CN1196292C - 用于cdma通信系统中获得初始的码同步的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

通过在PN码相位不同的多个PN码生成器中生成不同相位的伪随机(PN)码，码检测器可快速获得初始的码同步。而且，该码检测器通过使用多个PN码生成器，实现用在码检测器中的乘法器来完成简单而快速的操作，从而减少实际生产制造中的功率消耗和面积。

Description

用于CDMA通信系统中获得初始的码同步的装置及其方法

技术领域

本发明涉及用于CDMA通信系统中获得初始的码同步的装置及其方法，具体地说，本发明涉及一种用于CDMA通信系统中获得初始的码同步的装置及其方法，它可通过在多个码生成器中生成各自不同相位的伪随机(PN)码，快速地获得初始的码同步。

背景技术

通常，在码分多址(在下文中，称作CDMA)系统中，获得伪随机(PN)码同步的过程分为两种方法。为了实现PN码的同步，一种方法是获得初始的码同步，它包括接收到的码和在1/2码片中本地生成的码，而另外一种方法是跟踪码的同步，它在通过获得初始的码同步过程达到的码粗同步基础上完成精确的码跟踪来获得精确的码同步。

利用获得初始的码同步的方法，接收者不能确定从信道接收到的信号的码从时间上在何处对准。

即，当将在接收器中生成的码和接收的码相关时，相关值分成相关值高于临界值的码和相关值低于临界值的码。此时，相关值高于临界值的码意味着已完成了两个码的之间同步，而相关值较低的码以及相关值低于临界值的码意味着没有完成两个码的之间同步。

因此，对于相关值小的码而言，通过将在接收器本身中生成的码延迟一个相位或者快速生成，使它们和接收到的信号相关，不断进行上述过程直到达到初始的码同步。

我们将参照附图进一步对用于获得初始的码同步的方法进行更为详细的介绍。

图1是描述根据传统技术采用BPSK方法的码检测器的框图。如图所示，码检测器包括PN码生成器104用来生成PN码的，乘法器101用来将从I-信道接收到的信号和码生成器中生成的码相乘，积分器102用于通过接收从乘法器101相乘得到的信号将这些信号积分，平方器103用于获得积分信号能量值，乘法器105用于把从Q-信道收到的信号和PN码生成器104生成的码相乘，积分器106用于通过接收从乘法器相乘的信号将这些信号积分，平方器107用于获得积分信号能量值，加法器108用于将从乘法器103输出的信号和从平方器107输出的信号相加，积分器109用于积分相加所得到信号以及同步鉴相器110根据积分信号确定是否获得了初始的码同步。

在采用BPSK方法的码检测器中，经过乘法器101和积分器102的信号表明在I-信道PN码生成器104中生成的码和I-信道接收到信号的相关能量，而经过乘法器105和积分器106的信号表明在Q-信道PN码生成器中生成的码和Q-信道接收到信号的相关能量。

下面将介绍根据传统技术具有上述结构的码检测器。

首先，获得I-信道的信号、PN码生成器104中生成的本地PN码以及预定周期的相关能量。同时，获得Q-信道的信号、PN码生成器104中生成的本地PN码以及上述周期的相关能量。然后，加法器108将I-信道和Q-信道中得到的相关能量相加，将上述周期的这些值累加，并将结果输到同步鉴相器110中。

然后，同步鉴相器110将预定的临界值和积分器109输入的相关能量进行比较。如果输入的相关能量高于临界值，则接收到的码变得初始同步，但是如果该能量低于临界值，则通过改变PN码生成器104中生成的PN码的相位上述重复过程来搜索达到初始的码同步的预定周期。

上述传统技术同样也可用在采用其它调制方法的码检测器中。

图2是描述采用传统QPSK方法的码检测器框图。如图所示，码检测器包括PN码生成器201用于生成I-信道PN码，乘法器202用于将从I-信道接收到的信号和码生成器201中生成的码相乘，反相器208用于反转PN码，乘法器210用于将反转得到的PN码和在Q-信道收到的信号相乘，PN码生成器207用于生成Q-信道PN码，乘法器210用于将在Q-信道接收到的信号和在PN码生成器207生成的码相乘，乘法器206用于将在PN码生成器207生成的码和在I-信道接收到的信号相乘，乘法器209用于将PN码生成器207中生成的码和从I-信道接收到的信号相乘，加法器203用于将乘法器209中相乘的信号和乘法器202中相乘的信号相加，加法器211用于将乘法器206中相乘的信号和乘法器210中相乘的信号相加，积分器204用于接收在加法器203相加的信号并将结果积分，平方器205用于获得积分信号能量值，积分器201用于接收在加法器211相加的信号并将结果积分，平方器213用于获得积分信号能量值，加法器214用于将平方器205输出的信号和平方器213输出的信号相加，积分器215用于将预定周期的相加得到的信号积分以及同步鉴相器216用于根据积分信号确定是否获得初始的码同步。

