用於cdma通信系統中獲得初始的碼同步的裝置及其方法
2023-08-13 07:17:31 3
專利名稱：用於cdma通信系統中獲得初始的碼同步的裝置及其方法
背景技術：
利用獲得初始的碼同步的方法，接收者不能確定從信道接收到的信號的碼從時間上在何處對準。
即，當將在接收器中生成的碼和接收的碼相關時，相關值分成相關值高於臨界值的碼和相關值低於臨界值的碼。此時，相關值高於臨界值的碼意味著已完成了兩個碼的之間同步，而相關值較低的碼以及相關值低於臨界值的碼意味著沒有完成兩個碼的之間同步。
因此，對於相關值小的碼而言，通過將在接收器本身中生成的碼延遲一個相位或者快速生成，使它們和接收到的信號相關，不斷進行上述過程直到達到初始的碼同步。
我們將參照附圖進一步對用於獲得初始的碼同步的方法進行更為詳細的介紹。
圖1是描述根據傳統技術採用BPSK方法的碼檢測器的框圖。如圖所示，碼檢測器包括PN碼生成器104用來生成PN碼的，乘法器101用來將從I-信道接收到的信號和碼生成器中生成的碼相乘，積分器102用於通過接收從乘法器101相乘得到的信號將這些信號積分，平方器103用於獲得積分信號能量值，乘法器105用於把從Q-信道收到的信號和PN碼生成器104生成的碼相乘，積分器106用於通過接收從乘法器相乘的信號將這些信號積分，平方器107用於獲得積分信號能量值，加法器108用於將從乘法器103輸出的信號和從平方器107輸出的信號相加，積分器109用於積分相加所得到信號以及同步鑑相器110根據積分信號確定是否獲得了初始的碼同步。
在採用BPSK方法的碼檢測器中，經過乘法器101和積分器102的信號表明在I-信道PN碼生成器104中生成的碼和I-信道接收到信號的相關能量，而經過乘法器105和積分器106的信號表明在Q-信道PN碼生成器中生成的碼和Q-信道接收到信號的相關能量。
下面將介紹根據傳統技術具有上述結構的碼檢測器。
首先，獲得I-信道的信號、PN碼生成器104中生成的本地PN碼以及預定周期的相關能量。同時，獲得Q-信道的信號、PN碼生成器104中生成的本地PN碼以及上述周期的相關能量。然後，加法器108將I-信道和Q-信道中得到的相關能量相加，將上述周期的這些值累加，並將結果輸到同步鑑相器110中。
然後，同步鑑相器110將預定的臨界值和積分器109輸入的相關能量進行比較。如果輸入的相關能量高於臨界值，則接收到的碼變得初始同步，但是如果該能量低於臨界值，則通過改變PN碼生成器104中生成的PN碼的相位上述重複過程來搜索達到初始的碼同步的預定周期。
上述傳統技術同樣也可用在採用其它調製方法的碼檢測器中。
圖2是描述採用傳統QPSK方法的碼檢測器框圖。如圖所示，碼檢測器包括PN碼生成器201用於生成I-信道PN碼，乘法器202用於將從I-信道接收到的信號和碼生成器201中生成的碼相乘，反相器208用於反轉PN碼，乘法器210用於將反轉得到的PN碼和在Q-信道收到的信號相乘，PN碼生成器207用於生成Q-信道PN碼，乘法器210用於將在Q-信道接收到的信號和在PN碼生成器207生成的碼相乘，乘法器206用於將在PN碼生成器207生成的碼和在I-信道接收到的信號相乘，乘法器209用於將PN碼生成器207中生成的碼和從I-信道接收到的信號相乘，加法器203用於將乘法器209中相乘的信號和乘法器202中相乘的信號相加，加法器211用於將乘法器206中相乘的信號和乘法器210中相乘的信號相加，積分器204用於接收在加法器203相加的信號並將結果積分，平方器205用於獲得積分信號能量值，積分器201用於接收在加法器211相加的信號並將結果積分，平方器213用於獲得積分信號能量值，加法器214用於將平方器205輸出的信號和平方器213輸出的信號相加，積分器215用於將預定周期的相加得到的信號積分以及同步鑑相器216用於根據積分信號確定是否獲得初始的碼同步。
這種採用QPSK方法的碼檢測器用I-信道PN碼生成器201和Q-信道PN碼生成器207。亦即，將I-信道PN碼和I-信道接收到的信號彼此相關，將Q-信道PN碼和Q-信道接收到的信號相關，並在加法器211中求和這些信號。
這種尋找相加得到信號初始的碼同步的方法與分別在加法器203以及211中的BPSK方法相同，因此將省略對其的描述。
