CN1276656A - 码分多址移动通信***、搜索电路和通信方法 - Google Patents

码分多址移动通信***、搜索电路和通信方法 Download PDF

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Abstract

一种CDMA移动通信***能够降低功率消耗。通过组合对接收信号执行解扩的指径电路的输出,一种CDMA移动通信***实现了CDMA通信。该CDMA移动通信装置包括减法装置,用于在分别对应于由互不相同的天线传输的接收信号的至少两个相关器分别输出的延迟特性数据之间执行减法运算;以及分配装置,用于向解扩接收信号的所述指径电路分配信号电平高于和低于基准电平的减法结果,这样所分配指径电路的输出被组合。

Description

码分多址移动通信***、搜索电路和通信方法
本发明一般涉及一种CDMA移动通信***、一种搜索电路和一种通信方法。具体来说，本发明涉及通过组合对接收信号执行解扩的指径(finger)电路的输出实现码分多址(CDMA)通信的一种CDMA移动通信***、一种搜索电路和一种通信方法。
在已被预期作为下一代移动通信的CDMA移动通信中，从基站到达移动台的无线波会由于建筑物等的影响而被分为几个部分。因此，会有多个无线波到达移动台。各个无线波将出现延迟。
为了实现CDMA通信，两种功能是必需的，即路径搜索功能和多径接收(Rake)功能，其中路径搜索功能用于通过各个基站的相关器识别分开的多个无线波，多径接收功能用于组合多个指径电路的数据，其中每个指径电路均对多个分开的无线波执行解扩。
当移动台移动的时候，切换可被执行。该切换包括切换单元(cell)的分集切换以及切换扇区的软切换。
如图8所示，切换单元的分集切换是一个在作为移动台的装置100位于单元61和单元62重叠的位置时的切换操作，用于从接收较低接收功率的基站的传输信号的条件切换到接收较高接收功率的基站的传输信号的条件。例如，一个作为移动台的装置100把接收条件从接收对应于单元61的基站61a的传输信号的条件切换到接收对应于单元62的基站62a的传输信号的条件的操作就是分集切换。
在这种情况下，由于多个天线同时接收信号，所以装置100的接收状态从基站61a的传输信号的接收条件切换到基站62a的传输信号的接收条件不会引起片刻的通信中断。这里，“单元”是来自基站的传输信号所到达的区域。由于存在多个单元，所以移动通信可在宽范围中实现。
与此相对，如图9所示，切换扇区的软切换是一个操作，用于在作为移动台的装置100位于扇区601和扇区602重叠位置时把接收条件从接收较低接收功率的天线的传输信号的条件切换到接收较高接收功率的天线的传输信号的条件。例如，从接收对应于扇区601的天线ANT1的传输信号的条件切换到接收对应于扇区602的天线ANT2的传输信号的条件的操作是就是软切换。
在这种情况下，由于可以同时从多个天线接收信号，所以通信可从天线ANT1的传输信号的接收环境切换到天线ANT2的传输信号的接收环境，而不会造成片刻的通信中断。这里的“扇区”是基站60a的一个天线的传输信号所到达的范围。假设三个天线ANT1至ANT3具有一个基站60a，那么扇区601到603存在于该基站的单元之内。在这种情况下，通过微分三个天线的方向，这三个扇区可以在同一单元内提供。
下面将参考附图讨论移动台执行前面的分集切换和软切换(正如通常所称的，它们可被称作“切换”)的操作。图1示出移动台内部结构的框图。在图1中，示出了移动台中执行分集切换的主要部分的结构。
