专利名称：功率控制和业务信道解码的分时锁定指示指令电路和方法
技术领域：
本发明大致涉及扩频无线电通信。本发明更详细地涉及到用于无线电通信的分离多径接收机(rake)装置和方法。
无线电系统向无线电用户机单元的用户提供无线通信。一种特殊的无线电系统是蜂窝无线电话系统。一种特殊的蜂窝无线电话系统采用扩频信令。在这样一个系统中，用户机通信装置，如一个移动站，与一个或多个远端基站通信。每个基站在一固定地理区域内提供通信。当移动站在地理区域间移动时，与移动站的通信在基站间越区切换(hand off)。
扩频信令能被广义定义为一种机制，通过该机制，发射信号占用的带宽远大于基带信息信号所需的带宽。两类扩频通信是直接序列扩频(DSSS)和跳频扩频(FHSS)。通过将信号与一宽带伪随机码产生的信号相乘，信号频谱能够被最容易地扩展。为使接收机能解扩信号，必需精确知道扩展信号。对于DSSS，接收机的目的是从一个宽的接收带宽中分辨出发射信号，在这个宽的接收带宽中，信号在背景噪声电平以下。
根据远程通信工业协会/电子工业协会(TIA/EIA)临时标准IS-95，用DSSS的蜂窝无线电话系统通常称为直接序列码分多址(DS-CDMA)系统。系统中的各个用户使用同样的频率，但由使用各自的扩展码区分。其它扩频系统包括运行在1900MHz的无线电话系统，如美国国家标准协会(ANSI)标准J-STD-008中所说明。其它无线电和无线电话系统也使用扩频技术。
在一个扩频通信系统中，从基站到用户机或移动站的下行链路传输包括一导标信道和一业务信道组。导标信道由全部用户解码。每个业务信道预定由一个用户解码。因此，每个业务信道用基站和一移动站都知道的码编码。导标信道用基站和所有移动站都知道的码编码。
除该导标信道和业务信道信号外，下行链路传输还包括在业务信道中的功率控制指示指令。功率控制指示指令由远端基站周期向移动站发射，以控制移动站的发射功率。功率控制指示指令通常包括不以任何方式编码的数位。功率控制指示指令本身是二进制的，其中它告诉移动站增加发射功率或减少发射功率。响应功率控制指示指令，移动站调整其发射功率以适应变化的信道条件，如衰落或阻塞或它们的突然消失。为实现准确、可靠的通信，移动站必须迅速响应接收的功率控制指示指令。
用于扩频通信系统中的移动站通常用分离多径接收机。分离多径接收机包括两个或更多接收机指，这些接收机指独立地接收射频(RF)信号。每个指估计信道增益和相位并解调RF信号，以产生业务字符(symbol)。接收机指的业务字符在一字符合并器(combiner)中合并，以产生一接收的信号。
通常，分离多径接收机指被指定到最强的信道多径射线。即第一指被指定去接收最强的信号，第二指被指定去接收次强的信号，依次类推。当接收的信号强度由于衰落或其它原因变化时，指指定被改变了。当移动站在称为软越区切换条件时，指可被指定到任何参与该越区切换的基站。在软越区切换中，移动站和基站确定哪个基站提供与移动站的最优通信。
多径强度的平均测量用于确定一指是否应重新被指定。多径强度的测量是接收的信干比(RSSI)，也指接收的信号强度指示。RSSI测量值与预定的锁定和开启门限比较。如果给定指的RSSI大于锁定门限，该指称为被锁定。如果给定指的RSSI值小于开启门限，该指被开启。RSSI电路向控制各个指的锁定状态的控制器提供锁定指示。
好的功率控制性能需要一快速RSSI电路。RSSI电路应跟踪瑞利衰落，如果接收的信号瞬时落入一衰落，则开启一指。其功率控制位被错误解调的弱链路能引起移动站对功率控制指示的错误响应。这会引起中断呼叫和其它不希望的情况。因此，对功率控制位解码来说，RSSI电路必须快到足以开启任何落入深衰落长于，如10ms的指。
然而，功率控制位解码需要的对衰落的快速响应对业务信道解调是不需要的。于是，本技术中，需要一分离多径接收机电路和方法，其中一快速RSSI电路为功率控制位解码提供一锁定指示，且一慢速RSSI电路为业务信道解码提供另一锁定指示。这将允许性能适合于业务信道解码和功率控制信道解码的各自需要。这也允许为功率控制位和业务位的准确解调的性能都被优化。RSSI电路在业务信道和功率控制信道之间分时，以减少硬件需求。
附图简要说明本发明与其进一步的目的和优点可以通过参照下面的描绘、结合附图被最充分地理解。几幅图中，一样的标号标识同一部件。其中
图1是无线电话移动站的运行框图；图2是用于图1的无线电话移动站的第一滤波器的框图；图3是用于图1的无线电话移动站的第二滤波器的框图；图4是用于图1的无线电话移动站的接收的信号强度指示指令电路的框图。
现参照图1，它示出通信装置，移动站100的运行框图。移动站100包括天线102和滤波器电路106。移动站100还包括接收机电路111，它包括一接收机指组，其中包括第一接收机指112、第二接收机指114、第三接收机指116；合并器118，耦合到每个接收机指；和解码器120。移动站100还包括控制器122、用户接口124和发射机126。
