CN1345139A - 码分多址传送系统中的发送器和发送方法 - Google Patents

Abstract

一种能够快速地建立长码的获取过程的CDMA系统,该长码是一种其周期显著地大于符号长度的扩展码。长码的接收相位以下法估算而得:将先验码插入扩展信号,后者每隔固定间隔由长码所扩展;以及检测接收先验码的起始时标值,其中先验码与长码的相关值几乎为零,及先验码的自相关值具有三角形分布。其发送器具有先验码插入电路,及其接收器具有先验码的拷贝生成电路。此外,该系统包括众多相关器和电路。

Description

码分多址传送系统中的发送器和发送方法

本申请是第95192239.4号专利申请(申请日：1995年12月27日，名称：在码分路存取发送系统中建立扩展码获取的设备和方法)的分案申请。

本发明涉及一种在CDMA传送系统中建立扩展码获取过程的设备和方法，该CDMA传送系统在移动通信系统中使用扩展频谱从而实现多路存取。

在直接序列(DS)CDMA传送中，信息数据在发送前经受第一次调制，然后经受第二次调制，在第二次调制中使用高速扩展信号将第一次调制的信号扩展。在接收端，接收的宽带信号(扩展信号)首先通过称为去扩展的过程转换为原先的窄带信号，然后经受通常的解调。在接收端的去扩展过程是通过检测接收信号及与接收信号中的扩展码相位同步的扩展码拷贝之间的相关特性而实现的。为恢复信息数据，必须相应地使扩展码拷贝与接收信号中的扩展码同步。

同步操作大致分为两个过程：获取和跟踪。获取过程在窄于正负一个基片(chip)的足够小的范围内捕获接收的扩展码与扩展码拷贝之间的相位差，因用作扩展码的正交码的自相关特性通常只在正负一个基片范围内即可获取。然后跟踪过程将两个码的相位差保持在此范围内。由于本发明只涉及获取过程，因此下面将描述常规获取方法。

通常以如下方式获取扩展码：首先将接收信号和扩展码拷贝相乘并在一个扩展码周期内将乘积积分从而得到两个码的相关特性。其次，在平方律检测相关输出量之后确定检测输出量是否超过阈值，从而确定获取过程。由于在发送端和接收端之间的载波相位并不同步，因此难于在去扩展过程之前知道载波相位。因此使用非相关法，其中在完成阈值确定之前使用平方律对相关和积分信号进行检测从而将载波相位的影响去除。

通常可使用实行时域积分的滑动相关器或使用实行空域积分的匹配滤波器检测获取的相关特性。匹配滤波器是一个其抽头数目相当于处理增益及将扩展码用作抽头系数的FIR滤波器(横向滤波器)。由于匹配滤波器使用空域积分立刻完成接收信号中的扩展码与扩展码拷贝之间的相关检测，因此获取过程在部分时间内完成。然而匹配滤波器具有其数目对应于处理增益的抽头。此外，完成相关检测的速率必须至少为芯片速率的两倍，因为匹配滤波器必须在接收的限带信号顶峰位置调整其采样时标。因此匹配滤波器需要其抽头数目两倍于处理增益，它带来的缺点是它的电路尺寸大于滑动相关器的电路尺寸。

本发明涉及与信息符号长度相比具有很长周期的长码的获取过程，因此一般认为很难使用匹配滤波器加以实现。因此将结合本发明考虑使用滑动相关器的获取过程。

在扩展码拷贝与包括噪音的接收信号之间计算相关特性，及该相关输出量通过平方律检测器经受包络线检测。积分与转储电路将检测的输出量在一段保持时间τ内进行积分。积分的输出量经受阈值处理。虽然滑动相关法的电路配置简单，但它的缺点是获取过程所需时间长。

在用于蜂窝式通信的CDMA中，在建立起用于发送由声音代表的信息数据的通信信道之前通过控制信道在基站和移动站之间交换控制信息。一般而言，增大的扩展码周期可提供更多的扩展码数目，虽然由于相位不确切性的增大而使获取时间增大，但多路转换数目也增大了。考虑到此特性，在所建议的方法中在控制信道中使用短码而在通信信道中使用叠加在短码上的长码，短码周期等于信息数据的一个符号间隔，而长码周期比信息数据符号间隔大得多。在此方法中，使用短码完成了控制信道的获取过程，而通信信道的获取过程则通过将相位信息插入通信信道中长码的起始位置而实现。因此通信信道的获取过程的起始状态是在基站与移动站之间的芯片相位差不多同步。其结果是两个信道的获取过程均可在短期内建立起来。

然而本方法有一个问题，即它在控制信道中应用短码。因为正交码的数目决定于码长度，所以用短码将控制信道扩展的做法将会明显地限制控制信道的数目。当指定有限数目的控制信道时，必需与控制信道结合起来进行扩展码管理。为避免此种管理，需要更大数目的控制信道，在此种情况下必须在某种程度上增加控制信道的码长度。因此控制信道必需使用其周期大于信息数据的一个符号周期的扩展码。在此情况下加快获取过程就变得重要了。

