CN1213260A - 服务检测电路和方法 - Google Patents
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Abstract
无线电话使用服务检测电路,包括至少一个码片速率检测器,它测量接收的复合CDMA信号的自相关能量,并对每个能量的测量值使用不同时延。门限检测电路组合测量的能量,并在组合的能量超过门限,判定服务可用,否则判定服务不可用。码片速率检测器能并联耦合,以同时提供接收的复合CDMA信号的自相关能量测量值,或单个码率检测器能串行地测量接收的复合CDMA信号的自相关能量。
Description
本发明通常涉及数字通信领域，更具体地，涉及用于检测码分多址(CDMA)服务的可用性的电路和方法。虽然本发明有很宽的应用范围，它特别适用于无线电话装置，且将联系之具体描绘。
临时标准IS-95-A(IS-95)已被远程通信工业协会采用，用于在蜂窝系统或个人通信系统(PCS)实现CDMA。在CDMA系统中，移动站与分布在地理区域内的基站组的任何一个或多个通信。每个基站在导标信道上连续发射有同样扩展码但码相位偏移不同的导标信道信号。IS-95定义扩展码为周期215码片的伪随机位(PN)序列，且相位偏移为相对零偏移导标PN序列的64码片的复联。相位偏移允许导标信道信号相互区分。PN位(“码片”)以每秒1.23兆位的数据率(码片速率)产生。
CDMA服务可能不是在所有区域可用。因此，当能用CDMA的移动站被打开或携入新区域时，移动站必须判定CDMA服务是否可用。判定CDMA服务的可用性的一个方法是：试图用对每个潜在CDMA频率导标码空间彻底扫描来获取导标信道信号。移动站通过获取特定导标信道信号的扩展码的相位偏移完成导标信道获取。如果能获取导标信道信号，IS-95服务是可用的，否则，服务是不可用的。
这个导标获取方法适于当CDMA服务在偿试的第一频率上可用时。然而，当CDMA服务不可用时，扫描过程可占用长达每频率15秒的时间。这个问题由每个区域有指定给CDMA服务的潜在的四个或更多个频段而复合。因此，服务检测能花一分钟或更长。结果，在移动站上要进行呼叫的用户会等长达一分钟，以进行呼叫或发现不能在CDMA系统上进行呼叫。
判定CDMA服务是否可用的另一方法是，检测由移动站接收的复合CDMA信号的码片速率而非获取导标信道信号。这个运行能与导标码空间扫描并行进行，以迅速确立继续扫描或放弃并移到下一频率，或尝试另一种服务，如先进移动电话服务。传统的码片速率检测器包括延迟和乘电路，它通过把接收的复合CDMA信号与由时间T在延迟的接收的复合CDMA信号的共轭相乘执行自相关。如果可用CDMA服务，接收的信号与延迟接收的信号的共轭将是相关的，因此，延迟和乘电路的平均输出将是周期自相关信号，周期等于码片速率的倒数。相反，如果不可用CDMA服务，延迟和乘电路的平均输出将是非周期的噪声的自相关。
为进一步改进检测，传统的CDMA服务检测器包括带通滤波器，以滤波延迟和乘电路的输出。带通滤波器能是软件实现的数字快速付立叶变换(FFT)，其通带中心位于码片速率。进一步，能量测量电路测量滤波输出的能量。测量的能量与门限比较，且，如果测量的能量大于门限，可用CDMA服务。否则，不可用CDMA服务。
传统的CDMA服务检测器的问题在于延迟和乘电路。延迟和乘电路的性能取决于许多因素，包括码片波形、在导标信道上传输的多个导标信道信号和在业务信道上的多个业务信道信号的共信道干扰、多径传播、和选择用于延迟和乘电路的延迟。
一些码片波形被特殊设计，以“藏”信号，即：由于特定的波形，延迟和乘电路不能提供高相关性，但这在蜂窝系统或PCS中通常不被关心。然而，关心多个导标信道信号和它们的多径成份在接收机组合的干扰。
因为多个导标信道信号和多个业务信道信号及它们的多径成份在接收机组合产生时变信号，在可用CDMA服务的同样区域中，传统的码片速率检测器性能将指示在一些位置可用CDMA服务，同时，在其它位置，传统的码片速率检测器将指示不可用CDMA服务。导致用户缺乏对CDMA服务检测器作出的检测结果的信任。
本发明提供检测CDMA服务可用性的方法和电路，它相对于导标获取方法减少判定服务是否可用的时间，且较传统的码片速率检测器不敏感于共信道干扰和多径传播。