移动站100优选装配成用在一DS-CDMA蜂窝无线电话系统中，该系统包括一组远端基站。每个基站包括收发信机，它发送和接收射频(RF)信号到和自移动站，这些移动站中，包括在一固定地理区域内的移动站100。虽然这是移动站100的一个应用，移动站100可被用于任何合适的扩频通信系统。
在移动站100中，天线102发送和接收RF信号到和自一基站。在天线102处接收的RF信号在滤波器电路106中被滤波、从模拟信号转换为数字数据和其它处理。滤波器电路106也可执行其它功能，如自动增益控制和下变频到中频(IF)以便处理。
移动站100用接收易受衰落影响的信号的无线电接收机。接收机电路111是一分离多径接收机，包括第一接收机指112、第二接收机指114和第三接收机指116，装配成用于在一通信信道上接收扩频通信信号。如下文所进一步详述，每个接收机指产生一包括业务字符的业务信号。每个接收机指还产生一反映该接收机指的锁定状态的锁定指示。下文将更详细讨论第一接收机指112的结构和运行。优选地，第二接收机指114和第三接收机指116大体与第一接收机指112同样运行。
如所述的，合并器118耦合到接收机指组，第一接收机指112、第二接收机指114和第三接收机指116。合并器118响应来自各个接收机指的锁定指示，合并来自各个接收机指的业务信号，并形成一接收的信号。合并器118提供该接收的信号到解码器120。解码器120，提供去交织和信道解码，可以是维特比解码器或另一类卷积解码器或其它任何合适的解码器。解码器120恢复在RF信号上发送的数据，并输出该数据到控制器122。
控制器122格式化该数据成为可识别声音或用户接口124使用的信息。控制器122被电耦合到移动站100的其它部件，以接收控制信息和提供控制信号。控制连线未在图1中示出，以免使图不必要地复杂。控制器122典型地包括微处理器和存储器。用户接口124传递该接收的信息或声音到用户。典型地，用户接口124包括一显示器、一袖珍键盘、一扬声器和一麦克风。
各个接收机指112、114、116被指定去接收不同的信号。在多径情况下，接收机指112、114、116被指定去接收各个多径信号或射线。在软越区切换期间，接收机指112、114、116被指定至参与该越区切换的不同基站。接收机指至各个信号的指定是在控制器122以下文所描绘的方法的控制之下。
基于从移动站100到一远端基站的射频信号的传输，用户接口124传送用户输入数据到控制器122。控制器122格式化从用户接口124获得的信息，并传送到发射机126，以转化为RF调制信号。发射机126传送RF调制信号到天线102，以传输到基站。
现讨论接收和解调信号的每个分离多径接收机指112、114、116的结构和运行，以第一接收机指112为例。根据本发明，移动站100被装置成为接收一个或多个扩频通信信号，优选直接序列码分多址(DS-CDMA)信号。每个扩频通信信号包括一导标信道和一业务信道组。
在发射机，如在蜂窝无线电话系统中的基站，导标信道和业务信道组用沃尔斯(Walsh)码编码。导标信道和业务信道组用不同的沃尔斯码编码。典型地，导标信道用Walsh(0)码编码，第一业务信道用Walsh(2)码编码，等等。编码后，信号频谱用一伪随机噪声(PN)码扩展。数字形式的扩频信号包括一系列码片(chip)，其各个值由P N码和编码的数据确定。用于每个基站的PN码对该基站是特定的。系统中的每个接收机，或蜂窝无线电话系统中的用户机，对应于在其上与基站通信的业务信道被指定特定的沃尔斯码，以解码该业务信道。每个接收机也解码导标信道。每个接收机知道对应于系统中的基站的PN码。导标信道用于估计通信信道的信道相位和信道增益。
为获得最佳接收信号，接收机电路111，包括接收机指112、114、116和合并器118，试图从尽可能多的指合并字符。每个指被各自指定到一接收的信号，如一单独多径信号或一来自参与软越区切换的基站之一的信号。测量信号质量参数，如RSSI，以确定一指是否应由合并器118合并。如果信号质量超过锁定门限，该指“锁定”。如果信号质量降至低于开启门限，该指“开启”。这个指的锁定状态由分离多径接收机电路111用于确定合并器118是否应该用该指。
第一接收机指112包括接收的信号强度指示(RSSI)电路130、解扩器150、导标字符解码器151、导标信道加法器152、滤波器154、共扼发生器156、业务字符解码器158、业务信道加法器160、延时部件162和解调器164。本领域的普通技术人员将认识到，这些部件可由硬件、或软件、或能增强效率和可制造性的两者的一些合并实现。
解扩器150从滤波器电路106接收由移动站100接收的扩频通信信号的数字再现。解扩器150将伪随机噪声(PN)码施加于接收的信号。解扩器150解扩该接收的信号，产生解扩的信号。当基站和移动站100之间的通信信道被初始化时，PN码被存储在移动站100中且可被传送到移动站100，例如从一基站。PN码对该基站是特定的，以便移动站可通过选择相应PN码选择通信的基站。
