CN1307754A - 码分多址通信系统中的伪随机噪声序列识别设备 - Google Patents

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Abstract

一种在异步CDMA通信系统的接收机中的PN序列识别设备。接收机在主同步信道上接收第一OGC,在辅助同步信道上接收第二OGC,主同步信道和辅助同步信道逐个符号进行同步。在PN序列识别设备中,第一OGC探测器探测第一OGC,并获得第一符号能量。第一同步器接收第一符号能量,使码片、符号和时隙同步,并输出第一同步信号。第二OGC探测器在接收第一同步信号时,每当收到第一同步信号就探测第二OGC,并获得识别组单元的基站中的第二符号能量。跳频图发生器比较第一符号能量和第二符号能量,确定在第二OGC中是否有空号,如果有空号则决定空号顺序,并产生第二OGC的跳频图。第二同步器基于跳频图使帧同步,并输出第二同步信号。PN序列发生器接收第一和第二信号及跳频图,并产生PN序列。

Description

码分多址通信系统中的 伪随机噪声序列识别设备
发明背景
1.发明领域
本发明总体上涉及异步CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)通信系统中的扩频设备，特别涉及通过把空号(null sign)分配给用于产生和识别跳频图的一部分正交码，来识别一个PN序列的设备。
2.相关技术说明
在CDMA通信系统中，正交码提供信道化，扰频码对数据进行加扰并提高频谱特性。总体而言，扰频码被称为PN(Pseudorandom Noise，伪随机噪声)序列。在CDMA通信系统中，伪随机噪声(PN)序列把调制信号带宽扩频到较大的发射带宽，并且通过使用与多址方案中的相同发射带宽，区别不同的用户信号。M序列码或Gold(戈尔德)序列码通常用作扰频(PN)码。
图1A所示为在一个典型的CDMA通信系统中，多个小区范围内基站使用的PN序列，图1B所示为一个产生PN序列的PN序列发生器的例子。图1A表示7个基站，每个基站使用不同于其它基站的PN序列。
有两种方法把PN序列分配给各基站。第一种方法是在所有基站使用相同载波并由参考时间信号同步的状态下，给所有基站分配相同的PN序列，并在特定的绝对时刻给各基站分配不同的序列相位。在这种情况下，各基站具有不同的PN序列偏移量。具体地说，基站把相同PN序列扩频的同相信号与带有不同偏移量的PN序列扩频的正交相位信号相加，来进行发射。相应寻址的移动台通过正交偏移量来识别基站。
第二种方法是给使用相同载波的相邻基站分配不同的PN序列。
按照第一种基站识别方法，仅存在一对PN序列。每个基站有相同的PN序列对和一个相应的独有的预分配PN偏移量。每个基站发射一个由PN序列扩频的同相信号和一个按预分配偏移量延迟由PN序列扩频的正交相位信号给移动台，让移动台识别该基站。各基站的PN序列偏移量如图1所示，基站BS#A到基站BS#G列在表1中。
表1
    基站     PN序列   偏移量     备注
    BS#A     PN_I，PN_Q     A 每个基站使用相同的PN序列，并且在相同时刻，依据其相应的偏移量产生一个PN序列
    BS#B     PN_I，PN_Q     B
    BS#C     PN_I，PN_Q     C
    BS#D     PN_I，PN_Q     D
    BS#E     PN_I，PN_Q     E
    BS#F     PN_I，PN_Q     F
    BS#G     PN_I，PN_Q     G
在常规的基站同步IS-95系统中，长度为215(＝32768＝64×512)的扩充PN序列是由长度为215-1的PN序列演化来的，在这种演化中，0出现14(15-1)次，且多插入一个0，以便区别各基站。通过分配给各基站512个起始点(偏移量#0到偏移量#511)中的一个，就能将它们识别出来，512个起始点是长度32768被64个码片单位相除得到的。因此，在运行如图1所示的基站时，有{a，b，c，d，e，f，g}{0，1，2，…511}，#{a，b，c，d，e，f，g}＝7。基站BS#1输出一个相对于基站BS#0的扩充PN序列具有64码片偏移量的扩充PN序列，而基站BS#2输出一个相对于基站BS#0的扩充PN序列具有(2×64)码片偏移量的扩充PN序列，如表2所示。
    基站   t＝0时的PN偏移量
    BS#0     0
    BS#1     64个码片
