CN1287732A - 移动通信系统中利用同步信道实现帧同步的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于CDMA通信系统的基站发送器,该CDMA通信系统包括:同步信道的超帧区间;数个从超帧区间分段而成的第一同步信道帧,每个第一同步信道帧都具有第一区间;和数个从第一同步信道帧分段而成的第二同步信道帧,每个第二同步信道帧都具有第二区间,其中同步信道信号是通过第二同步信道帧发送的。基站发送器包括生成同步信道信号的电路;和信道扩展器,用来利用第一正交码对在所述每个第一同步信道帧中的第二同步信道帧的首个同步信道帧中的同步信道信号进行信道扩展,和利用第二正交码对在其余同步信道帧中的同步信道信号进行信道扩展。

Description

移动通信系统中利用同步信道 实现帧同步的设备和方法
发明背景
1．发明领域
本发明一般涉及有关CDMA通信系统的同步设备和同步方法，更具体地说，本发明涉及利用扩展码的同步设备和方法。
2．相关技术描述
图1显示了在码分多址(CDMA)移动通信系统中将信道信号发送到移动台的基站的IS-95前向链路。如图所示，在CDMA移动通信系统中，前向链路包括导频信道、同步信道和寻呼信道。尽管没有在图中画出来，前向链路还包括用来发送用户的话音和数据的业务信道。
参考图1，导频信道发生器110为导频信道生成由均为“1”组成的导频信道信号，乘法器114以正交码W0乘导频信道信号来正交扩展导频信道信号。这里，特定的沃尔什(Walsh)码用作正交码W0。乘法器115以PN(伪噪声)序列乘从乘法器114输出的导频信道信号来扩展导频信道信号。
至于同步信道发生器120的结构，编码速率为R=1/2和约束长度为K=9的卷积编码器可以用作编码器121。重发器122重发从编码器121输出的同步符号N次(N=2)。为了防止突发错误，交织器123交织从重发器122输出的符号。块交织器通常用作交织器123。乘法器124以指定给同步信道的特定正交码乘同步信道信号来正交扩展同步信道信号。同步信道输出基站的位置信息、标准时间信息和长码信息，还输出用于基站与移动台之间系统同步的信息。如上所述，同步信道发生器120对输入同步信道信号进行编码，并将可用Walsh码中指定给同步信道的特定Walsh码Wsync乘编码的同步信道信号，以对同步信道信号进行正交扩展。乘法器125以PN序列乘从乘法器124输出的同步信道信号来扩展同步信道信号。
至于寻呼信道发生器130，编码器131对输入寻呼信道信号进行编码。R=1/2和K=9的卷积编码器可以用作编码器131。重发器132重发从编码器131输出的符号N次(N=1或2)。为了防止突发错误，交织器133交织从重发器132输出的符号。块交织器通常用作交织器133。长码发生器141生成作为用户标识码的长码。抽选器(decimator)142抽选长码以便使长码速率与从交织器133输出的符号速率相匹配。异或门143对从交织器133输出的编码的寻呼信号和从抽选器142输出的长码进行或(XOR)运算，以对寻呼信号加扰。乘法器134以指定给寻呼信道的正交码Wp乘从异或门143输出的加扰的寻呼信号来正交扩展寻呼信号。乘法器135以PN序列乘从乘法器134输出的寻呼信道信号来扩展寻呼信道信号。
如上所述，各个信道的正交扩展发送信号是通过与PN序列相乘得到扩展的，并升频转换成RF(射频)信号发送出去的。在IS-95标准中，扩展是利用两个用于I和Q分量的不同PN序列来实现的。这里所使用的PN序列具有32,768个区间。
在图1所示的前向链路结构中，导频信道并不承载数据和利用区间数为32,768的PN序列扩展均为“1”的信号来发送。在具有1.2288Mcps(码片/秒)码片率的系统中，一个PN序列区间对应于26.7ms(80/3ms)。一旦电源打开，移动台中的接收器在图1所示的前向链路上获得导频信道信号，以便与基站取得同步。
图2显示了移动台中的接收器，它从基站接收前向链路信道信号。
参考图2，RF接收器212接收从基站发送的RF信号，然后将接收的RF信号降频转换成基带信号。模拟-数字(A/D)转换器214将从RF接收器212输出的基带信号转换成数字数据。搜索器222从前向信道信号中获取导频信道信号，以便使移动台与基站同步。N个指状器件231-23N解扩相应的前向信道信号，以检测信道信号之间的相关值。组合器226将各个指状器件231-23N的输出信号组合在一起。
正如图2所示的，移动台的接收器由搜索器222、N个指状器件231-23N和组合器226组成。导频信道信号的获取是由搜索器222来完成的。
图3是基站发送的前向信道信号的时序图，其中业务信道的帧偏移量假定为0。