解扩器150向导标字符解码器151提供解扩的信号。导标字符解码器151解码导标信道信号和检测导标字符。导标字符解码器151施加典型为沃尔斯码Walsh(0)的导标信道码。导标字符解码器151把解码的信号施加于导标信道加法器152。导标信道加法器152包括一加法器166和一开关168。加法器166累加64个连续码片，以形成导标字符。每64个码片后，开关168闭合以耦合加法器166到滤波器154，以向滤波器154提供一接收的导标字符。
如果用沃尔斯码编码导标信道，示于图1的实施方案是合适的。由于Walsh(0)包括全部二进制码，用Walsh(0)编码导标信道时，不需要解码，且可省略导标字符解码器151。然而，如果用另一沃尔斯码或另一编码方式编码导标信道，必需有解码器。这种解码器将一导标码施加于解扩的信号，以产生导标信道信号。
滤波器154从导标信道加法器152接收导标字符。滤波器154以下文将描绘的方法滤波导标信道信号，以获得该通信信道的估计的信道增益和估计的信道相位的复再现。
滤波器154优选低通滤波器。滤波器154的输入端是导标字符p(n)。滤波器154的输出端是信道系数的估计＾h(n)。＾h(n)是含有相位和幅度信息的复数。相位信息对应于一信道相位的估计。幅度信息对应于一信道增益的估计。滤波器154的一种可能的实现方式将联系图2于下文描绘。共扼发生器156确定滤波器154产生的信号＾h(n)的复共扼。滤波器154与共扼发生器156一起产生该通信信道的信道增益和信道相位的复再现的复共扼估计。信道相位和信道增益的复再现的复共扼被提供给解调器164。
解扩器150也向业务字符解码器158提供解扩的信号。业务字符解码器158响应由移动站100接收的扩频通信信号产生一业务信号。业务字符解码器158将用户特定业务码施加于解扩的信号，以产生业务信道信号。用户特定业务码是被指定给移动站100的沃尔斯码Walsh(n)。业务信道信号被提供给业务信道加法器160。
业务信道加法器160包括一加法器170和一开关172。加法器170累加64个连续码片，以形成业务字符。每64个码片后，开关172闭合以耦合加法器170到延时部件162以向延时部件162提供一接收的业务字符。固业务信道加法器160检测业务信道。
延时部件162优选一FIFO，或先入先出缓存。在估计信道增益和信道相位时，滤波器154引入一滤波器延时。延时部件162补偿这个滤波器延时，以确保估计的信道相位和估计的信道增益被用于解调相应的业务字符。延时部件162延时扩频通信信号一预定时间，以产生一延时的信号。更具体地，延时部件162只延时业务信道的业务字符，以产生延时的业务字符。
延时的业务字符被提供给解调器164。解调器164可用乘法器实现，它把延时的业务字符和从共扼发生器156接收的信号相乘，用估计的信道相位和估计的信道增益解调延时的业务字符。该乘积的结果被提供给解码器120，以做进一步处理。
RSSI电路130包括加法器132；能量计算器134；滤波器135，它包括加法器136、移位器138、加法器140和延时部件142；比较器144和存储器146。RSSI电路130耦合到导标字符解码器151。RSSI电路130采样导标字符并产生一导标采样信号。滤波器135滤波导标采样信号并产生一滤波的信号。当滤波的信号超过锁定门限时，比较器144在输出端149产生一锁定指示。
加法器132耦合到导标字符解码器151，并以码片的形式接收信号。加法器132累加512个连续码片，以形成一导标字符。能量计算器134确定导标信号的能量并向滤波器135提供一信号。滤波器135在一平均时间周期上平均信号，产生一滤波的信号。该信号有一假设的平均衰落间隔。该假设的平均衰落间隔对应于移动站100接收的扩频通信信号的假设的平均衰落间隔。该假设的平均衰落间隔随移动站100的运行环境而变化，如多径环境和移动站100的运动速度。该平均时间周期优选长于该信号的假设的平均衰落间隔。
移位器138右移该信号到一位位置的预定数k。在优选实施方案中k＝6。然而，k可是任意合适值。改变k的值有改变滤波器135的带宽的效果。典型地，移动站100接收的扩频信号受衰落的影响，且滤波器135具有可变带宽，以滤去衰落的影响。根据本发明，滤波器135的带宽被减小，以滤去衰落的影响。换言之，滤波器135在平均时间周期上平均信号。增加k值增加在其上平均接收的信号的平均时间周期。优选地，平均时间周期被建立在从10到200毫秒(ms)的范围内。在一实施方案中，平均时间周期大体建立在30ms。
比较器144有一耦合到滤波器135以接收滤波的信号的第一输入端147。比较器144有一耦合到存储器146的第二输入端145。比较器144将滤波的信号和存储在存储器146的锁定门限141或开启门限143比较。滤波的信号对应一信号质量参数，如RSSI测量值。响应比较结果，比较器144在输出端149产生一锁定指示。
