服務檢測電路和方法
2023-11-03 22:53:47
專利名稱：服務檢測電路和方法
技術領域：
本發明通常涉及數字通信領域，更具體地，涉及用於檢測碼分多址(CDMA)服務的可用性的電路和方法。雖然本發明有很寬的應用範圍，它特別適用於無線電話裝置，且將聯繫之具體描繪。
臨時標準IS-95-A(IS-95)已被遠程通信工業協會採用，用於在蜂窩系統或個人通信系統(PCS)實現CDMA。在CDMA系統中，移動站與分布在地理區域內的基站組的任何一個或多個通信。每個基站在導標信道上連續發射有同樣擴展碼但碼相位偏移不同的導標信道信號。IS-95定義擴展碼為周期215碼片的偽隨機位(PN)序列，且相位偏移為相對零偏移導標PN序列的64碼片的復聯。相位偏移允許導標信道信號相互區分。PN位(「碼片」)以每秒1.23兆位的數據率(碼片速率)產生。
CDMA服務可能不是在所有區域可用。因此，當能用CDMA的移動站被打開或攜入新區域時，移動站必須判定CDMA服務是否可用。判定CDMA服務的可用性的一個方法是試圖用對每個潛在CDMA頻率導標碼空間徹底掃描來獲取導標信道信號。移動站通過獲取特定導標信道信號的擴展碼的相位偏移完成導標信道獲取。如果能獲取導標信道信號，IS-95服務是可用的，否則，服務是不可用的。
這個導標獲取方法適於當CDMA服務在償試的第一頻率上可用時。然而，當CDMA服務不可用時，掃描過程可佔用長達每頻率15秒的時間。這個問題由每個區域有指定給CDMA服務的潛在的四個或更多個頻段而複合。因此，服務檢測能花一分鐘或更長。結果，在移動站上要進行呼叫的用戶會等長達一分鐘，以進行呼叫或發現不能在CDMA系統上進行呼叫。
判定CDMA服務是否可用的另一方法是，檢測由移動站接收的複合CDMA信號的碼片速率而非獲取導標信道信號。這個運行能與導標碼空間掃描並行進行，以迅速確立繼續掃描或放棄並移到下一頻率，或嘗試另一種服務，如先進行動電話服務。傳統的碼片速率檢測器包括延遲和乘電路，它通過把接收的複合CDMA信號與由時間T在延遲的接收的複合CDMA信號的共軛相乘執行自相關。如果可用CDMA服務，接收的信號與延遲接收的信號的共軛將是相關的，因此，延遲和乘電路的平均輸出將是周期自相關信號，周期等於碼片速率的倒數。相反，如果不可用CDMA服務，延遲和乘電路的平均輸出將是非周期的噪聲的自相關。
為進一步改進檢測，傳統的CDMA服務檢測器包括帶通濾波器，以濾波延遲和乘電路的輸出。帶通濾波器能是軟體實現的數字快速付立葉變換(FFT)，其通帶中心位於碼片速率。進一步，能量測量電路測量濾波輸出的能量。測量的能量與門限比較，且，如果測量的能量大於門限，可用CDMA服務。否則，不可用CDMA服務。
傳統的CDMA服務檢測器的問題在於延遲和乘電路。延遲和乘電路的性能取決於許多因素，包括碼片波形、在導標信道上傳輸的多個導標信道信號和在業務信道上的多個業務信道信號的共信道幹擾、多徑傳播、和選擇用於延遲和乘電路的延遲。
一些碼片波形被特殊設計，以「藏」信號，即由於特定的波形，延遲和乘電路不能提供高相關性，但這在蜂窩系統或PCS中通常不被關心。然而，關心多個導標信道信號和它們的多徑成份在接收機組合的幹擾。
因為多個導標信道信號和多個業務信道信號及它們的多徑成份在接收機組合產生時變信號，在可用CDMA服務的同樣區域中，傳統的碼片速率檢測器性能將指示在一些位置可用CDMA服務，同時，在其它位置，傳統的碼片速率檢測器將指示不可用CDMA服務。導致用戶缺乏對CDMA服務檢測器作出的檢測結果的信任。
本發明提供檢測CDMA服務可用性的方法和電路，它相對於導標獲取方法減少判定服務是否可用的時間，且較傳統的碼片速率檢測器不敏感於共信道幹擾和多徑傳播。
本發明提供服務檢測電路，用於檢測區域中的CDMA服務的可用性，所述服務檢測電路包括至少一個碼片速率檢測器，用於接收複合CDMA信號和用於測量接收的複合CDMA信號的自相關能量，其中，所述至少一個碼片速率檢測器對每個所述接收的複合CDMA信號的自相關能量的測量用不同的時延；和門限檢測電路，用於組合測量的能量，和用於判定所述組合的能量是否超過門限，其中，如果所述組合的能量超過所述門限，服務可用，否則，服務不可用。