本发明提供服务检测电路，用于检测区域中的CDMA服务的可用性，所述服务检测电路包括：
至少一个码片速率检测器，用于接收复合CDMA信号和用于测量接收的复合CDMA信号的自相关能量，其中，所述至少一个码片速率检测器对每个所述接收的复合CDMA信号的自相关能量的测量用不同的时延；和
门限检测电路，用于组合测量的能量，和用于判定所述组合的能量是否超过门限，其中，如果所述组合的能量超过所述门限，服务可用，否则，服务不可用。
本发明提供服务检测的方法，包括步骤：
接收复合CDMA信号；
提供一组所述接收的复合CDMA信号的自相关能量的测量值，每个能量测量值通过用不同时延获得；
组合所述测量的能量；
判定所述组合的能量是否超过门限；和
如果所述组合的能量超过所述门限，指示服务可用。
本发明的优点是：它减少判定服务是否可用的时间，且较不敏感于在接收机的多个信道和多径成份的组合。
根据本发明，前述优点主要由包括至少一个码片速率检测器的服务检测电路提供，其中码片速率检测器通过对每个测量用不同时延测量复合CDMA信号的自相关的能量。进一步，门限检测电路组合测量的能量，并在组合的能量大于门限时，判定服务可用，其它情况判定服务不可用。接收的复合CDMA信号在不同时延的多个测量值导致至少一个测量未被共信道干扰和多径传播过分影响而给出CDMA服务不可用的错误指示的较大可能。
附图描述
图1是根据本发明配置的无线通信系统的电框图；
图2是根据本发明配置的示于图1的码片速率检测器的电框图；
图3是根据本发明的CDMA服务检测方法的流程图。
图1是根据本发明配置的用如无线电话121的无线通信装置的无线通信系统100的电框图。与其它部分一起，这个图描绘无线电话121用并联的多个码片速率检测器109，它们测量码片速率在不同时延的接收的复合CDMA信号的自相关谱内容。
天线101从基站123组接收信号。每个基站123在指定的射频，如800-900MHZ蜂窝波段或1800-1900MHZPCS波段上发射导标信道信号和多个业务信道信号。导标信道信号和业务信道信号及它们的多径成分在接收机组合，形成时变的复合CDMA信号。模拟前端103下变频复合CDMA信号为基带电平，且向模数转换器(ADC)105提供下变频的复合CDMA信号。ADC105数字化信号，且向CDMA服务检测电路125提供该信号。
服务检测电路125包括至少一个码片速率检测器109，它接收数字化的复合CDMA信号并测量接收的复合CDMA信号的码片速率谱内容。该至少一个码片速率检测器125对接收的复合CDMA信号的自相关码片速率谱内容的每个测量用不同时延。在如图1所示的实施方案中，该至少一个码片速率检测器109包括三个并联的码片速率检测器109，且每个码片速率检测器109同时接收复合CDMA信号，并同时测量接收的复合CDMA信号的自相关码片速率谱内容。
在另一实施方案中，该至少一个码片速率检测器109是一个码片速率检测器109，它串行地测量接收的复合CDMA信号的自相关码片速率谱内容。对每次测量改变时延，以获得码片速率谱内容的各个测量。
现参照图2，码片速率检测器109包括延迟和乘电路201，它以2M倍码片速率接收数字的复合CDMA信号的实部和虚部的4位采样。在优选实施方案中，M被选为2，因此，信号被接收的速率是4倍码片速率。对于用时间延迟Td为码片周期的1/4的倍数，即1/4、1/2、3/4码片周期Tc时，这是可接受的分辨率的最低采样率。时间延迟取决于采样率。可选择其它采样率和时延，以减少在接收机导标信道信号、业务信道信号、及它们的多径成分的组合的影响。例如，采样率可是8倍码片速率，时延可是码片周期Tc的1/8的倍数，或采样可超过一个码片周期，如5/4，6/4码片周期等。
复合CDMA信号被择径通过时延电路203，它对择径的信号施加时延，并通过共轭电路205，它取经时延的信号的复共轭。时延的、共轭的复合CDMA信号与复合CDMA信号在乘法器207中相乘，以产生自相关信号。
码片速率检测器109还包括：有包含码片速率的通带的带通滤波器213，它滤波自相关信号并提供接收的复合CDMA信号的自相关码片速率谱内容的测量值。图2所示的带通滤波器是FFT的简单硬件实现，并导致快速滤波过程。这个具体的带通滤波器仅判定在码片速率的延迟和乘电路的输出端的频成分。可用其它带通滤波器，如软件实现的滤波器。