锁定指示被提供给控制器122。当锁定指示表明RSSI测量值超过锁定门限和第一接收机指112应被锁定时，控制器122锁定第一接收机指112，合并器118合并来自第一接收机指112的业务信号或业务字符。当滤波的信号在先前的锁定指示之后降到低于一开启门限时，合并器118不合并来自该接收指的业务信号。因此，当滤波的信号的信号质量参数超过锁定门限时，接收机电路111锁定第一接收机指112，当该信号质量参数降至低于开启门限时，接收机电路111开启第一接收机指112。锁定门限可不同于开启门限。另一选择，锁定门限可大体等于开启门限。
开启门限被设定为略高于第一接收机指112的噪声层(floor)。噪声层对应于为从噪声中分辨输入信号所需的最小的输入信号电平。在示例的实施方案中，第一接收机指112的噪声层大体是 -27 dB Ec/Io，其中Ec是总码片能量，Io是包括噪声的总干扰。优选地，开启门限被建立在-19到-27 dB Ec/Io的范围内。发明者已确定，通过建立开启门限在大体-24 dB Ec/Io，获得了优异的结果。
在传统的接收机电路中，开启门限被建立在约-18.5 dB Ec/Io。这个值为用于合并的精确信道估计的测定提供时间。这个值也适应在低接收信号强度不精确的信道估值器。用这个开启门限，接收机指112能在一深衰落期间开启。由于接收机指112、114、116中任一个在衰落中开启，多径射线不可用，且丢失一些来自扩频通信信号的有用的导标信号信息。直到该指的RSSI升高到锁定门限以上，该射线才可用。这会在2-或3-径软越区切换情况中、或在导标信号相对弱于接收自相应基站的总功率的任何时间引起接收机性能的显著下降。在慢衰落期间该下降的严重性增加。
在根据本发明的使用接收机电路的移动站中，在衰落期间，指开启的可能性减少。如果一多径射线在衰落中，利用相干合并，该射线仍能提供一些效益。降低开启门限，例如在-19到-27 dB Ec/Io范围，限制接收机指的开启，并改进接收机电路111的性能。通过立即获得一用于指的立即合并的导标估计，接收机性能得到额外增强，下文将联系图3讨论。
现参照图2，它示出用于图1的无线电话移动站100的有限脉冲响应(FIR)滤波器200的框图。滤波器200可用于提供图1中滤波器154的低通滤波功能。滤波器200包括延时部件202、204、206，乘法器208、210、212和214，及加法器216。
优选地，滤波器200共用61个延时部件，如延时部件202、204、206，图2中未示出全部延时部件，以免使图不必要地复杂。延时部件运行于序贯相位，串行移位导标字符通过延时部件链。延时部件串联耦合，以便在第一相位期间，延时部件202从导标信道加法器152(图1)接收第一导标字符。经等于一导标字符周期的延时后，在第二相位期间，第一导标字符从延时部件202传送到延时部件204，且第二导标字符从导标信道加法器152传送到延时部件202。再一次，经等于一导标字符周期的延时后，在第三相位期间，第一导标字符从延时部件204传送到与延时部件204串联耦合的下一延时部件，第二导标字符从延时部件202传送到延时部件204，且第三导标字符从导标信道加法器152传送到延时部件202。
在每个相位期间，存储在每个延时部件的导标字符由各个乘法器208、210、212、214乘以加权系数。优选地，滤波器200共用62个乘法器，如乘法器208、210、212和214，图2中未示出所有乘法器。每个乘法器对应延时部件202、204、206中的一个。乘法器用存储在各个延时部件中的延时的导标字符乘以加权系数。乘法器208也用在延时部件202的输入端的进来的导标字符乘以加权系数。
加权系数可根据任何适当的方法估计。在一简单例子中，全部加权系数可设为等于1。在这样的实现中，滤波器200是平均预定数目(如42)未加权导标字符的低通滤波器。优选地，选择加权系数，以使滤波器200具有接近于低通滤波器的理想矩形频率响应的频率响应。
在另一实施方案中，滤波器154(图1)能用低通无限脉冲响应(IIR)滤波器实现。这种IIR滤波器在其通带内应有近似线性的相位响应。
滤波器154特点是在感兴趣的频率上的群时延。对一线性相位FIR滤波器，如滤波器200，滤波器的群时延等于滤波器的延时或长度的一半。对一非线性相位FIR滤波器或IIR滤波器，群时延定义为dφ(f)df\f=f0]]>其中，φ是由滤波器在频率f引入的相位旋转，fo是感兴趣的频率。由延时部件162引入的延时大体等于滤波器154的群时延。
图3是用于图1的无线电话移动站100中的滤波器300的框图。滤波器300包括预合并器302、缓存304、加法器306、累加器308和量化器310。预合并器302耦合到导标信道加法器152(图1)，并以预定的速率如19.2KHz接收解扩的导标字符。预合并器302合并顺序收到的导标字符以形成合并的导标字符。这是为减少滤波器300的存储器需要。例如，预合并器302可将两个导标字符，称为p(n)和p(n+1)相加，去产生一合并的导标字符，然后存储之。在应用中，当不关心存储器的需要时，预合并器302可省略。