本發明提供服務檢測的方法，包括步驟接收複合CDMA信號；提供一組所述接收的複合CDMA信號的自相關能量的測量值，每個能量測量值通過用不同時延獲得；組合所述測量的能量；判定所述組合的能量是否超過門限；和如果所述組合的能量超過所述門限，指示服務可用。
本發明的優點是它減少判定服務是否可用的時間，且較不敏感於在接收機的多個信道和多徑成份的組合。
根據本發明，前述優點主要由包括至少一個碼片速率檢測器的服務檢測電路提供，其中碼片速率檢測器通過對每個測量用不同時延測量複合CDMA信號的自相關的能量。進一步，門限檢測電路組合測量的能量，並在組合的能量大於門限時，判定服務可用，其它情況判定服務不可用。接收的複合CDMA信號在不同時延的多個測量值導致至少一個測量未被共信道幹擾和多徑傳播過分影響而給出CDMA服務不可用的錯誤指示的較大可能。
附圖描述
圖1是根據本發明配置的無線通信系統的電框圖；圖2是根據本發明配置的示於圖1的碼片速率檢測器的電框圖；圖3是根據本發明的CDMA服務檢測方法的流程圖。
圖1是根據本發明配置的用如無線電話121的無線通信裝置的無線通信系統100的電框圖。與其它部分一起，這個圖描繪無線電話121用並聯的多個碼片速率檢測器109，它們測量碼片速率在不同時延的接收的複合CDMA信號的自相關譜內容。
天線101從基站123組接收信號。每個基站123在指定的射頻，如800-900MHZ蜂窩波段或1800-1900MHZPCS波段上發射導標信道信號和多個業務信道信號。導標信道信號和業務信道信號及它們的多徑成分在接收機組合，形成時變的複合CDMA信號。模擬前端103下變頻複合CDMA信號為基帶電平，且向模數轉換器(ADC)105提供下變頻的複合CDMA信號。ADC105數位化信號，且向CDMA服務檢測電路125提供該信號。
服務檢測電路125包括至少一個碼片速率檢測器109，它接收數位化的複合CDMA信號並測量接收的複合CDMA信號的碼片速率譜內容。該至少一個碼片速率檢測器125對接收的複合CDMA信號的自相關碼片速率譜內容的每個測量用不同時延。在如圖1所示的實施方案中，該至少一個碼片速率檢測器109包括三個並聯的碼片速率檢測器109，且每個碼片速率檢測器109同時接收複合CDMA信號，並同時測量接收的複合CDMA信號的自相關碼片速率譜內容。
在另一實施方案中，該至少一個碼片速率檢測器109是一個碼片速率檢測器109，它串行地測量接收的複合CDMA信號的自相關碼片速率譜內容。對每次測量改變時延，以獲得碼片速率譜內容的各個測量。
現參照圖2，碼片速率檢測器109包括延遲和乘電路201，它以2M倍碼片速率接收數字的複合CDMA信號的實部和虛部的4位採樣。在優選實施方案中，M被選為2，因此，信號被接收的速率是4倍碼片速率。對於用時間延遲Td為碼片周期的1/4的倍數，即1/4、1/2、3/4碼片周期Tc時，這是可接受的解析度的最低採樣率。時間延遲取決於採樣率。可選擇其它採樣率和時延，以減少在接收機導標信道信號、業務信道信號、及它們的多徑成分的組合的影響。例如，採樣率可是8倍碼片速率，時延可是碼片周期Tc的1/8的倍數，或採樣可超過一個碼片周期，如5/4，6/4碼片周期等。
複合CDMA信號被擇徑通過時延電路203，它對擇徑的信號施加時延，並通過共軛電路205，它取經時延的信號的復共軛。時延的、共軛的複合CDMA信號與複合CDMA信號在乘法器207中相乘，以產生自相關信號。
碼片速率檢測器109還包括有包含碼片速率的通帶的帶通濾波器213，它濾波自相關信號並提供接收的複合CDMA信號的自相關碼片速率譜內容的測量值。圖2所示的帶通濾波器是FFT的簡單硬體實現，並導致快速濾波過程。這個具體的帶通濾波器僅判定在碼片速率的延遲和乘電路的輸出端的頻成分。可用其它帶通濾波器，如軟體實現的濾波器。
圖2中，帶通濾波器213包括實部算子209，它接收自相關信號並判斷自相關信號的實部。在優選實施方案中，因為自相關信號的虛部在碼片速率有很少或沒有信號成分，僅用實部。換向器211接收自相關信號的實部且每1/2M碼片周期串行地施加它到2M-1電路通道。每個電路通道包括乘法器215，它把由換向器211施加到乘法器215的自相關信號與在碼片速率(周期Tc)運行的二值方波相乘，以產生相乘的輸出。
