专利名称：码分多址连接蜂窝电话系统中的扩频通信终端设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种扩频通信的接收机，更具体地讲，是涉及一种扩频通信终端设备，在该设备中构成了一个CDMA(码分多址连接)蜂窝系统的移动终端设备。
CDMA数字蜂高系统在包含各网孔(服务区)的系统的各个基站利用相同频率这一点上区别于其他的蜂窝系统。在这种CDMA系统的数字蜂窝中，已经规定正向链路信道，即从基站至移动站的信道应当由导频信道、同步信道、寻呼信道和业务信道的四个码信道组成。
导频信道是用于重复发送伪噪声码(下文称为PN码)的信道和用于在移动站中的同步捕获、保持、时钟再生。在这个导引信道中不发送通信数据。
同步信道用于得到时间信息和调整基站与移动站间的长周期PN码定时。寻呼信道用于业务信道分配信息的传送以及过区切换所需的信息和正在接收时的终端局通信信息。业务信道用于正在讲话时话音信息的传输。
在
图1中，表示出CDMA系统的数字蜂窝的基站侧的发送单元。发送单元1产生分别利用扩频码的四个码信道数据相乘的四个码信道之积和在相乘之后利用相同频率发送该信道积。在这个系统中，由被沃尔什码(walsh code)乘PN码产生的码用作为扩频码，和采用这样一种方法，即对于每个信道该扩频码将沃尔什码改变为“0”、“32”、“1”和“n”，其中沃尔什码的码长是64。
作为导频信道而言，发送单元1发送PN码与永远为0的沃尔什码的乘积，即恰为其异或的结果。因此，这意味着PN码照其原样在导频信道发送。从而，由移动站的PN码检测意味着利用导频信道发送的扩频码的定时的检验。移动站可以通过选择扩频码解调所期望码信道的数据。
常规的蜂窝电话系统的移动终端仅具有一个解调器。即使装备了两个解调器，也是为空间分集而简单装备的，因此那些解调器是在相同定时下操作的。另外一方面，在数字蜂窝CDMA系统中，移动终端已经采用了这样的方案，即来自基站的多个反射波都被接收和综合。称为“多径”的多个反射波对应于由于诸如建筑物这样的各反射物体造成的不同传播距离的各个传播延迟到达该移动站。
在数字蜂窝CDMA系统中，采用了这样一种方案，即通信的质量是通过利用多个解调器解调对应于相应各个路径的信息而得到改善的，利用这样的扩频通信特点，即，即使存在着大量的多径信号，这些多径信号可以被逐个地分离和解调并将它们综合起来。然而，响应于该移动终端的运动，每个反射波的传播时间是连续变化的，因此相应各解调器中的处理时间差也是变化的。这样，每个解调器必须以一个独立的定时器(计数器)为基础进行操作。再有，该移动终端具有一个综合器等，在不同于这些多个解调器的定时的定时上操作，所以对于完全地管理这些多个定时的功能必须由满足规范的接收功能来实现。
本发明的一个目的是提供一种具有完全地管理相应各解调器的定时功能的通信终端设备，即使由于包括多径的相应各路径的传播延迟幅度的变化而存在相应各解调器的处理定时发生变化。
在按照本发明的扩频通信接收机中，多个解调器(12A)、(12B)和(12C)提供了从相同基站发送的和经由不同传播路径传播的接收信号(S1)。信号综合器综合了通过在每个解调器提取接收信号(S1)和PN码的相关性已被解调的解调的信号(S3A)、(S3B)和(S3C)，和将其作为综合的解调信号(S4)输出。系统时间管理计数器具有这样一种功能，即当开机以后或复位以后至少多个解调器之一开始解调操作时，计数值在该解调器的PN码的最前部被初始化。
另外，根据本发明，该系统时间管理计数器(5)通过从接收信号(S1)获得的PN码时间偏移超前系统时间管理计数器(5)的计数值，而后重新开始在规范数字数的最前部的计数操作，由此，比该数更高数量级数字的计数值被设置。
