CN1707975A

CN1707975A - 产生供移动通信硬切换之用的伪导频信号的设备及方法

Info

Publication number: CN1707975A
Application number: CNA2004101011739A
Authority: CN
Inventors: 刘浩相; 金镇镛; 金泰辛; 金衡奭
Original assignee: GT&T CO Ltd
Current assignee: GT&T CO Ltd
Priority date: 2004-06-12
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2005-12-14
Also published as: TW200541365A; KR20050118027A; KR100627141B1; BRPI0405437A; JP4130437B2; JP2005354660A; TWI292674B

Abstract

一种用于产生供移动通信硬切换之用的伪导频信号的设备及方法。这种设备使支持同步码分多址(CDMA)无线通信网络中的硬切换的信标装置能够利用基站(BS)分类伪噪声(PN)同步信号来产生伪导频信号，其中基站(BS)分类伪噪声(PN)同步信号从基站的CDMA射频(RF)信号中提取。在信标装置产生伪导频信号时，这种设备利用串行搜索器方案从CDMA RF信号获得短PN码同步，从而，不需要大量门电路，而且能够补偿因内部振荡器的频率漂移而引起的短PN码的漂移。此外，这种设备还使输出伪导频信号具备满足BS要求的频率稳定型，而且解决了传统伪导频信号生成方案的各种问题，从而，不再需要从BS接收even时钟信号(EVEN_CLK)信号及基准时钟信号。

Description

产生供移动通信硬切换之用的伪导频信号的设备及方法

技术领域

本发明涉及一种用于产生供移动通信硬切换之用的伪导频信号的设备及方法，特别是涉及这样一种设备及方法，它使支持同步码分多址(CDMA)无线通信网络硬切换的信标装置能够利用从基站(BS)的CDMA射频(RF)信号中提取的基站(BS)分类伪噪声(PN)同步信号来产生伪导频信号。

背景技术

通常，根据基于小区的方案，基站(BS)为用户提供多种通信服务，而且当移动台(MS)从一个小区(即一个基站的区域)移动到另一个小区(即另一个基站的区域)时，必须避免在移动台与任何一个基站之间出现呼叫中断。这样，当移动台从一个基站区域移动到另一个基站区域时，如果呼叫信号在移动台与基站之间保持不间断状态，这个过程即被称之为“切换”。

移动通信系统的切换操作通常被分为硬切换操作和软切换操作。软切换操作表现为这样一种具体切换模式：当移动台从第一基站(即当前基站)切换到第二基站(即相邻基站)时，第二基站为移动台指定一个频率分配(FA)信号，这个信号等于第一基站的频率分配(FA)信号。硬切换操作表现为这样一种具体切换模式：当移动台从第一基站切换到第二基站时，第二基站为移动台指定一个不同于第一基站FA信号的FA信号，同时保持呼叫连接状态。在这种情况下，当移动台在具有不同FA信号的第一基站与第二基站之间进行硬切换时，采用信标装置来避免出现呼叫中断。

图1为概念示意图，示出了在基站之间的硬切换操作。

现参看图1，如果在第一基站“A”的区域中利用FA2信号建立了呼叫连接状态的移动台要切换到第二基站“B”的区域，如果第二基站“B”的区域内没有FA2信号的话，那么，移动台就不能够确定其位置是否处于第二基站“B”的区域之中。移动台无法确定上述状态的原因是：移动台配有一个仅仅能够处理一个频率的RF硬件(H/W)模块。因此，随着移动台不断地进入第二基站“B”的区域，到第一基站“A”的FA2信号断绝时，结果是无法建立移动台与第二基站“B”之间的呼叫信号。

但是，如果第二基站“B”给移动台发送FA2信号的伪导频信号，则移动台就能够识别出移动台不断进入第二基站“B”的区域的当前状态。因此，如果第二基站“B”所产生的FA2伪导频信号的能量达到足够的强度，则移动台就硬切换到第二基站“B”，从而，能够在第一基站“A”与第二基站“B”之间保持呼叫信号。在第二基站“B”产生FA2伪导频信号时，FA2伪导频信号必须有一个预定时间偏差，它等于供第二基站“B”的FA1导频信道之用的基站分类短PN码的预定时间偏差。

在预定边界，例如市区边界或户外/户内边界等，上述硬切换操作是频繁进行的，在此，每个基站所使用的FA信号的数值被改变到另一个值。如果在市区与市郊之间的一个边界区域内，FA信号的数值被改变到另一个值，则在位于市郊内的基站内安装一个信标装置，以便使市区基站的FA信号的数值等于市郊基站的FA信号的数值，这样，就能够易于进行多个基站小区之间的切换。

两个方案，即下面的第一方案和第二方案，适用于上述信标装置。

第一方案是：控制基站“B”来进行基站“B”所产生的FA1 RF信号的耦合，以便将FA1 RF信号的频率改变为FA2信号的频率，从而，如图1所示的那样，最终发送FA2信号。在利用第一方案的情况中，所有的信道信号，例如导频信道信号、同步信道信号、寻呼信道信号及业务信道信号，均从FA2信号发送，从而会造成末级放大器负载的增大。此外，还会在RF路径中出现一个无法预计的时间延迟，因此，FA1导频信号的短PN码时间偏差不能够等于FA2导频信号的短PN码时间偏差。