    BS#2     2×64个码片
    …     …
    BS#(p-1)     (p-1)×64个码片
    BS#p     p×64个码片
    …     …
    BS#510     510×64个码片
    BS#511     511×64个码片
在上述方法中，因为各基站利用从参考时间源如GPS(全球定位系统)卫星接收到的定时信息同时发射信号，所以能通过使用具有不同偏移量的一对I和Q信道PN序列来区别基站。也就是说，常规系统能区别每个基站，因为每个基站使用相同的PN序列，并能同时使用具有相应偏移量的相同PN序列对发送信号进行扩频。
图1B表示依据现有技术的PN序列发生器的例子。该PN序列发生器是218-1长度的Gold序列发生器。它使用10毫秒长度帧，同常规系统相比，缩减了帧长度。码片率相应于40960码片是4.096Mcps。PN序列发生器利用相应于基站序号的初始值来为各基站产生一个不同的PN序列。
在常规的方法中，因为各基站利用从参考时间源如GPS卫星接收到的定时信息同时发射信号，所以能通过使用具有不同偏移量的一对扩频I和Q信道PN序列来区别基站。但是，如果一个基站位于建筑物内或在地铁内，而不能直接从GPS卫星接收信号，那么同步CDMA通信系统就在可接收区域接收GPS信号并通过有线链路将GPS信号发射到该基站。由于通过有线链路接收到GPS信号带来的延迟，该基站滞后于其它基站的参考时间。因此，该基站基于不正确(也就是延迟了的)参考时间执行扩频操作来进行基站识别，这样用参考时间信息就不能识别该基站。另外，由于GPS卫星的运行是用于军事目的的，所以有意图的不正确运行或致命的损坏会引起通信网络的失败。
因此，提出了各基站异步的CDMA系统来解决各基站同步的CDMA系统中如上所述常规IS-95系统中固有的问题。但是，异步基站不能仅用成对的扩频PN序列偏移量区别出，如对同步系统可行的那样。也就是说，不能利用异步系统中的自相关性区别基站。这是因为在两个基站发射的信号之间存在争夺的概率，由于各基站未经时间校准，结果就不能确定何时两个相邻基站发射。尽管移动台接收到缘于两个基站输出争夺的信号的概率很低，但这个较低的概率可能会有决定性的影响。
因此，异步CDMA通信系统应该按这样的方法构建以克服前面所述的问题。那就是，移动台通过分析从相邻基站接收到的频谱信号，利用互相关性识别基站。采用这种方法，当移动台接通电源或在呼叫过程中测量相邻基站的信号长度以进行越区切换时，所有候选PN序列应该被逐个检验以寻找相应的基站。因而，在相同条件下，与同步系统相比，由于可能的争夺周期与异步系统中PN序列的数量成正比，将花费较长时间才能寻找到能提供服务的基站。因此，如果异步系统能容易地确定相应于在相应小区中进行发射的基站的PN序列，获得代码要求的时间就能较短。
我们知道，代码搜索是一个把接收到的信号序列相位与自发产生的相位序列之间的差别减小到低于半码片的处理过程。本发明目的就是针对PN序列识别和初始序列同步搜索而提出的。
由于在异步CDMA移动通信系统中，各基站没有绝对时间，移动台应该首先探测相应于各小区的序列类型。移动台应执行初始序列搜索程序，在该程序中，使用的扩频序列的起始点和原始扩频序列的起始点之间的差别是半码片或更小。获得的序列通过同步跟踪程序维持序列相位差在或小于半码片。探测序列类型所需时间非常长，已经提出了许多方法来探测异步小区相同扩频序列的类型。
异步CDMA通信系统的基站识别方法包括NTT，DoCoMo，Ericsson，TI(德州仪器)的实施方法。在这些方法中，TI的方案显示出最佳性能，因此下面做详细说明。在每个方案中，移动台采用并行相关器来探测快速序列搜索及PN序列类型，也就是PN序列组。平行相关器是互相关器，其数量与应该准备的PN序列组的数量相同。
在常规的TI实施方法中，依据下述三个步骤寻找小区：
步骤1：得到时隙同步。
步骤2：获得帧同步并且识别PN序列所属的组。
步骤3：获得PN序列同步。
在步骤1中，接收机获得时隙同步、符号同步和码片同步。在步骤2中，采用有17个元素的无逗点码获得帧同步，通过作非相关解调识别PN序列所属的组。接收机利用相应的相关器获得已识别PN序列组里的每个PN序列的相关值，比较获得的相关值，并且认为具有最高概率的PN序列就是覆盖当前移动台的基站所使用的PN序列。
图2A是在移动通信系统中使用TI实施方法的基站发射机的方框图。
