CN1586045A - 用于多信道并发接收的通信系统接收机和方法 - Google Patents

Abstract

通信系统中的一种方法和装置提供用于以不同频率并发处理各信号。接收信号在RF/IF系统(490)中被下变频以产生信道上和信道外的接收采样(305，306)。在后端部分499内处理信道上的接收采样(305)从而对信道上的信息进行解码。在后端部分499内处理信道外的采样(306)以确定链路质量和全球定位系统始发信息中的至少一个。信道上接收采样(305)和信道外接收采样(306)的处理由接收机后端(499)基本同时执行。

Description

用于多信道并发接收的通信系统接收机和方法

领域

本发明一般涉及通信领域，尤其涉及蜂窝通信系统中的通信。

背景

通信系统可以提供通信服务，包括数字化语音、静止或运动图像、文本消息、定位位置确定及其他数据类型的无线电传输。这些通信服务可以被提供给移动的设备类型，比如蜂窝电话、便携式计算机等等。通信系统通过通常称为小区站点的集合在广泛的区域范围内向移动站提供通信服务而不引起干扰。每个小区站点都包括基站收发机和控制单元。一个小区站点可能有不止一个基站收发机。每个基站收发机在有限的地理区域上提供射频链路。当移动站从一个位置移动到另一位置时，移动站会经过一切换过程，该过程允许没有干扰地提供通信服务。切换可以通过软切换或硬切换或两者来完成。在软切换中，移动站在公共载波频率上从至少两个基站收发机接收基本相同的话务信道数据。软切换过程中涉及的基站收发机可以位于两个不同的小区站点中，或者位于相同的小区站点中。在硬切换中，当向用户分配新基站内的新通信资源的同时，释放当前基站收发机内的资源。在硬切换中，当前基站的载波频率与新基站的载波频率不同。这样，一般而言，硬切换发生在工作在两个不同频率上的小区站点间。频率间硬切换也会发生在相同小区或相同扇区的指定的两个频率之间。

硬切换过程之前可能搜索可能的硬切换候选频率，包括属于候选频率的导频信号。搜索可由移动站在任何时刻执行，包括当基站从一个小区站点移动到另一小区站点的时刻。移动站可能需要搜索可能的硬切换候选而同时维持与基站的话务呼叫。移动站的接收机部分可能需要被调谐到不同的频率以找到新的硬切换候选。移动站可能只有一个接收机部分。因此，在搜索期间，当前基站和移动站之间话务信道上的话务数据可能被破坏，或者移动站会使到来的语音信息静音。这样，搜索期间在数据传递之间会有相当的延迟和语音话务数据的暂停。类似地，单个接收机不能维持双向通信和用于定位位置确定的全球定位系统(GPS)的接收。GPS系统工作在独立的频带上。

为此及其它原因，需要一种接收机和方法，用于在通信系统中提供不被中断的通信服务。

通信系统中的一种方法和装置提供了用于以不同频率并发处理各信号。接收信号在RF/IF系统中被下变频以产生信道上和信道外的接收采样。在后端部分内处理信道上的接收采样从而对信道上的信息进行解码。在后端部分内处理信道外的采样以确定链路质量和全球定位系统始发信息中的至少一个。信道上接收采样和信道外接收采样的处理由接收机后端基本同时执行。

