碼分多址連接蜂窩電話系統中的擴頻通信終端設備的製作方法
2023-04-24 20:41:21 1
專利名稱：碼分多址連接蜂窩電話系統中的擴頻通信終端設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種擴頻通信的接收機，更具體地講，是涉及一種擴頻通信終端設備，在該設備中構成了一個CDMA(碼分多址連接)蜂窩系統的移動終端設備。
CDMA數字蜂高系統在包含各網孔(服務區)的系統的各個基站利用相同頻率這一點上區別於其他的蜂窩系統。在這種CDMA系統的數字蜂窩中，已經規定正向鏈路信道，即從基站至移動站的信道應當由導頻信道、同步信道、尋呼信道和業務信道的四個碼信道組成。
導頻信道是用於重複發送偽噪聲碼(下文稱為PN碼)的信道和用於在移動站中的同步捕獲、保持、時鐘再生。在這個導引信道中不發送通信數據。
同步信道用於得到時間信息和調整基站與移動站間的長周期PN碼定時。尋呼信道用於業務信道分配信息的傳送以及過區切換所需的信息和正在接收時的終端局通信信息。業務信道用於正在講話時話音信息的傳輸。
在
圖1中，表示出CDMA系統的數字蜂窩的基站側的發送單元。發送單元1產生分別利用擴頻碼的四個碼信道數據相乘的四個碼信道之積和在相乘之後利用相同頻率發送該信道積。在這個系統中，由被沃爾什碼(walsh code)乘PN碼產生的碼用作為擴頻碼，和採用這樣一種方法，即對於每個信道該擴頻碼將沃爾什碼改變為「0」、「32」、「1」和「n」，其中沃爾什碼的碼長是64。
作為導頻信道而言，發送單元1發送PN碼與永遠為0的沃爾什碼的乘積，即恰為其異或的結果。因此，這意味著PN碼照其原樣在導頻信道發送。從而，由移動站的PN碼檢測意味著利用導頻信道發送的擴頻碼的定時的檢驗。移動站可以通過選擇擴頻碼解調所期望碼信道的數據。
常規的蜂窩電話系統的移動終端僅具有一個解調器。即使裝備了兩個解調器，也是為空間分集而簡單裝備的，因此那些解調器是在相同定時下操作的。另外一方面，在數字蜂窩CDMA系統中，移動終端已經採用了這樣的方案，即來自基站的多個反射波都被接收和綜合。稱為「多徑」的多個反射波對應於由於諸如建築物這樣的各反射物體造成的不同傳播距離的各個傳播延遲到達該移動站。
在數字蜂窩CDMA系統中，採用了這樣一種方案，即通信的質量是通過利用多個解調器解調對應於相應各個路徑的信息而得到改善的，利用這樣的擴頻通信特點，即，即使存在著大量的多徑信號，這些多徑信號可以被逐個地分離和解調並將它們綜合起來。然而，響應於該移動終端的運動，每個反射波的傳播時間是連續變化的，因此相應各解調器中的處理時間差也是變化的。這樣，每個解調器必須以一個獨立的定時器(計數器)為基礎進行操作。再有，該移動終端具有一個綜合器等，在不同於這些多個解調器的定時的定時上操作，所以對於完全地管理這些多個定時的功能必須由滿足規範的接收功能來實現。
本發明的一個目的是提供一種具有完全地管理相應各解調器的定時功能的通信終端設備，即使由於包括多徑的相應各路徑的傳播延遲幅度的變化而存在相應各解調器的處理定時發生變化。
在按照本發明的擴頻通信接收機中，多個解調器(12A)、(12B)和(12C)提供了從相同基站發送的和經由不同傳播路徑傳播的接收信號(S1)。信號綜合器綜合了通過在每個解調器提取接收信號(S1)和PN碼的相關性已被解調的解調的信號(S3A)、(S3B)和(S3C)，和將其作為綜合的解調信號(S4)輸出。系統時間管理計數器具有這樣一種功能，即當開機以後或復位以後至少多個解調器之一開始解調操作時，計數值在該解調器的PN碼的最前部被初始化。