这种采用QPSK方法的码检测器用I-信道PN码生成器201和Q-信道PN码生成器207。亦即，将I-信道PN码和I-信道接收到的信号彼此相关，将Q-信道PN码和Q-信道接收到的信号相关，并在加法器211中求和这些信号。

这种寻找相加得到信号初始的码同步的方法与分别在加法器203以及211中的BPSK方法相同，因此将省略对其的描述。

传统的码检测器通过将PN码生成器在预定周期生成的码和在该周期收到的信号相关获得初始的码同步。

但是，如果不能获得同步，则延迟了预定相位的本地PN码必须不断和接收到的信号进行相关。此时，获得初始的码同步所需的时间t即为预定周期T和相关码队列n的乘积(t＝T×n)。

发明内容

因此，本发明的目标之一是通过使用多个不同的PN码生成器，通过将PN码和接收到的信号相关来提供一种用于在CDMA通信系统中获得初始的码同步的装置。

本发明的其它目标是用于在CDMA通信系统中获得初始的码同步的装置及其方法，该方法通过使用多个PN码生成器，实现多个用在码检测器中的乘法器来完成简单而快速的操作来减少在实际生产制造中的功率消耗和面积。

为了实现根据本发明的这些以及其它的多个优点，根据下文中具体化并广义描述的本发明的目的，本发明提供了一种在CDMA通信系统中获得初始的码同步的装置，包括一个用于生成多个PN码的码生成器，将码相加并输出结果，一个用于将输出的码和接收到的信号相乘的乘法器，一个通过将预定区段从乘法器输出的值累加以输出相关值的积分器，以及一个用于将积分器输出的值和预定临界值比较的同步鉴相器。

本发明还提供了一种用于在CDMA通信系统获得初始的码同步的装置，包括：一个用于生成多个至少一个伪随机(PN)码、将这些码相加并输出结果并将生成的PN码相加的码生成器，所述生成的PN码具有预定周期数的相差；一个用于将输出的码和接收到的信号相乘的乘法器；一个通过将预定区段从乘法器输出的值积分来输出相关值的积分器；以及一个用于将积分器输出的值和预定的临界值进行比较的同步鉴相器。

在CDMA通信系统中获得初始的码同步的方法包括下面的步骤：通过将两个PN码相加获得接收到的信号和预定周期的相关能量，将相关能量和预定的第一个临界值比较，如果比较的结果是相关能量高于第一个临界值，则在两个PN码间搜索哪一个码同步是相同的。

通过下面参照附图对本发明的详细介绍，本发明的上述以及其它的目标、特征、方面和优点将会更为明显。

附图说明

作为本说明书的一部分，所包含的附图进一步加深了对本发明的理解，它举例说明了本发明的实施例，并和说明书一起来解释本发明的原理。

在这些图中：

图1是描述根据传统技术采用BPSK方法的码检测器框图；

图2是描述根据传统技术采用QPSK方法的码检测器框图；

图3是描述根据本发明采用BPSK方法码的检测器框图；

图4是描述根据本发明采用QPSK方法的码检测器框图；以及

图5是描述根据本发明寻找码检测器码的方法流程图。

具体实施方式

下面将详细参照本发明的优选实施例进行介绍，附图中给出了其中的多个实例。

图3是描述根据本发明采用BPSK方法的码检测器框图。如图所示，码检测器包括码生成器304和306用于生成PN码的第一个和第二个伪随机(PN)，加法器305用于将分别由第一个和第二个PN码生成器304和306生成的PN码相加，乘法器301用于将从I-信道接收到的信号和相加得到的PN码相乘，积分器302用于从乘法器301接收相乘的信号并将结果积分，平方器303用于获得积分信号能量值，乘法器307用于将从Q-信道接收到的信号和相加的PN码相乘，积分器308用于从乘法器接收相乘的信号并积分结果，平方器309用于获得积分信号能量值，加法器310用于将平方器303输出的信号和平方器309输出的信号相加，积分器311用于将预定周期内相加得到的信号积分，以及同步鉴相器312用于根据积分信号确定是否获得初始的码同步。

用于生成PN码的第一和第二PN码生成器304和306互相各自生成不同的码。即，由于第一个PN码生成器304生成的PN码和第二个PN码生成器306生成的PN码相差1/2或者1个周期，所以可比传统的码检测器搜索快两倍。此外，在采用BPSK方法的码检测器中通过使用四个PN码生成器每隔1/4周期的时间间隔生成PN码，初始的码同步可快四倍。