另外，在本发明中，系统时间管理计数器(5)中设置这样一种功能，即对计数器的规定比特的定时和包括在解调器(12A)、(12B)和(12C)中的每个计数器的规定比特定时进行比较，和该规定比特的定时发生与目前正在进行调制的各解调器最先的一个定时一致时，因此该计数值有时被超前和有时被滞后。
当多个解调器(12A)、(12B)和(12C)至少一个在开始以后或复位以后已经开始解调操作时，系统时间管理计数器(5)的计数值在解调器(12A)、(12B)和(12C)的PN码的最前部的定时被初始化。结果，能够使信号综合器(13)在接收同步信道的定时上正确地操作，并能够将其控制为这样一种状态，即可以接收同步信道的数据。
另外，当在系统时间管理计数器(5)中设置较高数量级数字的计数值时，由基站发送的PN码的定时偏差首先被校正，而后该较高数量级数字的计数值被设置在表示的数字数的最前部。因此，给出设置定时的比较器(19)的比特数可被减小，从而涉及设备操作速度的问题可被缓解。
另外，单独设置在相应各解调器(12A)、(12B)和(12C)的各计数器的规定比特与系统时间管理计数器(5)的规定比较的定时进行比较，并使该规定比特与目前正在进行解调的各解调器的最早的一个相一致。因此，系统时间管理计数器的计数值可以按照传播延迟特性的变化被调整。
当结合各附图阅读了下面的详细描述以后本发明的性质、原理和用途将变得显而易见，图中相同部件由相同的数字或字符表示。
在附图中图1表示CDMA蜂窝的正向链路(从基站到移动终端的方向)的信道配置的框图；图2表示用于按照本发明的扩频通信终端设备的解调单元的一个实施例的框图；图3A和3B是用于描述系统时间与超帧之间关系的定时图；图4是表示系统时间管理计数器的配置的框图；图5是表示用于设备超帧的程序的流程图；图6是表示系统时间调整电路及其外围电路的框图；图7A至7E是表示在正在解调期间用于调整系统时间的定时图；图8A至8C是表示包括在解调器中的计数器与系统时间管理计数器之间时间关系的定时图9是表示系统时间调整电路的配置的框图。
将参照各附图描述本发明的各优选实施例(1)解调单元的一般配置图2一般性地表示按照本发明的移动通信终端设备的解调单元10。移动通信终端设备通过接收来自各基站发送的信号获得接收的信号S1。接收的信号S1如上所述包括四个部分，即导频信道、同步信道、寻呼信道和业务信道，信号S1被送到解调单元10的PN码检测器、解调器12A、12B和12C。PN码检测器11检测包含在导频信道中PN码的定时，和输出定时检测信号S2。这个定时检测信号S2被送到控制单元14。控制电路14根据定时检测信号S2产生解调器控制信号DM1、DM2和DM3和分别送到解调器12A、12B和12C。这里的控制电路14由CPU组成，并控制移动通信终端设备的每个电路以及各种信号处理。解调器12A到12C分别由解调器控制信号DMC1到DMC3初始化，也就是说，在每个解调器中的PN码发生器在时间上被调整到将被该解调器解调的路径解调数据的pN码上，以便解调器12A到12C的操作开始。在这个解调操作已经开始以后，解调器12A、12B和12C分别根据包括在接收的信号S1中的数据的超前或滞后继续解调操作。
解调器12A到12C和PN码检测器11各包括一个计数器(未示出)，用于产生操作所需的定时信号。
解调器12A到12C根据接收的信号S1分别产生解调的数据S3A、S3B和S3C。在解调器12A到12C上产生的解调数据在各输出缓冲器中在定时上被调整得彼此一致和被送到信号综合器13。信号综合器13通过相加这些数据综合所送来的解调数据，产生综合的解调数S4。这个综合的解调数据S4被送到控制电路14，然后作为待处理的接收数据S5被输出。
