CN1258134A - 导频信号检测方法和无线电通信终端装置 - Google Patents

Abstract

在呼叫连接期间的移动站终端装置中,监视从CDMA系统中的邻近基站发送的导频信号的接收能量。而在呼叫断开时,根据在呼叫连接期间监视导频信号的接收能量的结果,反复地和优先地从具有大的接收能量的导频信号的激活组开始的顺序执行导频信号检测处理,因此移动通信终端装置能够快速和有效地从相同的CDMA系统中的基站接收信号并且可以快速地再一次放置在准备好接受移动通信业务的等待状态。

Description

导频信号检测方法和无线电通信终端装置

本发明涉及例如从采用CDMA(码分多址)的移动通信系统基站中提供的和解调来自基站的信号所要求的导频信号检测方法，并且涉及采用这种检测方法的无线电通信终端装置。

在多个移动站共用的单个基站通信中，通常习惯使用频分多址、时分多址或者码分多址技术，以避免移动站的通信信道之间的干扰。每个这样的技术分别具有独特的特性，按照通信系统的目的可选择使用一个适当的技术。

例如，在码分多址(在下文称为CDMA)中，指定给每个信道的特定码例如PN(伪随机噪声序列)码被用于扩展一个载频的调制波到比原始频带宽的另外的频带(在下文称为扩展频谱)，并且由这样扩展频谱处理的该调制波被多路复用和传送。而接收的扩频信号与经过隶属的解调信道供给的PN码同步，因此仅仅单独识别期望的信道。

特别地，首先在发送侧，各个不同的PN码分配给信道。在这种情况下，伪噪声码是由伪随机噪声序列构成。在发送侧，经过有关的信道传送的调制波利用相互不同的伪噪声码相乘，从而利用扩展频谱进行处理。在这个阶段，传送的调制波在这样的扩展频谱之前已经通过预定调制进行处理了。然后由扩展频谱这样处理的调制波被多路复用和传送。

随后在接收侧，从发送侧发送的接收信号按照指定给隶属的解调信道的相同PN码的同步相乘通过逆向扩展频谱进行处理，以使仅仅经过期望的信道单独传送的调制波可以被解调。

根据这样的CDMA，只要彼此相同的码在传送和接收测预置，每个呼叫可以直接地执行通信。在CDMA中，使用关于相应信道的不同伪噪声码对调制波执行扩展频谱处理，接收侧仅仅能够解调经过隶属的解调信道传送的扩频信号，和由于伪噪声码是由伪随机噪声序列构成的，所以可以获得超级秘密保持。

而且在采用这种CDMA的移动通信系统中，在传送侧的每个基站反复地发送PN码作为导频信号以便在移动站获得同步，保持该同步和另外用于再现时钟脉冲。而且在接收侧的每个移动站中，分别地检测从多个基站发送的导频信号和分配检测的定时给各个解调器。每个移动站在它的解调器中产生一个PN码。然后解调器通过与在分配的定时所产生的PN码相乘解调扩频信号，该扩频信号从期望基站发送。

因此，在CDMA移动通信系统中，该基站发送互相不同的定时的PN码作为导频信号。每个移动站检测从期望的基站提供的导频信号的定时，然后同步该PN码与检测的定时，该PN码是在它的解调器中产生的，和使用所提到的PN码执行逆向的扩展频谱，从而仅仅适当地解调从期望的基站发送的扩频信号。

虽然正如所描述的该基站传送互相不同的定时的PN码，PN码它们自己具有相同的码型。即，单独的基站的不同的导频信号之间的定时差直接地对应于该基站的PN码之间的差。

在该移动通信系统中，在接通和与该系统同步之后，任何移动站例如无线电通信终端正常地处于业务等待状态中。在这种情况下，移动通信业务表示以电话业务再现的呼叫等等。该移动站安排呼叫接收移动通信业务，和在该业务完成之后，从而再一次断开放置于业务等待状态的呼叫。

