CN1153390C - 码分多址通信系统中的频率调整电路及码分多址接收机 - Google Patents

Abstract

在一个频率调整电路中，一个振荡器输出余弦和正弦波。一个正交解调器使用余弦波，从天线输入的载波中提取并输出同相成分的基带信号，并使用正弦波，从载波中提取正交成分的基带信号。第一和第二A/D转换器将基带信号转换成数字信号。一个频率差错检测部分从解扩器输出的信号值中，检测载波频率和余弦和正弦波频率之间的差错。一个参考振荡器输出振荡频率，作为余弦和正弦波频率，并改变振荡频率值，从而消除检测到的频率差错。

Description

码分多址通信系统中的频率调整电路及码分多址接收机

本发明涉及一种码分多址(在下文中被称作CDMA)通信系统中的频率调整电路，它对被用于解调的余弦和正弦波频率进行调整，使之与接收到的CDMA已调制波的载波频率相匹配。

当前CDMA通信系统正被3GPP(第三代移动通信伙伴计划)标准化，作为对第三代移动通信系统进行审查的标准化方案。CDMA通信系统的物理信道及其他规范由3GPP制定。

在一个CDMA通信系统中，通常从发送方送出的传输信号如下给出：

传输信号＝(Di+jDq)×(Ci+jCq)                        ....(1)

Di：同相成分的传输数据

Dq：正交成分的传输数据

Ci：同相成分扩展码×

Cq：正交成分扩展码

j：虚数

(+表示异或(下文中被称作EXOR))

同相成分扩展码Ci和正交成分扩展码Cq分别是通过将扩展码SP与同相成分的扰码SCi相乘，以及将其与正交成分的扰码SCq相乘而得到的。并如下给出：

Ci＝SP+Sci                                          ....(2)

Cq＝SP+SCq                                          ....(3)

(+表示EXOR)

传输信号被基站或终端的接收部分接收，并通过与扩展码的复其轭相乘而被解调，如下面所表示：

传输信号×(Ci-jCq)＝(Di+jDq)×(Ci+jCq)×(Ci-jCq)＝A

(Di+jDq)                                            ....(4)

(A是一个系数，且+表示EXOR)

在一个CDMA通信系统中，通常用于初始同步的专用信道是为对扩展码进行识别而被限定的。这些信道被叫作同步信道(下文中被称作SCH)。SCH包括第一同步信道(P-SCH)和第二同步信道(S-SCH)。在CDMA通信系统中，首先需要在接收方获得SCH。在3GPP中，第一同步信道的符号Cpsc如下定义：

a＝<X1，X2，X3，…，X6>＝<1，1，1，1，1，1，-1，-1，1，-1，1，-1，1，-1，-1，1>                                     ....(5)

Cpsc＝(1+j)×<a，a，a，a，a，a，a，a，a，a，a，a，a，a，a，a>                                                       ....(6)

在一个CDMA通信系统中，接收方必须调整将被用于解调的正弦或余弦波频率，以使得被用于解调的正弦或余弦波频率值与载波频率值相匹配。因此，通常一个CDMA通信系统具有一个频率调整电路，对被用来解调的频率进行调整。

在一个传统的频率调整电路中，同步是使用一个同步信道(下文中被称作SCH)而被建立的，然后使用一个公共导频信道(下文中被称作CPICH)来调整被用于解调的频率。在传统的频率调整电路中，在接收CPICH中被用于解调的正弦和余弦波的频率值被切换到某个恰当的频率值，从而在相应的时间上得到接收结果，并且接收结果中最适当的一个频率值被确定为是用于解调的正弦或余弦波频率值。

在载波频率和被用于解调的频率之间所生成的初始频率差错与第一公共控制物理信道(下文中被称作P-CCPCH)之前的时间紧密相关。因为这个原因，频率调整电路最好对被用于解调的频率差错进行调整。然而，由于传统的频率调整电路通过试验和差错来选择用于解调的最佳频率，因此频率调整非常耗时。

另外，传统的频率调整电路在CPICH阶段对初始频率差错进行检测。在SCH阶段，初始频率差错仍未被消除因为这个原因，即使基站无线电波已到达的位置也可能会由于初始频率差错，而在SCH阶段被判定为是不可通信区域。