                           附图简述

通过下面提出的结合附图的详细描述，本发明的特征、性质和优点将变得更加明显，附图中相同的元件具有相同的标识，其中：

图1说明了能结合本发明各实施例的通信系统；

图2说明了按照本发明各方面用于接收并解码接收到的数据的通信系统接收机；

图3说明了按照本发明各实施例用于把接收信号下变频到基带频率的通信系统接收机RF/IF系统；以及

图4说明了按照本发明各方面出现在后端基带处理单元的经下变频的接收信号频率图。

                     优选实施例的详细描述

本发明的各实施例可以结合在按照码分多址(CDMA)技术工作的无线通信系统中，码分多址技术已经在由电信工业联盟(TIA)及其它标准组织公布的各种标准中公开和描述。这些标准包括TIA/EIA-95标准、TIA/EIA-IS-2000标准、IMT-2000标准、UMTS和WCDMA标准，所有这些标准都通过引用被结合于此。一种用于数据通信的系统也在“TIA/EIA/IS-856 cdma2000 High Rate Packet Data AirInterface Specification”中详细描述，该规范通过引用被结合于此。这些标准的副本可以通过访问万维网 http：//www.3gpp2.org而获得，或者通过写信给TIA，Standards and Technology Department，2500 Wilson Boulevard，Arlington，VA22201，United States of America(美国)而获得。通过联系3GPP Support Office(650 Route des Lucioles-Sophia Antipolis，Valbonne-France)可以获得一般被标识为UMTS标准的标准，该标准通过引用被结合于此。

一般而言，一种新颖和改进的接收机和方法给出了CDMA通信系统中对接收信号的有效处理。所述有效处理能够在移动站搜索硬切换候选频率时，向移动用户不中断地提供通信服务。两个小区站点或两个扇区间的硬切换对于移动管理是必要的。此外，一个扇区或一个全向扇区内的硬切换可以用于资源管理。一个载波频率会被许多移动用户使用过度，而同时其它频率使用不足。为了移动管理以及为了维持系统平衡，与移动站通信的基站会要求周期性地搜索其它频率。按照本发明的各个实施例，在任何条件下，移动站都可以执行搜索而无须使正在进行的通信呼叫内话务数据的通信暂停。

这里描述的一个或多个示例性实施例是以数字无线数据通信系统的环境中提出的。虽然用在该环境中是有利的，然而本发明的不同实施例可以结合在不同的环境或配置中。通常，这里描述的各种系统可以用软件控制的处理器、集成电路或离散逻辑来形成。上述申请中可能涉及的数据、指令、命令、信息、信号、码元和码片最好用电压、电流、电磁波、磁场或其粒子、光场或其粒子或它们的任意组合来表示。此外，各框图中所示的方框可以表示硬件或方法步骤。

图1说明了结合本发明各实施例的通信系统100的框图，该系统100按照任一码分多址(CDMA)通信系统标准而工作。通信系统100可以用于语音通信、数据通信或两者。一般而言，通信系统100包括基站101，它在诸如移动站102-104这样的多个移动站之间，或者在移动站102-104以及公共交换电话网和数据网络105之间提供通信链路。图1中的移动站可以称为数据接入终端，而基站被称为数据接入网络，这不背离本发明的主要范围和各种优点。基站101可以包括多个组件，比如基站控制器和基收发机系统。为了简洁，未示出这种组件。移动交换中心(未示出)可以控制通信系统100的各种操作方面，并且与网络105和基站101间的回程199有关。基站160也可以连接到回程199，用于在另一覆盖区域内提供通信服务。

基站101通过从基站101发出的前向链路信号与在其覆盖区域内的各移动站进行通信。可以把指向移动站102-104的前向链路信号相加以形成前向链路信号106。接收前向链路信号106的各个移动站102-104对前向链路信号106进行解码以提取指向其用户的信息。基站160还可以通过从基站160发出的前向链路信号与在其覆盖区域内的移动站进行通信。移动站102-104通过相应的反向链路与基站101和160通信。各反向链路由反向链路信号维持，比如对于移动站102-104分别为反向链路信号107-109。基站101和基站160可以工作在两个不同频率上。

为了完成硬切换过程，需要标识工作在不同载波频率上的候选基站。该选择可以基于几个因素，包括新基站的链路质量。为了确定链路质量，移动站102将其接收机调谐到可能的候选基站的频率并且测量链路质量。候选基站的选择可以基于链路质量水平。按照本发明各方面，接收机可以调谐到一个频率，比如信道上频率，并且产生信道上和信道外信号以找到用于硬切换过程的可能的候选导频。链路质量测量可以包括接收信号强度、接收信噪比或其它参数。在从基站101到基站160的硬切换情况下，将链路质量测量报告给基站101。如果选择基站160作为硬切换候选，就通过回程连接通知基站160：当发生硬切换时允许移动站102在新的频率上建立新话务信道。基站101和160还可以在前向链路上发送导频信道以帮助移动站对前向链路上的各信道进行解码并且作出链路质量测量。链路质量测量可以基于移动站处接收到的导频信道信号的质量。