异步CDMA通信系统的前向信道包括一个主同步信道(主SCH)，一个辅助同步信道(辅助SCH)，一个公共物理信道(CPCH)和一个专用物理信道(DPCH)。CPCH分为主CPCH和辅助CPCH。主CPCH是广播信道，辅助CPCH是当需要时被激活的公共信道，如寻呼信道。
标号200是指用于主同步信道的正交Gold码OGC#0发生器(以下称作第一OGC发生器)。该OGC#0发生器200的输出与主CPCH的一个符号长度相同，并且同辅助同步信道的正交Gold码OGC相互正交。主同步信道和辅助同步信道位于每个时隙的相同位置上。所有基站都将OGC#0用于主同步信道。主同步信道指示辅助同步信道在每个时隙中的位置。移动台用匹配滤波器探测主同步信道并完成符号同步、时隙同步和码片同步。放大器210把主同步信道的发射功率放大到期望的水平。用于辅助同步信道的OGC发生单元220(称为第二OGC发生器220)含有有关预定的跳频图的信息，并且根据跳频图信息在每个时隙产生相应的OGC。第二OGC发生单元220依据如图2C所示在一个帧的每个时隙里有16个OGC的跳频图，产生在相应基站中使用PN序列组的多个OGC。第二OGC发生单元220包括多个第二OGC发生器221到224，选择器228和控制器226。第二OGC发生器221在跳频图使用的S个OGC中产生第一个OGC#1。第二OGC发生器222在跳频图使用的S个OGC中产生第二个OGC，即OGC#2。如图2A所示，OGC发生器223在跳频图使用的S个OGC中产生第S-1个OGC，即OGC#(S-1)。OGC发生器224在跳频图使用的S个OGC中产生第S个OGC即OGC#S。选择器228在一些控制下有选择地输出特定的OGC。控制器226根据基于无逗点码的跳频图来控制选择器228。无逗点跳频图代表用于识别基站而产生出的第二OGC的序列。无逗点跳频图是互相正交的。在图2C中，每组是一个无逗点跳频图。第二OGC产生单元220可以在控制器226的控制下作为一个存贮器来输出存储的值。例如，在控制器226的控制下根据跳频图，通过加载不同的初始值到一个OGC发生器中，可以产生多个OGC。接收方把无逗点码解码以产生辅助同步信道的OGC跳频图，并且确定接收到的无逗点码是什么，因此完成帧同步任务，并识别哪个PN序列属于该组。放大器232把从第二OGC发生单元220接收到的辅助同步信道的发射功率放大到期望水平。当主和辅同步信道出现在每个时隙周期时，开关214和234闭合，否则断开。加法器212把第一、第二同步信道相加。多路分解器240将信道编码和交织的CPCH数据分解为I信道和Q信道数据。混合器242和243使多路分解器240的输出乘以一正交码，该正交码在各正向信道中提供信道化。放大器244和247把CPCH放大到期望水平。多路分解器260将信道编码和交织的CPCH分解为I和Q信道数据。混合器262和263使多路分解器260的输出乘以一正交码，该正交码在正向信道中提供信道化。放大器264和267把CPCH数据放大到期望水平。放大器210、232、244、245、264和265放大各信道的发射功率以保持各信道相关发射功率相等。加法器246和247把正向公共信道和正向专用控制信道的I信道信号和Q信道信号相加。复合扩频器(complex despreader)270将PN序列发生器268的输出与加法器246和247的输出复合相乘，以实现复合扩频。PN序列发生器268可以包括第一PN序列PN_I发生器266和第二PN序列PN_Q发生器267。
PN序列发生器的例子如图1B所示。加法器280和281将从加法器212接收到的主和辅助助同步信道信号与复合扩频器270的输出相加。滤波器282和283对加法器280和281的输出进行低通滤波。放大器284和285将滤波器282和283的输出放大到实际发射功率的水平。90°移相器292输出由Q信道相乘的载波sin(2πfct)，并作为由I信道相乘的载波cos(2πfct)的输入。混合器286和287将放大器284和285的输出与各载波相乘，并对放大信号的频率进行上变换。加法器290将混合器286和287的输出相加，并通过天线发射相加的信号。
图2B表示从图2A的基站发射机发射的信号的例子。
在图2B中，码片率是4.096Mcps，帧长是10msec。因此，PN序列的周期是40960码片(＝4.096Mcps×10msec)。如图2B所示。超级帧一般包括72个帧，每个帧有16个时隙。因此，一个时隙长度是0.625msec。