图2中，带通滤波器213包括实部算子209，它接收自相关信号并判断自相关信号的实部。在优选实施方案中，因为自相关信号的虚部在码片速率有很少或没有信号成分，仅用实部。换向器211接收自相关信号的实部且每1/2M码片周期串行地施加它到2M-1电路通道。每个电路通道包括乘法器215，它把由换向器211施加到乘法器215的自相关信号与在码片速率(周期Tc)运行的二值方波相乘，以产生相乘的输出。
例如，对于4倍于码片速率(M等于2)的采样率，换向器211施加自相关信号于顶电路通道1/4码片周期，且乘法器215把自相关信号与二进制方波的+1值相乘。对下一个1/4码片周期，换向器211施加自相关信号于底电路通道1/4码片周期，且乘法器215把自相关信号与二进制方波的+1值相乘。在第三个1/4码片周期上，换向器211施加自相关信号于顶电路通道1/4码片周期，且乘法器215把自相关信号与二进制方波的-1值相乘。对最后一个1/4码片周期，换向器211施加自相关信号于底电路通道1/4码片周期，且乘法器215把自相关信号与二进制方波的-1值相乘。事实上，-1和+1值是施加于换向的自相关信号的FFT系数。
本领域的一般技术人员将认识到，除合成器外，其它电路可用于施加-1值到自相关信号，例如有增益-1的反相器。
在每个电路通道中，加法器217加N个相乘的输出的连续采样，以产生滤波的自相关信号。N个连续采样的和是接收的复合CDMA信号的自相关码片速率谱内容的测量值。
带通滤波器的带宽由N个选择控制，N能被设置等于，例如，1024,2048,4096或8192。带通滤波器的带宽随N增加减小，码片速率检测器的灵敏度随N增加而增加。
在这个具体的码片速率检测器实施方案中，接收的复合CDMA信号的自相关码片速率谱内容有两个测量值，Z1和Z2。Z1代表码片速率谱内容的实部，Z2代表码片速率谱内容的虚部。接收的复合CDMA信号的自相关码片速率谱能量是这两部分的平方和。本领域的一般技术人员能认识到，码片速率谱内容成分--Z1和Z2的绝对值之一或两个，或码片速率谱能量能是能量的测量值，及其它参数。这里所用的“能量”能包含前述测量值及码片速率谱内容和码片速率谱能量的最大、平均等测量值。
每个电路通道还包括：16位寄存器219，用于接收和保持求和的N个连续采样的值。
再参照图1，服务检测电路125还包括门限检测电路127，用于组合测量的能量并判定组合的能量是否超过门限。如果组合的能量超过门限，服务可用且在线117上提供指示。否则，服务不可用，并在线119上提供指示。选择门限值，以提供希望的对于给定用于加法器217的N的错误警报可能性和漏掉检测的可能性。
在图1所示的方案中，门限检测电路127包括比较器111，用于判定码片速率谱内容成分的最大绝对值；和另一个比较器113，用于判定这些最大值的最大值。最后，比较器115比较码片速率谱内容成分的最大绝对值与门限。
在另一方案中，用单个码片速率检测器，它有可调的时延，以进行串行测量，门限检测电路127包括6个寄存器，用于存贮每个码片速率谱内容成分的测量值，及单个比较器，比较6个寄存器存储的值与门限。
本领域的一般技术人员将认识到最大绝对码片速率谱能量及其它组合的能量也能与门限比较，以判定CDMA服务是否可用。例如，所有6个码片速率谱成分的绝对值之和及所有6个码片速率谱成分的平方和能与门限比较。
现在，将参照图3描绘如上文描述构成的服务检测电路的使用和运行方法。服务检测方法300包括步骤：接收复合CDMA信号(步骤301)，提供一组接收的复合CDMA信号的能量的测量值，每个能量测量值通过用不同时延获得(步骤303)，组合测量的能量(步骤304)，判定组合的能量是否超过门限(步骤305)，且在组合的能量超过门限时，指示服务可用(步骤307)。如果组合的能量未超过门限，指示服务不可用(步骤309)。
在一个实施方案中，提供一组接收的复合CDMA信号的能量的测量值的步骤(步骤303)包括子步骤：对每个能量测量，把复合CDMA信号与接收的复合CDMA信号的时延的共轭相乘，以产生自相关信号，且滤波自相关信号。进一步，该组接收的复合CDMA信号的能量的测量值被同时或串行地提供。