预合并器302顺序移位合并的导标字符进入缓存304。对应42个从导标信道加法器152接收的导标字符，缓存304优选存储21个合并的导标字符。这也对应1.1ms的群时延。
在每个合并的导标字符周期期间，缓存304移位一新的合并的导标字符进入缓存304，并移位最旧的合并的导标字符出缓存304。加法器306将由预合并器302向加法器306提供的新的合并的导标字符与缓存304的内容相加。其和累加在累加器308中。然后，该和在量化器310中被量化以减少存储需要。这个量化结果对应信道相位和信道增益的估计。
如所述的，滤波器300的特点是群时延，优选等于21个导标字符或1.1ms。如果滤波器300被用于提供滤波器154(图1)的滤波功能，延时部件162引入的延时大体等于滤波器300的群时延。
根据本发明，滤波器300可用作在T个字符上的平均电路，以当指被指定到一新信号时，产生一导标估计，以允许接收机指，如接收机指112，被立即合并。当指被指定到一新多径射线时，在该指能被相干合并之前，该指必须首先获得新导标的估计。在传统的接收机电路中，一指被指定为开启，且一旦该指的RSSI升高到RSSI锁定门限之上时将锁定。传统的信道估值器用锁相环(PLL)产生一新导标的增益和相位估计。PLL需要时间去锁定在新导标上。在每次重新指定指时，这个延时引起性能下降。在许多应用中，常常需要重新指定指。例如，对应一给定基站的多径分布常常变化。还有，当移动站100穿越小区边界，与移动站100软越区切换的基站越时变化。在这些情况下，在合并一接收机指中的延时，及随之而产生的接收机性能下降是不可接受的。
在滤波器300中，累加器308是一平均电路。在指定接收机指112到一新信号后，接收机指被立即锁定。在一些实现中，接收机电路111可包括用于存储接收机指的锁定状态的寄存器或其它存储器部件。直到该指的锁定状态在寄存器中被写为“锁定”，合并才发生。在这种实现中，寄存器可被写为“锁定”，然后指被指定到新信号。平均电路，累加器308，和缓存304也被清除或复位，且在第一接收机指112接收新信号。
当接收到新信号时，接收机指112检测新信号中的导标字符。滤波器300平均连续的导标字符，以提供加权的信道估计。滤波器300将导标字符，包括第一导标字符和后续的导标字符相加，在累加器308中产生和。响应该和，产生加权的信道估计。滤波器300可用一采样量值T另外分割该和，以产生加权的信道估计。采样量值T优选对应缓存的大小、42个导标字符或21个合并的导标字符，然而，可用其它的采样量值。
因此，在指定第一接收机指112到新信号作为锁定时，滤波器300检测第一导标字符，并形成一导标字符和(最初仅包括第一导标字符)。响应该导标字符和，产生第一导标信道估计。滤波器300可用T另外分割该导标字符和，以产生第一导标信道估计，其中T是预定的值，如21或42。根据第一业务信道估计，第一接收机指112解调第一业务字符。合并器118把第一业务字符与来自第二接收机指114和第三接收机指116的业务字符无延时地合并。滤波器300连续检测下一导标字符。滤波器300加下一导标字符到导标字符和，产生下一信道估计。根据下一信道估计，第一接收机指112解调下一业务字符，检测新信号中的业务字符。根据加权的信道估计，合并器118把该业务字符与来自其它接收机指，第二接收机指114和第三接收机指116的业务字符合并。
这个过程继续，用接收的导标字符数加权信道估计，直到导标字符和包括T个导标字符。按这种方法，随着连续接收导标字符，信道估计得到改进。因为粗初始估计由接收到的小数目的导标字符加权，粗初始估计有较小的幅度。结果是，该估计的不精确度将不严重降低接收机电路的性能。在常常重新指定指的情况下，相对其它传统方法，如用需要一延时时间以锁定在新导标上的PLL的信道估计，这个实施改进了性能。
现参照图4，它示出用于图1的移动站100的接收的信号强度指示(RSSI)电路400。RSSI电路400包括用于接收导标采样的输入端402、加法器404、能量计算器406、开关408、第一滤波器410、第二滤波器412、第一比较器414、预处理器416、第二比较器418、主锁定指示指令输出端420、次锁定指示指令输出端422。本领域一般技术人员将认识到图4所描绘的任何功能可用软件途径实现，而不用所描绘的硬件部件。
RSSI电路400测量接收的导标字符的接收的信号强度。通过解扩在输入端402接收的信号，形成导标字符。
好的功率控制性能需要快速RSSI电路。该RSSI电路应跟踪瑞利衰落，并在接收的信号瞬时落入衰落时开启指。其功率控制位被错误解调的弱链路能引起移动站100对功率控制指示的错误响应。这会引起中断呼叫和其它不希望的情况。因此，对功率控制位解码来说，RSSI电路必需快到足以开启任何落入深衰落长于如10ms的指。