参考图3，参考标号311表示基站的80ms边界，它是根据全球定位系统(GPS)的2秒边界确定出来的。参考标号313表示基站的导频偏移量。参考标号315表示在80ms内三个扩展序列区间的边界，从中可以清楚地看出，一个扩展序列区间为26.7ms(80/3ms)。这里，扩展序列假定为PN序列。每个扩展序列区间是与同步信道在此处被交织的26.7ms帧边界同步的。这里，80ms帧称为第二帧和26.7ms帧称为第一帧。
参考标号317表示同步信道的80ms帧边界，而参考标号319则表示寻呼信道和业务信道的帧边界。对于业务信道，80ms帧由4个20ms帧组成。因此，从图3可以看到，在80ms区间中，同步信道由3个26.7ms帧组成，业务信道由4个20ms帧组成。
图4显示了同步信道的80ms帧结构。对于同步信道信号，由参考标号412表示的80ms帧由3个26.7ms帧组成，每个26.7ms帧都包括一个根据导频序列区间设置的同步位SOM(消息起始点)。例如，在80ms区间中，第一26.7ms帧区间的同步位SOM被确定为“1”(或“0”)，和随后的26.7ms帧的同步位SOM被确定为“0”(或“1”)。因此，在80ms区间中检测到其值为“1”(或“0”)的同步位SOM就意味着80ms同步信道信号的检测。
参考图3和4，将对基站和移动台之间所完成的同步过程进行说明。基站的标淮定时是从根据GPS两秒边界确定的80ms边界311提取出来的。在根据GPS获得的80ms边界内，基站的导频信道信号是由导频偏移量313来补偿的。通过对各个基站设置不同的导频偏移量，可以唯一地标识使用相同序列的基站。用于前向链路的导频信道信号以由参考标号315所表示的26.7ms的区间为单位不断重复。同步信道信号以由参考标号414所表示的26.7ms的区间为单位被交织/被解交织，这个边界是与一个导频序列区间(即，一个PN序列区间)保持同步的。因此，一旦获得导频信道信号，IS-95移动通信系统中的移动台能够精确地获得有关图4所示的同步信道的交织/解交织帧同步。也就是说，26.7ms区间表示一个PN序列区间(即，同步帧)，和80ms区间表示同步信道的超帧区间。
此后，移动台应该获得同步信道的80ms边界317。前向链路的同步信道在每个由参考标号414所表示的26.7ms上发送一个同步位SOM。在第一个26.7ms帧中SOM位被设置成“1”，在随后的两个26.7ms帧中被设置成“0”。移动台的接收器利用同步信道的SOM位变得与80ms边界同步。移动台的接收器与导频信道同步，以便与基站保持同步，因此，接收器每26.7ms解调一次同步信道上的信号，并确定含有其值为“1”的解调SOM位的26.7ms帧作为80ms边界起始点。
图1所示的前向链路结构及图3和4所示的同步过程适用于具有1.2288Mcps码片率的IS-95移动通信系统。但是，对于高速数据发送和有效的系统设计来说，IMT-2000系统将提高码片率来使用更宽的宽度。
可以期望，IMT-2000移动通信系统将使用比现有IS-95系统的码片率高3、6和12倍的码片率。在此，假定IMT-2000系统的码片率提高到3.6864Mcps，三倍于IS-95系统的码片率。在这种情况下，如果使用与现有IS-95移动通信系统所使用的扩展序列有相同周期的PN序列，那么，一个PN序列区间缩小为原来的1/3变成80/9ms。这样的话，获得关于同步信道的80ms同步的过程变得复杂化。尤其是，尽管移动台最初获得了导频信道信号，但由于并不知道26.7ms帧的边界，因此，不可能使用在1.2288Mcps窄带系统中所使用的同步获取过程。
解决这个问题的一个方法是使用其周期随着码片率的增大而相应延长的扩展序列。举例来说，当码片率增大3倍时，扩展序列的周期也延长3倍，以便保持一个扩展序列区间为26.7ms。但是，PN序列的长度延长3倍会引起移动台初始获取时间的延长。
因此，当码片率增大到超过现有IS-95系统的码片率范围时，需要一种新的初始同步方法。
发明总结
因此，本发明的一个目的是提供一种在扩频通信系统中迅速实现对接收器所接收的信号的初始获取和帧同步的设备和方法。
本发明的另一个目的是提供一种在应用于CDMA通信系统的接收器中在扩展期间利用具有相同帧边界的扩展序列迅速实现数据帧的帧同步的设备和方法。
为了达到上面目的，本发明提供了用于CDMA通信系统的基站发送器，该CDMA通信系统包括：同步信道的超帧区间；数个从超帧区间分段而成的第一同步信道帧，每个第一同步信道帧都具有第一区间；和数个从第一同步信道帧分段而成的第二同步信道帧，每个第二同步信道帧都具有第二区间，其中同步信道信号是通过第二同步信道帧发送的。该基站发送器包括：生成同步信道信号的电路；和信道扩展器，用来利用第一正交码对所述每个第一同步信道帧中的第二同步信道帧的首个同步信道帧中的同步信道信号进行信道扩展，和利用第二正交码对在其余同步信道中的同步信道信号进行信道扩展。