在图2B中，OGC#0(以下称为第一OGC)由所有基站共同使用，它存在于16Ksps的主CPCH的每个时隙的一个符号的主同步信道上。辅助同步信道出现在主同步信道周期中，该辅助同步信道在一帧中的多个OGC的跳频图对于每个PN序列组是不同的。第一OGC和辅助同步信道的OGC(以下称为第二OGC)位于每个时隙的相同位置上。第一和第二OGC是正交的。但是，在同步信道周期中，同步信道不和CPCH及DPCH正交。在同步信道周期中，可能没有CPCH符号发射，发射符号可能出现在其它CPCH和DPCH中，如图2B所示。由于主和辅助同步信道增加了同步信道周期相对于时隙中的其它周期的发射功率，所以最好在这个周期发射主CPCH。
图2C表示了在辅助同步信道上发射的一帧中每个时隙的第二OGC。在图2A中，如果方框220中的第二OGC的数量是16，那么不同的OGC跳频图就分配给每组的每个时隙，如图2C所示。相同的OGC在一个跳频图中会出现多次，并且产生无逗点码。如果512个PN序列由基站识别，并且PN序列组的数量是32个，那么象上述IS-95系统那样，16个PN序列组成一个组。
图3A是相应于图2A的基站发射机的移动台接收机的方框图。参照图3A，将说明在使用TI方案的异步CDMA通信系统中的正向接收机的结构。
对于载波cos(2πfct)的输入，90°移相器304通过相移输出载波sin(2πfct)。输入信号由多路分解器(未示出)分解为I信号和Q信号。混合器301将载波sin(2πfct)与I信号相乘，并输出I基带信号。混合器301将载波sin(2πfct)与Q信号相乘并输出Q基带信号。滤波器302和303仅仅对来自混合器300和301的输出的所需带宽信号进行滤波。匹配滤波器330探测来自滤波器302和303输出的第一OGC。平方器332使匹配滤波器330的输出平方。
码片/符号/时隙同步器334决定主同步信道是否出现在平方器332的输出的每个时隙中。该决定是通过对从匹配滤波器330和平方器332接收到的符号能量和参考能量进行比较而做出的。参考能量是接收机所知道的OGC#0的符号能量。在有主同步信道的情况下，也就是说，当探测第一OGC时，码片/符号/时隙同步器334计算出第一OGC和第二OGC之间的相关值，并且当相关值取最大值时，使时隙同步。因为主同步信道在符号率为16ksps情况下是在一个符号中，利用它使多个符号同步。进一步，码片/符号/时隙同步器334得到大致的码片同步，因为第一OGC#0在匹配滤波器中有一个峰值。
图3B、3C和3D表示不考虑多径分量和相邻基站的干扰分量而输入到匹配滤波器330中的信号。
由匹配滤波器探测的峰值位于三角形的顶点，峰值位置在每个时隙的起始点上。相关探测单元340在码片/符号/时隙同步器334的控制下运行。相关探测单元340包括多个相关器342、344和346。相关器342、344和346接收滤波器302和303的输出信号并探测相关值。在所有可用的S个OGC将由码片/符号/时隙同步器334平行探测的情况下，相关器的数量是N＝(S-1)个。正如以前所述，第二OGC的数字S是17，而相关器的数量N是16。如果N＜(S-1)，搜索器按并行和串行这两种方式运行。如果并行方式的所有情况都搜索过了，就可以说在相同时间得到的相关值已经历了相同的衰减和相同的信道环境。但是，如果串行搜索也完成了，那么当前搜索中的信道环境就不能说同下一次搜索中的一样。因此，如果不是输入信号存储在移动台且被搜索，那么很难得到精确的搜索结果，而且还导致后面解码无逗点码错误的增加。
下面针对一个范例S＝7，N＝16(即17个第二OGC和16个相关器)说明相关探测器的运行情况。第一相关器#0 342用17个第二OGC中的第一OGC#1计算带有输入信号的相关值。第二相关器#1 344用17个第二OGC中的第二OGC#2计算带有输入信号的相关值。第N个相关器用17个第二OGC中的第17个OGC#17计算带有输入信号的相关值。
当接收相关器342，344和346的输出时，每个平方器352，354和356从提供的相关值中获得符号能量。最大值探测器350从平方器352，354和356接收的符号能量之中探测最大符号能量，按探测顺序存贮相关器的序号，并根据存贮的序号产生长代码指数。最大值探测器350运行直到探测完16个最大符号能量。
无逗点码表62存贮无逗点码，如图2C所示。无逗点码解码器360用相关器序号、最大能量值和无逗点码表解码，并决定跳频图和具有最高概率的PN序列组。当从最大值探测器350输出的长代码指数含有相应无逗点跳频图的第二OGC时，时间点可能不同，并且由于无线信道环境本质的原因，可能探测出错误的第二OGC。因而，无逗点解码器360接收长代码指数，参照无逗点码表确定具有最高概率的无逗点跳频图，并认为该跳频图就是实际的无逗点跳频图。第一开关366连接在最大值解码器350和无逗点码解码器360之间，以使通过接收预定的信号把最大值解码器350和无逗点码解码器360接通。第一开关366在最大值探测器350探测第16个最大值时接通。