这种需要存在，不论移动站100是否在软越区切换。在软越区切换中，这种需要更明显。在软越区切换中，用表决法对功率控制位解码。如果任何基站发送一功率控制指示指令命令移动站减少功率，移动站将减少功率。如果来自软越区切换中的全部基站的全部功率控制指示指令表明移动站应增加功率，移动站将增加功率。
锁定指有助于业务信道解调和功率控制位解码。在传统的接收机中，同样的锁定指示指令被用于控制业务信道合并器和功率控制位解调。然而，功率控制位解码需要的对衰落的快速响应对业务信道解调是不需要的。因此，根据本发明，RSSI电路400是在以相对慢速提供一主或业务信道锁定指示和以相对快速提供一次或功率控制锁定指示之间分时。因此，根据本发明，分离多径接收机的每个接收机指有两个独立的锁定状态，一主锁定状态，用于业务信道解码；和一次锁定状态，用于功率控制信道解码。移动站100包括业务信道合并器，如合并器118；和功率控制位解码器，如解码器120。合并器118用主锁定状态，解码器120的功率控制位解码器用次锁定状态。
每个分离多径接收机指112、114、116包括导标信号解扩器150，用于解扩导标信道信号；和接收的信号强度指示指令电路，如RSSI电路400。在RSSI电路400中，输入端402被设置为接收导标采样，例如从导标信号解扩器150(图1)。导标采样被提供给加法器404。加法器404相干地将预定数的导标采样相加，如512个连续导标采样，以形成一导标字符。导标字符被提供给能量计算器406，以确定导标信号的能量。
对于每个接收的导标字符，开关408通常耦合第二滤波器412到能量计算器406。每M个导标字符，开关408也耦合第一滤波器410到能量计算器406一次。M是一预定的字符数，例如，8个字符。M也可选择其它合适的值。开关408的运行，可以是软件途径的一部分，由控制器122控制。
第一滤波器410和第二滤波器412的结构和运行类似于前面联系图1描绘的滤波器135的结构和运行。k的值由控制器122控制。k的典型值是包括3和6的从3到6的整数。然而，可用任何合适的值。描绘的实施方案中的第一滤波器410和第二滤波器412每个都是单极点无限脉冲响应(IIR)滤波器。可用其它合适的滤波器。形成第一滤波器410和第二滤波器412的硬件部件可在两个滤波器之间共享。例如，优选提供两个独立的累加器和两个独立的存储寄存器，一个用于主或业务信道锁定指示和一个用于次或功率控制锁定指示。这允许在两个锁定指示值的计算或状态之间分时其它滤波器硬件。
开关408耦合滤波器到两个门限比较电路之一。开关408的位置由控制器122控制。根据本发明，RSSI电路400形成一分时锁定指示指令电路，该指示指令电路测量导标能量，并提供主锁定指示和次锁定指示。主锁定指示与一较小带宽的IIR滤波器一起，对应于一导标能量长期平均。次锁定指示与一较大带宽的IIR滤波器一起，对应于一导标能量短期平均。
在描绘的实施方案中，对于每个接收的导标字符，开关408耦合第二滤波器412与能量计算器406。这保证次或功率控制锁定指示能响应快衰落。相反，开关408每M个接收的导标字符仅耦合第一滤波器410与能量计算器406一次。在一实施方案中，M＝8。这保证主或业务信道锁定指示指令对应于一导标能量的长期平均。因此，RSSI电路400形成一分时锁定指示指令电路，它以第一速率提供主锁定指示和以第二速率提供次锁定指示，第二速率快于第一速率。开关408形成改变RSSI电路400带宽的装置。还可用其它方法改变带宽，如移位寄存器、抽选器或分别提供具有不同带宽的滤波器。
控制器122控制分时锁定指示指令电路。在另一实施方案中，对主锁定指示和次锁定指示的每一个提供各自的锁定指示指令电路。然而，用开关408和在控制器122控制下的分时减少需要的部件数。
业务字符间散布的是包括功率控制位的功率控制信道。业务信道和功率控制信道接收间的时间关系由用于移动站100和远端基站间通信的通信协议确定。例如，根据IS-95，每1.25ms接收一次功率控制位。
第一比较器414比较滤波的信号与第一预定门限。第一预定门限存储在比较器414中，但也可以任何合适的方法存储或计算。该预定门限的一个例值是-20 dB Ec/Io。当接收的信号强度超过第一预定门限时，第一比较器414以第一状态提供主锁定指示，当接收的信号强度不超过第一预定门限时，第一比较器414以第二状态提供主锁定指示。因此，第一比较器414响应导标信号能量的长期平均产生一主锁定指示。主锁定指示由第一比较器414在主锁定指示指令输出端420提供。主锁定指示指令输出端420耦合到控制器122(图1)。
预处理器416从滤波器410接收滤波的信号。预处理器416合并接收自同一基站的多径射线的RSSI能量。这允许第二比较器418基于来自特定基站的总RSSI，而不是基于各个指的RSSI，作出它的锁定/开启决定。以这种方法合并RSSI能量有助于减少在功率控制位解码中的错误。当预处理器416的输出超过第二预定门限时，第二比较器418提供次锁定指示。第二比较器418周期检测接收的导标信号的接收的信号强度，当接收的信号强度超过存储在第二比较器418或其它处的第二预定门限时，以第一状态提供次锁定指示，当接收的信号强度不超过第二预定门限时，以第二状态提供次锁定指示。该第二预定门限的一个例值是-17 dB Ec/Io。因此，第二比较器418响应导标信号能量的短期平均产生一次锁定指示。次锁定指示由第二比较器418提供到次锁定指示输出端422。次锁定指示输出端422耦合到控制器122。
