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Description
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 發明背景 I. 發明範圍 本案係1994年9月3〇曰申請之美國專利申請案第 〇8/316,177號之-部分,名稱爲:供展佈頻譜0近接通 訊系統用之多路徑搜索處理器。本發明大致係關於展佈頻 譜通訊系、统’特別地,係關^行動電話通訊系統的信號處 理。 II. 相關技藝説明 在無線電話通訊系統如行動電話系統,個人通訊系統, 及無線市内電話系統中,眾多用户可於一無線頻道上通訊 以連接换線電話系統。無線頻道上的通訊可以是數種多向 近接技術之一,以方便有限頻譜上的眾多用户。這些多向 近接技術包括:分時多向近接(TDMA),分頻多向近接 (FDMA)與分碼多向近接((:〇1^八)。CDMA技術有多項優 點,一典型C DM A系統可參考199〇年2月i 3曰頒給奇何森 等人之美國專利第4,901,307號,名稱爲:使用衛星或陸地 強波器之展佈頻譜多向近接通訊系統,其讓渡給本發明之 受託人在此併供參考。 在上述專利中揭露一種多向近接技術,其中許多行動電 話用户各具有一收發器,用CDMA展佈頻譜通訊信號經由 衛星強波器或陸地基地台來通訊。在使用中的CDMA通訊 中,可多次再使用頻譜,因此允許增加系統用户容量。 美國專利第4,901,307號揭露之CDMA調變技術,與使用 衛星或陸地頻道而用於通訊系統中的窄帶調變技術比較, -4- 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) A4規格(2丨0'〆297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝_ ..訂 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明(2 ) 具有許多項優點。陸地頻道對於任何通訊系統特別是多路 信號會產生許多特別問題。C d Μ A技術的使用可減輕多 路技之逆效應如衰減,以克服陸地頻道的特別問題,同時 還可利用其優點。 美國專利第4,901,307號揭露的CDMA技術,意欲在遠地 裝置與衛星通訊的雙向鏈中使用一致的調變與解調變。於 是其揭露使用一導航載波信號作爲一致的相位參考,供衛 星至遠地裝置鏈與基地台至遠地裝置鏈使用。但是在陸地 &胞式環境中’最後因頻道相位中斷而引起的嚴重多路徑 衰減,以及從遠地裝置發射導航載波信號所需的高功率, 皆使得遠地裝置至基地台鏈之間不可能使用一致的解調變 技術。參考1990年6月25曰申請之美國專利第5,103,459號, 名稱爲:於CDMA行動電話系統中產生信號波形之系統與 方法’其讓渡給本發明之受託人,該案在此併供參考,其 藉由使用不一致的調變與解調變技術,在遠地裝置至基地 台鏈之中克服多路徑的逆效應。 在CDMA行動電話系統中,可在所有基地台的通訊中使 用相同的頻帶。在基地台的接收器,可分離的多路徑如位 置路徑的線路及建築物反射出的另一路徑,皆作多樣化合 併以加強數據機效能。提供處理增益的諸C d Μ A波形性質 ’也可用在佔據相同頻帶的諸信號之間作鑑別。此外,高 速僞雜訊(PN)調變可分離相同信號中許多不同傳播路徑, 假設路徑延遲之差大於PN小片時段。若在CDMA系統中 使用約1 MHz的P N小片率,則全展佈頻譜處理增益,其等 __ -5- 本紙張尺度適财關家標準(CNS ) ( 210X297公釐)' ----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _裝· '丁 4β A7 B7 五、發明説明(3 於展佈頻譜與系統資料率的比率,可用在具1微秒以上延 遲差異的路徑中。1微秒路徑延遲差分約相當於3〇〇米的差 分路徑距離。市區環境通常提供超過1微秒的差分路徑延 遲。 陸地頻道的多路徑性質在接收器產生已越過數個不同傳 播路徑的信號。多路徑頻道的特徵是引入信號中的時間展 佈,該化號由頻道中發射。例如若是於一多路徑頻道上傳 送一理想脈衝,則收到的信號是一串脈衝。多路徑頻道的 另一特徵是頻道中的各路徑有不同的衰減因數。例如若是 於一多路徑頻道上傳送一理想脈衝,收到脈衝串中的各脈 衝具有的信號強度與其他收到的脈衝強度大致不同。多路 徑頻道的另一特徵是頻道中的各路徑會在信號上產生不同 的相位。例如若是於一多路徑頻道上傳送一理想脈衝,則 收到的脈衝串中的各脈衝具有的相位大致與其他收面的脈 衝不同。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ί .社衣— _ Μ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在無線頻道中藉由信號遇到環境中的障礙物如建築物、 樹、車子與人等的反射而產生多路徑。大致上由於產生多 路徑的結構的相對運動,因此無線頻道是随著時間而變化 的多路徑頻道。例如若是於隨著時間而變化的多路徑頻道 上傳送一理想脈衝,則收到的脈衝串會依時間函數位作時 間位置、衰減及相位的變化,該時間是傳送理想脈衝的時 間。 頻道的多路徑指派徵會導致信號衰減,衰減是多路徑頻 道相位特徵的結果。當多路徑向量反向相加時即發生衰減 6- 本紙張尺度適用宁國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A7 五、發明説明(4 使4于接收仏號比任一原來信號都小。例如若在具2個路 控的多隸頻道中傳送正弦波,丨中第—路徑的衰減因數 是XdB,時間延遲在的相移是θ經,而第二路徑的衰減因 數是XdB,時間延遲㈣相移是,則在頻道的輸 出收到信號。 在窄帶調變系統如傳統無線電話系統使用的類比F M調變 中,無線頻道中多路徑的存在會產生嚴重的多路徑衰減。 但是如上所述在寬帶CDMA中,可在解調變過程中鑑別出 不同的路徑。此鑑別不僅大量減少多路徑衰減的嚴重,而 且對CDMA系統有利。 減輕衰減的逆效應之另一方法是多樣化。因此期望提供 某種形式的多樣化,以使系統減少衰減。存在三種主要的 多樣化:時間多樣化、頻率多樣化、空間路徑多樣化。 使用重覆、時間交錯與誤差校正是得到時間多樣化的最 好方法,而編碼偵測會產生冗餘。包含本發明之系統可使 用這些技術中的任一種作爲時間多樣化。 由於CDMA本身具有寬帶性質,因此藉由在寬的頻帶上 展佈信號能量而提供一種頻率多樣化。因此頻率的選擇性 衰減僅影響C D Μ A信號頻帶中的小部分。 得到空間與路徑多樣化的方法是提供多信號路徑,其從 一遠地裝置經由同時通過2或多個基地台的鏈,以及在單 一基地台使用2個或多個分離的天線元件。此外,藉由展 佈頻譜處理而利用多路徑環境以得到路徑多樣化,如上所 述這是藉由允許以不同傳播延遲得到的信號,以分離方式 -7- 各紙張尺度適用中國國家標準(CNS > A4規格(210X297公着) (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 五、發明説明(5 接收及處理而達成。例如關於路徑多樣化可參考1992年3 月21日申請的美國專利第51〇15〇1號,名稱爲:cdma行 動電話系統中的軟交遞,以及1992年4月2 8曰申請的美國 專利第5,109,390號,名稱爲:CDMA行動電話系統中的多 樣化接收器,二者皆讓渡給本發明之受託人。 藉由控制發射器功率而進一步控制衰減的不利影響至某 一程度,供基地台與遠地裝置功率控制用的系統可參考 1991年10月8日申請的美國專利第5,〇561〇9號,名稱爲: 於CDMA行動電話系統中控制發射功率之方法與裝置,其 也讓渡給本發明之受託人。 美國專利第4,901,307號揭露的CDMA技術意欲使用較長 的PN序列,而各遠地裝置的用户皆指派一個不同的pN序 列。在所有非0的時間位移下,PN序列的不同PN序列與自 動相關連之間的交越相關連,都具有近似〇的平均値以允 許不同用户信號於接收時能鑑別出。(自動相關連與交越相 關連要求1代表邏輯〇,而_丨代表邏輯丨,或是類似的對映 以得到〇的平均値。) 但是這種PN信號不是正交。雖然交越相關連在整個序列 長度上大致上平均爲〇,在短時段如資訊位元時間中,交 越相關連是二項分配的随機變數。因此若信號在相同功率 頻譜法度下疋寬帶鬲斯雜訊,則其干擾大致相同。因此其 他用户信號,或相互干擾雜訊,都會限制系統容量。 聚所週知的是可建構一组n個正交二元序列,各序列長度 爲η,η是2的任意乘冪,可參考Prentice_HaU於丨gw年出版 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 訂
A7 B7 五、發明説明(6 ) ’由Golomh等人著作的「具空間應用之數位通訊」,4 5 _ 64頁。事實上多數長度下正交二元序列組也是已知,其係 小於200的4的乘冪。—種易於產生的這類序列稱爲瓦西函 數,也稱爲哈達馬矩陣。 可遞迴定義η階的瓦西函數爲: W(n) W(n/2) , W(n/2) W(n/2) , W'(n/2) 式中W’是W的邏輯互補,而%〇) = 〇,因此 W(2) o, o. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) _装· '訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 及αο,""1, 1,αα ^////. IT / 1/ / 01011010 ./ /// / / / /r oooollll / / / / I / /// olio 011U0110 f〆·/ / //// I /- I / / / ooll 00110011 V. 〆 / / / 〆 I f / I / / I / / olol olulolol o, c? ο^ααα(ιο,αααα W(4)= W(8)= 瓦西符號,序列,或碼,是瓦西函數矩陣的一列。n階的 瓦西函數矩陣包含η個序列,各係長度n的瓦西小片。各瓦 西碼有一對應的瓦西號碼,而瓦西號碼列的號碼(丨至 -9- 干 I 个 ί ί - 釐 公 7 9 2 η),其中在該列找到—瓦西碼。例如上述n = 8的瓦西函數 陣瓦西號碼1中列的値都是〇,*瓦西號碼5的的値爲〇 〇, 0, 〇, 1, 1, 1, 1 。 η階的瓦西函數矩陣(以及其他長度订的正《函數)的性質 爲在η位疋的間距中’組内所有不同序列之間的交越相關 連都是0。這可由以下事實看出,即與所有其他序列不同 的各序列’其不同處剛好只有其位元數的一半。也應該注 意的是總有-序歹㈣値都是〇,而其他序列則包含一 ^與 一半〇。由邏輯G而非-+ 1與—半。组成的瓦西符號稱爲瓦 西零符號。 在遠地裝置至基地台的逆鏈頻道上,不存在導航信號以 ,沒有相差。因此需要—種方法在具低Eb/N。(每位元的 能量/雜訊功率密度)之衰減頻道上提供高品質鏈。逆鏈上 的瓦西函數調變是一種得到64元調變之簡單方法,其於— 組6個碼符號上—致地對映“個瓦西碼。陸地頻道的特徵 是相位的變化率較低。因此藉由選擇一瓦西碼時段,其與 頻道上相位變化率相比較短,則可達到在一瓦西碼長度上 的一致解調變。