此外，可简化乘法器301和307的结构，通过采用用于生成PN码的第一个和第二个PN码生成器304和306可快速执行相乘操作。亦即，当将两个PN码相加时，两个PN码相加的结果值只能是-2、0或者+2。因此，如果两个PN码相加的值为0，那么乘法器301和307就输出的结果值0。同样，如果两个PN码的和是+2，就左移输出结果从而乘法器301和307的结果值输出0。同样，如果两个PN码的和为-2，就可通过执行左移并求2反码获得结果值，从而快速得到相乘的结果。

图4是描述根据本发明采用QPSK方法的码检测器框图。如图所示，码检测器包括码生成器401和403用于生成PN码的第一个和第二个PN，加法器402用于将分别由第一个和第二个PN码生成器401和403生成的I-信道PN码相加，乘法器404用于将从I-信道接收到的信号和在加法器402中相加的PN码相乘，反相器413用于将相加得到的PN码反相，乘法器414用于将反相的PN码和从Q-信道接收到的信号相乘，用于生成Q-信道PN码的第三个码生成器408和第四个PN码生成器411，加法器410用于将分别在第三个PN码生成器408和第四个码生成器411中生成的Q-信道PN码相加，乘法器409用于将相加的PN码和I-信道中接收到的信号相乘，乘法器412用于将相加的PN码和在Q-信道中接收到的信号相乘，加法器405用于将乘法器404中相乘的信号和乘法器412中相乘的信号相加，加法器415用于将乘法器409相乘的信号和乘法器414相乘的信号相加，积分器406用于从加法器405接收相加得到的信号并将结果积分，平方器407用于获得积分信号能量值，积分器416用于从加法器415接收相加得到的信号并将结果积分，平方器417用于获得积分信号能量，加法器418用于将从平方器407输出的信号和从平方器417输出的信号相加，积分器419用于将预定周期输出信号积分，以及同步鉴相器420用于根据积分信号确定是否获得初始的码同步。

我们将作为一个实施例根据BPSK方法来介绍根据本发明的码检测器。(由于QPSK方法的码检测器可用和BPSK方法的检测器相同的技术思想操作，所以不再对采用QPSK方法的码检测器额外介绍。)

首先，分别在第一个PN码生成器304和第二个PN码生成器306中生成的PN码在加法器305中相加，可获得预定周期的I-信道信号、相加的PN码以及相关能量(S501)。

同时，获得预定周期的Q-信道信号和相加的PN码以及相关能量。然后，加法器310将在I-信道和Q-信道获得的相关能量相加，将上述周期的结果累加并输入到同步鉴相器312中。

然后，同步鉴相器312将预定的第一个临界值和积分器311输入的相关能量进行比较(S502)。如果输入的相关能量低于第一个临界值，则第一个和第二个PN码生成器304和306就延迟各自的PN码或者从以加速的方式开始步骤(S503)。

但是，如果输入的相关能量高于第一个临界值，则该能量就再次和第一个PN码生成器304中生成的PN码进行相关(S504)。亦即，第一个PN生成器304生成一个和以前生成的PN码相同的PN码，第二个PN码生成器304生成值为“0”的PN码。然后，第二个PN码生成器获得第一个PN码生成器中生成的PN码和接收到的信号的相关能量，在同步鉴相器312将这个值和第二个临界值中进行比较(S505)。

如果相关能量高于第二个临界值，则同步鉴相器312就判定第一个PN码生成器304中生成的PN码和接收到的信号之间相关(S506)；如果相关能量低于第二个临界值，则同步鉴相器312就判定第二个PN码生成器306中生成的PN码和接收到的信号之间相关(S507)。

如上所述，根据本发明的码检测器可通过使用PN码相位不同的多个PN码生成器通过将生成的PN码的相位和接收到的信号相关快速地获得初始的码同步。

而且，本发明的码检测器实现用在码检测器中的乘法器通过使用多个PN码生成器来执行简单而快速的操作，从而减少实际生产制造中的功率消耗和面积。

由于本发明可以多种形式具体化而不背离本发明的精神或者基本特征，所以要认识到，除非特别说明，上述实施例不受上面描述的任何细节的限制，而是在后面的权利要求书中定义的精神和范围内广泛地解释，因此在权力要求书的范围内或者与其等价的所有改变和修改都包含在权利要求书中。

Claims (17)

