专利名称：扩频通信设备及方法
技术领域：
本发明涉及一种扩频通信设备及方法，该方法通过使用多个扩频码来完成扩频和解扩，更具体地，本发明涉及一种减少检测帧时序电路大小的扩频通信设备和方法。
由于具有卓越的抗干扰和防拥塞性能以及在多径环境下实现高接收特性的能力，扩频通信方法在移动通信中的应用受到广泛关注。此外，在移动通信中使用被称作为W-CDMA、允许高速传送的扩频通信方法的研究和开发活动正积极开展。
根据ARIB规范(3G移动系统空间接口规范1.0(1999.1))(简称为ARIB规范)，移动单元按规定识别发送自基站的通过三个阶段处理后的时序信号和扰码信号。
图9是一图解的流程图，显示ARIB规范处理的三个阶段。图9中，移动单元在步骤1中捕捉时隙时序，在步骤2中识别帧时序和扰码组，在步骤3中识别扰码。
在根据扩频通信方法的移动通信情况下，发送是使用以下描述的步骤2中的方法由扩频时序信息或时序信息和附加信息来完成的。
属于多个不同的扩频码所构成的扩频码序列的扩频代码(以下简称为代码)组成被分别按预定序列设置的多个扩频码组。在发送器中，当在多个时隙中被划分的帧被以预定扩频码组扩频时，帧内的每个时隙都被以各自相应的代码扩频和发送。
图10是一存储器的方框图，显示了源自Higuchi等人对电子、信息和通信工程学会所提交的题为“在W-CDMA中使用频率漂移补偿的三步快速蜂窝搜索方法”(RCS99-65，1999-07)的技术报告中一种扩频通信设备的步骤2的处理装置(此后称为技术报告)。
图11是一存储器方框图，显示图10中所示存储单元的数据结构。
在图10中，扩频通信设备由相关器1001-100N(它对解扩输入信号提供所有预定的扩频码(代码1-N)、并根据各自不同的代码来解扩每个时隙信号)、存储单元101(它存储通过与对应于代码号的每个时隙的解扩而获得的相关值)和判定单元102(它基于存储单元101中存储的数据进行预定的算术运算，并在基站预定的扩频码组和发送的帧时序中推断最适宜的扩频码组)组成。
在图11中，对所有时隙将用所有代码解扩所得的相关值存储于存储单元101中。判定单元102对所有帧时序和扩频码组的组合的所有各个候选的相关值执行累积求和处理，然后进行最大可能性判断，以便推断加和结果最大的候选帧时序和代码组，作为基站发送的帧时序和代码组。
在如上所述现有技术的扩频通信设备和方法中，必须为每个时隙存储所有代码的相关值，因此，要求存储单元必须具有大的容量。
为解决如上所述现有技术的问题，本发明的目的是提供一种减少所需存储容量的扩频通信设备和方法。
为达到上述目的，本发明的扩频通信设备从输入信号中检测帧时序和代码序列，所述的输入信号由对方的设备所输出，该对方设备从具有多个扩频码的至少一个代码序列中选择一单代码序列，并根据对应于所述的代码序列的所述时隙的扩频码分别对由时间共享的帧所构成的多个时隙进行扩频。该设备包括
多个解扩单元，其用预定的扩频码将所述的输入信号的所述时隙进行解扩并输出相关值；选择单元，其基于所述解扩单元的所有输出，对每个所述的时隙从所述相关值的最大值开始按顺序选择至少一个所述扩频码，并输出所述的扩频码和对应于所述的扩频码的相关值；存储单元，其存储对应于所述时隙的所述选择单元的输出，及判定单元，其基于存储于所述存储单元的所述扩频码和所述相关值推断用于发送的帧时序和扩频码序列。
进一步，所述判定单元也可基于所有所述代码序列的所有可能的帧时序，分别比较存储于所述存储单元中的扩频码和对应于该代码序列的扩频码，计算对应于那些被发现在帧时序和扩频序列的每个组合上一致的扩频码的所述相关值的和，推断具有最大所述和的所述组合为用于发送的帧时序和代码序列。
