CN101032114A - 移动无线通信设备、无线通信设备和通信处理方法 - Google Patents

移动无线通信设备、无线通信设备和通信处理方法 Download PDF

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CN101032114A CNA2005800332504A CN200580033250A CN101032114A CN 101032114 A CN101032114 A CN 101032114A CN A2005800332504 A CNA2005800332504 A CN A2005800332504A CN 200580033250 A CN200580033250 A CN 200580033250A CN 101032114 A CN101032114 A CN 101032114A
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Abstract

根据与移动无线通信设备中的同步有关的操作状态，同时使用前字(PW)和同步字(SW)来建立同步或者只使用同步字(SW)来建立同步。例如，在正在接收控制信道(110)的初始同步期间，当同步计算部件中的计算结果只超过预定阈值一次时，同时使用前字(PW)和同步字(SW)来建立同步。在正在接收直接通信信道(112)的初始同步期间，当计算结果超过预定阈值一次时，同时使用前字(PW)和同步字(SW)来建立同步；或者可选情况下，当计算结果连续超过预定阈值两次时，只使用同步字(SW)来建立同步。根据本发明，缩短同步字，以便快速建立通信链路，并且可以以高精度来执行同步检测。

Description

移动无线通信设备、无线通信设备和通信处理方法
技术领域
本发明涉及一种移动无线通信设备、无线通信设备和通信处理方法。
背景技术
我们知道可以使用诸如控制信道、物理通信信道和直接通信信道等无线电信道来进行无线通信的移动无线通信系统。这里，控制信道为在基站和移动站之间所用的无线电信道，以执行移动站中的呼叫和呼叫接听以及其他类型的通信控制。物理通信信道为在基站和移动站之间所用的无线电信道，以便每一个移动站经由移动通信网络执行与其他移动站和固定终端(例如，固定电话和连接网络的计算机终端)的呼叫和数据通信。直接通信信道为所使用的无线电信道，以便每一个移动站在无需基站参与的情况下直接执行与其他移动站的呼叫和数据通信。
在使用这种无线电信道的数字通信中，发射数据可以作为预定帧结构进行发射(例如非专利文档1)。图9示出了作为窄带数字无线电系统标准的ARIB STD-61在second issue of Association of RadioIndustries and Business”Narrow Band Digital Communication System(SCPC/FDMA)Standard ARIB STD-T61，ver 1.0，second issue”(1999年5月27日，115-117页，171-174页)中所定义的控制信道(物理控制信道)、物理通信信道和直接通信信道的帧格式。
这里，在所有控制信道、物理通信信道和直接通信信道中用于帧同步的同步字通常具有相同的长度。在如图9所示的例子中，所有同步字被固定为20比特。在作为移动电话系统的PDC(个人数字蜂窝)标准的ARIB STD-27中定义了固定长度的同步字。通过将同步字的长度标准化为相同长度，可以在信道之间共享数字数据处理中的帧同步检测并且简化了处理。例如，当控制信道转换到物理通信信道时或者当启动直接通信信道时，为了改善同步性能，使用了用于同步(同步脉冲)的特殊帧。在这种情况下，使用了比通常(也就是具有32比特)更长的同步字。
作为在位于接收侧上的通信设备中获取同步字的方法，我们知道有各种方法。例如，使用了通过根据预定算术处理指定在接收侧上已知的同步字和基带信号波形或者对接收信号进行解调所得到的类似信号之间的相关值来获取同步字的多种方法。在如上所述的ARIBSTD-T61的标准中，通过40msec(毫秒)的一帧，当两次成功接收了20比特的同步字时，判断出建立了同步。因此，在80msec的时段中使用了用于40比特的同步字，直到建立了同步。
在诸如PDC等微小区系统中，控制信道和物理通信信道并不总是由同一基站进行提供。因此，技术上难以总是保持控制信道和物理通信信道之间的时序一致。由于这一事实，如上所述的标准没有特别定义控制信道和物理通信信道之间的帧时序。
当使用物理通信信道和直接通信信道来执行无线通信时，需要在发送侧和接收侧之间快速建立通信链路。当在建立通信链路中发生延迟时，例如会发生开始呼叫被切断的问题。另外，当发送和接收数字声音数据时，信息量增加到较大的量。与控制信道相比，可以增加应该在物理通信信道和直接通信信道中发送的信息量。作为具有令人满意的发射效率的调制系统，我们已知QPSK(正交相移键控)调制系统。在符合ARIB STD-61标准的PDC和移动无线通信系统中采用了QPSK调制系统。不过，我们还知道，在QPSK调制系统中难以通过一个基站来覆盖较广的区域。
