專(zhuān)利名稱(chēng)：具有載波頻偏信號(hào)的偽隨機(jī)噪聲檢波器的制作方法
機(jī)噪聲檢波器該發(fā)明一般涉及一種方法和設(shè)備，當(dāng)載波頻率中存在偏頻時(shí)，運(yùn)用偽隨機(jī)噪聲調(diào)制來(lái)檢測(cè)直接序列擴(kuò)頻(DSSS)信號(hào)。
基于直接序列擴(kuò)頻(DSSS)信號(hào)的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，包括碼分多址(CDMA)，在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)用共同的載波頻率帶寬與所有的基站通信。載波信號(hào)是由準(zhǔn)隨機(jī)噪聲(PN)發(fā)生器所產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)調(diào)制，該發(fā)生器提供了區(qū)別于該共同頻率帶寬的裝置。包含在第二個(gè)信號(hào)內(nèi)的PN擴(kuò)頻碼包含一系列二進(jìn)制芯片，每個(gè)都有一個(gè)芯片周期。組合的載波和PN信號(hào)是由包含數(shù)字化話(huà)音或數(shù)據(jù)信號(hào)的第三種信號(hào)來(lái)調(diào)制。
為了在接收端轉(zhuǎn)換使用的第三種信號(hào)，在載波頻率解調(diào)后，接收端內(nèi)本塊PN發(fā)生器必須與輸入的PN序列同步。將PN碼用于最初捕獲信號(hào)和傳輸數(shù)據(jù)兩者。通過(guò)從接收的信號(hào)中移出PN序列并將其積分一個(gè)符號(hào)周期，則可獲得解擴(kuò)的信號(hào)。接收信號(hào)的解擴(kuò)是由接收端內(nèi)所產(chǎn)生PN碼的本地拷貝來(lái)完成，然后再將本地PN碼同步到該P(yáng)N碼，該P(yáng)N碼疊加在包含在接收信號(hào)內(nèi)的接收波上。由同步的本地PN碼拷貝所帶來(lái)的輸入信號(hào)相乘或再調(diào)制產(chǎn)生要求的解擴(kuò)。
在捕獲階段，擴(kuò)頻信號(hào)彼此進(jìn)行校準(zhǔn)。正是這個(gè)階段，接收機(jī)必須執(zhí)行一些它的最重要的功能，即建立芯片定時(shí)同步，糾正頻偏。一旦獲得同步，接收端時(shí)鐘內(nèi)閉環(huán)跟蹤系統(tǒng)必須不斷地調(diào)節(jié)頻率和相位，以?xún)?yōu)化從每個(gè)接收信號(hào)提取的數(shù)據(jù)信號(hào)取樣。
同步本地和接收PN信號(hào)的過(guò)程，一般由兩個(gè)階段來(lái)完成。首先，粗略調(diào)整兩個(gè)PN信號(hào)到一個(gè)小的剩余定時(shí)偏移內(nèi)，以達(dá)到PN捕獲。一旦捕獲到，該P(yáng)N碼必須保持在稱(chēng)作PN跟蹤的精密同步過(guò)程中。在直接序列CDMA系統(tǒng)中，PN碼通常很長(zhǎng)。為了降低接收端硬件的復(fù)雜性，要求所有PN碼相關(guān)，并相關(guān)達(dá)在PN碼的一部分周期，即所使用的“停留時(shí)間”上相關(guān)。
用于捕獲的DSSS信號(hào)檢測(cè)通常是運(yùn)用類(lèi)似于

圖1所示結(jié)構(gòu)的接收端來(lái)做到，該結(jié)構(gòu)包含相關(guān)器102，用來(lái)將接收信號(hào)加噪聲與來(lái)自本地PN發(fā)生器104的PN碼本地拷貝進(jìn)行比較；積分器106，用于對(duì)一固定停留時(shí)間的檢波器輸出求積分，以獲得整個(gè)積分功率；平方律包絡(luò)檢波器108和比較器110，用于該功率與預(yù)先設(shè)置門(mén)限的比較。當(dāng)該功率級(jí)別超過(guò)門(mén)限值時(shí)，則已經(jīng)達(dá)到PN信號(hào)的粗略調(diào)整。用于決定捕獲是否已發(fā)生的最優(yōu)門(mén)限與固定值無(wú)關(guān)，而是信噪比(SNR)的函數(shù)。眾所周知，通信信道的SNR將作為一種函數(shù)隨時(shí)間、接收端的速率、位置的改變而改變。