在这样的呼叫断开之后，期望该移动站立即复位到再一次准备接收移动通信的状态。例如，根据CDMA标准化，正如在美国的IS-95，规定在移动站断开呼叫之后接收相同的CDMA系统。更具体地讲，规定接收由相同的CDMA系统管理的所有者提供的相同频率的导频信号。

至于在断开呼叫之后检测导频信号的方法，可以考虑使用正如当接通移动站时使用的导频信号检测方法。在这种情况下，为了检测导频信号，执行128片的集成，和检测一个周期(32,768片)的PN码。现在假定一个片大约对应于0.8μs，正如在IS-95中规定的，然后检测导频信号所要求的时间是

128片×32,768片＝4,194,304片＝大约3.4秒    …(1)

因此，由于在以与接通时相同的方式断开每个呼叫之后从该基站的这种检测导频信号，该移动站没有立即放置在等待状态和在断开每个呼叫之后需要大约3.4秒的时间，以致在那个时间期间没有可接受的业务。由于这个原因，要求改进的导频信号检测方法，允许任何移动站在相同的CDMA系统中从该基站快速和有效地接收导频信号，并且还允许该移动站很快地复位到准备接收移动通信业务的状态。

因此本发明的目的是提供导频信号检测方法，在断开每个呼叫之后允许移动站在相同的CDMA系统中快速与高效地接收信号和能够复位该移动站到准备好接受供给的移动通信业务的等待状态。

本发明的另一个目的在于，提供采用这种导频信号检测方法的无线电通信终端装置。

根据本发明的一个方面，提供在CDMA无线电通信终端装置中实现的导频信号检测方法。该检测方法包括步骤：在信道连接期间，检测从多个基站发送的多个导频信号的收到能量，然后监视和存储多个导频信号的检测能量，并在断开信道之后再一次连接该信道时，根据监视多个导频信号的储存能量的结果优先按从最大的收到能量的导频信号开始的顺序检测导频信号的定时。

根据本发明的另一个方面，提供一个CDMA无线电通信终端装置，它包括：在信道连接期间用于检测从多个基站发送的多个导频信号的收到能量的检测装置；监视装置，用于监视和存储多个导频信号的检测的能量；和一个控制装置，当在断开信道之后再一次连接该信道时，用于以这种方式控制检测装置，根据监视多个导频信号的储存能量的结果优先按从最大的收到能量的导频信号开始的顺序检测导频信号的定时。

因此，在断开每个呼叫之后检测新的导频信号时，在断开该呼叫之前，最大的收到能量的基站导频信号可以根据监视来自该基站的导频信号的接收的能量的结果优先进行搜索，于是能在断开呼叫之后快速和有效地再次获得导频信号。

本发明上面的和其它特性以及优点从下面参见示例的附图给出的描述中变得明白了。

图1是用于说明表示本发明的无线电通信终端装置的优选实施例的方框图；

图2是用于说明在IS-95中呼叫期间如何监视导频信号的示意图；和

图3是用于说明执行的处理子程序以便检测图1中表示的移动站终端装置的导频信号的流程图。

以下参见附图说明本发明的导频信号检测方法并且说明代表应用这种检测方法的无线电通信终端装置的一个优选实施例。在下面描述的实施例涉及一个示例的情况下，其中本发明的导频信号检测方法和无线电通信终端装置应用于正如在美国等等的IS-95标准化的CDMA通信系统。

图1是用于说明表示本发明的无线电通信终端装置的优选实施例的方框图。在这个实施例中的无线电通信终端装置包括在移动到户外时可用的便携电话机、车载电话等。在下面的描述中，这个装置被称为移动站终端装置。

如图1所示的，在这个实施例中的移动站终端装置1包括天线2、天线共用器3、高频放大器4、正交检测电路5、解调器6，7和8、定时检波器9、信号合成器10、控制器11、调制器12和高频放大器13。移动站终端装置1是具有三个解调器6，7和8的一个瑞克接收器。