如上所述，传统的频率调整电路具有下面两个问题。

(1)由于用于解调的最佳频率是通过试验和差错而被选择的，因此频率调整非常耗时，并且P-CCPCH检测之前的时间变得很长。

(2)由于初始频率差错是在CPICH阶段被检测的，因此初始频率差错在SCH阶段仍未被消除因为这个原因，即使来自基站的无线电波已到达的位置也可能会由于初始频率差错，而在SCH阶段被判定为是不可通信区域。

本发明的第一个目的是提供一种能够快速纠正初始频率差错，并缩短P-CCPCH检测之前时间的频率调整电路。

本发明的第二个目的是提供一种频率调整电路，能够在SCH阶段纠正载波频率和用于解调的正弦波频率之间的差错，并防止任何在无线电波可到达范围中，由于初始频率差错所造成的，对移动站的不可通信区域判定。

为了实现上述目标，根据本发明，提供了一种频率调整电路，包括一个用于输出余弦和正弦波的振荡器，通过使用振荡器输出的余弦波，从天线输入的载波中提取和输出同相成分的基带信号，并通过使用振荡器输出的正弦波，从载波中提取和输出正交成分的基带信号的正交解调装置，一个用于将正交解调装置输出的同相成分基带信号转换成数字信号并输出该数字信号的第一A/D转换器，一个用于将正交解调装置输出的正交成分基带信号转换成数字信号并输出该数字信号的第二A/D转换器，一个解扩并输出来自第一A/D转换器的信号的第一解扩器，一个解扩并输出来自第二A/D转换器的信号的第二解扩器，根据第一解扩器输出的信号值和第二解扩器输出的信号值，对载波频率与振荡器输出的余弦和正弦波频率之间的差错进行检测的频率差错检测装置，以及一个参考振荡器，用于输出振荡频率值，作为振荡器输出的余弦和正弦波频率，并且改变振荡频率值，从而消除频率差错检测装置检测到的频率差错。

图1是显示本发明频率调整电路结构的方框图。

参考附图，将对本发明的频率调整电路进行详细描述。

图1显示了本发明中频率调整电路的结构。

本发明的频率调整电路包括一个天线1，正交解调器2，A/D转换器3和4，解扩器5和6，频率差错检测部分7，同步检测部分8，振荡器9以及参考振荡器10。

天线1接收由发送方送出的CDMA调制载波。正交解调器2使用振荡器9输出的余弦波，从天线输入的载波中提取和输出同相成分的基带信号，并使用振荡器9输出的正弦波，从载波中提取和输出正交成分的基带信号。以cos(wt+θ)作为载波，Δw作为角频率差错，同相成分的基带信号以及正交成分的基带信号可如下给出：

cos{(w+Δw)t+θ}×coswt＝1/2(cos(Δwt+θ)+cos(2w+Δwt+θ)}                                         ....(7)

sin{(w+Δw)t+θ}×sin wt＝1/2(sin(Δwt+θ)+sin(2w+Δwt+θ)}                                         ....(8)

其中w是载波的角频率，θ是调制相位。当调制方案为BPSK(二进制相移键控)时，θ＝0，π。

等式(7)和(8)的第二项是通过正交解调器2中所提供的一个LPF(低通滤波器)(未示出)来移除的。因此，正交解调器2输出1/2 cos(Δwt+θ)，作为同相成分基带信号，并输出1/2 sin(Δwt+θ)作为正交成分基带信号。

A/D转换器3和4将正交解调器2所提取的同相成分基带信号和正交成分基带信号分别转换成数字信号。被转换成数字信号的同相成分基带信号和正交成分基带信号被输入到解扩器5和6中，并通过上述解扩码解扩。

同步检测部分8从每个解扩信号中获取一个同步信号并检测/保持其同步定时。例如当同步被检测/保持的时候，与解扩器5和6相连的数据解码器(未示出)的输出是作为解码数据而被接收的。

频率差错检测部分7接收解扩成分信号并获取各个信号的平方值，该值如下给出：

cos1/2(Δwt+θ)＝1/2cos(2Δwt+2θ)+1/2          ....(9)

sin1/2(Δwt+θ)＝-1/2cos(2Δwt+2θ)+1/2         ....(10)由于同步信道SCH的符号Cpsc是通过BPSK方案解调的，因此相位θ是O或者π。这样，cos(2Δwt+2θ)＝cos(2Δwt)。