例如，對於4倍於碼片速率(M等於2)的採樣率，換向器211施加自相關信號於頂電路通道1/4碼片周期，且乘法器215把自相關信號與二進位方波的+1值相乘。對下一個1/4碼片周期，換向器211施加自相關信號於底電路通道1/4碼片周期，且乘法器215把自相關信號與二進位方波的+1值相乘。在第三個1/4碼片周期上，換向器211施加自相關信號於頂電路通道1/4碼片周期，且乘法器215把自相關信號與二進位方波的-1值相乘。對最後一個1/4碼片周期，換向器211施加自相關信號於底電路通道1/4碼片周期，且乘法器215把自相關信號與二進位方波的-1值相乘。事實上，-1和+1值是施加於換向的自相關信號的FFT係數。
本領域的一般技術人員將認識到，除合成器外，其它電路可用於施加-1值到自相關信號，例如有增益-1的反相器。
在每個電路通道中，加法器217加N個相乘的輸出的連續採樣，以產生濾波的自相關信號。N個連續採樣的和是接收的複合CDMA信號的自相關碼片速率譜內容的測量值。
帶通濾波器的帶寬由N個選擇控制，N能被設置等於，例如，1024,2048,4096或8192。帶通濾波器的帶寬隨N增加減小，碼片速率檢測器的靈敏度隨N增加而增加。
在這個具體的碼片速率檢測器實施方案中，接收的複合CDMA信號的自相關碼片速率譜內容有兩個測量值，Z1和Z2。Z1代表碼片速率譜內容的實部，Z2代表碼片速率譜內容的虛部。接收的複合CDMA信號的自相關碼片速率譜能量是這兩部分的平方和。本領域的一般技術人員能認識到，碼片速率譜內容成分--Z1和Z2的絕對值之一或兩個，或碼片速率譜能量能是能量的測量值，及其它參數。這裡所用的「能量」能包含前述測量值及碼片速率譜內容和碼片速率譜能量的最大、平均等測量值。
每個電路通道還包括16位寄存器219，用於接收和保持求和的N個連續採樣的值。
再參照圖1，服務檢測電路125還包括門限檢測電路127，用於組合測量的能量並判定組合的能量是否超過門限。如果組合的能量超過門限，服務可用且在線117上提供指示。否則，服務不可用，並在線119上提供指示。選擇門限值，以提供希望的對於給定用於加法器217的N的錯誤警報可能性和漏掉檢測的可能性。
在圖1所示的方案中，門限檢測電路127包括比較器111，用於判定碼片速率譜內容成分的最大絕對值；和另一個比較器113，用於判定這些最大值的最大值。最後，比較器115比較碼片速率譜內容成分的最大絕對值與門限。
在另一方案中，用單個碼片速率檢測器，它有可調的時延，以進行串行測量，門限檢測電路127包括6個寄存器，用於存貯每個碼片速率譜內容成分的測量值，及單個比較器，比較6個寄存器存儲的值與門限。
本領域的一般技術人員將認識到最大絕對碼片速率譜能量及其它組合的能量也能與門限比較，以判定CDMA服務是否可用。例如，所有6個碼片速率譜成分的絕對值之和及所有6個碼片速率譜成分的平方和能與門限比較。
現在，將參照圖3描繪如上文描述構成的服務檢測電路的使用和運行方法。服務檢測方法300包括步驟接收複合CDMA信號(步驟301)，提供一組接收的複合CDMA信號的能量的測量值，每個能量測量值通過用不同時延獲得(步驟303)，組合測量的能量(步驟304)，判定組合的能量是否超過門限(步驟305)，且在組合的能量超過門限時，指示服務可用(步驟307)。如果組合的能量未超過門限，指示服務不可用(步驟309)。
在一個實施方案中，提供一組接收的複合CDMA信號的能量的測量值的步驟(步驟303)包括子步驟對每個能量測量，把複合CDMA信號與接收的複合CDMA信號的時延的共軛相乘，以產生自相關信號，且濾波自相關信號。進一步，該組接收的複合CDMA信號的能量的測量值被同時或串行地提供。
本領域的技術人員將認識到，在本發明的方法、服務檢測電路和無線電話中和在其結構中，不超出本發明的範圍和精神，可作出多種改進和變形。
概言之，描繪的服務檢測電路和方法提供優於已知的服務檢測電路和方法的優點在於，減少了判定服務是否可用的時間，且減少了對在接收機的多徑成分和多路信道的組合的靈敏度。進一步，有可調的Td和由N控制的帶寬和靈敏度，碼片速率檢測器很靈活且易於實現。前述優點主要由服務檢測電路提供，它包括至少一個碼片速率檢測器，對於能量的每個測量，用不同的時延測量接收的複合CDMA信號的能量。
