CN1235444A - 导频信号的检测方法和接收器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种导频信号检测方法和一种接收器,其在每个基本恒定的时间间隔中产生一个具有某一预定时间宽度的搜索窗口,并检测存在于所产生的窗口中的导频信号。同时,依据在紧接的前窗口中所检测到的第一导频信号的时刻(Tref)和最后导频信号的时刻(Tlast)之间的延迟量来设定每个周期的当前窗口位置。

Description

导频信号的检测方法和接收器
本发明涉及一种导频信号的检测方法和一种接收器，特别是，涉及一种适合用于被称为CDMA(码分多址)的通信方案(此后称CDMA方案)的一种导频信号检测方法和一种检测导频信号的接收器。
在由多个移动电台共享的单个基站的通信系统中，现已应用各种传统的通信方案包括频分多址，时分多址，码分多址等等以避免与移动电台之间的通信信道的干扰。每个方案都有其优点和缺点，要依据所涉及的通信系统的对象来选择一种实用的通信方案。
例如，在码分多址(以后称为CDMA)方案中，通过利用一种指定到每个信道的特定码PN(伪随机噪声序列)码，将同一载频的调制波在比原始的频带更宽广的频带上传播(此后称作频谱扩展)，同时进行多路传输和发送每个受到扩频的调制波。并且，接收到的扩频信号与通过将要被解调的信道的PN码同步而被解调以此识别所想要的信道。
具体地说，在发送端，不同的PN码指定给不同的信道。PN码是一种伪随机噪声序列码。通过每个信道发射的调制波与不同的PN码相乘并在发射端实施频谱扩展。每个调制波在受到频谱扩展之前在一预定的过程中调制。通过这种方式，多路传输并发射每个频谱扩展的调制波。
另一方面，在接收端，从发射端发射的接收信号在被同步的同时与和指定给要解调的信道相同的PN码相乘。通过这种方式，只解调通过一预定的信道发射的调制波。
如上所述，在CDMA方案中，一旦在发射端和接收端设置相同的码，对每个呼叫就可以进行直接通信。依据CDMA方案，调制波受到在对每个信道应用不同的PN码的频谱扩展。因此，在接收端仅能解调通过要解调的信道发射的频谱扩展信号。此外，由于PN码是一种伪随机噪声序列这一事实，这种方案有较好的保密性。
在应用CDMA方案的移动通信系统中，在发射端的基站重复地发射一种PN码(以后称为导频信号)以确保和维持与移动电台的同步并复制时钟脉冲。在接收端的移动电台检测由许多基站发射的每个导频信号并给解调器指定所检测的时刻。在移动电台的解调器中产生PN码。解调器将PN信号与从预定的基站以指定的时间发射的频谱扩展信号相乘并由此解调该信号。
具体地说，在应用CDMA方案的移动通信系统中，每个基站发射不同时刻的PN信号作为一导频信号。移动电台检测由一预定基站提供的导频信号的时刻，并使在解调器中产生的PN码与这种时刻同步，因而正确地解调仅从预定基站发射的频谱扩展信号。
上面已经说明了基站以不同的时该发射PN码。此外，PN码本身具有相同的代码模式。换句话说，在每个基站的导频信号的时刻之间的区别代表PN码之间的区别。
在与基站通信的同时移动电台可以移动。因此，所接收的波的传播环境时刻在改变。更详细地说，在基站和移动电台之间的诸如建筑物等那样的障碍物反射无线电波，由移动电台接收的无线电波总是许多反射波的混合。此外，移动电台本身也在以不同的速度移动。因此，在移动电台中检测到导频信号的时刻时刻都在改变，而一种称为衰落的现象，导致在有时不可能检测到导频信号。为了在衰落的环境中能够继续正确地检测到导频信号，一种应用CDMA通信方案作为通信方案的无线电电话系统如此设计：由移动电台接收的第一导频信号设定在导频信号搜索窗口的中心作为一时间基准。
具体地说，在导频信号搜索窗口按照如附图1A所示状态设定时，在窗口中的第一导频信号的检测时刻Tref设定为基准时刻以确定下一个导频信号的检测周期。更详细地说，如附图1B所示，在经过从第一检测时刻Tref到发射下一导频信号的时刻的预定的时间周期之后的时刻(称作为原时刻Tref)设定在导频信号搜索窗口的中心，在该中心检测导频信号。在窗口中的第一导频信号的检测时刻Tref构成了一新时刻Tref，该新时刻Tref提供一基准以设定下一窗口。