作为移动台的装置100使用天线5接收来自基站61a和62a的无线波的传输信号3和4。接收的信号3和4通过无线部分6转换成码段速率。转换成码段速率的基站61a的传输信号由基站61a的相关器7解扩，并且基站62a的无线波由基站62a的相关器8解扩。相关器7和8具有在每个给定的间隔移动所接收和解调的信号的相位的功能，并且建立移相信号和已知数据(扩展码)之间的相互关系。这样，相关器7和8输出延迟特性(profile)数据。
对于在相关器7和8中解扩的相应基站61a和62a的信号来说，信号电平(功率)的峰值检测由搜索电路9执行以用于识别多个分布信号。
多个识别的信号分配给基站61a的指径电路10和基站62a的指径电路11。随后，由各自指径电路10和11解扩之后的数据由多径接收电路12组合以输出解码的数据13。
图10示出了典型搜索电路9的内部结构。参照图10，搜索电路9由峰值检测电路91a、峰值检测电路91b和分配部分92构成，其中峰值检测电路91a用于检测对应于相关器7提供的有关延迟特性数据的峰值，峰值检测电路91b用于检测对应于相关器8提供的有关延迟特性数据的峰值，分配部分92用于把峰值检测电路91a和91b检测到的峰值分配给指径电路10和11。通过使用这种结构，接收信号的延迟特性数据的峰值分配到了指径电路。
这里，如果多个无线波由相同的无线波源发送，那么分别到达的多个无线波具有相同的干扰。但是，当从不同无线波传输源传送的无线波在软切换中被组合时，不同无线波传输源的干扰幅度将会不同。例如，干扰幅度被微分，其被微分的方式是从一个传输源传输的无线波如图11A所示而另一个传输源传输的无线波如图11B所示。
下面考虑图11A和11B所示的接收信号在多径接收电路12中组合的情况。在这种情况下，如果接收信号通过简单相加组合并且如果到达信号的电平不同，那么较低接收功率的信号可被较高接收功率的信号消除(extinguished)。换句话说，由于基站61a的峰值15低于或等于基站62a的噪声电平，所以来自基站61a的信号如图12所示被消除。这样，其输出没有被使用的指径电路可能会浪费由该指径电路所消耗的功率。
另一方面，由于基站使用唯一的扩展码扩展传输信号，所以如果基站61a和62a的相关器的输出数据被组合，则不可能识别对应于图12所示的峰值的基站。这使得搜索电路9不可能识别要分配给指径电路的基站。
为了解决这个问题，可以考虑执行多径接收最大速率组合，以用于组合来自多径接收电路中的各个传输源的相等噪声电平的相关器的输出数据。通过这个多径接收最大速率组合，如图13所示，每个峰值都不会被消除。因此，所有指径电路的输出可以没有浪费进行组合。
但是，为了执行多径接收最大速率组合，必须获得每个基站的噪声电平并且必须执行信号电平的转换以获得相同的噪声电平。这样，处理变得复杂并且使处理电路规模增加，同时功率消耗也增加。
本发明解决了上面提出的问题。因此本发明的一个目的是提供一种可降低功率消耗的CDMA移动通信***和CDMA移动通信方法。
根据本发明的第一方案，一种用于通过组合对接收信号执行解扩的指径电路的输出实现CDMA通信的CDMA移动通信装置包括：
减法装置，用于在分别对应于由互不相同的天线传输的接收信号的至少两个相关器分别输出的延迟特性数据之间执行减法运算；以及
分配装置，用于向解扩接收信号的所述指径电路分配信号电平高于和低于基准电平的减法结果，这样所分配指径电路的输出被组合。
当由所述至少两个相关器输出的延迟特性数据的噪声电平互不相同时，并且当一个延迟特性数据的峰值低于另一个延迟特性数据的噪声电平的时候，分配装置抑制指径电路的峰值分配。互不相同的天线在相同的基站或分别在不同的基站中提供。
根据本发明的第二方案，一种用于通过组合对接收信号执行解扩的指径电路的输出实现CDMA通信的CDMA移动通信装置，包括：