權利要求
1．服務檢測電路，用於檢測區域中的CDMA服務的可用性，所述服務檢測電路包括至少一個碼片速率檢測器，用於接收複合CDMA信號和用於測量接收的複合CDMA信號的自相關能量，其中，所述至少一個碼片速率檢測器對每個所述接收的複合CDMA信號的自相關能量的測量用不同的時延；和門限檢測電路，用於組合測量的能量，和用於判定所述組合的能量是否超過門限，其中，如果所述組合的能量超過所述門限，服務可用，否則，服務不可用。
2．如權利要求1所述的服務檢測電路，其中所述至少一個碼片速率檢測器包括至少兩個並聯耦合的碼片速率檢測器，且每個碼片速率檢測器同時接收所述複合CDMA信號和同時測量所述接收的複合CDMA信號的自相關能量。
3．如權利要求2所述的服務檢測電路，所述複合CDMA信號包括一組各有碼片周期與碼片速率的導標信道信號，其中，所述至少兩個碼片速率檢測器之一包括延遲和乘電路，以2M倍所述碼片速率接收所述複合CDMA信號的採樣，並把所述複合CDMA信號的採樣與由其各自時延延遲的所述接收的複合CDMA信號的共軛相乘，以產生自相關信號；和帶通濾波器，有包含所述碼片速率的通帶，用於濾波所述自相關信號，並提供所述接收的複合CDMA信號的自相關能量的測量。
4．如權利要求3所述的服務檢測電路，其中所述帶通濾波器包括換向器，用於接收所述自相關信號和每1/2M碼片周期串行地施加所述自相關信號；和2M-1電路通道，每個電路通道包括乘法器，用於把由所述換向器施加到所述乘法器的所述自相關信號與運行在碼片速率的二值方波相乘，以產生相乘的輸出；和加法器，求和N個連續的所述相乘的輸出的採樣，以產生濾波的自相關信號，其中，所述N個連續採樣的和是所述接收的複合CDMA信號的能量的測量值。
5．如權利要求4所述的服務檢測電路，其中，M等於2，且一個加法器提供所述能量測量值的實部，另一個加法器提供所述能量測量值的虛部。
6．如權利要求4所述的服務檢測電路，其中所述帶通濾波器還包括實部算子，用於接收所述自相關信號和用於判定所述自相關信號的實部，其中，所述換向器僅接收所述自相關信號的實部，且每1/2M碼片周期串行施加所述自相關信號的實部。
7．如權利要求4所述的服務檢測電路，其中每個2M-1電路通道還包括寄存器，用於接收和保持所述求和的N個連續採樣值，其中所述保持值是所述接收的複合CDMA信號的自相關能量的測量值。
8．如權利要求1所述的服務檢測電路，其中，所述至少一個碼片速率檢測器是一個碼片速率檢測器，串行地測量所述接收的複合CDMA信號的自相關的能量。
9．如權利要求8所述的服務檢測電路，所述複合CDMA信號包括一組各自有碼片周期和碼片速率的各個導標信道信號，其中，所述一個碼片速率檢測器包括延遲和乘電路，以2M倍所述碼片速率接收所述複合CDMA信號的採樣，並把所述複合CDMA信號的採樣與由其各自時延延遲的所述接收的複合CDMA信號的共軛相乘；和帶通濾波器，有包含所述碼片速率的通帶，用於濾波所述自相關信號並提供所述接收的複合CDMA信號的自相關能量的測量值。
10．服務檢測的方法包括步驟接收複合CDMA信號；提供一組所述接收的複合CDMA信號的自相關能量的測量值，每個能量測量值通過用不同時延獲得；組合所述測量的能量；判定所述組合的能量是否超過門限；和如果所述組合的能量超過所述門限，指示服務可用。
全文摘要
無線電話使用服務檢測電路,包括至少一個碼片速率檢測器,它測量接收的複合CDMA信號的自相關能量,並對每個能量的測量值使用不同時延。門限檢測電路組合測量的能量,並在組合的能量超過門限,判定服務可用,否則判定服務不可用。碼片速率檢測器能並聯耦合,以同時提供接收的複合CDMA信號的自相關能量測量值,或單個碼率檢測器能串行地測量接收的複合CDMA信號的自相關能量。
文檔編號H04B7/26GK1213260SQ98100469
公開日1999年4月7日 申請日期1998年2月27日 優先權日1997年2月28日
發明者科林·D·弗蘭克, 珍妮弗·A·洪基茨, 布賴恩·D·斯託姆 申請人:摩託羅拉公司