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在逆鏈頻道上,遠地裝置傳送出的資訊可決定瓦西碼, 例如3位元資訊符號可對映至上述W(8)的8個序列。用快 速哈達馬轉換(FHT),可在接收器中將瓦西編碼符號解對 映至原始資訊符號的估計値。較佳的解對映或選擇過程可 產生軟決策資料,其可提供給解碼器作極大可能性解碼。 用FHT來執行解對映過程,FHT用各可能的瓦西序列將 :紙張尺度適用中國國家“ (cli7^ii7210x2V7l釐1 ———— A7 A7 五、 發明説明(8 收到的序列相關連。用選擇電路來選擇最可能的相關連値 ,將其定比例以當成軟決策資料。 多樣化展佈頻譜接收器或多徑接收器設計包含多個資料 接收器以減輕衰減效應。通常指派各資料接收器來解調變 信號,其已越過一不同路徑,其可因爲使用多重天線或導 因於頻道的多路徑性質。在根據正交信號設計的解調變該 調變信號中,各資料接收器將各可能的對映値用F η T與接 收的信號相關連。將各資料接收器的F Η Τ輸出合併,接著 選擇電路根據最大的合併FHT而選擇最可能的相關連値, 以輸出並產生一解調變軟決策符號。 在美國專利第5,103,459號所述的系統中,呼叫信號的開 始値是每秒9600位元的資訊源,其接著用1 / 3前誤差校正 編碼器轉換成每秒28,800個符號的輸出串。每次將這些符 號分成一群6個以形成每秒4800個瓦西符號,各瓦西符號 選擇64個正交瓦西函數之一,這些瓦西函數係時段中的64 個瓦西小片。使用用户指定的ρ Ν序列產生器來調變瓦西小 片。用户指定的ΡΝ序列接著分成2個信號,其中之一用同 相(I)頻道Ρ Ν序列調變,而另一個用正交相(Q )頻道Ρ Ν序 列調變。I頻道調變與Q頻道調變在1.2288 MHz ΡΝ展佈率 下,都提供每瓦西小片4個小片。I與Q調變資料是合併的 偏移正交相移鍵(OQPSK),用以傳送。 在上述美國專利第4,901,301號中所述的CDMA細胞式系 統,各基地台提供有限的通信範園,並經由細胞式系統開 關將其通信範圍内的遠地裝置鏈至大眾交換網路(PSTN) -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2ί0><29<7公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· -訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 B7 五、發明説明(9 ) 。當遠地裝置移至新基地台的通信範圍中,用户的通話即 父由新基地台控制。基地台至遠地裝置的信號傳送路徑稱 爲前鏈,而遠地裝置至基地台的信號傳送路徑稱爲逆鏈。 如上所述’ P N小片間距定義必須具有2個路徑的最小分 離以便合併。不同路徑於解調變前,必須先決定址收信號 中路徑的相對到達時間(或偏移)。頻道元件數據機執行此 功能的方法是,搜索一序列可能路徑偏移,並在各可能路 徑偏移處測量接收能量。若與可能偏移有關的能量超過某 —門檻,則指派一信號解調變給該偏移。接著出現在該路 徑偏移的信號將其他解調變元件在其各自偏移處的値加起 來。根據搜索解調變元件能量位準而指派解調變元件之方 法與裝置,可參考1993年10月28曰申請的美國專利申請案 第08/144,902號,名稱爲:於能夠接收多重信號之系統中 的解調變元件指派,其讓渡給本發明之受託人。此一多樣 化或多徑接收器提供強力的數位鏈,因爲所有路徑必須於 合併信號劣化前一起衰減。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 圖1顯示從單一遠地裝置到達基地台的典型信號組。縱軸 以分貝(dB)表示接收功率,橫軸信號因多路徑延遲而延遲 的到達時間。進入頁的轴(未顯示)則表示時段。頁的共平 面中的各信號峰已於一共同時間到達,但是由遠地裝置在 另一時間傳送。在共平面中,遠地裝置於峰右方的傳送時 間比峰左方的傳送早。例如最左峰2對應最近傳送的信號 。各信號峰2-7已越過不同的路徑,因此顯示不同的^間 延遲與不同的振幅回應。由峰2-7表示的6個不同信號峰係 -12 本紙張尺度適用中國國家樣準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(10 ) 嚴重多路徑環境的表示。典型的市區環境產生較少的可用 路徑。系統的雜訊層由具較低能量位準的峰與谷表示。搜 索元件的工作是識別信號峰2_7橫軸測量到的延遲,供可 能的解調變元件指派用。解調變元件的工作是解調變—組 多路徑峰以合併成單一輸出。解調變元件的另一工作是— 旦指派給多路徑峰後,即追蹤該峰因爲其會随著時間移動 0 也可視橫抽爲以PN偏移爲單位。在任一時間,基地台接 收來自單一遠地裝置的各種信號,各信號已越過不同的路 徑且具有與其他信號不同的延遲。用PN序列調變遠地裝置 的L號。也在基地台產生P N序列的複製,在基地台用與其 時序對準的PN序列碼個別解調變各多路徑信號。可視橫軸 座標對應PN序列碼偏移,以便於該座標用以解調變信號。 要注意的是各多路徑峰的振幅的變化是時間函數,如多 路徑峰的不均等的邊所示。在圖中有限時間多路徑峰無重 大變化。在更延伸的時段中,随著時間進展而多路徑峰消 失,並產生新的路徑。随著路徑距離變化峰也可以滑向前 方或後方的偏移,因爲遠地裝置在基地台的通信範圍内移 動°各解調變元件在指派給它的信號中追縱小的變化。搜 索過程的工作是產生目前多路徑環境的記綠,其由基地台 接收。 在典型無線電話通訊系統中,遠地裝置發射器可用語音 編碼系統,其可在變動率格式下編碼語音資訊。例如語音 動作的暫停會降低資料率。降低的資料率會減少對其他用 13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS〉A4規格(210X297公釐) (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝. 、訂- 五、發明説明(11 ) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 户的干擾位準’其導因於遠地裝置的傳送。在接收器,或 其他與接收器有關者,用語音編碼系統重建語音資訊。除 了語音資訊外,遠地裝置也可單獨傳送相語音資訊或二者 的合併。 適用於此環境的語音編碼器,可參考於丨994年1 2月2 3日 申β青的美國專利申請案第08/363,170號,名稱爲:可變率 語音編碼器,其讓渡給本發明之受託人。語音編碼器以4 種不同率’如約每秒8,000位元(bps),4,000 bps,2,0〇〇 bps與1,000 bps,從語音資訊的數位樣本中產生編碼資料 ’這是根據2 0微秒(m s )框内的語音活動。對應9,6〇〇 (bps ) 的最高率資料框稱爲全率框,而4,8〇〇 bps稱爲半率框, 2,400 bps稱爲四分率框,而L200 bps稱爲八分率框。編碼 過程與框格式化過程中,率資訊都沒包括在資料中。當遠 地裝置過程以小於全率傳送資料時,則遠地裝置傳送信號 的工作週期與資料率相同。例如遠地裝置於四分率下以四 分之一時間傳送信號。至於其他四分之三時間遠地裝置則 沒傳送信號。 遠地裝置包括一資料短脈衝隨機器,在已知要發射信號 的資料率,遠地裝置的特定識別號碼,及當日時間下,資 料短脈衝随機器決定於遠地裝置可於那些時段發射,以及 於那些時段其不能發射。在小於全率下操作時,則遠地裝 置内的資料短脈衝随機器僞随機地分配傳送短脈衝内的有 源時段。基地台内也包括一對應的資料短脈衝隨機器,以 便基地台能根據時間及遠地裝置的特定識別號碼來再生僞 -14- 匕紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4规格(2ωχ297公着 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝 ..訂 A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 15- 、發明説明(12 随機分配,但是先決條件是基地台不知道發射信號的資 率。 八分率時段決定所謂時段的價値群,遠地裝置在價値群 時段以及另一組僞随機分配時段中,於四分率操作時發射 、。遠地裝置在四分率時段以及另一组僞隨機分配時段中, 於半率操作時發射。遠地裝置在全率操作時仍連續發射。 依此,不論發射信號的資料率,對於價値群的各時段,當 對應的遠地裝置在發射信號時一定會對應一時間。有關資 料短脈衝随機器的詳情可參考1994年8月16日申請之美國 專利申請第08/29U647號,名稱爲:資料短脈衝隨機器, 其讓渡給本發明之受託人。 爲了保留資源供實際語音傳送資料用,遠地裝置不於各 框傳送該率。因此接收器必須根據收到信號而決定編碼與 傳送資料時的率,以便與語音編碼器有關的接收器能正確 地重建語音資訊。在沒接收發射器的率資訊下,決定編碼 短脈衝資料率的方法,可參考1994年4月26日申請之美國 專利第08/233,570號,名稱爲:於通訊接收器中決定傳送 可變率資料的資料率之方法與裝置,其讓渡給本發明之受 託人。上述申請專利揭露的決定資料率的方法,係於已接 收信號並解調變後才執行,因此搜索過程中無率資訊可用 〇 在基地台,各個別遠地裝置信號必須從接收的呼叫信號 中識別’有關在基地台解調變收到的遠地裝置信號的系統 與方法,可參考美國專利第5,1〇3,459號,圖2是上述美國 表紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21 〇 X 297公釐 !-衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 、發明説明(13 ) 專利第5,1〇3,459號所述基地台設備的方塊圖,該設備可解 調變逆鏈遠地裝置信號。 典型的習用基地台包含數個獨立搜索器與解調變元件, 由微處理器控制搜索器與解調變元件,在此典型具體實例 中,爲了維持高系統容量,系統中的各遠地裝置不會發射 導航信號。缺少導航信號的逆轉,會増加調查所有可能時 間偏移所需的時間,在該偏移可接收遠地裝置信號。通常 導航k號在高於交通攜帶信號的高功率下發射,因此與接 收的交通頻道信號比較,會增加收到導航信號的信雜比。 對比下,理想地各遠地裝置發射的逆鏈信號,其到達時具 有與接收自其他任一遠地裝置的功率位準相同的功率位準 ,因此具有低的信雜比。此外導航頻道傳送已知的資料序 歹J在播導航彳s號下’搜索過程必須檢查所有資料可能已 傳送的可能性。 圖2顯示習用基地台的典型具體實例,圖2的基地台有一 或多個天線12以接收CDMA逆鏈遠地裝置信號14。通常 將市區基地台的通信範圍分成3個稱爲扇形區的子區。每 扇形區有2個天線,而典型基地台共有6個接收天線。用類 比接收器1 6將收到信號下轉換成基帶,其量化收到的信號 I與Q頻道並將這些數位値經由信號線1 8傳送至頻道元件數 據機20。典型的基地台包含多個元件數據機如頻道元件數 據機20(圖2中未顯示)。各頻道元件數據機2〇支援單一用 户。