本领域的技术人员将认识到，在本发明的方法、服务检测电路和无线电话中和在其结构中，不超出本发明的范围和精神，可作出多种改进和变形。
概言之，描绘的服务检测电路和方法提供优于已知的服务检测电路和方法的优点在于，减少了判定服务是否可用的时间，且减少了对在接收机的多径成分和多路信道的组合的灵敏度。进一步，有可调的Td和由N控制的带宽和灵敏度，码片速率检测器很灵活且易于实现。前述优点主要由服务检测电路提供，它包括至少一个码片速率检测器，对于能量的每个测量，用不同的时延测量接收的复合CDMA信号的能量。
Claims (10)
1．服务检测电路，用于检测区域中的CDMA服务的可用性，所述服务检测电路包括：
至少一个码片速率检测器，用于接收复合CDMA信号和用于测量接收的复合CDMA信号的自相关能量，其中，所述至少一个码片速率检测器对每个所述接收的复合CDMA信号的自相关能量的测量用不同的时延；和
门限检测电路，用于组合测量的能量，和用于判定所述组合的能量是否超过门限，其中，如果所述组合的能量超过所述门限，服务可用，否则，服务不可用。
2．如权利要求1所述的服务检测电路，其中所述至少一个码片速率检测器包括至少两个并联耦合的码片速率检测器，且每个码片速率检测器同时接收所述复合CDMA信号和同时测量所述接收的复合CDMA信号的自相关能量。
3．如权利要求2所述的服务检测电路，所述复合CDMA信号包括一组各有码片周期与码片速率的导标信道信号，其中，所述至少两个码片速率检测器之一包括：
延迟和乘电路，以2M倍所述码片速率接收所述复合CDMA信号的采样，并把所述复合CDMA信号的采样与由其各自时延延迟的所述接收的复合CDMA信号的共轭相乘，以产生自相关信号；和
带通滤波器，有包含所述码片速率的通带，用于滤波所述自相关信号，并提供所述接收的复合CDMA信号的自相关能量的测量。
4．如权利要求3所述的服务检测电路，其中所述带通滤波器包括：
换向器，用于接收所述自相关信号和每1/2M码片周期串行地施加所述自相关信号；和
2M-1电路通道，每个电路通道包括：
乘法器，用于把由所述换向器施加到所述乘法器的所述自相关信号与运行在码片速率的二值方波相乘，以产生相乘的输出；和
加法器，求和N个连续的所述相乘的输出的采样，以产生滤波的自相关信号，其中，所述N个连续采样的和是所述接收的复合CDMA信号的能量的测量值。
5．如权利要求4所述的服务检测电路，其中，M等于2，且一个加法器提供所述能量测量值的实部，另一个加法器提供所述能量测量值的虚部。
6．如权利要求4所述的服务检测电路，其中所述带通滤波器还包括实部算子，用于接收所述自相关信号和用于判定所述自相关信号的实部，其中，所述换向器仅接收所述自相关信号的实部，且每1/2M码片周期串行施加所述自相关信号的实部。
7．如权利要求4所述的服务检测电路，其中每个2M-1电路通道还包括寄存器，用于接收和保持所述求和的N个连续采样值，其中所述保持值是所述接收的复合CDMA信号的自相关能量的测量值。
8．如权利要求1所述的服务检测电路，其中，所述至少一个码片速率检测器是一个码片速率检测器，串行地测量所述接收的复合CDMA信号的自相关的能量。
9．如权利要求8所述的服务检测电路，所述复合CDMA信号包括一组各自有码片周期和码片速率的各个导标信道信号，其中，所述一个码片速率检测器包括：
延迟和乘电路，以2M倍所述码片速率接收所述复合CDMA信号的采样，并把所述复合CDMA信号的采样与由其各自时延延迟的所述接收的复合CDMA信号的共轭相乘；和
带通滤波器，有包含所述码片速率的通带，用于滤波所述自相关信号并提供所述接收的复合CDMA信号的自相关能量的测量值。
10．服务检测的方法包括步骤：
接收复合CDMA信号；
提供一组所述接收的复合CDMA信号的自相关能量的测量值，每个能量测量值通过用不同时延获得；
组合所述测量的能量；
判定所述组合的能量是否超过门限；和
如果所述组合的能量超过所述门限，指示服务可用。
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