另外，根據本發明，該系統時間管理計數器(5)通過從接收信號(S1)獲得的PN碼時間偏移超前系統時間管理計數器(5)的計數值，而後重新開始在規範數字數的最前部的計數操作，由此，比該數更高數量級數字的計數值被設置。
另外，在本發明中，系統時間管理計數器(5)中設置這樣一種功能，即對計數器的規定比特的定時和包括在解調器(12A)、(12B)和(12C)中的每個計數器的規定比特定時進行比較，和該規定比特的定時發生與目前正在進行調製的各解調器最先的一個定時一致時，因此該計數值有時被超前和有時被滯後。
當多個解調器(12A)、(12B)和(12C)至少一個在開始以後或復位以後已經開始解調操作時，系統時間管理計數器(5)的計數值在解調器(12A)、(12B)和(12C)的PN碼的最前部的定時被初始化。結果，能夠使信號綜合器(13)在接收同步信道的定時上正確地操作，並能夠將其控制為這樣一種狀態，即可以接收同步信道的數據。
另外，當在系統時間管理計數器(5)中設置較高數量級數字的計數值時，由基站發送的PN碼的定時偏差首先被校正，而後該較高數量級數字的計數值被設置在表示的數字數的最前部。因此，給出設置定時的比較器(19)的比特數可被減小，從而涉及設備操作速度的問題可被緩解。
另外，單獨設置在相應各解調器(12A)、(12B)和(12C)的各計數器的規定比特與系統時間管理計數器(5)的規定比較的定時進行比較，並使該規定比特與目前正在進行解調的各解調器的最早的一個相一致。因此，系統時間管理計數器的計數值可以按照傳播延遲特性的變化被調整。
當結合各附圖閱讀了下面的詳細描述以後本發明的性質、原理和用途將變得顯而易見，圖中相同部件由相同的數字或字符表示。
在附圖中圖1表示CDMA蜂窩的正向鏈路(從基站到移動終端的方向)的信道配置的框圖；圖2表示用於按照本發明的擴頻通信終端設備的解調單元的一個實施例的框圖；圖3A和3B是用於描述系統時間與超幀之間關係的定時圖；圖4是表示系統時間管理計數器的配置的框圖；圖5是表示用於設備超幀的程序的流程圖；圖6是表示系統時間調整電路及其外圍電路的框圖；圖7A至7E是表示在正在解調期間用於調整系統時間的定時圖；圖8A至8C是表示包括在解調器中的計數器與系統時間管理計數器之間時間關係的定時圖9是表示系統時間調整電路的配置的框圖。
將參照各附圖描述本發明的各優選實施例(1)解調單元的一般配置圖2一般性地表示按照本發明的移動通信終端設備的解調單元10。移動通信終端設備通過接收來自各基站發送的信號獲得接收的信號S1。接收的信號S1如上所述包括四個部分，即導頻信道、同步信道、尋呼信道和業務信道，信號S1被送到解調單元10的PN碼檢測器、解調器12A、12B和12C。PN碼檢測器11檢測包含在導頻信道中PN碼的定時，和輸出定時檢測信號S2。這個定時檢測信號S2被送到控制單元14。控制電路14根據定時檢測信號S2產生解調器控制信號DM1、DM2和DM3和分別送到解調器12A、12B和12C。這裡的控制電路14由CPU組成，並控制移動通信終端設備的每個電路以及各種信號處理。解調器12A到12C分別由解調器控制信號DMC1到DMC3初始化，也就是說，在每個解調器中的PN碼發生器在時間上被調整到將被該解調器解調的路徑解調數據的pN碼上，以便解調器12A到12C的操作開始。在這個解調操作已經開始以後，解調器12A、12B和12C分別根據包括在接收的信號S1中的數據的超前或滯後繼續解調操作。
解調器12A到12C和PN碼檢測器11各包括一個計數器(未示出)，用於產生操作所需的定時信號。
解調器12A到12C根據接收的信號S1分別產生解調的數據S3A、S3B和S3C。在解調器12A到12C上產生的解調數據在各輸出緩衝器中在定時上被調整得彼此一致和被送到信號綜合器13。信號綜合器13通過相加這些數據綜合所送來的解調數據，產生綜合的解調數S4。這個綜合的解調數據S4被送到控制電路14，然後作為待處理的接收數據S5被輸出。
