CN1260651A - 接收机,cdma电信***和接收机与这样***的发送站的同步方法 - Google Patents

接收机,cdma电信***和接收机与这样***的发送站的同步方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一个接收机和包括不同的传送站的CDMA电信***。该接收机包括同步装置,用于同步至少一个发送站,该发送站在公共的同步信道上周期地发送由导频信号Cp和包含码Cs,t的有用信号形成的周期的同步码。通过发送站的同步码的传输周期表示为T。该接收机包括相关装置,在瞬间t+T传输包含新的有用信号Cs.t+T的下一个同步码之前,用于捕获周期的同步码的相位和用于确定在由该***定义的多个正交基准码中在瞬间t包含在有用信号中的码Cs.t。应用:CDMA通信,特别是UMTS,ARIB,IMT－2000无线电电话等。

Description

接收机，CDMA电信***和接收机 与这样***的发送站的同步方法
本发明涉及一种接收机，包括用于与CDMA电信***的发送站同步的一个同步装置，所述站以周期T＝kL发送，式中k是一个整数，长度L的一个周期的同步码和由导频信号Cp形成的相位τ重叠在以选自长度L的R个正交码的码Cs编码的有用信号上，该装置包括捕获装置，用于捕获在捕获时间等于周期L中的导频信号Cp，和用于由此导出同步相位τ和包含确定的码Cs的有用信号。
本发明也涉及一种CDMA电信***，包括至少一个接收机和多个发送站，每个站以周期T＝kL发送，式中k是一个整数，具有长度L的一个周期具有同步码和由导频信号Cp形成具有相位τ重叠在以选自长度L的R正交码的一个码Cs编码的有用信号上，该接收机包括一个同步装置，它包括捕获装置，用于捕获在捕获时间等于周期L中具有导频信号Cp，和用于由此导出同步相位τ以及包含确定的码Cs的有用信号。
本发明最后涉及同步接收机与CDMA电信***的发送站的一种方法，所述站以周期T＝kL发送，式中k是一个整数，具有长度L的一个周期同步码和由导频信号Cp形成具有相位τ重叠在以选自长度L的R正交码的码Cs编码的有用信号上，该方法包括捕获在捕获时间等于周期L中的导频信号Cp，而且由此导出同步相位口和包含确定的码Cs的有用信号。
本发明具有许多应用，明显地在使用一个直接序列扩频的CDMA技术的移动无线电通信***中。
刊登于1995年9月的IEEE通信会刊第43卷第9期第2511至3519页的Upamanyu Madhow等人的文章“用于直接序列扩频CDMA的两级捕获方案的数学模型和性能分析”描述了利用称为直接序列扩频技术的扩频技术适用于码分多址或者CDMA***的同步方法。该方法包括在两个步骤中在接收机端捕获该同步码，第一步使用一个可编程的自适应滤波器，仅仅进行同步码的一部分的初始的检测，和第二步骤利用用于校验目的一个相关器。
本发明的目的是提出同步接收机与CDMA***的发送站的快速方法，即使当在接收机的输入的信噪比被降级了。
引用的两步方法目标是寻找复杂性和性能之间的折衷，需要在接收机的输入具有足够好的信噪比，以便能够仅仅与该同步码的一部分争用和获得非常好的同步码的捕获概率。另一方面，依据这种方法捕获必需的时间比借助于常规的被动的自适应的滤波器获得的时间长。
为了补救这些缺点，本发明提供一个无线电接收机和一个在开始段落中提到的类型的电信***，其特征在于该同步装置包括一个正交码发生器，用于产生具有相位口的R个码，和与峰值检波装置相关的相关装置，在周期T结束之前剩余的k-1码周期L期间提供码Cs和R产生码之间相关R产物，以便确定码Cs。
根据本发明的一个重要的特性，该相关装置与代码发生器在码周期L期间共同操作，如果除法的结果是一个整数，提供相关产物的数量n等于R/k-1，而如果不是整数，则相关产物数量等于结果+1的整数部分。
根据本发明的另一个特性，该正交码发生器产生R正交码，以每一周期Ln码速率馈给该相关装置，如果除法的结果是一个整数，式中n等于R/k-1，而如果不是整数，则n等于结果+1的整数部分。