图2说明了按照本发明各实施例用于处理和解调接收到的CDMA信号的接收机400的框图。接收到的(Rx)采样可以被保存在RAM 404中。接收采样由射频/中频(RF/IF)系统490和天线系统492产生。天线系统492接收RF信号，并把RF信号传递到RF/IF系统490。接收到的RF信号被滤波、下变频和数字化以形成基带频率下的RX采样。这些采样被提供给后端处理框499。在后端处理框499中，采样被提供给多路分解器(demux)402。按照本发明各实施例，RF/IF系统490可以产生至少两组接收采样。一组用于信道上通信，另一组用户信道外通信。信道上通信包括基站和移动站间的话务信道。信道外采样被数字滤波，并用于搜索硬切换候选频率。信道外的接收采样还可以包括与用于确定移动站位置的GPS接收信号有关的信息。按照本发明各实施例，信道上和信道外的采样基本同时产生。

信道上和信道外的采样可以被保存在RAM 404中并被提供给多路分解器402。多路分解器402的输出被提供给搜索器单元406和指元件408。控制单元410与它们耦合。组合器412把解码器414耦合到指元件408。控制单元410可以是由软件控制的微处理器，并且可以位于相同的集成电路上或在单独的集成电路上。解码器414内的解码功能可以按照维特比算法或者是一个turbo解码器。

在一实施例中，并行且实时地处理信道上和信道外信号。在操作期间，接收到的信道上和信道外采样被提供给多路分解器402。多路分解器402把信道上和信道外采样提供给搜索器单元406和指元件408。控制单元410配置指元件408，根据来自搜索器单元406的搜索结果在不同时间偏置上对接收到的信道上采样执行解调。解调结果被组合并被传递到解码器414。解码器414对数据解码并输出信道上的已解码数据。通过在单个定时假设下把接收采样与PN序列和指定的Walsh函数的复共轭相乘，并且对所产生的采样数字滤波，从而执行信道的解扩展，这通常是用集成和转储累加器电路(未示出)完成。这种技术是本领域公知的。对于信道上采样，使用了当前正与移动站进行话务通信的基站的PN序列。为了处理信道外采样以确定链路质量，对信道外的接收采样执行类似的后端操作。然而，在信道外接收采样的后端处理中使用了候选基站的PN序列。基站101可以是与移动站进行话务信道通信的基站，而基站160可以是硬切换候选基站。

基站101可以在一个载波频率上在一小区站点内提供覆盖，而基站160在另一载波频率上在另一小区内提供覆盖。本领域的普通技术人员可以理解，术语“小区站点”是描述硬件及其中嵌入的有关软件的集合所使用的通用术语，所述的硬件和软件用于在有限的地理区域上提供通信服务。一个小区站点可以被分成两个或多个扇区，其中各扇区都具有硬件及其中嵌入的有关软件的集合，所述的硬件和软件用于在有限的地理区域上提供通信服务。两个或多个扇区可以组成一个小区站点。因此，这里所使用的术语“小区站点”和“扇区”可以互相交换而不背离本发明的优点。在各实施例中，基站101和160当工作在两个不同频率上时可以为以下提供覆盖：一个公共扇区、一个公共小区站点、一个公共小区站点的两个扇区、一个小区站点的一个扇区和另一小区站点的一个扇区、或一个小区站点的一个扇区和一个全向扇区小区站点。

参照图3，按照本发明各实施例，RF/IF系统490产生信道上和信道外的接收采样。按照本发明各实施例，RF/IF系统490可以包括低噪声放大器301，用于对来自天线492的接收信号进行放大。接收信号被传递至下变频器302。诸如压控振荡器这样的频率源303可以在信道上载波频率处提供一信号，用于把信道上信号下变频为基带频率。所产生的信号通过低通滤波器304，低通滤波器304用于过滤信道外信号并产生信道上的接收采样305。经下变频的信号也通过处理器307。为了搜索候选频率的导频，处理器307分离出信道外的接收采样306。处理器307按照公知的数字信号处理(DSP)或任何其它公知方法来执行操作。DSP处理器能够通过数字地过滤其它部分而分离出频带的特定部分。经分离的频带可以数字地平移到基带频率作为信道外的接收采样306。按照一实施例的接收机400包括多个指408。信道上和信道外的采样305和306被提供给搜索器单元406和指元件408。虽然指元件408处理信道上采样用于解码器414内的解调和解码，然而搜索器单元406以及可能与至少一个指408组合，可以确定信道外采样的质量。质量测量可以被限于测量信道外接收采样的信号强度和信噪比或者其它参数。如果质量测量满足一阈值，始发该信号的基站就可能是用于与移动站进行硬切换操作的候选基站。控制系统410可以通过控制多路分解器402来控制把信道上和信道外采样305、306传递到各个指408以及搜索器406。信道外采样的处理可以被限于处理从候选基站发出的导频信道信息。因此，按照本发明各实施例可以同时处理信道上和信道外的接收采样。