本发明的一个目的是提供一种用于在CDMA传送系统中建立扩展码获取过程的设备和方法，后者能在使用长码的直接序列CDMA传送系统中在短时间内建立获取过程。

本发明的第一个方面提供一种在CDMA传送系统中的发送器，该发送器包括：

长码生成装置，用于生成长码，后者是其周期大于信息符号长度的扩展码；

扩展装置，用于通过使用长码将发送信息扩展而生成宽带扩展信号；

先验码生成装置，用于生成一个代表长码相位的先验码，该先验码与长码之间的互相关值小得可以忽略；

先验码插入装置，用于每隔预定的固定间隔将先验码插入扩展码以形成帧；以及

发送装置，用于发送帧。

此处先验码可包括平滑地变化的自相关值及过零点。

先验码的自相关值可具有三角形分布。

先验码可具有阶梯状分布。

先验码可具有比长码短的周期。

先验码插入装置可在通信开始时在预定范围内将先验码插入扩展信号。

先验码生成装置可包括用于生成供卷积用的预定码的装置和用于在供卷积用的码与长码之间实行卷积运算以输出先验码的计算装置，以及先验码插入装置可将计算装置输出量插入扩展信号中。

本发明的第二个方面提供CDMA系统中的获取设备，该CDMA系统接收包括扩展信号和先验码在内的接收信号从而将所需信息进行调制，该扩展信号由长码扩展，该长码是具有比信息符号长度大的周期的扩展码，该先验码与该长码的互相关值小得可以忽略，该先验码代表该长码的相位，该获取设备包括：

第一相关装置，用于生成长码拷贝和用于计算接收信号与长码拷贝之间的相关特性；

第二相关装置，用于生成先验码拷贝和用于计算接收信号与先验码拷贝之间的相关特性；

相位估算装置，用于根据第二相关装置输出量估算长码的接收相位；以及

用于根据相位估算装置的输出量控制长码拷贝的生成相位的装置。

此处，可每隔固定周期将先验码插入扩展信号中，其中

第二相关装置可包括一对相关器，后者所包括的一个相关器生成一对先验码的拷贝，即由第一先验码的拷贝和第二先验码的拷贝组成的一对，该对先验码拷贝之间的相关检测起始时标值偏移一个量Δ，该相关器计算第一先验码拷贝与接收信号之间的相关特性，该第二相关装置所包括的另一个相关器计算第二先验码拷贝与接收信号之间的相关特性；以及

相位估算装置可根据这对相关器的输出量估算长码的接收相位。

这对相关器中的每一个可在先验码的一个周期内将接收信号与该先验码拷贝的乘积进行积分；以及

相位估算装置可自两个积分值中估算长码的接收相位。

第二相关装置可包括m对相关器，此处m是大于1的整数及其中相邻相关器对之间的相关检测和积分的起始时标值在时间上偏移T_A/m，此处T_A是先验码长度。

相位估算装置可包括用于选择一对产生最大输出量的相关器的装置，以及可根据最大输出量和它们的检测时标值估算长码的接收相位。

相位估算装置可自最大输出量和它们的检测时标值获取过零点，在该过零点处接收信号与先验码拷贝之间的相关值成为零值，该相位估算装置可自过零点中估算先验码的接收相位，以及控制装置可根据先验码的接收相位估算值控制长码拷贝的生成相位。

控制装置可如此设置长码拷贝的生成相位，以使生成相位处于两相位估算装置估算的先验码接收相位的中心，并且可实行非均匀搜索，以便当长码拷贝相位与接收信号中长码相位不同步时在更大范围内将长码拷贝的生成相位逐渐偏移。

先验码可只在扩展码的初始部分插入。

先验码可只在控制信道的扩展码的初始部分插入。

第一相关装置可以是一个滑动相关器。

第二相关装置可包括I相关器和Q相关器，该I相关器对正交检测后接收信号的载波信号的I分量(同相分量)与先验码拷贝的I分量之间的相关特性进行检测，该Q相关器对正交检测后接收信号的载波信号的Q分量(正交分量)与先验码拷贝的Q分量之间的相关特性进行检测，其中相位估算装置可使用I分量和Q分量两者估算长码的接收相位。

相位估算装置可获取I相关器输出量和Q相关器输出量的复数幅值，以及可使用该复数幅值估算长码的接收相位。

相位估算装置可将I相关器输出量与Q相关器输出量进行比较，以及可使用具有较大绝对值的输出量估算长码的接收相位。

相位估算装置可自I相关器输出量中获取长码的接收相位估算值和自Q相关器输出量中获取长码的接收相位估算值，以及可将这两个接收相位估算值求平均值以估算长码的接收相位。

本发明的第三方面提供CDMA系统中的接收器，该CDMA系统接收包括扩展信号和先验码在内的接收信号而将所需信息解调，该扩展信号由长码所扩展，而该长码是其周期长于信息符号长度的扩展码，该先验码与该长码的互相关值小得可以忽略，该先验码代表长码的相位，该接收器包括：