在第二方案的情况中，如果第二基站“B”为信标装置提供Even时钟(CLK)信号作为基站同步信号，而且用户输入短PN码，则信标装置控制短PN码来输入一个时间偏差状态，从而，信标装置产生伪导频信号。但是，第二方案有一个缺点，即基站必须为信标装置提供Even CLK信号和基准时钟信号。

当通过耦合FA1信号来将FA1信号转变为FA2信号时，上述两个方案所使用的信标装置控制连接着基站主(BTS_MAIN)天线电缆的定向耦合器，以进行RF信号的耦合。耦合的RF信号被发送给RF跳频单元，这样，其频率被改变为另一个频率。转换的RF信号，在顺序通过大功率放大器(HPA)和双工滤波器之后，发送给一个分集天线(ANT_DIV)。

如果信标装置是在接收到来自基站的EVEN_CLK信号时产生伪导频信号，则信标装置通过EVEN_CLK端口接收EVEN_CLK信号和通过基准时钟端口接收基准时钟信号，因此，信标装置使用所接受到的EVEN_CLK信号作为PN发生单元的BS短PN同步信号，并且使用所接收到的基准时钟信号作为信标系统基准时钟信号。PN发生单元根据用户的PN设置数据，基于EVEN_CLK信号，产生一个具有适当时间偏差的导频信号。导频信号，通过RF跳频单元被转换为RF频率，传送给HPA和双工滤波器，最后发送给分集天线(ANT_DIV)端口。

在利用上述信标装置将RF信号转变为另一个信号的情况中，这种信标装置有一个优点，即结构简单。但是，上述信标装置也有一个缺点，即：除了导频信道信号之外，同步信道信号、寻呼信道信号及业务信道信号均作为负载施加给最后的输出端放大器，因此，上述信标装置必须发送一个所需的信号，其预定输出电平要高出仅仅能够发送导频信道信号的另一个放大器的预定输出电平大约5dB。此外，上述信标装置还有另外一个缺点，即：它有一个因RF路径的时间延迟而引起的不正确的短PN时间偏差。同时，在从外界部分接收到常规时钟信号(EVEN_CLK)时产生导频信号的情况中，信标装置还有一个缺点，即：基站必须提供短PN码的EVEN_CLK信号以及基准时钟信号，但另一方面，这种信标装置还是有一个优点，即：其结构相对简单。

同时，在韩国专利申请号为20-2000-0020362、名为“能够实现硬切换的改进型信标装置(Improved Beacon Device Capable ofPerforming Hard-Handoff)”的专利申请中还介绍了另一种信标装置，这个专利申请的内容在本申请中被引用为参考。韩国专利申请号为20-2000-0020362的专利申请中所介绍的信标装置有一个优点，即：它通过将导频搜索器作为匹配滤波器，能够对短PN码进行迅速的同步获得；而且还有另外一个优点，即：它能够容易地与基站进行相互联系，这是因为它在产生伪导频信号时不从外界接收诸如EVEN_CLK信号之类的同步时钟信号。但是，如果导频搜索器是利用匹配滤波器来实现，则韩国专利申请号为20-2000-0020362的专利申请中所介绍的上述信标装置需要大量的门电路。虽然上述信标装置仅仅利用导频搜索器就能够获得一个初始的短PN码，但是，却没有办法来补偿短PN码的因内部振荡器的频率漂移所引起的漂移。此外，也没有使输出伪导频信号具备适于基站的频率稳定性(≤±0.05ppm)的方法。还有一点，上述信标装置使用了一个延迟，用来将导频I和Q发生器所产生的I和Q信号延迟一个预定时间，从而，上述信标装置需要一个附加的先进先出(FIFO)存储器。

发明内容

因此，本发明是旨在解决上述各种问题。本发明的目的是提供一种设备和方法，其用于控制能够支持同步CDMA无线通信网络硬切换的信标装置，以补偿短PN码的漂移及产生具备足够频率稳定性的伪导频信号。

根据本发明的一个方面，上述目标及其他目标能够通过一种用于产生硬切换用伪导频信号的设备来实现，其中包括：定向耦合器，用于使从基站(BS)接收的码分多址(CDMA)射频(RF)信号同信标装置耦合；信标装置，用于从通过线路接收自定向耦合器的CDMA RF信号中提取BS分类伪噪声(PN)同步信号，以及利用所提取的BS分类PN同步信号，产生一个用于实现硬切换的伪导频信号；混合耦合器，用于使来自信标装置的伪导频信号同CDMA RF信号进行耦合，以及产生作为移动通信信号的耦合结果；以及BS天线，用于以RF信号形式输出混合耦合器所产生的移动通信信号。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于产生硬切换用伪导频信号的设备，其中包括：定向耦合器，用于使接收自基站(BS)的码分多址(CDMA)射频(RF)信号同信标装置耦合；信标装置，用于从通过线路接收自定向耦合器的CDMA RF信号中提取BS分类伪噪声(PN)同步信号，以及利用所提取的BS分类PN同步信号，产生用于实现硬切换的伪导频信号；双工器，用于使基站的CDMA RF信号同信标装置的伪导频信号耦合，以及输出作为移动通信信号的耦合结果；接收天线馈线电缆，用于将基站的CDMA RF信号传输给双工器；以及接收分集天线，用于将移动通信信号输出到空中接口。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于产生硬切换用伪导频信号的设备，其中包括：信标天线，用于从基站(BS)无线接收码分多址(CDMA)射频(RF)信号；信标装置，用于从接收自信标天线的CDMA RF信号中提取BS分类伪噪声(PN)同步信号，以及利用所提取的BS分类PN同步信号，产生用于实现硬切换的伪导频信号；以及发送信标天线，用于无线输出信标装置所产生的作为移动通信信号的伪导频信号。