在其中执行了数据通信的移动无线通信系统中，所占据的频段在逐渐加宽，以提高通信速度(速率)。另一方面，在主要用于语音呼叫的无线电设备中，无线电信道的波段逐渐收窄，以提高频率使用的效率。在具有窄带的无线电信道中，信息发射速度(容量)不可避免地下降。因此，优选情况下同步字的长度(比特数)较小。不过，当缩短同步字时，帧同步的性能发生恶化。特别地，当在无线电信道上存在许多噪声时，存在由于通常建立同步的速度下降而导致不同步增加的问题。
在美国的郊区等地中所设置的移动无线通信系统中，为了可以采用一个基站来覆盖广大区域，可以在基站的发射输出级上使用具有较高功率的功率放大器。在其中调制波信号的包络为非线性的调制系统(例如QAM：正交幅度调制)中，需要只使用其中在功率放大器的输入/输出特征中可以保持线性的一部分来执行放大，并且降低了功率放大器中的功率效率。因此，优选情况下使用诸如其中调制波信号的包络线基本上是线性的FM(频率调制)和PM(相位调制)等调制系统。不过，在FSK(频移键控)调制系统中，与QPSK调制系统相比，发射效率约为一半，并且降低了信息传输速度(容量)。在这种情况下，如上述情况一样，优选情况下同步字的长度很小。不过，当缩短同步字时，会发生如上问题。
本发明考虑到了上述情况，并且本发明的目标是提供一种移动无线通信设备等，用于通过减小同步字的长度来减小建立同步所需的时间，并且能够以较高的精度来进行同步检测。
发明内容
为了达到目标，根据本发明第一方面的移动无线通信设备包括解调装置，用于接收在预定无线电信道上所发射的无线电信号并且对基带信号进行解调；以及帧同步装置，用于根据由解调装置所解调的基带信号所表示的符号序列来检测至少预定同步字，并且获取帧同步。当根据在从无线电信道中的基站所提供的控制信道上所发射的无线电信号通过解调装置对基带信号进行解调时，帧同步装置根据同步状态为初始同步、再同步或同步保持中的哪一个，执行：第一检测操作，用于从多个帧中只检测同步字，其中由预定码型形成的同步字位于每一个帧的前端，并且另一方面，包括有由不同于同步字的码型所形成的前字的后域位于每一个帧的尾部；和第二检测操作，用于同时检测同步字和前字。
优选情况下，当根据在控制信道上所发射的无线电信号通过解调装置对基带信号进行解调时，当在其中同步状态为初始同步或再同步的情况下执行第一检测操作以成功检测同步字一次时，或者当在其中同步状态为同步保持的情况下执行第二检测操作以成功同时检测同步字和前字一次时，帧同步装置判断出成功获取了帧同步。
理想情况下，当根据在从无线电信道中的基站所提供的物理通信信道上所发射的无线电信号通过解调装置对基带信号进行解调时，帧同步装置执行第一检测操作，用于从多个帧中只检测同步字，其中同步字位于每一个帧的前端。
理想情况下，当根据在物理通信信道上所发射的无线电信号通过解调装置对基带信号进行解调时，当在其中同步状态为初始同步或同步保持的情况下成功检测到同步字一次时，或者当在其中同步状态为再同步的情况下成功检测到同步字多次时，帧同步装置判断出成功获取了帧同步。
理想情况下，当根据在无线电信道中的基站和其他移动站之间的直接通信信道上所发射的无线电信号通过解调装置对基带信号进行解调时，帧同步装置根据同步状态是初始同步、再同步还是同步保持，在开始发射时从多个帧中执行第一检测操作或第二检测操作，其中包括有前字的前导字位于每一个帧的前端，并且另一方面，同步字位于每一个帧中。
理想情况下，当根据在直接通信信道上所发射的无线电信号通过解调装置对基带信号进行解调时，当在其中同步状态为初始同步或再同步的情况下成功检测到同步字多次或者成功检测到同步字和前字一次时，或者当在其中同步状态为同步保持的情况下成功检测到同步字一次时，帧同步装置判断出成功获取了帧同步。
理想情况下，当执行第一检测操作时，当帧同步装置对由通过解调装置进行解调的基带信号所表示的符号序列和同步字之间的相关值与事先确定的第一阈值进行比较，并且判断出相关值超过第一阈值时，帧同步装置判断出成功检测到同步字；当执行第二检测操作时，当帧同步装置对由通过解调装置进行解调的基带信号所表示的符号序列和同步字之间的相关值以及由通过解调装置进行解调的基带信号所表示的符号序列和前字之间的相关值之和与事先确定的第二阈值进行比较，并且判断出和值超过了第二阈值时，帧同步装置判断出成功检测到同步字和前字。
理想情况下，以相同的时序发射无线电信道中在控制信道上所发射的帧以及在从基站所提供的物理通信信道上所发射的帧。
根据本发明第二方面的无线通信设备为用于发射在预定无线电信道上所发射的无线电信号的无线通信设备。无线通信设备在无线电信道中的控制信道上发射无线信号，用于发射符号序列，其中在连续被发射的多个帧中由预定码型所形成的同步字位于每一个帧的前端，并且另一方面包括有由不同于同步字的码型所形成的前字的后域位于每一个帧的尾端；在无线电信道中的物理通信信道上发射无线电信号，用于发射符号序列，其中在连续被发射的多个帧中同步字位于每一个帧的前端；并且以相同的时序发射在控制信道上所发射的帧和在物理通信信道上所发射的帧。