一種簡(jiǎn)單典范的捕獲技術(shù)，運(yùn)用具有單個(gè)停留時(shí)間的最大概率方法。該技術(shù)要求接收的PN碼信號(hào)與本地PN碼所有可能的相位位置相關(guān)。該相關(guān)是并發(fā)進(jìn)行的，且對(duì)應(yīng)的檢波器輸出與接收信號(hào)(加噪聲)的同一觀(guān)察(停留)都相關(guān)聯(lián)。正確的PN校準(zhǔn)由作為本地PN碼相位位置的比較器來(lái)決定，該相位位置產(chǎn)生從檢波器的最大輸出。捕獲因并行操作而迅速完成。然而，對(duì)于CDMA信號(hào)所利用的長(zhǎng)度代碼和要求的大處理增益，并行計(jì)算的復(fù)雜性可抑制。其它捕獲技術(shù)在現(xiàn)有技術(shù)中已知。
由Chung et．a(chǎn)l．的No．5，440，597美國(guó)專(zhuān)利提供了這些技術(shù)的一些簡(jiǎn)要描述，本發(fā)明者中的一位也是該研究的一位合作者。’597專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容將插在這里，以供參考。
當(dāng)頻率誤差在傳送端和接收端之間產(chǎn)生時(shí)，或者由于多路徑傳輸(瑞利衰落)、溫度引起的振蕩器漂移，多普勒效應(yīng)，或其它失真造成的現(xiàn)象，或幾者相互的結(jié)合，接收機(jī)／解調(diào)器必須在捕獲發(fā)生前首先決定頻偏。頻偏的出現(xiàn)引起接收的與本地產(chǎn)生的PN碼之間相對(duì)代碼相位隨時(shí)間而改變。更重要的是，偏頻影響平均搜尋速率。
當(dāng)檢測(cè)到已通過(guò)加性白高斯噪聲(AWGN)信道的信號(hào)時(shí)，檢測(cè)時(shí)間僅是噪聲方差的函數(shù)。噪聲方差越大，要求相關(guān)的時(shí)間越長(zhǎng)，這將導(dǎo)致比較長(zhǎng)的檢測(cè)時(shí)間。由于頻偏還增加了檢測(cè)時(shí)間，否則在AWGN信道存在的頻偏會(huì)造成可接受的檢波器性能經(jīng)歷嚴(yán)重的衰減。相關(guān)檢測(cè)來(lái)自AWGN信道的信號(hào)的能力可能因頻偏的存在而丟失。
減少頻偏問(wèn)題并處理長(zhǎng)PN碼的一般方法是將整個(gè)積分時(shí)間分隔成許多小的部分相關(guān)時(shí)間，或子停留(接收信號(hào)的觀(guān)察周期)，以減少頻率期限引起的丟失。對(duì)每個(gè)子停留計(jì)算幅度，并將所有子停留幅度加起來(lái)以獲得整個(gè)積分幅度，這種捕獲系統(tǒng)稱(chēng)作“非相關(guān)的加方法”，是一種多停留系列PN捕獲系統(tǒng)。(看例M．K．Simon，et．a(chǎn)l，SpreadSpectrum Comm．Handbook(擴(kuò)頻通信手冊(cè))，修訂版，1994，McGraw-Hill，Inc．Part4，ch．1，“直接序列接收機(jī)中準(zhǔn)噪聲代碼捕獲”，在此引入作為參考)。該方法中對(duì)應(yīng)的整個(gè)幅度時(shí)間明顯地減少，因?yàn)樽油Ａ糁淮硗Ａ魰r(shí)間的一部分，只有當(dāng)存在小頻偏或有可能發(fā)生在較短的積分時(shí)間時(shí)，這種方法才比較可行。該方法的另外一種缺點(diǎn)是不能做到相關(guān)的檢測(cè)。
決定頻偏的一個(gè)建議的系統(tǒng)公開(kāi)在Lang的美國(guó)專(zhuān)利5，556，202，在此引入作為參考。在此系統(tǒng)中，分離相關(guān)且信道包含一對(duì)移位寄存字符串，每個(gè)字符串的相應(yīng)的級(jí)是等長(zhǎng)的。接收信號(hào)在級(jí)間劃分。在移位寄存字符串連續(xù)的級(jí)間提供相位旋轉(zhuǎn)器，分配接收信號(hào)的同相位(I)和正交分量(Q)到相應(yīng)的移位寄存字符串。將每個(gè)移位寄存字符串級(jí)與選擇的PN序列相關(guān)，將結(jié)果求和并與預(yù)先設(shè)置相關(guān)的門(mén)限值相比較。假定能夠引進(jìn)錯(cuò)誤的相位旋轉(zhuǎn)。而且，該系統(tǒng)仍舊使用非相關(guān)的加方法，保留了這種系統(tǒng)的此缺點(diǎn)。
不依賴(lài)于非相關(guān)方法，仍需要保留快速?zèng)Q定PN信號(hào)捕獲頻偏的系統(tǒng)。本發(fā)明的系統(tǒng)滿(mǎn)足了這種需要。
該發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提供一種方法和系統(tǒng)，用減小的檢測(cè)時(shí)間檢測(cè)PN信號(hào)內(nèi)的頻偏。
