CN1194564A - 用于便携电话系统的终端单元和接收方法 - Google Patents

Abstract

一种终端单元的外部供电检测电路,检测是否由外部电源通过外部电源端进行供电。在待机状态下,从基站间断地接收信号。当使用内部电池时,终端单元进入接收模式的定时较长。当通过外部电源端由外部电源供电时,终端单元进入接收模式的定时较短。

Description

用于便携电话系统的终端单元和接收方法

本发明涉及适合CDMA(码分多址)型的便携电话系统的终端单元。

近年来，CDMA型蜂窝电话系统已经变得很有吸引力。在CDMA型蜂窝电话系统中一种伪随机码被用作扩频码。发送信号的载波被扩频。在码序列中每个扩频码的码型和相位是变化的，使得执行多址连接。

在CDMA系统中使用扩频方法。在扩频系统中，当数据被发送时，载波首先被发送数据进行调制。此外，该已经首先被调制的载波再被PN(伪随机噪声)码相乘。因此，该载波被PN码调制。作为该首先调制方法的一个例子，使用平衡QPSK调制方法。因为PN码是一个随机码，当载波被PN码调制时，频谱是被展宽的。

当接收数据中，接收的数据被在发送侧已经进行调制的相同PN码相乘。当相同PN码被进行相乘和相位是匹配时，该接收的数据被去扩频和因此获得首先调制的数据。当该首先调制的数据被解调时，获得原来的数据。

在该扩频方法中，为了去扩频接收的信号，要求在码型和相位与发送侧已经调制的相同PN码。因此，当改变PN码的码型和相位时，可以实现多址连接。改变代码序列中每个扩频码的码型和相位的方法和从而执行多址连接被称之为CDMA方法。

作为蜂窝电话系统，已经使用了FDMA(频分多址)系统和TDMA(时分多址)系统。但是，FDMA系统和TDMA系统不能解决用户数量的急剧增加。

换言之，在FDMA系统中，多址连接是在不同频率信道上执行的。在模拟蜂窝电话系统中，FDMA系统是经常使用的。

但是，FDMA系统在中，因为频率的利用效率差，用户数量的急剧增加，会趋于引起信道不足。当各个信道的间隔变窄，以便增加信道的数量时，各邻近信道会有害地互相干扰和因此声音的质量恶化。

在TDMA系统中，传输的数据在时基上被压缩。因此，利用的时间被分割和因此相同的频率被共享。TDMA系统已经被广泛地在数字蜂窝电话系统中使用。在TDMA系统中，与简单的FDMA系统比较，频率利用效率被改善了。但是，在TDMA系统中，信道的数量受到限制。因此，看来随着用户的数量急剧地增加，会引起信道数量缺乏。

另一方面，CDMA系统具有极好的抗干扰性。因此，在TDMA系统中，相邻的信道不互相干扰。从而，频率利用效率改善和可以获得更多的信道。

在FDMA系统和TDMA系统中，由于多路径，信号将会受到衰落的影响。

换言之，如图4所示，一个信号从基站201通过多个路径被发送到便携终端单元202。除了基站201的无线电波被直接发送到便携终端单元202的路径P1外，还有路径P2、P3等等。在路径P2中，基站201的无线电波被建筑物203A反射和发送到便携终端单元202。在路径P3中，基站201的无线电波被建筑物203B反射和发送到便携终端单元202。

通过路径P2和P3由建筑物203A和203B反射和发送到便携终端单元202的无线电波与直接从基站201通过路径P1发送到便携终端单元202的无线电波比较被进行了延迟。因此，如图5所示，信号S1、S2和S3分别通过路径P1、P2和P3以不同的定时到达便携终端单元202。当信号S1、S2和S3通过路径P1、P2和P3互相干扰时发生衰落。在FDMA系统和TDMA系统中，多径使信号将要受到衰落的影响。