然而，在如上设定的窗口中检测导频信号的过程中，所有的所发射的导频信号没有都进入取决于主要信号状态的搜索窗口。如附图1B所示，例如，一些导频信号可能在窗口之外而不能检测到。特别地，在一种导频信号的到达时间有相当大地变化的衰落环境中或者在一导频信号的到达时间被极大地延迟的环境中，检测导频信号失效的可能性增加。
一种可能的、用以阻止这种不便的方法是通过设定更宽的搜索窗口以减少检测导频信号失效的可能性。然而，这种方法需要相当长的时间周期以检测导频信号并且检测所需功率不合需要地增加。
因此，本发明的一个目的是提供一种导频信号检测方法和一种能够以十分简单和精确的方式检测导频信号的接收器。
为达到上述目的，依据本发明，提供一种导频信号检测方法以接收一频谱扩展信号并从接收到的频谱扩展信号中检测一任意导频信号，该方法包括如下步骤：为每个基本预定的时间周期产生一预定时间宽度的搜索窗口并检测存在由此产生的窗口中的导频信号，并在与紧接在前窗口中检测到的导频信号的分布相对应的位置设定当前窗口。
依据本发明，即使在所发射的导频信号的延迟量相当大的情况下，具有一较大的延迟量的特定导频信号很可靠地存在于为每个周期设定的窗口中。
附图1A和1B所示各为一个在常规的导频信号检测方法的例子中的导频信号的时序图；
附图2所示为依据本发明的一个实施例的一个移动电台的结构举例方块图；
附图3A和3B所示各为一个依据本发明的一个实施例的导频信号检测方法的例子中的导频信号的时序图；
附图4所示为一个依据本发明的、用以设定一个导频信号搜索窗口的过程的例子的流程图。
下面参照附图2到4解释本发明的一个实施例。
这实施例代表一种情况，此时由一移动电台构成的终端设备同一具有通过无线电设备依据CDMA方案从多个基站发射的频谱扩展信号的任一基站(通过该基站，移动电台能够最好地通信)进行通信。附图2所示为依据本发明的一个实施例的一个终端设备的结构方块图。终端设备1包括一发射/接收天线2，该天线2通过一天线多路转换器3连接到发射和接收电路。
通过天线多路转换器3，接收电路将由天线2接收到的信号S1送到高频放大器4并放大同一信号。在高频放大器4中放大的信号输出到正交检测电路5进行正交检测并转换成一基带信号。在正交检测电路5中将这基带信号转换为数字信号。从正交检测电路5中输出的数字基带信号S2被提供给许多(这种情况下3个)解调器6,7,8和时序检测器9。
时序检测器9是用以检测通过基站从基带信号S2发射的导频信号的电路。检测导频信号的时序是由来自控制器11的控制信号S控制的，该控制器11通过终端设备1控制通信。这控制方法和通过检测器9的检测方法将在下面描述。
基于由时序检测器9检测的导频信号的时序信息提供给每个解调器6,7,8。每个解调器6,7,8按由时序信息指定的时序解调基带信号S2，并将由此产生的解调信号S3,S4,S5输送到合成器10。在每个解调器6,7,8的解调过程中产生PN码并与按时序信息中所指定的一种时序的基带信号S2相乘以解调该信号。在每个基站中，包含在发射信号中的PN码的时序设定在独立于每个基站的时序中。每个解调器的PN码与由导频信号指示的时序同步并通过利用同步的PN码解调基带信号S2由此可选择地解调仅来自发射要解调的信号的基站所发射的信号。
合成器10合成解调信号S3,S4,S5，该信号S3,S4,S5是从通过由许多发射路径组成的多条通路接收到的信号中产生的。在该过程中，因为解调信号S3,S4,S5是按不同的时序分别被解调的，在经过将每个解调信号S3,S4,S5同步后，它们被合成。在合成器10中的合成使产生具有高的信噪比和抗干扰能力的接收数据S6成为可能。在这合成器10中合成的接收数据S6提供给在后续阶段中的处理电路(未示出)。
发射电路提供在发射数据产生电路(未示出)中产生的发射数据S7给调制器12。调制器12通过进行频谱扩展和偏移QPSK(四相移相键控)产生调制信号S8，例如，输送到发射数据S7。由此产生的调制信号S8在高频放大器中进行放大后通过天线多路转换器输送到天线2并通过无线电设备发射。
