CN1130031C - 用于直接序列扩频通信的伪噪声码获取设备 - Google Patents

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Abstract

直接序列扩频接收机中的伪噪声码获取装置，能够最小化更新伪噪声码序列的延迟，从而降低伪噪声码获取时间。设备被配置得在所需时间切片数内扩频信号被解扩和相关之后和阈值比较之前，进行伪噪声码更新。通过这样配置，当根据阈值比较结果确定所需伪噪声码获取失败时，可以无延迟接收与新的伪噪声序列相关的数据。

Description

用于直接序列扩频通信的伪噪声码获取设备
本发明涉及用于无线通信系统中的直接序列扩频接收机中的快速同步获取设备，具体涉及伪噪声(PN)码获取设备，用于消除更新伪噪声码时涉及的延迟。
直接序列扩频通信系统是一种系统，其中接收机端根据来自发送机端的用PN码被经一个频谱扩频并被调制到载波上的输出信号，产生和所接收的信号中包括的同一PN码，并根据产生的PN码对接收的信号解扩，从而获得原始信号。
图1是说明传统的PN码获取设备的框图。
从直接序列扩频系统经无线信道被发送的扩频信号，通过接收天线在PN码获取设备中被接收并向下变频。由参考符号“S1”表示的经下变频的接收信号，在经过匹配滤波器以获取最大信号噪声比(SNR)之后被输入到解扩单元12。解扩单元12通过将信号乘以一个与之同步的扩频码对接收信号解扩，使得处于扩频调制状态的信号被解调。也就是，解扩单元12通过从PN码发生器13产生的PN码对经匹配滤波的接收信号S1解扩。
接着产生的解扩信号被发送到一个相关器14，在某个时间周期Td内对接收的信号累加。阈值比较单元15接收相关器14的输出。阈值比较单元15比较相关器14的输出信号和预定的阈值，从而检查从PN码发生器13产生的PN码是否与接收信号S1的扩频PN码同步。根据检查结果，阈值比较单元15确定是否获取了一个所需的PN码。也就是，当确定相关器14的输出信号高于阈值时，就判定实现了所需PN码的获取。当确定相关器14的输出信号不高于阈值时，就判定所需PN码的获取失败。在后一种情况下，PN码更新信号被供给压控振荡器16，以将PN码序列保持一个时间切片。这样，执行PN码更新。之后上述标号被重复。
同时如果PN码周期太长，在最坏的情况下有可能在PN码序列的整个阶段执行解扩和相关。在这种情况下，PN码获取时间将极大影响系统性能。实际上，在CDMA IS-95系统中，实现快速PN码获取很重要，因为他们使用一个最大线性PN码发生器，适于以最多32768(215)个时间切片产生一个PN码序列。
图2表示一个圆圈形式的PN码序列的整个周期的草图，以说明PN码序列的更新。在图2中，“PN[i]”表示从初始阶段PN[o]偏移i个时间切片的阶段。术语“一时间切片保持”是指当在PN[i]阶段确定PN码获取失败时，根据输入信号将从PN码发生器产生的PN码序列偏移一个时间切片，从而将PN[i]阶段移位为PN[i+1]阶段，接着在阶段PN[i+1]再次执行PN码获取过程
在图1所示的设备中，根据从阈值比较单元15产生的PN码更新信号控制VCO16，以便以硬件方式控制输入时钟的产生，即时间切片速率，方式是在一个时间切片期间阻止输入时钟的产生。也就是，以这样的方式控制PN码发生器13，使其输出对于一个时间切片有偏移。
图3表示在传统的设备中执行的由于PN码序列更新操作而引起的一个延迟。
以上述方式实现PN码序列更新存在问题。也就是对于在PN码发生器从当前阶段PN[i]移位到下一阶段PN[i+1]之后新输入的数据进行输入数据处理，而忽略在当前阶段PN[i]N个时间切片相关之后进行的阈值比较期间接收的数据。然而这个操作产生不必要的延迟。将被寻找的PN码序列相对初始阶段有N个时间切片的位移，产生对应于N个时间切片的延迟。在这种情况下如果N大，则PN码获取被严重地延迟。这使整个系统性能降低。另外，在直接序列扩频系统中，在解调操作的载波恢复之前执行PN码获取。所以，在扩频和相关之后对输入信号进行平方处理，从而移去频率相位分量。也就是进行非相干同步。由于这种附加的操作，一个PN序列所占的直到阈值比较的时间增长了。另外，确定所需PN码获取为失败的延迟时间也进一步增长。在采用数字信号处理单元进行相关，平方处理，阈值比较时，延迟时间也增长。
因此，本发明的目的是提供一种PN码获取装置，能够最小化更新PN所需的延迟时间，从而降低PN码获取时间。
