CN1131601C

CN1131601C - Cdma接收装置及cdma接收方法

Info

Publication number: CN1131601C
Application number: CN00800309A
Authority: CN
Inventors: 高桥秀行; 宫和行; 铃木秀俊
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 2000-02-04
Publication date: 2003-12-17
Anticipated expiration: 2020-02-04
Also published as: JP2000232394A; AU2326600A; KR20010042548A; CN1296671A; EP1071224A1; US6807224B1; KR100385802B1; JP3323453B2; WO2000048329A1; CA2327101A1

Abstract

切换控制部(204)输入表示当前自台的状态是电源接通时的初始同步模式、还是在小区间移动时的等待模式的模式信息，控制切换器(205)及切换器(211)，使得在初始同步模式中用匹配滤波器(209)进行相关处理，而在等待模式中则用滑动相关器(210)进行相关处理。由此，在CDMA方式的无线通信系统中，能够高速地确立初始同步，而且降低消耗电流。

Description

CDMA接收装置及CDMA接收方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统中使用的CDMA接收装置及CDMA接收方法。

背景技术

近年来，移动电话和汽车电话等无线通信系统迅速得到普及。在无线通信系统中，最近引人注目的码分多址(CDMA)方式是下述方式：在发送端，无线发送用扩频码二次调制过的宽带信号，在接收端，通过将接收信号乘以与发送端相同的扩频码来得到窄带信号。

在CDMA方式的无线通信系统中，基站始终发送用已知的扩频码二次扩频过的用于确立同步的控制信号。图1是在CDMA方式中、用于确立从基站发送的同步的控制信号的帧结构图。

如图1所示，在控制信号中，在数据上重叠了加扰码和扩频码，在时隙的先头等预先指定的一部分符号上，复用了用于确立时隙/码片同步的第1搜索码(FSC)和用于鉴别加扰码组并且确立帧同步的第2搜索码(SSC)。

加扰码是比帧周期长的长周期扩频码，所以也称为长码。同样，扩频码是与1个符号时间相等的短周期扩频码，所以也称为短码。

在无线通信系统中，在移动台接通电源时与自台所属的小区的基站确立同步(以下，称为“初始同步模式”)，在小区间移动时与移动目的地的基站确立同步(以下，称为“等待模式”)。

图2是初始同步模式的原理图。在图2中，基站1、2、3分别是小区A、B、C的基站，分别始终发送用不同的扩频码二次扩频过的用于确立同步的控制信号。示出位于小区A中的移动台4接通电源的时刻。

作为初始同步模式，移动台4首先需要与自台所属的小区A的基站1确立同步。

在初始同步模式中，由于处于频偏补偿(以下，称为“AFC”)未正确工作、也没有要连接的基站的信息的环境下，所以重要的是从所有候选加扰码中鉴别要连接的基站的加扰码，如何高速地确立时隙/码片及帧同步。在初始同步模式中，由于接通电源的频度少，所以不要求抑制消耗电流。

图3是等待模式的原理图。在图3中，基站5、6、7分别是小区D、E、F的基站，示出当前与基站5正在进行通信的移动台8从小区D移动到小区E的时刻。作为等待模式，移动台8需要与移动目的地的小区E的基站6确立同步。

在等待模式中，重要的是从延长等待时间或延长通话时间的观点来抑制消耗电流。在等待模式中，处于AFC正确工作、有邻接的基站的加扰码的信息、时隙/码片及帧同步定时在某种程度上也是已知的环境下，所以不要求高速的同步确立。

现有的CDMA接收装置通过使用能够高速地鉴别加扰码的匹配滤波器，来高速地确立初始同步。

然而，匹配滤波器虽然具有高速的同步引入特性，但是具有消耗电流高这一缺点。所以，现有的CDMA接收装置由于在等待时的加扰码鉴别中也使用匹配滤波器，所以具有消耗电流高这一问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CDMA接收装置及CDMA接收方法，能够高速地确立初始同步，并且能够降低消耗电流。

