CN1143443C - 扩展频谱信号接收方法和无线电通信终端设备 - Google Patents

扩展频谱信号接收方法和无线电通信终端设备 Download PDF

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Abstract

公开了无线电通信终端设备中接收扩展频谱信号的一种方法。所述这终端设备具有多个解调器，供解调所收到的扩展频谱信号。所述方法包括下列步骤：检测何时起码其中一个所述多个解调器不能妥善解调所收到的扩展频谱信号；确定除所述起码其中之一解调器处是否有闲置着的解调器；和有闲置着的解调器时让所述起码其中一个解调器的解调操作继续进行下去。这样，本发明最大限度地缩短了解调器解除锁定状态的时间，且能接收稳定优质的信号。

Description

扩展频谱信号接收方法和无线电通信终端设备
本发明涉及扩展频谱通信技术中移动站接收信号的一种方法，例如基于CDMA(码分多址)联接的移动通信系统中使用的一种接收信号的方法，更具体地说，涉及通过瑞克接收法用多个解调器接收信号的一种方法，和采用这种方法的无线电通信终端设备。
迄今，为使多个移动站可以共同使用一个基站进行通信，采用了各种编码方法防止移动站各通信信道之间相互干扰，这些编码方法包括频分、时分多路复用和码分多址，它们各有各的特点，是按采用编码程序的通信系统的用途选用的。
举例说，码分多址(以下称CDMA)用分配给各信道的特定代码例如PN(伪随机噪声序列)码将载频相同的调制波扩展成比原频带宽的频带(以下称此操作为频谱扩展)，多路复用扩展频谱调制波，并传送多路复用的扩展频谱调制波。收到的扩展频谱信号和经有待解调的信道提供的PN码经彼此同步化达到鉴别所要求信道的目的。
具体地说，发信台给各信道分配不同的PN码。PN码为伪随机噪声序列码。发信台用不同的PN码乘以有待经各信道发送的调制波，由此将调制波扩展到整个频谱上。这些调制波是在扩展之前被调制的。接着，多路复用和传送扩展频谱调制波。
收信台通过对收到的信号进行同步并用分配给有待解调的信道的PN码乘以接收的信号，来解扩来自发送站的接收信号。这样，只有通过所要求的信道传送的调制波被解调。
按照CDMA，发信台和收信台每次通话时可采用同一代码彼此联系。由于调制波都是用按CDMA分配给各信道的不同PN码扩展的，因而收信台只能解调通过待解调的信道传送的扩展频谱信号。此外，由于PN码是伪随机噪声序列码，因而CDMA能高度有效地确保通信的进行。
在基于CDMA的移动通信系统中，发送基站反复发送作为导频信号的PN码，以便在各移动站中保持同步并再现时钟信号。移动接收站检测多个基站发送的导频信号，并将检测出的时序分配给各解调器。在移动站中，PN码在各解调器中产生。解调器用产生的PN码在所分配到的时间乘以所要求的基站发送来的扩展频谱信号，从而分别解调扩频信号。
因此，在基于CDMA的移动通信系统中，基站都在不同的时序作为导频信号发送PN码。移动站检测所要求的基站来提供导频信号的时序，使解调器中产生的PN码与检测出的时序同步，并用PN码对所收到的信号解扩，从而达到只解调所要求的基站发送来的扩展频谱信号。
移动站在时刻变化着的条件下接收无线波。实际上，基站和移动站几乎是没有在彼此之间毫无障碍地彼此直接联系过的。基站收到如建筑物和大地之类的障碍物反射过来的无线电波，或远山反射束的无线电波。
因此，移动站收到的无线电波由多种反射波组合而成。由于移动站移动的速度是变化的，因而基站来的为移动站检测出的信号，其能量强度时刻变化着，有时收到的无线电波大幅度衰减。接收无线电波的这种环境叫做衰落环境。
移动站不断地检测各基站来的导频信号的时序，将检测出的时序(叫做多路径)分配给其多个解调器供接收信号用。在衰落环境的情况下，由于检测出的时序往往丢失或再生，因而解调器往往处于不锁定状态，时序往往重新分配给各解调器。
解调器处于不锁定状态时，通常的作法是按下列处理顺序重新分配时序的：
(1)暂停解调器的解调处理。