另一方面，在CDMA系统中，利用分集瑞克方法，由于多径造成的衰落可以被减轻并可以改善S/N比。

如图6所示，在分集瑞克系统中，分别配置通过路径P1、P2、和P3接收信号S1、S2、和S3的接收机221A、221B、和221C。定时检测器222检测通过各个路径接收的码。这些码分别被设置在对应路径P1、P2、和P3的接收机221A、221B、和221C中。接收机221A、221B、和221C解调通过路径P1、P2、和P3接收的信号。接收机221A、221B、和221C的接收输出信号被一个组合电路223进行组合。

在扩频系统中，防止通过不同路径接收的信号互相干扰。通过路径P1、P2、和P3接收的信号被分别解调。当通过各个路径接收的信号的解调输出被组合时，信号强度变大并改善S/N比。此外，可以减轻由于多径造成的的衰落的影响。

在上述的例子中，为了简化起见，表示出具有三个接收机221A、221B、和221C和定时检测器222的分集瑞克系统的结构。但是，实际上，如图7所示，在分集瑞克型的蜂窝电话终端单元中，配置了手指251A、251B、和251C，搜索器252和数据组合器253。检测器251A、251B、和251C为相应各路径获得解调输出信号。搜索器252检测通过各个路径的信号。组合器253为相应各路径组合解调的数据。

在图7中，已经被变换中频的作为扩频信号的接收信号被馈送到输入端250。这个信号被馈送到准同步检测电路255。准同步检测电路255由一个乘法电路组成。准同步检测电路255用PLL综合器256的输出信号乘以来自输入端250的接收信号。PLL综合器256的输出信号受控于频率组合器257的输出信号。准同步检测电路255执行接收信号的正交检测。

准同步检测电路255的输出信号被馈送到A/D变换器258。A/D变换器258变换输入信号为数字信号。为此，控制器254的取样频率大大高于进行扩频的PN码的频率。换言之，A/D变换器258的输入信号被过取样。

控制器254的输出信号被馈送到手指251A、251B、和251C。此外，控制器254的输出信号被馈送到搜索器252。手指251A、251B、和251C去扩频通过相应各路径接收的信号，同步这些信号，获得接收信号的同步，解调这些接收信号的数据，和检测这些信号的频率误差。

搜索器252捕获接收信号的各个码和指定各个路径的码到手指251A、251B、和251C。换言之，搜索器252具有去扩频电路，将接收的信号乘以PN码和去扩频该信号。此外，搜索器252相移PN码的相位和在控制器254的控制下获得与接收码的相关性。利用指定码和接收码之间的相关，确定每个路径的码。

搜索器252的输出信号被馈送到控制器254。控制器254指定对应于搜索器252的输出信号的手指251A、251B、和251C的PN码的相位。手指251A、251B、和251C去扩频各个接收信号和解调通过对应于所指定的各个PN码的相位的相应相位手指接收接收信号。

解调的数据被从手指251A、251B、和251C馈送到数据组合器253。数据组合器253组合通过相应路径接收的各个接收信号。从输出端259获得组合的信号。

手指251A、251B、和251C检测频率误差。该频率误差被馈送到频率组合器257。利用频率组合器257的输出信号，控制PLL综合器的振荡频率。

在蜂窝电话系统中，终端呼叫信息、基站信息等被从基站发送。为了从基站接收这样的信息，蜂窝电话系统的便携终端单元间断地进入在待机状态下的接收模式。

间断地送入接收模式的定时该终端单元的定时最好是短的，以便安全地从终端站接收信息。但是，因为便携电话系统的便携终端单元一般是由内部电池驱动的，功率消耗应当降低，以便延长电池的寿命。当终端单元送入的接收模式的定时短时，功耗增加。因此，最好是增加终端单元送入的接收模式的定时，以便抑制其功耗。

在蜂窝电话系统的某些便携终端单元中，设置外部电源端子，以便利用外部电源驱动终端单元。在这种情况下，电源被从汽车点烟器或类似物馈送到便携终端单元的外部电源端上，与内部电源的情况不同，它不必要抑制电源的消耗。在这种情况下，最好是从基站安全地接收信息，而不是抑制电源消耗。