根据本发明，响应由主锁定指示和次锁定指示表明的主锁定状态和次锁定状态，控制器122控制指锁定状态。当对一接收机指的主锁定指示被产生时，控制器122把接收机指组112、114、116中的一接收机指，包括为对业务信道合并器118的供给。当主锁定指示不被产生时，控制器122不把该接收机指包括为对业务信道合并器118的供给。当次锁定指示被产生时，控制器122把该接收机指包括为对功率控制位解码器120的供给。当次锁定指示不被产生时，控制器122也不把该接收机指包括为对业务信道合并器118的供给。
进一步根据本发明，RSSI电路400形成具有可变带宽的信号质量检测电路，包括用于检测业务信道的第一带宽，和用于检测功率控制信道的第二带宽。第一带宽由在每1/M接收的导标字符上运行来保持。第二带宽由在每个接收的导标字符上运行来建立。响应接收自控制器122的控制信号，带宽可变。
发明者已确定，通过利用一相对快速RSSI电路进行次锁定指示，在IS-95系统中能获得对功率控制位解码性能的显著改进。用下面的示例配置，图4示出的RSSI电路400能达到这个改进在第二滤波器412中，设M＝1，k＝3；并设第二预定门限＝-17 dB Ec/Io。可用其它合适值。通过这些设定，电路的时间常数大体是3ms，电路将跟踪快衰落并开启其Ec/Io降到-17 dB Ec/Io以下的指。因为功率控制位在移动站100每1.25ms仅被收到一次，使RSSI电路400比3ms快多少并不重要。
虽然增加RSSI电路的速度将改善功率控制性能，但这将降低业务信道性能。对于最佳业务信道解码，具有低开启门限的慢速RSSI电路给出最佳性能。用下面的示例配置，图4的RSSI电路400能达到这个性能在第一滤波器410中，设M＝8，k＝6；并设第一预定门限＝-20 dBEc/Io。可用其它合适值。通过这些设定，电路的时间常数是200ms.
控制器122为业务信道和功率控制信道检测改变RSSI电路400的带宽。作为一个选择，对应于业务信道检测的第一带宽，可用移位寄存器值k调节。对于第一滤波器410，k＝3对应于6Hz带宽，k＝4对应于3Hz带宽，k＝5对应于1.5Hz带宽，k＝6对应于0.75Hz带宽。对于功率控制信道，在第二滤波器412中，k＝3对应于48Hz带宽，k＝4对应于24Hz带宽，k＝5对应于12Hz带宽，k＝6对应于6Hz带宽。
在导标信号快速变化和指常常被重新指定的环境里，根据本发明的方法和装置提供一附加功能。第一滤波器410的带宽k能在从3到6的范围上可调。因此，当指被指定时，可用k＝3和用被锁定的主锁定指示指令来指定指。这意味着指能够在指指定之间不延时地被立即用于业务信道合并。一旦接收机指的RSSI达到稳定状态，为了较长的平均周期，k应切换回6。
从前述可看出，本发明提供一方法和装置，用于改进扩频通信系统中移动站的性能。提供两个分别的锁定指示指令，一个用于业务信道解码器，一个用于功率控制信道解码器。较大带宽RSSI电路产生功率控制锁定指示指令，较小带宽RSSI电路产生业务信道锁定指示指令。这允许性能适应于业务信道解码和功率控制信道解码各自的需要。这也允许对于功率控制位和业务位的精确解调，性能都被优化。RSSI电路在业务信道和功率控制信道之间分时，以减少硬件需要。
虽然示出和描绘本发明的一特定实施方案，可作出改进。固在所附的权利要求中想要覆盖所有这些不超出本发明的真实精神和范围的变化和改进。
权利要求
1.一通信装置，包括导标信号解扩器；业务信道合并器；功率控制位解码器；分时锁定指示指令电路，耦合到所述业务信道合并器和所述功率控制位解码器，所述分时锁定指示指令电路检测导标字符，并提供一主锁定指示，以由所述业务信道合并器使用，且检测导标字符，并提供一次锁定指示，以由所述功率控制位解码器使用；和控制器，用于控制所述分时锁定指示指令电路。
2.如权利要求1所述的通信装置，其中所述分时锁定指示指令电路以一第一速率提供所述主锁定指示，且以一第二速率提供所述次锁定指示，所述第二速率快于所述第一速率。
3.如权利要求1所述的通信装置，还包括一接收机指组，用于检测业务字符和功率控制字符，所述接收机指组的每一个包括一相关分时锁定指示指令电路；所述业务信道合并器被耦合到所述接收机指组，以响应接收自每个接收机指的各个主锁定指示，合并来自各个接收机指的业务字符；所述功率控制位解码器被耦合到所述接收机指组，以响应接收自每个接收机指的各个次锁定指示，解码来自各个接收机指的功率控制位。