第一相关装置，用于生成长码拷贝及用于计算接收信号和长码拷贝之间的相关特性；

第二相关装置，用于生成先验码拷贝及用于计算接收信号和先验码拷贝之间的相关特性；

相位估算装置，用于根据第二相关装置的输出量估算长码的接收相位；

用于根据相位估算装置输出量控制长码拷贝的生成相位的装置。

本发明第四个方面提供CDMA传送系统，该CDMA传送系统包括：

长码生成装置，用于生成长码，该长码是其周期大于信息符号长度的扩展码；

扩展装置，使用长码将发送信息扩展从而生成宽带扩展信号；

先验码生成装置，用于生成代表长码相位的先验码，其中先验码与长码之间的互相关值小得可以忽略；

先验码插入装置，用于每隔预定的固定间隔将先验码插入扩展信号以形成帧。

发送装置，用于发送帧；

接收装置，用于接收帧；

第一相关装置，用于生成长码拷贝及用于计算接收信号与长码拷贝之间的相关特性；

第二相关装置，用于生成先验码拷贝及用于计算接收信号与先验码拷贝之间的相关特性；

相位估算装置，用于根据第二相关装置输出量估算长码的接收相位；以及

用于根据相位估算装置输出量控制长码拷贝的生成相位的装置。

本发明第五方面提供CDMA传送系统中的发送方法，该发送方法包括以下步骤：

生成长码，该长码是其周期大于信息符号长度的扩展码；

使用长码将发送信息扩展从而生成宽带扩展信号；

生成代表长码相位的先验码，该先验码与长码之间的互相关值小得可以忽略；

每隔预定的固定间隔将先验码插入扩展信号以形成帧；以及发送帧。

本发明第六方面提供CDMA系统中获取扩展码的方法，该CDMA系统接收一个包括扩展信号和先验码在内的接收信号从而将所需信息进行调制，该扩展信号由长码所扩展，该长码是其周期大于信息符号长度的扩展码，该先验码与长码的互相关值小得可以忽略，该先验码代表长码相位，该获取方法包括以下步骤：

生成长码拷贝；

计算接收信号与长码拷贝之间的相关特性；

生成先验码拷贝；

计算接收信号与先验码拷贝之间的相关特性；

根据接收信号与先验码拷贝之间的相关特性估算长码的接收相位；以及

根据所估算的长码接收相位控制长码拷贝的生成相位。

本发明第七方面的CDMA传送方法包括以下步骤：

生成长码，该长码是其周期大于信息符号长度的扩展码；

使用长码将发送信息扩展从而生成宽带扩展信号；

生成代表长码相位的先验码，该先验码与长码之间的互相关值小得可以忽略；

每隔预定的固定间隔将先验码插入扩展信号以形成帧；

发送帧；

接收帧；

生成长码拷贝；

计算接收信号与长码拷贝之间的相关特性；

生成先验码拷贝；

计算接收信号与先验码拷贝之间的相关特性；

根据接收信号与先验码拷贝之间的相关特性估算长码的接收相位；以及

根据所估算的长码接收相位控制长码拷贝的生成相位。

图1的框图显示根据本发明的CDMA系统第一实施例的发送器配置；

图2的原理图显示根据本发明的包括扩展信号和先验码在内的发送帧；

图3A和3B的图形中每一个图形阐述先验码其自相关特性及其与扩展码的相关特性的例子；

图4A和4B的图形中每一个图形阐述先验码、其自相关特性及其与扩展码的相关特性的另一个例子；

图5A-5C的波形图阐述用卷积法生成先验码的方法，其中图5A阐述扩展码的波形，图5B阐述卷积码X的波形，及图5C阐述先验码的波形；

图6的框图显示根据本发明的CDMA系统第一实施例的接收器配置；

图7的框图显示图6中所示接收器中去扩展器的内部配置；

图8的原理图阐述一对相关器与接收信号之间的时序关系；

图9的图形阐述用于根据一对相关器的最大相关输出量R1和R2及它们的检测时标值t1和t2估算接收先验码的起始时标值的方法；

图10的原理图阐述用于在非均匀搜索中设置估算相位的顺序；

图11A和11B的流程图显示第一实施例的操作；

图12A和12B的图形阐述接收信号与先验码之间相关特性的同相和正交分量；以及

图13-15的框图显示根据本发明的CDMA系统中接收器主要部分的配置。

将参照附图描述本发明。

实施例1

图1的框图显示根据本发明的CDMA传送系统中发送器的配置。

发送器生成如图2所示的帧并将它发送。

图2中每隔固定间隔T_B将先验码12插入由长码所扩展的长码扩展段11中以形成帧10。此处先验码12是用于估算长码接收相位的信息，该先验码长度约为10个符号周期。另一方面，长码扩展段11的长度等于长码周期，约1,000个符号周期。这些长度可以相当随意地设置。在下面的描述中，先验码12的长度称为先验码长度T_A，及先验码12与长码扩展段11的组合称为先验块，其周期T_B称为先验周期。