为了实现上述目的，本发明提供一种CDMA接收装置，包括：匹配滤波器和滑动相关器，用于执行加扰码的相关处理；切换控制部件，用于进行切换控制，使得在初始同步模式期间将所接收的信号输入到所述匹配滤波器，而在等待模式期间将所述接收的信号输入到所述滑动相关器中；以及峰值检测部件，检测与从上述匹配滤波器或上述滑动相关器输出的最大相关值对应的加扰码。

本发明还提供一种搭载CDMA接收装置的通信终端装置，所述CDMA接收装置包括：匹配滤波器和滑动相关器，用于执行加扰码的相关处理；切换控制部件，进行切换控制，使得在初始同步模式期间将所接收的信号输入到所述匹配滤波器，而在等待模式期间将所述接收的信号输入到所述滑动相关器中；以及峰值检测部件，用于检测与从上述匹配滤波器或上述滑动相关器输出的最大相关值对应的加扰码。

本发明还提供一种CDMA接收方法，包括：当实现所述方法的装置接通电源时或当所述装置在小区间移动时，切换接收信号的路径，并按如下方式对加扰码进行相关处理：当所述装置接通电源时使用匹配滤波器；和当所述装置在小区间移动时使用滑动相关器，和检测与从上述匹配滤波器或上述滑动相关器输出的最大相关值对应的加扰码；以及将所检测的加扰码识别为与其相连的基站装置的加扰码。

在本发明中，按照移动台的模式，自适应地切换进行2种相关器的切换控制，使得在初始同步时使用具有高速同步引入特性的匹配滤波器，而在等待时则使用多个消耗电流少的滑动相关器。

附图说明

图1是用于确立同步的控制信号的帧结构图；

图2是初始同步模式的原理图；

图3是等待模式的原理图；

图4是本发明实施例1的CDMA接收装置的结构方框图；

图5是本发明实施例1的CDMA接收装置的扩频码鉴别部的结构方框图；

图6是匹配滤波器的内部结构方框图；

图7是滑动相关器的方框图；

图8是本发明实施例1的CDMA接收装置的切换控制部的处理流程图；

图9是本发明实施例2的CDMA接收装置的扩频码鉴别部的结构方框图；

图10是本发明实施例2的CDMA接收装置的切换控制部的处理流程图；

图11是本发明实施例3的CDMA接收装置的结构方框图；

图12是本发明实施例3的CDMA接收装置的扩频码鉴别部的结构方框图；以及

图13是本发明实施例3的CDMA接收装置的切换控制部的处理流程图。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。

(实施例1)

在实施例1中，说明下述情况：按照移动台的模式，自适应地切换2种相关器，使得在初始同步模式中使用具有高速同步引入特性的匹配滤波器，而在等待模式中则使用多个消耗电流少的滑动相关器。

图4是实施例1的CDMA接收装置的结构方框图。

接收RF部102将天线101接收到的无线信号变换为基带信号，将基带信号输出到A/D变换器103。A/D变换器103将从接收RF部102输出的基带信号从模拟信号变换为数字信号，输出到AFC部104。AFC部104补偿A/D变换器103的输出信号中包含的频偏，输出到扩频码鉴别部105及解扩部106。

扩频码鉴别部105鉴别AFC部104的输出信号所乘的加扰码，将鉴别出的加扰码输出到解扩部106。扩频码鉴别部105的内部结构将后述。

解扩部106用鉴别出的加扰码，按时隙/码片同步及帧同步的定时，对AFC部104的输出信号进行解扩，将解扩后的信号输出到解调部107及频偏估计部108。

解调部107对解扩部106的输出信号进行解调，取出信息数据。频偏估计部108用解扩部106的输出信号来估计频偏，将补偿频偏的信号输出到AFC部104。

接着，用图5的方框图来说明扩频码鉴别部105的内部结构。

时隙/码片同步部201进行AFC部104的输出信号和第1搜索码FSC之间的相关运算，确立时隙/码片同步，将表示时隙/码片同步的定时的信号输出到定时控制部202。此外，时隙/码片同步部201将相关运算后的信号输出到SCG鉴别部203。