根据本发明的另一个方面，提供了一种这样的方法：利用从基站(BS)接收的码分多址(CDMA)射频(RF)信号产生硬切换用伪导频信号，以将信标装置的伪导频信号与基站(BS)同步，这种方法包括以下步骤：a)使CDMA信号与信标装置所产生的短伪噪声(PN)码(即自生成的短PN码)相关，并且识别基站的CDMA信号的短PN码的起始点；b)利用短PN码的周期性，延迟用于产生发送导频信号的触发脉冲的生成时间，以补偿系统时延及传输/传播延迟；以及c)周期性地检查CDMA信号，补偿用于产生发送导频信号的触发脉冲的生成时间。

附图说明

通过结合附图来阅读下面的详细说明，本发明的上述优点、特征及其他优点，将会变得更为清晰易懂，附图包括：

图1为概念示意图，示出了在基站之间的硬切换；

图2为方框图，示出了根据本发明第一优选实施例的用于产生硬切换用伪导频信号的设备；

图3为方框图，示出了根据本发明第二优选实施例的用于产生硬切换用伪导频信号的设备；

图4为方框图，示出了根据本发明第三优选实施例的用于产生硬切换用伪导频信号的设备；

图5a～5c为方框图，示出了根据本发明的信标装置的内部配置；

图6为方框图，示出了根据本发明的基带处理器的内部配置；

图7为时序图，示出了图6所示的短PN码和触发脉冲发生器所产生的接收机PN码及接收机PN码的触发脉冲；

图8为时序图，示出了用于补偿输CDMA信号与输出导频信号之间的PN偏差的一种方法；

图9为概念示意图，示出了用于控制基带处理器来产生伪导频信号的方法；以及

图10为方框图，示出了用于产生I/Q导频信号的数据存储器的内部配置。

具体实施方式

下面，将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。在附图中，相同元件或类似元件都将用相同的参考号数来表示，即使是在不同的附图中也是如此。在下面的描述中，在对有关公知的功能及配置进行详细描述可能会使本发明的主题变得不清晰的时候，将会省略对有关公知的功能及配置的详细描述。

图2为方框图，示出了根据本发明第一优选实施例的用于产生硬切换用伪导频信号的设备。

现参看图2，为了使不支持发送/接收分集的BS 210与本发明的信标装置220之间能够实现互操作，根据本发明第一优选实施例的伪导频信号发生器200含有：基站控制器(没有示出)；BS 210，用于发送/接收移动通信信号；信标装置220，与BS 210之间实现互操作，从BS 210接收CDMA RF信号并且输出伪导频信号，信标装置220安装在一个特定区域，在此区域，BS 210所产生的CDM RF信号具有低的信号强度；定向耦合器(D/C)230，用于使BS 210所产生的CDMARF信号同信标装置220耦合；混合耦合器240，用于使信标装置220所产生的伪导频信号同CDMA RF信号耦合，以及产生移动通信信号；以及BS天线250，用于以RF信号形式输出来自混合耦合器240的移动通信信号。

信标装置220含有：信标模块222，用于将CDMA RF信号转变为伪导频信号；HPA 224，利用高功率放大伪导频信号；以及带通滤波器(BPF)226，用于仅通过所放大伪导频信号中的相应波段信号。

更具体地讲，上述伪导频信号发生器200中所使用的信标装置220，利用通过定向耦合器230从BS 210所接收的CDMA RF信号，产生与BS 210的短PN码相同的伪导频信号。利用混合耦合器240，信标装置220所产生的伪导频信号同BS210所产生的CDMA RF信号相耦合，结果是，伪导频信号以移动通信信号形式通过BS天线250被输出。

但是，当信标装置220的输出信号同BS 210的输出信号相耦合时，上述伪导频信号发生器200使用的是混合耦合器240，结果是，BS210和信标装置220的各自输出信号不可避免地会衰减3dB的预定值。

图3为方框图，示出了根据本发明第二优选实施例的用于产生硬切换用伪导频信号的设备。

现参看图3，为了使不支持发送天线分集但支持接收天线分集的BS 210与本发明的信标装置220之间能够实现互操作，根据本发明第二优选实施例的伪导频信号发生器300除了含有图2所示BS的上述各种部件之外，还含有：接收天线馈线电缆(Rx1)；双工器310；以及接收分集天线320。双工器310将BS 210的CDMA RF信号发送给接收分集天线320，并且使信标装置220的伪导频信号同经过接收天线馈线电缆(Rx1)所传输的CDMA RF信号相耦合。接收分集天线320将双工器310耦合的所得结果作为移动通信信号输出到空中接口。

定向耦合器230耦合来自BS 210的、通过BS 210的天线馈线电缆(TX/RX0)所传输的CDMA RF信号，并且将耦合的CDMA RF信号发送给信标装置220。信标装置220利用CDMA RF信号，输出与BS 210的短PN码相同的伪导频信号。信标装置220所产生的伪导频信号发送给双工器310，双工器310使所接收到的伪导频信号同经过BS 210的接收天线馈线电缆(Rx1)所传输的CDMA RF信号相耦合，结果是，所得的耦合信号作为移动通信信号通过接收分集天线320输出到空中接口。