这里所使用的同步信道的超帧指的是用来在初始同步获取处理过程中获得帧同步的帧，在本实施例中假定为80ms。第一同步信道帧指的是超帧的分段帧。这里，假定超帧被分段成三个第一同步信道帧。此时，第一同步信道帧为26.7ms。第二同步信道帧指的是第一同步信道帧的分段帧。这里假定第一同步信道帧被分段成三个第二同步信道帧，这样，第二同步信道帧为8.89ms。
本发明提供了一种CDMA通信系统，其中，尽管码片率提高了，但该CDMA通信系统仍然使用与IS-95系统所使用的扩展序列有相同长度的扩展序列，以便迅速获得同步。
为此目的，根据本发明第一实施例的基站利用第一信道扩展码扩展第一同步信道帧间隔中的特定第二同步信道帧间隔，和利用第二信道扩展码扩展其余的第二同步信道帧间隔，其中第二同步信道帧用短(即，高速率)PN序列来扩展。因此，通过初始确定具有高码片率的序列和相关值实现初始获取，然后迅速获取基站发送的第一同步信道帧的边界，移动台能够获得帧同步。
根据本发明的第二实施例，基站在同步信道超帧间隔的边界处利用第一信道扩展码扩展特定第二同步信道帧间隔，和利用第二信道扩展码扩展其余同步信道超帧间隔，其中第二同步信道帧用短PN序列来扩展。因此，通过初始确定具有最高码片率的序列和相关值实现初始获取，然后，迅速获取基站发送的同步信道超帧的边界，移动台能够获得帧同步。
图形简述
通过结合附图对本发明进行如下详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将更加清楚，附图中，
图1是显示传统CDMA通信系统的前向链路结构的示意图；
图2是传统CDMA通信系统的接收器；
图3是传统CDMA通信系统的基站的时序图；
图4是显示同步信道上SOM位的示意图；
图5是显示根据本发明实施例的CDMA通信系统的前向链路结构的示意图；
图6是显示用于根据本发明实施例的同步信道的正交码组的示意图；
图7是显示根据本发明实施例的同步信道结构和扩展序列结构的示意图；
图8是显示在根据本发明实施例的移动台中利用接收的同步信道信号计算判定变量的接收器的示意图；
图9是在图8所示的移动台接收器中定时控制器的时序图；和
图10是显示根据本发明另一个实施例的、当同步信道的交织长度延长时基站发送的信号的格式的示意图。
优选实施例详述
下文中将参考附图对本发明的优选实施例进行描述。在如下的描述中，对那些众所周知的功能或结构不作详细描述，因为它们会使本发明的特征淹没在不必要的细节之中。
这里假定码片率从1.2288Mcps提高到3.3864Mcps。此时，PN序列区间从26.7ms(80/3)缩短到8.89ms(80/9)。
参考图5，图5显示了在前向链路上发送同步信道帧的基站发送器。另外，根据本发明实施例的同步信道帧间隔变成如图7所示的8.89ms的第二同步信道帧间隔，最后，第二同步信道帧间隔的信号由如图6所示的不同正交码组来区分。
我们将利用码片率为3.6864Mcps的例子对实施例进行描述。因此，在本发明的优选实施例中，PN序列区间为215(=32,768)个码片。在此实施例中，假定一个PN序列区间是8.89ms(80/9ms)，它是现有PN序列区间的1/3。这意味着此实施例的带宽是现有IS-95移动通信系统带宽的3倍。在本发明实施例中，26.7ms帧被称为第一同步信道帧，80ms帧被称为超帧，和8.89ms帧被称为第二同步信道帧。
在根据本发明实施例的CDMA移动通信系统中，基站发送器在特定间隔上或在同步信道的每个短PN序列区间(8.89ms)的整个间隔上保持正交性，并利用其模式每26.7ms帧重复的正交码组进行扩展。然后，移动台接收器利用基站发送器所使用的特定正交码组解扩在同步信道上接收的信号，并计算接收信号的能量，以确定26.7ms帧的边界，此后，在26.7ms帧边界的起始点上检测同步信道的同步位，以确定80ms帧的边界，从而实现初始化。
A．第一实施例
图5显示了根据本发明实施例发送从第一同步信道帧分段而成的第二同步信道帧的基站发送器。这里，所使用的正交码、信道扩展码和Walsh码都与用来分离信道的代码具有相同的含义。另外，所使用的PN序列和扩展序列两者都与用来对信道扩展信号进行PN掩蔽的代码具有相同的含义。
导频信道发生器110产生由均为“1”(壹)组成的信号。此后，乘法器114以正交码W0乘导频信道信号来正交扩展导频信道信号。乘法器115以PN扩展序列乘从乘法器114输出的导频信道信号来生成扩展导频信道信号。