該發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，提供一種運(yùn)用半-相關(guān)檢測(cè)器，增進(jìn)PN信號(hào)捕獲的方法和系統(tǒng)。
還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，提供一種具有少附加處理的頻偏估算方法和系統(tǒng)。
在一個(gè)典范的實(shí)施方案中，運(yùn)用DSSS信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)中工作的移動(dòng)電話(huà)接收器的前端，通過(guò)首先將接收信號(hào)與接收機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的PN碼的本地拷貝相關(guān)，來(lái)檢測(cè)在接收的PN調(diào)制信號(hào)中的頻偏。將結(jié)果的解擴(kuò)信號(hào)積分一固定周期，或停留時(shí)間，然后通過(guò)平方律包絡(luò)檢測(cè)器。將該積分分成一組子停留，將它們的每個(gè)值都做為快速傅里葉變換(FFT)輸入，以產(chǎn)生一組頻率取樣點(diǎn)。計(jì)算每個(gè)FFT頻率取樣點(diǎn)的幅度，并選擇最大值。將該最大值與相對(duì)應(yīng)的取樣點(diǎn)號(hào)碼保存在信號(hào)處理器的存貯器中。根據(jù)搜尋計(jì)劃，檢測(cè)下一個(gè)PN碼相位，繼續(xù)這樣的步驟，直到?jīng)Q定算法終止搜尋計(jì)劃。在一個(gè)實(shí)施方案中通過(guò)讓數(shù)據(jù)通過(guò)在頻率域中每個(gè)取樣點(diǎn)具有一個(gè)濾波器的濾波器組，對(duì)收集取樣的每個(gè)取樣點(diǎn)計(jì)算其幅度。然后，由一種決定算法將該值與一預(yù)先設(shè)置的門(mén)限比較。兩者擇一地，串行或并行地搜尋該取樣點(diǎn)，以選擇在給定的積分內(nèi)的最大值。
在已宣布匹配，并終結(jié)搜尋之后，通過(guò)平均每個(gè)疊代的最高幅度的取樣點(diǎn)指數(shù)來(lái)獲得頻偏估算，并接著在匹配已發(fā)現(xiàn)的PN碼相位處做許多搜尋過(guò)程的疊代。結(jié)果的值是能用來(lái)計(jì)算接收載波頻率的頻偏，可將該信息提供給在接收端的自動(dòng)頻率控制(AFC)電路來(lái)精調(diào)接收器，以達(dá)正確的頻率。頻率估計(jì)器的性能是在平均過(guò)程中所用的取樣數(shù)目的函數(shù)。
通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述將更有助于理解本發(fā)明，圖中相同的標(biāo)號(hào)代表相同的部件，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的PN捕獲系統(tǒng)的方框圖；圖2是根據(jù)具有其它接收功能的本發(fā)明蜂窩電話(huà)接收器前端的方框圖；圖3是表示頻偏的檢測(cè)過(guò)程的流程圖；圖4是表示頻偏的估計(jì)過(guò)程的流程圖；下面的最佳實(shí)施方案詳細(xì)描述了本發(fā)明方法和裝置應(yīng)用于按照TIA／EIA IS-95(雙模寬帶擴(kuò)頻峰窩系統(tǒng)的移動(dòng)站一基站兼容標(biāo)準(zhǔn))的CDMA移動(dòng)電話(huà)接收器。應(yīng)指出的是也可將這里所描述的方法同樣應(yīng)用于采用PN碼調(diào)制信號(hào)的其它基于DSSS的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)。
下面的詳細(xì)描述運(yùn)用了許多該領(lǐng)域中通常運(yùn)用的縮略語(yǔ)，而每個(gè)縮略語(yǔ)的第一個(gè)例子都詳細(xì)地提供了定義，為了方便，下面的表1列出了縮略語(yǔ)及它們各自的定義縮略語(yǔ)定義A／D 模擬到數(shù)字(轉(zhuǎn)換器)AFC 自動(dòng)頻率控制AGC 自動(dòng)增益控制ASIC 專(zhuān)用集成電路AWGN 加性白高斯噪聲BPF 帶通濾波器CDMA 碼分多址DFT 離散付里葉變換