(2)根据从时序检测器检测出的时序选取可重新分配的路径(PN解调器的解调处理，给解调器分配新路径，不然若没有可分配给已处于不锁定状态的解调器的多路径，就等待使解调器进入不锁定状态的路径复原，这样可以稳定接收优质信号。
根据本发明的一个方面，提供了一种接收扩展频谱信号的方法，该方法包括以下步骤：检测至少其中一个解调所收到的扩展频谱信号的解调器何时不能妥善解调所收到的扩展频谱信号，并确定除所述至少其中之一解调器外是否还有未曾使用的解调器。若有未曾使用的解调器，所述至少其中一个解调器的解调操作就继续进行下去。
若可接收和解调、待分配给多个解调器的路径不够，则无线电通信终端设备就等待，直到因处于解调中而再次收到使解调器进入不锁定状态的信号为止，这样就最大限度地缩短了解调器处于不锁定状态的时间，且能收到稳定优质的信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种无线电通信终端设备，用于解调所收到的扩展频谱信号，所述设备包括：多个解调器；和一个控制装置，供监视和控制所述多个解调器；其特征在于，所述控制装置包括：一个检测装置，供检测何时提供给至少一个在解调所收到的扩展频谱信号的解调器的输入信号的电平低于预定值；一个确定装置，供确定除所述至少其中一个解调器外是否有闲置着的解调器；和一个解调维持装置，供有闲置着的解调器时，让所述这至少其中一个解调器的解调操作继续进行下去。
此外，所述控制装置还可包括一个再分配信号的装置，供所述至少其中一个解调器不能在预定的时间内妥善解调所收到的扩展频谱信号时重新给所述至少其中一个解调器分配所收到的有待妥善解调的信号。
下面结合附图说明本发明，从这个说明可以清楚理解本发明的上述和其它目的、特点和优点。附图举例说明了本发明的最佳实施例。
图1是本发明无线电通信终端设备的方框图。
图2是衰落环境下解调器中收到的信号的电平示意图。
图3是衰落环境下解调器中收到的信号的电平示意图。
图4是说明解调器在图1所示的无线电通信终端设备中处于不锁定状态时进行的处理顺序的流程图。
图5是说明处于不锁定状态的解调器在闲置一定时间之后不能自行恢复解调操作时进行的处理顺序的流程图。
下面参看附图说明本发明接收扩展频谱信号的方法和采用这种方法的无线电通信终端设备。在所示的实施例中，以本发明采用美国作为IS-95系统标准化的CDMA通信系统的方法和无线电通信终端设备作为例子进行说明。
图1示出了本发明无线电通信设备的方框图。本实施例的无线电通信终端设备可以象手提电话机、自动电话机等那样在户外使用一解调器的解调处理，给解调器分配新路径，不然若没有可分配给已处于不锁定状态的解调器的多路径，就等待使解调器进入不锁定状态的路径复原，这样可以稳定接收优质信号。
本发明接收扩展频谱信号的方法和采用这种方法的无线电通信终端设备，检测至少其中一个解调所收到的扩展频谱信号的解调器何时不能妥善解调所收到的扩展频谱信号，并确定除所述至少其中之一解调器外是否还有未曾使用的解调器。若有未曾使用的解调器，所述至少其中一个解调器的解调操作就继续进行下去。
若可接收和解调、待分配给多个解调器的路径不够，则无线电通信终端设备就等待，直到因处于解调中而再次收到使解调器进入不锁定状态的信号为止，这样就最大限度地缩短了解调器处于不锁定状态的时间，且能收到稳定优质的信号。
下面结合附图说明本发明，从这个说明可以清楚理解本发明的上述和其它目的、特点和优点。附图举例说明了本发明的最佳实施例。
图1是本发明无线电通信终端设备的方框图。
图2是衰落环境下解调器中收到的信号的电平示意图。
图3是衰落环境下解调器中收到的信号的电平示意图。
图4是说明解调器在图1所示的无线电通信终端设备中处于不锁定状态时进行的处理顺序的流程图。
图5是说明处于不锁定状态的解调器在闲置一定时间之后不能自行恢复解调操作时进行的处理顺序的流程图。
下面参看附图说明本发明接收扩展频谱信号的方法和采用这种方法的无线电通信终端设备。在所示的实施例中，以本发明采用美国作为IS-95系统标准化的CDMA通信系统的方法和无线电通信终端设备作为例子进行说明。