在較佳具體實例中頻道元件數據機2 0包含4個解調變 元件22與8個搜索器26。微處理器34控制解調變元件22與 -16- 木紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4^格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 」, 裝. •訂 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(14 ) 搜索器26的操作。將各解調變元件22與搜索器26中的用 户PN設定爲指派給該頻道元件數據機2〇的遠地裝置。微 處理器34使搜索器26通過一組稱爲搜索窗的偏移,其可能 包含多路徑信號峰,其適於指派給解調變元件22。對於各 偏移,搜索器26報告其在該微處理器34的偏移處發現的能 量。接著由微處理器34將解調變元件22指派給由搜索器 2 6識別出的路徑。一旦已將一解調變元件2 2鎖入其指派偏 移的信號時,其即在不受微處理器34監督下獨自追蹤該路 徑’直到路徑衰減或直到微處理器3 4將其指派給新的路徑 〇 圖2的系統中各解調變元件22與搜索器26包含一 FHT處 理器52 ’其能於等於瓦西符號週期的時段中執行一 fht轉 換。FHT處理器是即時操作,這表示在每個瓦西符號間距 中輸入一値並從FHT中輸出一符號値。因此爲了提供快速 搜索過程必須使用一個以上的搜索器26。各搜索器26將 其執行的搜索結果供應回微處理器3 4。微處理器3 4將這些 結果列表用以指派解調變元件2 2给輸入信號。 圖2僅顯示一解調變元件22的内部結構,但應該了解的 是其也適用於搜索器26。頻道元件數據機的各解調變元件 22或搜索器26具有對應的I PN與Q PN序列產生器36, 3 8及用户特定pn序列產生器40,用以選擇一特別的遠地 裝置。用户特定PN序列的輸出40用XOR閘42與44作 XOR,而I PN與Q PN序列產生器36與38的輸出則產生 PN-Ι與PN-Q序列以提供給解展佈器46。調整pn產生器 _____ -17- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) L . 裝. 訂 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 —- B7 五、發明説明(i5~y ~ ~ ~~~-— %,3 8,4 0的時序參考爲指派信號的偏移,以使解展佈 器46將收到的1與Q頻道天線樣本與PN-I及PN-Q序列相關 連,後者與指派的信號偏移一致。4個解展佈器輸出,其 對應每個瓦西小片的4個PN小片,即由累加器48與5〇總^ 起來以形成單一瓦西小片。累加的瓦西小片接著輸入快速 哈達馬轉換(FHT)處理器52。當已收到對應—瓦西符號的 64個小片後,FHT處理器52即將一組㈠個瓦西小片與 個可能的發射瓦西符號之一相關連,並輸出軟決策資料的 64個資料矩陣。FHT處理器52的輸出接著與其他由合併器 28指派的解調變元件合併。合併器28的輸出是軟決策解調 變符號,加上信心權重即可正確識別出原始發射的瓦西符 號。接著將軟決策資料傳送到前誤差校正解碼器2 9作再處 理以恢復原始呼叫信號。接著送出此呼叫經由數位鏈3〇如 T1或E1鏈而到達大眾交換電話網路(PSTn)32。 與各解調變元件22相同,各搜索器26包含具FHT處理器 的解調變資料路徑,該處理器能在等於瓦西符號週期的時 段中執行一 FHT轉換。搜索器26與解調變元件22的唯一 不同是如何使用其輸出,以及其未提供時間追蹤。對於各 處理過的偏移,各搜索器2 6在該偏移找出相關連能量的方 法是:藉由解展佈天線樣本,累加其在瓦西小片内以輸入 至FHT轉換,執行FHT轉換並將各瓦西符號的極大fht輸 出能量總和起來,供搜索器在該偏移搜索。最後的總和則 回報微處理器34。大致上各搜索器通過搜索窗時,微處理 器34會將其他者結成一群,其彼此相距半個pN小片。依 本紙張尺度適财關家辟(CNS) Α4規格(21()><297公瘦)
厂裝! '* (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ·、" Μ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ---- 五、發明説明(16 此’在四分小片的各極大可能偏移誤差中,存在夠大的相 關連能量,以確保不遺失一路徑,因爲搜索器不會與該路 徑的偏移正好相關連。搜索器26通過搜索窗後,微處理器 3 4即評估回報結果,以找出夠強路徑供指派的解調變元件 用,如以上美國專利申請案第8/144 9〇2號所述。 多路徑環境的變化是一定的,因爲遠地裝置與其他反射 物體在基地台通信範圍内移動。依找到多路徑所需的速度 而決足必須執行的搜索次數,以便解調變元件能良好使用 有效路徑。換言之,需要的解調變元件數是路徑數的函數 ,其大致適用於任一時間。爲了達到此需要,圖2的系統 有2個搜索器26與一解調變元件22,供4個解調變整合電 路(1C)使用,脈衝每頻道元件數據機共有4個解調變元件 與8個搜索器。這丨2處理元件中的每一個都包含一完整的 解調變資料路徑,包含FHT處理器,其使用較大且較珍貴 的區域以便於積體電路上執行。除了 4個解調變器1C外, 頻道元件數據機也有一調變器1(:與一前誤差校正解碼器1(: 供總共6個I C晶片使用。需要用功能強大且昂貴的微處理 器來管理與協調解調變元件與搜索器。如圖2所示,這些 電路是完全獨立,並需要微處理器34的嚴密引導以通過正 確的偏移,並處理FHT輸出。每個瓦西符號微處理器34都 接收一中斷以處理FHT輸出,此中斷率單獨即需要使用高 效能微處理器。 數據機所需的6個1C減少至單一 Ic ’其需要較少的微處 理器支援,即更有利,藉此減少直接1(:成本與數據機電路 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. -訂 19- A7 A7 五 、發明説明(17 ) 板的製造成本,以便使用低成本的微處理器(或同時使用支 援數個頻道元件數據機的單一強力微處理器)。只靠1(:製 造過程的小型化特徵,以及將6個晶片一起放入單一模子 是不夠的。需要將搜索器的基本架構重新設計才能製造出 眞正節約成本的單晶片數據機。由以上討論應該明了需要 單一接收與處理裝置,以便能以低成本及架構上更有效的 方式解調變展佈頻譜呼叫信號。 如上所迷本發明可使用一組即時搜索器,或單一整合式 搜索處理器,以快速評估許多的偏移,其可能包含收到呼 叫信號的多路徑。 本發明是一種搜索多路徑信號的方法,其以未知率發射 且可以由功率控制。 發明之概述 本發明是一種搜索多路徑信號的方法,其以未知率發射 且可以由功率控帝j。㈣索方法是線性且不書更法將搜索過 程與包含資料的時間同步。將搜索過程與功率控制群 ,以正確的估計功率。 附圖之簡單説明 經 濟 部 中 央 標 準 為 員 工 消 費 合 作 社 印 製 明 由以下本發明之詳細説明並配合附圖,即可明了本發 之特徵、目標與優點,而相同數字表示相同元件,其中 圖1是典型嚴重多路徑信號情況的圖形; 、 圖2是習用通訊網路解調變系統的方塊圖; 圖3是根據本發明建構的典型CDMA電信系統; 圖4是根據本發明建構的頻道元件數據機的方塊圖; 20- 210X297公釐) ^ V 3 /4 A7 --*----- B7五、發明説明(18 ) 〜 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 圖5是搜索處理器的方塊圖; 圖、耆不使用第-偏移的天線樣本緩衝器的循環性質; 圖7繪不供圖6第—偏移用之第二累加的天線樣本緩衝器 的循環性質;圖8输不使用第二偏移的天線樣本緩衝器的循環性質; 圖9以圖形顯π搜索器如何將接收器輸人當成時間函數處 理;圖10是搜索器前端的方塊圖;圖11是搜索器解展佈器的方塊圖; 圖1 2疋搜索器結果處理器的方塊圖; 圖13是搜索器序列控制邏輯的方塊圖; 圖14的時序圖顯示圖5所示的處理序列,以顯示圖3所示 某其控制邏輯元件的對應狀態;及圖15是搜索處理器的另一方塊圖。 較佳具體實例之説明 在以下於數位無線電話系統中處理通話的方法與系統之 説明中,對於諸過程與步驟作各種參考以達成期望結果。 應該了解的是這種參考不敘述人類的動作或思想,而是指 向各種系統的操作、修正與轉換,此系統包括且特別是指 處理電的電磁號以及電荷、光的信號,或其合併。這種 系統基本上是使用各種資訊儲存裝置常稱爲記憶體,其儲 存資訊的方法是,經由硬碟媒體,或在矽、鎵碎或其他半 導體的積體電路媒體中,原子或超原子電荷的置入與组織 ’以及使用各種資訊處理裝置常稱爲微處理器,以改變其 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2丨0X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -装· -訂 • I -I — «- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ___B7 五、發明説明(19 ) " 情況與狀態以回應這種電的與電磁信號與電荷。儲存與處 理光能量或粒子的記憶體與微處理器具有特別的光特徵, 或其合併,也是在思考中,且其使用與上述本發明的操作 一致0 本發明可以多種資料傳送應用來實施,而且在系統1〇〇内 實施的圖3較佳具體實例是供語音與資料傳送,其中系統 控制器與開關(B S C & S ) 102執行介面與控制功能以便經由 基地台106與遠地裝置104作呼叫通訊。BSC&S 102控制大 眾電話交換網路(PSTN)l〇8與基地台106的通話分配,以 便與遠地裝置104作雙向傳送。 圖4繪示頻道元件數據機110A-110N與根據上述專利所述 的C D Μ A方法與資料格式而操作的基地台内部結構的元件 。複數個天線112提供收到的逆鏈信號丨14至類比發射器接 收器(收發器)116。類比收發器116下轉換逆鏈信號114至 基帶,並且在C D Μ A接收信號的p n小片率的8倍下取樣基 帶波形’方法如上足義。類比收發器116經由基地台r X後 平面信號118,而提供數位天線樣本至頻道元件數據機 110A-110N。各頻道元件數據機U0A-110N可指派給一遠地 裝置,其具有與基地台建立好的有源通訊。各頻道元件數 據機110A-110N於結構上近乎相等。 當指派頻道元件數據機110A給進行中的通話時,則解調 變器前端122與整合式搜索處理器128藉由使用上述專利與 申請專利中所述的方法,將對應遠地裝置的信號與包含在 逆鏈信號114中的複數個呼叫信號孤立。頻道元件數據機 __ -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS )八4規格(2丨〇><297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. --訂 A7