因此，本发明的目的是提供一种用于便携电话系统的终端单元，该终端单元在利用内部电池的情况下将允许降低功率消耗和在利用外部电池的情况下将允许从基站安全地接收信息。

本发明的第一个方面是一种使用在便携电话系统的终端单元，该单元包括：用于检测是否是由外部电源供电的外部电源检测装置；和对应于所述外部电源检测装置的输出信号，用于在正常接收模式和低功耗接收模式之间转换接收模式的电源控制装置。

本发明的第二个方面是一种用于便携电话系统的终端单元的接收方法，该方法包括：检测是否是外部电源供电的步骤(a)；和(b)对应于是否是外部电源供电转换接收模式到正常接收模式或到低功耗接收模式。

当使用内部电源时，因为终端单元以相对长的时间间隔进入接收模式，功耗可以降低。因此，内部电池的工作时间可以延长。当终端单元被从外部电源端子接收的外部电源驱动时，因为终端单元以相对短的时间间隔进入接收模式，来自基站的信息可以被安全地接收。

根据下面结合附图的本发明的最佳实施例的详细描述，本发明的这些目的、特点和优点将变得显而易见。

图1是表示按照本发明的CDMA型便携电话终端单元的整体结构的方框图；

图2是用于解释按照本发明的CDMA型便携电话终端单元的流程图；

图3A和3B是用于解释按照本发明的CDMA型便携电话终端的定时图；

图4是用于解释多径的示意图；

图5是用于解释多径的示意图；

图6是用于解释分集瑞克系统的方框图；

图7是表示分集瑞克系统的接收机的方框图。

参照各附图描述本发明的一个实施例。图1表示按照本发明的用于CDMA型蜂窝电话系统的便携终端单元的一个例子的方框图。该便携终端单元使用分集瑞克系统作为接收系统。在分集瑞克系统中，各个信号同时从多个路径被接收。所接收的信号被组合。

在图1中，在发送模式中，音频信号被输入到麦克风1。音频信号被馈送到A/D变换器2。A/D变换器2变换模拟音频信号为数字音频信号。A/D变换器2的输出信号被馈送到音频压缩电路3。音频压缩电路3压缩和编码数字音频信号。作为压缩和编码系统的例子，已经建议了各种类型的系统。例如，可以利用诸如QCELP(Qualcomm码激励的线性编码)之类的系统。在QCELP系统中，取决于该用户的声音的特性和通信路径的拥挤状态，可以使用多种编码速度。在这种情况下，可以选择4种编码速度(9.6kpbs、4.8kpbs、2.4kpbs和1.2kpbs)。为了保持通信质量，数据可以在最低速度下进行编码。应当注意，音频压缩系统不限于QCELP系统。

音频压缩电路3的输出信号被馈送到卷积编码电路4。卷积编码电路4附加一个纠错码作为卷积码到发送数据上。卷积编码电路4的输出信号被馈送到交错电路5。交错电路5交错发送的数据。交错电路5的输出信号被馈送到扩频电路6。

扩频电路6首先调制载波和利用PN码扩频产生的信号。换言之，扩频电路6首先利用例如平衡的QPSK调制方法调制发送的数据。此外，产生的信号与PN码相乘。因为PN码是一个随机码，当被PN码乘时，载波的频带被展宽。因此，载波被扩频。作为对于发送数据的调制的例子，平衡的QPSK调制方法被使用。但是，在已经建议中各种方法的其它的调制方法也可以被使用。

扩频电路6的输出信号通过带通滤波器7被馈送到D/A变换器8。D/A变换器8的输出信号被馈送到射频电路9。

本机振荡信号被从PLL综合器11馈送到射频电路9。射频电路9利用PLL综合器的本机振荡信号乘D/A变换器的输出信号和因此变换发送信号的频率为一个预定的频率。射频电路9的输出信号被馈送到发送放大器10。发送信号的功率被放大后，产生的信号被馈送到天线12。无线电波被天线12发送到基站。

在接收模式中，来自基站的无线电波被天线12接收。因为发自基站的无线电波被各建筑物等反射的，所以无线电波通过多径到达便携终端单元的天线12。当便携终端单元被使用在汽车等中时，由于多普勒效应接收信号的频率可能改变。