移动站终端装置1接收从多个基站通过CDMA发送的输入信号，然后使用包括在接收信号中的导频信号的定时解调该接收信号。特别地，移动站终端装置1仅仅能够解调从隶属的基站收到的所需信号。

控制器11包括装备有CPU、ROM、RAM等的一个微计算机。正如稍后要详细描述的，控制器11管理和控制移动站终端装置1中的每个部件装置的状态，并且也管理和存储来自多个基站的信号接收状态。

在移动站终端装置1中，由天线2接收的输入信号S1被变换为基带信号S2，同时经过天线共用器3、高频放大器4和正交检测电路5相继进行处理。随后，如此获得的基带信号S2由未表示的A/D变换器变换为数字信号，然后提供给解调器6，7，8和定时检测器9。

定时检测器9从基带信号S2中检测从基站发送的导频信号。由定时检测器9检测的导频信号的定时发送给控制器11。然后控制器11通过控制信号S9分别地分配导频信号的定时给解调器6，7和8。

每一个解调器6，7和8在分配的定时产生一个PN码，然后执行逆向的扩展频谱处理以便解调基带信号S2，和提供已解调信号S3，S4和S5给信号合成器10。

特别地，每一个解调器6，7和8具有一个PN码发生器，它逐一地产生PN码。基带信号S2在上面提到的分配定时通过PN码相乘进行解调。每一个基站在各个基站独有的定时传送该PN码的定时。因此，通过首先同步该PN码与由导频信号表示的定时，然后使用这样同步的PN码解调基带信号S2，仅仅选择地解调从隶属的基站发送的信号。

合成器10接收通过多个传输线路从多路径提供的已解调信号S3，S4和S5，然后合成这些接收信号。由于信号S3，S4和S5是在互相不同的定时解调的，所以在合成它们之前合成器10同步已解调信号S3，S4和S5的定时。

因此，合成器10通过合成正如上面提到的已解调信号S3，S4和S5能产生具有高抗噪声和抗干扰比的接收数据S6。如此获得的接收数据S6通过放大器电路提供给扬声器(接收器)，以便发射来自相对站的话音。

通过合成多个已解调信号S3，S4和S5稳定地获得这样高质量的接收数据S6的方法称为“瑞克接收法”。

移动站终端装置1也具有一个发射电路。例如，由麦克风(发送器)拾取的话音等的传输数据S7提供给调制器12，该传输数据S7通过扩频调制和偏移QPSK(正交相移键控)调制进行处理。在调制器12中如此产生的已调信号S8由高频放大器13放大，然后经过天线共用器3和天线2辐射和发送。

定时检测器9由关于导频信号定时的搜索范围(搜索窗口)和检测精度的控制信号S9控制，该控制信号S9是从控制器11提供的。定时检测器9与控制器11合作连续地检测新的路径和在任何解调器在未使用状态的情况下执行其分配。

在一个呼叫期间，每个移动站终端装置1在IS-95移动通信系统中被迫管理来自每个预定组的相邻基站的导频信号的接收能量和定时(PN码的相位)。

特别地，正如从每个移动站终端装置看到的，从邻近的基站发送的导频信号区分为四组：(1)激活组，(2)侯选组，(3)邻近组和(4)剩余组，正如在稍后描述的。相对于各个组，每个移动站终端装置1监视从基站收到的导频信号，和管理来自基站的导频信号的接收能量和定时。

来自基站的导频信号的接收能量和定时例如由定时检测器9检测，并且由控制器11监视和管理这样检测的结果。即，在这个实施例中，由监视导频信号的结果等等构成的邻近的基站信息由控制器11管理。

注意，在呼叫期间每个移动站终端装置1管理来自该邻近的基站的导频信号组，在断开呼叫之后，在这个实施例中的移动站终端装置1设计为优先地从认为是最好的通信状态的组开始的顺序设法检测导频信号，因此实现了快速转移到等待状态。