定时控制部202将表示时隙/码片同步的定时的信号输出到SCG鉴别部203，将表示帧同步的定时的信号输出到匹配滤波器209、多个滑动相关器组210及解扩部106。

SCG鉴别部203按时隙/码片同步定时，进行时隙/码片同步部201的输出信号和第2搜索码SSC之间的相关运算，确立帧同步，将表示帧同步的定时的信号输出到定时控制部202。此外，SCG鉴别部203将相关运算后的信号输出到切换器205。同时，SCG鉴别部203鉴别加扰码组(以下，称为“SCG”)，将鉴别出的SCG的信息输出到加扰码产生器206。

切换控制部204根据表示是初始同步模式还是等待模式的模式信息，输出用于切换切换器205及切换器211的控制信号。

切换器205根据从切换控制部204输出的控制信号进行切换，在初始同步模式中，将SCG鉴别部203的输出信号输出到匹配滤波器209，而在等待模式中，输出到多个滑动相关器组210。

加扰码产生器206依次向乘法器208输出鉴别出的SCG中包含的加扰码。此外，扩频码产生器207依次向乘法器208输出扩频码。

乘法器208将从加扰码产生器206输出的加扰码和从扩频码产生器207输出的扩频码相乘，生成重叠2个码所得的码，输出到匹配滤波器209及多个滑动相关器210。

匹配滤波器209在初始同步模式中，按帧同步定时，进行切换器205的输出信号和乘法器208的输出信号之间的相关运算，将相关运算后的信号输出到切换器211。

滑动相关器210在等待模式中，按帧同步定时，进行切换器205的输出信号和乘法器208的输出信号之间的相关运算，将相关运算后的信号输出到切换器211。

切换器211根据从切换控制部204输出的控制信号进行切换，将匹配滤波器209或滑动相关器210中某个的输出信号输出到峰值检测部212。

峰值检测部212从与各加扰码对应的相关值中检测最大者，鉴别加扰码，将鉴别出的加扰码输出到解扩部106。

接着，用图6及图7来说明图5所示的匹配滤波器209及滑动相关器210的内部结构。图6是匹配滤波器的内部结构方框图，图7是滑动相关器210的结构方框图。

图6所示的匹配滤波器209具有多个延迟元件301，用多个乘法器303将延迟元件301依次延迟过的输入信号、和抽头系数存储电路302中存储的加扰码乘以扩频码所得的码相乘，用加法器304将乘法器303的输出信号相加。

由此，匹配滤波器209能够在1个周期中计算候选的加扰码和扩频码之间的相关值，所以具有相关运算高速这一特征。然而，匹配滤波器209具有需要很多消耗电流的缺点。

另一方面，图7所示的滑动相关器210具有1个延迟元件351，用乘法器353将延迟元件351延迟过的输入信号、和抽头系数存储电路352中存储的加扰码乘以扩频码所得的码相乘，用加法器354将乘法器353的输出信号在1帧期间相加。

由此，滑动相关器210具有消耗电流少这一特征。然而，滑动相关器210具有相关运算低速这一缺点。

即，匹配滤波器适合于初始同步模式中的同步捕获，而滑动相关器适合于等待模式中的同步捕获。

接着，用图8的流程图来说明图5所示的切换控制部204进行的处理。

首先，在步骤(以下，称为“ST”)401中，从未图示的外部设备向切换控制部204输入模式信息后，在ST402中，切换控制部204根据模式信息来判定当前的状态是初始同步模式还是等待模式。

然后，在ST403及ST404中，在当前的状态是初始同步模式的情况下，控制切换器205及切换器211，使得用匹配滤波器209进行相关处理，而在当前的状态是等待模式的情况下，控制切换器205及切换器211，使得用滑动相关器210进行相关处理。

接着，说明本实施例的CDMA接收装置接收到的信号的流程。

天线101接收到的无线信号由接收RF部102变换为基带信号，由A/D变换器103从模拟信号变换为数字信号，由AFC部104补偿频偏，输入到时隙/码片同步部201。

在时隙/码片同步部201中，通过AFC后的接收信号和第1搜索码FSC之间的相关运算，来确立时隙/码片同步，确立的时隙/码片同步的定时被输入到定时控制部202。

在SCG鉴别部203中，根据来自定时控制部202的时隙/码片同步定时，通过时隙/码片同步部201的输出信号和第2搜索码SSC之间的相关运算，来鉴别加扰码组，同时检测帧定时。