减法装置，用于在分别对应于由互不相同的天线传输的接收信号的至少两个相关器分别输出的延迟特性数据之间执行减法运算；
峰值检测装置，用于检测减法结果的峰值；以及
用于向解扩接收信号的指径电路分配信号电平高于和低于基准电平的相减结果的峰值，这样所分配指径电路的输出被组合。
当由所述至少两个相关器输出的延迟特性数据的噪声电平互不相同时，并且当一个延迟特性数据的峰值低于另一个延迟特性数据的噪声电平的时候，分配装置抑制指径电路的峰值分配。减法装置、峰值检测装置和分配装置集成在一个单个的芯片上。互不相同的天线在同一个基站或分别在不同的基站中提供。
根据本发明的第三方案，一种用于通过组合对接收信号执行解扩的指径电路的输出实现CDMA通信的CDMA移动通信装置的搜索电路包括：
减法装置，用于在分别对应于由互不相同的天线传输的接收信号的至少两个相关器分别输出的延迟特性数据之间执行减法运算；
峰值检测装置，用于检测减法结果的峰值；以及
用于向解扩接收信号的指径电路分配信号电平高于和低于基准电平的相减结果的峰值，这样所分配指径电路的输出被组合。
根据本发明的第四方案，一种用于通过组合对接收信号执行解扩的指径电路的输出实现CDMA通信的CDMA移动通信方法包括：
减法步骤，用于在分别对应于由互不相同的天线传输的接收信号的至少两个相关器分别输出的延迟特性数据之间执行减法运算；
峰值检测步骤，用于检测相减结果的峰值；以及
分配步骤，用于向解扩接收信号的指径电路分配信号电平高于和低于基准电平的相减结果的所述峰值，这样所分配指径电路的输出被组合。
简而言之，通过仅在减法结果的峰值高于或低于基准电平时向指径电路分配延迟特性数据的减法结果的峰值，本发明可避免指径电路的浪费分配，并且由此可限制功率消耗而不会增加指径电路的复杂性或该电路的尺寸。
参照本发明最佳实施例的附图，通过随后给出的详细描述将能够更全面的理解本发明，但这不应当被看作是限制本发明，而应当看作是仅仅为了解释和理解本发明。
在附图中：
图1示出CDMA移动通信***的结构的框图；
图2示出CDMA移动通信***的结构的框图，示出了从同一基站的一个天线到另一个天线的切换；
图3示出来自同一基站中的各个天线的传输信号的示意说明图；
图4示出由减法单元进行延迟特性数据的减法计算后的数据的示意图；
图5示出搜索电路内部结构的框图；
图6示出在图5所示搜索电路中的减法电路的结构实例的框图；
图7示出根据本发明的CDMA移动通信***中的通信方法的流程图；
图8示出在执行分集切换的情况下的移动台和基站的位置关系的示意图；
图9示出在执行软切换的情况下的移动台和基站的位置关系的示意图；
图10示出典型搜索电路的内部结构的框图；
图11A和11B示出了由各个基站的相关器输出的延迟特性数据；
图12示出图11A的延迟特性数据的输出波形和11B的延迟特性数据的输出波形的简单组合结果的波形图；
图13示出在各个基站具有相同噪声电平的延迟特性数据的组合结果的波形图。
参照附图，根据本发明的最佳实施例，下面将对本发明进行更详细地讨论。在下面的描述中，提出了许多特定的细节以提供一个对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，显然不需要这些特定的细节也可实施本发明。在其它情况下，为了避免本对发明不必要的误识，没有详细示出熟知的结构。而且，在下面的公开中，公开和附图中的相似元件将以相似的参考数字表示。
图1示出根据本发明的CDMA移动通信***的一个实施例的框图。在图1中，通信装置100作为移动通信***中的移动台使用。因此，装置100具有天线5，用于同基站进行发送和接收无线波的工作；无线部分6，用于把接收的无线波转换成码段速率；相关器7和8，用于在转换之后对码段速率执行解扩；搜索电路9，用于检测解扩后的信号的峰值；指径电路10和11，分配了多个识别的比率波；以及一个多径接收电路12，用于在解扩之后组合数据。应当注意的是，图1示出发生了从基站61a到基站62a的切换的情况。