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 110A包括單一整合式搜索處理器128以識別多路徑信號, 其可供解調變器前於122使用。在較佳具體實例中,分時 FHT處理器引擎12〇替整合式搜索處理器128與解調變器前 端122服務。除了共享fHT處理器引擎12〇與相關連的極大 偵測方塊160,整合式搜索處理器128是單獨、自控且自含 的。關於搜索結構的詳情可參考於年9月3 〇日申請的 美國專利申請案第〇8/316,177號,名稱爲:展佈頻譜多向 近接通訊數之多路徑搜索處理器,其讓渡給本發明之受託 人。 FHT處理器引擎120是解調變過程的核心,在較佳具體 實例中FHT處理器引擎120將收到的瓦西符號値與衰減各 可能的瓦西符號相關連,其可能已由遠地裝置發射了。 FHT處理器引擎120輸出對應各可能瓦西符號的相關連能 量,其中較高相關連能量位準相當於較高的可能性,而由 遠地裝置與對應該瓦西號碼的符號通訊。極大偵測方塊 160接著決定64個FHT轉換能量輸出中的極大者。極大相 關連能量與極大偵測方塊160的對應瓦西號碼,F Η T處理 器引擎120中的6 4個相關連能量輸出,皆通過管路解調變 器處理器126作進一步信號處理。極大相關連能量與極大 偵測方塊160的對應瓦西號碼又回到整合式搜索處理器128 〇 管路解調變器處理器126作時間對準,並且將不同偏移收 到的符號資料合併成單一解調變軟決策符號_。此外管路 解調變器處理器126計算收到信號的功率位準。由收到的 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2l〇x297公釐) -¾衣-- •* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -24- 、發明説明(21 功率位準而產生功率控制指示,以命令遠地裝置升高或障 低遠地裝置的發射功率。功率控制指示通過調變器14〇, 以便將该指不加入基地台發射信號,供遠地裝置接收。此 功率控制迴路的操作可參考上述美國專利第 5,056,109 號。 管路解調變器處理器126的軟決策符號串輸出至去交錯器 /前误差扠正解碼器丨30,以便去交錯與解碼。頻道元件 微處理器136監督整解調變程序,以便經由微處理器匯流 排介面134從去交錯器/前誤差校正解碼器13〇得到恢復資 料接著將資料經由數位後主鏈121送出BSC&S 102,以 便將通話與PSTN108連接。 前鏈資料路徑的處理與上述逆鏈的反功能大致相同。從 PSTN108經由BSC&S 102將信號送出數位後主鏈121。數 位後^鏈121經由頻道元件微處理器136將輸入送出編碼器 /去交錯器138。編碼與去交錯資料後,編碼器/去交錯 器138即將資料送出調變器14〇並在此調變,如以上專利所 述。调變器140的輸出146送出發射總和器142,以便從基 帶上轉換以及在類比發射器接收器116中放大前,加入 他頻道元件數據機110Β.謂的輸出。總和方法可參考於 1994年9月3G日中請的美國專利中請案第Q8/3i6 i56號,名 稱爲:供多重數位㈣總和狀_韻式互連,,其讓渡給 本發明之受託人。如以上中請專利所述,對應各頻道元件 數據機110B-110N的發射總和器可以環狀方式級聯,而最 後產生的和則提供給收發器丨16作廣播。 圖5顯示包含整合式搜索處理器128的元件。搜索過程的 &紙張尺度適财目 ® ( CNS ) Α4ίϋ721〇χ297^ I >裝-- «* (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) _訂 五、發明説明(22 ) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 核心是分時FHT處理器引擎120,其如上所述,由整合式 搜索處理器128與解調變前端122(圖5未顯示.)共享整合式 FHT處理器引擎120執行瓦西符號轉換的速率,可高於圖2 FHT處理器52的32倍。此快速轉換力使得頻道元件數據機 110的分時操作能力更強。 在較佳具體實例中用6級蝴蝶網路建構FHT處理器引擎 120。詳情如上所述,可遞迴定義η階的瓦西函數爲: W⑻= W(n/2) , W(n/2) W(n/2) , W'(n/2) 式中W’是W的邏輯互補,而W(1) = 0。 在較佳具體實例中用η = 6來產生瓦西序列,因此用6級蝴蝶 網路將一發射瓦西符號的6 4個可能瓦西小片與6 4個可能瓦 西序列相關連。操作FHT處理器引擎120的結構與方法的 詳情可參考於1993年1 2月2 2日申請的美國專利申請案第 08/173,460號’名稱爲:執行快速哈達馬轉換的方法與裝 置,其讓渡給本發明之受託人。 FHT處理器引擎120的處理量高於其即時操作的對應者 達32倍,爲了得到此優點FHT處理器120必須具有高率的 輸入資料才能處理。已將天線樣本緩衝器17 2特別設定爲 符合此需要,天線樣本緩衝器Π 2以循環方式讀寫。 將搜索過程分成數個單一偏移搜索组,最高等級的群是 天線搜索組。各天線搜索组由複數個搜索窗組成。通常天 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裂_ 訂 iv -25- 1----^五、發明説明(23 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 線搜索組中的各搜索窗與搜索群執行的相等,其中天線搜 索中各搜索窗接收來自不同天線的資料。各搜索窗由一事 搜索多徑組成。一搜索多徑是—組循序搜索偏移,其執行 時間與瓦西符號時段相同。各搜索多徑由一組多徑元件組 成’各多徑元件表示一已知偏移處的單一搜索。 在搜索過程的開始,頻道元件微處理器i36送出指定搜 索窗的參數,其係天線搜索组的一部分。搜索窗的寬度在 PN小片中載明。完成搜索窗所需的搜索多徑數目依搜索 窗所示的PN小片數目而定。每搜索多徑的多徑元件數可由 頻道元件微處理器136指定,或固定爲常數。 再參考圖1,其顯示從單一遠地裝置到達基地台的一典型 信號組,由此更加明了搜索窗、搜索多徑與多徑元件間的 關係。圖1的縱軸以分貝(dB)表示接收的功率,橫軸信號 因多路徑延遲而延遲的到達時間。進入頁的軸(未顯示)則 表示時段。頁的共平面中的各信號峰已於一相同時間到達 ’但是由遠地裝置在另一時間傳送。 也可視橫軸爲以PN偏移爲單位。在任一時間,基地台接 收來自單一遠地裝置的各種信號,各信號已越過不同的路 徑且具有與其他信號不同的延遲。用pN序列調變遠地裝置 的信號。也在基地台產生PN序列的複製,在基地台若各多 路杈信號係個別解調變,則需要對準各信號時序的pN序列 碼。這些對準的PN序列中的每一個因爲延遲而在基地台與 〇偏移參考有延遲。與〇偏移基地台參考有延遲的對準PN 序列的P N小片數,可對映至橫軸。
^請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝_ & Μ A7 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 、發明説明(24 圖1的時段1 〇表示要處理的PN小片偏移的一搜索窗組。 時段1 〇分成5個不同搜索多徑如搜索多徑時段9。各捜索 多徑又由數個多徑元件組成,其表示要搜索的實際偏移’。、 例如在圖1中各搜索多徑由8個不同多徑元件組成,如箭頭 8所示的多徑元件。 、 爲了處理箭頭8所示的單一多徑元件,需要一組在該偏移 的時間樣本。例如爲了處理箭號8所示的多徑元件,解展 佈過程需要將箭號8所示偏移發處的樣本組回到時間頁内 。解展佈過程也需要一對應PN序列。藉由注意樣本到達與 期望要處理的偏移來決定PN序列。期望偏移可與到達時間 合併以決定要與接收樣本相關連的P N序列。 因爲多徑元件解展佈接收天線樣本,因此p N序列是時間 上的—序列値。要注意的是收到的天線樣本,對於圖1所 示的所有偏移是相同的,而峰2-7顯示的典型多路徑峰是 同時到達,且僅由解展佈過程鑑別。 在以下所述的較佳具體實例中,各多徑元件與前一多徑 兄件有時間上半PN小片的差。這表示若對應箭號8的多徑 原件從圖中分割平面的開始相關連,並隨著時間前進(進入 圖中的頁),則某一者左邊的多徑元件,其對應箭號8,可 使用開始於半個小片的樣本,其落後於圖中所示的分割平 面。此時間進行允許共搜索多徑中的各多徑元件與同一 ρΝ 序列相關連。 各遠地裝置接收基地台的發射信號,其因通過陸地環境 而引起路徑延遲而導致延遲一其。在遠地裝置中也執行相 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
A7 B7 經濟部中央標準局&只工消費合作社印製 五、發明説明(25 同的I與Q PN短碼與用户PN長碼產生。遠地裝置根據其從 基地台感受的時間參考而產生一時間參考。遠地裝置將時 間參考信號輸入至其I與Q PN短碼與用户pn長碼產生器。 在基地台收到來自遠地裝置的資訊信號,因此被信號路徑 的整個循環延遲而延遲,該路徑在基地台與遠地裝置間。 因此若用於搜索過程的PN產生器的時序,在基地台是〇偏 移時序參考,則收到遠地裝置的對應信號前,一直可用產 生器的輸出。 在OQPSK信號中,I頻道資料與q頻道資料互相在時間上 有半個小片的偏移。因此用於較佳具體實例的〇QpSK解展 佈需要以二倍的小片率取樣資料。搜索過程也以半小片率 與取樣資料作最佳操作。搜索多徑内的各多徑元件與前一 多徑元件有半個小片的偏移。半小片多徑元件解析度確保 多路徑峰信號不會在不偵測下跳過。因爲這些原因圖5的 天線樣本緩衝器172以二倍的PN小片率儲存取樣的資料。 從天線樣本緩衝器172讀取一瓦西符號値的資料以處理單 一多徑元件。對於各連續多徑元件,一瓦西符號値的資料 從天線樣本緩衝器172中讀取,其與前一多徑元件有半個 PN小片偏移。用同一 PN序列解展佈各多徑元件,該序列 由解展佈器178從PN序列緩衝器176中讀取供搜索多徑中 的各多徑元件用。 天線樣本緩衝器172是2個瓦西符號深且於整個搜索過程 中連續並重覆讀窝。在各搜索多徑内,先處理具最新時間 偏移的多徑元件。最新偏移相當於一種信號,其已從遠地 -28 本紙張尺度適用中國國家標率(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) ^-- ** {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂 、發明説明(26 經濟、部中央標準局員工消費合作社印製 裳置至基地台中越過最長的信號路徑。搜索器開始處理一 多徑的時間是瓦西符號邊界的關键,該邊界與具搜索多徑 中最新偏移的多徑元件有關。一時間閃控稱爲偏移瓦西符 號邊界’表示所有需要樣本可在天線樣本緩衝器172得到 的最早時間’而搜索過程可在搜索多徑中的第一多徑元件 中開始。 由注意其循環性質即可容易了解天線樣本緩衝器172的操 作。圖1顯示天線樣本緩衝器172的操作圖。在圖6中可視 粗圓400爲天線樣本緩衝器ία本身。天線樣本緩衝器172 包含諸§己憶體位置供2個瓦西符號値的資料用。窝入指標 4〇6圍繞天線樣本緩衝器172,其方向是即時,這表示寫入 指標406於時間上繞著二個瓦西符號深天線樣本緩衝器172 轉,而2個瓦西符號値的樣本則通過搜索器前端174。因爲 樣本窝入天線樣本緩衝器丨7 2是根據寫入指標i 4 6指示的記 隐體位置,因此覆蓋先前儲存的値。在較佳具體實例中天 線樣本緩衝器172包含1024個天線樣本,因爲2個瓦西符號 中的每一個都包含64個瓦西小片,各瓦西小片包含4個{)\ 小片,並取樣各P N小片二次。 搜索過程的操作分成數個不同的時槽,在較佳具體實例 中一時槽等於1/32瓦西符號時間。每瓦西符號選擇32個時 槽是導因於執行FHT所需的可用時脈頻率與時脈循環數。 需要64個時脈循環才能一瓦西符號的FHT。在較佳具體實 例中可使用8倍於PN小片頻率的時脈,以提供所需的效能 位準。8個PN小片率乘上64個所需時脈即等於個瓦