频率差错检测部分7几次获得等式(9)和(10)所给出的值，从这些值中检测角频率差错Δw，并输出角频率差错Δw。

获取等式(9)和(10)所给出的值的次数可以根据信道接收状态而被任意设置。该次数可以根据，例如C/N(载波/信号)比而被自动改变。

参考振荡器10改变振荡器9的振荡频率值，也就是要被输出的正弦和余弦波频率，并输出该频率，以使寻频率差错检测部分7输出的角频率差错Δw变小

在本发明的频率调整电路中，当被计算信道的调制方案是BPSK方案时，初始频率差错是通过SCH而被检测的。当被计算信道的调制方案是QPSK(四相移键控)方案时，频率差错检测部分7可以通过获取每个基带信号的四次幂而不是平方来检测频率差错。

如上所述，由于本发明的频率调整电路具有能够检测载波频率和解调用的正弦和余弦波频率之间初始频率差错值的频率差错检测部分7，因比初始频率差错可以很快彼纠正。这样，本发明的频率调整电路可以缩短P-CCPCH之前的时间。

另外，由于本发明的频率调整电路在SCH阶段检则初始频率差错，因此初始频率差错可以在SCH阶段被纠正。这样，在具有该实施例中的频率调整电路的CDMA通信系统中，可以防止无线电波范围中初始频率差错造成的，任何为移动站进行的不可通信区域判定。

Claims (14)

1.一种频率调整电路，其特征在于包括：

一个振荡器(9)，用于输出余弦和正弦波；

正交解调装置(2)，用于使用所述振荡器输出的余弦波，从天线输入的载波中提取并输出同相成分的基带信号，以及使用所述振荡器输出的正弦波，从载波中提取并输出正交成分的基带信号；

一个第一A/D转换器(3)，用于将所述正交解调装置(2)输出的同相成分基带信号转换成数字信号并输出该数字信号；

一个第二A/D转换器(4)，用于将所述正交解调装置输出的正交成分基带信号转换成数字信号并输出该数字信号；

一个第一解扩器(5)，用于解扩并输出所述第一A/D转换器(3)输出的信号；

一个第二解扩器(6)，用于解扩并输出所述第二A/D转换器(4)输出的信号；

同步检测部分(8)；

频率差错检测装置(7)，根据从所述第一解扩器(5)输出的信号值和所述第二解扩器(6)输出的信号值，对载波频率和所述振荡器输出的余弦和正弦波频率之间的差错进行检测；

一个参考振荡器(10)，用于输出一个振荡频率值，作为所述振荡器(9)输出的余弦和正弦波频率，并改变振荡频率值，以消除所述频率差错检测装置(7)检测到的频率差错。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述频率差错是在同步信道被检测的。

3.一种频率调整电路，其特征在于包括：

一个振荡器(9)，用于输出余弦和正弦波；

正交解调装置(2)，用于使用所述振荡器输出的余弦波，从天线输入的同步信道BPSK已调制波中提取并输出同相成分基带信号，以及使用所述振荡器输出的正弦波，从载波中提取并输出正交成分的基带信号；

一个第一A/D转换器(3)，用于将所述正交解调装置输出的同相成分的基带信号转换成数字信号并输出该数字信号；

一个第二A/D转换器(4)，用于将所述正交解调装置输出的正交成分的基带信号转换成数字信号并输出该数字信号；

一个第一解扩器(5)，用于解扩并输出所述第一A/D转换器输出的信号；

一个第二解扩器(6)，用于解扩并输出所述第二A/D转换器输出的信号；

同步检测部分(8)；

频率差错检测装置(7)，用于几次获取所述第一解扩器输出的信号值和所述第二解扩器输出信号值中每一个的平方值，并从该平方值中检测已调制波的载波频率和所述振荡器输出的余弦和正弦波频率之间的差错；

一个参考振荡器(10)，用于输出一个振荡频率值，作为所述振荡器输出的余弦和正弦波频率，并改变振荡频率值，从而消除所述频率差错检测装置(7)检测到的频率差错。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述频率差错是在同步信道被检测的。

5.一种频率调整电路，其特征在于包括：

一个振荡器(9)，用于输出余弦和正弦波；

正交解调装置(2)，用于使用所述振荡器输出的余弦波，从天线输入的同步信道的QPSK已调制波中提取并输出同相成分基带信号，以及使用所述振荡器输出的正弦波，从载波中提取并输出正交成分的基带信号；