参照图4，示出下变频器302输出端的信道上和信道外频谱450的图示。下变频器302的输入信号可以包含来自不同基站的不同频率下的导频信号和GPS始发的信号、以及话务信道信号。接收到的信号数学上可以表示为：

$r\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\left(t\right)\cos \left(w_{i}t\right)+n\left(t\right)---\left(1\right)$

下变频器302的输出信号频谱450可以表示为：

$r_d\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\left(t\right)[\cos \left((w_i-w_o)t\right)+\cos \left((w_i+w_o)t\right)]+n\left(t\right)---\left(2\right)$

低通滤波器304过滤图450中所示的高频分量452。信号经低通滤波的形式451可以有以下表示：

$r_f\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\left(t\right)\cos \left((w_i-w_i)t\right)+n\left(t\right)---\left(3\right)$

接收信号的经滤波的形式451可以表示为信道上的接收采样。处理器307可以使用数字带通滤波，并且能够把信道外期望的候选频率和GPS始发信号与高频分量452分开。高频分量包含用于搜索候选频率上导频的信道外信号以及按照一实施例包含GPS信号分量。这样，当所述接收机400结合了图3示出且描述的RF/IF系统490的各方面就能在检验不同候选频率并且接收GPS始发信号时能够处理并维持话务信道通信。因此，本发明的各实施例提供了一种有效的接收机和伴随的方法，用于当接收机正在搜索硬切换候选频率并且/或者接收GPS始发信号时，在通信系统中提供无中断的通信服务。这种接收机可用于搜索GPS频带而同时与蜂窝或PCS系统进行双向通信。搜索结果可用于确定无线设备的位置而不中断正在进行的通信信道。

本领域的技术人员能进一步理解，结合这里所公开的实施例所描述的各种说明性的逻辑框、模块和算法步骤可以作为电子硬件、计算机软件或两者的组合来实现。为了清楚说明硬件和软件间的互换性，各种说明性的组件、框图、模块、电路和步骤一般按照其功能性进行了阐述。这些功能性究竟作为硬件或软件来实现取决于整个系统所采用的特定的应用和设计约束。技术人员可能以对于每个特定应用不同的方式来实现所述功能，但这种实现决定不应被解释为造成背离本发明的范围。

结合这里所描述的实施例来描述的各种说明性的逻辑块、模块和算法步骤的实现或执行可以用：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、应用专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或者为执行这里所述功能而设计的任意组合。通用处理器可能是微处理器，然而或者，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可能用计算设备的组合来实现，如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP内核的一个或多个微处理器或者任意其它这种配置。

结合这里所公开实施例描述的方法或算法的步骤可能直接包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中或在两者当中。软件模块可能驻留在RAM存储器、快闪(flash)存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM或本领域中已知的任何其它形式的存储媒体中。示例性存储媒体与处理器耦合，使得处理器可以从存储媒体读取信息，或把信息写入存储媒体。或者，存储媒体可以与处理器整合。处理器和存储媒体可能驻留在ASIC中。ASIC可能驻留在订户单元中。或者，处理器和存储媒体可能作为离散组件驻留在用户终端中。

上述优选实施例的描述使本领域的技术人员能制造或使用本发明。这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的，这里定义的一般原理可以被应用于其它实施例中而不使用创造能力。因此，本发明并不限于这里示出的实施例，而要符合与这里揭示的原理和新颖特征一致的最宽泛的范围。