图3A阐述具有阶梯状分布的先验码12A，及图3B阐述它的自相关特性及与长码的互相关特性。如图3B中所示，先验码12A的自相关值具三角形分布13，及它与长码的互相关值抑制至几乎为零。因此，将先验码12A和长码以固定的相位关系连接入帧以待发送，并在接收端检测先验码12A的自相关值，这就可能检测先验码12A的位置。

图4A阐述另一个先验码12B，及图4B阐述它的自相关特性及与长码的互相关特性。如图4B中所示，先验码12B的自相关值具有如图3B一样的三角形分布，及它与长码的互相关值抑制至几乎为零。

图5A-5C阐述用于生成先验码12B的方法。图5C中所示先验码12B可通过在码X与扩展码15间求卷积而获得，其中码X的周期为如图5B所示的T_A及扩展码15的周期为如图5A所示的T_A。卷积是众所周知的运算。

回到图1，送至发送器的输入端21的发送信息提供给帧生成/映射块22。帧生成/映射块22自发送信息中制作帧并根据调制方法实现映射。由生成/映射块22输出的发送信息的同相分量D_I(t)和正交分量D_Q(t)送至码扩展器23的乘法器23_I和23_Q。

另一方面，作为扩展码的长码的同相分量C_I(t)和正交分量C_Q(t)自长码生成器24分别送至乘法器23_I和23_Q。乘法器23_I使发送信息D_I(t)与长码C_I(t)相乘，及乘法器23_Q使发送信息D_Q(t)与长码C_Q(t)相乘。由于此，发送信息由长码所扩展，因此图2中的长码扩展段11得以生成。生成的长码扩展段11送至信号开关25。

另一方面，由先验码生成器26生成的先验码的同相分量P_I(t)和正交分量P_Q(t)直接自先验码生成器26送至信号开关25。信号开关25根据来自开关控制器27的开关信号将先验码12与长码扩展段11进行切换以向D/A转换器31_I和31_Q提供具有图2中所示格式的帧10。

送至D/A转换器31_I和31_Q的发送信息(扩展信号)在转换为模拟信号后送至正交调制器32。正交调制器32用扩展信号对由振荡器33提供的载波信号进行正交调制。正交调制的扩展信号由BPF(带通滤波器)34限带，并送至频率转换器35。频率转换器35使用来自本地振荡器36的信号完成正交调制的扩展信号的频率转换，其输出量由BPF37限带，并自天线38发送出去。

图6的框图显示根据本发明的CDMA传送系统的接收器的全部配置。由天线51接收的无线电波由BPF52限带至如此程度以使所需接收信号不会失真。限带的接收信号由混频器53用来自本地振荡器54的本地信号进行混频以实现频率转换。频率转换过的信号由AGC(自动增益控制器)55校正至正常电平。插入BPF52以确保AGC55的正常运行。

其次，接收信号由准相干正交检测器57使用来自本地振荡器56的本地信号进行准相干正交检测，该本地信号频率与接收信号的载波频率相同。该准相干正交检测器57的输出量由A/D转换器58_I和58_Q转换为数字扩展信号。该扩展信号由去扩展器60去扩展后，即得到所需信号。去扩展的信号由解调器61解调，及自输出端62输出所需信息。

图7的框图显示去扩展器60的配置。来自A/D转换器58_I的数字扩展信号送至相关器CR1-CR2m的乘法器71，同时送至滑动相差器SC_I的乘法器81。另一方面，来自A/D转换器58_Q的数字扩展信号送至滑动相关器SC_Q的乘法器81。这两个滑动相关器SC_I和SC_Q用作扩展码生成器。

每个乘法器71将扩展信号乘以由先验码生成器72提供的先验码拷贝，并将乘积提供给积分和转储电路73。该积分和转储电路73在一个先验码长度T_A内将乘积积分。乘法器71，先验码生成器72及积分和转储电路73构成相关器CR_K(K＝1-2m)。图7的去扩展器组成m对相关器CR₁，CR₂，…，CR_2m。每对相关器中的两个相差器之间的相关检测(积分)起始时标值偏移Δ值。例如，成对的相关器CR₁和CR₂之间的相关检测(积分)起始时标值Δ偏移Δ值。此外，相邻相关器对之间的相关检测(积分)起始时标值偏移T_A/m值。例如，相邻相关器对CR₁和CR₃之间的相关检测(积分)起始时标值偏移T_A/m值。

2m个相关值与相关值的相关检测时标值一起存放于相关存储器74中。此处相关检测时标值意味着各自相关器中的积分起始时标值。存放于相关存储器74中的mT_B/T_A对的相关值和相关检测时标值通过开关75送至最大相关检测器76和长码相位估算器77。在下面将描述的长码的接收相位估算模式中开关75接至最大相关检测器76，而在长码的接收相位检测模式中开关75接至长码相位估算器77。最大相关检测器76自mT_B/T_A对相关值中选择最大相关值，并将与最大相关值关连的一对相关器的两个相关值R1和R2及这些相关值的相关检测时标值t1和t2提供给长码相位估算器77。