傳統的碼檢測器通過將PN碼生成器在預定周期生成的碼和在該周期收到的信號相關獲得初始的碼同步。
但是，如果不能獲得同步，則延遲了預定相位的本地PN碼必須不斷和接收到的信號進行相關。此時，獲得初始的碼同步所需的時間t即為預定周期T和相關碼隊列n的乘積(t＝T×n)。
本發明的其它目標是用於在CDMA通信系統中獲得初始的碼同步的裝置及其方法，該方法通過使用多個PN碼生成器，實現多個用在碼檢測器中的乘法器來完成簡單而快速的操作來減少在實際生產製造中的功率消耗和面積。
為了實現根據本發明的這些以及其它的多個優點，根據下文中具體化並廣義描述的本發明的目的，本發明提供了一種在CDMA通信系統中獲得初始的碼同步的裝置，包括一個用於生成多個PN碼的碼生成器，將碼相加並輸出結果，一個用於將輸出的碼和接收到的信號相乘的乘法器，一個通過將預定區段從乘法器輸出的值累加以輸出相關值的積分器，以及一個用於將積分器輸出的值和預定臨界值比較的同步鑑相器。
在CDMA通信系統中獲得初始的碼同步的方法包括下面的步驟通過將兩個PN碼相加獲得接收到的信號和預定周期的相關能量，將相關能量和預定的第一個臨界值比較，如果比較的結果是相關能量高於第一個臨界值，則在兩個PN碼間搜索哪一個碼同步是相同的。
通過下面參照附圖對本發明的詳細介紹，本發明的上述以及其它的目標、特徵、方面和優點將會更為明顯。
在這些圖中圖1是描述根據傳統技術採用BPSK方法的碼檢測器框圖；圖2是描述根據傳統技術採用QPSK方法的碼檢測器框圖；圖3是描述根據本發明採用BPSK方法碼的檢測器框圖；圖4是描述根據本發明採用QPSK方法的碼檢測器框圖；以及圖5是描述根據本發明尋找碼檢測器碼的方法流程圖。
發明詳述下面將詳細參照本發明的優選實施例進行介紹，附圖中給出了其中的多個實例。
圖3是描述根據本發明採用BPSK方法的碼檢測器框圖。如圖所示，碼檢測器包括碼生成器304和306用於生成PN碼的第一個和第二個偽隨機(PN)，加法器305用於將分別由第一個和第二個PN碼生成器304和306生成的PN碼相加，乘法器301用於將從I-信道接收到的信號和相加得到的PN碼相乘，積分器302用於從乘法器301接收相乘的信號並將結果積分，平方器303用於獲得積分信號能量值，乘法器307用於將從Q-信道接收到的信號和相加的PN碼相乘，積分器308用於從乘法器接收相乘的信號並積分結果，平方器309用於獲得積分信號能量值，加法器310用於將平方器303輸出的信號和平方器309輸出的信號相加，積分器311用於將預定周期內相加得到的信號積分，以及同步鑑相器312用於根據積分信號確定是否獲得初始的碼同步。
用於生成PN碼的第一和第二PN碼生成器304和306互相各自生成不同的碼。即，由於第一個PN碼生成器304生成的PN碼和第二個PN碼生成器306生成的PN碼相差1/2或者1個周期，所以可比傳統的碼檢測器搜索快兩倍。此外，在採用BPSK方法的碼檢測器中通過使用四個PN碼生成器每隔1/4周期的時間間隔生成PN碼，初始的碼同步可快四倍。
此外，可簡化乘法器301和307的結構，通過採用用於生成PN碼的第一個和第二個PN碼生成器304和306可快速執行相乘操作。亦即，當將兩個PN碼相加時，兩個PN碼相加的結果值只能是-2、0或者+2。因此，如果兩個PN碼相加的值為0，那麼乘法器301和307就輸出的結果值0。同樣，如果兩個PN碼的和是+2，就左移輸出結果從而乘法器301和307的結果值輸出0。同樣，如果兩個PN碼的和為-2，就可通過執行左移並求2反碼獲得結果值，從而快速得到相乘的結果。
圖4是描述根據本發明採用QPSK方法的碼檢測器框圖。如圖所示，碼檢測器包括碼生成器401和403用於生成PN碼的第一個和第二個PN，加法器402用於將分別由第一個和第二個PN碼生成器401和403生成的I-信道PN碼相加，乘法器404用於將從I-信道接收到的信號和在加法器402中相加的PN碼相乘，反相器413用於將相加得到的PN碼反相，乘法器414用於將反相的PN碼和從Q-信道接收到的信號相乘，用於生成Q-信道PN碼的第三個碼生成器408和第四個PN碼生成器411，加法器410用於將分別在第三個PN碼生成器408和第四個碼生成器411中生成的Q-信道PN碼相加，乘法器409用於將相加的PN碼和I-信道中接收到的信號相乘，乘法器