另一方面，本发明的具有不同结构的扩频通信设备从输入信号中检测帧时序和代码序列，所述的输入信号由对方的设备所输出，该对方设备从具有多个扩频码的至少一个代码序列中选择一单代码序列，并根据对应于所述代码序列的所述时隙的扩频码分别对由时间共享的帧所构成的多个时隙进行扩频。该设备由以下构成至少一个解扩发射单元，其用预定的扩频码将所述的输入信号的所述时隙进行解扩并输出相关值；选择单元，其基于所述解扩单元的所有输出，对每个所述的时隙从所述相关值的最大值开始按顺序选择至少一个所述扩频码，并输出所述的扩频码；存储单元，其存储对应于所述时隙的所述选择单元的输出，及判定单元，其基于存储于所述存储单元的所述扩频码推断用于发送的帧时序和扩频码序列。
进一步，所述判定单元也可基于所有所述代码序列的所有可能的帧时序，分别比较存储于所述存储单元中的扩频码和对应于该代码序列的扩频码，计算对应于那些被发现在帧时序和扩频序列的每个组合上一致的扩频码的权值的和，推断具有最大所述和的所述组合为用于发送的帧时序和代码序列。
因此，需要储存在存储单元中的数据量被减少了。
另外，本发明的扩频通信方法用于从输入信号中检测帧时序和代码序列，其中所述输入信号由对方的设备所输出，该对方设备从具有多个扩频码的至少一个代码序列中选择一单代码序列，并根据对应于所述代码序列的所述时隙的扩频码分别对由时间共享的帧所构成的多个时隙进行扩频。其中通过用预定的扩频码对所有时隙的信号进行解扩来判定相关值；对每个时隙，从所述相关值的最大值开始，按顺序选择至少一个扩频码；对应于时隙将所述被选择的扩频码和所述的相关值分别进行存储；基于所有代码序列的所有可能的帧时序，对所述的被存储的扩频码和对应于所述的代码序列的扩频码分别进行比较；通过用帧时序和代码序列的组合的相关值来确定与那些发现为一致的扩频码相应的所述相关值的和；且所述和为最大的所述组合被推断为用于发送的帧时序和代码序列。
另一方面，本发明的一种不同的扩频通信方法用于从输入信号中检测帧时序和代码序列，其中所述输入信号由对方的设备所输出，该对方设备从具有多个扩频码的至少一个代码序列中选择一单代码序列，并根据对应于所述代码序列的所述时隙的扩频码分别对由时间共享的帧所构成的多个时隙进行扩频。其中
通过用所有预定的扩频码对所有时隙的信号进行解扩而确定相关值；至少选择一个扩频码，以便对每个时隙开始所述的最大相关值计算；对应于时隙，将所述被选择的扩频码分别进行存储；基于所有代码序列的所有可能的帧时序，对所述被存储的扩频码和对应于所述代码序列的扩频码分别进行比较；对应于帧时序和代码序列的组合，确定与那些发现为一致的代码顺序对应的预定权值的和；和所述和为最大的所述组合被推断为用于发送的帧时序和代码序列。
图1是一时序图，显示符合ARIB规范的一扩频通信设备的输入信号的帧结构；图2是一代码表，显示对应于每个代码组的每个时隙的代码；图3的方框图显示应用本发明的第一实施例的符合ARIB规范的一扩频通信设备的结构的实例；图4是一数据块框图，显示图3所示第一存储单元内部的数据结构；图5是一示意性框图，显示适用于解扩器的一相关器的电路结构；图6是一示意性框图，显示适用于解扩器的一匹配的滤波器的电路结构；图7是一示意性框图，显示应用本发明的第二实施例的符合ARIB规范的一扩频通信设备的结构的实例；图8是一存储器框图，显示图7所示第二存储单元的内部数据结构；图9是一流程图，显示按照ARIB规范进行处理的三个阶段；图10是一方框图，显示源自Higuchi等人对电子、信息和通信工程学会所提交的题为“在W-CDMA中使用频率漂移补偿的三步快速蜂窝搜索方法”(RCS99-65(1999-07))的技术报告中一种扩频通信设备的步骤2的处理装置；图11是一存储器方框图，显示图10所示存储单元内部的数据结构。
