专利名称：在移动通信系统中产生短pn码的装置和方法
技术领域：
本发明的背景1．本发明的领域本发明一般涉及一种用于CDMA移动通信系统的短PN码产生装置和方法，特别涉及一种产生用于高速移动通信系统的短PN码的装置和方法。
2．相关技术的描述通常，CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)移动通信系统使用正交码、长PN(Pseudo Noise，伪噪声)码和短PN码。短PN码用于标识基站。例如，IS-95/IS-95ACDMA通信系统的前向链路就使用对PN码的偏移量来标识基站。
IS-95/IS-95A前向链路使用长度为215的短PN码来标识基站。各个基站和移动台都产生长度为215的短PN码，这样，当一个基站产生短PN码的第t个码片时，另一个基站产生短PN码的第(t+(64*k))个码片。“码片”是短PN码中的独立的二进制数。这里，将“(64*k)”称为偏移量。因此，基站使用唯一的短PN码，每个短PN码都具有标识其自身的不同的偏移值。然后，移动台通过搜索来自基站的短PN码的偏移量来识别基站。也就是说，移动台根据接收到的短PN码的偏移值来识别基站。
图1示出的是在传统的CDMA移动通信系统中，使用长度为215的短PN码对发送信号进行扩频的基站装置。在图1中，最终输出的码的单位是码片。现有的CDMA移动通信系统每秒钟产生短PN码的1.2288M个码片，并且产生的短PN码的时钟频率等于码片率。
参照图1，乘法器111和113共同接接收与正交码(例如沃尔什码)相乘的正交扩频信号。乘法器111对正交扩频信号乘以I分量短PN码，同时乘法器113对正交扩频信号乘以Q分量短PN码。这里，创建了I分量短PN码和Q分量短PN码，以便使基站具有唯一的偏移量。基带滤波器115对从乘法器111输出的、来自I信道扩频信号的基带信号进行滤波，同时基带滤波器117对从乘法器113输出的、来自Q信道的扩频信号的基带信号进行滤波。混频器119对基带滤波器115的输出和载波cos(2πfct)进行混频，同时混频器121对基带滤波器117的输出和载波sin(2πfct)进行混频。加法器123对混频器119的输出和混频器121的输出进行相加。
然而，在引入了多载波概念的第三代移动通信系统-IMT-2000系统中，人们期望码片率将会提高。从码片率来说，IS-95通信系统本称为1×系统，而IMT-2000通信系统可以扩展至3×系统、6×系统、9×系统以及12×系统，包括传统的1×系统。用每秒种的码片数来表述，1×系统具有1.2288Mcps(chips per second，每秒钟的码片数)的码片率，3×系统具有3×1.2288Mcps=3.6864Mcps的码片率，6×系统具有6×1.2288Mcps=7.3728Mcps的码片率，9×系统具有9×1.2288Mcps=11.0592Mcps的码片率，12×系统具有12×1.2288Mcps=14.7456Mcps的码片率。因此，1×系统工作在与现有CDMA移动通信系统相同的码片率下，而其它的N×系统则工作在提高了N倍的码片率下。在这一点上，在N×系统中，每个码片的时间周期减小为N分之一。因此，如果N×系统使用与1×系统相同的偏移量，则偏移量的时间周期将减小为N分之一。于是，移动台就很难识别基站，因为很难辨别短PN码信号是来自现行基站的多路径信号，还是来自另一基站的短PN码信号。这样，就需要将偏移量提高N倍。因此，如果N×系统使用的短PN码的周期与现有的1×系统中的短PN码的周期相同，则用于识别基站的事例数(number of cases)(或偏移数)就减小为N分之一。因此，需要时间周期为N×215的短PN码，以便具有与现有CDMA移动通信系统相同的偏移数。
上述短PN码是周期为2k的PN序列。3×系统需要周期为3×215的短PN码。然而，具有这样的周期的PN序列并不存在。到目前为止，还没有发现哪一个序列具有3个随机序列特性，且具有这样的周期(参见“ShiftRegister Sequences，(移位寄存器序列)”，Solomon W.Golomb)。
因此，有人曾研究过一种方法，产生周期为217的PN序列，然后只使用217PN序列的一部分，以获得周期为3×215的短PN码。由于用这种方法产生的周期为3×215的短PN码不具有随机序列的3个特性，因此，为了在产生I分量短PN码和Q分量短PN码时减少硬件门数，做了各种努力。
如上所述，由于偏移量尺寸的减小，在IS-95系统中使用的短PN码不能用于IMT-2000移动通信系统中。另外，当IMT-2000通信系统使用与IS-95系统相同的短PN码时，需要增加硬件门数来产生短PN码。
本发明的概要因此，本发明的一个目的是提供一种在CDMA移动通信系统中，使用单个短PN码发生器产生I分量和Q分量短PN码的装置和方法。
本发明的另一个目的是提供一种在CDMA移动通信系统中，通过交替切换从单个短PN码发生器产生的PN码，来产生I分量和Q分量短PN码的装置和方法。
本发明还有一个目的是提供一种在CDMA移动通信系统中，产生长度比IS-95系统中使用的短PN码长的短PN码，并使用产生的短PN码来产生I分量和Q分量短PN码的装置和方法。