根据本发明第三方面的通信处理方法为由移动无线通信设备所执行的通信处理方法，该移动无线通信设备通过发送和接收在预定无线电信道上所发射的无线电信号，执行基站和其他移动站的任一个之间的无线通信。通信处理方法包括解调步骤，用于接收无线电信号并且对基带信号进行解调；以及帧同步步骤，用于根据由在解调步骤中所解调的基带信号所表示的符号序列来检测至少预定同步字，并且获取帧同步。在帧同步步骤中，当根据在从无线电信道中的基站所提供的控制信道上所发射的无线电信号在解调步骤中对基带信号进行解调时，一系列的判断处理根据其中由预定码型形成的同步字位于每一个帧的前端，并且另一方面，包括有由不同于同步字的码型所形成的前字的后域位于每一个帧的尾端的多个帧，当在其中同步状态为初始同步或者再同步的情况下执行用于只检测同步字的第一检测操作并且成功检测到同步字一次时，或者当在其中同步状态为同步保持的情况下执行用于同时检测同步字和前字的第二检测操作并且成功检测到同步字和前字一次时，判断出成功获取了帧同步；当根据在从无线电信道中的基站所提供的物理通信信道上所发射的无线电信号在解调步骤中对基带信号进行解调时，根据其中同步字位于每一个帧的前端的多个帧，当在其中同步状态为初始同步或者同步保持的情况下成功检测到同步字一次时，或者当在其中同步状态为再同步的情况下成功检测到同步字多次时，判断出成功获取了帧同步；并且当根据无线电信道中在基站和其他移动站之间的直接通信信道上所发射的无线电信号在解调步骤中对基带信号进行解调时，当在其中同步状态为初始同步或者再同步的情况下成功检测到同步字多次或成功检测到同步字和前字一次时，或者当在其中同步状态为同步保持的情况下成功检测到同步字一次时，判断出成功获取了帧同步。
理想情况下，在帧同步步骤中，当执行第一检测操作时，当对由在解调步骤中所解调的基带信号所表示的符号序列和同步字之间的相关值与事先确定的第一阈值进行比较，并且确定相关值超过第一阈值时，判断出成功检测到同步字；并且当执行第二检测操作时，当对由在解调步骤中所解调的基带信号所表示的符号序列和同步字之间的相关值以及由在解调步骤中所解调的基带信号所表示的符号序列和前字之间的相关值之和与事先确定的第二阈值进行比较，并且判断出和值超过了第二阈值时，判断出成功检测到同步字和前字。
理想情况下，以相同的时序发射无线电信道中在控制信道上所发射的帧以及在从基站所提供的物理通信信道上所发射的帧。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的移动无线通信系统的结构的例子；
图2示出了在控制信道、物理通信信道和直接通信信道的每一个中所发射的数字数据中的帧结构的例子；
图3示出了同步检测电路的结构的例子；
图4示出了无线通信控制设备的结构的例子；
图5为表格，示出了用于在移动无线通信设备中获取同步的设置的例子；
图6示出了用于建立同步所执行的算术处理的具体例子；
图7示出了用于通过只使用同步字来获取同步的操作的具体例子；
图8示出了用于通过同时使用前字和同步字来获取同步的操作的具体例子；
图9示出了过去的帧格式的例子；
本发明的优势
根据本发明，可以通过缩短同步字来快速建立通信链路并且以高精度来执行同步检测。
具体实施方式
下面参照附图来详细讲述根据本发明实施例的移动无线通信系统100。例如如图1所示，该移动无线通信系统100包括用作移动站的多个移动无线通信设备101和用作基站的至少一个(一般多个)无线通信控制设备102。在图1中，作为例子，示出了两个移动无线通信设备101和一个无线通信控制设备102。例如，移动无线通信系统100只能是大区域系统的地面移动无线通信系统，其中与诸如PDC等微小区系统相比，用作基站的无线通信控制设备102覆盖宽广的区域。
移动无线通信设备101的每一个通过在移动无线通信设备101和用作基站的无线通信控制设备102之间发送和接收射频(RF)信号，都可以执行与其他移动无线通信设备101、经由网络连接到无线通信控制设备102的其他通信终端和类似设备的语音呼叫(通话)。在移动无线通信设备101的每一个和无线通信控制设备102之间的无线通信中，使用了控制信道110和物理通信信道111。移动无线通信设备101的每一个可以通过使用直接通信信道112在无需基站参与的情况下在移动无线通信设备101和其他移动无线通信设备101之间直接发送和接收RF信号，并且执行语音呼叫等。
在诸如控制信道110、物理通信信道111和直接通信信道112等无线电信道上，发射由预定数字调制系统(例如正交FSK(频移键控))所调制的RF信号，从而数字数据具有预定帧结构。图2(A)至2(C)示出了在控制信道110、物理通信信道111和直接通信信道112的每一个上所发射的数字数据中的帧结构的例子。