412用於將相加的PN碼和在Q-信道中接收到的信號相乘，加法器405用於將乘法器404中相乘的信號和乘法器412中相乘的信號相加，加法器415用於將乘法器409相乘的信號和乘法器414相乘的信號相加，積分器406用於從加法器405接收相加得到的信號並將結果積分，平方器407用於獲得積分信號能量值，積分器416用於從加法器415接收相加得到的信號並將結果積分，平方器417用於獲得積分信號能量，加法器418用於將從平方器407輸出的信號和從平方器417輸出的信號相加，積分器419用於將預定周期輸出信號積分，以及同步鑑相器420用於根據積分信號確定是否獲得初始的碼同步。
我們將作為一個實施例根據BPSK方法來介紹根據本發明的碼檢測器。(由於QPSK方法的碼檢測器可用和BPSK方法的檢測器相同的技術思想操作，所以不再對採用QPSK方法的碼檢測器額外介紹。)首先，分別在第一個PN碼生成器304和第二個PN碼生成器306中生成的PN碼在加法器305中相加，可獲得預定周期的I-信道信號、相加的PN碼以及相關能量(S501)。
同時，獲得預定周期的Q-信道信號和相加的PN碼以及相關能量。然後，加法器310將在I-信道和Q-信道獲得的相關能量相加，將上述周期的結果累加並輸入到同步鑑相器312中。
然後，同步鑑相器312將預定的第一個臨界值和積分器311輸入的相關能量進行比較(S502)。如果輸入的相關能量低於第一個臨界值，則第一個和第二個PN碼生成器304和306就延遲各自的PN碼或者從以加速的方式開始步驟(S503)。
但是，如果輸入的相關能量高於第一個臨界值，則該能量就再次和第一個PN碼生成器304中生成的PN碼進行相關(S504)。亦即，第一個PN生成器304生成一個和以前生成的PN碼相同的PN碼，第二個PN碼生成器304生成值為「0」的PN碼。然後，第二個PN碼生成器獲得第一個PN碼生成器中生成的PN碼和接收到的信號的相關能量，在同步鑑相器312將這個值和第二個臨界值中進行比較(S505)。
如果相關能量高於第二個臨界值，則同步鑑相器312就判定第一個PN碼生成器304中生成的PN碼和接收到的信號之間相關(S506)；如果相關能量低於第二個臨界值，則同步鑑相器312就判定第二個PN碼生成器306中生成的PN碼和接收到的信號之間相關(S507)。
如上所述，根據本發明的碼檢測器可通過使用PN碼相位不同的多個PN碼生成器通過將生成的PN碼的相位和接收到的信號相關快速地獲得初始的碼同步。
而且，本發明的碼檢測器實現用在碼檢測器中的乘法器通過使用多個PN碼生成器來執行簡單而快速的操作，從而減少實際生產製造中的功率消耗和面積。
由於本發明可以多種形式具體化而不背離本發明的精神或者基本特徵，所以要認識到，除非特別說明，上述實施例不受上面描述的任何細節的限制，而是在後面的權利要求書中定義的精神和範圍內廣泛地解釋，因此在權力要求書的範圍內或者與其等價的所有改變和修改都包含在權利要求書中。
權利要求
1.一種用於在CDMA通信系統獲得初始的碼同步的裝置，包括一個用於生成多個偽隨機(PN)碼、將這些碼相加並輸出結果的碼生成器；一個用於將輸出的碼和接收到的信號相乘的乘法器；一個通過將預定區段從乘法器輸出的值積分來輸出相關值的積分器；以及一個用於將積分器輸出的值和預定的臨界值進行比較的同步鑑相器。
2.如權利要求1中所述的裝置，其特徵在於碼生成器包括用於分別生成PN碼的第一PN碼生成器和第二PN碼生成器；以及將分別在第一PN碼生成器和第二PN碼生成器中生成的PN碼相加的加法器。
3.如權利要求2中所述的裝置，其特徵在於，第一PN碼生成器和第二PN碼生成器中生成的PN碼具有預定周期的相位差。
4.如權利要求2中所述的裝置，其特徵在於，第一個PN碼生成器和第二個PN碼生成器中生成的PN碼具有1/2周期的相位差。
5.如權利要求1中所述的裝置，其特徵在於，乘法器包括用於將在I-信道接收到的信號和在碼生成器中生成的PN碼相乘的第一乘法器；以及用於將在Q-信道接收到的信號和在碼生成器中生成的PN碼相乘的第二乘法器。
6.如權利要求5中所述的裝置，其特徵在於，如果兩個PN碼的和為0，則第一個乘法器將在I-信道接收到的信號輸出為0，如果兩個PN碼的和為+2，就左移在I-信道接收到的信號並輸出左移後的信號，如果兩個PN碼的和為-2，就將在I-信道中接收到的信號左移並求2的補碼，輸出左移和求2的補碼之後的信號。