帧同步器364接收已确定的跳频图信息，以使多个帧同步，并输出一个帧同步信号以指示帧同步。帧同步信号施加到相关探测单元340、第一开关366、第二开关368和PN序列发生器312的输入。
具体地说，帧同步器364是基于从无逗点码解码器360接收到的无逗点跳频图信息进行帧同步的。帧同步器364输出帧同步信号到相关探测单元340上，因而停止其运行。帧同步器还输出帧同步信号到开关366上，以使第一开关366关断，然后基于跳频图，并行或串行获得被识别组里PN序列的相关值。如果N＝16，则帧同步器364使用17个相关器中的16个相关器获得16个候选PN序列的相关值。如果执行了校验程序，则最大值探测器350基于相关值大小识别相应基站中使用的PN序列。来自第二开关368的被识别的PN序列接通到无逗点解码器360上而产生的长代码指数施加到PN序列发生器312的输入上。在帧同步之前，第二开关368把由相关值探测器350探测的长代码指数输出到PN序列发生器312上。当做帧同步时，第二开关368把从无逗点解码器360接收到的跳频图信息输出到PN序列发生器312上。
当接收码片/符号/时隙同步信号和帧同步信号时，PN序列发生器312运行，并由长代码指数产生PN码。PN序列发生器312包括一个PN_I发生器314和一个PN_Q发生器316。复合解扩器310将从PN序列发生器312接收的PN码与从滤波器302和303接收到的信号复合相乘，进行复合解扩。被解扩的信号施加到基带处理器320上。
在上述过程中，PN序列发生器312基于码片/符号/时隙同步信号和帧同步信号运行，而且复合解扩器310复合解扩滤波器302和303的输出。PN序列发生器312含有第一PN序列PN_I发生器314和第二PN序列PN_Q发生器316。复合解扩器310的输出通过基带处理器320被解交织和信道解码，并恢复成从基站发射来的原始数据。
图3B、3C和3D分别表示为了识别PN序列组#1、#2和#21，由无逗点码产生的希望接收到的OGC跳频图信号。
如上所述，常规CDMA通信系统中的移动台为了识别PN序列组，使用等于组中OGC数量的相关器，而基站使用的PN序列属于那个组，结果，硬件变得很复杂。
而且，在从基站同时发射主和辅助信道的周期中失去了正交性。因此，在同步信道周期中的CPCH和DPCH的符号经历比其它符号更加严重的干扰。
                        发明总结
本发明的一个目的是提供一种在异步CDMA通信系统中使用开/关键控来识别PN序列的一种设备和方法，以减少移动台搜索基站的需求时间。
本发明的另一个目的是提供一种在异步CDMA通信系统中使用开/关键控来识别PN序列的一种设备和方法，以减小由正向辅助同步信道引起的干扰。
本发明的再一个目的是提供一种在异步CDMA通信系统中使用开/关键控来识别PN序列的一种设备和方法，以减小移动台的复杂性。
为了达到上述目的，提供了一种在异步CDMA通信系统中用于接收机中的一种PN序列识别设备，它接收主同步信道上的第一OGC和辅助同步信道上的第二OGC，主同步信道和辅助同步信道逐个字符同步。第一同步器接收第一符号能量，使码片、符号和时隙同步，并输出第一同步信号。当接收到第一同步信号时，第二OGC探测器每当接收第一同步信号时进行探测，并且获得基站中的第二符号能量以识别组单元。跳频图发生器比较所述第一和第二符号能量，确定空号是否在第二OGC中，如果空号存在，则确定空号顺序，并且产生第二OGC的跳频图。第二同步器基于跳频图使帧同步，并输出第二同步信号。PN序列发生器接收第一和第二信号及跳频图，并产生PN序列。
                      附图的简要说明
结合附图考虑，从下面详细说明中，本发明的上述目的和其它目的、特点及优点就会更加明显。
图1是当常规同步CDMA移动通信系统的小区布局面；
图2表示了常规同步CDMA移动通信系统中PN序列发生器的例子；
图2A是典型异步CDMA移动通信系统中的基站发射机的示意图；
图2B表示在异步系统中从基站发射的信号的结构；
图2C是在异步系统中识别基站使用的PN序列组的OGC跳频图；
图3A是典型异步CDMA移动通信系统中的移动台接收机的方框图；
图3B表示异步系统中移动台接收信号的例子；
图3C表示异步系统中移动台接收信号的另一例子；
图3D表示异步系统中移动台接收信号的第三个例子；