具有如图2(A)和2(B)所示的帧结构的数字数据从用作基站的无线通信控制设备102被发送到每一个移动无线通信设备101。从无线通信控制设备102发射的数字数据的帧长度被设置为80msec，并且数字数据的通信速度(速率)被设置为4800bps。如图2(A)所示，在控制信道110上，发射了其中由预定码型所形成的20比特的同步字SW位于帧的前端上并且20比特的后域PF位于帧的尾端上的帧结构的数字数据。在该结构中，与ARIB STD-61的标准相比，通信速度(速率)为标准ARIB STD-61的一半，并且帧长度为标准ARIB ST-T61的两倍。另一方面，同步字SW每80msec具有20比特，即标准ARIBSTD-T61的一半。
无线通信控制设备102通过使用控制信道110在多个帧上连续发送具有的如图2(A)所示的帧结构的数字数据。因此，在每一个帧的同步字SW的前面，分布了就在该帧之前被发送的帧中的后域PF。
如图2(B)所示，在物理通信信道111上，发射了帧结构的数字数据，其中同步字SW位于帧的前端，并且另一方面，与控制信道110不同，没有包括后域PF。如图2(C)所示，在直接通信信道112上，发射了帧结构的数字数据，其中在开始发射时20比特的前导字PA位于帧的前端，并且20比特的同步字SW位于每一个帧的前端(在开始发射时紧接着该帧中的前导字PA)。
在如图2(A)所示的帧中所包括的后域PF和在如图2(C)所示的帧中所包括的前导字PA是由通过相同码型所形成的前字PW构成的。前字PW只能是例如码型与同步字SW不同的事先确定的前字。作为例子，所有后域PF和前导字PA只能是由相同前字PW构成。作为另一个例子，用作相同代码的前字PW可以被包括在后域PF和前导字PA中的后半段中的几个比特中。
当移动无线通信设备101的每一个经由基站来执行通信时，使用了FDMA(频分多址)系统，用于从由用作基站的无线通信控制设备102所提供的控制信道110分配物理通信信道111。另一方面，当多个(例如两个)移动无线通信设备101在无需基站参与的情况下直接执行通信时，使用了不进行分配的SCPC(单载波单信道)系统。
移动无线通信设备101的每一个具有基本相同的结构。例如，如图1所示，移动无线通信设备101包括基带信号处理单元1、发送处理单元2、天线3、接收处理单元4以及发送和接收分离单元5。
基带信号处理单元1从外部输入了发射数据，并且生成用于数字发射的基带信号，并且从接收处理单元4输入了基带信号、提取接收数据，并且将接收数据输出到外部。被输入到基带信号处理单元1的发射数据可以是从移动无线通信设备101的外部所捕获的发射数据，或者可以是由移动无线通信设备101中的未被示出的数据处理单元所生成的发射数据。例如，移动无线通信设备101可以包括数据处理单元等，用于生成表示从外部所捕获的声音和图像的信息数据。
发送处理单元2为用于生成与由基带信号处理单元1所生成的用于数字发射的基带信号相对应的用于发射的无线电信号的单元。例如，发送处理单元2执行预定数字调制(例如正交FSK(频移键控)调制)，以响应用于数字发射的基带信号。发送处理单元2对通过调制操作所生成的调制波信号执行频率转换(上变频)、功率放大和类似处理，并且然后，经由发送和接收分离单元5将调制波信号供应给天线3，以让移动无线通信设备101发送无线电信号。
接收处理单元4对通过天线3所接收的接收信号应用低噪声放大、频率转换(下变频)和类似处理，并且然后执行预定数字解调，以重新生成基带信号。由接收处理单元4所重新生成的基带信号被供应到基带信号处理单元1。发送和接收分离单元5为双工器，用于防止发送处理单元2的输出侵入接收处理单元4侧并且防止接收处理单元4的输入侵入发送处理单元2侧。
在如上所述的结构中，基带信号处理单元1包括其中输入了来自接收处理单元4的基带信号的同步检测电路10。图3示出了同步检测电路10的结构的例子。如图3所示，同步检测电路10包括采样电路11、A/D(模数)转换器12、帧存储器13、同步字存储单元14、前字存储单元15、同步计算单元16和操作控制单元17。
采样电路11为用于以预定采样速率对从接收处理单元4输入的基带信号进行采样的电路。例如，在采样电路11中，采样频率只能事先设置，以便由基带信号所发射的符号数据序列的一个符号可以被采样多次。A/D转换器12将由采样电路11所采样的基带信号转换成数字数据。由A/D转换器12所生成的数字数据被存储在帧存储器13中。帧存储器13根据例如FIFO(先进先出)系统来暂时存储由A/D转换器12所生成的数字数据。
同步字存储单元14已经事先在其中存储了数据，用于表示在如图2(A)到2(C)所示的控制信道110、物理通信信道111和直接通信信道112的各个帧中所包括的同步字SW的码型。前字存储单元15已经事先在其中存储了数据，用于表示在如图2(A)所示的控制信道110的帧中所包括的后域PF和在如图2(C)所示的直接通信信道112的帧中所包括的前导字PA中所使用的前字PW的码型。