图4为方框图，示出了根据本发明第三优选实施例的用于产生硬切换用伪导频信号的设备。

现参看图4，当BS 210不能够通过线路连接到信标装置410时，根据本发明第三优选实施例的伪导频信号发生器400控制信标装置410，使信标装置410利用接收信标天线412接收来自BS天线250的CDMA RF信号。伪导频信号发生器400含有：接收信标天线412，用于接收BS 210所发送的CDMA RF信号；信标装置410，用于将从接收信标天线412所接收到的CDMA RF信号转变为伪导频信号，并且产生伪导频信号；以及发送信标天线414，用于输出从信标装置410所接收到的作为移动通信信号的伪导频信号。

在被接收信标天线412接收到之后，BS 210的CDMA RF信号被发送给信标装置410。信标装置410利用CDMA RF信号，产生与BS 210的短PN码相同的伪导频信号。所产生的伪导频信号被作为移动通信信号通过发送信标天线430输出到空中接口。

图5a～5c为方框图，示出了根据本发明的信标装置的内部配置。

现参看图5a～5c，根据本发明的信标装置500中含有：网络管理系统(NMS)终端单元502；第一BPF 504；双向分频器506；第一RF放大器508；第二BPF 510；第一混频器512；第一合成器514；第一低通滤波器(LPF)516；第二RF放大器518；SAW滤波器520；第三RF放大器522；第一可变衰减器524；第二合成器526；正交相位解调器528；第二LPF 530；模数(A/D)转换器532；基带处理器534；压控振荡器536；系统时钟锁相环(PLL)单元538；数模(D/A)转换器540；第三LPF 542；正交相位调制器544；第三合成器546；第三BPF 548；第四RF放大器550；第二可变衰减器552；第四合成器554；第二混频器556；第四BPF 558；第五RF放大器560；高功率放大器(HPA)562；以及空腔BPF 564等。

由于在这个技术领域内，信标装置500的上述各种内部部件的功能是公知的，因此，为了描述方便起见，本文将省略有关其具体描述。

信标装置500从BS 210接收CDMA RF信号。在这种情况下，CDMA RF信号含有导频信道信号、同步信道信号、寻呼信道信号及业务信道信号等。信标装置500所接收的CDMA RF信号通过第一BPF504发送给双向分频器506，分配给NMS的NMS终端单元502和第一RF放大器508。

第一RF放大器508所接收的CDMA RF信号被放大并通过第二BPF 510，以消除图像。第一混频器512将第二BPF 510所产生的放大CDMA RF信号与第一合成器514的输出信号相混合。

第一混频器512的输出信号通过第一LPF 516。在第一LPF 516的输出信号之中仅存在中频(IF)信号。这也就是说，CDMA RF信号被转换为IF频率。第一LPF 516的输出信号经过第RF放大器518进行放大，放大之后的信号通过SAW滤波器520。SAW滤波器520删除BS 210所产生的多个相邻CDMA RF信号，仅接收一个CDMA RF信号。

SAW滤波器520所产生的CDMA RF信号在经过第三RF放大器522之后被发送给第一可变衰减器524。第一可变衰减器524根据从基带处理器534所接收的控制信号来控制接收增益。第一可变衰减器524根据接收增益控制信号来控制增益，从而，第一可变衰减器524可不断保持可变CDMA RF信号的功率电平。第一可变衰减器524所产生的预定电平信号被发送给正交相位解调器528。正交相位解调器528利用从第二合成器526所接收的信号，将IF频率的CDMA信号转变为I/Q基带CDMA信号。

正交相位解调器528所产生的I/Q基带CDMA信号被发送给第二LPF 530，为的是让第二LPF 530删除图像信号。第二LPF 530所产生的CDMA信号被发送给A/D转换器532。A/D转换器532将CDMA信号转换为数字数据，并且以比1.2288Mbps高出至少8倍的速率进行数字数据的取样。通过A/D转换器532转换成数字数据的数字CDMA信号被发送给基带处理器534。

基带处理器534从系统时钟PLL单元538接收系统时钟信号，并且从用户那里接收输出设置数据。基带处理器534控制第一可变衰减器524来进行接收增益控制操作，并且控制压控振荡器536来减少与BS 210有关的频率误差，压控振荡器536用于产生信标装置500的基准频率。基带处理器534进行发送功率控制操作，并且产生伪导频I/Q信号，以使信标装置500产生的伪导频信号与所接收的导频信号具有相同的短PN码。

基带处理器534所产生的伪导频I/Q信号被发送给D/A转换器540，然后转变为模拟I/Q信号。D/A转换器540所产生的模拟I/Q信号经过第三LPF 542，以消除图像信号。第三LPF 542所产生的导频I/Q信号被发送给正交相位调制器544，从而，信号被转换为IF信号。

正交相位调制器544的输出信号被发送给第三BPF 548，以消除图像信号，而不是预定信号通带内所含的信号。第三BPF 548的输出信号被发送给第四RF放大器550进行放大，放大后的信号被发送给第二可变衰减器552。在这种情况下，第二可变衰减器被用来调整伪导频信号的输出电平。第二可变衰减器552的输出信号被发送给第二混频器556，以便转变为RF信号。