(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. •訂
.II I I — I I II · * I m A7 五、發明説明(27 ) 西小片値的資料所需的時間。因爲半個緩衝器中有64個瓦 西小片,在一完整瓦西符號中需要讀取32個時槽。 裝 圖6中粗圓400外的一組同心圓弧表示以天線樣本緩衝器 172作的讀窝操作。(粗圓4〇〇内的圓弧用以幫助解釋,其 不對應讀寫操作。)各圓弧表示一時槽的讀取或寫入操作: 最靠近圓中心的圓弧發生最早,而各後續圓弧表示連續發 生於稍後時槽的操作,如時間箭號414所示。各同心圓弧 對應一段天線樣本緩衝器172 ,如粗圓4〇〇所示。若想像從 粗圓400中心拉出至各同心圓孤末端的半徑,則粗圓彻^ 半徑之間的粗圓400那部分即表示可存取的記憶體位置。' 例如在圖中的第一時槽操作中,將天線樣本寫入天線樣本 緩衝器172,如圓弧402A所示。 if 在圖6,7與8中假設供繪示搜索窗用的參數有以下性質 搜索窗寬度=24個PN 小片搜索偏移=2 4個P N小片 累加的符號數目=2 每次搜索多徑的無線能元件數=2 4 圖6也假設天線樣本緩衝器172於寫入前,包含近乎完整的 瓦西符號値的有效資料’如圓弧402A所示。其後續時槽中 發生對應圓氣402B與圓孤402C的寫入。在—瓦西符號値的 時間的32個可用時槽中,寫入操作從圓弧4〇2八至圓弧 402F F持續,而其中多數未顯示。 圓弧402A至402FF表示的32個時槽相當於完成—搜索多 ___-30- 本紙張尺度朝t®目家縣(CNS ) A4規格(21GX 297公釐) 五、發明説明(28 裝 徑所需的時間,於使用上述參數時,搜索多徑從〇偏移參 考或即時的24個小片偏移開始,並包含24個多徑元件。 24個ΡΝ小片偏移相當於從第—寫入開始如圓⑽2α所示 ,繞著粗圓400轉16.875度。(將24個pN小片偏移除以半天 ,樣本緩衝器172中總共256個小片數,再乘以18〇度即可 得到此値。)由圓弧412表示16 875度。由圓弧4〇4Α_4〇4χ 表示對應讀取的24個多徑元件,其中多數未顯示。對應圓 弧404Α的第一讀取搜索偏移開始,於時間上稍後於對應 402C的寫入,以便提供連續的資料組。各連續讀取如4〇4β 的前一者的偏移是單一記憶體位置,其對應丨/2 ρΝ小片時 間。在圖中搜索多徑中,於提前時間偏移中讀取如圓弧 404Α-404Χ所示,其朝著與反向旋轉的時間進行作反時針 傾斜,該方向如寫入指標406所示。由圓弧4〇4Α_4〇4χ表示 的24個讀取,越過的圓弧如圓弧418所示。朝著提前樣本 讀取的進行,其優點爲當各搜索多徑執行時,在一搜索窗 内提供無縫搜索。其優點的詳細内容如下所述。 Μ 經 濟 部 中 A 標 準 局 Μ 工 消 費 合 p 杜 對應圓弧404Α-404Χ的各讀取通過一瓦西符號値的資料 而到達解展佈器178。因此該讀取相當於越過粗圓4〇〇達 180度。注意,在圖6的搜索多徑中,最後的窝入對應圓弧 402FF,而最後的讀取對應圓弧4〇4乂,皆不包括在任一共 同s己憶體位置以確保連續的有效資料。但是假設若讀寫的 型式是連續的,則事實上它們會交錯,而在此情況下不會 提供有效的資料。 在多數通信條件中,一瓦西符號値時間中收集到的多徑 製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(29 ) ~ 〜-- 元件値資料的結果不足以提供關於各種信號位置正確資訊 。在此情況下,要重覆搜索多徑多次。搜索結果處理器 162累加共同偏移處理連續搜索多徑中的多徑元件結果, 詳情如下所述。在此情況下上述的搜索參數指示在各偏移 要累加的符號數目是2。圖7顯示圖6在相同偏移下於次一 連續瓦西符號値的資料中重覆的搜索多徑。注意,天線樣 本緩衝器172包含2個瓦西符號値資料,以便如圖7所示於 搜索多徑中處理所需的資料能於圖6所示的搜索多徑中寫 入。在此配置下,互相差180度的記憶體位置表示同一 p N 偏移。 完成圖6與7中的2個累加搜索多徑後,搜索過程即移至 搜索窗的次一偏移。其前進量等於處理的搜索多徑寬度, 在此例中是12個PN小片。如搜索參數所示,搜索窗寬度 是24個PN小片。窗的寬度會決定完成搜索窗需要多少搜 索多徑偏移。在此情況下需要2個不同的偏移才能蓋住2 4 個PN小片窗的寬度。窗的寬度如圖8的圓弧412所示。此 搜索窗的第二偏移在前一搜索多徑的最後偏移之後的偏移 處開始,並在額定0偏移點處持續,其由第一寫入的開始 位置設定,如圓旅43 0A所示。在搜索多徑内仍有24個多徑 元件如圓弧432A-432X所示,而其中多數未顯示。再由圓 弧430A-430FF表示32個寫入。因此最後的寫入如圓孤 430FF所示,及最後的讀取如圓弧432X所示,在天線樣本 緩衝器172中是互相分離的。 圖8所示的搜索多徑在天線樣本緩衝器172的對面重覆, ___-32- 本紙張尺度適用中國國家標準(匚灿)八4規格(210><297公釐) --------S -I-------訂 1^-----^ • « (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(30 ) 而其方式與圖6搜索多徑在圖7的重覆類似,因此搜索參數 指定各符號要累加二次。在完成第二搜索多徑的第二次累 加時,整合式搜索處理器128即可開始另一搜索窗。後續 搜索窗可具有一新偏移或是其指定一新天線,或二者都有 〇 圖8中緩衝器的一半讀取與一半寫入之間的邊界以數字 436表示。而圖6的邊界是410。時間點上指示對應數字41〇 與436的信號稱爲偏移瓦西符號閃控,且也指示可使用新 的瓦西符號値的樣本。隨著窗内搜索多徑移向較早的偏移 ’緩衝器的一半讀取與一半窝入之間的邊界即以反時鐘方 向步移式鎖住旋轉,如圖8所示。若完成目前的搜索窗後 ’若期望在偏移中作大的變化,則可將偏移瓦西符號閃控 在圓周前進一大部分。 圖9的搜索時間線提供搜索器處理的進一步圖形表示。 橫軸上的時間單位是瓦西符號,縱軸是天線樣本緩衝器 172地址與PN序列緩衝器176地址,其單位也是瓦西符號 。因爲天線樣本緩衝器172是2個瓦西符號深,天線樣本緩 衝器172定址在偶數瓦西符號邊界上,但爲了説明目的, 圖9顯示的地址是在互相折疊之前。樣本窝入天線樣本緩 衝器172的地址是直接取自其得到的時間,所以窝入指標 181直的4 5度角斜線指向天線樣本緩衝器丨72。處理中的偏 移則對映天線樣本緩衝器174中的基底地址,以開始單_ 多徑元件的瓦西符號樣本的讀取。圖9的多徑元件是近似 垂直的讀取指標線段192,高度上對應—瓦西符號的各
(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 、*! 绍 2ϋ79'/4 A7 B7
經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 徑元件稱爲縱軸,而1/32瓦西符號稱爲橫軸。 搜索多徑内多徑元件間的垂直間距是導因於解調變前端 122中斷搜索過程而使用FHT處理器引擎120。解調變前端 122以即時操作,每當其具有一串或佇列資料要處理時, 即有FHT處理器引擎120的最優先使用權。因此通常將 F Η Τ處理器引擎120的使用權給解調變前端丨2〇,其在對應 PN偏移的各瓦西符號邊界上,而解調變前端122正在解調 變該偏移。 圖9顯示與圖6,7與8相同的搜索多徑。例如搜索多徑 194有24個多徑元件,各元件對應圖6的一讀取圓弧4〇4A_ 404X。對於圖9的搜索多徑194,指標410指示偏移瓦西符 號閃控相當於圖6的類似指標。爲了讀取目前樣本,各多 徑元件必須在寫入指標181之下。具搜索多徑的多徑元件 的下斜線指示移向較早樣本的步移。搜索多徑1 95相當於 圖7的搜索多徑,而搜索多徑196相當於圖8的搜索多徑。 在以上參數定義的搜索窗中,每個搜索多徑僅指定2 4個 多徑元件,雖然搜索多徑有32個可用時槽。一時槽可處理 一多徑元件,但是增加每次搜索多徑的多徑元件數至3 2以 匹配一搜索多徑中的可用時槽數實際上是不可能。解調變 前端122使用FHT處理器的部分可用時槽。多徑前進時也 會產生時間延遲,因爲讀取過程必須等待寫入過程在前進 的偏移處以有效資料填滿緩衝器。也需要一些間距以便於 觀察到偏移瓦西符號閃控後,與一時槽處理邊界同步。所 有這些因素實際上限制的多徑元件數,其可於單一搜索多 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} -裝· 、-=s -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS )八4規格(21〇χ297公董 五、發明説明(32 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 徑中處理。在某其情況下可增加每次搜索多徑的多徑元件 數,例如若解調變前端122僅有一個指配的解調變元件, 因此每次搜索多徑僅中段F Η T處理器引擎120 —次。因此 在較佳具體實例中可由頻道元件微處理器136控制每次搜 索多徑的多徑元件數。在其他具體實例中可將每次搜索多 fe的多徑元件數固定。 輸入至樣本緩衝器的源天線之間切換或改變搜索窗啓始 點或搜索間的寬度時,也有顯著的冗餘延遲。若一多徑需 要一特別的樣本组,而用於不同天線的次一多徑則需要使 用緩衝器的重疊部分,則次一多徑必須延遲處理直到次一 瓦西符號邊界發生,在此點可使用新天線源的完整瓦西符 號樣本。圖9中的搜索多徑198正在處理來自搜索多徑197 以外不同天線的資料。橫線188表示對應新天線輸入樣本 的記憶體位置,注意,搜索多徑197與198不使用任何共同 記憶體位置。 對於每一時槽,必須將2個樣本的瓦西小片窝入樣本緩衝 器’而從樣本緩衝器讀取一個完整的瓦西符號樣本。在較 佳具體實例中各時槽有64個時脈週期。一完整樣本的瓦西 小片由4組樣本组成:準時I頻道樣本,延遲I頻道樣本,準 時Q頻遒樣本與延遲Q頻道樣本。在較佳具體實例中各樣 本是4位元。因此每時脈需要從天線樣本緩衝器ι72得到64 位元。使用單一埠RAM ’則最直接的緩衝器設計可增加字 寬至128位元’並將緩衝器分成2個64位元寬,64字,而 獨立地讀寫偶數與奇數小片緩衝器丨68,170。較少用的緩 -35- 木紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -装.