Claims (20)

1.一种通信接收机，包括：

接收机部分，用于把接收信号下变频成基带频率；

低通滤波器，用于对所述基带频率信号滤波以产生信道上的接收采样；以及

处理器，用于处理所述基带频率以产生信道外的接收采样。

2.如权利要求1所述的接收机，还包括：

接收机后端部分，用于基本同时处理所述信道上和信道外的接收采样，从而对所述信道上接收信号进行解码，并且确定所述信道外接收采样的链路质量和全球定位系统始发信息中的至少一个。

3.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，用于下变频的所述接收机部分包括：振荡器，用于在与信道上频率基本相同的频率上产生一信号；以及乘法器，用于通过把所述接收信号与所述本地振荡器产生的信号相乘，从而把所述接收信号下变频到基带频率。

4.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，用于下变频的所述接收机部分包括低噪声放大器，用于放大所述接收信号用于在所述接收机内处理。

5.如权利要求2所述的接收机，其特征在于，所述接收机后端部分包括多个指和搜索器，用于处理所述信道上和信道外的接收采样。

6.通信系统中的一种方法，包括：

对接收信号下变频以产生信道上和信道外的接收采样；

处理所述信道上的接收采样从而对信道上的信息进行解码；以及

处理所述信道外的接收采样以确定链路质量和全球定位系统始发信息中的至少一个。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述信道上接收采样的处理和所述信道外接收采样的处理由接收机后端基本同时执行。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述链路质量与确定硬切换候选有关，所述全球定位系统始发信息与所述通信系统中接收机的位置有关。

9.一种用于确定移动站内硬切换候选的方法，包括：

从信道上话务信道基站以及从信道外导频信道基站接收宽带信号，其中所述信道上话务信道与所述信道外导频信道的信号频率不同；以及

把所述接收到的宽带信号下变频为信道上话务信道接收采样以及信道外导频信道接收采样。

10.如权利要求9所述的方法，还包括：

处理所述信道上话务信道接收采样从而对所述话务信道数据进行解码；以及

处理所述信道外导频信道接收采样从而确定所述导频信号的质量。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述信道上话务信道接收采样的处理和所述信道外导频信道接收采样的处理由公共的接收机后端基本同时执行。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述所确定的导频信道质量用于确定所述导频信道的源是否是硬切换候选。

13.一种移动站接收机，包括：

接收机部分，用于从信道上话务信道基站以及从信道外导频信道基站接收宽带信号，其中所述信道上话务信道和所述信道外导频信道的信号频率不同；以及

零中频部分，用于把所述接收到的宽带信号下变频为信道上话务信道接收采样和信道外导频信道接收采样。

14.如权利要求13所述的移动站，还包括：

后端部分，用于处理所述信道上话务信道接收采样从而对所述话务信道数据进行解码，以及处理所述信道外导频信道接收采样以确定所述导频信道的质量。

15.如权利要求14所述的移动站，其特征在于，所述信道上话务信道接收采样的处理和所述信道外导频信道接收采样的处理由所述后端部分基本同时执行。

16.如权利要求14所述的移动站，其特征在于，所述所确定的导频信道质量用于确定所述导频信道的源是否是硬切换候选。

17.一种处理器，包括：

输入部分，用于以信道上和信道外的接收采样的形式接收经下变频的接收信号；以及

处理器部分，用于处理所述信道上接收采样从而对信道上信息进行解码，以及处理所述信道外接收采样以确定链路质量和全球定位系统始发信息中的至少一个。

18.如权利要求17所述的处理器，其特征在于，所述处理器部分包括一接收机后端，用于基本同时处理所述信道上接收采样和所述信道外接收采样。

19.如权利要求17所述的处理器，其特征在于，所述链路质量与确定硬切换候选有关，所述全球定位系统始发信息与结合所述通信系统中的所述处理器的接收机位置有关。

20.一种用于确定移动站内硬切换候选的方法，包括：

从信道上话务信道基站以及从信道外导频信道基站接收宽带信号，其中所述信道上话务信道与所述信道外导频信道的信号频率不同；

把所述接收到的宽带信号下变频为信道上话务信道接收采样以及信道外导频信道接收采样。

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