图1示出了本发明无线电通信设备的方框图。本实施例的无线电通信终端设备可以象手提电话机、自动电话机等那样在户外使用到处移动，以下就称之为移动站终端设备。
如图1中所示，移动站终端设备1包括天线2、天线共用部分3、高频放大器4、正交检波器5、多个解调器6，7，8、时序检测器9、信号组合器10、控制器11、调制器12、高频放大器13和模/数转换器14。移动站终端设备1构制成带三个解调器6，7，8的所谓瑞克收信机。
移动站终端设备1接收多个基站按CDMA传送束的信号，并在收到的信号中包含的导频信号的时序下解调所收到的信号。具体地说，移动站终端设备，只解调收自基站待解调的信号。
控制器11是个微计算机，具有一个CPU、一个ROM、一个RAM和一个时钟电路。如稍后即将说明的那样，控制器11管理和控制移动站终端设备1各不同组成部分的状况。
移动站终端设备1通过天线共用部分3、高频放大器4和正交检波器5依次将通过天线2收到的信号S1转换成基带信号S2。接着，基带信号S2由模/数转换器14转换成数字信号。接下去，数字信号从模/数转换器14提供给解调器6，7，8和时序检测器9。
时序检测器9从各基站发送的基带信号S2检测出导频信号。时序检测器9检测出的导频信号的时序提供给控制器11，由控制器11根据控制信号S9将导频信号的时序分配给解调器6，7，8。
解调器6，7，8在分配到的时序分别产生PN码，从正交检波器5解扩基带信号S2，从而将基带信号S2解调成相应的解信号S3，S4，S5，并将其提供给信号组合器10。
具体地说，各解调器6，7，8有一个PN码发生器，供产生PN码。解码器6，7，8在上述分配到的时间用产生的PN码乘以基带信号S2，从而解调基带信号S2。各基站在其固有的时序发送各自的PN码。移动电动中产生的PN码与作为导频信号从基站发送的PN码同步，基带信号S2则用同步化后的PN码解调。这样，只有从所要求的基站发送的信号可以有选择地被解调。
信号组合器10组合获自经多个传输路径收到的多路径的解调信号S3，S4，S5。鉴于解调信号S3，S4，S5是在不同的时序内调制的，因而信号组合器10是在这些信号的时序同步化之后组合这些信号的。
信号组合器10组合所提供的解调信号S3，S4，S5的目的是，使收到的数据的信噪比和信扰比都大。如此收到的数据S6经放大器提供给扬声器(手机)，来自发话人的话音/音响即从扬声器输出出去。
上述组合多个解调信号S3，S4，S5以稳定产生优质接收数据的方法叫做瑞克接收法。
移动站终端设备1也有一个发信电路。在发信电路中，发送数据S7表示话筒(手机)所检到的话音/音响，提供给调制器12。调制器12通过进行扩展频谱和移位QPSK(四相移相键控)操作将发送数据S7调制成调制信号S8。调制器12产生的调制信号S8经高频放大器13放大，从天线共用部分3提供给天线2，信号即从天线2发射和发送出去。
时序检测器9的导频信号时序搜索范围(搜索目标窗口)和由来自控制器11的控制信号S10控制的检测精度。
若收到的信号只有一个能加以解调，则只使用其中一个解调器6，7，8。控制器11操纵解调器6，7，8的状况，例如确定哪一个解调器6，7，8已与所产生的PN码时序一起分配出去，哪一些解调器闲置和收到的信号是否在为使用中的那些解调器所调制。
移动站终端设备1有效使用三个解调器6，7，8，以便由此即使在衰落环境下也能稳定接收各基站来的优质信号。
在说明移动站终端设备1接收扩展频谱信号的方法之前，下面先说明解调器6，7，8妥善解调所收到信号的锁定状态和不能妥善解调所收到信号的不锁定状态。
图2和图3示出了解调器6，7，8的锁定和不锁定状态。如图2中所示，各解调器6，7，8的锁定阈值(图2中称之为锁定电平)和不锁定阈值(图2中称之为不锁定阈值)分别被调好了。解调器妥善捕捉收到的信号时，解调器中收到的信号的电平提高到超过锁定阈值的程度。解调器妥善捕捉收到的信号且解调器的接收电平高于锁定阈值时，就说调制器处在锁定状态。