天线12的输出信号被馈送到射频电路20。射频电路20从PLL综合器11接收本机振荡信号。射频电路20变换接收信号为具有预定频率的中频信号。

射频电路20的输出信号通过中频电路21被馈送到半同步检测电路22。PLL综合器23的输出信号被馈送到半同步检测电路22。PLL综合器的输出信号的频率受到频率组合器32的输出信号的控制。半同步检测电路22正交检测接收的信号。

半同步检测电路22的输出信号被馈送到A/D变换器24。A/D变换器24数字化半同步检测电路22的输出信号。为此，A/D变换器24的取样频率高于已经进行扩频的PN码的频率。换言之，A/D转换器24的输出信号被过取样。A/D变换器24的输出信号被馈送到手指25A、25B、25C。此外，A/D变换器的输出信号被馈送到搜索器28。

如上所述，在接收模式中，信号通过多径接收。手指25A、25B、25C利用PN码乘以通过多径接收的信号，以便去扩频接收的信号。此外，手指25A、25B、25C输出通过多径接收的信号电平和这些多径的频率误差。

搜索器28捕获接收信号的码和指定各个路径的码。换言之，搜索器28具有去扩频电路，该电路将相应的PN码乘以接收信号和去扩频接收信号。搜索器28在控制器29的控制下相移PN码的相位和获得与接收码的相关性。利用指定码和接收码的相关值，相应各个路径的码被指定。由控制器29指定的码被馈送到手指25A、25B、25C。

由手指25A、25B、25C解调的相应各个路径的接收数据被馈送到数据组合器30。数据组合器30为相应各路径组合接收数据。数据组合器30的输出信号被馈送到AGC电路33。

手指25A、25B、25C获得通过相应路径的接收信号的强度。通过相应路径的接收信号的强度被从手指25A、25B、25C馈送到RSSI组合器31。RSSI组合器31组合通过相应路径接收信号的强度。RSSI组合器的输出信号被馈送到AGC电路33。AGC电路33的增益是受控的，使得接收数据的信号电平变为恒定。

相应路径的频率误差被从手指25A、25B、25C馈送到频率组合器32。频率组合器32组合相应路径发频率误差。频率组合器32的输出信号被馈送到PLL综合器11和23。对应于产生的频率误差，PLL综合器11和23的频率是受控的。

AGC电路33的输出信号被馈送到去交错电路34。去交错电路34去交错已经在发送侧被交错的接收数据。去交错电路34的输出信号被馈送到维特比解码电路35。维特比解码电路35利用软判决处理和最大似然率解码处理解码卷积码。维特比解码电路35执行纠错处理。维特比解码电路35的输出信号被馈送到音频扩展电路36。

音频扩展电路36去压缩已经利用例如QCELP方法压缩的音频信号和解码数字音频信号。数字音频信号被馈送到D/A变换器37。D/A变换器37恢复数字音频信号为模拟音频信号。模拟音频信号被馈送到扬声器38。

便携电话终端单元可以利用内部电池41和从外部电源端42接收的外部功率驱动。来自内部电池41的电源被馈送到转换电路43的端子43A。来自外部电源端42的功率被馈送到开关电路43的端子43B。配置检测是否电源被馈送到外部电源端42的外部电源检测电路45。外部电源检测电路45扩展开关电路43。开关电路43的输出信号被馈送到供电电路44。

当外部电源未供电时，开关电路43被置于端子43A的位置。内部电池的电源被馈送到供电电路44。当外部电源未被馈送到外部电源端42时，开关电路43被置于端子43B的位置。因此，来自外部电源端42的功率被馈送到供电电路4。供电电路44产生便携电话终端单元的每个电路部分所需要的功率。产生的功率被馈送到便携电话终端单元的每个电路部分。

因此，因为便携电话终端具有外部电源端42，便携电话终端单元可以利用从外部功率端接收的外部电源驱动。从而，当便携电话终端单元被使用在汽车中时，汽车的电池电源可以利用点烟器等馈送到外部电源端42。当便携电话终端单元利用外部电源驱动时，用户可以使用电话，而不必考虑内部电池的容量。