解調器10具有一個系統時間管理計數器15，用於管理整個移動終端的基準定時。該系統時間管理計數器15饋送基準定時信號到信號綜合器13和發射機(未示出)。
(2)解調單元的系統時間建立(2-1)初始化操作移動通信終端設備必須建立基準定時，該基準定時是由基站保持的系統時間作為基準時間綜合出來。因此，該移動通信終端設備在開機或復位以後接收同步信道。通過接收在同步信道中的消息，並知道了包含在消息中的設置定時及設備值，基準定時被建立起來了。
系統時間管理計數器15的計數值被解調同步信道的解調器產生的PN信號的初始定時中復位，和根據這個定時，用於接收同步信道的消息的一個適合的定時被送給信號綜合器13。
為什麼利用PN碼的初始定時的原因是同步信道幀的最前部與PN碼的最前部相一致。在這種方法中，已被相應的解調器12A到12C解調的同步信道數據在信號綜合器13中綜合，而後送到控制電路14。同步信道的消息由控制電路14轉換。
(2-2)系統時間的初始化(概括說明)接下來，參照圖3A和3B解釋在系統時間管理計數器15中建立系統時間的程序。首先，控制電路14從同步信道消息中取出PN碼的時間偏移信息、超幀數和其設定的時間。然而，每個基站的系統時間是共同的，由每個基站發送的PN碼是相對於系統時間具有預定的時間偏移發射的，以便移動通信終端能夠識別每個基站。另一方面，所有基站的尋呼信道和業務信道的數據是利用系統時間的定時發送的，這樣不存在相對於系統時間的偏移。其目的是接收的數據的定時不變化，甚至於接收的基站被轉換，或切換也是如此。
首先，控制電路14從同步信道消息中取出PN碼的時間偏移信息、超幀數和其設置定時。
為了接收這些信道，要求知道PN碼的時間偏移幅度。當同步信道被接收時，偏移的幅度是不知道的，這樣同步信道的幀的最前部是以這樣一種方式發送的，即以與PN碼相同的幅度的偏移。系統時間的超幀的最前部是與PN碼的最前部一致的，沒有時間偏移，因此，在同步信道的消息已被接收的時刻，通常系統時間管理計數器15的操作具有相同的時間偏移。
在圖3A中的一段表示系統時間的PN碼(導頻PN碼)的一個周期26.667mS。三個這種周期構成一個超幀。另一方面，在圖3B中的一段表示同步信道超幀的一個周期，該周期對應於圖3A中的三個段80mS，和被PN碼的時間偏移移位。這個圖表示在移動通信終端中同步信道消息的接收與系統時間的設備的各個方面。
基站以這樣一種方式發送是擴頻碼的導頻PN碼，即產生由PN碼(導頻PN偏移)的時間偏移的延遲。信道消息的發送是在這個超幀的最前端開始的。按照CDMA蜂窩網的規範，已經提出，系統時間是在例如(四個超幀周期)-(導頻PN偏移)的時間已經從超幀終端通過之後設置的，同步信道消息的結尾已經被該超幀發送。
用於實現這樣的操作的電路的例子表示於圖4。在這個圖中，系統時間管理計數器15由超幀計數器16A、幀計數器16B、端點計數器(Tip counten)16C、和系統時鐘計數器16D組成。
導頻PN偏移調整指示信號S6被施加到導頻PN偏移設置電路17，導引PN偏移設置電路17輸出導頻PN偏移值S8和負載信號S10。加法器18相加端點計數器16C的輸出計數值S7與導頻PN偏移值S8，而後輸出作為變化值S9的相加結果。響應於負載信號S10變化值S9被加載到端點計數器16C。憑藉這個操作，系統時間值S11通過導頻PN偏移時間的量可以超前。