现在，参照附图3和4，解释在接收操作时在控制器11的控制下检测器9检测导频信号的过程。为在时序检测器9中检测导频信号，以基本上预定时间间隔周期地设定一个预定时宽的导频信号搜索窗口，以便检测在由此设定的搜索窗口中包含在接收信号里的导频信号。在这种情况下，搜索窗口设定在一个由控制器11控制所确定的位置。
附图3所示为在依据这实施例的时序检测器9中设定搜索窗口的一个例子。假设导频信号在附图3A所示的状态中从按给定的时序设定的搜索窗口中的接收信号(基带信号S2)中被检测到。控制器11从在搜索窗口中被检测到的状态计算无线电波传播状态。例如，在搜索窗口中首先检测到的导频信号的检测时刻Tref和在同一搜索窗口中最后检测到的导频信号的一检测时刻Tlast由控制器11确定，并从在定时Tref和Tlast之间的延迟量(时滞)来计算无线电波传播状态。延迟量和无线电波传播状态的计算之间的关系是这样的：例如，在延迟量相当大的情况下，确定在导频信号到达的时间经历了相当大的变化的衰落环境或者导频信号的到达时间相当大地延迟了的环境。依据由此确定的环境，控制器11进行如下控制：修正由时序检测器9在下一时刻设定的搜索窗口的位置。
在控制器11的控制下，搜索窗口被设定在这样一个位置：在该位置时，当检测到导频信号并由此可如附图3A所示确定延迟量时，设定下一个搜索窗口如附图3B所示。从这附图中可以看到，在搜索窗口中落后于具有一时间基准(检测的第一导频信号作为一个时间基准)的导频信号的检测的时刻Tref一个周期的时间(原时刻Tref)设定在将要搜索的窗口的中心的前半部分中。
例如，假设搜索窗口的时间宽度是1并且确定延迟量比一预定阈值大。搜索窗口按照如下的方式设定，即基准时刻(原时刻Tref)处于距搜索窗口的前部大约1/8的位置。同样，在测定延迟量不比预定阈值大的情况下，搜索窗口按照如下的方式设定，即基准时刻(原时刻Tref)到达距搜索窗口的前部大约1/4的位置(例如，附图3B所示的状态)。同样，在任何导频信号不能在紧接的前搜索窗口所检测到的情况下，距先前检测到的导频信号的基准时刻延迟一个发射的导频信号的一个循环周期的整数倍的时间基本上设定在搜索窗口的中心。提供基准的时刻以和附图1B中所示的现有技术相同的方式基本上设定在搜索窗口的中心。
基于在由此设定的搜索窗口中由时序检测器9检测的导频信号，设定时刻以在每个解调器6,7,8中乘PN码，由此依据CDMA方案解调所接收的信号。
现在，参照附图4，解释在控制器11的控制下由时序检测器9设定的导频信号搜索窗口的方法的实例。首先，确定在紧接的前搜索窗口中是否检测到导频信号(步骤101)。因为导频信号每时每刻都在变化，不可能在每个时刻都能检测到。
在紧接的前搜索窗口中检测到了导频信号的情况下，计算特定的搜索窗口的延迟分布(步骤102)。详细地说，测定和计算在搜索窗口中的最早检测时刻Tref和最后检测时刻Tlast之间的时间差(延迟量)。然后，从所计算的状态中确定是涉及导频信号的到达的时间相当大地变化了的衰减环境还是涉及导频信号的到达时间相当大地延迟了的环境(步骤103)。确定延迟量的特定方法将测定延迟量是否超过一阈值。
在测定延迟量超过阈值电平的情况下，在先时间基准导频信号时刻(Tref)之后一个周期的定时(原定时Tref)被设定在距搜索窗口的前部大约1/8处的一个位置上(步骤104)。另一方面，在步骤103中确定延迟量没有超过阈值的情况下，在先时间基准导频信号时刻(Tref)之后一个周期的时刻(原时刻Tref)被设定在距搜索窗口的前部大约1/4处的一个位置(步骤105)。此外，在步骤101中，对于任何导频信号在紧接的前搜索窗口中不能检测到的情况，在先检测到的时间基准导频信号时刻(Tref)之后一个预定周期的的时间(原时刻Tref)基本上设定在搜索窗口的中心。