终端呼叫信息、基站信息、等等被从基站发送到蜂窝电话系统便携电话终端单元。为了从基站接收信息，便携电话终端单元间断地从待机模式进入接收模式以便节电。便携电话终端单元进入接收模式的定时最好是短的，以便安全地从基站接收信息。但是，当便携电话终端单元进入接收模式的定时短时，功耗增加了。因此，电池41的工作时间变短。然而，当外部电源端42被设置时，因为电源可以利用汽车点烟器从便携电话终端单元的外部电源端供给，所以用户可以使用便携电话终端单元，而不必考虑内部电池的容量。此外，便携电话终端单元进入接收模式的定时被缩短，因此安全地从基站检测信息。

换言之，外部电源检测电路45的输出信号被馈送到控制器29。在待机状态下控制器29执行对应于如图2所示的流程图的处理。

如图2所示，在待机状态下，确定是否对应于外部电源检测电路45的输出信号从外部电源端42提供外部功率(步骤ST1)。当未从外部电源端42提供外部功率时(即，在步骤ST1的确定结果是否)，则间断接收模式的定时被设置在时间T1(在步骤ST2)。接下来，确定是否该设置的时间T1已经逝过(在步骤ST3)。当设置的时间T1已经逝过时(即，在步骤ST3的确定结果为是)，则接收模式被设置在预定的时间周期(在步骤ST4)。

当从外部电源端42提供外部功率时，间断接收模式的定时被设置在短于时间T1的时间T2(在步骤ST5)。接下来，确定是否该设置的时间T2已经逝过(在步骤ST6)。当设置的时间T2已经逝过时，接收模式被设置在预定时间周期(在步骤ST4)。

图3A和3B是表示在该便携电话终端单元利用内部电池41驱动和从外部电源端42利用外部电源供电的情况下，在待机状态下便携电话终端单元的操作关系的示意图。如图3A所示，当使用内部电池时，便携电话终端单元在较长的设置时间T1的时间间隔进入接收模式。因此，功耗可以被降低。另一方面，当便携电话终端单元被从外部电源端42提供外部功率驱动时，便携电话终端单元在较短的设置时间T2的时间间隔进入接收模式。因此，便携电话终端单元可以从基站安全地接收信息。

在上述的实施例中，描述了一种使用在CDMA蜂窝电话系统中的终端单元。然而，应当注意到，本发明可以应用到FDMA系统和TDMA系统的蜂窝电话终端单元中。

按照本发明，当使用内部电池时，便携电话终端单元进入接收模式的定时长些。因此，功耗可以降低。从而，内部电池的寿命可以延长。另一方面，当便携电话终端单元是从外部供电端由外部电源供电驱动时，便携电话终端单元进入接收模式的定时短些。因此，便携电话终端单元可以安全地从基站接收信息。

虽然已经结合其一个最佳实施例表示和描述了本发明，但是对于本专业的技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，在该详细描述的基础上，在形式上作出各种改变、省略、和增加。

Claims (6)

1.一种用于便携电话系统中的终端单元，包括：

外部电源检测装置，用于检测是否由外部电源进行供电；和

供电控制装置，用于对应于所述外部电源检测装置的输出信号，在正常接收模式和低功耗接收模式之间转换接收模式。

2.按照权利要求1所述的终端单元，其中当外部电源不进行供电时，所述供电控制装置转换接收模式到低功耗接收模式。

3.按照权利要求1或2所述的终端单元，

其中终端单元在低功耗接收模式中间断地进入接收模式的定时长于在正常接收模式中的定时。

4.一种使用在便携电话系统中的终端单元的接收方法，包括以下步骤：

(a)检测是否由外部电源进行供电；和

(b)对应于是否由外部电源进行供电，转换接收模式到正常接收模式或低功耗接收模式。

5.按照权利要求4所述的接收方法，其中当外部电源不进行供电时，所述供电控制装置转换接收模式到低功耗接收模式。

6.按照权利要求4或5所述的接收方法，

其中终端单元在低功耗接收模式中进入接收模式的定时长于正常接收模式。

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