一个第一A/D转换器(3)，用于将所述正交解调装置输出的同相成分基带信号转换成数字信号并输出该数字信号；

一个第二A/转换器(4)，用于将所述正交解调装置输出的正交成分基带信号转换成数字信号并输出该数字信号；

一个第一解扩器(5)，用于解扩并输出所述第一A/D转换器输出的信号；

一个第二解扩器(6)，用于解扩并输出所述第二A/D转换器输出的信号；

同步检测部分(8)；

频率差错检测装置(7)，用于几次获取所述第一解扩器输出的信号值和所述第二解扩器所输出信号值中每一个的四次幂，并从该四次幂中检测已调制波的载波频率和所述振荡器输出的余弦和正弦波频率之间的差错；

一个参考振荡器(10)，用于输出振荡频率值，作为所述振荡器(9)输出的余弦和正弦波频率，并改变振荡频率值，从而消除所述频率差错检测装置检测到的频率差错。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述频率差错是在同步信道被检测的。

7.一种码分多址接收机，其特征在于包括：

一个天线(1)，用于接收码分多址已调制波；

一个振荡器(9)，用于输出余弦和正弦波；

正交解调装置(2)，用于使用所述振荡器输出的余弦波，从接收到的已调制波的载波中提取并输出同相成分基带信号，以及使用所述振荡器输出的正弦波，从载波中提取并输出正交成分基带信号；

一个第一A/D转换器(3)，用于将所述正交解调装置输出的同相成分基带信号转换成数字信号并输出该数字信号；

一个第二A/D转换器(4)，用于将所述正交解调装置输出的正交成分基带信号转换成数字信号并输出该数字信号；

一个第一解扩器(5)，用于解扩并输出所述第一A/D转换器输出的信号；

一个第二解扩器(6)，用于解扩并输出所述第二A/D转换器输出的信号；

同步检测部分(8)；

频率差错检测装置(7)，根据从所述第一解扩器输出的信号值和所述第二解扩器输出的信号值，对载波频率与所述振荡器输出的余弦和正弦波频率之间的差错进行检测；

一个参考振荡器(10)，用于输出振荡频率值，作为所述振荡器输出的余弦和正弦波频率，并改变振荡频率值，以消除所述频率差错检测装置检测到的频率差错。

8.根据权利要求7所述的接收机，其特征在于，所述频率差错是在同步信道被检测的。

9.一种码分多址接收机，其特征在于包括：

一个天线(1)，用于接收码分多址已调制波；

一个振荡器(9)，用于输出余弦和正弦波；

正交解调装置(2)，用于使用所述振荡器输出的余弦波，从接收到的码分多址已调制波的同步信道BPSK已调制波中提取并输出同相成分基带信号，以及使用所述振荡器输出的正弦波，从载波中提取并输出正交成分基带信号；

一个第一A/D转换器(3)，用于将所述正交解调装置输出的同相成分基带信号转换成数字信号并输出该数字信号；

一个第二A/D转换器(4)，用于将所述正交解调装置输出的正交成分基带信号转换成数字信号并输出该数字信号；

一个第一解扩器(5)，用于解扩并输出所述第一A/D转换器输出的信号；

一个第二解扩器(6)，用于解扩并输出所述第二A/D转换器输出的信号；

同步检测部分(8)；

频率差错检测装置(7)，用于获取所述第一解扩器输出的信号值和所述第二解扩器输出的信号值中每一个的平方值，并从该平方值中检测BPSK已调制波的载波频率和所述振荡器输出的余弦和正弦波频率之间的差错；

一个参考振荡器(10)，用于输出振荡频率值，作为所述振荡器(9)输出的余弦和正弦波频率，并改变振荡频率值，以消除所述频率差错检测装置检测到的频率差错。

10.一种码分多址接收机，其特征在于包括：

一个天线(1)，用于接收码分多址已调制波；

一个振荡器(9)，用于输出余弦和正弦波；

正交解调装置(2)，用于使用所述振荡器输出的余弦波，从已调制波的同步信道QPSK已调制波中提取并输出同相成分基带信号，以及使用所述振荡器输出的正弦波，从载波中提取并输出正交成分基带信号；