至于同步信道发生器120，编码器121对1.2Kbps同步信道数据输入进行编码。通常，R=1/3和K=9的卷积编码器可以用作编码器121。因此，从编码器121输出的编码数据的符号速率变成3.6Ksps(符号／秒)。重发器122重发编码器121输出的同步符号N次(N=2)。此时，从重发器122输出的数据的符号速率变成7.2Ksps。为了防止突发错误，交织器123交织从重发器122输出的符号。块交织器可以用作交织器123。信号转换器(或I/Q信号映射器)126将从交织器123输出的逻辑符号数据“0”或“1”分别转换成电平“+1”和“-1”，然后将电平转换的数据多路分解成I和Q分量。
第一和第二正交码发生器522和523分别生成第一和第二正交码Ws1和Ws2。正交模式发生器521生成用来对同步信道发生器120的输出信号进行信道扩展的正交模式。切换控制器524根据正交模式发生器521的输出选择第一和第二正交码Ws1和Ws2之一，以生成用于同步信道的正交码Wsync。乘法器124以正交码Wsync乘从信号转换器126输出的、同步信道发生器120的输出信号。也就是说，乘法器124以指定给同步信道的正交码Wsync乘从信号转换器126输出的关于I和Q分量的同步信道信号，来对同步信道信号进行信道扩展。
切换控制器524为从26.7ms帧(即，第一同步信道帧)的边界开始的第一8.89ms帧(即，第二同步信道帧)间隔选择第一正交码Ws1，并为其余的第二和第三8.89ms帧间隔选择第二正交码Ws2。然后，乘法器124起到信道扩展器的作用，利用第一正交码Ws1扩展26.7ms的第一同步信道帧间隔中的8.89ms的第一个第二同步信道帧间隔的信号，和利用第二正交码Ws2扩展第二个和第三个第二同步信道帧间隔的信号。乘法器124在26.7ms的区间上重复上面的操作生成信道扩展的同步信道信号，从而生成用来确定26．7ms的第一同步信道帧的边界的信道扩展信号。乘法器125以PN扩展序列乘乘法器124的输出来生成扩展同步信道信号。
同步信道输出基站的位置信息、标准时间信息和长码信息，还输出用于基站和移动台之间系统同步的信息。如上所述，同步信道发生器120对输入同步信道信号进行编码，并以可用Walsh码中指定给同步信道的特定Walsh码Wsync[n]乘编码的同步信道信号，来对同步信道信号进行正交扩展。
至于寻呼信道发生器130，编码器131对9.6或4.8Kbps的寻呼信道信号输入进行编码。通常，R=1/3和K=9的卷积编码器可以有作编码器131。因此，从编码器131输出的符号的速率变成28.8Ksps或14.4Ksps。重发器132重发编码器131输出的符号N次(N=1或2)。具体地说，重发器132并不重发符号速率为28.8Ksps的符号，而重发符号速率为14.4Ksps的符号一次以便以28.8Ksps的符号速率输出符号。为了防止突发错误，交织器133交织从重发器132输出的符号。块交织器通常用作交织器133。
长码发生器141生成作为用户标识码的长码。抽选器142抽选长码，以便使长码的速率与交织器133输出的符号的速率相匹配。异或门143对从交织器输出的编码寻呼信号和从抽选器142输出的长码进行异或(XOR)运算，以对寻呼信号加扰。
信号转换器(或I/Q信号映射器)136将从异或门143输出的逻辑符号数据“0”和“1”分别转换成电平“+1”和“-1”，然后，将电平转换的数据多路分解成I和Q分量。乘法器134以指定给寻呼信道的正交码Wp乘从信号转换器136输出的、I和Q分量的加扰寻呼信号，以对寻呼信号进行正交扩展。乘法器135以PN扩展序列乘从乘法器134输出的寻呼信道信号生成扩展寻呼信道信号。
起信道扩展器作用的乘法器114、124和134输出用唯一指定的正交码分离开的相应扩展信号。另外，起PN扩展器作用的乘法器115、125和135相加从相关乘法器114、124和134输出的信道扩展信号，然后以PN序列复数相乘相加的信号，生成PN扩展信号。在本实施例中，PN序列具有3.6864Mcps的高码片率。
图6显示了应用于根据本发明实施例的同步信道的正交码Wsync[n]，其中正交码Wsync1和Wsync2分别利用第一和第二正交码Ws1和Ws2生成。
参考图6，正交码Wsync[n]是切换控制器524根据从正交模式发生器521输出的正交模式通过转换从正交码发生器522和523输出的第一和第二正交码Ws1和Ws2新创建的正交码组。正交模式发生器521输出“0”和“1”的信号作为用于规定间隔的正交模式，然后，当正交模式发生器521的输出是“0”时切换控制器524选择第一正交码Ws1，而当正交模式发生器521的输出是“1”时切换控制器524选择第二正交码Ws2。为了保持相互之间的正交性，用来扩展同步信道的正交码Ws1和Ws2即可以通过组合不同的短正交码也可以倒置相同的正交码来创建。也就是说，在本实施例中，接收器利用正交码来解扩8.89ms的第二同步信道帧间隔中的前面四个符号，并根据解扩结果来确定同步信道帧的边界。
