用于多信道并发接收的通信系统接收机和方法

专利名称：用于多信道并发接收的通信系统接收机和方法
用于多信道并发接收的通信系统接收机和方法
本申请是申请日为2002年9月24日申请号为第02822558. 9号发明名称为"用 于多信道并发接收的通信系统接收机和方法"的中国专利申请的分案申请。
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。
些旦
NT足
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部分。在后端部分内处 理信道上的接收部分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部 分以确定链路质量和全球定位系统始发信息中的至少一个。信道上接收部分和信道 外接收部分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 Air Interface 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, VA 22201， 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IOO包括基站IOI，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)部分可以被保存在RAM 404中。接收部分由射频/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部分。这些部分被提供给后端处理框499。在后端处理框499中，这些 部分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 产生至少两组接收部分。 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。信道外部分被数字滤波，并用于搜索硬切换候 选频率。信道外的接收部分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，信道上和信道外的部分基本同时产生。
信道上和信道外的部分可以被保存在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部分被提供给多路分解器402。多路分解器402把信道上和信
道外部分提供给搜索器单元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部分执行 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 上的己解码数据。通过在单个定时假设下把接收部分与PN序列和指定的Walsh函 数的复共轭相乘，并且对所产生的部分数字滤波，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 部分，使用了当前正与移动站进行话务通信的基站的PN序列。为了处理信道外部 分以确定链路质量，对信道外的接收部分执行类似的后端操作。然而，在信道外接 收部分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 部分。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部分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部分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部分306。按照一实施例的接收机400包括多个指408。
信道上和信道外的部分305和306被提供给搜索器单元406和指元件408。虽然指 元件408处理信道上部分用于解码器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，可以确定信道外部分的质量。质量测量可以被限 于测量信道外接收部分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部分305、 306传递 到各个指408以及搜索器406。信道外部分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 部分。
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(/)=》,0)cos(vv力+ —) (1)
下变频器302的输出信号频谱450可以表示为
= XX(O[cos(O,. - >vo)0 + cos((w,. + vv。),)] + w(O (2)
,'=1
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/(0 =》,(Ocos((W/ - 、X) + (3)
,'=1
接收信号的经滤波的形式451可以表示为信道上的接收部分。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、R0M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。
权利要求