在本发明的优选的实施例中，导频信号Cp的捕获装置包括自适应无源滤波器，它由相关装置再用于在第一输入接收由代码发生器以每一周期Ln码速率产生R个发生码，和在第二输入接收确定的码Cs。
本发明的这些和其它方面从利用非限制的例子参见在下文中描述的实施例的阐明是显而易见的。
在附图中：
图1是表示同步信道构成的方框图，
图2是根据本发明用于接收直接序列扩频信号的无线电接收机的例子，
图3说明根据本发明的优选的实施例的接收机，
图4说明根据本发明的CDMA电信***，
图5是用于说明根据本发明的同步方法的流程图，和
图6代表根据本发明的另一个实施例的接收机。
在码分多址或者CDMA电信***中，所有的用户共用相同的资源，显著地是通带，根据要求接入通信信道。根据称为扩频CDMA的CDMA技术，每个用户具有在发送消息可用的全部带宽的任何瞬间的处理(disposal)，它可能占用一个窄频带，和使用具有用于编码他的消息的特定的属性的一定的扩展码。每个用户使用不同的扩展码，以便避免与由其它用户在相同的频带上发送的其它消息干扰。由于这些码的属性是众所周知的，在这里将不详细地讨论。
根据正交的配对码编码的所有的消息加在一起形成在相同的频带中发送的一个复合信号。对于能够解码预定给他的信息的消息收信者，发送器和接收机使用相同的扩展码。在接收端，接收机通过在接收合成消息和原始的扩展码之间进行相关来选择预定给他的消息。为了达到这一点，发送器和接收机需要同步。
为此目的，提供一个同步信道，表示在图1中，在同步信道上发送器周期性地发送SYNC表示的合成同步信号，有意的允许接收机与发送器同步。复合信号的传输周期表示为T。它包含L表示的具有相同的周期(或者循环，或者长度)的两个重叠码和表示的相同的相位τ。信号的周期T是整数倍k的合成同步码的长度L。Cp表示的第一码是由所有的发送站共享的和***的所有的接收机已知的一个预定控制码。它允许接收机例如借助于自适应滤波器恢复相位τ。Cs.t至Cs.t+mT表示的第二码代表从由该***定义的具有长度L的多个可能的正交码确定的有用信号。码Cs例如使能够确定由发送器用于识别发送站使用的扩展码和检测发送帧的开始，其原点和长度(固定的)取决于涉及的发送站。
一旦已获得控制码Cp和恢复它的相位τ，可以存储同步信号的有用部分Cs，以便稍后确定，同时与控制码Cp的相位相同的它的相位是已经知道的。假设由常规种类的自适应滤波器进行控制码的捕获，相位τ的捕获时间等于该码的周期L。因此在传输下一个同步信号之前剩余k-L码周期L，包含导频信号Cp加上从多个可能的码Cs确定的新的码Cs。
根据本发明的一个目的，它包括以快速方式捕获同步信号以便避免信息丢失，在瞬间t接收的码Cs，t是在瞬间t+T传输下一个代码Cs，l+T之前确定的。
为此目的，举例来说在图2中表示的接收机包括一个天线21，一个基带变频器，用于使接收信号恢复到原始信号的频带，和一个同步装置23，它包括：
一个正交码发生器24，用于产生导频信号Cp的码和CI至CI+R表示的具有相位τ的R基准码；
相关装置26，用于在等于该码的周期L的捕获时间期间捕获导频信号C，从那里导出同步码的相位τ和包含确定的码Cs，t的有用信号，以及其后在周期T结束之前剩余的码L的k-1周期期间计算码Cs，t和R基准码之间的相关乘积；和与该相关装置26相关的峰值检测装置38，用于检测相关装置输出的相关峰值和用于确定基准码产生的那一个R对应于在瞬间t接收的码Cs，t。
控制代码发生器和相关装置的时钟频率被调节，以便在周期T结束之前提供该相关装置非常足够的已经扫描的R个可能的码。因此，调整该发生器是足够的，所以它每个周期L产生n个码，式中如果除法的结果是一个整数，n等于R/k-1，而如果除法的结果不是一个整数，则等于该结果+1的整数部分。因此，在一个码周期L中可以计算出n个相关产物，所以在该周期T的结束，所有的可能的码已经由相关装置扫描并且在瞬间t接收的码Cs.t可能已经在瞬间t+T已经接收下一个同步码之前已经确定。