同步计算单元16执行算术处理，用于根据在帧存储器13中所存储的数字数据和在同步字存储单元14中所存储的数据或者在前字存储单元15中所存储的数据来建立比特同步和帧同步。例如，同步计算单元16根据在帧存储器13中所存储的数字数据和在同步字存储单元14中所存储的数据或者在前字存储单元15中所存储的数据来执行相关计算，并且判断作为计算结果所得到的相关值是否超过预定阈值。同步计算单元16在当相关值超过预定阈值并且取得最大值时的时刻上输出预定同步时序信号。从同步计算单元16输出的同步时序信号用于处理例如基带信号处理单元1和其他数字信号处理电路中的帧结构的数字数据。
操作控制单元17根据移动无线通信设备101中的通信状态和操作状态等来控制基带信号处理单元1中各个部分的操作。例如，操作控制单元17执行切换，用于设置由同步计算单元16执行用来建立同步的算术处理，作为使用在同步字存储单元14中所存储的数据的算术处理或者使用在同步字存储单元14和前字存储单元15中所存储的数据的算术处理。
例如，如图4所示，如图1所示的无线通信控制设备102包括用于控制信道120的发射单元和用于通信信道121-1至121-n的多个发射单元(n为等于或大于2的整数)。用于控制信道120的发射单元使用控制信道110来发送RF信号，用于将数字数据发射到每一个移动无线通信设备101。用于通信信道121-1至121-n的发射单元的每一个使用物理通信信道111来发送RF信号，用于将数字数据发射到每一个移动无线通信设备101。用于使在控制信道110和物理通信信道111上所发射的帧同步的帧时序信号从用于控制信道120的发射单元被发送到用于通信信道121-1至121-n的发射单元的每一个。根据该帧时序信号，以相同的时序发送控制信道110的帧和物理通信信道111的帧，如图2(A)和2(B)中的虚线所示。
下面来讲述根据本发明实施例的用于在移动无线通信系统100中获取同步的移动无线通信设备101的操作。作为与移动无线通信设备101中的同步有关的操作状态(同步状态)，存在三种操作状态，也就是用于建立比特同步和帧同步的初始同步状态、用于在建立了同步之后保持帧时序的同步保持状态以及用于一旦在同步被解除之后再次建立同步的再同步状态。在移动无线通信设备101的每一个中，根据通信状态等通过在同步检测电路10中所包括的操作控制单元17来指定与同步有关的操作状态，并且根据所指定的操作状态来控制同步计算单元16的操作。
更为确切地说，操作控制单元17判断是根据与所指定的同步有关的同步状态通过只使用同步字SW来获取同步还是通过同时使用同步字SW和前字PW来获取同步。图5为表格，示出了在待作为接收对象的无线电信道、与移动无线通信设备101中的同步有关的操作状态、用于获取同步的方法，以及用于判断建立了同步的同步条件之间的对应关系。
如图5所示，在其中控制信道110为接收对象的情况中，当操作状态为初始同步状态或再同步状态时，操作控制单元17通过同时使用前字PW和同步字SW来执行同步获取。由于这基本上相当于通过使用作为同步字SW的长码型来检测帧时序，因此提高了同步精度。因此，在这种情况下，作为同步条件，当同步计算单元16中的计算结果只超过预定阈值一次时，操作控制单元17只须判断出成功检测到前字PW和同步字SW一次并且认为建立了同步。根据移动无线通信系统100的规格，同步条件只须是可变的，并且次数与过去相比，被设置得较少。
在其中控制信道110为接收对象的情况下，当操作状态为同步保持状态时，帧同步的获取已经在移动无线通信设备101侧上完成。因此，操作控制单元17只须确认在事先确定的时序上成功接收到每一个帧的同步字SW。因此，在这种情况下，操作控制单元17只须通过只使用同步字SW来执行同步获取，并且作为同步条件，当计算结果只超过预定阈值一次时，判断出成功检测到同步字SW并且认为同步得到了保持。
在其中物理通信信道111为接收对象的情况下，操作控制单元17通过只使用同步字SW来执行同步获取，而不管有关同步的操作状态。包括有前字PW的部分并不位于如图2(B)所示的物理通信信道111的帧中。另一方面，如图4所示，由于从用于控制信道120的发射单元将帧时序信号发送到用于通信信道121-1至121-n的各个发射单元，因此以相同的时序发送控制信道110的帧和物理通信信道111的帧。因此，当接收对象从控制信道110转移到移动无线通信设备101中的物理通信信道111时，如果在与控制信道110的接收时序相同的帧时序上接收物理通信信道111，则可以获取帧同步。