第二混频器556的输出信号被发送给第四BPF 558，以消除图像信号，且没有图像信号的所得的信号被发送给第五RF放大器560，由第五RF放大器560来进行放大。第五RF放大器560的输出信号被发送给HPA 562，使得利用高功率来对信号进行放大。如果HPA 562利用高功率来对第五RF放大器560的输出信号进行放大，则空腔BPF564消除图像信号和杂散信号，而非预定波段信号，从而，产生伪导频信号。

图6为方框图，示出了根据本发明的基带处理器的内部配置。

现参看图6，基带处理器534含有：接收电平控制器602；发送增益控制器604；相关器606；相位失真控制器608；相关能量值计算器和PN码时钟控制器610；短PN码和触发脉冲发生器612；以及导频信号发生器614等。

接收电平控制器602检查所接收到的数字I/Q信号的预定周期，并且控制接收增益，以便能够以预定功率电平接收CDMA RF信号。

发送增益控制器604根据用户设置数据来控制发送增益。此外，发送增益控制器604还利用接收电平控制器602的接收电平以及来自相关能量值计算器和PN码时钟控制器610的相关能量值来测量所接收到的CDMA信号的导频电平，并且利用所测量到的导频电平来控制输出伪导频信号的发送增益。

由于BS 210与信标装置500之间的相位差，在所接收的导频信号中不可避免地会出现相位失真。相位失真控制器608将相关器606的输出I/Q相关积分值与前面的相关积分值进行对比，决定是顺时针方向旋转还是逆时针方向旋转，并且控制基准振荡器的电压，以使接收到的导频信号的相位能够定位在预定位置，不会出现旋转。通过上述控制过程，从BS 210所接收的CDMA中心频率等于信标装置500的接收选择中心频率。

相关606含有乘法器和积分器。乘法器将所产生的I/Q短PN码乘以所接收到的数字CDMA I/Q信号。乘法器所产生的数值提供给积分器，积分器对预定周期内所产生的数值进行积分。乘法运算和积分运算针对每一个I/Q信号独立进行，从而，从相关器606产生独立的I/Q积分值。

相关能量值计算器和PN码时钟控制器610利用相关器606所产生的I/Q积分值来计算相关能量值，利用计算出的相关能量值来确定与其自己短PN码(即自生成的短PN码)有关的相关位置，并且控制PN码时钟。

短PN码和触发脉冲发生器612产生供接收机使用的I/Q短PN码，并且产生短PN码的触发脉冲信号，以产生导频信号。在这种情况下，I/Q短PN码发生器产生适用于CDMA方案的I/Q短PN码。用于产生导频信号的短PN码的触发脉冲信号针对短PN码的每一个周期(即1/1.2288Mcps×2¹⁵≈26.67ms)，产生触发脉冲信号。触发脉冲发生器在产生触发脉冲时，会考虑到信标装置的系统延迟及处理延迟所造成的时延。

导频信号发生器614用来产生供信标装置500的发射机所使用的伪导频信号，并且能够利用短PN码和触发脉冲发生器612所产生的触发脉冲信号来产生与BS 210的PN码相同的PN码。导频信号发生器614在产生导频信号时，产生满足IS-95标准的信号。短PN码的周期被确定为26.67ms，从而，每一个输出导频信号的I/Q信号都具有26.67ms的周期。为了利用上述的周期性，导频信号发生器614含有数据存储装置，它能够存储I/Q数据的26.67ms的周期数据。因此，导频信号发生器614在发送导频信号时从短PN码和触发脉冲发生器612接收触发脉冲，并且以26.67ms的预定时间间隔调整存储地址。

用于在从BS 210接收到CDMA RF信号时，使信标装置500的伪导频信号与BS 210同步的方法被分为第一到第三子步骤。

第一子步骤使从BS接收的CDMA RF信号与自生成的短PN码相关，并且识别BS CDMA信号的短PN码的起始点(即PN#0的起始点)。第二子步骤利用短PN码的周期性，延迟用于产生发送导频信号的触发脉冲的生成时间，从而，能够补偿系统时间延迟和传输/传播延迟。第三子步骤周期性地检查从BS接收的CDMA RF信号，并且补偿用于产生发送导频信号的触发脉冲的生成时间。

上述的第一子步骤至第三子步骤将在下面进行详细说明。

首先，对第一子步骤进行说明，在这个步骤中，通过使所接收到的RF信号与自生成的短PN码发生联系来识别BS的短PN码的起始点(即PN#0的起始点)。

图7为时序图，示出了图6所示的短PN码和触发脉冲发生器612所产生的接收机PN码及接收机PN码的触发脉冲。

如果用户想要识别利用15个触发器的PN序列，则没有表现为“全零(all zero)”状态的具体事例。如果所有触发器表现为“全零”状态，由于PN序列的特性，后面的PN序列会被连续地确定为“0”。的确，如果没有执行“加零”过程，每一个PN序列都有一个“32767”的预定周期。因此，必须给最后的PN序列添加“零”的值。14个“零”值依次出现在I和Q信号的最后序列之中。在这种情况下，“零”值是加给I和Q信号的最后序列，从而，能够制成32678个码片(chip)。

如果在产生接收机I/Q PN序列时产生14个“0”信号，则还要给14个“0”信号添加“0”值，然后，在I/Q短PN序列的起始点，即短PN#0的起始点，产生接收机PN序列的触发脉冲。