通过使用这种结构，移动台的通信装置100通过天线5接收来自基站61a和62a的传输信号3和4。接收的信号由无线部分6转换成码段速率。转换成码段速率的基站61a的传输信号由对应于基站61a的相关器7解扩。另一方面，转换成码段速率的基站62a的传输信号由对应于基站62a的相关器8解扩。对于基站61a和62a的解扩信号来说，接收功率的峰值检测由搜索电路9执行。通过检测的峰值可识别多个分开的信号。
接着，多个识别的信号被分配到基站61a的指径电路10和基站62a的指径电路11。而且解扩后的数据由多径接收电路12组合以输出解码的数据13。
正如上面所提到的，图1所示的情况为发生了从基站61a到基站62a的切换(分集切换)。应当注意的是，本发明并不仅仅适用于发生分集切换的情况，也适用于从一个天线到相同基站的另一个天线的切换(软切换)发生的情况。这种情况在图2中示出。换句话说，在图2所示的情况中，天线从基站61a的一个天线ANT1切换到同一基站的另一个天线ANT2是软切换。
如上所述，来自基站61a的各个天线ANT1至ANT3的扇区601至603的移相信号被传送。换句话说，如图3所示，通过研究传输信号的一个帧，在扇区601传输的信号、在扇区602传输的信号和在扇区603传输的信号被微分并且彼此调节相位。
回到图2，作为移动台的通信装置100的内部结构与图1类似。换言之，本发明的特征在于峰值检测在从对应于来自不同天线的接收信号的各个相关器输出的一个延迟特性数据中减去其它的延迟特性数据之后执行。不同的天线可在同一基站或互不相同的基站中提供。相应地，在图2所示的结构中，下面的操作被执行。
这里假定对应于图1的基站61a和62a的相关器7和8的输出波形如图11A和11B所示。换言之，相关器7和8的内部结构与已经技术中的一样。
参照图11A，基站61a的延迟特性数据具有两个接收功率的峰值。换言之，第一峰值14和第二峰值15是基站61a的峰值。
参照图11B，基站62a的延迟特性数据具有两个接收功率的峰值。换言之，第一峰值16和第二峰值17是基站62a的峰值。
通过图11A和11B可以理解，基站61a和62a的延迟特性数据的接收电平不同。换言之，基站61a和62a中的噪声电平不同。因此，根据本发明，基站61a和62a的延迟特性数据的差值被计算。在图11A和11B所示的特定实例中，基站61a的延迟特性数据从基站62a的延迟特性数据中减去。所得的相减数据在图4中示出。
在搜索电路9中，由基站62a的延迟特性数据减去基站61a的延迟特性数据所得的相减数据分配到指径电路。在这种情况下，高于噪声电平的峰值分配给基站62a的指径电路11，而低于噪声电平的峰值分配给基站61a的指径电路10。
根据本发明的移动台的所示实施例中的搜索电路9的内部结构在图5中示出。参照图5，搜索电路9包括减法电路90，用于对相关器7和8输出的延迟特性数据执行减法计算；峰值检测电路91，用于在相减结果中检测高于或低于噪声电平的峰值；以及分配部分92，用于把峰值检测电路91检测到的峰值分配给指径电路10和11。
通过使用上述结构，延迟特性数据的相减结果数据的峰值与接收信号一起分配到指径电路。在这种情况下，高于噪声电平的峰值分配给指径电路10，低于噪声电平的峰值分配给指径电路11。在图5中，搜索电路9中的减法电路90、峰值检测电路91和分配部分92可以集成的LST(大型集成电路)的一个芯片上，如用于使用DSP(数字信号处理器)实现。集成在LSI中有利于降低通信装置100的规模。