DS 直接序列DSSS直接序列擴(kuò)頻FFT 快速付里葉變換IF 中頻IIR 無(wú)限沖擊響應(yīng)IS 過(guò)渡時(shí)期標(biāo)準(zhǔn)LNA 低噪聲放大器LO 本地振蕩器LPF 低通濾波器MS 移動(dòng)基站PN 準(zhǔn)隨機(jī)噪聲RF 無(wú)線(xiàn)頻率SAW 表面聲波SNR 信噪比表1圖2是實(shí)現(xiàn)發(fā)明的頻偏檢測(cè)和估算方法的最佳方案的結(jié)構(gòu)方框圖。在天線(xiàn)201接收傳輸?shù)男盘?hào)，通過(guò)寬帶帶通濾波器202，對(duì)于CDMA系統(tǒng)，要考慮接收端的解調(diào)，所以只有從869MHZ到894MHZ經(jīng)過(guò)接收信道。寬帶帶通信號(hào)與低噪聲放大器(LNA)相耦合，輸出到混頻器／本地振蕩器(LO)206，將接收的信號(hào)向下轉(zhuǎn)換到中頻(IF)信號(hào)。IF信號(hào)通過(guò)帶通濾波器208濾波，并依據(jù)自動(dòng)增益控制器(AGC)215提供的控制信號(hào)，由可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)209放大。從VGA209輸出，IF信號(hào)在混頻器／LOs 210、211處相位分成I(同相)和Q(正交分量)。再由低通濾波器(LPF)212、213耦合到模擬／數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A／D)218。LPFs212，213最好用CDMA SAW濾波器，這在該技術(shù)中是可知的。頻率合成器214，通常包括用于頻率標(biāo)準(zhǔn)的晶體振蕩器和相位檢測(cè)器，產(chǎn)生控制電壓信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)與混頻器207、210和211相耦合的LOs頻率。接收端部分的組件包括模擬接收器。
數(shù)字化的IF信號(hào)包括PN調(diào)制信號(hào)加噪聲。在數(shù)字接收器內(nèi)，數(shù)字化的信號(hào)耦合于自動(dòng)增益控制(AGC)塊215，PN搜尋器217，和包含RAKE解調(diào)器219，組合器220和信道解碼塊221的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收器。CDMA信號(hào)的單側(cè)帶寬是0．6144MHZ，所以來(lái)自A／Ds 218的數(shù)字信號(hào)以1．2288MHZ的最小數(shù)據(jù)速率取樣，以滿(mǎn)足取樣理論的要求。
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收器中，RAKE解調(diào)器219有3個(gè)并行指針，每個(gè)都包括一個(gè)本地PN發(fā)生器。RAKE解調(diào)器219指針的輸出以最大比率在結(jié)合器220處相加，并傳遞到信道解碼塊221。從信道解碼塊221看，數(shù)據(jù)以幀速50HZ傳遞到數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)230。為了實(shí)現(xiàn)容易，并減小整個(gè)移動(dòng)電話(huà)的尺寸，AGC塊215，搜尋器217，ARKE解調(diào)器219，結(jié)合器220和信道解碼器221，各種元素的連接最優(yōu)地集成到ASIC(專(zhuān)用集成電路)中。
搜尋器方塊217，在DSP230指導(dǎo)下，運(yùn)用與圖1 PN捕獲系統(tǒng)相一致的配置捕獲信號(hào)。搜尋器方塊還包括內(nèi)部存儲(chǔ)信號(hào)取樣的RAM。感興趣的頻偏檢測(cè)和估計(jì)操作出現(xiàn)在搜尋塊217和DSP230內(nèi)。
現(xiàn)在參考圖3，開(kāi)始從A／Ds 218到搜尋器方塊217傳送接收的、向下轉(zhuǎn)換的信號(hào)，接收的信號(hào)取樣與運(yùn)用來(lái)自本地PN發(fā)生器(第301步)的信號(hào)相關(guān)，對(duì)應(yīng)的相關(guān)信號(hào)分成Ns個(gè)子停留，每個(gè)子停留積分一個(gè)子停留時(shí)間(Ts)(第302步)，并經(jīng)過(guò)平方律包絡(luò)檢測(cè)器(第303步)。根據(jù)方程(1)計(jì)算Ns復(fù)合的相關(guān)值Rn(0)=Σm=0Nc-1r(n-pNc+m+t0)·a*(n-pNc+m)p=1,2,…N1--(1)]]>這里n是相對(duì)的PN碼相位位置；Nc是子停留相關(guān)中芯片的數(shù)目；P是子停留相關(guān)指數(shù)；Ns是子停留的數(shù)目；to是最初時(shí)間偏移的真實(shí)值；Rn，r和a*都是復(fù)數(shù)。
