CN1287721A - 在移动通信系统中产生短pn码的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种在具有Nx CDMA通信系统和1X CDMA通信系统的移动通信网络中的短PN码产生装置,其中,Nx CDMA通信系统使用码片长度为Nx2k的短PN码、以Nx的码片率执行扩频,1x CDMA通信系统使用码片长度为2k的短PN码、以1x的码片率执行扩频。该装置产生短PN码,以便使Nx CDMA通信系统能辨别的基站数至少与1x CDMA通信系统能辨别的基站数相同。该装置包括:序列发生器,用于产生码片长度大于Nx2k的m序列,以输出I分量短PN码;以及短PN码发生器,用于以预定的码片周期切换产生的m序列,以交替地输出m序列作为1分量短PN码和Q分量短PN码。
Description
本发明的背景
1.本发明的领域
本发明一般涉及一种用于CDMA移动通信系统的短PN码产生装置和方法,特别涉及一种产生用于高速移动通信系统的短PN码的装置和方法。
2.相关技术的描述
通常,CDMA(Code Division Multiple Access,码分多址)移动通信系统使用正交码、长PN(Pseudo Noise,伪噪声)码和短PN码。短PN码用于标识基站。例如,IS-95/IS-95ACDMA通信系统的前向链路就使用对PN码的偏移量来标识基站。
IS-95/IS-95A前向链路使用长度为215的短PN码来标识基站。各个基站和移动台都产生长度为215的短PN码,这样,当一个基站产生短PN码的第t个码片时,另一个基站产生短PN码的第(t+(64*k))个码片。“码片”是短PN码中的独立的二进制数。这里,将“(64*k)”称为偏移量。因此,基站使用唯一的短PN码,每个短PN码都具有标识其自身的不同的偏移值。然后,移动台通过搜索来自基站的短PN码的偏移量来识别基站。也就是说,移动台根据接收到的短PN码的偏移值来识别基站。
图1示出的是在传统的CDMA移动通信系统中,使用长度为215的短PN码对发送信号进行扩频的基站装置。在图1中,最终输出的码的单位是码片。现有的CDMA移动通信系统每秒钟产生短PN码的1.2288M个码片,并且产生的短PN码的时钟频率等于码片率。
参照图1,乘法器111和113共同接接收与正交码(例如沃尔什码)相乘的正交扩频信号。乘法器111对正交扩频信号乘以I分量短PN码,同时乘法器113对正交扩频信号乘以Q分量短PN码。这里,创建了I分量短PN码和Q分量短PN码,以便使基站具有唯一的偏移量。基带滤波器115对从乘法器111输出的、来自I信道扩频信号的基带信号进行滤波,同时基带滤波器117对从乘法器113输出的、来自Q信道的扩频信号的基带信号进行滤波。混频器119对基带滤波器115的输出和载波cos(2πfct)进行混频,同时混频器121对基带滤波器117的输出和载波sin(2πfct)进行混频。加法器123对混频器119的输出和混频器121的输出进行相加。
然而,在引入了多载波概念的第三代移动通信系统-IMT-2000系统中,人们期望码片率将会提高。从码片率来说,IS-95通信系统本称为1×系统,而IMT-2000通信系统可以扩展至3×系统、6×系统、9×系统以及12×系统,包括传统的1×系统。用每秒种的码片数来表述,1×系统具有1.2288Mcps(chips per second,每秒钟的码片数)的码片率,3×系统具有3×1.2288Mcps=3.6864Mcps的码片率,6×系统具有6×1.2288Mcps=7.3728Mcps的码片率,9×系统具有9×1.2288Mcps=11.0592Mcps的码片率,12×系统具有12×1.2288Mcps=14.7456Mcps的码片率。因此,1×系统工作在与现有CDMA移动通信系统相同的码片率下,而其它的N×系统则工作在提高了N倍的码片率下。在这一点上,在N×系统中,每个码片的时间周期减小为N分之一。因此,如果N×系统使用与1×系统相同的偏移量,则偏移量的时间周期将减小为N分之一。于是,移动台就很难识别基站,因为很难辨别短PN码信号是来自现行基站的多路径信号,还是来自另一基站的短PN码信号。这样,就需要将偏移量提高N倍。因此,如果N×系统使用的短PN码的周期与现有的1×系统中的短PN码的周期相同,则用于识别基站的事例数(number of cases)(或偏移数)就减小为N分之一。因此,需要时间周期为N×215的短PN码,以便具有与现有CDMA移动通信系统相同的偏移数。