根据本发明的优选的实施例，在图3中更详细地表示该同步装置23。相关装置26包括接收合成同步信号同步的交换机31，和也用于捕获导频信号Cp的一个自适应无源滤波器32。。自适应滤波器32是由正交码发生器33经过由一个控制元件35控制的多路复用器34馈送，和连接到相关峰值检测器36，指示由代码发生器33产生的R个基准码CI至CI+R中该码Cs.t的检测。自适应滤波器32也用于在计算期间存储有用信号Cs.t，借助于环路37和交换机31，使它可能环回滤波器的输出到它的输入。
调节代码发生器和相关装置的时钟频率，以每个周期Ln个码的速率提供自适应滤波器32，如果除法的结果是一个整数，式中n等于R/k-1，而如果该结果不是整数，则n等于该结果+1的整数部分，所以在周期T结束之前已经扫描R个可能的码，已知控制码Cp和相位t的捕获时间等于该码的一个周期L。鉴于传送站的识别，检测码Cs，t的识别可以根据要求存储在存储器38中，同时等待形成一个序列的所有的其它码Cs的检测。在校验部件35的控制下，在存储器38中复制由代码发生器33产生的检测码Cs.t的识别。
举例来说在图4中图解地表示的***是根据由ETSI(欧洲通信标准学会)1998年五月/六月提出的标准化计划“ETSI UMTS陆地的无线电接入ITU-RRTT侯选的意见”根据类型UMTS(通用移动电信***)的标准操作的一个移动无线电通信***。然而，本发明可以有利地在CDMA类型的其它电信***中实现，CDMA类型的电信***要求在发送器和接收机之间快速同步，显着地在例如称为ARIB的日本标准或者称为IMT-2000的全球的标准的***中。
为了简化内容，该***包括仅仅单个的接收机41和各发送一个同步码允许识别它们的仅仅两个无线电基站43与45。的确，根据UMTS标准，包含在同步信道的有用部分的码Cs是预定识别发送无线电基站的16个正交码Cs，i至Cs，i+16的预定义序列的一个元素；同步的目标包括在第一周期捕获控制码Cp，以便确定在同步信道上有用信号Cs的相位τ和位置，并且在第二周期确定在最后、在16个周期的结束识别该基站该序列的每个单元，用于迅速地建立与识别的基站的通信。
可能由例如在图3表示的一个接收机使用的同步方法表示在图5中。该方法的各个步骤由方框k0-k3表示。
KO是借助于自适应滤波器捕获导频信号和存储有用信号的步骤，以便恢复同步码的相位τ和存储在瞬间t发送的码Cs.t以便确定它。用于捕获和存储的时间对应于该同步码的周期L。
K1是计算该相关的计算步骤，利用与步骤KO使用的相同的自适应滤波器，在下一个同步信号传输之前的剩余时间期间相继的比较码Cs.t与CI至CI+R表示的R个基准码。也就是说，假设同步信号的周期T等于整数k的码的周期L，在剩余k-1周期L期间进行R相关计算，这是通过调节正交码发生器和相关装置的速度实现的，以使它在与计算的执行速率同步馈送自适应滤波器。
K2是检测相关峰值的电平检测步骤，指示码Cs.t是与一个基准码CI相关的。
K3是存储所有的基准码CI中的检测码识别的步骤。
然后在步骤KO重新开始该方法以便捕获在瞬间t+T发送的同步码等等，直到该序列的所有的单元已经识别为止。
表示该同步装置23的本发明的另一个实施例在图6中作为例子表示了。它包括由校验单元62控制的一个交换机61，用于接收在第一输入的合成同步信号和在第二输入的自适应无源滤波器63的环回输出。在本发明的这个实施例中，该自适应滤波器63仅仅被用于捕获该导频信号Cp，那就是说，用于恢复该码的相位τ和用于存储在该瞬间t发送该有用信号Cs.t。用于存储有用信号Cs.t的任何其它装置可以以变型的方式使用。正交码发生器64用于给自适应滤波器62提供基准码Cp以及相应于码Cs的其它基准码(CI和CJ表示的)，用于供给连接到2个烽值检测器67与68的2个序列相关器65与66。已知在码Cp的基础上已经定义了搜索码(sought code)Cs.t的相位τ相关器65与66将信号Cs.t乘以产生基准码CI或者CJ，并且在该码的周期L积分该结果。