作为在其中物理通信信道111为接收对象的情况中的同步条件，当操作状态为初始同步状态或同步保持状态时，当同步计算单元16中的计算结果只超过预定阈值一次时，操作控制单元17只须判断成功检测到同步字并且建立(保持)了同步。另一方面，在其中由于脱离同步或者在之后参加组呼叫而执行了再同步的再同步状态中，同步精度可能会恶化。因此，在这种情况下，作为同步条件，当计算结果连续地超过预定阈值多次(例如两次)时，操作控制单元17只须判断成功检测到同步字SW多次(例如两次)并且认为建立了同步。在再同步状态中并且在之后参加之时，在接近于极限的环境中存在移动无线通信设备101，其中建立了使用物理通信信道111的呼叫。因此，由于与如上所述的初始同步状态和同步保持状态相比，该同步条件较为严格，因此即使在建立同步时发生了轻微的延迟，也不会导致严重问题。
当直接通信信道112为接收对象时，在开始发射时包括有前字PW的前导字PA只位于帧的前端。因此，作为获取同步的方法，操作控制单元17可以采用只使用同步字SW的方法以及同时使用前字PW和同步字SW的方法这两种方法。操作控制单元17只须根据所使用的方法来选择同步条件。确切地说，当同时使用前字PW和同步字SW时，操作控制单元17只须判断出当同步计算单元16中的计算结果只超过预定阈值一次时，成功检测到前字PW和同步字SW一次，并且认为建立了同步。另一方面，当只使用了同步字SW时，操作控制单元17只须判断出当计算结果连续超过预定阈值多次(例如两次)时，成功检测到同步字SW多次(例如两次)，并且认为建立了同步。
下面来讲述为了建立同步计算单元16中的同步所执行的算术处理的具体例子。这里，同步字SW的符号个数被设置为n，同步字SW的数据被设置为S1～Sn，并且从在移动无线通信设备101中所解调的基带信号中的接收点返回到过去的采样数据若干符号被设置为a1～an。可以根据如公式1所示的计算来获取这种情况下的相关值。
Σ i = 0 n ( a i * b i ) 公式1
作为具体例子，假设同步字S1至S4分别为-3、+1、-3和+3。假设在移动无线通信设备101中所解调的基带信号具有如图6所示的波形。在如图6所示的例子中，假设对一个符号只执行一次采样。
在这种情况下，对在时刻T4至T11上所得到的相关值与事先确定的阈值进行比较。根据其中相关值大于阈值时的最大值，可以建立帧同步。在如图6所示的例子中，由于相关值在“28”上为最大，可以建立帧同步，判断出时刻T8为用于同步字SW的接收时序。
从在移动无线通信设备101中所解调的基带信号中的接收点返回到过去的采样数据二十符号被设置为a0～a19，在同步字存储单元14中所存储的同步字SW被设置为S0～S9，并且在前字存储单元15中所存储的前字PW被设置为P0～P9。用于同步检测的阈值当只使用同步字SW时为Th1，并且当同时使用前字PW和同步字SW时为Th2。字长度越大，相关值越大。因此，事先执行设置，以将阈值Th1和Th2设置为Th1＜Th2。
当只使用同步字SW来获取同步时，同步计算单元16通过执行公式2的计算来确定采样数据a0～a19与用于表示同步字SW的数据S0～S9之间的相关值。
C 1 = Σ i = 0 9 ( a i + 10 * S i ) 公式2
例如，当如图7(A)所示的基带信号通过接收处理单元4进行解调时，在如箭头ar1所示的时段中由采样单元11采样的数据作为采样数据a10～a19被依次存储在帧存储器13中。用于表示与如图7(B)所示的同步字SW的波形相对应的码型的数据S0～S9被事先存储在同步字存储单元14中。同步计算单元16执行算术处理，用于确定在帧存储器13中所存储的采样数据a10～a19与用于表示在同步字存储单元14中所存储的同步字SW的数据S0～S9之间的相关值C1。随着如图7(A)中的箭头ar2所示的时间的流逝，如箭头ar1所示的时段向右移动(在时间轴上后退)。采样数据被存储在FIFO系统中的帧存储器13中。
由同步计算单元16确定的相关值C1根据如图7(C)所示的时间的流逝进行波动。在相关值C1超过阈值Th1的时刻T21上，判断出接收到同步字SW。这可以建立帧同步。
当同时使用前字PW和同步字SW来获取同步时，同步计算单元16通过执行公式2的计算来确定采样数据a10～a19与表示同步字SW的数据S0～S9之间的相关值C1。同步计算单元16通过执行公式3的计算来确定采样数据a0～a9与表示前字PW的数据P0～P9之间的相关值C2。
C 2 = Σ i = 0 9 ( a i * P i ) 公式3
例如，当如图8(A)所示的基带信号通过接收处理单元4进行解调时，在如箭头ar3所示的时段中由采样单元11采样的数据作为采样数据a10～a19被依次存储在帧存储器13中。随着如图8(A)中的箭头ar4所示的时间的流逝，如箭头ar3所示的时段向右移动(在时间轴上后退)。表示与如图8(B)所示的同步字SW的波形相对应的码型的数据S0～S9被事先存储在同步字存储单元14中。表示与如图8(B)所示的前字PW的波形相对应的码型的数据P0～P9被事先存储在前字存储单元15中。