上述短PN码是周期为2k的PN序列。3×系统需要周期为3×215的短PN码。然而,具有这样的周期的PN序列并不存在。到目前为止,还没有发现哪一个序列具有3个随机序列特性,且具有这样的周期(参见“ShiftRegister Sequences,(移位寄存器序列)”,Solomon W.Golomb)。
因此,有人曾研究过一种方法,产生周期为217的PN序列,然后只使用217PN序列的一部分,以获得周期为3×215的短PN码。由于用这种方法产生的周期为3×215的短PN码不具有随机序列的3个特性,因此,为了在产生I分量短PN码和Q分量短PN码时减少硬件门数,做了各种努力。
如上所述,由于偏移量尺寸的减小,在IS-95系统中使用的短PN码不能用于IMT-2000移动通信系统中。另外,当IMT-2000通信系统使用与IS-95系统相同的短PN码时,需要增加硬件门数来产生短PN码。
本发明的概要
因此,本发明的一个目的是提供一种在CDMA移动通信系统中,使用单个短PN码发生器产生I分量和Q分量短PN码的装置和方法。
本发明的另一个目的是提供一种在CDMA移动通信系统中,通过交替切换从单个短PN码发生器产生的PN码,来产生I分量和Q分量短PN码的装置和方法。
本发明还有一个目的是提供一种在CDMA移动通信系统中,产生长度比IS-95系统中使用的短PN码长的短PN码,并使用产生的短PN码来产生I分量和Q分量短PN码的装置和方法。
根据本发明的一个实施例,这里提供了一种在具有N×CDMA通信系统和1×CDMA通信系统的移动通信网络中产生短PN码的装置,其中,N×CDMA通信系统使用码片长度为N×2k的短PN码,以N×的码片率执行扩频,1×CDMA通信系统使用码片长为2k的短PN码以1×的码片率执行扩频,此处,该装置产生短PN码,以便使N×CDMA通信系统能辨别的基站数至少与1×CDMA通信系统能够辨别的基站数相同。该装置包括:序列发生器,用于产生码片长度大于N×2k的m序列,以输出I分量短PN码;Q分量短PN码发生器,用于对序列发生器的并行输出与相关掩码进行逻辑运算,并对逻辑运算的值进行XOR(“异或”)运算,以产生Q分量短PN码,其中,掩码具有特定的值,以便使Q分量短PN码保持距I分量短PN码有预定码片周期间距。
根据本发明的另一实施例,这里提供了一种在具有N×CDMA通信系统和1×CDMA通信系统的移动通信网络中产生短PN码的装置,其中,N×CDMA通信系统使用码片长度为N×2k的短PN码,以N×的码片率执行扩频,1×CDMA通信系统使用码片长为2k的短PN码以1×的码片率执行扩频,此处,该装置产生短PN码,以便使N×CDMA通信系统能辨别的基站数至少与1×CDMA通信系统能够辨别的基站数相同。该装置包括:序列发生器,用于产生码片长度大于N×2k的m序列,以便输出I分量短PN码;短PN码发生器,用于以预定的码片周期切换产生的m序列,以便交替地输出该m序列作为I分量短PN码和Q分量短PN码。
附图的简要说明
通过下面结合附图的详细说明,本发明的上述和其它的目的、特点和优点将会变得更加明显,其中:
图1是在常规CDMA移动通信系统中,使用周期为215的短PN码对发送信号进行扩频的基站装置的示意图;
图2是在IMT-2000 CDMA移动通信系统中,使用用于1×系统、3×系统、6×系统、9×系统和12×系统的短PN码的概念图;
图3是本发明的第一实施例的、CDMA移动通信系统中的、短PN码产生装置的示意图;
图4是本发明的第二实施例的、CDMA移动通信系统中的、使用短PN码的概念图;以及
图5是实现图4的短PN码产生方法的短PN码产生装置的示意图。
优选实施例的详细描述