比較器19比較超幀設置指示S12與計數值S13，然後當定時已然滿足上述條件時輸出作為有效脈衝的超幀設置信號S14。在這個定時上，已被寫入設置值電路20的設置值S15被裝入超幀計數器16A。此時，幀計數器16B、16C和16D被從初始化電路21給出的清零信號S16清零。以這種方式，在來自包括至少同步信道消息的超幀的第五超幀的最前部，超幀數被設置到超幀計數器16A。清零信號S16是由初始化指示信號S17和解調器初始定時信號S18A、S18B和S18C產生的。
通過上述處理，系統時間被設置到系統時間管理計數器15中，這樣一種狀態變為尋呼信道與業務信道能夠被接收。確切地講，系統時間是以這樣一種方式保持在移動通信終端中的，即是相對於基站延遲信息傳播延遲的量的方式保持的，並已被描述在CDMA蜂窩網的規範中。為了判斷是否設置定時，利用了比較器19。如果用於系統定時的計數器被提供了導頻PN偏移量(圖5的步驟(SP7)，假如所有數量級低於幀數的數字都是0，所需的是通過比較(圖5的步驟SP8)僅檢查任何數量級等於或超過幀數的數字與設置的幀一致，因此比較器的比特數可以減小。這意味著具有較低操作速度的邏輯電路可以用於組成比較器19，並且電路實現的可能性變得高一些。
另外，如上所述，在超前端點計數器的計數值之後，超幀數目被設置到超幀計數器。然而，當剛好設置超幀數到超幀計數器後端點計數值為0時，時間偏移可被裝入端點計數器16C。
(2-4)系統時間的調整然而，隨上述系統時間初始化完成，由移動站管理的系統時間不同於基站的時間，現在被暫時地超前和被延遲。這是由於當該終端已然移動時，基站與移動站間的傳播距離發生了變化，因此接收時間發生變化。特別是在講話進行時的情況下，即由業務信道正在進行發送——接收的情況下，當由於該移動通信終端已經遠離或接收基站，發送——接收的定時已經發生了變化時，則需要按比例地改變信號綜合器13和發射機的定時。
那樣的話，不允許急劇地改變基準定時，以防使其無法解調基站的數據。在本發明中，圖6的電路使圖2的系統時間管理計數器15的計數器以如CDMA蜂窩網的規範所描述的速度跟蹤接收定時的變化。這個電路由系統時間調整電路22、系統時鐘計數器16D、和定時發生電路23組成。
定時發生電路23從系統時鐘計數器16D的計數值S19產生檢驗定時S20和調整定時S21。來自相應解調器12A、12B和12C的規定比特S22A、S22B和S22C以及表示數據的有效性/無效性的數據有效性信號S23A、S23B和S23C輸入到系統時間調整電路22。但是，檢驗定時信號S20的周期必須大於或等於每個解調器的計數器的規定比特S22A到S22C的周期。如果該周期太長，調整的頻率變小，因此這將是自適應確定的。
每個解調器12A到12C的規定比特的周期可被設置為一個足夠大的值，以致於不致由於多徑的各個通路的時間差將其誤認為一個周期。在圖7E中，每個解調器12A到12C的規定比特和系統時間管理計數器15利用相同的等級解釋。來自系統時間調整電路22的延遲指向信號S24和超前指向信號S25被施加到系統時間管理計數器15。
通常，系統時間管理計數器15是以恆定速率遞增的。在這個例子中，使計數器15的操作延遲是由暫時停止計數器實現的。即，在當應該按照「0，1，2，3，…」計數時，它按照「0，1，1，2，3，…」計數。這可以由設置延遲指向信號S24實現，該信號被輸入系統時鐘計數器16D的啟動輸入端進行阻塞。
另一方面，使系統時鐘計數器16D超前時，在計數中一個數據被跳過。即，在當應當計數為「0，1，2，3，…」時，它按「0，1，3…」計數。通過啟動連到系統時鐘計數器16D的加載輸入端的超前指向信號S25，「3」可接著「1」被加載。
接下來，參照圖6解釋產生延遲指向信號S24和超前指向信號S25的方法。首先，取各解調器12A到12C的計數器的規定比特的邏輯積(可以取邏輯和，但是在這種情況下，將在下面解釋的檢驗定時應當變為前沿而不是後沿，並因此改變了判決的狀態)。邏輯積信號的後沿與具有三個解調器12A到12C的最先定時的計數器的後沿相一致。