图4A是依据本发明实施例的异步CDMA移动通信系统中的基站发射机的方框图；
图4B表示异步系统中从基站发射的信号的结构；
图4C是在异步系统中识别基站使用的PN序列组的OGC跳频图表；
图5A是依据本发明实施例的异步CDMA移动通信系统中的移动台接收机的方框图；
图5B表示异步系统中移动台接收信号的例子；
图5C表示异步系统中移动台接收信号的第二个例子；并且
图5D表示异步系统中移动台接收信号的第三个例子。
                  优选实施例的详细说明
下面将参考附图详细说明本发明的优选实施例。在下面的说明中，熟知的功能和结构不作详细说明，因为不必要的细节会使本发明不清晰。
图4A是依据本发明实施例的移动通信系统中的基站发射机的方框图。
当S个正交Gold码发生器OGC通过使用(S-1)个OGC和开关键控组合用于识别PN序列组时，本发明等同于常规系统。
本发明利用关状态(也就是空号)与任何使用的信号都正交这一基本原则。也就是，通过利用(S-1)个OGC和一个空号构造S个第二正交OGC以识别PN序列组，而不是S个第二OGC的跳频图。在这种情况下，空号和其它第二OGC都正交，从而获得和常规跳频图相同的效果。
图4A是依据本发明的基站发射机的方框图，图4B表示依据本发明的基站发射的信号的结构，图4C表示用空号代替第二OGC#1的情况。
除OGC发生单元220或开关434在组成和运行方面不同以外，图2A的常规发射机和本发明的发射机是相同的。因而，图4A所示的发射机的详细说明就省略了。下面只说明依据本发明构造的OGC发生单元220。
在图4A中，第二OGC发生单元420依据由无逗点码组成的跳频图而产生辅助同步信道OGC并在每个时隙中发射。这里，空号也是一个辅助同步信道OGC。OGC发生单元420包括(S-1)个第二OGC发生器222到224，一个空号发生器421和一个控制器226。空号发生器421在控制器226的控制下产生一个空号。当空号发生器421设置成图4A中的OGC#1发生器时，可以是各式各样的。应该意识到第一OGC#1由空号代替。空号发生器421表示在图中以指示辅助同步信道没有在分配空号的时隙中发射。所以，它可以不是实际的发射机，通过断开相应时隙中的开关434可以获得相同的效果。而开关214和434按现有技术以相同方式操作，当操作开关434以产生空号时，这些开关可能运行不同。
图4B表示依据本发明实施例的基站发射信号的结构。这和图2B所示的信号的结构是相同的，除了由于使用空号，OGC的序号从S(s＝1，2，…S)减到(S-1)(s＝2，3，…，S)之外。
图4C表示在辅助同步信道上发射的帧时隙中的OGC。这里S＝17，待识别PN序列组的序号是32。参考图4C，图2C中的OGC#1由空号所替换。空号在图4C中总共发生45次替换。因为空号数目的增加，由系统中辅助同步信道引起的正向链路中的干扰进一步降低。因而，图2C中的OGC常常用空号代替。假定主和辅助同步信道的发射功率与图2C中的相同，则由辅助信道引起的平均干扰降低了约8％(＝45/(32×16)＝0.08789)。
图5A是依据本发明实施例的移动台接收机的方框图，图5B、5C和5D表示图4C中关于PN序列组#1、#2和#21的接收信号的例子。
图5A中的移动台接收机可用作图2A的基站和图4A的基站发射机的对方。这是可能的，因为即使基站发射OGC#1，本发明的接收机也会忽略该信号，也就是说，不为OGC#1分配相关器。
正交移相器304通过把接收的载波cos(2πfct)移相90°而输出载波sin(2πfct)。输入信号由多路分解器(未示出)分解为I信号和Q信号。混合器300把I信号与载波cos(2πfct)相乘，并输出I基带信号。混合器301把Q信号与载波sin(2πfct)相乘，并输出Q基带信号。滤波器302和303只过滤来自混合器300和301输出的必要的基带信号，并探测第一OGC。平方器332把匹配滤波器330的输出平方，并输出第一OGC的符号能量作为主同步信道的符号能量。该符号能量施加到码片/符号/时隙同步器334和跳频图解码器550的输入上。
相关探测单元540探测从滤波器302和303的输出上接收到的第二OGC的相关值。相关探测单元540包括一个虚拟相关器542和N个相关器。虚拟相关器542不是真实存在的。虚拟相关器542的输出施加到虚拟平方器552的输入上。N个相关器344和346的输出施加到它们相应的平方器354和356上。虚拟平方器552不是真实存在的。探测空号的虚拟相关器542在本发明的说明中用虚线标出。匹配滤波器330，平方器332和指数发生器550决定了空号出现或不出现及顺序，将在后面对其进行说明。平方器354和356将输入信号平方以产生符号能量。