在这个实施例中，由定时检测器9与控制器11合作执行这样的导频信号的检测。即，定时检测器9具有检测导频信号的接收能量的检测装置的功能。

控制器11具有监视导频信号的接收能量和定时的监视装置的功能。并且定时检测器9与控制器11合作具有导频信号检测装置的功能。

为了便于叙述在移动站终端装置1中实现的导频信号检测方法，下面参见图2说明关于在IS-95移动通信系统中移动站终端装置1的呼叫期间(在连接期间)导频信号监视的概要。下面提到的导频信号监视在这个实施例中也在移动站终端装置1中执行。

正如提到的，在这个实施例中IS-95移动通信系统的移动站终端装置1监视来自每个预定四组的邻近基站的导频信号，正如在图2中表示的。

在图2中，激活组是来自基站的一组导频信号，IS-95系统中的移动站终端装置1实际上在与这些基站通信，并且可以存在最大六个激活组。即，移动站终端装置1同时能够保持与最大六个基站的通信。

IS-95系统中的侯选组是一组导频信号，其接收能量实质上等于在移动站终端装置检测的激活组导频信号的接收能量，并且可能存在最大五个侯选组导频信号。移动站终端装置1报告侯选组的导频信号给当前在通信的激活组的基站，使得总是准备好越区切换(以便通过转换基站来保持通信)。

IS-95系统中的邻近组是由当前在通信的激活组的基站指示的邻近基站的表，和可以存在最大二十个邻近的基站。

IS-95系统的剩余组是不同于上面描述的激活组、侯选组和邻近组的导频信号的一组导频信号。

根据IS-95系统，通过位移导频信号的定时(PN码的相位)管理一个频率的总数为512个的基站是可能的。由于至少存在一个激活组，所以可以管理最大511个剩余组。

在移动通信中，该移动站终端装置1是以正常速度移动的，在大多数情况下移动站终端装置1停留在该基站的覆盖区域内，终端装置1与该基站通信，直到断开前面的呼叫为止，因此假定每四组管理的邻近基站信息在正如提到的移动站终端装置1中变化不大。

因此，正如图2中表示的，在每四组每个呼叫断开之前，这个实施例的移动站终端装置1利用邻近的基站信息(基站监视信息)，并且在每个呼叫断开之后从而快速放置于等待状态，有效地执行快速导频信号再捕获。

现在参见图3的流程图，说明在这个实施例的移动站终端装置1中实现的导频信号检测方法。在移动站终端装置1发生呼叫断开时，控制器11开始图3中表示的处理子程序。

首先，由于呼叫断开之前导频信号属于激活组，控制器11控制定时检测器9在从该基站收到的PN码相位邻近执行导频信号检测处理(步骤S1)。虽然取决于导频信号的延迟环境而不同，但邻近的搜索的导频搜索窗口正常地要求40片左右。当变换为时间时，正如已经提到的，40片对应于40片X0.8μs＝32μs，考虑到无线电波的路径差它大约等于10公里。

事实上，无线电波以10公里的路径延迟到达几乎是不可能的。在由这样的40片搜索窗口执行属于激活组的一个导频信号的导频信号检测处理中，基于与在上述的接通中相同的128片集成所要求的检测时间按下式计算：

128片×40片＝5,120片＝大约4毫秒

接着进行判定(步骤S2)以判定是否已经检测到该导频信号。如果判定结果是肯定的，指示检测到，则终止在图3中表示的处理。同时，如果在步骤S2判定的结果是否定的，指示没有检测到该导频信号，则进行另一个判定(步骤S3)，即导频信号检测的处理是否已经对属于激活组的整个导频信号执行了。

如果在步骤S3判定的结果是否定的，指示导频信号检测处理对属于激活组的整个导频信号尚未完全执行，则反复地执行从步骤S1开始的处理，以便检测属于激活组的下一个导频信号。