1.一种用于在CDMA通信系统获得初始的码同步的装置，包括：

一个用于生成至少一个伪随机(PN)码并将生成的PN码相加的码生成器，所述生成的PN码具有预定周期的相位差；

一个用于将输出的码和接收到的信号相乘的乘法器；

一个通过将预定区段从乘法器输出的值积分来输出相关值的积分器；以及

一个用于将积分器输出的值和预定的临界值进行比较的同步鉴相器。

2.如权利要求1中所述的装置，其特征在于码生成器包括：

用于各自生成不同的PN码的第一PN码生成器和第二PN码生成器；以及

将分别在第一PN码生成器和第二PN码生成器中生成的PN码相加的加法器。

3.如权利要求2中所述的装置，其特征在于，第一个PN码生成器和第二个PN码生成器中生成的PN码具有1/2周期的相位差。

4.如权利要求1中所述的装置，其特征在于，乘法器包括：

用于将在I-信道接收到的信号和在码生成器中生成的PN码相乘的第一乘法器；以及

用于将在Q-信道接收到的信号和在码生成器中生成的PN码相乘的第二乘法器。

5.如权利要求4中所述的装置，其特征在于，如果两个PN码的和为0，则第一个乘法器将在I-信道接收到的信号输出为0，如果两个PN码的和为+2，就左移在I-信道接收到的信号并输出左移后的信号，如果两个PN码的和为-2，就将在I-信道中接收到的信号左移并求2的补码，输出左移和求2的补码之后的信号。

6.如权利要求4中所述的装置，其特征在于，如果两个PN码的和为0，则第二个乘法器将在Q-信道接收到的信号输出为0，如果两个PN码的和为+2，就左移在Q-信道接收到的信号并输出左移后的信号，如果两个PN码的和为-2，就将在Q-信道中接收到的信号左移并求2的反码，输出左移和求2的反码之后的信号。

7.如权利要求1中所述的装置，其特征在于，乘法器包括：

用于将在I-信道接收到的信号和在I-信道PN码生成器中生成的PN码相乘的第一乘法器；

用于将在Q-信道接收到的信号和在Q-信道PN码生成器中生成的PN码相乘的第二乘法器；

用于将在I-信道接收到的信号和在Q-信道PN码生成器中生成的PN码相乘的第三乘法器；

用于将在Q-信道接收到的信号和在I-信道PN码生成器中生成的PN码相乘并反相的第四乘法器。

8.如权利要求7中所述的装置，其特征在于，如果两个PN码的和为0，则第一到第四乘法器就以0输出信号，如果两个PN码的和为+2，就左移信号并输出左移后的信号，如果两个PN码的和为-2，就将信号左移并求2的反码，输出左移和求反之后的信号。

9.如权利要求7中所述的装置，其特征在于，I-信道PN码生成器包括：

用于分别生成PN码的第一PN码生成器和第二PN码生成器；以及

将分别在第一PN码生成器和第二PN码生成器中生成的PN码相加的加法器；并且

Q-信道PN码生成器包括：

用于分别生成PN码的第三PN码生成器和第四PN码生成器；以及

将分别在第三PN码生成器和第四PN码生成器中生成的PN码相加的加法器。

10.如权利要求9中所述的装置，其特征在于，第一PN码生成器和第二PN码生成器中生成的各PN码具有预定周期的相位差。

11.如权利要求9中所述的装置，其特征在于，第三PN码生成器和第四PN码生成器中生成的各PN码具有预定周期的相位差。

12.一种用于在CDMA通信系统获得初始的码同步的方法，包括下面的步骤：

通过将两个伪随机(PN)码相加获得预定周期的接收到的信号和相关能量；

将相关能量和预定的一个临界值进行比较；以及

如果比较的结果是相关能量高于第一个临界值，那么就在两个PN码中搜索哪一个码是同步的。

13.如权利要求12中所述的方法，其特征在于，如果比较的结果是相关能量低于第一个临界值，就分别将两个PN码延迟或者提前。

14.如权利要求12中所述的方法，其特征在于，搜索步骤包括下面的步骤：

仅生成两个PN中的第一个PN码；

获得第一个PN码和接收到的信号的相关能量；

将相关能量和预定的第二个临界值进行比较；以及

如果比较的结果是相关能量高于第二个临界值，则确定第一个PN码和同步相同。

15.如权利要求14中所述的方法，其特征在于，在只生成第一个PN码的步骤中，除了第一个PN码之外只把0作为生成的PN码。

16.如权利要求14中所述的方法，还包括一个步骤：

如果比较的结果是相关能量高于第二个临界值，则确定除了第一个PN码之外的另外一个PN码同步。

17.一种用于在CDMA通信系统获得初始的码同步的方法，包括下面的步骤：

通过将至少两个伪随机(PN)码相加获得预定信号和周期接收到的信号和相关能量；

将相关能量和预定的一个临界值进行比较；以及

如果比较的结果是相关能量低于第一个临界值低，那么就分别延迟或者提前两个PN码的相位；以及

如果比较的结果是相关能量高于第一个临界值高，就在两个PN码中搜索哪一个码是同步的。

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