1.一种用于在通信系统中处理通信信号的方法，包括将接收机部分调谐到信道上频率以接收信号；将所接收信号转换为基带信号，所述基带信号包括以所述信道上频率从第一发射机源发送的信道上信号和以第二频率从第二发射机源发送的至少一个信道外信号，所述第二发射机源不同于所述第一发射机源，而所述第二频率不同于所述信道上频率；通过从所述基带信号中移除所述至少一个信道外信号来对所述基带信号进行滤波以产生信道上接收部分；处理所述基带信号以产生信道外接收部分；处理所述信道上接收部分以对通过所述信道上信号发送的数据进行解码；以及处理所述信道外接收部分以确定与所述至少一个信道外信号相关的质量测量。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述处理信道上接收部分与所述处 理信道外接收部分并行执行。
3. 如权利要求l所述的方法，其特征在于所述质量测量是信号强度和信噪比 中的一个。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述至少一个信道外信号是导频信 号，并且从所述导频信号的质量测量确定硬切换候选。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述至少一个信道外信号是全球定 位系统信号。
6. —种移动站接收机，包括接收机部分，配置为调谐到信道上频率以接收信号； 信号转换器，配置为将所接收信号转换为基带信号，所述基带信号包括以所 述信道上频率从第一发射机源发送的信道上信号和以第二频率从第二发射机源发 送的至少一个信道外信号，所述第二发射机源不同于所述第一发射机源，而所述第二频率不同于所述信道上频率；滤波器，配置为通过从所述基带信号中移除所述至少一个信道外信号来对所述基带信号进行滤波以产生信道上接收部分；第一处理器，配置为处理所述基带信号以产生信道外接收部分； 第二处理器，配置为处理所述信道上接收部分以对通过所述信道上信号发送的数据进行解码；以及第三处理器，配置为处理所述信道外接收部分以确定与所述至少一个信道外信号相关的质量测量。
7. 如权利要求6所述的移动站接收机，其特征在于所述第二处理器和所述第 一处理器配置为并行操作。
8. 如权利要求6所述的移动站接收机，其特征在于所述第一发射机源是第一 蜂窝基站，而所述第二发射机源是第二蜂窝基站和全球定位系统卫星中的一个。
9. 如权利要求6所述的移动站接收机，其特征在于所述质量测量是信号强度 和信噪比中的一个。
10. 如权利要求6所述的移动站接收机，其特征在于所述至少一个信道外信 号是导频信号，并且从所述导频信号的质量测量确定硬切换候选。
11. 如权利要求6所述的移动站接收机，其特征在于还包括 控制器，耦合到所述第二和第三处理器；多路分解器，耦合到所述控制器，耦合到所述滤波器以接收所述信道上接收 部分，耦合到所述第一处理器以接收所述信道外接收部分，并耦合到所述第二和第 三处理器；以及搜索器单元，耦合到所述控制器和多路分解器，所述控制器控制所述多路分 解器和所述搜索器单元以及所述第二和第三处理器中每一个之间的信号路径。
12. —种移动站接收机，包括用于将接收机部分调谐到信道上频率以接收信号的装置； 用于将所接收信号转换为基带信号的装置，所述基带信号包括以所述信道上 频率从第一发射机源发送的信道上信号和以第二频率从第二发射机源发送的至少一个信道外信号，所述第二发射机源不同于所述第一发射机源，而所述第二频率不 同于所述信道上频率；用于通过从所述基带信号中移除所述至少一个信道外信号来对所述基带信号 进行滤波以产生信道上接收部分的装置；用于处理所述基带信号以产生信道外接收部分的装置；用于处理所述信道上接收部分以对通过所述信道上信号发送的数据进行解码 的装置；以及用于处理所述信道外接收部分以确定与所述至少一个信道外信号相关的质量 测量的装置。
13. 如权利要求12所述的移动站接收机，其特征在于所述用于处理信道上接 收部分的装置与所述用于处理信道外接收部分的装置配置为并行操作。
14. 如权利要求12所述的移动站接收机，其特征在于所述质量测量是信号强 度和信噪比中的一个。
15. 如权利要求12所述的移动站接收机，其特征在于所述至少一个信道外信 号是导频信号。
16. 如权利要求12所述的移动站接收机，其特征在于还包括 用于将所述导频信号的质量测量与阈值作比较的装置；以及 用于如果所述导频信号的质量测量超过阈值则将与所述导频信号相关的基站识别为硬切换候选的装置。
17. 如权利要求12所述的移动站接收机，其特征在于所述至少一个信道外信 号是全球定位系统信号。
18. —种机器可读的程序存储设备，有形地实现机器可执行的指令程序以执 行用于在通信系统中处理通信信号的方法，所述方法包括 将接收机部分调谐到信道上频率以接收信号；将所接收信号转换为基带信号，所述基带信号包括以所述信道上频率从第一 发射机源发送的信道上信号和以第二频率从第二发射机源发送的至少一个信道外 信号，所述第二发射机源不同于所述第一发射机源，而所述第二频率不同于所述信道上频率；通过从所述基带信号中移除所述至少一个信道外信号来对所述基带信号进行 滤波以产生信道上接收部分；处理所述基带信号以产生信道外接收部分；处理所述信道上接收部分以对通过所述信道上信号发送的数据进行解码；以及处理所述信道外接收部分以确定与所述至少一个信道外信号相关的质量测
全文摘要
通信系统中的一种用于多信道并发接收的通信系统接收机和方法，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部分(305，306)。在后端部分499内处理信道上的接收部分(305)从而对信道上的信息进行解码。在后端部分499内处理信道外的部分(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。信道上接收部分(305)和信道外接收部分(306)的处理由接收机后端(499)基本同时执行。
文档编号H04B1/16GK101373987SQ200810166510
公开日2009年2月25日 申请日期2002年9月24日 优先权日2001年9月27日
发明者S·S·索利曼 申请人:高通股份有限公司