解调器10具有一个系统时间管理计数器15，用于管理整个移动终端的基准定时。该系统时间管理计数器15馈送基准定时信号到信号综合器13和发射机(未示出)。
(2)解调单元的系统时间建立(2-1)初始化操作移动通信终端设备必须建立基准定时，该基准定时是由基站保持的系统时间作为基准时间综合出来。因此，该移动通信终端设备在开机或复位以后接收同步信道。通过接收在同步信道中的消息，并知道了包含在消息中的设置定时及设备值，基准定时被建立起来了。
系统时间管理计数器15的计数值被解调同步信道的解调器产生的PN信号的初始定时中复位，和根据这个定时，用于接收同步信道的消息的一个适合的定时被送给信号综合器13。
为什么利用PN码的初始定时的原因是同步信道帧的最前部与PN码的最前部相一致。在这种方法中，已被相应的解调器12A到12C解调的同步信道数据在信号综合器13中综合，而后送到控制电路14。同步信道的消息由控制电路14转换。
(2-2)系统时间的初始化(概括说明)接下来，参照图3A和3B解释在系统时间管理计数器15中建立系统时间的程序。首先，控制电路14从同步信道消息中取出PN码的时间偏移信息、超帧数和其设定的时间。然而，每个基站的系统时间是共同的，由每个基站发送的PN码是相对于系统时间具有预定的时间偏移发射的，以便移动通信终端能够识别每个基站。另一方面，所有基站的寻呼信道和业务信道的数据是利用系统时间的定时发送的，这样不存在相对于系统时间的偏移。其目的是接收的数据的定时不变化，甚至于接收的基站被转换，或切换也是如此。
首先，控制电路14从同步信道消息中取出PN码的时间偏移信息、超帧数和其设置定时。
为了接收这些信道，要求知道PN码的时间偏移幅度。当同步信道被接收时，偏移的幅度是不知道的，这样同步信道的帧的最前部是以这样一种方式发送的，即以与PN码相同的幅度的偏移。系统时间的超帧的最前部是与PN码的最前部一致的，没有时间偏移，因此，在同步信道的消息已被接收的时刻，通常系统时间管理计数器15的操作具有相同的时间偏移。
在图3A中的一段表示系统时间的PN码(导频PN码)的一个周期26.667mS。三个这种周期构成一个超帧。另一方面，在图3B中的一段表示同步信道超帧的一个周期，该周期对应于图3A中的三个段80mS，和被PN码的时间偏移移位。这个图表示在移动通信终端中同步信道消息的接收与系统时间的设备的各个方面。
基站以这样一种方式发送是扩频码的导频PN码，即产生由PN码(导频PN偏移)的时间偏移的延迟。信道消息的发送是在这个超帧的最前端开始的。按照CDMA蜂窝网的规范，已经提出，系统时间是在例如(四个超帧周期)-(导频PN偏移)的时间已经从超帧终端通过之后设置的，同步信道消息的结尾已经被该超帧发送。
用于实现这样的操作的电路的例子表示于图4。在这个图中，系统时间管理计数器15由超帧计数器16A、帧计数器16B、端点计数器(Tip counten)16C、和系统时钟计数器16D组成。
导频PN偏移调整指示信号S6被施加到导频PN偏移设置电路17，导引PN偏移设置电路17输出导频PN偏移值S8和负载信号S10。加法器18相加端点计数器16C的输出计数值S7与导频PN偏移值S8，而后输出作为变化值S9的相加结果。响应于负载信号S10变化值S9被加载到端点计数器16C。凭借这个操作，系统时间值S11通过导频PN偏移时间的量可以超前。
比较器19比较超帧设置指示S12与计数值S13，然后当定时已然满足上述条件时输出作为有效脉冲的超帧设置信号S14。在这个定时上，已被写入设置值电路20的设置值S15被装入超帧计数器16A。此时，帧计数器16B、16C和16D被从初始化电路21给出的清零信号S16清零。以这种方式，在来自包括至少同步信道消息的超帧的第五超帧的最前部，超帧数被设置到超帧计数器16A。清零信号S16是由初始化指示信号S17和解调器初始定时信号S18A、S18B和S18C产生的。