在第304步中，估計(jì)相關(guān)向量Rx的長(zhǎng)度以決定它是否是2的冪，即向量長(zhǎng)度是否為L(zhǎng)=2n。(例如，L可能是4，8，16…64等)。如果L≠2n，則應(yīng)增加零的個(gè)數(shù)，即“零填充”(第305步)，如方程(2)所示，使最后向量的長(zhǎng)度L是2的冪Rn‾=[Rn(0)Rn(1)Rn(2)---Rn(N-1)00---0]--(2)]]>為了描述，假定有L個(gè)可用子停留，則不要求零填充，即Ns=L。
L個(gè)子停留積分值傳送到DSP230，DSP230是用FFT算法計(jì)算L點(diǎn)DFT(離散付里葉變換)，以在頻譜(第306步)內(nèi)提供L個(gè)離散取樣點(diǎn)。
這里Ts是子停留的取樣速率；W是對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)方形窗口函數(shù)。L可能小到8或16，然而都知道，F(xiàn)FT值越大，性能越好。取樣點(diǎn)的中心位于X(fs／N)，這里X是一整數(shù)(-L／2≥X≥L／2)。給定上面的假定L是2的冪且不使用零填充，方程(3)可表示為
在第307步中，每L個(gè)取樣點(diǎn)的長(zhǎng)度計(jì)算為Yn(k)=|Yl(k)|--(5)]]>依據(jù)方程(6)決定最大的長(zhǎng)度(第308步)處理為Z=max(Yn(k))--(6)]]>無(wú)限沖擊響應(yīng)(IIR)濾波器，或有限沖擊響應(yīng)濾波器(FIR)，兩者在該技術(shù)中都已提到，可能就是用于這個(gè)目的。(見(jiàn)，例Marven和Ewers，《數(shù)字信號(hào)處理的簡(jiǎn)單方法》，1996 Wiley Interscience，NewYork)。
第309步中，最大值Z與檢測(cè)門(mén)限值相比
這里t是最優(yōu)的門(mén)限值(基于搜尋算法)，當(dāng)PN碼同步時(shí)，H1是正確的假定，當(dāng)PN碼沒(méi)有調(diào)整時(shí)，H2是正確的，決定最佳門(mén)限值的許多不同方法在最優(yōu)技術(shù)中已談到。這些方法中的一些可為此測(cè)試修改。如果最大值Z不滿(mǎn)足門(mén)限值準(zhǔn)則，搜尋算法就宣布載波頻偏(第312步)，選擇一種新的PN相位碼(第313步)，這個(gè)過(guò)程從301步到309步重復(fù)進(jìn)行。
最大值Z和其對(duì)應(yīng)在308步中決定的取樣點(diǎn)指數(shù)I(n)都存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器DSP230內(nèi)(第310步)。一旦滿(mǎn)足門(mén)限準(zhǔn)則，搜尋算法宣布檢測(cè)，并終結(jié)搜尋(第311步)。
因?yàn)镕FT已經(jīng)以離散頻率存儲(chǔ)了信號(hào)能量，可繼續(xù)此過(guò)程以提供估計(jì)頻偏。頻率精度是FFT長(zhǎng)度和它取樣頻率的函數(shù)?？善骄鄠€(gè)相關(guān)即測(cè)試正確的PN偏移頻率N次，以提供N次接收信號(hào)長(zhǎng)度和頻率的估計(jì)。平均合格的頻率取樣點(diǎn)以提供較好的頻率精度。
圖4提供了決定相對(duì)頻偏的順序，是檢測(cè)到存在頻偏的圖3的繼續(xù)。下面決定FFT輸出向量的最大元件和搜尋的終結(jié)(第311步)，正確的偏移與N次增加的次數(shù)相關(guān)，每次根據(jù)第301到309步計(jì)算幅度、查找、比較最大頻率元件，在第401步中完整地表示出來(lái)。在第309步中超過(guò)門(mén)限的Lp個(gè)取樣點(diǎn)幅度，“合格的取樣點(diǎn)”及它們相應(yīng)的取樣點(diǎn)指數(shù)都從DSP的存儲(chǔ)空間恢復(fù)(第402步)。合格取樣點(diǎn)的指數(shù)平均為(第403步)K=1LpΣn=1Lp1(n)1(n)=[0,1,…,(L-1)]--(8)]]>這里I(n)是合格取樣點(diǎn)的指數(shù)向量，Lp是合格取樣點(diǎn)的數(shù)目。