图8为时序图，示出了补偿输入CDMA信号与输出导频信号之间的PN偏差的方法。

现参看图8，信标装置500使带有预定时间偏差的输入CDMA信号与在AFC(自动频率控制)OFF状态下自生成的短PN码之间发生联系，并且进行所得的信号的摆动(slewing)，从而，信标装置500搜索CDMA信号的PN#0位置。

输入CDMA信号的PN基准点表示信标装置500的RF输入端口的输入时间，而接收机PN序列的触发脉冲表示信标装置500识别出PN#0起始点的具体时间。在这种情况下，时间延迟“I”表示的是从RF输入时间到基带处理器534输入时间的时延以及基带处理器534的处理时延。

下面，将详细说明第二子步骤，其中第二子步骤利用短PN码的周期性，延迟用于产生发送导频信号的触发脉冲的生成时间，以补偿系统时延和传输/传播延迟。

如果信标装置搜索BS 210的PN#0起始点，就应当发送导频信号来补偿信标装置500的时延。存在有多种时延分量，例如接收机的时延、基带处理的时延及发射机的时延。信标装置利用导频信号的周期性来补偿上述时延。

上述时延补偿被应用于用来产生发射机导频信号的触发脉冲。为了暂时性地安排在RF输入端口接收的CDMA信号以及导频信号的输出结果，发送导频信号被延迟一个预定的时延“II”，从而，产生延迟的导频信号。

下面，将详细说明第三子步骤，其中第三子步骤周期性地检查从BS 210接收的CDMA RF信号，并且补偿用于产生发送导频信号的触发脉冲的生成时间。

虽然信标装置500的输入CDMA信号与信标装置500的输出导频信号之间的时延得到补偿，但由于信标装置500的系统时钟信号与BS 210的系统时钟信号之间的稳定性差异，时延可能会发生改变。

因此，能够基于特定相关能量值来不断地补偿上述时延，其中特定相关能量值是通过使每隔一个预定周期所接收的输入CDMA信号与信标装置500的短PN码之间发生联系而计算出的。为了减少在补偿上述时延时的时间波动，信标装置500在A/D变换期间进行至少8次过取样(oversampling)操作，并且将用于产生发送导频信号的触发脉冲的生成时间的控制分辨率确定为“1/24码片”。在这种情况下，执行AFC操作，以实现信标装置500的系统时钟稳定性。作为参考，Qualcomm公司设计、生产的终端能够在A/D转换期间进行4次过取样操作。

图9为概念示意图，示出了控制基带处理器534来产生伪导频信号的方法。

现参看图9，所有的导频数据单元均被设置为“0”，而且沃尔什数据也被设置为“0”，从而，每个导频数据通过1.2288Mbps的沃尔什数据“0”进行调制。在这种情况下，输出信号被分为两部分，而且这两部分根据从外界部分接收的触发脉冲、通过I/Q短PN码发生器所产生的PN码进行调制。在这种情况下，I/Q短PN码的序列周期具有一个预定长度2¹⁵(即32768个码片)。

经过PN码调制的上述数据的增益由定标器(scaler)进行控制，然后，施加给有限脉冲响应(FIR)滤波器。FIR滤波器将清除除了满足IS-95标准的基带信号以外的谐波信号。FIR滤波器对所接收的信号进行4次过插值(over-interpolation)运算，并且输出所得的信号。

因此，发送数字I/Q导频信号具有因PN码的周期性而引起的周期性，这样，信标装置500将一个周期(即

1 / 1.2288 Mcps \times 32768 &cong; 26.27 ms

)的I/Q导频信号存储在数据存储器中，并且周期性地重复I/Q导频信号的上述存储操作，从而，产生所得的I/Q导频信号。

图10为方框图，示出了用于产生I/Q导频信号的数据存储器的一种内部配置。

现参看图10，如果从短PN码和触发脉冲发生器612接收到触发脉冲信号，I导频数据和Q导频数据通过地址锁存器和地址计数器被彼此分开，从而，分开的I和Q导频数据单元被存储在数据存储器中。地址“0”～地址“131071”的I导频数据，以每隔“0.25”码片的时延，被存储在I导频数据存储区；而地址“0”～地址“131071”的Q导频数据，以每隔“0.25”码片的时延，被存储在Q导频数据存储区。

下面，将详细说明这样一种方法，其用于使BS的输出频率与信标装置的输出频率相互作用，以保证信标装置的输出频率的稳定性。

信标装置500的输出频率稳定性标准被确定为小于或等于+0.05ppm，而且必须确保具有与BS相同的频率稳定性。为了确保上述的频率稳定性，必须考虑作为信标装置的基准振荡器的振荡器的温度稳定性以及随时间推移的稳定性。在这种情况下，如果信标装置500采用高稳定性的振荡器(即OCXO级振荡器)，则信标装置的生产成本就会大幅度提高。为了解决生产成本问题，信标装置采用压控振荡器(即TCXO)，而且利用它所接收的CDMA RF信号实现AFC功能，以使其性能接近BS基准振荡器的性能。为了给信标装置500提供高的频率稳定性，将利用至少10比特的分辨率来实现基准振荡器的压控操作。例如，Qualcomm公司生产的终端具有8比特的AFC分辨率。