调制器丢失妥善收到的信号时，解调器中收到的信号的电平下降到低于不锁定阈值的程度。调制器丢失了妥善收到的信号且解调器的接收电平低于不锁定阈值时，就说调制器处于不锁定状态。
如上所述，在有关技术中众所周知，促使解调器进入不锁定状态的路径由于其时序是多路径的，因而经常丢失和再生。因此，完全可以指望解调器处于不锁定状态时会再产生路径。
具体地说，如图3所示，实际测量的结果表明，衰落恢复时间T(这是能再接收和解调促使解调器进入不锁定状态的信号所需要的时间)虽然取决于衰落周器，即移动站终端设备的行驶速度，但还是比采用上述处理顺序(1)～(5)的时间短。
在实际收信环境中，由于新路径被产生且瞬时丢失，因而与其指望再生路径的复原，倒不如用稳定而强劲的能量解调新检测出的路径。
在本发明的移动站终端设备中，若所收到的能加以解调的信号的数目小于移动站终端设备解调器的数目，则在某些解调器闲置的情况下，当使用中的解调器处于不锁定状态时，这个处于不锁定状态的解调器的解调操作并没有停下来，而是等待，直到所收到到目前为止已解调的信号能再次被解调为止。
具体地说，若所收到的能被解调的信号的数目小于移动站终端设备解调器的数目，则即使进行操作(1)～(5)，所收到的信号也不一定非要能重新被解调。因此，已处于不锁定状态的解调器等待所收到业经处于不锁定状态的解调器解调过的信号复原。这样，收到的信号就可以更稳定地被解调。
下面参看图4和图5说明移动站终端设备1接收扩展频谱信号的方法。
在移动站终端设备1中，当解调器6，7，8之一处于不锁定状态时，控制器11履行图4中所示的操作序列。首先，控制器11确定步骤S1中是否在使用除处于不锁定状态之外的另一个解调器。例如，当解调器6处于不锁定状态，控制器11就检查解调器7，8的解调状况。
图1中，时序检测器9连续检测新路径和给闲置中的解调器分配检测出的新路径时与控制器11配合工作。因此，当一个解调器处于不锁定状态而另一个解调器闲置时，这意味着至少没有检测出当时能分配的新路径。本发明的方法预料到已处于不锁定状态的解调器自动起动再次解调所收到信号的情况。
若控制器11确定另一解调器闲置着且属多余的，控制器11就用其时钟电路在步骤S2启动空闲计时器，以确定让处于不锁定状态的解调器继续闲置的持续时间上限。接着，控制器11结束图4中所示的操作程序。空闲计时器计出的时间，应通过测定移动站终端设备行驶速度和收到的信号能在实际收信环境中加以复原以解调的时间而进行控制。
控制器11若在步骤S1中确定没有其它解调器闲置着，就在步骤S3按上述一般操作(1)-(5)终止处于不锁定状态的解调器的解调操作，然后在步骤S4确定是否有可分配的路径(收到的信号)。
若在步骤S4确定有路径可分配，控制器11就在步骤S5给处于不锁定状态的解调器分配路径。接着，控制器11结束图4中所示的处理程序。若在步骤S4确定没有可分配的路径，控制器11就结束图4中所示的处理程序。
若控制器11在步骤S1确定某一解调器是多余的，则处于不锁定状态的解调器就继续处在解调状态，直到空闲计时器在步骤S2中计出的时间超时为止。
具体地说，控制器11等待着，直到处于不锁定状态的解调器能接收解调器即将解除锁定状态之前解调过的信号，且能再次妥善解调收到的信号为止。就是说，控制器11等待着，直到解调器即将解除锁定状态之前解调过的信号再进入锁定状态为止。
若检测不出能分配的路径且某一解调器是多余的，则由于控制器11等待着直到处于不锁定状态的解调器能接收解调器即将解除锁定状态之前解调过的信号且能再妥善解调收到的信号为止，因而处于不锁定状态的解调器能很快地再次进入锁定状态，即处于不锁定状态的解调器能自动开始解调收到的信号。
处于不锁定状态的解调器在步骤S2启动的空闲计时器计出的时间到时之前进入锁定状态时，空闲计时器就停下来并清零。
这样，处于不锁定状态的解调器无需控制器11的控制(例如分配新路径)就能自动恢复对收到的信号的解调。