通过上述处理，系统时间被设置到系统时间管理计数器15中，这样一种状态变为寻呼信道与业务信道能够被接收。确切地讲，系统时间是以这样一种方式保持在移动通信终端中的，即是相对于基站延迟信息传播延迟的量的方式保持的，并已被描述在CDMA蜂窝网的规范中。为了判断是否设置定时，利用了比较器19。如果用于系统定时的计数器被提供了导频PN偏移量(图5的步骤(SP7)，假如所有数量级低于帧数的数字都是0，所需的是通过比较(图5的步骤SP8)仅检查任何数量级等于或超过帧数的数字与设置的帧一致，因此比较器的比特数可以减小。这意味着具有较低操作速度的逻辑电路可以用于组成比较器19，并且电路实现的可能性变得高一些。
另外，如上所述，在超前端点计数器的计数值之后，超帧数目被设置到超帧计数器。然而，当刚好设置超帧数到超帧计数器后端点计数值为0时，时间偏移可被装入端点计数器16C。
(2-4)系统时间的调整然而，随上述系统时间初始化完成，由移动站管理的系统时间不同于基站的时间，现在被暂时地超前和被延迟。这是由于当该终端已然移动时，基站与移动站间的传播距离发生了变化，因此接收时间发生变化。特别是在讲话进行时的情况下，即由业务信道正在进行发送——接收的情况下，当由于该移动通信终端已经远离或接收基站，发送——接收的定时已经发生了变化时，则需要按比例地改变信号综合器13和发射机的定时。
那样的话，不允许急剧地改变基准定时，以防使其无法解调基站的数据。在本发明中，图6的电路使图2的系统时间管理计数器15的计数器以如CDMA蜂窝网的规范所描述的速度跟踪接收定时的变化。这个电路由系统时间调整电路22、系统时钟计数器16D、和定时发生电路23组成。
定时发生电路23从系统时钟计数器16D的计数值S19产生检验定时S20和调整定时S21。来自相应解调器12A、12B和12C的规定比特S22A、S22B和S22C以及表示数据的有效性/无效性的数据有效性信号S23A、S23B和S23C输入到系统时间调整电路22。但是，检验定时信号S20的周期必须大于或等于每个解调器的计数器的规定比特S22A到S22C的周期。如果该周期太长，调整的频率变小，因此这将是自适应确定的。
每个解调器12A到12C的规定比特的周期可被设置为一个足够大的值，以致于不致由于多径的各个通路的时间差将其误认为一个周期。在图7E中，每个解调器12A到12C的规定比特和系统时间管理计数器15利用相同的等级解释。来自系统时间调整电路22的延迟指向信号S24和超前指向信号S25被施加到系统时间管理计数器15。
通常，系统时间管理计数器15是以恒定速率递增的。在这个例子中，使计数器15的操作延迟是由暂时停止计数器实现的。即，在当应该按照“0，1，2，3，…”计数时，它按照“0，1，1，2，3，…”计数。这可以由设置延迟指向信号S24实现，该信号被输入系统时钟计数器16D的启动输入端进行阻塞。
另一方面，使系统时钟计数器16D超前时，在计数中一个数据被跳过。即，在当应当计数为“0，1，2，3，…”时，它按“0，1，3…”计数。通过启动连到系统时钟计数器16D的加载输入端的超前指向信号S25，“3”可接着“1”被加载。
接下来，参照图6解释产生延迟指向信号S24和超前指向信号S25的方法。首先，取各解调器12A到12C的计数器的规定比特的逻辑积(可以取逻辑和，但是在这种情况下，将在下面解释的检验定时应当变为前沿而不是后沿，并因此改变了判决的状态)。逻辑积信号的后沿与具有三个解调器12A到12C的最先定时的计数器的后沿相一致。