假定本实施例使用了图6所示的用于同步信道的正交码组。例如，在图6中，用于同步信道的四个符号的Wsync1包括Ws1和Ws2，Wsync2包括Ws2和Ws2，其中Ws1=[WsWs]和Ws2=[WsWs]。在图6实施例的例子中，只个四个符号由Wsync1中的Ws2信道化代码来扩展。但是，此值可以推广到任何符号数，即，N个符号可以由Wsync1中的Ws信道化代码来扩展。
图7显示了根据本发明实施例从基站发送器发送的PN序列和同步信道。参考图7，参考标号711表示在8.89ms的区间上生成的PN序列，和参考标号713表示正交扩展的同步信道。因此，要注意的是，同步信道在一个帧区间内发送了三次，其中同步信道是用不同的正交码正交扩展的。在图7中，作为例子，正交码Wsync1、Wsync2和Wsync2在每个帧区间内重复输出。
现在对图5所示的基站发送器中的同步信道发生器120如何发送图7所示的同步信道进行说明。1.2Kbps同步信道信号由编码器121进行编码，然后，通过重发器122和交织器123转换成7.2Kbps的信号。然后，7.2Kbps的信号由信号转换器126转换成“+1”和“-1”的信号，然后在乘法器124中被正交码组Wsync[n]所乘，以得到正交扩展。正交码组Wsync[n]是根据正交模式发生器521生成的正交模式生成的，使得在8.89ms的短PN序列间隔(或在整个间隔)上相互正交的正交码Ws1和Ws2保持相互正交性，如图6所示。生成的正交码组Wsync[n]按照使重复的Wsync1、Wsync2和Wsync2正交码组与第一扩展序列保持同步的方式对同步信道进行正交扩展，如图7所示。然后，在发送之前乘法器以PN序列乘正交扩展的同步信道。
当基站生成如上所述的第一同步信道帧时，基站接收器对接收的同步信道帧实现初始获取和同步。更具体地说，当电源打开时，移动台接收器接收导频信道信号来获得PN扩展序列。PN序列的获取是通过计算接收信号与本地生成的PN序列之间的相关值、然后搜索具有较高相关值的位置来实现的。在传统的IS-95移动通信系统中，由于一个PN序列区间与同步信道得到交织的帧相一致，因此80ms的同步信道超帧的同步是通过解调同步信道以同步位SOM来实现的。但是，在使用三倍于传统码片率的码片率的实施例中，如果使用了与IS-95系统有相同长度的PN扩展序列，则一个PN序列区间将短于其值是同步信道在其中得到交织的帧的长度的26.7ms。
因此，在获得PN序列之后，有必要在调制同步信道之前确定同步信道数据在其中得到交织的第一同步信道帧的边界。这个过程是利用同步信道使用在特定区间(或在整个区间上)上保持正交性的正交码组与PN序列区间同步地扩展的特性来实现的。
图8显示了根据本发明实施例的、用来获取短PN序列、然后检测第一同步信道帧的边界的移动台接收器。
参考图8，乘法器812以短PN序列乘接收信号来解扩接收信号。乘法器814以用于同步信道的正交码Wsync乘从乘法器812输出的PN解扩信号。第一和第二正交码发生器820和822分别生成第一和第二正交码Ws1和Ws2。正交模式发生器818生成由定时控制器816输出的信号S1决定的正交模式。切换控制器824根据正交模式发生器818输出的正交模式来选择第一和第二正交码Ws1和Ws2之一，并输出选择的正交码作为用于同步信道的正交码Wsync。这里，第一和第二正交码发生器820和822、正交模式发生器818和切换控制器824具有与图5所示的基站发送器中同步信道发生器120的相应单元相同的结构。
累加器826在同步信道的符号间隔内累加同步符号，以解调同步符号。因此，从累加器826输出的信号变成解扩的和正交解调的同步信道信号。平方器828对累加器826输出的积分信号求平方，以将积分信号转换成能量信号。累加器830响应于定时控制器816生成的信号S2来累加输入信号。定时控制器816生成表示8.89ms帧的起点的信号S1，和表示从信号S1开始的4-符号间隔的积分间隔的信号S2。
图9是显示定时控制器816的时序和从正交模式发生器818输出的正交模式P(t)的示意图。在图9中，参考标号911表示PN序列的边界，参考标号913表示作为在8.89ms帧边界上生成的PN边界信号的信号S1。而且，参考标号915表示在从在8.89ms帧边界上生成的信号S1开始的4-符号间隔内激活的信号S2。S2信号间隔成为积分解扩同步信道的间隔。另外，参考标号917表示作为正交模式发生器818生成的正交模式的信号P(t)。在本实施例中，由于使用了正交码组Wsync，因此在整个间隔上为P(t)生成“0”信号。因此，使正交模式发生器818响应于来自定时控制器816的信号S1能够生成正交模式，累加器响应于信号S2在4-符号间隔内累加平方器828的输出。