、1T • In 1 I m 衝器寫入則接著在讀取間作多工,其在連續時脈週期上的 2排間切換。 讀取自偶數與奇數瓦西小片緩衝器168,170的瓦西小片 樣本與實體RAM字對準是隨意對準。因此在時槽的第一次 讀取時,將2個半部讀入解展佈器1?8以形成2個瓦西小片 寬的窗,由此得到具目前偏移對準的單一瓦西小片。對於 偶數瓦西小片搜索偏移,第一讀取時的偶數與奇數瓦西小 片緩衝器地址是相同的。對於奇數瓦西小片偏移,從奇數 地址將第一次讀取的偶數地址向前移動一,以便從樣本緩 衝器的奇半部開始提供連續的瓦西小片。解展佈器178需 要的額外瓦西小片可藉由從單一瓦西小片緩衝器的讀取而 通過。連續讀取可確保一直有全新的2個瓦西小片寬的窗 ’由此導出與目前正在處理的偏移對準的瓦西小片資料。 再參考圖5,對於搜索多徑内的各多徑元件,在解展佈過 程中使用來自PN序列緩衝器176的相同PN序列資料的瓦西 符號。對於一時槽的各時脈週期,需要4對1>^^_1,與pN_Q| 。使用單埠RAM可加倍字寬,並時常讀取一半。每時槽需 要對於P N序列的單一寫入,接著於讀取時未使用的週期中 執行。 因爲搜索過程可指定2個與目前時間延遲瓦西符號的搜索 序列PN偏移,因此必須儲存4個瓦西符號値的PN序列資料 。在較佳具體實例中PN序列緩衝器176是128字X 64位元 的RAM。需要4個瓦西符號因爲啓始偏移可變化2個瓦西 符號,且一旦選擇了啓始偏移,則相關連時需要一個瓦西 ^36- B7 五、發明説明(34 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^値的PN序列,這㈣解展佈過財需要玲瓦西符號 値的資料。因爲重覆㈣相同的PN序列,於對應單帝 多後的解展佈過程中不能蓋住⑼序列緩衝器m中的資料 體=此PN序列資料產生時,需要用額㈣瓦西符號值記憶 體來儲存P N序列資料。 由搜索器前端174提供寫入pN序列緩衝器176與天線樣本 緩衝器172的資料。囷1〇顯示搜索器前端174的方塊圖。搜 索器前端174包括短碼I與q PN產生器2〇2,2〇6,及長碼 用户PN產生器204。短碼I與q PN產生器2〇2,2〇6與長碼 用户PN產生器2 04輸出的値部分是由當諸時間決定。各基 地台有一萬用時間標準如GPS時間以產生時間信號。各基 地台也經由大氣發射其時間信號至遠地裝置。在基地台的 時間參考具有0偏移,因爲其與萬用參考時間對準了。 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 長碼用户PN產生器204的輸出與短碼I與q PN產生器2〇2 ’ 206分別用X〇R閘208與210作邏輯X〇R。(此相同過程 也在遠地裝置中執行,且用輸出調變遠地裝置的發射信號 。)乂011閘208與210的輸出儲存在串列至並列暫存器212。 串列至並列暫存器212將序列緩衝直到充滿pn序列緩衝器 176的寬度。接著在取自〇偏移參考時間的地址上,將_列 至並列暫存器2 12的輸出寫入PN序列緩衝器176。依此搜 索器前端174提供P N序列資料至P N序列緩衝器176。 搜索器前端174也提供天線樣本至天線樣本緩衝器172。 經由一 MUX 2 16從複數個天線之一選擇接收樣本118。由 MUX 216選擇的接收樣本通過閂218以便篩檢,這表示選 37 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(35 ) 擇四分之樣本用於搜索過程中。接收樣本118已由類比 發射器接收器116(圖4)以8倍的pN小片率取樣。搜索演算 法内的處理於設計上供半小片率下取得的樣本。因此僅需 要四分之一的接收樣本通過天線樣本緩衝器1。 閂218的輸出送出串列至並列暫存器2 14,其將序列緩衝 直到充滿天線樣本緩衝器172的寬度,接著將樣本寫入瓦 西小片緩衝器168 ’ 170的偶數與奇數地址,其也取自〇偏 移參考時間。依此解展佈器178能以一已知偏移將天線樣 本資料與PN序列對準。 再參考圖5,對於時槽中的各時脈週期,解展佈器178從 天線樣本緩衝器172取得一瓦西小片的天線樣本,以及從 PN序列緩衝器176取得對應的pN序列値组,並經 124輸出I與Q頻道瓦西小片至fht處理器引擎120。 圖1 1是解展佈器178的詳細方塊圖。偶瓦西小片閂220與 奇瓦西小片閂222分別從偶瓦西小片緩衝器168與奇瓦西小 片緩衝器170抓取資料。μ U X排224爲了使用擷取的瓦西 小片樣本,是來自2個瓦西小片値的樣本,其由偶數與奇 數瓦西小片閂220與222提供。MUX選擇邏輯226根據正在 處理的多徑元件的偏移而界定選擇的瓦西小片的邊界。輸 出一瓦西小片至OQPSK解展佈器乂〇11排228。 Ρ Ν序列閂234擷取來自Ρ Ν序列緩衝器176的ΡΝ序列値。 桶形位移器232根據正在處理的多徑元件的偏移而旋轉ρ Ν 序列閂234的輸出,並將ρ Ν序列送出OQPSK解展佈器X Ο R 排228,其視情況而根據ρν序列將天線樣本反相。接著經 38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) .---^-----装-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ « In m 1^1 ι^ί— 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 、發明説明(36 ) 由加法器樹230總和X 〇 R的値,以便在〇QpSK解展佈中執 行總和運算,然後將4個解展佈小片輸出加起來以形成瓦 西小片,以輸入至FHT處理器引擎12〇。 再參考圖5,FHT處理器引擎12〇經由Μυχ 124,從解展 佈器178中得到64個接收瓦西小片,並使用6級蝴蝶網路於 Μ個時脈週期時槽中將這些64個輸入樣本與㈠個瓦西函 數中的每一個相關連。MAX偵測16〇的輸出送出搜索結果 處理器162 ’其係整合式搜索處理器128的一部分。 搜索結果處理器162的詳細圖形可參考圖1 2。搜索、纟士果 處理器162也可以分時操作,提供給它的控制信號是管路 延遲以匹配輸入瓦西小片的開始至F η Τ處理器引擎12〇的2 個時槽延遲,以得到極大的能量輸出。如上所述,一組調 變窗參數可指定數個瓦西符號値的資料,於處理選擇的偏 移的結果前先累加。在圖6 ’ 7,8與9例子使用的參數中, 要累加的符號數是2。搜索結果處理器162執行總和功能以 及其他功能。 當搜索結果162在連續瓦西符號上執行相加時,則其必須 在搜索多徑中替各多徑元件儲存一累加的總和。這些累加 總和儲存在瓦西符號累加RAM 240。各搜索多徑的結果從 M A X债測160輸入至總和器242供各多徑元件用。總和器 242將目前結果與瓦西符號累加RAM 240提供的對應立即 値相加。在各多徑元件的最後瓦西符號累加上,從瓦西符 號累加RAM 240讀取立即結果,並由總和器242以最後能 量作總和,由該多徑元件產生供該多徑元件偏移用的最後 -39 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. A7五、發明説明(37 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 搜索結果。接著將搜索結果與此點的搜索中找到的最佳具 體實例比較,如下所述。 在上述美國專利申請案第08/144 902號,名稱爲:能接收 多重#號的系統中指派解調變元件,而較佳具體實例即根 據來自一搜索的最佳結果而指派解調變元件。在本較佳具 體實例中,將8個最佳結果儲存在最佳結果暫存器25〇中。 (可在其他具體實例中儲存較小或較大的結果數目。)立即 結果暫存器164儲存峰値與其對應等級。若目前搜索結果 旎量大於互即結果暫存器164中的至少一個能量値,則搜 索結果處理器控制邏輯254即放棄立即結果暫存器丨64中的 第8個最佳結果,並***新的結果以及其適合等級、偏 移與對應多徑S件結果的天線。所有較小等級的結果都降 一級。業界有許多著名的方法可提供這種排序功能,其 中任一種使用的功能皆在本發明之範圍内。 搜索結果處理器162有一區域峰濾波器,其由比較器244 與前一能量閃246組成。若開啓區域峰濾波器即可防止立 即結果暫存器164更新,即使搜索結果能量合乎標準,除 非搜索結果表示-區域多路徑峰。依此,區域峰滤波器可 防止強大且廣大的瑕疵多路徑充滿立即結果暫存器164的 多重輸入中,因此較弱但可識別的多路徑無法參予解調變 〇 區域峰滤波器的執行是直接的,前—多徑元件總和的能 量値儲存在前一能量閃246。比較器244將目前多徑元件塽 和與儲存値比較。比較器244的輸出指示其2個輸入中那二 -40- 表紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裝. -訂 姝 五、發明説明(38 Ιφ 請 先 閲 讀 背 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁 個較大,且栓在搜索結果處理器控制邏輯254中。若前一 樣本顯示一區域極大値,則搜索結果處理器控制邏輯254 如上所述將儲存在立即結果暫存器164的資料與前一能量 結果比較。若頻道元件微處理器136使區域峰遽波器失效 則會永遠執行與立即結果暫存器164的比較。若搜索窗邊 界的前導或最後多徑元件有一斜率,則設定該斜率問以便 也能視逢界的邊緣爲一峰値。 訂· 此區域峰濾波器的簡單執行,是在朝著搜索多徑内較早 符號的讀取進行下完成。如圖6,7,8與9所示,在一搜索 多徑内各多徑元件朝向於時間上較早到達的信號進行。此 進行表示在一搜索窗内搜索多徑的最後多徑元件與後續搜 索多徑的多徑元件在偏移上是連續的。因此區域峰濾波器 的操作不必改變,而比較器244的輸出可有效的越過搜索 多徑邊界。 在搜索窗過程的末端’儲存在立即結果暫存器164的値轉 移至最佳結果暫存器250,其可由頻道元件微處理器136讀 取。因此搜索結果處理器162承受多數頻道元件微處理器 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 136的工作量,其在圖2的系統中需要獨立處理各多徑元件 結果。 上述説明皆集中於整合式搜索處理器128的處理資料路徑 ’且已詳述原始天線樣本118如何在最佳結果暫存器250的 輸出轉移在總結多路徑報告内。以下各節詳述如何控制搜 索處理資料路徑中的各元件。 圖13詳述圖5的搜索控制符號。如上所述,頻道元件微 本紙張尺度適用τ國國家縣(CNS ) 41 A4規格(210X297公釐) 五 、發明説明(39 ) 處理器136指定-搜索參數組’包括:要搜索的天線群, 其错存於天線選擇緩衝器348,啓始偏移,其儲存於多^ 寬度緩衝器312,要累加的瓦西符號數,其儲存於瓦西符 ^累加緩衝器316中,及控制字其儲存於控制字緩衝器346 裝 儲存於搜索偏移緩衝器308的啓始偏移具有第8小片解析 度。啓始偏移控制那些偏移在搜索器前端174中要由圖1〇 的閃218筛檢式的移<。由於此具體實例中2個瓦西符號宽 的天線樣本緩衝器172,啓始偏移的最大値是半個pN小片 ,且小於2個完全瓦西符號。 訂 目前已揭露執行搜索的一般配置,實際上有數種預設搜 索等級,遠地開始設法存取系統時,其即用瓦西零符 號送出稱爲先兆的導引信號。瓦西零符號是_種瓦西符號 ,其包含的値都是邏輯〇,而非如上所述一半〇一半丨。當 執行先兆搜索時,搜索器即尋找在一存取頻道上送出一瓦 西零符號導引信號的任何遠地裝g。_先兆搜索的搜索結 果是瓦西零符號的能量。當執行獲得模式存取頻道搜索時 ,max偵測160即輸出瓦西零符號的能量,而不論偵測到 的極大輸出能量。儲存在控制字緩衝器346的控制字包括 一先兆位元,其指示何時執行先兆搜索。 如上所述,較佳具體實例的功率控制機構測量接收自各 遠地裝置的信號位準,並產生一功率控制指示以命令遠地 裝置升高或減少遠地裝置的發射功率。功率控制機構在交 通頻道操作時於一組稱爲功率控制群的瓦西符號上操作。( -42- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4ίϋ72丨OX297公廣
五、發明説明(4Q A7 B7 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 交通頻道操作接在存取頻道操作後,以表示正在於通話中 操作。)單一功率控制群内所有的瓦西符號在遠地裝置中, 都使用相同的功率控制指示命令來發射。 也如上所述在本發明的較佳具體實例中,於交通頻道操 作中由遠地裝置發射的信號是變動率的。搜索過程中在基 地台並不知道遠地裝置用來傳送資料的率。當累加連續資 料時,發射器不能於累加時關閉。選通在功率控制群中的 連續瓦西符號,這表示較佳具體實例中包含一功率控制群 的6個瓦西符號是完全選通或完全關閉。 因此當搜索參數於交通頻道操作中指定要累加複數個瓦 西符號,則搜索過程必須對準各搜索多徑以便於單一功率 控制群内開始與結束。儲存在功率控制緩衝器346内的控 制字包括一功率控制群對準位元。在設定功率控制群對準 位疋爲1以指示一交通頻道搜索之下,搜索過程與次一功 率控制群邊界同步,而不是僅與次一偏移瓦西符號邊界同 步。 儲存在控制字緩衝器346中的控制字也包括峰偵測濾波器 致能位元,其已於上述圖8中説明。 搜索器的操作模式可以是連續或單一步驟,這是根據控 制字的連續/單一步驟位元的設定。在單一步驟模式中, 執行搜索後,整合式搜索處理器128即返回間置狀態以等 待下個指令。在連續模式中整合式搜索處理器128一直在 搜索,藉由時間頻道元件微處理器136通知可使用結果, 整合式搜索處理器128即開始次一搜索。 -43· Μ氏張尺度適用巾國國家標準(CNS ) M規格(2丨〇><297公廣 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝.