以下参照附图对本发明应用于符合ARIB规范的一扩频通信设备的实施例予以详细描述。
图1是一图解的时序图，显示符合ARIB规范的一扩频通信设备的输入信号的帧结构。
图2是一代码表，显示对应于每个代码组的每个时隙的代码。
一帧由T个时隙组成。此外，每个代码组由多行的T个代码组成，其中，代码的N个类型(SSC第二搜索代码)被按预定的序列排列并有M个代码组。根据ARIB规范，T=16，N=17，而M=32。
本发明的扩频通信设备的一对方设备(例如一基站)选择由16个扩频码和扩频码的组合的17种类型构成的代码序列中的一单代码序列，并根据对应于所选择的代码序列的时隙的扩频码分别扩频，且输出构成一帧的16个时隙。
本发明的扩频通信设备(例如一移动单元)从输入信号中检测帧时序和上述的代码序列。
图3是一方框图，显示应用本发明的第一实施例的符合ARIB规范的一扩频通信设备的结构实例；
图4是一数据框图，显示图3所示第一存储单元内部的数据结构；图5是一方框图，显示适用于解扩器的一相关器的电路结构；图6是一方框图，显示适用于解扩器的一匹配的滤波器的电路结构。
图3中的扩频通信设备由解扩器101-1017、第一选择器20、第一存储单元30、第一判定单元40组成。解扩器101-1017为解扩输入信号提供17种预定的代码类型；第一选择器20为每个时隙选择与输入信号相关值是最大的代码，并输出该代码号和相关值；第一存储单元30存储由第一选择器20输入的代码号及其相关值；第一判定单元40基于存储于第一存储单元30的数据进行预定的算术运算，并进行最大可能性判断，以便在代码组的32个预定类型中推断最适宜的代码组和基站发送的帧时序。如图4所示，例如，对应于时隙1到16的代码号和相关值被存储于第一存储单元30中。
进一步，如图5所示，解扩器10可包括乘法器11(其将输入信号与扩频码相乘)、加法器12(其将乘法器11的输出与解扩器的输出相加)和触发器电路13(其按预定的时间量将加法器12的输出移位)。
另外，如图6所示，解扩器10也可以由触发器电路141-1416(其按一预定的时间量将输入信号进行移位)、乘法器151-1517(其将每个触发器电路141-1416的输出分别与代码相乘)和N端加法器16(其将乘法器151-1517的输出相加)组成。
而且，尽管解扩器101-1017是以行的形式构成并分别以其对应的代码解扩，也可以通过使用时间共享的形式来构成它们，以便根据多个代码进行解扩。
接下来，对本实施例的扩频通信设备的操作过程予以解释。
解扩器101-1017分别用预定的代码1-17进行解扩处理，并计算输入信号和代码间的相关值。第一选择器20为每个时隙比较解扩器101-1017输出的相关值，判定具有最大相关值的代码，并输出该代码号和相关值。如图4所示，第一存储单元30存储对应于该时隙的第一选择器20输出的代码号和相关值。然后，第一判定单元40将存储于第一存储单元30中的代码序列相对于一预定代码组和所有的帧时序而进行比较，并推断最合适的帧时序和代码组。
以下对最大可能性判断的执行过程给予更详细的解释。
第一判定单元40将帧时序和代码组的预定组合作为候选进行存储。然后，在每个候选的帧时序，它将候选的代码组的代码与第一选择器20所选择并存储于第一存储单元30中的代码进行比较，并将所有被发现为一致的时隙的相关值求和。接着，第一判定单元40推断具有最大相关值的候选帧时序和代码组是由基站所发送的。