参考图8和9，接收器在特定间隔内利用PN序列和用于同步信道的正交码组Wsync对接收信号进行解扩。平方器828和累加器830计算解扩信号的能量，和计算的能量成为判定变量Zn。定时控制器816生成如参考标号913所示的表示一个PN序列的边界的S1信号，和表示在从生成S1信号开始的N-符号间隔内进行解扩和累加能量的累加间隔的S2信号。表示用于解扩符号的能量累加间隔的S2信号控制累加器830的累加间隔。并且，表示一个PN序列区间的S1信号表示正交模式发生器818生成的正交模式的起始点。
假定根据本发明实施例的移动台的同步信道具有图9所示的结构。也就是说，同步信道911是利用不同正交码组Wsync1和Wsync2与8.89ms PN序列的边界同步地扩展的。另外，如图6所示，每个正交码组保持前面4个符号的正交性。并且，正交码与第一同步信道帧的边界同步地重复着。图6显示了其中正交码与第一同步信道帧同步地发生变化的同步信道。
为了搜索第一同步信道帧的边界，第一同步信道帧首先利用与发送器所使用的正交码组相同的正交码Wsync1与8.89ms帧的边界同步地来解扩，然后，根据下面的方程(1)在前面的N-符号间隔(这里N=4)内计算能量值，以获得判定变量Zn。 Z n = Σ l = 0 N Σ m = 0 W N [ ( I l , m + jQ l , m ) ⊕ W sync 1 ( l , m ) ] 2 这里，Il，m+jQl，m表示输入信号，m表示关于正交码的积分间隔，和l表示符号索引。计算的判定变量Zn在同步信道得到交织的第一同步信道帧的起始点上具有较高值，在其它点上具有几乎接近“0”的值。当发送器扩大积分间隔时，接收器也能扩大对符号的积分间隔，以提高判定变量Zn的精度。有几种根据判定变量Zn搜索第一同步信道帧的边界的方法。
在第一种方法中，判定变量Zn每8.89ms扩展序列区间被计算一次，并且当计算的判定变量超过阈值时，将其确定为同步信道得到交织的帧的起始点。在第二种方法中，判定变量Zn每8.89ms帧被计算一次，并将所有假设点的判定变量值进行比较，将具有最高值的位置确定为同步信道得到交织的帧的起始点。
在确定了同步信道的第一同步信道帧的边界之后，移动台接收器以第一同步信道帧为单位解码同步信道信号，以检测同步信道的SOM位。同步信道的80ms帧的边界在同步信道的SOM位上被检测，以使接收器的定时与80ms帧的边界同步。这个过程与现有IS-95系统的过程是相同的。
B．第二实施例
现在对根据本发明第二实施例的帧边界搜索方法进行说明。
在根据第一实施例的帧边界搜索方法中，数据是利用其区间长度比第一同步信道帧(26.7ms)短的扩展码发送的，然后利用数个正交码来搜索第一同步信道帧的边界。在第一实施例中，在保持同步信道在此处得到交织的第一同步信道帧的边界的同时，对边界进行搜索。然而，在第二实施例中，同步信道在此处得到交织的帧的长度延长到同步信道的80ms超帧的长度，和利用数个正交码对超帧的边界进行搜索。在这种情况下，有可能通过将同步信道的交织长度延长到80ms来提高性能，并且不必在每个第一同步信道帧(26.7ms)上进行一次解码。
图10显示了根据本发明第二实施例，当同步信道的交织长度被延长时基站发送的信号的格式。
在第二实施例中，基站发送器具有图5所示的结构。然而，在本实施例中，正交模式发生器521输出的正交模式以80ms帧为周期不断重复，如图10所示。因此，第二实施例类似于第一实施例；两个实施例之间的差异在于即使没有使用SOM位也能获得第二扩展帧的同步。另外，在第二实施例中，同步信道的交织可以延长到以80ms帧为单位。
至于根据第二实施例的同步信道发生器120的操作，切换控制器524为从80ms帧(即同步信道的超帧)的边界开始的第一8.89ms帧(即第二同步信道帧)间隔选择第一正交码Ws1，为其余从第二到第九8.89ms帧(即第二同步信道帧)间隔选择第二正交码Ws2。然后，乘法器124起到信道扩展器的作用，利用第一正交码Ws1对同步信道的超帧间隔(80ms)中的第一个第二同步信道帧间隔(8.89ms)的信号进行信道扩展，和利用第二正交码Ws2对第二个到第九个第二同步信道帧间隔的信号进行信道扩展。因此，乘法器124以80ms间隔为周期不断重复上述操作，以生成信道扩展的同位信道信号，从而生成用于确定同步信道的80ms超帧的边界的信道扩展信号。