长码相位估算器77包括一个过零检测器771，一个先验码相位估算器772和一个非均匀搜索控制器773。过零检测器771检测连接两点(R₁，t₁)和(R₂，t₂)的直线经过零值的点。先验码相位估算器772根据过零点估算接收先验码的起始时标值以控制相应的先验码生成器72的振荡相位。非均匀搜索控制器对长码生成器82的振荡相位进行控制以使其相位处于从由先验码相位估算器772所估算的接收起始时标值中推导出的长码接收相位估算值的中心。这些操作的细节将在下面描述。

另一方面，提供给每个乘法器81的扩展信号乘以来自长码生成器82的长码拷贝以获取它们的相关值。这些相关值在一个符号周期内由积分和转储电路83进行积分，并送至阈值比较器84。阈值比较器84将这些相关值与预定阈值比较，并当相关值小于阈值时如图10中所示将长码生成器82的振荡相位加以偏移，而当相关值等于或大于阈值时保持振荡相位。这些元件81-84构成滑动相关器SC_I。

控制器88控制上面所描述的相应部分。例如，它控制开关75的开关时标值。后面将参照图11A和11B对控制器88的操作进行描述。

图8的原理图阐述成对的相关器CR_K(K＝1-2m)与接收信号(扩展信号)之间的关系。每个相关器CR_K在一个先验码长度T_A内将先验码拷贝与接收信号之间的相关值进行积分，并每隔一个T_A周期输出该积分值和相关检测时标值。输出的值都存放于相关存储器74中。在此情况下，积分的起始时标值略微偏移。也即，同一对两个相关器之间的起始时标值偏移Δ值，而相邻对之间对应的相关器的起始时标值偏移T_A/m值。此处Δ和m的典型值分别为T_A/4和4。相关检测至少在一个先验周期T_B内进行，而通常在数个先验周期内进行。接着自提供最接近于接收先验码12起始时标值的相关检测时标值的一对相关器中获取最大相关值。因此可自其积分相位被偏移的一对相关器所输出的相关值中估算接收先验码的起始时标值。

图9的图形阐述用于根据最大相关值R₁和R₂及它们的检测时标值t1和t2估算接收先验码12的起始时标值t_ap的方法。图9中横座标代表时间及纵座标代表接收信号与先验码12的拷贝之间的相关水平。横座标长度等于先验码长度T_A，其中点t_ap代表接收先验码的起始时标值。此外，t1和t2标志着相关值R₁和R₂的检测时标值，也即由相关器进行积分的起始时标值。当积分的起始时标值与接收先验码的起始时标值重合时(例如，当t₁＝t_ap时)，相关水平最大。图9中所示的与相关值R₁和R₂关连的积分起始时标值t₁和t₂略微超前于先验码的接收时标值。

来自最大相关检测器76的最大相关值R₁和R₂及它们的检测时标值t₁和t₂送至过零检测器771。过零检测器771获取一个过零点t_z1，在此点上连结两点(t₁，R₁)和(t₂，R₂)的直线越过零相关水平线。这是用于估算接收先验码的起始时标值，它依据的事实为：在衰变的环境中过零点不易改变。在此情况下，随着相关检测时标t₁和t₂的位置的不同将出现下列情况：

(1)当t₁和t₂两者或都在接收起始时标t_ap的右侧或都在左侧时(图9中它们两者都出现于左侧)，可在图9的连接两点的范围内获取过零点。换言之，在此情况下过零点与相关检测时标之间的时差在T_A/4范围之内。

(2)当t₁和t₂出现于接收起始时标的两侧时，过零点将位于图9范围之外。换言之，在此情况下过零点与相关检测时标之间的时差超过T_A/4。

先验码相位估算器772根据过零点估算接收先验码的起始时标值。也即，在情况(1)中，它对时标值估算的方法是将过零时标向着更大相关值的方向偏移T_A/4值使之成为接收先验码的起始时标值t_ap。另一方面，在情况(2)中，它估算两个相关检测时标t₁和t₂的中点，用作接收先验码的起始时标值t_ap。

在估算接收先验码的起始时标值之前获取过零点的理由如下。在实际传播路径中，由于路径上的衰变，先验码12的相关特性经常反向。然而相关值为零的位置是固定的，并当先验码长度T_A与衰变周期相比是短小时相关函数能保持为线性，因此在相关检测积分期间可认为衰变的复数包络线是不变的。因此接收先验码的起始时标值可用上述方法获取。

图10的原理图阐述由非均匀搜索控制器773执行的搜索方法。在此图中，横座标代表长码相位，及纵座标代表时间。此外，圆圈中的数字代表搜索顺序。如此图中所示，非均匀搜索控制器自估算的相位(也即接收先验码的起始时标)开始，并控制长码生成器82以便逐步在两侧扩大搜索范围。这可以有效地检测长码的接收相位。这个称为NUEA(非均匀扩充的交替串行搜索策略)的搜索方法在1988年11月IEEETrans.on Communications第COM36卷第11期第1208至1220页上由V.M.Jovanovic所写文章“对串行搜索扩展频谱码直接获取方法的策略分析”中有详细描述。