于是，由于将要存储于第一存储单元30中的信息被减少，对存储容量的需求相应变小。假定候选的值以一个字的容量来表示，在现有技术中需要存储16(一帧的时隙数)×17(预定的代码数)=272个字，而在本实施例中，字的数目减少到16(一帧的时隙数)×2(代码号和相关值)=32个字。此外，由于代码实际上可用5个比特来表示，故有可能进一步减少所需字的数目。相应地，扩频通信设备变得更精致和小巧。
进一步，第一选择器20所选择并存储于第一存储单元30的代码号和相关值可由多个相关值中的最大者构成。
图7是一方框图，显示应用本发明的第二实施例的符合ARIB规范的一扩频通信设备的结构的实例；图8是一存储方框图，显示图7所示第二存储单元的内部数据结构。
在图7中，第二实施例的扩频通信设备的解码器101-1017与第一该第二实施例的扩频通信设备由解扩器101-1017、第二选择器21、第二存储单元31、第二判定单元41组成。第二选择器21为每个时隙选择与输入信号相关值是最高的四种代码，并输出该四级代码号。第二存储单元31存储由第二选择器21输入的代码号，第二判定单元41基于存储于第二存储单元31的数据进行预定的算术运算，并进行最大可能性判断，以便在代码组的32个预定类型中推断最适宜的代码组和基站发送的帧时序。
下面，对本实施例的扩频通信设备的操作过程予以解释。
解扩器101-1017分别用预定的代码1-17进行解扩处理，并计算输入信号和代码1-17间的相关值。第二选择器21为每个时隙比较解扩器101-1017输出的相关值，并从最大相关值开始按顺序输出第一位到第四位的四种类型代码的代码号。如图8所示，第二存储单元31存储对应于该时隙的第二选择器21输出的四类代码号。第二判定单元41将存储于第二存储单元31中的代码相对于其位次进行加权，用预定的代码组与所有的帧时序进行比较，并推断最合适的帧时序和代码组。
以下对最大可能性判断的执行过程给予更详细的解释。
第二判定单元41将帧时序和代码组的预定组合作为候选进行存储。然后，在每个候选的帧时序时，它将候选的代码组的代码与存储于第二存储单元31中的四类代码进行比较，若有一致的，则将一致的代码按其位次全部进行预定的加权求和(第一位为8点，第二位为4点，第三位为2点，第四位为1点)。接着，第二判定单元41推断具有最大总和值的候选帧时序和代码组是由基站所发送的。
于是，由于将要存储于第二存储单元31中的信息被减少，对存储容量的需求相应变小。假定候选的值以一个字的容量来表示，在现有技术中需要存储16(一帧的时隙数)×17(预定的代码数)=272个字，而在本实施例中，字的数目减少到16(一帧的时隙数)×4(最高四级代码)=64个字。此外，由于代码实际上可用5个比特来表示，故有可能进一步减少所需字的数目。相应地，扩频通信设备变得更精致和小巧。
综上所述，本发明具有以下描述的效果由于将要存储于存储单元中的信息量减少，对存储容量的需求随之变小。相应地，扩频通信设备能变得更精致和小巧。
权利要求
1．从输入信号中检测帧时序和代码序列的扩频通信设备，其中所述输入信号由对方的设备输出，该对方设备从具有多个扩频码的至少一个代码序列中选择一单代码序列，并根据对应于所述代码序列的所述时隙的扩频码分别对由时间共享的帧所构成的多个时隙进行扩频，该设备包括多个解扩单元，其用预定的扩频码将所述的输入信号的所述时隙进行解扩并输出相关值；选择单元，其基于所述解扩单元的所有输出，对每个所述的时隙从所述相关值的最大值开始按顺序选择至少一个所述扩频码，并输出所述的扩频码和对应于所述扩频码的相关值；存储单元，其存储对应于所述时隙的所述选择单元的输出，及判定单元，其基于存储于所述存储单元的所述扩频码和所述相关值推断用于发送的帧时序和扩频码序列。