一个第一A/D转换器(3)，用于将所述正交解调装置输出的同相成分基带信号转换成数字信号并输出该数字信号；

一个第二A/D转换器(4)，用于将所述正交解调装置输出的正交成分基带信号转换成数字信号并输出该数字信号；

一个第一解扩器(5)，用于解扩并输出所述第一A/D转换器输出的信号；

一个第二解扩器(6)，用于解扩并输出所述第二A/D转换器输出的信号；

同步检测部分(8)；

频率差错检测装置(7)，用于几次获取所述第一解扩器输出的信号值和所述第二解扩器输出的信号值中每一个的四次方，并从该四次方中检测QPSK已调制波的载波频率与所述振荡器输出的余弦和正弦波频率之间的差错；

一个参考振荡器(10)，用于输出振荡频率值，作为所述振荡器(9)输出的余弦和正弦波频率，并改变振荡频率值，从而消除所述频率差错检测装置检测到的频率差错。

11.一种码分多址接收机，其特征在于包括：

一个天线(1)，用于接收码分多址已调制波；

一个振荡装置(9)，用于输出余弦和正弦波的振荡频率；

正交解调装置(2)，用于使用余弦波，从接收到的已调制波的载波中提取并输出同相成分基带信号，以及使用正弦波，从载波中提取并输出正交成分基带信号；

一个第一A/D转换器(3)，用于将所述正交解调装置输出的同相成分基带信号转换成数字信号并输出该数字信号；

一个第二A/D转换器(4)，用于将所述正交解调装置输出的正交成分基带信号转换成数字信号并输出该数字信号；

一个第一解扩器(5)，用于解扩并输出所述第一A/D转换器输出的信号；

一个第二解扩器(6)，用于解扩并输出所述第二A/D转换器输出的信号；

同步检测部分(8)；

频率差错检测装置(7)，根据所述第一解扩器输出的信号值和所述第二解扩器输出的信号值，对载波频率与余弦和正弦波的振荡频率之间的差错进行检测；

参考振荡器(10)，用于改变振荡频率，以消除所述频率差错检测装置检测到的频率差错。

12.根据权利要求11所述的接收机，其特征在于，所述频率差错是在同步信道被检测的。

13.一种码分多址接收机，其特征在于包括：

一个天线(1)，用于接收码分多址已调制波；

一个振荡器(9)，用于输出余弦和正弦波的振荡频率；

正交解调装置(2)，用于使用余弦波，从接收到的码分多址已调制波的同步信道BPSK调制波中提取并输出同相成分基带信号，并使用正弦波从载波中提取并输出正交成分基带信号；

一个第一A/D转换器(3)，用于将所述正交解调装置输出的同相成分基带信号转换成数字信号并输出该数字信号；

一个第二A/D转换器(4)，用于将所述正交解调装置输出的正交成分基带信号转换成数字信号并输出该数字信号；

一个第一解扩器(5)，用于解扩并输出所述第一A/D转换器输出的信号；

一个第二解扩器(6)，用于解扩并输出所述第二A/D转换器输出的信号；

同步检测部分(8)；

频率差错检测装置(7)，用于获取所述第一解扩器输出的信号值和所述第二解扩器输出的信号值中每一个的平方值，并从该平方值中检测BPSK已调制波的载波频率与余弦和正弦波的振荡频率之间的差错；

参考振荡器(10)，用于改变振荡频率值，以消除所述频率差错检测装置检测到的频率差错。

14.一种码分多址接收机，其特征在于包括：

一个天线(1)，用于接收码分多址已调制波；

一个振荡器(9)，用于输出余弦和正弦波的振荡频率；

正交解调装置(2)，使用余弦波，从已调制波的同步信道QPSK已调制波中提取并输出同相成分基带信号，以及使用正弦波，从载波中提取并输出正交成分基带信号；

一个第一A/D转换器(3)，用于将所述正交解调装置输出的同相成分基带信号转换成数字信号并输出该数字信号；

一个第二A/D转换器(4)，用于将所述正交解调装置输出的正交成分基带信号转换成数字信号并输出该数字信号；

一个第一解扩器(5)，用于解扩并输出所述第一A/D转换器输出的信号；

一个第二解扩器(6)，用于解扩并输出所述第二A/D转换器输出的信号；

同步检测部分(8)；

频率差错检测装置(7)，几次获取所述第一解扩器输出的信号值和所述第二解扩器输出的信号值中每一个的四次方，并从该四次方中检测QPSK已调制波的载波频率与余弦和正弦波的振荡频率之间的差错；

参考振荡器(10)，用于改变振荡频率值，以消除所述频率差错检测装置检测到的频率差错。