指数发生器550接收来自平方器354到356的符号能量，和来自平方器332而不是虚拟平方器552输出的第一OGC的符号能量，并按符号能量升高的顺序输出长代码指数。指数发生器550包括最大值探测器551，放大器553和比较器555。最大值探测器探测从平方器354到356接收的最大符号能量，并按符号能量升高的顺序存贮相关器的序号。放大器553放大从平方器332接收到的符号能量。比较器555将从放大器553接收的符号能量和从最大值探测器551接收的符号能量进行比较，并且如果前者大于后者，则产生一个空号。
更具体一些，符号发生器550从平方器332接收符号能量。放大器553以主同步信道与辅助同步信道发射能量的比率的倒数放大符号能量，并且把放大的信号施加到比较器555上。输入信号与图3A中相应的相关器#0对应，但被认为是实际不存在的虚拟相关器552的输出。因为虚拟相关器542和它相应的平方器552实际上并不存在，用虚线将它们标记。如果N＝(S-1)，N个相关器在码片/符号/时隙同步器334的控制下运行，相比之下，采用现有技术，是S(＝N+1)个相关器运行。如果S＝17，N＝16，并且每个PN序列组的PN序列数量也是N(＝16)。这里，PN序列的总数就是512(＝32×16)。因而，就获得了帧同步，并通过相关性识别出了PN序列。滤波器302和303的输出施加到相关探测单元340的相应相关器上。如果S＝17，N＝16，则相关器#1 344获得接收信号和第二OGC#2之间的相关值，相关器#N346获得接收信号和第17个OGC#17之间的相关值。平方器354和356计算相关器344和346输出的符号能量。指数发生器存储从平方器332、354和356接收的最大符号能量，并将输出具有最高符号能量的相关器的序号存贮起来。指数发生器550和图3A中的最大值探测器运行时相同，除了由于使用空号而使输入的序号比最大值探测器350的序号少1。比较器555把从平方器332接收的符号能量与从最大值探测器551接收的符号能量进行对比。如果前者比后者大，比较器555认为已收到了空号并且改变施加到无逗点码解码器360上的信号大小和正交码指数。例如，如果比较器根据相关器的序号顺序运行，并且从平方器332输出的符号能量比相关器#4的符号能量大，则空号的正交码序号就是#4，并且相关器#4之后预定的序号按顺序地增加1。
码片/符号/时隙同步器334确定主同步信道是否出现在平方器332输出的每个时隙中。码片/符号/时隙同步器334在有主同步信道的情况下，使用第一OGC使时隙同步，也就是第一OGC。因为在符号率为16ksps情况下，主同步信道只是在一个符号周期中，利用这个事实使符号同步。更进一步，因为第一OGC#0在匹配滤波器中有一个峰值，所以码片/符号/时隙同步器334获得了大致的码片同步。
象在现有技术中那样，后续程序步骤以相同方式运行。无逗点码解码器360使用无逗点码表362进行解码并决定最高概率的跳频图。一旦跳频图确定下来，帧同步器364就使帧同步，并确定由码片/符号/时隙同步器334确定的时隙中哪一个时隙是第一个。帧同步器364使相关探测器420停止获得OGC和识别OGC跳频图的接收信号之间的相关值的操作，并使第一开关366断开，然后基于跳频图，并行或串行得到一个被识别组中的PN序列的相关值。如果N＝16，则帧同步器364用17个相关器中的16个相关器获得16个候选PN序列的相关值。如果验证程序没有进行的话，指数发生器550基于相关值的大小会同时识别用在相应基站中的PN序列。被识别的PN序列通过第二开关368接通到无逗点码解码器360而产生长代码指数，该长码指数施加到PN序列发生器312的输入上。在上述程序中，当接收到码片/符号/时隙信号和帧同步信号时，PN序列发生器312运行，并由长代码指数产生一个PN码。PN序列发生器312包括PN_I发生器314和PN_Q发生器316。复合解扩器310把从滤波器302和303接收到的信号与从PN序列发生器312收到的PN码相乘，以复合解扩。被解扩的信号施加到基带处理器320上。基带处理器320通过对复合解扩器310的输出解交织和信道解码，恢复从基站发射的数据。
图5B、5C和5D表示在移动台接收机上接收到的希望跳频图，每个图包括由无逗点码产生的空号，用于识别图4C中的PN序列组#1、#2和#21。虚拟相关器未用实线标记，因为它不是实际存在的。正如图5B中由标号510、512和514指出的，匹配滤波器的输出在其起动时有一个周期性峰值，并且确定是否有一个使用匹配滤波器输出值的空号。同样的说明可用于图5C和5D。