在存在属于激活组的最大六个导频信号的情况下，计算检测它们所要求的时间为：

4毫秒×6＝大约24毫秒...(2)

因此，终止关于属于激活组的整个导频信号的导频信号检测处理。

同时，如果在步骤S3中判定的结果为肯定的，指示对属于激活组的整个导频信号已经完全执行了导频信号检测的处理，即，在该激活组中没有检测到导频信号，然后对属于侯选组的导频信号执行检测处理。

特别地，控制器11控制定时检测器9以便在从基站收到的PN码相位邻近执行导频信号检测处理(步骤S4)，这是由于在呼叫断开之前导频信号属于该侯选组。

随后进行判定(步骤S5)是否已经检测到任何导频信号。如果这个判定结果是肯定的，指示检测到，则终止在图3中表示的处理。同时，如果在步骤S5中判定的结果是否定的，指示没有检测到任何导频信号，则进行另一个判定(步骤S6)，即对属于激活组的整个导频信号是否已经执行导频信号检测的处理。

在步骤S6中判定结果是否定的情况下，指示对属于侯选组的整个导频信号尚未完全地执行导频信号检测处理，于是反复地执行从步骤S4开始的处理以便检测属于侯选组的下一个导频信号。

取决于呼叫情况，可能具有没有侯选组导频信号存在的情况。当例如存在最大五个侯选组的导频信号时，用于检测该导频信号所要求的时间大约是20毫秒，计算如下：

4毫秒×5＝大约20毫秒         ...(3)

如果在侯选组中没有检测到导频信号，对邻近组执行导频信号检测处理，正如在前面的激活组和侯选组的情况。

特别地，控制器11控制定时检测器9以便在从基站收到的PN码相位邻近执行导频信号检测处理(步骤S7)，这是因为在呼叫断开之前导频信号属于该邻近组。

随后进行判定(步骤S8)，以判定是否已经检测到任何导频信号。如果这个判定的结果是肯定的，指示检测到，则终止在图3中表示的处理。同时，如果在步骤S8中判定的结果是否定的，指示没有检测到任何导频信号，则进行另一个判定(步骤S9)，即对属于邻近组的整个导频信号是否已经执行导频信号检测的处理。

在步骤S9中判定结果是否定的情况下，指示对整个导频信号属于邻近组尚未完全地执行导频信号检测处理，然后反复地执行从步骤S7开始的处理以便检测属于邻近组的下一个导频信号。

取决于呼叫情况，可能具有没有邻近组导频信号存在的情况。当例如存在最大二十个邻近组的导频信号时，用于检测该导频信号所要求的时间大约是80毫秒，计算如下：

4毫秒×20＝大约80毫秒           ...(4)

如果在邻近组中没有检测到导频信号，对一个周期的整个PN码(32,768片)执行导频信号检测的处理(步骤S10)，正如在上述的接通中所述的。

因此，在这个实施例的移动站终端装置1中，在每个呼叫期间由每四个导频信号组的(1)激活组，(2)侯选组，(3)邻近组和(4)剩余组的移动站终端装置1管理邻近的基站信息，和在每个呼叫断开之后根据这样的邻近基站信息每一组执行导频信号检测的处理子程序。

即，根据在每个呼叫断开之前来自基站的导频信号接收能量的监视结果优先搜索最大的接收能量的基站导频信号，从而在呼叫断开之后实现快速和有效的导频信号的检测(再捕获)。

在呼叫断开之后，当在呼叫断开之前由用于激活组的处理子程序检测到导频信号时，与示例的相关技术相比，改进了所要求的时间为根据公式(1)/公式(2)＝3.4秒/24毫秒＝大约142，在相关的技术中本发明不用于接通时检测导频信号。因此，在该实施例中有可能提高导频信号检测速度大约142倍。