其次，本实施例的操作将参照图11A和11B进行描述。

在开始获取时，控制器88在步SP1中在2m个相关器CR_K中设置先验码。具体说，在每个相关器的先验码生成器72中设置具有相同相位的相同先验码。接着如图8中解释的那样，相应的相关器CR₁-CR_2m的乘法器81获取接收信号与先验码拷贝之间的相关特性。所得结果的相关值送至积分和转储电路73，并在时间T_A内积分(步SP2)。此操作持续一个先验周期T_B以自相应的相关器中产生T_B/T_A个相关值和相关检测时标值。因此总共获取mT_B/T_A对相关值和相关检测时标值。在步SP3中这些值存放于相关存储器74中。

在获取过程起始时开关75连至最大相关检测器76。相应地，存放于存储器74中的相关值和相关检测时标值送至最大相关检测器76。最大相关检测器76自这些数据中检测出输出最大相关值的一对相关器的相关值R₁和R₂及相关检测时标值t₁和t₂(步SP4)。

其次，控制器88在步SP5中确定是否重复步SP1-SP4的操作以检查相关值和相关检测时标值。当检查时，过程进至步SP6以重复步SP1-SP4的操作，也即图11A的块A中的操作。接着控制器88在步SP7中检查最大相关值的检测时标值与前一个值是否相同。如果它们不相同，则在步SP6中重复块A的操作。如果它们相同，则将最大相关值R₁和R₂及它们的检测时标值t₁和t₂送至长码相位估算器77中的过零检测器771。

过零检测器771使用图9中所描述的方法获取过零点。更具体地说，它使用线性内插法从由相关值R₁和R₂及它们的检测时标值t₁和t₂导出的两点(R₁，t₁)和(R₁，t₂)中获取过零点t_z。先验码相位估算器772在步SP12中将t₁和t₂比较，t₂与t_z比较以确定这些差值是否等于或大于T_A/4。

如果两个差值中至少有一个等于或大于T_A/4，则先验码相位估算器772在步SP13中将时间值t₁和t₂的中点估算为起始时标值t_ap。另一方面，如两个差值都小于T_A/4，则先验码相位估算器772在步SP14中将过零点t₂向更大相关值R₂偏移T_A/4值使之成为接收先验码的起始时标值t_ap从而完成时标估算。因此先验码相位估算器772将接收先验码的起始时标估算值t_ap输出。长码的接收相位可估算为起始时标估算值t_ap再经过一个固定时间。

非均匀搜索控制器773使用如图104所示非均匀搜索方法控制滑动相关器SC_I和SC_Q从而实现获取过程。更具体地说，非均匀搜索控制器773最初将长码生成器82的振荡相位设置为长码的估算的接收相位，并按图10中所示顺序偏移长码拷贝的相位。此时阈值比较器84确定相关值是否超越阈值。当相关值超越阈值时，长码生成器82确定已在当前振荡相位上完成获取过程。

另外的情况是，当控制器88数次获取接收先验码的起始时标值t_ap从而将它们平均时，它控制相应块以执行步SP21-SP23。具体地说，在步SP21中在最大相关检测时标之后在时标nT_B(n＝1，2，…)处检测接收信号与先验码拷贝之间的相关值，及在步SP22中重复执行图11B的块B的操作，也即步SP11-SP14的操作。在获取众多接收先验码的起始时标估算值之后，在步SP23中先验码相位估算器772计算它们的平均值以获取新的接收先验码起始时标值，随后是步SP15的操作。因此长码生成器82完成获取模式，并进入跟踪模式。

在通信开始时将先验码插入一段短时间就已足够。如上所述描述，当CDMA应用于蜂窝式系统时，在建立起用于发送由声音代表的信息数据的通信信道之前，通过控制信道在基站和移动站之间交换控制信息。相应地有可能使用先验码完成控制信道的获取过程，及有可能通过将信息插入控制信道中长码的起始相位上实现通信信道的获取。这就有可能在基站与移动站之间长码基片相位几乎同步的状态中开始通信信道的获取过程。其结果是两个信道的获取过程都可在短期内建立起来。

本实施例中发送器所提供的先验码生成器26可用其它装置代替，例如，有可能将用于生成图5B中所示的卷积码X的发生器与用于生成先验码的卷积计算器组合起来，该卷积计算器用于计算由长码生成器24提供的长码与码X之间的卷积。

实施例2

在上面描述的第一实施例中，在估算长码的接收相位时只使用接收信号的同相分量(I分量)和正交分量(Q分量)的相关值中的一个。在此情况下，由于衰变的复数包络线的状态，噪音的影响会增大，而这将降低估算精度。所建议的第二实施例通过同时使用I分量和Q分量两者来估算相位以便在衰变环境中改善估算精度，从而有可能实行快速获取。

图12A显示接收信号与先验码拷贝之间的相关值的同相分量，而图12B显示其正交分量。在这些图中横座标代表通过时差所表达的接收信号中先验码与由先验码生成器72所生成的先验码拷贝之间的相位差。时间值t_ap标志时差的零点，在该处由纵座标代表的相关水平最大。R_1i和R_2i代表时间t₁和t₂处的相关值的I分量。时间t_z1是过零点的时间，该处相关值为零值。图12B显示对应于I分量的Q分量的相关值R_1q和R_2q。