帧定时被输入到定时控制部202，鉴别出的加扰码组的信息被输入到加扰码产生器206。

在加扰码产生器206中，依次输出鉴别出的加扰码组内的加扰码，用乘法器208将输出的加扰码与从扩频码产生器207输出的扩频码相乘，生成重叠这2个码所得的码，输出到匹配滤波器209及滑动相关器210。

此外，从SCG鉴别部203输出的帧同步后的接收信号根据切换控制部204的控制，经切换器205，在初始同步模式中被输入到匹配滤波器209，而在等待模式中则被输入到滑动相关器210。

然后，在初始同步模式中，用匹配滤波器209，在时隙/码片同步及帧同步确立的状态下，通过接收信号的数据部分和乘法器208生成的码之间的相关运算来计算相关值。而在等待模式中，用滑动相关器210，在时隙/码片同步及帧同步确立的状态下，通过接收信号的数据部分和乘法器208生成的码之间的相关来计算相关值。

从匹配滤波器209或滑动相关器210输出的相关值根据切换控制部204的控制经切换器211被输入到峰值检测部212。

在峰值检测部212中，检测相关值，将相关值最大的加扰码鉴别为要连接的基站的加扰码。

在解扩部106中，用鉴别出的加扰码，按来自定时控制部202的时隙/码片同步及帧同步的定时，对AFC后的接收信号接收信号进行解扩。该解扩后的信号由解调部107解调，取出信息数据。此外，在频偏估计部108中，用解扩部106的输出信号来估计频偏量，输出AFC部104的频偏的补偿值。

这样，通过在初始同步模式中用具有高速同步引入特性的匹配滤波器进行相关运算，而在等待模式中用低消耗电流的滑动相关器进行相关运算，能够实现移动台的高速的初始同步确立和等待时间、连续通话时间的延长。

本实施例中的A/D变换后的AFC和频偏估计方法只是一例，本发明也可以应用于其他AFC。

(实施例2)

这里，如果是等待模式，则能够解调出通知信道中的数据部的邻接基站的加扰码信息，而如果是初始同步模式，则不能解调出加扰码信息。

着眼于此，在本发明实施例2中，说明下述情况：CDMA接收装置根据解调后的信号中包含的邻接基站的加扰码信息是否被存储在缓冲器中来判定模式。

图9是实施例2的CDMA接收装置的扩频码鉴别部的内部结构方框图。本实施例的CDMA接收装置的结构与上述实施例1的图4同样，所以省略其说明。

图9的扩频码鉴别部105在图5的扩频码鉴别部105上追加了：缓冲器501，存储邻接基站的加扰码信息；和模式判定部502，根据缓冲器501中是否存储了加扰码信息，来判定移动台的模式。在图9中，对于与图5相同的构成部分附以与图5相同的标号，并且省略其说明。

解调部107将解调、取出的信息数据输出到SCG鉴别部203、加扰码产生器206及缓冲器501。

SCG鉴别部203在等待模式中，从缓冲器501输入邻接基站的加扰码信息，用该加扰码进行相关处理。

加扰码产生器206在等待模式中，从缓冲器501输入邻接基站的加扰码信息，输出该加扰码。

模式判定部502根据缓冲器501中是否有加扰码信息，来判定当前的状态是初始同步模式还是等待模式，输出基于判定结果的模式信息。

切换控制部204根据从模式判定部502输出的模式信息，输出用于切换切换器205及切换器211的控制信号。

接着，用图10的流程图来说明图9所示的模式判定部502及切换控制部204进行的处理。

作为前提，用解调部107进行解调处理后，解调过的信号中包含的邻接基站的加扰码信息被保存到缓冲器501。如果是初始同步模式，则尚未用解调部107进行解调处理，所以缓冲器501中什么也未保存。

首先，在ST601中，模式判定部502确认缓冲器501中是否有加扰码信息。

然后，在ST601中没有加扰码信息的情况下，在ST602及ST603中，模式判定部502判定为当前的状态是初始同步模式，生成表示初始同步模式的模式信息，输出到切换控制部204。