、ST 五、發明説明(41 ) 搜索控制符號166產生用以控制搜索過程的時序信號, 该過程由整合式搜索處理器128執行。搜索控制符號166送 出〇偏移時間參考至短碼1與〇 PN產生器2〇2,2〇6及長碼 用户PN產生器204,及篩檢器閂218的致能信號,與搜索 器前端174中MUX 216的選擇信號。其提供讀窝地址供pN 序列緩衝器176及偶數與奇數瓦西小片緩衝器168與17〇用 。其輸出目前偏移以控制解展佈器178的操作。其提供時 槽内時間參考供FHT處理器引擎12〇用,並決定是否搜索 過程或解調變過程藉由控制F η T輸入MUX 124而使用FHT 處理器。其提供數種某些㈣時町指的管路延遲版本以 搜索圖1 2的結果處理器控制邏輯254,以允許其在一偏移 多徑上總和搜索結果,供數個瓦西符號累加用。搜索控制 符號166提供具管路偏移的最佳結果暫存器25〇,及對應儲 存的累加能量値的天線資訊。 圖1 3中的系統時間計數342從〇偏移時間參考開始。在上 述較佳具體實例中系統時脈以8倍?1^小片率在執行。一瓦 西符號中有256個ΡΝ小片,而一功率控制群中有6個瓦西 符號,因此每個功率控制群共有6χ 256 χ 8 = 12288個系統 時脈。因此在較佳具體實例中系統時間計數342由"位元 計數器組成,以計數12288個系統時脈。搜索器前端174中 ,供圖10的短碼I與Q ΡΝ產生器202,2〇6及長碼用户ρΝ 產生器204用的輸入參考,取自系統時間計數342 ^ (長碼 用户ΡΝ產生器204的輸出也是根據長系統寬參考,其約5〇 日不重覆。搜索過程不能控制長系統寬參考,其係預設 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明(42 ) " ~ '一~*-~ - 。由系統時間計數342控制根據預設値的連續㈣ 序列緩衝器176反偶數與奇數瓦西小片緩衝器168與170用 :地址取自系統時間計數342。閃328在各時槽的開始栓住 私統時間計數342。經由Μυχ33(),切與⑽選擇肋㈣ 輸出,當這些偏移在時槽内的稍後時間寫入時,即提 應目前時槽的寫入地址。 ’、 偏移累加器3 10追鍛正在處理的多徑元件的偏移。各搜索 窗開始時將儲存在搜索偏移緩衝器3〇8的啓始偏移載入偏 移累加器310。用各多徑元件遞減偏移累加器31〇。在各搜 索多徑的最後,即要重覆作進一步累加,將每個搜索多徑 的多徑元件數儲存在多徑寬度緩衝器312中,以加回偏移 累加器以參考回搜索多徑中的第一偏移。依此,搜索過程 又於另一瓦西符號累加中掃過相同的搜索多徑。若搜索過 程已在其最後的瓦西符號累加中掃過目前的搜索多徑,則 藉由選擇重覆多徑MUX 304的-1輸入而將累加器31〇減1, 該MUX在次一搜索多徑中產生第一多徑元件的偏移。 偏移累加器3 10的輸出永遠表示目前正在處理的多徑元件 的偏移,因此用以控制輸入至解展佈器丨78的資料。用加 法器336與338將偏移累加器310的輸出加入計數342的時槽 内時間輸出,以產生時槽内的地址序列,其對應多徑元件 。經由地址MUX 330與332而選擇加法器336與338的輸出 以提供天線樣本緩衝器172的讀取地址。 比較器326也將系統時間計數342的輸出與偏移累加器 3 10的輸出比較,以形成偏移瓦西符號閃控,以表示天線 ___-45-_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ~ ' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 訂 A7 A7 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 -------—___^___ 五、發明説明(43 ) 樣本緩衝器172已有足夠有效資料供搜索過程展開。 搜索多徑計數320追蹤目前搜索多徑中仍未處理的多徑 元件數,搜索多徑計數320載入搜索窗的寬度,其於搜索 窗開始時序在搜索寬度緩衝器3 14中。當各搜索多徑的最 後瓦西符號累加完成後,即將搜索多徑計數32〇加i。當其 到達極大計數時,即表示已處理完搜索窗中的所有偏移。 爲了提供目前搜索窗快要結束的指示,由總和器323將搜 索多徑3 12的輸出與搜索多徑計數32〇相加。搜索窗結束的 指示表示天線樣本緩衝器172可開始塡充來自另一天線的 資料樣本的時間,以便在不中斷目前搜索窗所需的資料下 準備次一搜索窗。 當頻道元件微處理器136指定一搜索窗時,其可指定供複 數個天線執行的搜索窗。在此情況下用一 _天線的樣本重 覆相等搜索窗參數。這種搜索窗群稱爲天線搜索組,若頻 道元件微處理器136指定天線搜索組,則由儲存在天線搜 索選擇緩衝器348中的値規劃天線组。完成天線搜索組後 ’即通知頻道元件微處理器136。 多徑元件計數318包含剩下的多徑元件數,其要在目前搜 索多徑中處理。多徑元件計數3 18於處理過各多徑元件後 會加1,當搜索過程在間置狀態或完成搜索多徑時,即將 多徑寬度緩衝器312的輸出載入計數318中。 瓦西符號累加計數322計算剩下的瓦西符號數,其在目前 搜索多徑中累加。計數器中載入瓦西符號數以累加並儲存 在瓦西符號累加緩衝器316中,此發生於當搜索過程在間 _ -46- 本紙張尺度適用中國國家縣(CNS ) A4規格(21GX297公釐)' '—' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ‘裝 訂 A7 -------- Β7 五、發明説明(44 ) 置狀態,或是搜索多徑完成掃過最後瓦西符號累加後。否 則用各搜索多徑的完成將計數器加1。 每當輸入天線或篩檢器對準改變時即載入輸入有效計數 302。其載入最小的樣本數’其係根據多徑寬度緩衝器312 由搜索過程處理一搜索多徑所需(即瓦西符號加上樣本的 多徑寬度値)。每次天線樣本都寫入天線樣本緩衝器172, 而輸入有效計數302即加1。當它到達最大計數時,即送出 一致能信號以開始搜索過程。輸入有效計數3〇2也提供機 構,當連續搜索窗的偏移不允許連續處理資料時,即中斷 搜索過程。 搜索過程可以在閒置狀態、同步狀態或活動狀態下操作 搜索器凋序控制350維持目前狀態。當重設頻道元件數 據機11〇時,即啓始整合式搜索處理器128。在閒置狀態中 ,搜索控制符號166中的所有計數器與累加器都載入其上 述的相關參數。一旦頻道元件微處理器136命令搜索過程 經由控制字而開始連續或單一步驟搜索時,整合式搜索處 理器128即移至同步狀態。 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 ------It II .* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁}
II 在同步狀態中搜索過程一直等待一偏移瓦西符號邊界, 若天線樣本緩衝器172中的資料不是有效,或是若設定功 率控制群對準位元,而瓦西符號不是功率控制群邊界,則 整合式搜索處理器128留在同步狀態,直到在後續偏移瓦 西符號邊界上達到適當的條件。在適當致能的偏移瓦西符 號下,搜索過程可移至活動狀態。 整合式搜索處理器128留在活動狀態直到其已處理—搜
'η
五、發明説明(45 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 索多徑,此時其正常地返回同步狀態。若整合式搜索處理 器128在單—步驟模式,其即可從活動狀態移至閒置狀態 ’此發生於完成最後瓦西符號累加的最後多徑元件後,該 累加是供搜索窗的最後搜索多徑用。整合式搜索處理器 128接著等待頻道元件微處理器136開始另一次搜索。若相 反’整合式搜索處理器128在連續模式,則此時其載入新 的搜索參數組,並返回間置狀態以等待啓始偏移的偏移瓦 西符號在新搜索中作處理。天線資料樣本僅能在活動狀態 中處理’或間置或同步狀態下,搜索過程僅追蹤系統時間 計數342的時間,並持續寫入Ρ Ν序列緩衝器176與天線樣 本緩衝器172,以使搜索過程眞的移至活動狀態時,這些 緩衝器即可使用。 圖14是搜索窗中第二搜索多徑的第一瓦西符號累加的典 型時序圖,該多徑如圖9所示的搜索多徑196。第三瓦西符 號稱爲0偏移參考系統時脈,其在圖中分成32個時槽。當 對應瓦西符號3的偏移瓦西符號邊界指示,指示天線樣本 緩衝器172準備在該偏移處以有效樣本處理時,搜索器狀 態3 72即從同步狀態變成活動狀態。在次一可用時槽中, 處理搜索多徑的第一多徑元件,搜索過程持續使用各時槽 以處理一多徑元件,如時槽3 74中的S所示,除非解調變前 端122使用FHT處理器引擎120如時槽374中的D所示。搜 索過程完成多徑中各多徑元件的處理,並且於對應瓦西符 號4的次偏移瓦西符號邊界前返回同步狀態。也顯示搜索 多徑計數狀態362正在活動狀態中遞增,直到其到達最後 48- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填窩本頁) -裝. '訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _B7 五、發明説明(46 ) 狀態,這表示已處理完搜索多徑。圖中的偏移計數狀態 3 64於對應多徑元件的各時槽中遞增,以便用它於時槽中 導出樣本緩衝器偏移讀取地址。因爲偏移計數是供最佳結 果暫存器366用,因此偏移計數狀態364是管路式延遲。偏 移計數368於最後瓦西符號累加370通過中遞增。 因此單一整合式搜索器處理器配置,藉由緩衝天線樣本 並利用一時槽式轉換處理器’即可獨立調序通過搜索,其 由搜索參數組配置’並分析結果,提出最佳路徑的總結報 告以用於解調變元件指派。其可減少控制微處理器搜索的 相關工作量,以便使用較便宜的微處理器,也可減直接j c 成本,因爲其允許在單一 1C上作出一完整的頻道元件數據 機。 本文所述的一般原理適用於使用它種發射設計的系統。 上述的討論是根據逆鏈信號的接收,其中無導航信號。在 較佳具體實例的前鏈上,基地台發射一導航信號。導航信 號是具有已知資料的信號,因此不必用F Η T過程來決定發 射了那些資料。爲了具體化本發明,整合式搜索處理器, 其用以接收包含導航信號的信號,不包含FHT處理器或極 大偵測功能。例如FHT處理器引擎120與圖5的max偵測 160符號可以用圖1 5所示的簡單累加器125取代。可使用導 航信號時’搜索操作即與上述獲得模式存取頻道搜索操作 類似。 上述的搜索架構可以多種方式來執行搜索,最有效的搜 索是線性搜索。由線性搜索可能時間偏移循序執行線性搜 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α·^_ ( 21〇χ297公釐) ----------裝------訂------Μ -* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