现参照图13-15描述使用I和Q分量的接收相位估算器的操作。在下面的阐述中L_i和L_q分别代表I和Q相关值的幅值，它们可由下面式子中的一个表示：

L_i＝R² _1i+R² _2i

或

L_i＝R_1i2(R_1i2≥R_2i2)

    R_2i2(R_1i2＜R_2i2)

L_q可以类似方式表示。

图13显示根据本实施例的第一相位估算器。在此图中，I相关检测器91对应于图7中所示包括乘法器71，先验码生成器72，积分和转储电路73，相关存储器74，开关75和最大相关检测器76在内的电路。Q相关检测器92也有类似配置。I相关检测器91接收来自图6中的A/D转换器58_I的扩展信号的I分量，及Q相关检测器92接收来自A/D转换器58_Q的扩展信号的Q分量。相关器91和92的输出量送至计算器93。计算器93的输出量送至对应于图7中长码相位估算器77的长码相位估算器94。

在这种配置下，计算器93自由I和Q相关器91和92所分别提供的I和Q相关值中获取相关值的复数幅值，并将结果值提供给长码相位估算器94。I和Q相关值中幅值较大者的符号取作相关值的符号。更具体地说，计算器93从由I相关器91提供的I相关值和由Q相关器92提供的Q相关值中获取两个相关值，由下述表达式表示。 $R_1=\mathrm{sgn}{\{}_{R_{1q},L_i<L_q}^{R_{1i},L_i\&GreaterEqual;L_q}\}\sqrt{{R_{1i}}^2+{R_{1q}}^2}----\left(1\right)$ $R_2=\mathrm{sgn}{\{}_{R_{2q},L_i<L_q}^{R_{2i},L_i\&GreaterEqual;L_q}\}\sqrt{{R_{2i}}^2+{R_{2q}}^2}----\left(2\right)$

其中sgn{a}代表a的符号。长码相位估算器94如第一实施例中所描述那样使用结果值R₁和R₂及t₁和t₂以估算长码的长码的接收相位。

图14显示本实施例的第二相位估算器的配置。该系统与图13的系统的差别在于它使用相关比较器95以替代计算器93。

在此配置下，相关比较器95接收来自I相关检测器91的I相关值和来自Q相关检测器92的Q相关值。相关比较器95比较这两个相关值并将较大值输出。长码相位估算器94使用较大相关值以估算接收扩展码的相位。更具体地说，它使用由下面表达式获取的R₁和R₂及t₁和t₂估算扩展码的接收相位。 $R_1={\{}_{R_{1q},(L_i<L_q)}^{R_{1i},(L_i\&GreaterEqual;L_q)}----\left(3\right)$ $R_2={\{}_{R_{2q},(L_i<L_q)}^{R_{2i},(L_i\&GreaterEqual;L_q)}----\left(4\right)$

图15显示本实施例的第三相位估算器。图15中I相关器91和Q相关器92连至长码相位估算器96。该长码相位估算器92包括两个长码相位预估器97和98及计算器99。

在这种配置下，长码相位预估器97和98使用由I相关器91提供的I相关值和由Q相关器92提供的Q相关值以便为单独的分量估算相位。

有两种方法用于组合两个相位估算结果值：简单平均法；及根据相应的相关水平的加权平均法。加权平均法可提供更高估算精度。假定t_api代表自I相关值R_1i和R_2i及它们的检测时标值t₁和t₂中获取的接收先验码的起始时标估算值及t_apq代表自Q相关值R_1q和R_2q及它们的检测时标值t₁和t₂中获取的接收先验码的起始时标估算值，则接收先验码的起始时标的最后估算值t_ap由下列表达式获取。

(1)当使用简单平均法时： $t_{\mathrm{ap}}=\frac{t_{\mathrm{api}}+t_{\mathrm{apq}}}{2}----\left(5\right)$

(2)当使用加权平均法时： $t_{\mathrm{ap}}=\frac{L_i\&times;t_{\mathrm{api}}+L_q\&times;t_{\mathrm{apq}}}{L_i+L_q}----\left(6\right)$

这些运算由计算器99执行。

Claims (15)

1.一种在CDMA传送系统中获取扩展码的设备，所述CDMA传送系统通过接收接收包括扩展信号和先验码在内的接收信号将所需信息解调，所述扩展信号由长码所扩展，所述长码为其周期大于信息符号长度的扩展码，所述先验码与所述长码的互相关值小得可以忽略，及所述先验码代表所述长码的相位，所述获取设备包括：