同时，为了获得图4所示的数据，必须把具有较低噪声电平的数据从具有较高噪声电平的数据中减去。为了实现这一点，必须在减法电路90中的减法器90b的前面的级配备一个转换器90a，以用于在减和被减侧之间转换。在这种情况下，相关器7和8的输出电平由控制部分200进行比较，以用于根据比较结果控制转换器90a执行的转换。在所示实例中，转换器90a可以转换为图11B的信号输入到被减侧，而图11A的信号输入到减侧。
应当理解在从三个天线接收传输信号时，来自三个相关器的延迟特性数据的输出电平被比较，以用于把转换器转换为把第二高的延迟特性数据从最高延迟特性数据中减去。在这种情况下，采用了三个输入的转换。
在上面提出的所示实例中，基站62a的第一峰值16和第二峰值17分配到基站62a的指径电路11。之后，基站61a的第一峰值14分配给基站61a的指径电路10。
此时，由于峰值15并不在接收功率的零电平以下，所以它不能分配给指径电路。如上所述，搜索电路9不把基站61a的第二峰值分配给指径电路。换言之，延迟特性数据的峰值不分配给其输出数据不用于多径接收电路12中的组合的指径电路。换言之，在分配指径电路时，如果分别从两个相关器输出的延迟特性数据的噪声电平彼此不同，那么当一个延迟特性数据的峰值低于另一个延迟特性数据的噪声电平时，指径电路的峰值分配被抑制。相应地，指径电路可以不浪费操作，从而降低了功率消耗。
因此，不需要在多径接收组合中执行最大速率组合，而可选择有效的指径电路以简化处理过程，从而降低电路的尺寸并且因此而降低功率消耗。
在根据本发明的CDMA移动通信***中，可实现下面的CDMA移动通信方法。换言之，所示方法是用于通过组合对接收信号解扩的指径电路的输出实现CDMA通信的CDMA移动通信方法，其中对应于来自互不相同天线的接收信号的至少两个相关器的输出中的其它延迟特性数据从一个延迟特性数据中减去，以用于根据相减结果检测峰值，这样用于解扩接收信号的指径电路分配到了高于噪声电平的峰值和低于噪声电平的峰值。随后，分配的指径电路的输出被组合。
参考图7的流程图将讨论这种通信方法。在图7中，首先，在对应于来自互不相同的天线的接收信号的至少两个相关器分别输出的延迟特性数据中，另一个数据被一个数据减去(步骤51)。随后，根据相减结果检测峰值(步骤52)。之后，用于解扩接收信号的指径电路分别分配到了高于噪声电平的峰值和低于噪声电平的峰值(步骤53)。分配的指径电路的输出被组合。
通过使用图4所示的上述通信方法，基站62a的第一峰值16和第二峰值17分配给指径电路11。之后，峰值14分配给基站61a的指径电路10。
此时，由于峰值15并不在接收功率的零电平以下，所以它不能分配给指径电路。换言之，在分配指径电路时，如果分别从两个相关器输出的延迟特性数据的噪声电平彼此不同，那么当一个延迟特性数据的峰值低于另一个延迟特性数据的噪声电平时，指径电路的峰值分配被抑制。
因此，搜索电路9不把低于另一基站的噪声电平的路径分配给指径电路。所以，不需要在多径接收组合中执行最大速率组合就可以分配有效地指径电路。
如上所述，由于搜索电路9不把延迟特性数据的峰值分配给其输出数据将不在多径接收电路12的组合中使用的指径电路中，所以指径电路从不浪费操作。这样就减少了功率消耗。
如上所述，通过只在延迟特性数据的相减结果高于或低于基准电平时才将其分配给指径电路，本发明避免了指径电路的浪费分配并且由此限制了功率消耗。
尽管通过本发明的实施例已经图示并描述了本发明，但本领域的普通技术人员应当理解，在不背离本发明宗旨和范围的情况下，可以进行前述的以及各种的变化，并且可对其进行增删。因此，本发明不应被理解为受限于上述的特定实施例，而是包括了根据附属权利要求的特征所包括的范围内的所有可能的实施例。