7.如權利要求5中所述的裝置，其特徵在於，如果兩個PN碼的和為0，則第二個乘法器將在Q-信道接收到的信號輸出為0，如果兩個PN碼的和為+2，就左移在Q-信道接收到的信號並輸出左移後的信號，如果兩個PN碼的和為-2，就將在Q-信道中接收到的信號左移並求2的反碼，輸出左移和求2的反碼之後的信號。
8.如權利要求5中所述的裝置，其特徵在於，碼生成器包括用於分別生成PN碼的第一PN碼生成器和第二PN碼生成器；以及將分別在第一PN碼生成器和第二PN碼生成器中生成的PN碼相加的加法器。
9.如權利要求8中所述的裝置，其特徵在於，第一個PN碼生成器和第二個PN碼生成器中生成的各PN碼具有預定周期的相位差。
10.如權利要求1中所述的裝置，其特徵在於，乘法器包括用於將在I-信道接收到的信號和在I-信道PN碼生成器中生成的PN碼相乘的第一乘法器；用於將在Q-信道接收到的信號和在Q-信道PN碼生成器中生成的PN碼相乘的第二乘法器；用於將在I-信道接收到的信號和在Q-信道PN碼生成器中生成的PN碼相乘的第三乘法器；用於將在Q-信道接收到的信號和在I-信道PN碼生成器中生成的PN碼相乘並反相的第四乘法器。
11.如權利要求10中所述的裝置，其特徵在於，如果兩個PN碼的和為0，則第一到第四乘法器就以0輸出信號，如果兩個PN碼的和為+2，就左移信號並輸出左移後的信號，如果兩個PN碼的和為-2，就將信號左移並求2的反碼，輸出左移和求反之後的信號。
12.如權利要求8中所述的裝置，其特徵在於，I-信道PN碼生成器包括用於分別生成PN碼的第一PN碼生成器和第二PN碼生成器；以及將分別在第一PN碼生成器和第二PN碼生成器中生成的PN碼相加的加法器；並且Q-信道PN碼生成器包括用於分別生成PN碼的第三PN碼生成器和第四PN碼生成器；以及將分別在第三PN碼生成器和第四PN碼生成器中生成的PN碼相加的加法器。
13.如權利要求12中所述的裝置，其特徵在於，第一PN碼生成器和第二PN碼生成器中生成的各PN碼具有預定周期的相位差。
14.如權利要求12中所述的裝置，其特徵在於，第三PN碼生成器和第四PN碼生成器中生成的各PN碼具有預定周期的相位差。
15.一種用於在CDMA通信系統獲得初始的碼同步的方法，包括下面的步驟通過將兩個偽隨機(PN)碼相加獲得預定周期的接收到的信號和相關能量；將相關能量和預定的一個臨界值進行比較；以及如果比較的結果是相關能量高於第一個臨界值，那麼就在兩個PN碼中搜索哪一個碼是同步的。
16.如權利要求15中所述的方法，其特徵在於，如果比較的結果是相關能量低於第一個臨界值，就分別將兩個PN碼延遲或者提前。
17.如權利要求15中所述的方法，其特徵在於，搜索步驟包括下面的步驟僅生成兩個PN中的第一個PN碼；獲得第一個PN碼和接收到的信號的相關能量；將相關能量和預定的第二個臨界值進行比較；以及如果比較的結果是相關能量高於第二個臨界值，則確定第一個PN碼和同步相同。
18.如權利要求17中所述的方法，其特徵在於，在只生成第一個PN碼的步驟中，除了第一個PN碼之外只把0作為生成的PN碼。
19.如權利要求17中所述的方法，還包括一個步驟如果比較的結果是相關能量高於第二個臨界值，則確定除了第一個PN碼之外的另外一個PN碼同步。
20.一種用於在CDMA通信系統獲得初始的碼同步的方法，包括下面的步驟通過將至少兩個偽隨機(PN)碼相加獲得預定信號和周期接收到的信號和相關能量；將相關能量和預定的一個臨界值進行比較；以及如果比較的結果是相關能量低於第一個臨界值低，那麼就分別延遲或者提前兩個PN碼的相位；以及如果比較的結果是相關能量高於第一個臨界值高，就在兩個PN碼中搜索哪一個碼是同步的。
全文摘要
通過在PN碼相位不同的多個PN碼生成器中生成不同相位的偽隨機(PN)碼，碼檢測器可快速獲得初始的碼同步。而且，該碼檢測器通過使用多個PN碼生成器，實現用在碼檢測器中的乘法器來完成簡單而快速的操作，從而減少實際生產製造中的功率消耗和面積。
文檔編號H04B7/26GK1449143SQ03107720
公開日2003年10月15日 申請日期2003年4月2日 優先權日2002年4月4日
發明者陳敏鎬 申請人:Lg電子株式會社