決定正向和反向頻偏并計(jì)算頻率的公式如下所示(第404步)如果(K＜(L／2))
這里Tc是PN芯片周期。
L／2表示這樣一種模糊界線(xiàn)，若頻偏達(dá)L／2，為了計(jì)算頻率要求附加的邏輯，頻率估計(jì)器的準(zhǔn)確度是取樣點(diǎn)數(shù)目Lp’的函數(shù)，將隨取樣點(diǎn)數(shù)目的增加而增加。
計(jì)算的頻率提供給頻率合成214(見(jiàn)圖2)或AFC電路其它頻偏方式，以調(diào)節(jié)本地振蕩器的頻率分配載波頻率(第405步)。
發(fā)明的用于檢測(cè)和估計(jì)載波頻偏的系統(tǒng)和方法，運(yùn)用了“半-連貫”的方法，盡管沒(méi)有完全連貫，提供的準(zhǔn)確度要比優(yōu)選方案中非連貫方法好。由于FFT離散的本質(zhì)及實(shí)現(xiàn)本身是離散的事實(shí)，連貫的相關(guān)只在取樣中心獲得。由于FFT過(guò)程圖象扭曲影響，造成了一些額外的丟失。此丟失在取樣點(diǎn)中心之間的半點(diǎn)處能高達(dá)3．96dB。運(yùn)用零填充時(shí)，F(xiàn)FT長(zhǎng)度越大，則通過(guò)整個(gè)頻率的性能越好，然而，其實(shí)現(xiàn)將以增加復(fù)雜性和處理時(shí)間為代價(jià)。
檢測(cè)和估計(jì)載波頻偏方法的設(shè)備實(shí)現(xiàn)，若考慮實(shí)現(xiàn)耗資最少，可用在移動(dòng)電話(huà)結(jié)構(gòu)中已存在的硬件元件來(lái)完成。用比較適中的FFT長(zhǎng)度(8或16點(diǎn))，檢測(cè)性能將明顯提高，可檢測(cè)通常在基于IS-95的CDMA系統(tǒng)中找到的信號(hào)，即使存在大量的頻偏(＞6KHZ)。這些提高運(yùn)用了相同的子停留，在優(yōu)選技術(shù)中所用的非連貫附加捕獲技術(shù)的所有積分長(zhǎng)度，也能獲得這些提高，并還具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，該檢測(cè)器能用于估計(jì)頻偏。
很明顯，體制中各種修改和變動(dòng)可以在該發(fā)明的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，而不用脫離該發(fā)明的本質(zhì)或范圍。因此，只要符合附加的權(quán)利要求和類(lèi)似的要求范圍之內(nèi)，該發(fā)明一定會(huì)包含此發(fā)明的修改和變動(dòng)。
我們申請(qǐng)專(zhuān)利
權(quán)利要求
1．用于檢測(cè)在偽隨機(jī)噪聲碼調(diào)制的信號(hào)中的載波頻偏的一種檢測(cè)器，該檢測(cè)器包括用于接收信號(hào)的接收器，具有將接收信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換器；用于檢測(cè)數(shù)字信號(hào)的相關(guān)裝置，它包含一種具有頻率匹配裝置的偽隨機(jī)噪聲碼發(fā)生器，其中偽隨機(jī)噪聲碼發(fā)生器在本地PN碼產(chǎn)生相位位置序列，以與數(shù)字信號(hào)相關(guān)，其中序列的相位位置對(duì)應(yīng)于用來(lái)調(diào)制接收信號(hào)的偽隨機(jī)噪聲碼；一種數(shù)字信號(hào)處理器，用于接收來(lái)自相位位置序列，與選擇的相位位置相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)，并從中抽取具有預(yù)先決定長(zhǎng)度的取樣，對(duì)取樣做離散付里葉變換以產(chǎn)生一組頻率值，每個(gè)頻率值都具有標(biāo)識(shí)指數(shù)和幅度，數(shù)字信號(hào)處理且進(jìn)一步確定該組頻率值的最高幅度，并將該最高幅度值與幅度門(mén)限值比較，其中數(shù)字信號(hào)處理器包括存儲(chǔ)最高幅度值和其對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)指數(shù)的存儲(chǔ)器；如果最高幅度超過(guò)幅度門(mén)限，就可獲得調(diào)制偽隨機(jī)噪聲碼與選取相應(yīng)位置之間的同步，如果最高幅度低于幅度門(mén)限，就會(huì)存在載波頻偏，該偽隨機(jī)噪聲發(fā)生器從序列中選擇一個(gè)新的相位位置，并且數(shù)字信號(hào)處理器決定對(duì)應(yīng)于新的相位位置取樣的每個(gè)率值的標(biāo)識(shí)指數(shù)和幅度，在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)最高幅度和對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)指數(shù)，重復(fù)此過(guò)程直到獲得同步。