下面,将参照附图详细地说明本发明的优选实施例。在下面的说明中,对众所周知的功能或结构将不做详细的描述,否则会因一些不必要的细节而掩盖本发明的重点。
本发明的实施例的CDMA移动通信系统使用硬件门数减少了的单个短PN码发生器产生I分量和Q分量短PN码。
图2示出了在由美国Qualcomm公司提出的IMT-2000系统中,使用用于1×系统、3×系统、6×系统、9×系统以及12×系统的短PN码的概念。参考图2,首先产生如图顶部所示的、全长为220-1的短PN码。然后,对于1×系统,将从短PN码的头部开始的、长度为215的部分用于I分量短PN码,并将从短PN码的中部开始的、长度为215的部分用于Q分量短PN码。对于3×系统,将从短PN码的头部开始的、长度为3×215的部分用于I分量短PN码,并将从短PN码的中部开始的、长度为3×215的部分用于Q分量短PN码。对于6×系统,将从短PN码的头部开始的、长度为6×215的部分用于I分量短PN码,并将从短PN码的中部开始的、长度为6×215的部分用于Q分量短PN码。对于9×系统,将从短PN码的头部开始的、长度为9×215的部分用于I分量短PN码,并将从短PN码的中部开始的、长度为9×215的部分用于Q分量短PN码。对于12x系统,将从短PN码的头部开始的、长度为12×215的部分用于I分量短PN码,并将从短PN码的中部开始的、长度为12×215的部分用于Q分量短PN码。
A.第一实施例
图3示出了本发明的第一实施例的、在CDMA移动通信系统中实现图2中的概念的短PN码产生装置。在第一实施例中,假定短PN码的长度为220,这样,该短PN码产生装置便包括20个存储器。图3中的新的短PN码产生装置是用于N×系统中的短PN码产生装置,其中,产生从已产生的全长为220的短PN码的头部开始的N×215码片周期作为I分量短PN码,并产生从全长短PN码的中部开始的N×215码片周期作为Q分量短PN码。因此,全长短PN码的长度应大于2N×215。在第一实施例中产生的短PN码最好是m序列。
参考图3,首先,将存储器319的值m19初始化为‘1’,并将其它存储器300-318的值m0-m18全部初始化为‘0’。“或”门350-369分别将存储器300-319的值m0-m19和掩码f0-f19进行“或”运算。“异或”门370对“或”门350-369的输出进行“异或”运算,以输出Q分量短PN码SQ。这里,设定掩码f0-f19,以使从存储器300-319输出的并行信号成为产生的短PN码的中间部分。也就是说,用掩码f0-f19使从存储器300-319输出的短PN码与目前产生的短PN码隔离开(220-1)/2,以便从中部开始产生短PN码。
另外,存储器300的值m0作为I分量短PN码SI输出,并共同输入到“或”门321-340。“或”门321对存储器300的值m0和多项式发生器的系数g1进行“或”运算。“异或”门381对“或”门321的输出和存储器301的值m1进行“异或”运算,然后存储到存储器300中作为值m0。此外,“或”门322对存储器300的值m0和多项式发生器的系数g2进行“或”运算。“异或”门382对“或”门322的输出和存储器302的值m2进行“异或”运算,然后存储到存储器301中作为值m1。“或”门323对存储器300的值m0和多项式发生器的系数g3进行“或”运算。“异或”门383对“或”门323的输出和下一个存储器的值m3进行“异或”运算,然后存储到存储器302中作为值m2。以同样的方式,“或”门340对存储器300的值m0和多项式发生器的系数g20进行“或”运算。再将“或”门340的输出存储到存储器319中作为值m19。这样,就将新的值m0-m19存储到了存储器300-319中。
“或”门350-369分别对从存储器300-319输出的值m0-m19和相关的掩码值f0-f19进行“或”运算。然后,“异或”门370对“或”门350-369的输出进行“异或”运算,以产生Q分量短PN码。也就是说,掩码f0-f19的值用于确定长度如图2所示的短PN码的中间码片位置。因此,“异或”门370能够产生如图2所示的、从全长短PN码的中部开始的Q分量短PN码。