同步计算单元16执行算术处理，用于确定在帧存储器13中所存储的采样数据a10～a9与表示在前字存储单元15中所存储的前字PW的数据P0～P9之间的相关值C2。同时，同步计算单元16执行算术处理，用于确定在帧存储器13中所存储的采样数据a10～a19与表示在同步字存储单元14中所存储的同步字SW的数据S0～S9之间的相关值C1。由同步计算单元16确定的相关值C1根据如图8(C)所示的时间的流逝进行波动。相关值C1和相关值C2之和C1+C2也随着如图8(D)所示的时间的流逝进行波动。在C1+C2的值超过阈值Th2的时刻T22，判断出接收到同步字SW。这可以建立帧同步。
在其中控制信道110为接收对象时的情况下，当移动无线通信设备101处于用于建立同步的初始同步状态中时，只须执行通过同时使用前字PW和同步字SW来获取同步的处理。因此如图8(A)～8(C)所示，其中相关值之和C1+C2的值超过阈值Th2的最高点被设置为同步点。这可以建立同步。
在其中直接通信信道112为接收对象时的情况下，当移动无线通信设备101处于初始同步状态中时，需要考虑用于通过同时使用前字PW和同步字SW来获取同步的处理和用于通过只使用同步字SW来获取同步的处理这两种处理。在这种情况下，如上述情况一样，可以根据相关值C1与阈值Th1的比较以及相关值之和C1+C2与阈值Th2的比较来确定同步点。通过根据这种简单计算来确定同步点，可以控制同步计算单元16的算术处理中处理量的增加。当相关值C1超过阈值Th1且到达最大值并且相关值之和C1+C2超过阈值Th2且到达最大值时，只须优先施加通过同时使用前字PW和同步字SW获取同步时的同步条件，以判断当例如和值只超过阈值Th2一次时建立了同步。
可以缩短同步字的字长，以应对无线电信道的波段和较大区域的收窄。在本发明中，甚至当同步字被减小到每80秒20比特时，适当地根据与移动无线通信设备101中的同步有关的操作状态，同时使用前字PW和同步字SW或者只使用同步字SW来获取同步。结果，甚至当缩短同步字的字长时，仍可以以较高的精度来执行同步检测。由于同步字的字长减小了，因此可以快速建立移动无线通信设备101与无线通信控制设备102之间以及多个移动无线通信设备101之间的通信链路。
当只使用同步字SW来建立或保持同步时，通过执行用于在同步计算单元16中比较相关值C1和阈值Th1的算术处理，可以减少处理量和控制功耗。而且，控制信道110的帧和物理通信信道111的帧以相同的时序进行发送。包括有前字PW的部分并不位于物理通信信道111的帧中。另外，仅在开始发射时包括有前字PW的前导字PA位于直接通信信道112的帧中。前导字PA并不位于之后所发送的帧中。结果，在由于信息发射速度(容量)而易受限制的物理通信信道111和直接通信信道112中，可以减少用于控制而发射的数据量并且放松由于信息发射速度而引起的限制。
同步计算单元16并不限于执行用于建立同步的相关计算的单元，而可以是可执行任意算术处理和建立同步的任何单元。例如，还可以确定事先定义的同步字和经过解调的基带信号的采样数据之间的Euclidean距离，并且对所确定的距离之差进行平方，以将与同步字相对应的量添加到该距离中。
移动无线通信系统100并不限于大区域系统的地面移动无线通信系统，并且可以是微小区系统。而且，调制系统并不限于正交FSK调制系统，并且只须是任意数字多值调制系统。移动无线通信设备101和无线通信控制设备102之间的通信系统并不限于FDMA系统。也可以直接将本发明应用到TDMA系统。
工业应用
可以提供一种移动无线通信系统，它可以通过减小同步字的长度以减小建立同步所需的时间来建立通信链路，并且以高精度来执行同步检测。

Claims (12)

1.一种移动无线通信设备，它包括：
解调装置，用于接收在预定无线电信道上所发射的无线电信号并且对基带信号进行解调；以及
帧同步装置，用于根据由解调装置所解调的基带信号所表示的符号序列来检测至少预定同步字，并且获取帧同步，
其中当根据在从无线电信道中的基站所提供的控制信道上所发射的无线电信号通过解调装置对基带信号进行解调时，帧同步装置根据同步状态为初始同步、再同步或同步保持中的哪一个，执行：第一检测操作，用于从多个帧中只检测同步字，其中由预定码型形成的同步字位于每一个帧的前端，并且另一方面，包括有由不同于同步字的码型所形成的前字的后域位于每一个帧的尾端；和第二检测操作，用于检测同步字和前字。
2.如权利要求1所述的移动无线通信设备，其中当根据在控制信道上所发射的无线电信号通过解调装置对基带信号进行解调时，当在其中同步状态为初始同步或再同步的情况下执行第一检测操作以成功检测同步字一次时，或者当在其中同步状态为同步保持的情况下执行第二检测操作以成功同时检测同步字和前字一次时，帧同步装置判断出成功获取了帧同步。
3.如权利要求1或2所述的移动无线通信设备，其中当根据在从无线电信道中的基站所提供的物理通信信道上所发射的无线电信号通过解调装置对基带信号进行解调时，帧同步装置执行第一检测操作，用于从多个帧中只检测同步字，其中同步字位于每一个帧的前端。
4.如权利要求3所述的移动无线通信设备，其中当根据在物理通信信道上所发射的无线电信号通过解调装置对基带信号进行解调时，当在其中同步状态为初始同步或同步保持的情况下成功检测到同步字一次时，或者当在其中同步状态为再同步的情况下成功检测到同步字多次时，帧同步装置判断出成功获取了帧同步。