图4C中跳频图表是通过用图2C中跳频图表的空号替换掉OGC#1而产生的。因而在现有技术中遇到的引起干扰的OGC#1可以去掉，并且移动台确定使用(S-1)个相关器的空号出现或不出现，确定用于接收主同步信道而不是S(＝N+1)个相关器的匹配滤波器的输出。也就是说，因为在包含空号的时隙中的(S-1)个相关器的输出为低电平，而在该时隙中的匹配滤波器的输出是高电平，因此可以确定该时隙中的辅助同步信道的OGC是空号。虽然在一些信道情况下会发生一些错误，但这些错误在使用常规无逗点码解码器后可以减少。输入到无逗点码解码器的信号强度是从包含空号的时隙中的主同步信道强度推导出的。也就是说，主同步信道发射功率与辅助同步信道发射功率的比率是作为系统的参数给定的。因此，如果不是接收到空号而是OGC#1，那么，移动台能从主同步信道强度探测出辅助同步信道的强度。被探测值施加到无逗点解码器上进行解码。
依据本发明，用空号替换一个第二OGC减少了由辅助同步信道引起的干扰，而不改变搜索特性、相关器的序号、以及移动功耗和复杂性。
尽管参考一定的优选实施例，对本发明进行了表示和说明，本领域普通技术人员仍可以理解，可以对本发明做多种多样形式上和细节上的改变，而不脱离本发明的实质和范围，并且，本发明的实质和范围由附加的权利要求书所定义。

Claims (9)

1.一种异步CDMA通信系统中的发射机，包括：
用于产生PN序列的PN序列识别设备，PN序列的多个第二正交Gold码(OGC)中有一个由空号代替。
2.一种异步CDMA通信系统中接收机中的PN序列识别设备，该识别设备在主同步信道上接收第一OGS，在辅助同步信道上接收第二OGC，辅助同步信道与主同步信道逐个字符同步，所述识别设备包括：
第一OGC探测器，用于探测第一OGC并获得第一符号能量；
第一同步器，用于接收第一符号能量，使码片、符号和时隙同步，并输出第一同步信号；
第二OGC探测器，当接收第一同步信号时，每当收到第一同步信号时探测第二OGC，并且获得识别组单元的基站中的第二符号能量；
跳频图发生器，用于比较第一符号能量和第二符号能量，决定第二OGC中是否有空号，如果有空号，则决定空号顺序，并产生第二OGC的跳频图；
第二同步器，用于基于跳频图进行帧同步，并输出第二同步信号；和
PN序列发生器，用于接收第一、第二信号及跳频图，并产生PN序列。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述第一OGC探测器包括：
匹配滤波器，用于探测在主同步信道收到的第一OGC；和
第一平方器，计算第一OGC的符号能量。
4.如权利要求2所述的设备，其中所述第二OGC探测器包括：
多个相关器，用于探测在辅助同步信道收到的多个第二OGC之中的除空号之外的第二OGC；和
第二平方器，用于计算从相关器收到的第二OGC的符号能量。
5.如权利要求2所述的设备，其中所述跳频图发生器包括：
跳频图估计器，用于确定是否有空号存在，如果有空号，则比较第一符号能量和多个第二符号能量中的每一个，决定空号顺序，并估计第二OGC的跳频图；和
跳频图决定器，用于存贮无逗点码表，比较已估计的跳频图和无逗点码表，并决定跳频图。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述跳频图估计器包括：
最大值探测器，用于探测最高的第二符号能量，并且按顺序存放最高符号能量及具有最高符号能量的相关器序号；
放大器，用于以第一符号能量的发射功率与存贮的第二符号能量的发射功率之比的倒数，放大第一符号能量；还有
比较器，通过比较放大的第一符号能量和存贮的第二符号能量，决定空号的出现及顺序，并产生估计的跳频图。
7.如权利要求5或6所述的设备，其中所述跳频图决定器包括：
无逗点码表，用于存贮无逗点码表；和
跳频图决定器，用于接收估计的跳频图，比较估计的跳频图和无逗点码表，决定跳频图，把跳频图输出到第二同步器和PN序列发生器上。
8.如权利要求6所述的设备，其中所述比较器按探测顺序比较第一符号能量与多个第二符号能量中的每一个，并在输出第二符号能量的相关器的序号之前插入比第一符号能量小的第二符号能量。
9.如权利要求7所述的设备，还包括第一开关，用于在产生第二同步信号时，阻止信息从跳频图估计器施加到跳频图决定器上。
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