每个码片周期都重复上述的短PN码产生过程。因此,当码片时钟产生时,短PN码发生器便重复上述过程,以产生全长为220的短PN码,并且存储器300-319存储新的值m0-m19。第一实施例的短PN码发生器同时产生具有如图2所示的特性的I分量短PN码和Q分量短PN码。为此,使用特定的掩码值f0-f19,以确保Q分量短PN码从全长短PN码的中部开始,如图2所示。
在图3中,“或”门321-340、存储器300-319以及“异或”门381-399构成了短PN码发生器,并且从短PN码发生器产生的位于短PN码的前端部分的码片成为图2所示的I分量短PN码。此外,“或”门350-369和“异或”门370产生位于短PN码中部的码片作为Q分量短PN码。
图3中的短PN码发生器基于N×215的码片长度来产生短PN码。参照图2,对于3×系统,每当短PN码的长度变成3×215时,短PN码发生器的控制器(图2中未画出)就对存储器300-319进行初始化。这样,短PN码发生器产生长度为3×215的I分量短PN码,并且“异或”门370产生长度为3×215的Q分量短PN码。另外,对于6×系统,每当短PN码的长度变成6×215时,未画出的短PN码发生器的控制器便对存储器300-319进行初始化。这样,短PN码发生器产生长度为6×215的I分量短PN码,并且“异或”门370产生长度为6×215的Q分量短PN码。以同样的方式,对于9×系统和12×系统,每当PN码的长度分别变成9×215和12×215时,未画出的短PN码发生器的控制器便对存储器300-319进行初始化。
当长度为N×215的短PN码已经完全产生时,N×系统的短PN码发生器便执行初始化。在初始化过程中,将存储器319的值m19初始化为‘1’,而将其它的存储器300-318的值m0-m18都初始化为‘0’。初始化之后,继续上述短PN码的产生过程,以产生N×系统的长度为N×215的I分量和Q分量短PN码。因此,在第一实施例中,能够同时产生N×215码片周期的I分量和Q分量短PN码。
B.第二实施例
图4示出了本发明的第二实施例的、在CDMA移动通信系统中,产生PN码的概念。在第二实施例中,假定产生的短PN码的全长是220。第二实施例中产生的短PN码最好是m序列。
参照图4,I分量和Q分量短PN码是这样产生的:产生的短PN码的第一码片信号作为I分量短PN码输出,第二码片信号作为Q分量短PN码输出,第三码片信号作为I分量短PN码输出,第四码片信号作为Q分量短PN码输出。也就是说,短PN码发生器在连续地产生全长为220的短PN码的同时,交替地输出产生的短PN码作为I分量短PN码和Q分量短PN码。在图4的短PN码产生方法中,Q分量短PN码是与I分量短PN码交替产生的,而不是如图2所示那样,在从短PN码发生器产生的短PN码的中部开始产生。第二实施例的短PN码产生方法有助于简化使用一个短PN码发生器产生I分量和Q分量短PN码的硬件结构。
尽管图4示出了以一个码片单位为基础,切换从单个短PN码发生器输出的短PN码,由此产生I分量和Q分量短PN码的例子,但是,也能够以多个码片单位为基础切换短PN码来产生I分量和Q分量短PN码。另外,虽然图4示出了将奇数码片作为I分量短PN码产生,将偶数码片作为Q分量短PN码产生的例子,但是,也能够将奇数码片作为Q分量短PN码产生,将偶数码片作为I分量短PN码产生。
图5示出了用于实现图4的短PN码产生方法的短PN码产生装置。这里,假定短PN码产生装置包括20个存储器。
参照图5,首先,将存储器519的值19初始化为‘1’,而将其它存储器500-518的值m0-m18初始化为‘0’。这里,开关570连接到结点560上,以输出存储器500的值m0作为I分量短PN码SI。同时,将从存储器500输出的值m0共同输入到“或”门521-540。“或”门521对存储器500的值m0和多项式发生器的系数g1进行“或”运算。“异或”门581对“或”门521的输出和存储器501的值m1进行“异或”运算,然后存储到存储器500中作为值m0。此外,“或”门522对存储器500的值m0和多项式发生器的系数g2进行“或”运算。“异或”门582对“或”门522的输出和存储器502的值m2进行“异或”运算,然后存储到存储器501中作为值m1。“或”门523对存储器500的值m0和多项式发生器的系数g3进行“或”运算。“异或”门583对“或”门523的输出和下一个存储器的值m3进行“异或”运算,然后存储到存储器502中作为值m2。以同样的方式,“或”门540对存储器500的值m0和多项式发生器的系数g20进行“或”运算。将“或”门540的输出存储在存储器519中作为值m19。这样,就将新的值m0-m19存储到了存储器500-519中。