第一相关装置，用于生成所述长码的拷贝及用于计算所述接收信号和所述长码的所述拷贝之间的相关特性；

第二相关装置，用于生成所述先验码的拷贝及用于计算所述接收信号和所述先验码的所述拷贝之间的相关特性；

相位估算装置，用于根据所述第二相关装置的输出量估算所述长码的接收相位；以及

用于根据所述相位估算装置的输出量控制所述长码的所述拷贝的生成相位的装置。

2.权利要求1中所述的CDMA传送系统中获取扩展码的设备，其中每隔固定周期将所述先验码插入所述扩展信号，及其中：

所述第二相关装置包括由两个相关器组成的一对相关器，其中第一个相关器生成一对先验码的拷贝，所述一对先验码的拷贝包括第一先验码的拷贝和第二先验码的拷贝，它们之间的相关检测起始时标值偏移一个Δ值，所述第一相关器计算所述第一先验码的所述拷贝与所述接收信号之间的相关特性，以及另一个相关器计算所述第二先验码的所述拷贝与所述接收信号之间的相关特性；以及

所述相位估算装置根据所述一对相关器的输出量估算所述长码的接收相位。

3.权利要求1中所述的CDMA传送系统中获取扩展码的设备，其中

所述一对相关器中的每个所述相关器在所述先验码的一个周期内将所述接收信号与所述先验码的所述拷贝的乘积进行积分；以及

所述相位估算装置自两个积分值中估算所述长码的接收相位。

4.权利要求3中所述的CDMA传送系统中获取扩展码的设备，其中所述第二相关装置包括m对相关器，此处m为大于1的整数，以及其中所述相关器的相邻对之间的相关检测和积分的起始时标值在时间上偏移T_A/m值，此处T_A为所述先验码的长度。

5.权利要求4中所述的CDMA传送系统中获取扩展码的设备，其中所述相位估算装置包括用于选择一对产生最大输出量的所述相关器的装置及根据所述最大输出量和它们的检测时标值估算所述长码的接收相位。

6.权利要求5中所述的CDMA传送系统中获取扩展码的设备，其中所述相位估算装置自所述最大输出量和它们的检测时标值中获取过零点及自所述过零点中估算所述先验码的接收相位，在所述过零点处的所述接收信号与所述先验码的所述拷贝之间的相关值成为零值，以及所述控制装置根据所述先验码的接收相位估算值控制所述长码的所述拷贝的生成相位。

7.权利要求6中所述的CDMA传送系统中获取扩展码的设备，其中所述控制装置如此设置所述长码的所述拷贝的生成相位以使所述生成相位处于由所述相位估算装置所估算的所述先验码的接收相位的中心，以及所述控制装置实行非均匀搜索，在所述搜索中当所述长码的所述拷贝的相位与所述接收信号中所述长码的相位不同步时将所述长码的所述拷贝的所述生成相位逐步在更大范围内偏移。

8.权利要求1中所述的CDMA传送系统中获取扩展码的设备，其中所述先验码只在插入于所述扩展码的初始部分。

9.权利要求1中所述的CDMA传送系统中获取扩展码的设备，其中所述先验码只插入于控制信道的所述扩展码的初始部分。

10.权利要求1中所述的CDMA传送系统中获取扩展码的设备，其中所述第一相关装置为滑动相关器。

11.权利要求1中所述的CDMA传送系统中获取扩展码的设备，其中所述第二相关装置包括一个I相关器和一个Q相关器，其中所述I相关器对正交检测后的所述接收信号的载波信号的I分量即同相分量与所述先验码的所述拷贝的I分量间的相关特性进行检测，所述Q相关器对正交检测后的所述接收信号的载波信号的Q分量即正交分量与所述先验码的所述拷贝的Q分量间的相关特性进行检测，以及其中所述相位估算装置使用所述I分量和所述Q分量两者估算所述长码的接收相位。

12.权利要求11中所述的CDMA传送系统中获取扩展码的设备，其中所述相位估算装置获取所述I相关器的输出量和所述Q相关器的输出量的复数幅值，及使用所述复数幅值估算所述长码的所述接收相位。

13.权利要求11中所述的CDMA传送系统中获取扩展码的设备，其中所述相位估算装置将所述I相关器的输出量与所述Q相关器的输出量进行比较，及使用具有较大绝对值的输出量估算所述长码的所述接收相位。

14.权利要求11中所述的CDMA传送系统中获取扩展码的设备，其中所述相位估算装置自所述I相关器的输出量中获取所述长码的接收相位估算值和自所述Q相关器的一个输出量中获取所述长码的接收相位估算值，以及通过计算这两个所述接收相位估算值的平均值估算所述长码的所述接收相位。

15.一种在CDMA传送系统中获取扩展码的方法，所述CDMA传送系统通过接收包括扩展信号和先验码在内的接收信号将所需信息解调，所述扩展信号由长码扩展，所述长码为其周期大于信息符号长度的扩展码，所述先验码与所述长码间的互相关值小得可以忽略，及所述先验码代表所述长码的相位，所述获取方法包括以下步骤：

生成所述长码的拷贝；

计算所述接收信号与所述长码的所述拷贝之间的相关特性；

生成所述先验码的拷贝；

计算所述接收信号与所述先验码的所述拷贝之间的相关特性；

根据所述接收信号与所述先验码的所述拷贝之间的所述相关特性估算所述长码的接收相位；以及

根据所述长码的接收相位估算值控制所述长码的所述拷贝的生成相位。

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