现在参考图10对根据第二实施例的操作进行描述。当电源接通时，接收器接收8.89ms的短PN序列。这是为了获得8.89ms的第二同步信道帧的同步。此后，利用同步信道的正交码组的正交特性获得80ms帧的同步。此处，该接收器进行与第一实施例相同的操作。但是，与第一实施例不同之处在于，由于80ms帧包含了如参考标号1012所示的九个区间为32768的扩展序列，因而有必要检测九个扩展序列中具有最高判定变量的那一个。接收器既可以在判定变量超过阈值时声明获得同步，也可以将9(九)个可能的判定变量相互比较来声明具有最高判定变量的位置作为80ms帧的边界。为此，接收器可以具有如图8所示的结构。在第二实施例中，由于80ms帧的边界可以通过使用正交码组的正交特性来获得，因此，并不需要利用每个第一同步信道帧(26.7ms)的SOM位进行帧同步处理。
如上所述，在该创新的扩频通信系统中，基站利用根据特定正交模式所得的正交码组对同步信道进行扩展来获得帧同步，移动台首先利用导频信道来确定短扩展序列和相关值，以实现初始获取，利用同步信道对从一个短PN序列区间的边界开始的、保持正交性的N-符号间隔进行解扩，并确定能量，以获得业务帧的同步。
通过这样处理，有可能在保持现有同步信道结构的同时实现帧同步的获得。另外，正如第二实施例所述的，有可能不用利用SOM位获得80ms帧同步的现有处理，将同步信道的交织长度延长到80ms以提高性能、和防止每26.7ms进行一次解码。
虽然通过结合本发明的某些优选实施例已经对本发明进行了图示和描述，但熟悉本技术的人员应该明白，对其所作的各种形式上和细节上的任何改动均不偏离所附权利要求书限定的本发明的精神和范围之外。

Claims (21)

1．一种用于码分多址(CDMA)通信系统的基站发送器，其中该CDMA通信系统包括：同步信道的超帧区间；数个从超帧区间分段而成的第一同步信道帧，每个第一同步信道帧都具有第一区间；和数个从数个第一同步信道帧分段而成的第二同步信道帧，每个第二同步信道帧都具有第二区间，其中同步信道信号通过第二同步信道帧来发送，该基站发送器包括：
生成同步信道信号的电路；和
信道扩展器，用来利用第一正交码对每个所述第一同步信道帧中的第二同步信道帧的首个同步信道帧中的同步信道信号进行信道扩展，和利用第二正交码对在其余同步信道帧中的同步信道信号进行信道扩展。
2．如权利要求1所述的基站发送器，还包括利用PN(伪噪声)序列复数扩展信道扩展信号的复乘法器，其中PN序列的区间与第二同步信道帧的区间相同。
3．如权利要求1所述的基站发送器，其中，每个第一同步信道帧都含有用来获得帧同步的同步位。
4．如权利要求1所述的基站发送器，其中，第一同步信道帧具有26.7ms的区间，而同步信道的超帧具有80ms的区间。
5．如权利要求1所述的基站发送器，其中，第二同步信道具有8.89ms的区间。
6．一种用于CDMA通信系统的基站发送器，其中，该CDMA通信系统包括：同步信道的超帧区间；和数个从超帧区间分段而成的同步信道帧，每个同步信道帧都具有第一区间，其中同步信道信号通过同步信道帧来发送，该基站发送器包括：
生成同步信道信号的电路；和
信道扩展器，用来利用第一正交码对同步信道的超帧中的同步信道帧的首个同步信道帧中的同步信道信号进行信道扩展，和利用第二正交码对在其余同步信道帧的同步信道信号进行信道扩展。
7．如权利要求6所述的基站发送器，还包括利用PN序列对信道扩展信号复数扩展的复数乘法器，其中PN序列的区间与同步信道帧的区间相同。
8．如权利要求6所述的基站发送器，其中，同步信道的超帧具有80ms的区间，和同步信道帧具有8.89ms的区间。
9．一种用于CDMA通信系统的移动台接收器，其中该CDMA通信系统包括：同步信道的超帧区间；数个从超帧区间分段而成的第一同步信道帧，每个第一同步信道帧都具有第一区间；和数个从第一同步信道帧分段而成的第二同步信道帧，每个第二同步信道帧都具有第二区间，其中在所述每个第一同步信道帧中的第二同步信道帧的首个同步信道帧中的同步信道信号是利用第一正交码信道扩展的，而在其余同步信道帧中的同步信道信号是利用第二正交码信道扩展的，该移动台接收器包括：
信道解扩器，用来利用第一正交码对在第一同步信道帧中的第二同步信道帧的首个同步信道中的同步信道信号进行信道解扩，而利用第二正交码对在其余同步信道帧中的同步信道信号进行信道解扩；和
判定器，用来当用第一正交码解扩的信号超过阈值时确定第一同步信道帧的边界，和在第一同步信道帧的边界上检测同步位，以获得帧同步。
10．如权利要求9所述的移动台接收器，其中，所述信道解扩器包括：
第一正交码发生器，用来在第一同步信道帧的首个帧区间中的第二同步信道帧区间内生成第一正交码；
第二正交码发生器，用来在第一同步信道帧的其余帧区间中的第二同步信道帧区间内生成第二正交码；和
解扩器，用来利用从第一和第二正交码发生器输出的第一和第二正交码对接收的同步信道信号进行解扩。