邏輯積輸出的後沿在定時上與檢測定時信號S20後沿相比較。這方面表示在圖8A到8C。在檢驗定時信號S20的後沿兩側，邏輯積輸出S26被取樣。如果其結果是「L.L」，則需要超前系統時間值S11，因此啟動提前指向信號S25。
如果結果是「H.L」，則意味著接近相同定時，則既不需要提前也不需要延遲它，因此，提前指向信號S25和延遲指向信號都不啟動。在結果是「H.H」的情況下，需要延遲系統時間，這樣則啟動延遲指向信號S24。因此，可以趨近正在解調系統時間的最超前的解調器。使用「趨近」一詞的原因是每一次僅一步計數器的量可被調整，即，通過一次變化不能使該定時與另一個定時相一致。在CDMA蜂窩的規範中，禁止發送定時的緊急改變，調整速率的匹配是由自適應選擇輸入到系統時間調整電路22的檢驗定時信號S20實現的。
圖9表示用於實現這些的系統時間調整電路22的例子。利用相應與電路24A、24B和24C取出相應解調器12A到12C的計數器的規定比特S22A到22C與解調器12A到12C的數據有效信號S23A到S23C的邏輯積。執行這個步驟，是為了排除沒有對系統時間的定時調整的目標進行解調的解調器12A到12C。與電路25的輸出由圖7D的S26所表示。這個信號S26被輸入到移位寄存器26，在圖8A到8C虛線表示的定時取樣的數據作為延遲的輸出S27A和S27B被輸出。
調整定時發生單元27按照如圖8到8C所示的相同算法產生超前指向信號S25或滯後指向信號S26。在或電路28中，相對於所有解調器的數據有效性信號S23A到S23C取邏輯和。此時，在輸出S28是「L」的情況下，這意味著所有解調器12A到12C都處於數據無效狀態，以及在這種狀態下，調整定時發生單元27控制超前指向信號S25和延遲指向信號S24兩者都不啟動。
(2-5)效果如上所述，在解調器12A到12C開始解調以後，系統時間管理計數器15在已在解調器12A到12C被檢測的PN碼的最前部被初始化，結果，能夠使信號綜合器13在接收同步信道時正確地操作，並且還能夠將其控制為同步信道消息肯定能被接收這樣一種狀態。
此外，當在系統時間管理計數器15中設置超幀數時，由基站發送的PN碼的時間偏移被首先校正，而後超幀數被設置在所述同步信道的幀的最前部，結果，給出設置定時的比較器19的比特數可以被減少，並可以緩和與設備的操作速度相關的問題。
另外，被獨立地包括在相應的解調器12A到12C中用於產生它們的定時的各計數器的規定比特S22A到S22C與系統時鐘計數器16D的規定比特的定時S20和S21進行比較，系統時鐘計數器16D可被超前或滯後，結果，甚至於多徑的每個路徑的傳播延遲時間變化時，按照CDMA蜂窩網規範也能夠調整信號綜合器13或發送系統的定時。因此，可以實現穩定的發送/接收。
(3)其他的實施例在上述實施例中，已經描述了CDMA系統的數字蜂窩移動終端的解調單元。但是，本發明不僅僅限於這樣一種情況，而且有可能廣泛地被應用到類似的採用CDMA系統的通信終端設備。
如上所述，按照本發明，可以獲得一種通信終端設備，在該設備中設備的系統時間可被控制為這樣一種狀態，即在電源接通或復位以後，信號綜合器可以在接收控制信道的時間上正確地進行操作。
另外，如上所述，按照本發明，可以獲得一種通信終端設備，其中該設備包括系統時間管理計數器，該計數器在系統時間較高數字的設置時間的操作速度是快的。
如上所述，按照本發明，使系統時間管理計數器的規定比特的定時與正在進行解調的各解調器中最快的一個相一致，結果，可以得到包括系統時間管理計數器的通信終端設備，該系統時間管理計數器能夠調整跟蹤傳播延遲特性的變化計數值。