索:而不論遠地裝置正在發射的機率。㈣索—遠地裝置 信號時,基地台必須知道期望的通信範圍。例如典型的基 地台會涵蓋約50公里的範圍,這表示在較佳具體實例中有 350微。秒或約430 PN小片的整圈延遲。此外在多路徑環境 中信號可以走非純路徑,而遠地裝置㈣的延遲會超出 直接路徑傳播的二倍,這表示必須在一組近乎1〇〇〇個不同 PN偏移中完成搜索。一旦已偵測到遠地裝置的信號,且正 在解調變,則可知道遠地裝置的大約距離及可能的pN偏移 ,其皆要搜索以確保多數偵測到的有效多路徑信號會大量 減少。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 在一功率控制群上的已知搜索中,有3項理由説明信號爲 何不會在一已知p N偏移中债測到。第一,在已知p N偏移 中沒k號到達。遠地裝置可提供數種多路徑信號,但是產 生的多路徑信號數僅是所有搜索的偏移的極小部分。因此 多數的搜索偏移不會產生剛好超過偵測門檻的能量結果, 因爲在該偏移無遠地裝置存在。 第二,信號到達該已知PN偏移,但是在大部分的搜索整 口時間中都已哀減。如上所述無線頻道的多路徑特徵可導 致信號衰減。衰減是多路徑頻道相位特徵的結果。當多路 徑向量反向相加時即發生衰減,使得接收信號比任一原來 向量都小。因此若信號是長期有效卻剛好於搜索時在深度 的衰減中,則無信號供搜索過程用以偵測。 第三,因爲事實上遠地裝置的發射器在該爭議的時段中 是關閉的,所以信號沒到達該已知的PN偏移。如上所述, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Al4規格(21〇χ297公釐
、1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -50- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ___B7 五、發明説明(48 ) 在較佳具體實例中遠地裝置產生一短促脈衝信號。遠地裝 置包含一可變率语音編碼器’其產生可變率的資料框。在 已知要發射信號的資料率,遠地裝置的特定識別號碼,及 當日時間下,資料短脈衝隨機器決定遠地裝置於那些時段 發射’以及於那些時段不發射。在小於全率下操作時,遠 地裝置内的資料短脈衝隨機器僞隨機地分配傳送短脈衝内 的有源時段。基地台内也包括一對應的資料短脈衝随機器 ,以便基地台能根據時間及遠地裝置的特定識別號碼,來 再生僞隨機分配,但是於搜索過程中不知道率資訊。如上 所述八分率時段決定所謂時段的價値群,依此,不論發射 信號的資料率’對應價値群的各時段當對應遠地裝置正在 發射信號時,其一定等於一時間。在所有的其他時段中, 遠地裝置依對應的編碼率而決定是否發射。 δ才曰疋線性搜索時,爲了得到有效的功率測量,搜索過 程限制搜索整合時間(即單一搜索偏移處的瓦西累加數目) 以開始及在單一功率控制群内結束,其已於上面詳述。僅 在單一功率控制群内整合的搜索稱爲與功率控制群邊界同 步。若一已知偏移的搜索過程在與功率控制群邊界無關下 累加,而遠地裝置在小於全率下發射,則對應功率控制群 的有效搜索結果,其中遠地裝置的信號已選通,則該結果 可與雜訊總和,該雜訊於遠地裝置的信號關閉時在後續功 率控制群中累加。對應功率控制群的搜索結果總和,其中 遠地裝置的信號是關閉的,則會破壞其他有效的結果,該 結果於遠地裝置的信號選通時,在功率控制中累加。 本紙張尺度it财關家轉(c叫Α4規格(210x^97^*7 裝 訂 Μ ·* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局員工消費合作杜印製 、發明説明(49 一種搜索方法是僅搜索對應價値群的那些功率控制群。 即使這種價値群僅執行搜索,搜索過程與解調變元件指派 過程必須仍能處理以下情況,即累加的能量不超過偵測門 檻,但事實上由於受到頻道不可預知的衰減特性的影響, 信號會出現在偏移。因此更有效的設計是在所有的功率控 制群中累加能量,而不論其是否對應價値群。若在搜索中 偵測到的能量不對應一價値群,則根據唯一搜索的價値群 而產生額外的有效資料點。 如上所述在交通頻道操作中執行搜索與先兆搜索是不同 的。當一遠地開始設法存取系統時,其即用瓦西零符號送 出稱爲先兆的導引信號。瓦西零符號是一種瓦西符號,其 包含的値都是邏輯〇,而非如上所述一半〇 一半1 ^當執行 先兆搜索時,搜索器即尋找在一存取頻道上送出一瓦西零 符號導引信號的任何遠地裝置。在較佳具體實例中先兆的 傳送一直是全率的且永遠不會關閉。因此在先兆搜索時不 必與功率控制群邊界同步。 有多種展佈頻譜多向近接通訊系統的配置未於以上説明 ’但本發明仍適用。例如可用其他編碼與解碼裝置以取代 瓦西編碼與F Η T解碼。以上提供的較佳具體實例説明可使 任何熟於此技術者能製造或使用本發明。熟於此技術者可 容易地對這些具體實例作各種修正,而本文定義的一般原 理在不使用創新技能下也適用於其他具體實例。因此本發 明並不僅限於上述的具體實例,而是要在最廣泛的範圍内 與本文揭露的原理與新型功能一致。 -52 卜紙張尺度適用中國國家標準((^«)六4規格(21〇\297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) i裝· 訂' Μ 1·1 il 二 m
Claims (1)
- 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A8 B8 C8 ___D8__ 六、中請專利範圍 '-—^——- l ~種接收一信號之方法,包含一群共享—共同頻率帶之 展佈頻譜呼叫信號,其中各該等展佈頻譜呼叫信號包含 一序列位元,在諸固定長度群中编碼成—序列符號,其 中一序列該符號在一功率控制群中結合成群,其中一共 同功率控制群中之各符號以一共同功率位準傳送,而其 中該等功率控制群以短脈衝傳送,且將該等呼叫信號之 —與該群隔絕,以決定一路徑延遲時間之呼叫信號強度 ,該時間偏移一零偏移參考時間,該方法包含以下步驟 於一 P N序列緩衝器中儲存諸p N序列資料; 於一具一有限大小之樣本緩衝器中儲存一第—收到之 呼叫信號樣本組; 用來自該PN序列緩衝器之一第—组pn序列資料位元 ’將一第一固定長度之呼叫信號樣本組從對應—第—路 徑延遲時間之該樣本緩衝器解展佈,以產生一第—解展 佈輸出; 於一具一有限大小之樣本緩衝器中儲存一第二收到之 呼叫信號樣本組; 用來自該PN序列緩衝器之該第一組PN序列資料位元 ,將一第二固定長度之呼叫信號樣本組從對應一第二路 徑延遲時間之該樣本緩衝器解展佈,以產生一第二解展 佈輸出; 其中該第二固定長度之呼叫信號樣本組,包含許多相 同之呼叫信號樣本作爲該第一固定長度之呼叫信號樣本 -53- 本紙張尺度適用中國國家橾準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ^ ^t.------tr------^ (請先聞讀背面之注項再填寫本頁) 2\jI A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 组’而其中該第—與第二收到之呼叫信號樣本組之長度 ’係該第一與第二固定長度之呼叫信號樣本組之固定長 度之分數; 其中儲存該第一與第二固定長度之呼叫信號樣本組之 該等步驟,與解展佈該第一與第二固定長度之呼叫信號 樣本組之該等步驟之執行,與該呼叫信號之該一包含該 功率控制群之一之機率無關。 2.種接收—信號之方法,包含一群共享一共同頻率帶之 展佈頻譜信號,且將一第一信號與該展佈頻譜信號群隔 絕,以決定一路徑延遲時間之呼叫信號強度,該時間偏 移該第一信號之零偏移參考時間,其中該第一信號包含 一序列符號,其中一序列該符號在一符號组中結合成群 ,其中一共同符號组中之各符號以一固定功率位準傳送 ”其中連續符號組以各種信號位準傳送,其中該各種信 號位準包括-零位準,其中關閉該第—信號之傳送,^ 方法包含以下步驟: 在一第一偏移替該第一信號搜索對應一第一符號组之 一第一呼叫信號樣本組,以產生其之第一功率估計; 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注$項再填寫本I) 在該第一偏移替該第—信號搜索對應該第一符號组之 一第二呼叫信號樣本组,以產生其之第二功率估計; 總和該第—與第二功率估計,以便在該第-偏移產生 一符號組功率位準估計; 在一第二偏移替該第—信號搜索對應一第二符號组之 一第三呼叫信號樣本组,以產生其之第三功率估計; -54- A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 在該第二偏移替該第一信號搜索對應該第二符號组之 —第四呼叫信號樣本组,以產生其之第四功率估計; 總和該第三與第四功率估計,以便在該第二偏移產生 —符號組功率位準估計; 其中該第一符號組與該第二符號組對應時間連續符 組,而其中該等搜索步驟係在與該固定功率位準無關' 連續執行。 … τ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -55 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐)
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