5.如权利要求1至4的任一个所述的移动无线通信设备，其中当根据在无线电信道中的基站和其他移动站之间的直接通信信道上所发射的无线电信号通过解调装置对基带信号进行解调时，帧同步装置根据同步状态是初始同步、再同步还是同步保持，在开始发射时从多个帧中执行第一检测操作或第二检测操作，其中包括有前字的前导字位于每一个帧的前端，并且另一方面，同步字位于每一个帧中。
6.如权利要求5所述的移动无线通信设备，其中当根据在直接通信信道上所发射的无线电信号通过解调装置对基带信号进行解调时，当在其中同步状态为初始同步或再同步的情况下成功检测到同步字多次或者成功检测到同步字和前字一次时，或者当在其中同步状态为同步保持的情况下成功检测到同步字一次时，帧同步装置判断出成功获取了帧同步。
7.如权利要求1至6中的任一个所述的移动无线通信设备，其中当执行第一检测操作时，当帧同步装置对由通过解调装置进行解调的基带信号所表示的符号序列和同步字之间的相关值与事先确定的第一阈值进行比较，并且判断出相关值超过第一阈值时，帧同步装置判断出成功检测到同步字；并且当执行第二检测操作时，当帧同步装置对由通过解调装置进行解调的基带信号所表示的符号序列和同步字之间的相关值以及由通过解调装置进行解调的基带信号所表示的符号序列和前字之间的相关值之和与事先确定的第二阈值进行比较，并且判断出和值超过了事先确定的第二阈值时，帧同步装置判断出成功检测到同步字和前字。
8.如权利要求1至7的任一个所述的移动无线通信设备，其中以相同的时序发射无线电信道中在控制信道上所发射的帧以及在从基站所提供的物理通信信道上所发射的帧。
9.一种无线通信设备，用于发射在预定无线电信道上所发射的无线电信号，
其特征在于
无线通信设备在无线电信道中的控制信道上发射无线信号，用于发射符号序列，其中在连续被发射的多个帧中由预定码型所形成的同步字位于每一个帧的前端，并且另一方面包括有由不同于同步字的码型所形成的前字的后域位于每一个帧的尾端；
在无线电信道中的物理通信信道上发射无线电信号，用于发射符号序列，其中在连续被发射的多个帧中同步字位于每一个帧的前端；并且
以相同的时序发射在控制信道上所发射的帧和在物理通信信道上所发射的帧。
10.一种由移动无线通信设备所执行的通信处理方法，该移动无线通信设备通过发送和接收在预定无线电信道上所发射的无线电信号，执行基站和其他移动站的任一个之间的无线通信，通信处理方法包括：
解调步骤，用于接收无线电信号并且对基带信号进行解调；以及
帧同步步骤，用于根据由在解调步骤中所解调的基带信号所表示的符号序列来检测至少预定同步字，并且获取帧同步，其特征在于
在帧同步步骤中，
当根据在从无线电信道中的基站所提供的控制信道上所发射的无线电信号在解调步骤中对基带信号进行解调时，根据其中由预定码型形成的同步字位于每一个帧的前端，并且另一方面，包括有由不同于同步字的码型所形成的前字的后域位于每一个帧的尾端的多个帧，当在其中同步状态为初始同步或者再同步的情况下执行用于只检测同步字的第一检测操作并且成功检测到同步字一次时，或者当在其中同步状态为同步保持的情况下执行用于同时检测同步字和前字的第二检测操作并且成功检测到同步字和前字一次时，判断出成功获取了帧同步；
当根据在从无线电信道中的基站所提供的物理通信信道上所发射的无线电信号在解调步骤中对基带信号进行解调时，根据其中同步字位于每一个帧的前端的多个帧，当在其中同步状态为初始同步或者同步保持的情况下成功检测到同步字一次时，或者当在其中同步状态为再同步的情况下成功检测到同步字多次时，判断出成功获取了帧同步；并且
当根据无线电信道中在基站和其他移动站之间的直接通信信道上所发射的无线电信号在解调步骤中对基带信号进行解调时，当在其中同步状态为初始同步或者再同步的情况下成功检测到同步字多次或成功检测到同步字和前字一次时，或者当在其中同步状态为同步保持的情况下成功检测到同步字一次时，判断出成功获取了帧同步。
11.如权利要求10所述的通信处理方法，其中
在帧同步步骤中，
当执行第一检测操作时，当对由在解调步骤中所解调的基带信号所表示的符号序列和同步字之间的相关值与事先确定的第一阈值进行比较，并且确定相关值超过第一阈值时，判断出成功检测到同步字；并且
当执行第二检测操作时，当对由在解调步骤中所解调的基带信号所表示的符号序列和同步字之间的相关值以及由在解调步骤中所解调的基带信号所表示的符号序列和前字之间的相关值之和与事先确定的第二阈值进行比较，并且判断出和值超过了第二阈值时，判断出成功检测到同步字和前字。
12.如权利要求10或11所述的通信处理方法，其中以相同的时序发射无线电信道中在控制信道上所发射的帧以及在从基站所提供的物理通信信道上所发射的帧。
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