2．如权利要求1所述的扩频通信设备，其中所述的判定单元基于所有所述代码序列的所有可能的帧时序，分别比较存储于所述存储单元中的扩频码和对应于代码序列的扩频码，计算对应于那些被发现在帧时序和扩频序列的每个组合上一致的扩频码的所述相关值的和，推断具有最大所述和的所述组合为用于发送的帧时序和代码序列。
3．从输入信号中检测帧时序和代码序列的扩频通信设备，其中所述输入信号由对方的设备输出，该对方设备从具有多个扩频码的至少一个代码序列中选择一单代码序列，并根据对应于所述的代码序列的所述时隙的扩频码分别对由时间共享的帧所构成的多个时隙进行扩频，该设备由以下构成至少一个解扩单元，其用预定的扩频码将所述的输入信号的所述时隙进行解扩并输出相关值；选择单元，其基于所述解扩单元的所有输出，对每个所述的时隙从所述相关值的最大值开始按顺序选择至少一个所述扩频码，并输出所述的扩频码；存储单元，其存储对应于所述时隙的所述选择单元的输出，及判定单元，其基于存储于所述存储单元的所述扩频码推断用于发送的帧时序和扩频码序列。
4．权利要求3所述的扩频通信设备，其中所述的判定单元基于所有所述代码序列的所有可能的帧时序，分别比较存储于所述存储单元中的扩频码和对应于该代码序列的扩频码，计算对应于那些被发现在帧时序和扩频序列的每个组合上一致的扩频码的权值的和，推断具有最大所述和的所述组合为用于发送的帧时序和代码序列。
5．从输入信号中检测帧时序和代码序列的扩频通信方法，其中所述输入信号由对方的设备所输出，该对方设备从具有多个扩频码的至少一个代码序列中选择一单代码序列，并根据对应于所述代码序列的所述时隙的扩频码分别对由时间共享的帧所构成的多个时隙进行扩频，其中相关值由用所有预定的扩频码对所有时隙的信号进行解扩来确定；对每个时隙从所述相关值的最大值开始按顺序选择至少一个扩频码；所述被选择的扩频码和所述相关值被分别对应于时隙而存储；基于所有代码序列的所有可能的帧时序，对所述被存储的扩频码和对应于所述代码序列的扩频码分别进行比较；对应于帧时序和代码序列的组合，确定与那些被发现为一致的扩频码相对应的所述相关值的和；和所述和为最大的所述组合被推断为用于发送的帧时序和代码序列。
6．从输入信号中检测帧时序和代码序列的扩频通信方法，其中所述输入信号由对方的设备所输出，该对方设备从具有多个扩频码的至少一个代码序列中选择一单代码序列，并根据对应于所述的代码序列的所述时隙的扩频码分别对由时间共享的帧所构成的多个时隙进行扩频，其中通过用所有预定的扩频码对所有时隙的信号进行解扩来确定相关值；对每个时隙从所述相关值的最大值开始，按顺序至少选择一个扩频码；所述的被选择的扩频码被分别对应于时隙而存储；基于所有代码序列的所有可能的帧时序，对所述被存储的扩频码和对应于所述代码序列的扩频码分别进行比较；对应于帧时序和代码序列的组合，确定与那些一致的代码的顺序相应的预定权值的和；且所述和为最大的所述组合被推断为用于发送的帧时序和代码序列。
全文摘要
本发明的目的是提供一种扩频通信设备和方法,以减少检测时序和代码序列所需的存储容量。扩频通信设备通过使用来自对方设备的输出信号作为输入信号来检测帧时序和代码序列,该对方的设备根据扩频序列的扩频码对由时间共享的帧所构成的多个时隙进行扩频,其包括:多个解扩单元;选择单元;存储单元;及一判定单元。
文档编号H04B1/707GK1296341SQ00132229
公开日2001年5月23日 申请日期2000年11月10日 优先权日1999年11月11日
发明者大西修 申请人:日本电气株式会社