逻辑积输出的后沿在定时上与检测定时信号S20后沿相比较。这方面表示在图8A到8C。在检验定时信号S20的后沿两侧，逻辑积输出S26被取样。如果其结果是“L.L”，则需要超前系统时间值S11，因此启动提前指向信号S25。
如果结果是“H.L”，则意味着接近相同定时，则既不需要提前也不需要延迟它，因此，提前指向信号S25和延迟指向信号都不启动。在结果是“H.H”的情况下，需要延迟系统时间，这样则启动延迟指向信号S24。因此，可以趋近正在解调系统时间的最超前的解调器。使用“趋近”一词的原因是每一次仅一步计数器的量可被调整，即，通过一次变化不能使该定时与另一个定时相一致。在CDMA蜂窝的规范中，禁止发送定时的紧急改变，调整速率的匹配是由自适应选择输入到系统时间调整电路22的检验定时信号S20实现的。
图9表示用于实现这些的系统时间调整电路22的例子。利用相应与电路24A、24B和24C取出相应解调器12A到12C的计数器的规定比特S22A到22C与解调器12A到12C的数据有效信号S23A到S23C的逻辑积。执行这个步骤，是为了排除没有对系统时间的定时调整的目标进行解调的解调器12A到12C。与电路25的输出由图7D的S26所表示。这个信号S26被输入到移位寄存器26，在图8A到8C虚线表示的定时取样的数据作为延迟的输出S27A和S27B被输出。
调整定时发生单元27按照如图8到8C所示的相同算法产生超前指向信号S25或滞后指向信号S26。在或电路28中，相对于所有解调器的数据有效性信号S23A到S23C取逻辑和。此时，在输出S28是“L”的情况下，这意味着所有解调器12A到12C都处于数据无效状态，以及在这种状态下，调整定时发生单元27控制超前指向信号S25和延迟指向信号S24两者都不启动。
(2-5)效果如上所述，在解调器12A到12C开始解调以后，系统时间管理计数器15在已在解调器12A到12C被检测的PN码的最前部被初始化，结果，能够使信号综合器13在接收同步信道时正确地操作，并且还能够将其控制为同步信道消息肯定能被接收这样一种状态。
此外，当在系统时间管理计数器15中设置超帧数时，由基站发送的PN码的时间偏移被首先校正，而后超帧数被设置在所述同步信道的帧的最前部，结果，给出设置定时的比较器19的比特数可以被减少，并可以缓和与设备的操作速度相关的问题。
另外，被独立地包括在相应的解调器12A到12C中用于产生它们的定时的各计数器的规定比特S22A到S22C与系统时钟计数器16D的规定比特的定时S20和S21进行比较，系统时钟计数器16D可被超前或滞后，结果，甚至于多径的每个路径的传播延迟时间变化时，按照CDMA蜂窝网规范也能够调整信号综合器13或发送系统的定时。因此，可以实现稳定的发送/接收。
(3)其他的实施例在上述实施例中，已经描述了CDMA系统的数字蜂窝移动终端的解调单元。但是，本发明不仅仅限于这样一种情况，而且有可能广泛地被应用到类似的采用CDMA系统的通信终端设备。
如上所述，按照本发明，可以获得一种通信终端设备，在该设备中设备的系统时间可被控制为这样一种状态，即在电源接通或复位以后，信号综合器可以在接收控制信道的时间上正确地进行操作。
另外，如上所述，按照本发明，可以获得一种通信终端设备，其中该设备包括系统时间管理计数器，该计数器在系统时间较高数字的设置时间的操作速度是快的。
如上所述，按照本发明，使系统时间管理计数器的规定比特的定时与正在进行解调的各解调器中最快的一个相一致，结果，可以得到包括系统时间管理计数器的通信终端设备，该系统时间管理计数器能够调整跟踪传播延迟特性的变化计数值。