2．根據(jù)權(quán)利要求1描述的檢測(cè)器，所述一組頻率值包括DFT的L個(gè)取樣點(diǎn)，標(biāo)識(shí)指數(shù)是取樣點(diǎn)數(shù)目。
3．根據(jù)權(quán)利要求2中的檢測(cè)器，其中L個(gè)取樣點(diǎn)中的每個(gè)取樣點(diǎn)由濾波器組濾波，一個(gè)濾波器對(duì)應(yīng)于一個(gè)取樣點(diǎn)。
4．根據(jù)權(quán)利要求2中的檢測(cè)器，其中的相關(guān)器是復(fù)合相關(guān)器，從檢測(cè)信號(hào)抽取的取樣包含一組子停留的相關(guān)向量。
5．根據(jù)權(quán)利要求4中的檢測(cè)器，其中的一組子停留少于DFT的L個(gè)取樣點(diǎn)，相關(guān)向量是零填充的，提供的向量長(zhǎng)度為L(zhǎng)。
6．根據(jù)權(quán)利要求6中的檢測(cè)器，其中L是2的冪。
7．根據(jù)權(quán)利要求6中的檢測(cè)器，其中L是8。
8．根據(jù)權(quán)利要求6中的檢測(cè)器，其中L是16。
9．根據(jù)權(quán)利要求1中的檢測(cè)器，其中的數(shù)字信號(hào)處理器運(yùn)用快速付里葉變換計(jì)算離散付里葉變換。
10．根據(jù)權(quán)利要求1中的檢測(cè)器，其中的數(shù)字信號(hào)處理器還平均從多個(gè)取樣點(diǎn)所獲得的多個(gè)標(biāo)識(shí)定指數(shù)，以確定頻偏。
11．根據(jù)權(quán)利要求1中的檢測(cè)器，其中的數(shù)字信號(hào)處理器包括一組濾波器，對(duì)應(yīng)每個(gè)頻率一個(gè)濾波器，以確定最高幅值。
12．在具有PN調(diào)制的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)中，檢測(cè)載波頻偏的方法，包括如下步驟接收PN調(diào)制信號(hào)；以預(yù)先決定的取樣間隔從接收的信號(hào)抽取一組取樣點(diǎn)；通過(guò)與選擇的本地產(chǎn)生PN碼的PN碼相位位置的相關(guān)，解擴(kuò)接收信號(hào)；在一組子停留間隔上積分該解擴(kuò)信號(hào)；對(duì)該組子停留間隔的每個(gè)做離散付里葉變換，并由此產(chǎn)生一組頻率取樣點(diǎn)，每個(gè)頻率取樣點(diǎn)都有一個(gè)取樣點(diǎn)指數(shù)和幅度；比較該組的每個(gè)頻率取樣點(diǎn)群的幅度，并確定最高幅度，對(duì)于該頻率取樣點(diǎn)的取樣指數(shù)具有最高的幅度；將最高幅度值與幅度門(mén)限標(biāo)準(zhǔn)相比較，如果滿(mǎn)足，則宣布同步，如果不滿(mǎn)足，則存在頻偏，并重復(fù)如下步驟解擴(kuò)散，積分，做離散付里葉變換，比較新選的PN碼相位位置，直到獲得同步。
13．根據(jù)權(quán)利要求12中的方法，其中做離散付里葉變換的步驟包含計(jì)算快速付里葉變換。
14．根據(jù)權(quán)利要求12中的方法，還包括判斷該組子停留間隔的量是否是2的冪次，如果不是，對(duì)包含子停留間隔值的相關(guān)向量進(jìn)行零填充，以獲得是2的冪次的向量長(zhǎng)度。
15．根據(jù)權(quán)利要求14中的方法，其中該向量長(zhǎng)度等于該組頻率取樣的數(shù)量。
16．根據(jù)權(quán)利要求15中的方法，其中，該組頻率取樣的數(shù)量是8。
17．根據(jù)權(quán)利要求15中的方法，其中該組頻率取樣的數(shù)量是16。
18．根據(jù)權(quán)利要求12中的方法，其中比較每個(gè)頻率取樣點(diǎn)幅度的步驟包括通過(guò)一組濾波器過(guò)濾該幅度。