下面，将详细说明一种用于使BS的输出电平与信标装置的输出电平相互作用的方法。

用于产生伪导频信号的传统信标装置的输出电平是由用户确定的。如果BS提高或降低总体输出电平，则BS的服务区也将会随着输出电平的提高或降低而变化，从而，信标装置的输出电平也必须被改变到另一个电平。但是，传统信标装置有一个缺点，即虽然能够改变BS导频功率但却不能够改变输出电平。为了解决上述问题，需要一种方法来使BS的输出电平与信标装置的输出电平相互作用。

RF端口所接收到的CDMA RF信号含有：导频信道信号、同步信道信号、呼信道信号及多个业务信道。CDMA RF输入信号的电平是随通信用户的数量而不断变化的。因此，如果导频信道信号的功率能够被CDMA RF信号所识别，则将从信标装置产生的导频信号的功率控制操作即能够实现。

信标装置500识别CDMA RF信号的接收电平，同时，进行自动增益控制(AGC)操作。此外，由于相关能量值是随业务信道的数量而呈线性变化，因此，包含在基带处理器534中的相关器606计算相关能量值，并且基于所计算出的相关能量值，计算导频信道信号与所接收CDMA RF信号的整体功率之间的功率比。据此，信标装置控制伪导频信号的输出电平，以使将产生的伪导频信号的功率与执行AGC所识别的CDMA RF信号的接收电平之间的比值等于所计算出的功率比。

如果BS 210全面提高或降低输出电平，则导频信道信号的功率也被提高或降低，从而，信标装置500通过探测导频信道信号的功率变化速率来输出其输出电平。

正如前面所描述的那样，根据本发明的用于产生伪导频信号的设备和方法在信标装置产生伪导频信号时，利用串行搜索器方案从CDMA RF信号获得短PN码同步，从而，不需要大量门电路，而且能够补偿因内部振荡器的频率漂移而引起的短PN码漂移。此外，输出伪导频信号还具备满足BS要求的频率稳定型(≤±0.05ppm)，而且与在接收到传统EVEN_CLK及基准时钟信号时产生这种伪导频信号的传统方法相比，上述设备并不需要附加接收EVEN_CLK信号及基准时钟信号，从而，简化了BS接口的结构。

虽然出于例证的目的，已对本发明的优选实施例进行了详细说明，但本领域的技术人员知道：在不偏离本发明所附权利要求书所述的范围和精神的情况下，即能够进行各种改进、增加及替换。

Claims

1.一种用于产生硬切换用伪导频信号的设备，包括：

定向耦合器，用于使从基站(BS)接收的码分多址(CDMA)射频(RF)信号同信标装置耦合；

信标装置，用于从通过线路接收自定向耦合器的CDMA RF信号中提取BS分类伪噪声(PN)同步信号，以及利用所提取的BS分类PN同步信号，产生用于硬切换的伪导频信号；

混合耦合器，用于使信标装置所产生的伪导频信号同CDMA RF信号耦合，以及产生耦合结果，作为移动通信信号；以及

BS天线，用于输出混合耦合器所产生的移动通信信号，作为RF信号。

2.根据权利要求1所述的设备，其中：

信标装置利用CDMA RF信号，产生与BS的短PN码相同的伪导频信号。

3.根据权利要求1和2中的任何一项所述的设备，其中，信标装置含有：

信标模块，用于将CDMA RF信号转变为伪导频信号；

大功率放大器(HPA)，用于利用高功率放大伪导频信号；以及

带通滤波器(BPF)，用于仅通过所放大的伪导频信号中的相应波段信号。

4.一种用于产生硬切换用伪导频信号的设备，包括：

定向耦合器，用于使接收自基站(BS)的码分多址(CDMA)射频(RF)信号同信标装置耦合；

双工器，用于使基站的CDMA RF信号同信标装置的伪导频信号耦合，以及输出耦合结果，作为移动通信信号；

接收天线馈线电缆，用于将BS的CDMA RF信号传输给双工器；以及

接收分集天线，用于将移动通信信号输出到空中接口。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，定向耦合器使来自BS的、通过BS的天线馈线电缆传输的CDMA RF信号同信标装置相耦合，而且信标装置利用CDMA RF信号，产生与BS的短PN码相同的伪导频信号。

6.根据权利要求4和5中的任何一项所述的设备，其中，信标装置含有：

信标模块，用于将CDMA RF信号转变为伪导频信号；

大功率放大器(HPA)，用于利用高功率放大伪导频信号；以及

7.一种用于产生硬切换用伪导频信号的设备，包括：

信标天线，用于从基站(BS)无线接收码分多址(CDMA)射频(RF)信号；

信标装置，用于从接收自信标天线的CDMA RF信号中提取BS分类伪噪声(PN)同步信号，以及利用所提取的BS分类PN同步信号，产生用于硬切换的伪导频信号；以及

发送信标天线，用于无线输出信标装置所产生的伪导频信号，作为移动通信信号。

8.根据权利要求7所述的设备，其中：

信标装置利用CDMA RF信号，输出与BS的短PN码相同的伪导频信号。

9.根据权利要求7和8中的任何一项所述的设备，其中，信标装置含有：

信标模块，用于将CDMA RF信号转变为伪导频信号；

大功率放大器(HPA)，利用高功率放大伪导频信号；以及

10.根据权利要求1、4和7中的任何一项所述的设备，其中，信标装置含有基带处理器，其中所述基带处理器从用户那里接收输出设置数据，控制接收增益，控制其自身的基准频率以减小与BS有关的频率误差，控制发送功率，并且产生伪导频I/Q信号，以输出具有与所接收的导频信号相同的短PN码的伪导频信号。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，基带处理器含有：