在结合本发明的优选实施例进行了描述的同时，对于本技术领域的专业人员可能做出的各种改变和改进是显而易见的，因此，在所附的各项权利要求中覆盖落入本发明的实质精神与范围中的全部改变与改进。
权利要求
1.一种扩频通信终端设备，包括多个解调器，用于在由某个基站开始发送以后接收经不同传播路径接收的信号和用于通过检验所述接收的信号与伪噪声码的相关性产生解调的信号；系统时间管理计数器，当所述多个解调器的至少一个已开始解调操作时，具有在所述解调器中的伪噪声码的最前部定时上被初始化的计数值；信号综合器，用于在由所述初始化的系统时间管理计数器给出的一个适合的定时综合来自所述多个解调器的所述解调的信号，产生综合的解调信号；和控制装置，用于从所述信号综合器接收综合的解调信号，用于从所述综合的解调信号中提取定时信息；和用于以所述定时信息为基础将所述基站的系统时间设置到所述系统时间管理计数器。
2.根据权利要求1的扩频通信终端设备，其中，所述控制装置为所述基站的系统时间从在综合的解调信号中的同步信道中提取相对于所述伪噪声码的时间偏移的所述定时信息。
3.根据权利要求1的扩频通信终端设备，其中，所述系统时间管理计数器具有用于通过一个预定时间为所述伪噪声码的最前部的定时设置系统时间偏移的装置。
4.一种扩频通信终端设置，包括多个解调器，用于接收在从某个基站已发送以后经由不同传播路径接收的信号，和用于通过检验所述接收的信号与伪噪声码的相关性产生解调信号；信号综合器，用于综合所述解调信号，产生综合的解调信号的输出；控制装置，用于从包含在所述综合的解调信号的同步信道中的信息提取时间偏移、超帧数、和伪噪声码的超帧数设置定时值；和系统时间管理计数器，具有用于计数超帧的超帧计数器、用于通过预定时间偏移移位所述超帧计数器的计数定时的时间偏移装置、超帧数设置装置，用于当所述超帧计数器计数值变为基于所述超帧数的设置定时值确定的计数器值时，从预定的超帧数连续地进行所述超帧的计数操作。
5.根据权利要求4的扩频通信终端设备，其中，所述时间偏移装置具有设置预定时间偏移值的时间设置装置，和第二计数器，具有一个响应于从所述时间偏移装置提供的时间偏移值被超前的计数值，所述超帧计数器对来自所述第二计数器的进位信号计数，所述超帧数设置装置具有一个设置超帧数的数设置装置，和用于比较所述超帧计数器的计数值与超帧数设置定时值的比较器，以及如果所述超帧计数器的计数值与所述超帧数的设置定时值一致，在所述数设置装置中的所述超帧数被设置到超帧计数器中。
6.一种扩频通信终端设备，包括多个解调器，用于在从某个基站正在发送以后接收经由不同传播路径接收的信号，和用于通过检验所述接收的信号与伪噪声码的相关性产生解调的信号；信号综合器，用于综合各解调的信号，产生综合的解调信号输出；和设置所述基站的系统时间的系统时间管理计数器；其中所述系统时间管理计数器具有一个系统时间调整电路，用于通过比较规定比特的定时与装入所述解调器中的每个计数器的规定比特的定时，来超前或滞后计数值，和使所述规定比特的定时与目前正在解调的各解调器中最早的一个相一致。
全文摘要
一种扩频通信终端设备多个解调器(12A)、(12B)和(12C)接收来自基站的信号。解调信号(S3A)、(S3B)和(S2C)通过检验接收信号(S1)与PN码之间的相关性产生解调的信号。系统时间管理计数器在电源接通或复位以后当多个解调器的至少一个开始解调操作时具有一个将被在解调器中的扩频码的最前部定时上初始化的计数值。还包括信号综合器(15)和控制电路(14)。
文档编号H04B7/26GK1134633SQ9511913
公开日1996年10月30日 申请日期1995年9月30日 优先权日1994年9月30日
发明者杉田武弘 申请人:索尼公司