19．根據(jù)權(quán)利要求12中的方法，還包括在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)最高幅度及對(duì)應(yīng)的取樣點(diǎn)指數(shù)。
20．根據(jù)權(quán)利要求12中的方法，還包括在獲得同步之后，估算載波頻偏，包括如下步驟對(duì)于一組迭代重復(fù)如下步驟對(duì)一組取樣的抽取，解擴(kuò)接收的信號(hào)，積分解擴(kuò)的信號(hào)，在獲得同步位置運(yùn)用PN碼相位位置做多次離散付里葉變換；在存儲(chǔ)區(qū)中存儲(chǔ)與每個(gè)迭代最高幅度相對(duì)應(yīng)的取樣指數(shù)；計(jì)算該組迭代的平均取樣指數(shù)。
21．在具有PN檢測(cè)器和數(shù)字信號(hào)處理器的移動(dòng)電話(huà)接收器中，在接收PN碼調(diào)制信號(hào)中，一種檢測(cè)和估算載波頻偏的方法，該方法包括(a)接收模擬的接收信號(hào)；(b)將模擬的接收信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；(c)以預(yù)先決定的取樣間隔從該數(shù)字信號(hào)抽取停留取樣；(d)在該P(yáng)N檢測(cè)器中，在選取的PN碼相位位置處相關(guān)該停留取樣，解擴(kuò)并積分該停留取樣，以產(chǎn)生具有一組子停留值的相關(guān)向量；(e)在該數(shù)字信號(hào)處理器中，對(duì)該子停留組的每個(gè)快速付里葉變換，以產(chǎn)生一組頻率值，每個(gè)頻率值都有一個(gè)幅度和一個(gè)取樣指數(shù)；(f)確定在該組頻率值中的最高幅度和它的對(duì)應(yīng)的取樣指數(shù)；(g)將該最高幅度與門(mén)限標(biāo)準(zhǔn)相比較；(h)若最高幅度滿(mǎn)足了門(mén)限標(biāo)準(zhǔn)，則同步；(i)若最高幅度未滿(mǎn)足門(mén)限標(biāo)準(zhǔn)，則有頻率偏移，并在PN檢波器中，選擇一個(gè)不同的PN碼相位位置，重復(fù)(d)到(g)步驟，直到在該組頻率值中的最高幅度滿(mǎn)足門(mén)限標(biāo)準(zhǔn)為止；(j)在已宣布同步的選取PN碼相位位置，對(duì)于一組迭代重復(fù)從(d)到(g)的步驟；(k)對(duì)于該組迭代，平均與每一迭代的最高幅度對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)指數(shù)
22．根據(jù)權(quán)利要求21中的方法，還包括判斷該組子停留值的量是否為2的冪，如果不是，對(duì)相關(guān)向量進(jìn)行零填充，直到向量長(zhǎng)度是2的冪。
23．根據(jù)權(quán)利要求22中的方法，其中向量長(zhǎng)度等于該組頻率取樣點(diǎn)的數(shù)量。
24．根據(jù)權(quán)利要求23中的方法，其中該組頻率取樣點(diǎn)的數(shù)量是8。
25．根據(jù)權(quán)利要求23中的方法，其中該組頻率取樣點(diǎn)的數(shù)量是16。
26．根據(jù)權(quán)利要求21中的方法，還包括將所述最高幅度和其相應(yīng)的取樣指數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
全文摘要
在移動(dòng)電話(huà)接收機(jī)的前端,先將接收信號(hào)與本地PN碼拷貝相關(guān),以檢測(cè)接收PN調(diào)制信號(hào)內(nèi)的載波頻偏。將該解擴(kuò)信號(hào)積分一固定周期、或時(shí)間的停留,然后再經(jīng)平方律包絡(luò)檢測(cè)器。將該積分分成一組子停留,將每個(gè)值供給快速付里葉變換,以產(chǎn)生一組頻率取樣點(diǎn)。計(jì)算每個(gè)頻率取樣點(diǎn)的幅度,并選取最大值。將最大值和對(duì)應(yīng)的取樣點(diǎn)號(hào)碼存在存儲(chǔ)器中。測(cè)試下一個(gè)PN碼相位,并根據(jù)搜尋方案繼續(xù)進(jìn)行這個(gè)序列,直到此決定算法終結(jié)搜尋。
文檔編號(hào)H04B1/707GK1206255SQ9811598
公開(kāi)日1999年1月27日 申請(qǐng)日期1998年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月15日
發(fā)明者S·張, T·J·肯尼 申請(qǐng)人:諾基亞流動(dòng)電話(huà)有限公司