Claims (15)

1.一种用于通过组合对接收信号执行解扩的指径电路的输出实现CDMA通信的CDMA移动通信装置，包括：
减法装置，用于在分别对应于由互不相同的天线传输的接收信号的至少两个相关器分别输出的延迟特性数据之间执行减法运算；以及
分配装置，用于向解扩接收信号的所述指径电路分配信号电平高于和低于基准电平的减法结果，这样所分配指径电路的输出被组合。
2.一种用于通过组合对接收信号执行解扩的指径电路的输出实现CDMA通信的CDMA移动通信装置，包括：
减法装置，用于在分别对应于由互不相同的天线传输的接收信号的至少两个相关器分别输出的延迟特性数据之间执行减法运算；
峰值检测装置，用于检测相减结果的峰值；以及
分配装置，用于向解扩接收信号的所述指径电路分配信号电平高于和低于基准电平的相减结果的所述峰值，这样所分配指径电路的输出被组合。
3.根据权利要求1所提出的CDMA移动通信***，其中当由所述至少两个相关器输出的所述延迟特性数据的噪声电平互不相同时，并且当一个延迟特性数据的峰值低于另一个延迟特性数据的噪声电平的时候，所述分配装置抑制所述指径电路的峰值分配。
4.根据权利要求2所提出的CDMA移动通信***，其中所述减法装置、所述峰值检测装置和所述分配装置集成到一个单个的芯片上。
5.根据权利要求1所提出的CDMA移动通信***，其中所述互不相同的天线在同一个基站中提供。
6.根据权利要求1所提出的CDMA移动通信***，其中所述互不相同的天线分别在不同的基站中提供。
7.一种用于通过组合对接收信号执行解扩的指径电路的输出实现CDMA通信的CDMA移动通信装置的搜索电路，包括：
减法装置，用于在分别对应于由互不相同的天线传输的接收信号的至少两个相关器分别输出的延迟特性数据之间执行减法运算；
峰值检测装置，用于检测相减结果的峰值；以及
分配装置，用于向解扩接收信号的所述指径电路分配信号电平高于和低于基准电平的相减结果的所述峰值，这样所分配指径电路的输出被组合。
8.根据权利要求7所提出的搜索电路，其中当由所述至少两个相关器输出的所述延迟特性数据的噪声电平互不相同时，并且当一个延迟特性数据的峰值低于另一个延迟特性数据的噪声电平的时候，所述分配装置抑制所述指径电路的峰值分配。
9.根据权利要求7所提出的搜索电路，其中所述减法装置、所述峰值检测装置和所述分配装置集成到一个单个的芯片上。
10.根据权利要求7所提出的搜索电路，其中所述互不相同的天线在同一个基站中提供。
11.根据权利要求7所提出的搜索电路，其中所述互不相同的天线分别在不同的基站中提供。
12.一种用于通过组合对接收信号执行解扩的指径电路的输出实现CDMA通信的CDMA移动通信方法，包括：
减法步骤，用于在分别对应于由互不相同的天线传输的接收信号的至少两个相关器分别输出的延迟特性数据之间执行减法运算；
峰值检测步骤，用于检测相减结果的峰值；以及
分配步骤，用于向解扩接收信号的所述指径电路分配信号电平高于和低于基准电平的相减结果的所述峰值，这样所分配指径电路的输出被组合。
13.根据权利要求12所提出的CDMA移动通信方法，其中在所述分配步骤，当由所述至少两个相关器输出的所述延迟特性数据的噪声电平互不相同时，并且当一个延迟特性数据的峰值低于另一个延迟特性数据的噪声电平的时候，所述指径电路的峰值分配被抑制。
14.根据权利要求12所提出的CDMA移动通信方法，其中所述互不相同的天线在同一个基站中提供。
15.根据权利要求12所提出的CDMA移动通信方法，其中所述互不相同的天线分别在不同的基站中提供。
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