当利用用于侯选组的处理子程序检测到导频信号时，改进了所要求的时间为根据公式(1)/(公式(2)+公式(3))＝3.4秒/(24毫秒+20毫秒)＝大约77，以使在该实施例中有可能提高导频信号检测速度大约77倍。

另外当邻近组的处理子程序已经检测到导频信号时，改进了所要求的时间为根据公式(1)/(公式(2)+公式(3)+公式(4))＝3.4秒/(24毫秒+20毫秒+80毫秒)＝大约27，以使在该实施例中有可能提高导频信号检测速度大约27倍。

甚至在邻近组的处理子程序没有检测导频信号的情况下，按照提到的方式执行与移动站终端装置1接通时一样的导频信号检测处理。而且在这种情况下，在呼叫断开之后另外要求的时间只是124毫秒＝(24毫秒+20毫秒+80毫秒)左右。

特别地，在用于检测属于激活的、侯选的和邻近组的三个组的导频信号所执行的处理子程序中，要求的时间明显地比在移动站终端装置1接通时检测导频信号所需要的3.4秒短。因此，甚至在相对于激活的、侯选的和邻近组的三个组的处理子程序没有检测到导频信号的情况下，只是要求另外的124毫秒的时间执行导频信号检测的处理子程序，并且它的时间开销几乎没有引起有害的影响。

在上面提到的实施例中，对每一个先前分组的导频信号组执行检测处理。然而，本发明不仅仅限制为这样的实施例。例如，移动站终端装置可设计为管理大的接收能量的导频信号，其中在每个呼叫断开之后该导频信号可以按从最大的接收能量的导频信号开始的顺序进行检测。

Claims (6)

1.在CDMA无线电通信终端装置中实现的导频信号检测方法，包括步骤：

在信道连接期间，检测从多个基站发送的多个导频信号的接收能量；

监视和存储这样检测的所述多个导频信号的接收能量；和

在断开信道之后再次连接该信道时，根据监视所述多个导频信号的储存能量的结果优先按从最大的接收能量的导频信号开始的顺序检测导频信号的定时。

2.根据权利要求1的导频信号检测方法，其中监视所述多个导频信号的接收能量的结果根据接收能量的等级区分为多个组，和优先按从最高等级组的接收能量开始的顺序检测导频信号的定时。

3.根据权利要求2的导频信号检测方法，其中所述多个组是三个组的至少两个组，该三个组包括：来自基站的导频信号的第一组，利用该基站所述无线电通信终端装置同时在通信；导频信号的第二组，由所述无线电通信终端装置检测的该组导频信号的接收能量接近于属于所述第一组的导频信号的接收能量；和导频信号的第三组，它是从传送属于所述第一组的导频信号的基站报告给所述无线电通信终端装置的邻近基站发送的。

4.一种CDMA无线电通信终端装置，包括：

检测装置，用于在信道连接期间检测从多个基站发送的多个导频信号的接收能量；

监视装置，用于监视和存储这样检测的多个导频信号的接收能量；和

控制装置，当在断开信道之后再一次连接该信道时，以这种方式控制所述检测装置，以便在监视多个导频信号的储存能量结果的基础上优先按从最大的接收能量的导频信号开始的顺序检测导频信号的定时。

5.根据权利要求4的无线电通信终端装置，其中所述监视装置根据接收能量的级别将监视所述多个导频信号的接收能量的结果分类为组，然后存储导频信号的已分类的组，和所述控制装置以这样的方式控制所述检测装置，使得优先按接收能量的最高等级组开始的顺序检测导频信号的定时。

6.根据权利要求5的无线电通信终端装置，其中所述多个组是三个组的至少两个组，该三个组包括：来自基站的导频信号的第一组，利用该基站所述无线电通信终端装置同时在通信；导频信号的第二组，由所述无线电通信终端装置检测的该组导频信号的接收能量接近于属于所述第一组的导频信号的接收能量；和导频信号的第三组，它是从传送属于所述第一组的导频信号的基站报告给所述无线电通信终端装置的邻近基站发送的。

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