若处于不锁定状态的解调器不能自动恢复对收到的信号的解调，即若处于不锁定状态的解调器不能再解调收到的在解调器即将解除锁定状态之前解调过的信号，直到空闲计时器计出的时间到时间为止，控制器11就履行图5中所示的处理程序。
图4中所示的步骤S2中启动的空闲计时器超时时，控制器11就给处于不锁定状态的解调器分配新路径，并按上述一般操作(1)-(5)启动对能收到的信号的解调。
具体地说，控制器11在步骤S11使已处于不锁定状态且闲置一段时间的解调器的解调操作停下来，并在步骤S12确定是否有可分配的路径(收到的信号)。
若在步骤S12有可分配的路径，控制器11就在步骤S13给处于不锁定状态的解调器分配路径，并使其能解调收到的信号。接着，控制器11结束图5中所示的处理程序。若在步骤S12中没有可分配的路径，控制器11就终止图5中所示的处理程序。
上面说过，时序检测器9连续检测新路径和给闲置的解调器分配新路时与控制器11配合工作。因此，当发现有解调器闲置着且有可分配的路径时，可分配的路径就分配给那个闲置着的解调器。
在衰落环境中，完全可以指望促使某一解调器进入不锁定状态的路径能在原来的时序内再次解调。因此，若移动站终端设备，的解调器中有闲置着的解调器，则当其中一个解调器处于不锁定状态时，就让其继续闲置一段时间，并等待着，直到所收到的解调器即将解除锁定状态之前解调过的信号复原为止。这样可以最大限度地缩短解调器进入不锁定状态的时间，并能接收到稳定优质的信号。
若原来收到的信号在处于不锁定状态的解调器闲置一段时间之后不能加以解调，则给处理于不锁定状态的解调器分配新路径，以启动其解调操作。因此，处于不锁定状态的解调器不致过分地闲置，而是可有效加以利用。
在所举的实施例中，空闲计时器使用控制器11的时钟电路。但空闲计时器并不局限于此，还可取执行软件程序的计数器的形式。
在所举的实施例中，移动站终端设备有三个解调器，但移动台终端设备可以有四个或五个解调器。换句话说，本发明的原理可用到具多个解调器的所谓瑞克收信机上。
上面已就本发明的最佳实施例详细说明，但不言而喻，在不脱离所附权利要求范围的前提下是可以在本发明中作种种更改和修改的。

Claims (5)

1.无线电通信终端设备中接收扩展频谱信号的一种方法，所述终端设备具有多个解调器，供解调收到的扩展频谱信号，所述方法的特征在于，它包括下列步骤：
检测何时所述多个解调器中其中一个不能妥善解调所收到的扩展频谱信号；
确定除所述至少一个解调器外是否有闲置着的解调器；和
若有闲置着的解调器，就让所述至少其中一个解调器的解调操作继续进行下去。
2.如权利要求1所述的无线电通信终端设备中接收扩展频谱信号的方法，其特征在于，它还包括下列步骤：
若所述至少其中之一解调器不能在预定的时间内妥善解调所收到的扩展频谱信号，就给所述至少其中一个解调器重新分配所收到的有待妥善解调的信号。
3.如权利要求1所述的无线电通信终端设备中接收扩展频谱信号的方法，其特征在于，它还包括下列步骤：
当提供给各解调器的输入信号的电平低于预定值时，确定各解调器是否不能妥善解调所收到的扩展频谱信号。
4.一种无线电通信终端设备，用于解调所收到的扩展频谱信号，所述设备包括：
多个解调器；和
一个控制装置，供监视和控制所述多个解调器；
其特征在于，所述控制装置包括：
一个检测装置，供检测何时提供给至少一个在解调所收到的扩展频谱信号的解调器的输入信号的电平低于预定值；
一个确定装置，供确定除所述至少其中一个解调器外是否有闲置着的解调器；和
一个解调维持装置，供有闲置着的解调器时，让所述这至少其中一个解调器的解调操作继续进行下去。
5.如权利要求4所述的无线电通信终端设备，其特征在于，所述控制装置包括一个再分配信号的装置，供所述至少其中一个解调器不能在预定的时间内妥善解调所收到的扩展频谱信号时重新给所述至少其中一个解调器分配所收到的有待妥善解调的信号。
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