然后,开关570连接到结点561上,以输出存储器500的值m0作为Q分量短PN码SQ。同时,将从存储器500输出的值m0共同输入到“或”门521-540中。然后,“或”门521对存储器500的值m0和多项式发生器的系数g1进行“或”运算。“异或”门581对“或”门521的输出和存储器501的值m1进行“异或”运算,然后存储到存储器500中作为值m0。此外,“或”门522对存储器500的值m0和多项式发生器的系数g2进行“或”运算。“异或”门582对“或”门522的输出和存储器502的值m2进行“异或”运算,然后存储到存储器501中作为值m1。“或”门523对存储器500的值m0和多项式发生器的系数g3进行“或”运算。“异或”门583对“或”门523的输出和下一个存储器的值m3进行“异或”运算,然后存储到存储器502中作为值m2。以同样的方式,“或”门540对存储器500的值m0和多项式发生器的系数g20进行“或”运算。将“或”门540输出的值存储到存储器519中作为值m19。这样,就将新的值m0-m19存储到了存储器500-519中。
重复以上过程,以便交替地产生I分量短PN码和Q分量短PN码。
在上述操作执行了2×N×215码片周期之后,N×系统再次将存储器519的值初始化为‘1’,并将其他存储器500-518的值m0-m18初始化为‘0’,并且此后重复上述过程。这样,便能够产生长度为N×215的I分量短PN码和长度为N×215Q分量短PN码。另外,开关570可用多路分用器来实现。
第一个实施例在移位寄存器循环一次时产生I分量和Q分量,而第二实施例在移位寄存器循环两次时产生I分量和Q分量。因此,为了使第二实施例产生的短PN码的码片率与第一实施例产生的短PN码的码片率相同,需要对第二实施例中产生的短PN码的码片率加倍。然而,对于短PN码发生器中包括的门数而言,与第二实施例相比,第一实施例包括较多的门数,以便使用掩码产生Q分量短PN码。
如上所述,码片率是现有码片率的N倍的下一代移动通信系统、能够产生满足各种码片率的短PN码,同时保持移动台识别基站时所需要的偏移量的数量不变。另外,新的短PN码产生装置具有简单的硬件结构。
尽管参照本发明的确定的优选实施例对其进行了图示和描述,但是本领域的技术人员应该理解,在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下,可以对本发明进行形式和细节上的各种修改。
Claims (19)
1、一种在具有N×CDMA通信系统和1×CDMA通信系统的移动通信网络中的短PN(Pseudo Noise,伪噪声)码产生装置,其中,N×CDMA通信系统使用码片长度为N×2k的短PN码、以N×的码片率执行扩频,1×CDMA通信系统使用码片长度为2k的短PN码、以1×的码片率执行扩频,这里,该装置产生短PN码,以便使N×CDMA通信系统能辨别的基站数至少与1×CDMA通信系统能辨别的基站数相同,该装置包括:
序列发生器,用于产生码片长度大于N×2k的m序列,以输出I分量短PN码;以及
Q分量短PN码发生器,用于对序列发生器的并行输出和相关的掩码进行逻辑运算,并对逻辑运算的值进行“异或”运算,以产生Q分量短PN码,其中,掩码具有特定的值,以便使Q分量短PN码距I分量短PN码保持预定的码片周期。
2、如权利要求1所述的短PN码产生装置,其中,N是3的倍数,k是15。
3、如权利要求2所述的短PN码产生装置,进一步包括当序列发生器完成了码片长为N×2k-1的m序列的产生时,对序列发生器进行初始化的电路。