在結合本發明的優選實施例進行了描述的同時，對於本技術領域的專業人員可能做出的各種改變和改進是顯而易見的，因此，在所附的各項權利要求中覆蓋落入本發明的實質精神與範圍中的全部改變與改進。
權利要求
1.一種擴頻通信終端設備，包括多個解調器，用於在由某個基站開始發送以後接收經不同傳播路徑接收的信號和用於通過檢驗所述接收的信號與偽噪聲碼的相關性產生解調的信號；系統時間管理計數器，當所述多個解調器的至少一個已開始解調操作時，具有在所述解調器中的偽噪聲碼的最前部定時上被初始化的計數值；信號綜合器，用於在由所述初始化的系統時間管理計數器給出的一個適合的定時綜合來自所述多個解調器的所述解調的信號，產生綜合的解調信號；和控制裝置，用於從所述信號綜合器接收綜合的解調信號，用於從所述綜合的解調信號中提取定時信息；和用於以所述定時信息為基礎將所述基站的系統時間設置到所述系統時間管理計數器。
2.根據權利要求1的擴頻通信終端設備，其中，所述控制裝置為所述基站的系統時間從在綜合的解調信號中的同步信道中提取相對於所述偽噪聲碼的時間偏移的所述定時信息。
3.根據權利要求1的擴頻通信終端設備，其中，所述系統時間管理計數器具有用於通過一個預定時間為所述偽噪聲碼的最前部的定時設置系統時間偏移的裝置。
4.一種擴頻通信終端設置，包括多個解調器，用於接收在從某個基站已發送以後經由不同傳播路徑接收的信號，和用於通過檢驗所述接收的信號與偽噪聲碼的相關性產生解調信號；信號綜合器，用於綜合所述解調信號，產生綜合的解調信號的輸出；控制裝置，用於從包含在所述綜合的解調信號的同步信道中的信息提取時間偏移、超幀數、和偽噪聲碼的超幀數設置定時值；和系統時間管理計數器，具有用於計數超幀的超幀計數器、用於通過預定時間偏移移位所述超幀計數器的計數定時的時間偏移裝置、超幀數設置裝置，用於當所述超幀計數器計數值變為基於所述超幀數的設置定時值確定的計數器值時，從預定的超幀數連續地進行所述超幀的計數操作。
5.根據權利要求4的擴頻通信終端設備，其中，所述時間偏移裝置具有設置預定時間偏移值的時間設置裝置，和第二計數器，具有一個響應於從所述時間偏移裝置提供的時間偏移值被超前的計數值，所述超幀計數器對來自所述第二計數器的進位信號計數，所述超幀數設置裝置具有一個設置超幀數的數設置裝置，和用於比較所述超幀計數器的計數值與超幀數設置定時值的比較器，以及如果所述超幀計數器的計數值與所述超幀數的設置定時值一致，在所述數設置裝置中的所述超幀數被設置到超幀計數器中。
6.一種擴頻通信終端設備，包括多個解調器，用於在從某個基站正在發送以後接收經由不同傳播路徑接收的信號，和用於通過檢驗所述接收的信號與偽噪聲碼的相關性產生解調的信號；信號綜合器，用於綜合各解調的信號，產生綜合的解調信號輸出；和設置所述基站的系統時間的系統時間管理計數器；其中所述系統時間管理計數器具有一個系統時間調整電路，用於通過比較規定比特的定時與裝入所述解調器中的每個計數器的規定比特的定時，來超前或滯後計數值，和使所述規定比特的定時與目前正在解調的各解調器中最早的一個相一致。
全文摘要
一種擴頻通信終端設備多個解調器(12A)、(12B)和(12C)接收來自基站的信號。解調信號(S3A)、(S3B)和(S2C)通過檢驗接收信號(S1)與PN碼之間的相關性產生解調的信號。系統時間管理計數器在電源接通或復位以後當多個解調器的至少一個開始解調操作時具有一個將被在解調器中的擴頻碼的最前部定時上初始化的計數值。還包括信號綜合器(15)和控制電路(14)。
文檔編號H04B7/26GK1134633SQ9511913
公開日1996年10月30日 申請日期1995年9月30日 優先權日1994年9月30日
發明者杉田武弘 申請人:索尼公司