11．如权利要求10所述的移动台接收器，还包括利用PN序列对接收信道信号进行解扩的PN解扩器，其中PN序列的区间与第二同步信道帧的区间相同。
12．如权利要求9所述的移动台接收器，其中，所述判定器包括：
以符号为单位累加信道解扩器的输出的累加器；和
将按预定数个符号累加的信号与预定值进行比较的电路。
13．如权利要求9所述的移动台接收器，其中同步信道的超帧具有80ms的区间，第一同步信道帧具有26.7ms的区间，和第二同步信道帧具有8.89ms的区间。
14．一种用于CDMA通信系统的移动台接收器，其中该CDMA通信系统包括：同步信道的超帧区间；数个从超帧区间分段而成的第一同步信道帧，其中，超帧中的同步信道帧的首个同步信道帧中的同步信道信号是利用第一正交码来信道扩展的，而在其余同步信道帧中的同步信道信号是利用第二正交码来信道扩展的，该移动台接收器包括：
信道解扩器，用来利用第一正交码对在超帧中的同步信道帧的首个同步信道帧中的同步信道信号进行信道解扩，和利用第二正交码对在其余同步信道帧中的同步信道信号进行信道解扩；和
判定器，用来当用第一正交码解扩的信号超过阈值时，确定同步信道帧的边界，并在该同步信道帧的边界上检测同步位，以获得帧同步。
15．如权利要求14所述的移动台接收器，其中信道解扩器包括：
第一正交码发生器，用来在超帧的首个同步信道帧区间内生成第一正交码；
第二正交码发生器，用来在超帧的其余同步信道帧区间内生成第二正交码；和
解扩器，用来利用从第一和第二正交码发生器输出的第一和第二正交码对接收的同步信道信号进行解扩。
16．如权利要求15所述的移动台接收器，还包括利用PN序列对接收信道信号进行解扩的PN解扩器，其中PN序列的区间与同步信道帧的区间相同。
17．如权利要求14所述的移动台接收器，同步信道的超帧具有80ms的区间，和同步信道帧具有8.89ms的区间。
18．一种用于CDMA通信系统中的基站发送器的同步信道信号发送方法，其中该CDMA通信系统包括：同步信道的超帧区间；数个从超帧区间分段而成的第一同步信道帧，每个第一同步信道帧都具有第一区间；和数个从第一同步信道帧分段而成的第二同步信道帧，每个第二同步信道帧都具有第二区间，其中同步信道信号是通过第二同步信道帧发送的，该方法包括下列步骤：
生成同步信道信号；和
利用第一正交码对在每个所述第一同步信道帧中的第二同步信道帧的首个同步信道帧中的同步信道信号进行信道扩展，和利用第二正交码在其余同步信道帧中的同步信道信号进行信道扩展。
19．一种用于CDMA通信系统中的基站发送器的同步信道信号发送方法，其中该CDMA通信系统包括：同步信道的超帧区间；和数个从超帧区间分段而成的同步信道帧，每个同步信道帧具有第一区间，其中同步信道信号是通过同步信道帧来发送的，该方法包括下列步骤：
生成同步信道信号；和
利用第一正交码对在同步信道超帧中的同步信道帧的首个同步信道帧中的同步信道信号进行信道扩展，和利用第二正交码对在其余同步信道帧中的同步信道信号进行信道扩展。
20．一种用于CDMA通信系统中的移动台接收器的同步信道信号接收方法，其中该CDMA通信系统包括同步信道的超帧区间；数个从超帧区间分段而成的第一同步信道帧，每个第一同步信道帧都具有第一区间；和数个从第一同步信道帧分段而成的第二同步信道帧，每个第二同步信道帧都具有第二区间，其中在出自所述每个第一同步信道帧中的第二同步信道帧的首个同步信道帧中的同步信道信号是利用第一正交码信道扩展的，和在其余同步信道帧中的同步信道信号是利用第二正交码信道扩展的，该方法包括下列步骤：
利用第一正交码对在第一同步信道帧中的第二同步信道帧的首个同步信道帧中的同步信道信号进行信道解扩，和利用第二正交码对在其余同步信道帧中的同步信道信号进行信道解扩；和
当利用第一正交码解扩的信号超过阈值时，确定第一同步信道帧的边界，和在该第一同步信道帧的边界上检测同步位，以获得帧同步。
21．一种用于CDMA通信系统中的移动台接收器的同步信道信号接收方法，其中CDMA通信系统包括：同步信道的超帧区间；数个从超帧区间分段而成的同步信道帧，每个同步信道帧都具有第一区间，其中在超帧中的同步信道帧的首个同步信道帧中的同步信道信号是利用第一正交码信道扩展的，和在其余同步信道帧中的同步信道信号是利用第二正交码信道扩展的，该方法包括下列步骤：
利用第一正交码对在超帧中的同步信道帧的首个同步信道帧中的同步信道信号进行信道解扩，和利用第二正交码对在其余同步信道帧中的同步信道信号进行信道解扩；和
当利用第一正交码解扩的信号超过阈值时，确定同步信道帧的边界，和在该第一同步信道帧的边界上检测同步位，以获得帧同步。
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