān)能量,并提出在搜索時(shí)找到的最佳路徑的簡(jiǎn)要報(bào)告,用于解調(diào)單元(122)的分配。搜索以線性方式進(jìn)行,與在給定時(shí)刻發(fā)射正在搜索的信號(hào)的概率無(wú)關(guān)。
文檔編號(hào)H04B1/707GK1200850SQ96195275
公開日1998年12月2日 申請(qǐng)日期1996年5月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月5日
發(fā)明者諾姆·A·茲伍, 羅伯托·帕多瓦尼, 杰弗里·A·萊文, 肯尼思·D·伊斯頓 申請(qǐng)人:夸爾柯姆股份有限公司