然后，在ST604中，切换控制部204根据表示是初始同步模式的模式信息，控制切换器205及切换器211，使得用匹配滤波器209进行相关处理。

此外，在ST601中有加扰码的情况下，在ST605及ST606中，模式判定部502判定为当前的状态是等待模式，生成表示等待模式的模式信息，输出到切换控制部204。

然后，在ST607中，切换控制部204根据表示是等待模式的模式信息，控制切换器205及切换器211，使得用滑动相关器210进行相关处理。

接着，说明本实施例的CDMA接收装置接收到的信号的流程。对于与实施例1相同的部分，省略其说明。

解调部107的输出信号中包含的邻接基站的加扰码信息被存储到缓冲器501。缓冲器501中存储的邻接基站的加扰码信息在等待模式中被输出到SCG鉴别部203、加扰码产生器206及模式判定部502。

在模式判定部502中，在邻接基站的加扰码信息被存储在缓冲器501中的情况下，判定为是等待模式，而在未存储的情况下，则判定为是初始同步模式。

然后，表示判定结果的模式信息被输入到切换控制部204，根据基于模式信息的切换控制部204的控制，经切换器205，在初始同步模式中被输入到匹配滤波器209，而在等待模式中则被输入到滑动相关器210。

这样，通过使用模式判定部502，即使不设新的模式信息的输入，也能够按照移动台的状态来切换初始同步模式、等待模式。因此，在低消耗电流化、高速同步引入特性两方面都很优越，能够提高初始同步确立的性能，并且延长等待时间、连续通话时间。

(实施例3)

这里，如果是等待模式，则能够估计为精度良好的AFC正在工作。着眼于此，在本发明实施例3中，说明下述情况：根据加扰码信息是否被存储在缓冲器中、并且AFC是否正常工作来判定模式。

图11是实施例3的CDMA接收装置的结构方框图。图11的CDMA接收装置的结构与图4的不同点在于：频偏估计部108将补偿频偏的信号除了输出到AFC部104，还输出到扩频码鉴别部105。

图12是实施例3的CDMA接收装置的扩频码鉴别部的结构方框图。图12的扩频码鉴别部105是在图9的扩频码鉴别部105上追加判定AFC是否正常工作的补偿判定部701而构成的。在图12的扩频码鉴别部中，对于与图9相同的构成部分附以与图9相同的标号，并且省略其说明。

在频偏的绝对值比预先设定的阈值小的情况下，补偿判定部701判定为AFC是平稳状态，将表示判定结果的信号输出到模式判定部502。

在残留频偏的绝对值比预先设定的阈值小的情况下，加扰码的鉴别可靠性低。在此情况下，如果再次根据时隙/码片同步重新进行控制，则加扰码的鉴别精度进一步提高。

模式判定部502根据缓冲器501中是否有加扰码信息、以及AFC是否是平稳状态，来判定当前的状态是初始同步模式还是等待模式，输出基于判定结果的模式信息。

接着，用图13的流程图来说明图12所示的模式判定部502及切换控制部204进行的处理。

作为前提，如果AFC是平稳状态，则表示AFC正常工作的信号被从补偿判定部701输出到模式判定部502。

首先，在ST801中，模式判定部502确认缓冲器501中是否有加扰码信息。

然后，在ST801中有加扰码信息的情况下，在ST802中，模式判定部502确认是否从补偿判定部701输入了表示AFC是平稳状态的信号。

然后，在ST801中没有加扰码信息的情况下，或者在ST802中AFC不是平稳状态的情况下，在ST803及ST804中，模式判定部502判定为当前的状态是初始同步模式，生成表示初始同步模式的模式信息，输出到切换控制部204。

然后，在ST805中，切换控制部204根据表示是初始同步模式的模式信息，控制切换器205及切换器211，使得用匹配滤波器209进行相关处理。

此外，在ST802中AFC是平稳状态的情况下，在ST806及ST807中，模式判定部502判定为当前的状态是等待模式，生成表示等待模式的模式信息，输出到切换控制部204。