4.如权利要求3所述的通信装置，其中所述分时锁定指示指令电路，在导标信号能量的长期平均测量值超过一第一预定门限时，提供所述主锁定指示，并在导标信号能量的短期平均测量值超过一第二预定门限时，所述分时锁定指示指令电路提供所述次锁定指示。
5.一控制指锁定状态的方法，用于包括接收机指组的无线电接收机中，所述方法包括步骤响应一接收的导标信号，产生主锁定指示；响应所述接收的导标信号，产生次锁定指示；响应所述主锁定指示和所述次锁定指示，控制指锁定状态。
6.如权利要求5所述的控制指锁定状态的方法，还包括步骤提供一信号质量检测电路，具有包括一第一带宽和一第二带宽的可变带宽；在所述第一带宽建立所述可变带宽；检测所述接收的导标信号的信号质量；和响应所述信号质量，提供所述主锁定指示。
7.如权利要求6所述的控制指锁定状态的方法，其中所述第一带宽小于所述第二带宽。
8.如权利要求6所述的控制指锁定状态的方法，其中所述主锁定指示在所述信号质量超过一第一预定门限时被提供。
9.如权利要求6所述的控制指锁定状态的方法，还包括步骤在所述第二带宽建立所述可变带宽；检测所述接收的导标信号的信号质量；响应所述信号质量，提供所述次锁定指示。
10.如权利要求6所述的控制指锁定状态的方法，其中所述可变带宽被建立在所述第一带宽，用于产生所述主锁定指示，和，被建立在所述第二带宽，用于产生所述次锁定指示。
11.如权利要求5所述的控制指锁定状态的方法，还包括步骤在第一速率周期地检测所述接收的导标信号的接收的信号强度；当所述接收的信号强度超过第一预定门限时，以第一状态提供所述主锁定指示，和，当所述接收的信号强度不超过所述第一预定门限时，以第二状态提供所述主锁定指示；在第二速率周期地检测所述接收的导标信号的接收信号强度，所述第二速率快于所述第一速率；当所述接收的信号强度超过第二预定门限时，以第一状态提供所述次锁定指示，和，当所述接收的信号强度不超过所述第二预定门限时，以第二状态提供次锁定指示。
12.如权利要求11所述的控制指锁定状态方法，其中所述第一速率对应于所述接收的导标信号的接收的导标字符的第一速率，所述第二速率对应于所述接收的导标字符的第一速率的倍数。
13.如权利要求11所述的控制指锁定状态的方法，其中所述次锁定指示是基于来自特定基站的总接收的信号强度指示。
14.一确定指锁定状态的方法，用于在包括接收机指组的无线电接收机中，所述方法包括步骤用有第一带宽的一信号质量电路，检测业务信道的一信号质量；当所述业务信道的所述信号质量超过第一门限时，产生主锁定指示；用有第二带宽的信号质量电路，检测功率控制信道的信号质量，所述第一带宽小于所述第二带宽；当所述功率控制信道的所述信号质量超过第二门限时，产生次锁定指示。
15.如权利要求14所述的确定指锁定状态的方法，其中所述无线电接收机还包括一业务信道合并器和一功率控制位解码器，所述方法还包括步骤当所述主锁定指示被产生时，把所述接收机指组的一接收机指包括为所述业务信道合并器的供给；当所述主锁定指示不被产生时，不把所述接收机指包括为所述业务信道合并器的供给；当所述次锁定指示被产生时，把所述接收机指包括为所述功率控制位解码器的供给；当所述次锁定指示不被产生时，不把所述接收机指包括为所述功率控制位解码器的供给。
16.一接收的信号强度指示指令RSSI电路，包括输入端，用于接收导标信号；能量计算器，用于确定所述导标信号的能量；第一比较器，当所述导标信号的能量超过第一预定门限时，耦合到所述能量计算器进行周期地确定，并提供主锁定指示；第二比较器，当所述导标信号的能量超过第二预定门限时，耦合到所述能量计算器进行周期地确定，并提供一次锁定指示；装置，耦合到所述输入端，用于改变所述RSSI电路的带宽。
17.如权利要求16所述的接收的信号强度指示指令RSSI电路，其中用于改变所述带宽的所述装置包括一开关。
18.如权利要求16所述的接收的信号强度指示指令RSSI电路，还包括一滤波器，耦合到所述能量计算器，用于滤波所述导标信号的能量。
19.如权利要求18所述的接收的信号强度指示指令RSSI电路，其中所述滤波器包括一移位寄存器，用于改变所述RSSI电路的带宽。
20.如权利要求16所述的接收的信号强度指示指令RSSI电路，其中用于改变带宽的所述装置在第一带宽建立所述带宽，用于提供所述主锁定指示，和，在第二带宽建立所述带宽，用于提供所述次锁定指示，所述第一带宽小于所述第二带宽。
全文摘要
通信装置,包括接收扩频信号的接收机指组,每个指包括接收信号的强度指示(RSSI)电路。该电路包括能量计算器和滤波器,产生表明信号质量的滤波的信号。,当滤波的信号超过主锁定门限时,第一比较器产生主锁定指示。当滤波的信号超过次锁定门限时,第二比较器产生次锁定指示。RSSI电路的带宽可在为业务信道解码器提供主锁定指示的第一带宽和为功率控制位解码器提供次锁定指示的第二带宽之间被改变。
文档编号H04B1/707GK1185702SQ9711172
公开日1998年6月24日 申请日期1997年5月6日 优先权日1996年5月6日
发明者迈克尔·A·埃伯哈特 申请人:摩托罗拉公司