本发明的目的是这样实现的，在适于接收扩频调制信号的接收机中提供一个伪噪声码获取装置，包括：用于产生伪噪声码的伪噪声码发生器；压控振荡器，用于调整所述伪噪声码发生器的伪噪声码序列；解扩单元，用于解扩所述装置中接收的和所述伪噪声码同步的扩频调制信号；一个相关器，用于为预定数目的切片累积所述扩频信号，从而获取一个相关值，同时向所述伪噪声码发生器发送一个控制信号，在每次结束所述预定数目的切片相关后，保持所述伪噪声码序列一个时间切片；和一个阈值比较单元，用于比较所述相关器输出的所述相关值和一个预定的阈值，从而确定是否实现了所需的伪噪声码获取，所述阈值比较单元产生一个控制信号，适于在确定实现了所需的伪噪声码获取时，将所述伪噪声码序列提前一个时间切片。
在这个装置中，在预定时间切片数对扩频信号进行解扩和相关之后的阈值比较之前，进行PN码更新。通过这种结构，当根据阈值比较结果确定所需PN码获取失败时，可以无延迟地接收与新的PN序列相关的数据。也就是，本发明消除了在阈值比较期间移去数据解扩和相关所需的时间延迟，同时接收和新更新的PN码序列相关的数据。
通过以下结合附图的详细描述，本发明的上述目的，特征和益处将更显然，其中：
图1是说明传统的PN码获取装置的结构的框图；
图2是说明圆圈形式的PN码序列的整个周期的草图；
图3是说明在传统在PN码获取装置中执行的PN码序列更新操作所引起的延迟的草图；
图4是说明根据本发明的一个实施例的PN码获取装置的结构的框图；
图5是说明根据本发明的PN码获取装置中执行的PN码序列更新操作的框图。
下面将参考本发明的优选实施例进行详细说明。在本发明的以下描述中，为了使本发明更清楚，没有包括对已知功能和结构的详细描述。
图4是说明根据本发明实施例的PN码获取装置的结构的框图。
从直接序列扩频系统经过无线信道发送的扩频信号，经过接收天线被在PN码获取设备中接收，接着被向下变频。由参考字符“S1”表示的经向下变频的接收信号，在通过一个匹配滤波器41以获取最大SNR后被输入到解扩单元42。解扩单元42通过将信号乘以一个与之同步的扩频码来解扩接收信号，这样处于频调制状态的信号被解调。也就是解扩单元42用PN码发生器43产生的PN码解扩经滤波匹配和接收的信号S1。
接着产生的解扩信号被发送到一个相关器44，在某个时间周期Td内对接收的信号累加。阈值比较单元45接收相关器44的输出。阈值比较单元45比较相关器44的输出信号和预定的阈值，从而检查从PN码发生器43产生的PN码是否与接收信号S1的扩频PN码同步。根据检查结果，阈值比较单元45确定是否获取了一个所需的PN码。也就是，当确定相关器44的输出信号高于阈值时，就判定实现了所需PN码的获取。当确定相关器44的输出信号不高于阈值时，就判定所需PN码的获取失败。
相关器44将N个时间切片相关的数据发送给阈值比较单元45，与此同时地产生适于保持PN码序列一个时间切片的控制信号。控制信号，也就是PN码一切片保持信号被提供给VCO46，而VCO46控制PN码发生器43产生保持一个时间切片的PN码序列。因此，接收的信号S1被和被保持一个时间切片的PN码序列同相解扩。这种情况下，即使当所需的PN码获取失败时，阈值比较单元45无延迟地接收与新的PN码序列相关的数据，因为已经实现了PN码序列的一切片时间保持。这样可以无延迟地确定是否实现了所需的PN码获取。同时，在一时间切片保持状态实现所需的PN码获取保持时，阈值比较单元45再次向VCO46发送一个控制信号，以适于将PN码序列提前一个时间切片，从而将PN码控制序列调整到初始状态。
图5是说明根据本发明的PN码获取装置中执行的PN码序列更新操作的草图。参考图5，可以发现与图3的情况相比，当所需的PN码获取失败时，没有延迟发生。
根据本发明，不是在阈值比较之后进行PN码序列更新，而是在预定数目(如上所述的N)的切片相关之后进行的。因此可以消除传统情况下每次所需的PN码获取失败时产生的时间延迟。这样有一个降低PN码获取时间的益处。
尽管已经结合最实际和优选的实施例描述了本发明，应当理解本发明不限于所公开的实施例，相反覆盖在本发明的精神和范文内的各种变型。

Claims (1)

1.在适于接收扩频调制信号的接收机中的伪噪声编码获取设备，包括：
用于产生伪噪声的伪噪声码发生器；
压控振荡器，用于调整所述伪噪声码发生器的伪噪声码序列；
解扩单元，用于解扩所述设备中接收的和所述伪噪声码同步的扩频调制信号；
一个相关器，用于为预定数目的切片累积所述解扩信号，从而获取一个相关值，同时向所述伪噪声码发生器发送一个控制信号，在每次结束所述预定数目的切片相关后，保持所述伪噪声码序列一个时间切片；和
一个阈值比较单元，用于比较所述相关器输出的所述相关值和一个预定的阈值，从而确定是否实现了所需的伪噪声码获取，所述阈值比较单元产生一个控制信号，适于在确定实现了所需的伪噪声码获取时，将所述伪噪声码序列提前一个时间切片，其中当所述相关值高于所述确定阈值时，所述阈值比较单元确定实现了所需的伪噪声码获取。
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