4、如权利要求3所述的短PN码产生装置,其中,掩码具有特定的值,以便使Q分量短PN码与I分量短PN码之间的预定的码片周期是从序列发生器产生的完整序列的长度的1/2。
5、一种在具有N×CDMA通信系统和1×CDMA通信系统的移动通信网络中的短PN(Pseudo Noise,伪噪声)码产生装置,其中,N×CDMA通信系统使用码片长度为N×2k的短PN码、以N×的码片率执行扩频,1×CDMA通信系统使用码片长度为2k的短PN码、以1×的码片率执行扩频,这里,该装置产生短PN码,以便使N×CDMA通信系统能辨别的基站数至少与1×CDMA通信系统能辨别的基站数相同,该装置包括:
序列发生器,用于产生码片长度大于N×2k的m序列,以输出I分量短PN码;以及
短PN码发生器,用于以预定的码片周期切换产生的m序列,以交替地输出m序列作为I分量短PN码和Q分量短PN码。
6、如权利要求5所述的短PN码产生装置,其中,序列发生器产生的m序列所具有的码片长至少为2N×2k。
7、如权利要求6所述的短PN码产生装置,其中,短PN码发生器具有一个码片的切换周期,并产生码片长度为N×2k的I分量和Q分量短PN码。
8、如权利要求7所述的短PN码产生装置,其中,短PN码发生器包括多路分用器。
9、如权利要求6所述的短PN码产生装置,进一步包括用于在序列发生器完全产生2N×2k个码片之后执行初始化的电路。
10、如权利要求6所述的短PN码产生装置,其中,N是3的倍数,而k是15。
11、一种在具有N×CDMA通信系统和1×CDMA通信系统的移动通信网络中的短PN(Pseudo Noise,伪噪声)码产生方法,其中,N×CDMA通信系统使用码片长度为N×2k的短PN码、以N×的码片率执行扩频,1×CDMA通信系统使用码片长度为2k的短PN码、以1×的码片率执行扩频,这里,该装置产生短PN码,以便使N×CDMA通信系统能辨别的基站数至少与1×CDMA通信系统能辨别的基站数相同,该方法包括以下步骤:
(a)产生码片长度大于N×2k的m序列,以输出I分量短PN码;以及
(b)以预定的码片周期切换产生的m序列,以交替地输出m序列作为I分量短PN码和Q分量短PN码。
12、如权利要求11所述的短PN码产生方法,其中,在步骤(a)中产生的m序列所具有的码片长至少为2N×2k。
13、如权利要求12所述的短PN码产生方法,其中,在步骤(b)中,切换周期是一个码片周期,并且I分量和Q分量短PN码的码片长度为N×2k。
14、如权利要求11所述的短PN码产生方法,进一步包括在步骤(a)中产生码片长度大于N×2k的m序列之后执行初始化的步骤。
15、如权利要求11所述的短PN码产生方法,其中N是3的倍数而k是15。
16、一种在具有N×CDMA通信系统和1×CDMA通信系统的移动通信网络中的短PN(Pseudo Noise,伪噪声)码产生方法,其中,N×CDMA通信系统使用码片长度为N×2k的短PN码、以N×的码片率执行扩频,1×CDMA通信系统使用码片长度为2k的短PN码、以1×的码片率执行扩频,这里,该装置产生短PN码,以便使N×CDMA通信系统能辨别的基站数至少与1×CDMA通信系统能辨别的基站数相同,该方法包括以下步骤:
(a)产生码片长度大于N×2k的m序列,以输出I分量短PN码;以及
(b)对m序列发生器的并行输出和相关的掩码进行逻辑运算,并对逻辑运算的值进行“异或”运算,以产生Q分量短PN码,其中掩码具有特点的值,以便使Q分量短PN码保持距I分量短PN码有预定的码片周期。
17、如权利要求16所述的短PN码产生方法,其中N是3的倍数而k是15。
18、如权利要求16所述的短PN码产生方法,进一步包括用于当序列发生器完成码片长度为N×2k-1的m序列的产生之后,对序列发生器进行初始化的电路。
19、如权利要求16所述的短PN码产生方法,其中,掩码具有特定的值,以便使Q分量短PN码和I分量短PN码之间的预定的码片周期是序列发生器产生的完全序列的长度的1/2。
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