为了简化图6，在这个例子中假定可能的基准码的数量至多等于在同步信号SYNC的传输周期结束之前剩余的码周期数量的两倍，也就是说：1＜R/k-1≤2。每个相关器在每个新的周期L接收一个新的发生码CI或者在首先输入接收CJ并且在第二输入接收确定的码Cs，t。然后与码Cs，t并行地进行两个相关乘积，直到由峰值检测器67或68之一检测相关峰值为止。校验单元62通知由每个峰值检测器检测的结果，当一个检测器检测码Cs，t和基准码CI或CJ之间的相关峰值时，在产生的这个码的识别的基础上例如通过代码发生器64复制在存储器69中检测的码CI或者CJ的识别。
因此，借助于例子，已经描述和表示了一个接收机和一个CDMA电信***以及同步所述***的接收机与发送站的一种方法。明显地，在不脱离本发明范围的情况下可以进行实施例的变形。

Claims (9)

1.一种接收机，包括用于与CDMA电信***的发送站同步的一个同步装置，所述站以周期T＝kL发送，式中k是一个整数，一个长度L的周期同步码的和由重叠在以选自长度L的R个正交码的一个码Cs编码的有用信号上的导频信号Cp形成的相位τ，该装置包括捕获装置，用于捕获在等于该周期L的捕获时间中的导频信号Cp，和用于由此导出同步相位τ和包含将确定的码Cs的有用信号，
其特征在于该同步装置包括一个正交码发生器，用于产生具有相位τ的R个码，和与峰值检波装置相关的相关装置，在周期T结束之前剩余k-1码周期L期间提供码Cs和R个产生码之间相关的R个乘积，以便确定码Cs。
2.根据权利要求1的接收机，其特征在于该相关装置与代码发生器共同操作，在码周期L期间，如果除法的结果是一个整数，提供等于R/k-1的数量n的相关乘积，而如果除法结果不是整数，提供等于结果+1的整数部分的相关乘积。
3.根据权利要求2的接收机，其特征在于该正交码发生器产生R个正交码，以每个周期L的n个码的速率馈给该相关装置，如果除法的结果是一个整数，式中n等于R/K-L，而如果不是整数，则等于结果+1的整数部分。
4.根据权利要求3的接收机，其中用于导频信号Cp的捕获装置包括一个自适应无源滤波器。
5.根据权利要求4的接收机，其特征在于该相关装置包括所述自适应滤波器，它可以接收码Cs，以便在第一输入和在第二输入确定以每个周期Ln码速率产生的R个发生码，如果除法的结果是一个整数，式中n等于R/k-1，而如果不是整数，则等于结果+1的整数部分。
6.根据权利要求4的接收机，其特征在于该相关装置包括与n个峰值检测器相关的n个相关器，每个相关器在其输入在每个新的周期L中接收由该正交码发生器产生的一个新的发生码而确定的码Cs，用于并行地计算n个相关乘积直到由一个峰值检测器检测相关峰值为止。
7.根据权利要求1至6之一的接收机，包括一个同步装置，根据类型UMTS(通用移动电信***)的标准与移动无线电通信***的无线电基站同步，其特征在于包含在有用信号中的码Cs是用于识别发送基站的M个正交码CS，I至CSI+M的预定义序列的一个单元。
8.一种CDMA电信***，包括至少一个接收机和多个发送站，每个站以周期T＝kL发送，式中k是一个整数，一个周期的同步码具有长度L和由重叠在选自长度L的R个正交码的码Cs编码的有用信号上的导频信号Cp形成的相位τ，该接收机包括一个同步装置，它包括用于在等于周期L的捕获时间中捕获导频信号Cp，和由此导出同步相位τ和包含确定的码Cs的有用信号，其特征在于该同步装置包括一个正交码发生器，用于产生具有相位τ的R个码，和与峰值检波装置相关的相关装置，在周期T结束之前剩余的k-1码周期L期间提供码Cs和R个产生码之间相关的R个乘积，以便确定码Cs。
9.同步接收机与CDMA电信***的发送站的一种方法，所述站以周期T＝kL发送，式中k是一个整数，一个周期同步码具有长度L和由重叠在以选自长度L具有R个正交码具有一个码Cs编码具有有用信号上具有导频信号Cp形成具有相位τ，该方法包括在等于周期L的捕获时间中捕获导频信号Cp的捕获步骤，和由此导出同步相位τ以及包含确定的码Cs的有用信号，其特征在于该方法包括产生正交码的步骤，用于产生具有相位τ的R个码，和与峰值检波步骤相关的相关步骤，在周期T结束之前码L的剩余的k-1周期期间提计算Cs和R个产生码之间相关的R个乘积，以便确定码Cs。
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