如上所述，通过依据这实施例的终端设备，计算导频信号的延迟状态以确定导频信号时间基准，在计算的基础上，通过可变的设定来修正在搜索窗口中的导频信号的时间基准的位置。通过这种方式，在搜索窗口中检测导频信号。即使是在导频信号的到达的时间相当大地改变了的衰落环境或者一导频信号的到达时间相当大地延迟了的环境中，也能够降低导频信号漏检概率并且与基站的通信能够维持在一个满意的状态。特别地，在检测到的延迟量相当大的情况下，时间基准的位置设定在比搜索窗口中心早很多的位置以便在窗口中检测到所有的被极大地延迟的导频信号。另一方面，在延迟量较小的情况下，时间基准的位置设定在比搜索窗口中心稍稍早的位置。通过这种方式，设定与具有小的延迟量的导频信号相对应的适当窗口，由此使在满意状态下能够检测到导频信号成为可能。因此，不需要加宽搜索窗口的时间宽度就能够成功地检测到导频信号。而且，在导频信号不能在紧接的前搜索窗口中检测到的情况下，设定窗口带有先前的时间基准作为一中心。因此，能够以满意的方式检测到导频信号而不管下一个导频信号的位置。
在上述的实施例中，取决于主要状态，搜索窗口的设定位置在的三个位置可变。作为一种替换，搜索窗口能够更精细地设定在更多的不同位置。作为另一种替换，搜索窗口能够设定在两个位置(例如，以在距中心的1/4和1/8处的定时器基准)的任何一个位置。再作为另一种替换，提供一个时间基准的时刻能够固定地设定在搜索窗口的中心的前部位置(例如，中心的前面的1/4处的位置)。即使在基准时间固定地设定在搜索窗口的中心的前面位置的情况下，导频信号的漏检概率与现有技术相比也是减少了。
结合附图已经描述了最佳实施例，要了解的是本发明并不限于这些精确的实施例，而且，在不脱离所附加的权利要求所确定的本发明的构思或范围的情况下，本领域普通技术人员可以进行各种改变和修改。

Claims (6)

1、一种接收频谱扩展信号并从所接收的频谱扩展信号中检测任意导频信号的导频信号检测方法，包括如下步骤：
在每个基本上恒定的时间周期产生一个预定时间宽度的搜索窗口并检测存在于所产生的搜索窗口中的导频信号；以及
设定一个与在紧接的前窗口中所检测到的导频信号的分布相应的当前窗口的位置。
2、依据权利要求1所述的一种导频信号检测方法，其中检测在紧接的前窗口中所检测到的第一导频信号和最后导频信号之间的延迟量，并依据所检测到的延迟量设定所说的当前的窗口的位置。
3、依据权利要求2所述的一种导频信号检测方法，其中，在构成一个基准的导频信号不能在紧接的前窗口中检测到的情况下，设定第一窗口位置，在该第一窗口位置中，该窗口的基本上为中心的位置是先前检测到的导频信号的定时之后延迟一个预定周期的整数倍之后的时间；
在紧接的前窗口中所检测到的导频信号延迟量小于某一预定量情况下，在所说的第一窗口位置之前设定第二窗口位置；以及
在紧接的前窗口中所检测到的导频信号延迟量大于某一预定量情况下，在所说的第二窗口位置之前设定第三窗口位置。
4、一种接收频谱控制扩展信号并从所说的频谱控制信号中检测任意导频信号的接收器，包括：
在一个基本上恒定的时间间隔中周期地产生具有一个预定时间宽度的搜索窗口的一个窗口设定装置；
一个检测存在于在由所说的窗口设定装置产生的窗口中的接收信号中的导频信号的导频信号检测装置；以及
一个窗口位置修正装置，该窗口位置修正装置依据在紧接的前窗口中所检测到的导频信号的分布，设定一个由所说的窗口设定装置产生的窗口位置。
5、依据权利要求4所述的接收器，进一步包括一个延迟量检测装置，该延迟量检测装置检测由所说的导频信号检测装置在紧接的前窗口中所检测到的第一和最后导频信号的延迟量。
其中，依据由所说的延迟量检测装置所检测到的延迟量设定由所说的窗口位置修正装置所修正的一个窗口位置。
6、依据权利要求5所述的接收器，其中所说的窗口位置修正装置按照下述方式修正并设定窗口位置：
在构成一个基准的导频信号不能在紧接的前窗口中检测到的情况下，设定第一窗口位置，在该第一窗口位置中，该窗口的基本上为中心的位置是被延迟了先前检测到导频信号的时刻之后的一个整数倍的预定周期的时刻；
在紧接的前窗口中所检测到的导频信号延迟量小于某一预定量情况下，在所说的第一窗口位置之前设定第二窗口位置；以及
在紧接的前窗口中所检测到的导频信号延迟量大于某一预定量情况下，在所说的第二窗口位置之前设定第三窗口位置。
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