然后，在ST808中，切换控制部204根据表示是等待模式的模式信息，控制切换器205及切换器211，使得用滑动相关器210进行相关处理。

接着，说明本实施例的CDMA接收装置接收到的信号的流程。对于与实施例2相同的部分，省略其说明。

频偏估计部108检测出的残留频偏由补偿判定部701与阈值进行大小比较，在残留频偏的绝对值比阈值小的情况下判定为AFC是平稳状态，输出到模式判定部502。

在模式判定部502中，在邻接基站的加扰码信息被存储在缓冲器501中、而且AFC是平稳状态的情况下，判定为是等待模式，在其他情况下，则判定为是初始同步模式。

这样，通过以加扰码信息是否被存储在缓冲器中、和根据频偏的补偿值来判定AFC是否正常工作作为判定条件，能够进行精度更高、可靠性更高的模式判定。

由以上的说明可知，根据本发明的CDMA接收装置及CDMA接收方法，按照各模式来选择使用的相关器，使得如果是初始同步模式，则使用具有高速同步引入特性的匹配滤波器，而如果是等待模式，则使用低消耗电流的滑动相关器，从而能够高速地确立初始同步，并且降低消耗电流。

本说明书基于1999年2月9日申请的特愿平11-031329号。其内容包含于此。

Claims

1、一种CDMA接收装置，包括：

匹配滤波器和滑动相关器，用于执行加扰码的相关处理；

切换控制部件，用于进行切换控制，使得在初始同步模式期间将所接收的信号输入到所述匹配滤波器，而在等待模式期间将所述接收的信号输入到所述滑动相关器中；以及

峰值检测部件，检测与从上述匹配滤波器或上述滑动相关器输出的最大相关值对应的加扰码。

2、如权利要求1所述的CDMA接收装置，其中，切换控制部件根据模式信息进行切换控制，该模式信息指示所述装置处于初始同步模式还是处于等待模式。

3、如权利要求1和2中任一所述的CDMA接收装置，还包括：

缓冲器，暂时存储解码后的信息；和

模式判定部件，根据所述缓冲器中的信息来判定所述装置处于何种状态，

其中切换控制部件根据从上述模式判定部件输出的模式信息来进行切换控制。

4、如权利要求3所述的CDMA接收装置，其中当在所述缓冲器中存储有加扰码信息时，模式判定部件确定所述装置处于等待模式。

5、如权利要求3所述的CDMA接收装置，还包括

平稳状态确认部件，在频偏量在规定的范围内的情况下，将确认信号输出到模式判定部件，其中模式判定部件根据缓冲器中的信息和从上述平稳状态确认部件是否输入了确认信号来确定所述装置处于何种状态。

6、如权利要求5所述的CDMA接收装置，其中，在缓冲器中存储有加扰码信息、而且从模式判定部件输入了确认信号的情况下，模式判定部件判定所述装置处于等待模式。

7、一种搭载CDMA接收装置的通信终端装置，所述CDMA接收装置包括：

匹配滤波器和滑动相关器，用于执行加扰码的相关处理；

切换控制部件，进行切换控制，使得在初始同步模式期间将所接收的信号输入到所述匹配滤波器，而在等待模式期间将所述接收的信号输入到所述滑动相关器中；以及

峰值检测部件，用于检测与从上述匹配滤波器或上述滑动相关器输出的最大相关值对应的加扰码。

8、一种CDMA接收方法，包括：

当实现所述方法的装置接通电源时或当所述装置在小区间移动时，切换接收信号的路径，并按如下方式对加扰码进行相关处理：

当所述装置接通电源时使用匹配滤波器；和当所述装置在小区间

移动时使用滑动相关器，和

检测与从上述匹配滤波器或上述滑动相关器输出的最大相关值对应的加扰码；以及

将所检测的加扰码识别为要相连的基站装置的加扰码。

9、如权利要求8所述的CDMA接收方法，还包括在缓冲器中存储临近小区的加扰码，其中当缓冲器中存储有经过所述相关处理的加扰码时，用滑动相关器进行相关处理。

10、如权利要求8所述的CDMA接收方法，还包括：

在缓冲器中存储临近小区的加扰码；和

确认频偏量是否在预定的范围内，

其中当缓冲器中存储有经过所述相关处理的加扰码、和所述频偏量在预定范围内时，用滑动相关器进行相关处理。