接收电平控制器，用于检查预定周期的所接收到的数字I/Q信号，并且控制接收增益，以便能够以预定功率电平接收CDMA RF信号；

发送增益控制器，用于根据用户设置数据来控制发送增益；

相关器，含有乘法器和积分器，其中，乘法器将I/Q短PN码乘以数字CDMA I/Q信号，并且将所得的数字值发送给积分器，且积分器在预定周期内对产生的数字值进行积分，因此，乘法运算和积分运算是对每一个I/Q信号独立进行的，从而产生独立的I/Q积分值；

相位失真控制器，将相关器所产生的I/Q相关积分值与前面的相关积分值进行比较，并且执行基准振荡器的电压控制操作；

相关能量值计算器和PN码时钟控制器，用于利用相关器所产生的积分值来计算相关能量值，利用相关能量值来确定自生成的短PN码的相关位置，并且控制PN码时钟；

短PN码和触发脉冲发生器，用于产生供接收机使用的I/Q短PN码，并且产生短PN码的触发脉冲信号，以产生导频信号；以及

导频信号发生器，适用于产生供信标装置的发射机所使用的伪导频信号，导频信号发生器用于利用短PN码和触发脉冲发生器所产生的触发脉冲信号来产生与BS的PN相同的PN。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，发送增益控制器利用接收电平控制器的接收电平以及从相关能量值计算器和PN码时钟控制器接收的相关能量值来测量所接收的CDMA RF信号的导频电平，并且利用所测量到的导频电平来控制输出伪导频信号的发送增益。

13.根据权利要求11所述的设备，其中：

短PN码和触发脉冲发生器产生适用于CDMA方案的I/Q短PN码，以短PN码周期的间隔，产生用于产生导频信号的短PN码的触发脉冲信号，而且短PN码和触发脉冲发生器在产生触发脉冲信号时，考虑到信标装置的系统延迟及处理延迟所造成的时延。

14.根据权利要求11所述的设备，其中：

导频信号发生器产生满足IS-95标准的信号，存储I/Q数据的一个周期数据，接收短PN码和触发脉冲发生器所产生的触发脉冲，并且控制用于每一个短PN码周期的存储地址。

15.根据权利要求14所述的设备，其中：

在从短PN码和触发脉冲发生器接收到触发脉冲信号时，导频信号发生器通过地址锁存器和地址计数器将I导频信号和Q导频信号彼此分开存储，

其中，从地址“0”到地址“131071”的I导频数据以“0.25”码片的时延的间隔存储在I导频数据存储区中；而从地址“0”到地址“131071”的Q导频数据以“0.25”码片的时延的间隔存储在Q导频数据存储区。

16.一种产生硬切换用伪导频信号的方法，该方法利用从基站(BS)接收的码分多址(CDMA)射频(RF)信号来产生硬切换用伪导频信号，以使信标装置的伪导频信号与BS同步，该方法包括以下步骤：

a)使CDMA信号与信标装置自生成的短伪噪声(PN)码相关，并且识别BS的CDMA信号的短PN码的起始点；

b)利用短PN码的周期性，延迟用于产生发送导频信号的触发脉冲的生成时间，以补偿系统时延及传输/传播延迟；以及

c)周期性地检查CDMA信号，并且补偿用于产生发送导频信号的触发脉冲的生成时间。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，步骤a)包括以下步骤：

如果在产生短PN码时产生14个“0”信号，则给14个“0”信号添加“0”的值，以确定短PN码的起始点，并且，根据所确定的起始点，产生短PN码的触发脉冲；以及

使带有预定时间偏差的输入CDMA信号与在AFC(自动频率控制)OFF状态下自生成的短PN码相关，执行相关结果信号的摆动，同时，识别CDMA信号的短PN码的起始点。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，步骤b)包括以下步骤：

不仅根据步骤(a)所识别的CDMA信号的短PN码的起始点与自生成的短PN码的起始点之间的时间间隔，而且还根据短PN码的周期，延迟用于产生发送导频信号的触发脉冲，从而暂时安排RF输入端口中所接收的CDMA RF信号以及信标装置的输出导频信号。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，步骤c)包括以下步骤：

根据一相关能量值，不断地补偿用于产生发送导频信号的触发脉冲的生成时间，其中所述相关能量值通过将以预定周期的间隔所接收的CDMA信号的短PN码与信标装置所产生的自生成短PN码进行相关而计算出的。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括以下步骤：

在信标装置进行模数(A/D)转换时，进行8次过取样操作，以减小所补偿的时间的波动，将用于产生发送导频信号的触发脉冲的生成时间的控制分辨率确定为“1/24码片”的预定值，而且进行AFC(自动频率控制)操作，以提供信标装置的系统时钟稳定性。

21.根据权利要求16所述的方法，还包括以下步骤：

使BS的输出电平与信标装置的输出电平相互作用。

22.根据权利要求21所述的方法，还包括以下步骤：

根据—相关能量值，计算所接收的CDMA RF信号的功率电平与导频信道信号的功率电平之间的比值，所述相关能量值不仅通过从BS接收的CDMA RF信号还通过信标装置的自生成短PN码而计算出的，而且不仅根据自动增益控制(AGC)执行所确认的CDMA RF信号的接收电平，还根据所计算出的比值，控制伪导频信号的输出电平。