根据本发明的一个实施例，这里提供了一种在具有N×CDMA通信系统和1×CDMA通信系统的移动通信网络中产生短PN码的装置，其中，N×CDMA通信系统使用码片长度为N×2k的短PN码，以N×的码片率执行扩频，1×CDMA通信系统使用码片长为2k的短PN码以1×的码片率执行扩频，此处，该装置产生短PN码，以便使N×CDMA通信系统能辨别的基站数至少与1×CDMA通信系统能够辨别的基站数相同。该装置包括序列发生器，用于产生码片长度大于N×2k的m序列，以输出I分量短PN码；Q分量短PN码发生器，用于对序列发生器的并行输出与相关掩码进行逻辑运算，并对逻辑运算的值进行XOR(“异或”)运算，以产生Q分量短PN码，其中，掩码具有特定的值，以便使Q分量短PN码保持距I分量短PN码有预定码片周期间距。
根据本发明的另一实施例，这里提供了一种在具有N×CDMA通信系统和1×CDMA通信系统的移动通信网络中产生短PN码的装置，其中，N×CDMA通信系统使用码片长度为N×2k的短PN码，以N×的码片率执行扩频，1×CDMA通信系统使用码片长为2k的短PN码以1×的码片率执行扩频，此处，该装置产生短PN码，以便使N×CDMA通信系统能辨别的基站数至少与1×CDMA通信系统能够辨别的基站数相同。该装置包括序列发生器，用于产生码片长度大于N×2k的m序列，以便输出I分量短PN码；短PN码发生器，用于以预定的码片周期切换产生的m序列，以便交替地输出该m序列作为I分量短PN码和Q分量短PN码。
附图的简要说明通过下面结合附图的详细说明，本发明的上述和其它的目的、特点和优点将会变得更加明显，其中图1是在常规CDMA移动通信系统中，使用周期为215的短PN码对发送信号进行扩频的基站装置的示意图；图2是在IMT-2000 CDMA移动通信系统中，使用用于1×系统、3×系统、6×系统、9×系统和12×系统的短PN码的概念图；图3是本发明的第一实施例的、CDMA移动通信系统中的、短PN码产生装置的示意图；图4是本发明的第二实施例的、CDMA移动通信系统中的、使用短PN码的概念图；以及图5是实现图4的短PN码产生方法的短PN码产生装置的示意图。
优选实施例的详细描述下面，将参照附图详细地说明本发明的优选实施例。在下面的说明中，对众所周知的功能或结构将不做详细的描述，否则会因一些不必要的细节而掩盖本发明的重点。
本发明的实施例的CDMA移动通信系统使用硬件门数减少了的单个短PN码发生器产生I分量和Q分量短PN码。
图2示出了在由美国Qualcomm公司提出的IMT-2000系统中，使用用于1×系统、3×系统、6×系统、9×系统以及12×系统的短PN码的概念。参考图2，首先产生如图顶部所示的、全长为220-1的短PN码。然后，对于1×系统，将从短PN码的头部开始的、长度为215的部分用于I分量短PN码，并将从短PN码的中部开始的、长度为215的部分用于Q分量短PN码。对于3×系统，将从短PN码的头部开始的、长度为3×215的部分用于I分量短PN码，并将从短PN码的中部开始的、长度为3×215的部分用于Q分量短PN码。对于6×系统，将从短PN码的头部开始的、长度为6×215的部分用于I分量短PN码，并将从短PN码的中部开始的、长度为6×215的部分用于Q分量短PN码。对于9×系统，将从短PN码的头部开始的、长度为9×215的部分用于I分量短PN码，并将从短PN码的中部开始的、长度为9×215的部分用于Q分量短PN码。对于12x系统，将从短PN码的头部开始的、长度为12×215的部分用于I分量短PN码，并将从短PN码的中部开始的、长度为12×215的部分用于Q分量短PN码。
A.第一实施例图3示出了本发明的第一实施例的、在CDMA移动通信系统中实现图2中的概念的短PN码产生装置。在第一实施例中，假定短PN码的长度为220，这样，该短PN码产生装置便包括20个存储器。图3中的新的短PN码产生装置是用于N×系统中的短PN码产生装置，其中，产生从已产生的全长为220的短PN码的头部开始的N×215码片周期作为I分量短PN码，并产生从全长短PN码的中部开始的N×215码片周期作为Q分量短PN码。因此，全长短PN码的长度应大于2N×215。在第一实施例中产生的短PN码最好是m序列。
参考图3，首先，将存储器319的值m19初始化为‘1’，并将其它存储器300-318的值m0-m18全部初始化为‘0’。“或”门350-369分别将存储器300-319的值m0-m19和掩码f0-f19进行“或”运算。“异或”门370对“或”门350-369的输出进行“异或”运算，以输出Q分量短PN码SQ。这里，设定掩码f0-f19，以使从存储器300-319输出的并行信号成为产生的短PN码的中间部分。也就是说，用掩码f0-f19使从存储器300-319输出的短PN码与目前产生的短PN码隔离开(220-1)/2，以便从中部开始产生短PN码。
另外，存储器300的值m0作为I分量短PN码SI输出，并共同输入到“或”门321-340。“或”门321对存储器300的值m0和多项式发生器的系数g1进行“或”运算。“异或”门381对“或”门321的输出和存储器301的值m1进行“异或”运算，然后存储到存储器300中作为值m0。此外，“或”门322对存储器300的值m0和多项式发生器的系数g2进行“或”运算。“异或”门382对“或”门322的输出和存储器302的值m2进行“异或”运算，然后存储到存储器301中作为值m1。“或”门323对存储器300的值m0和多项式发生器的系数g3进行“或”运算。“异或”门383对“或”门323的输出和下一个存储器的值m3进行“异或”运算，然后存储到存储器302中作为值m2。以同样的方式，“或”门340对存储器300的值m0和多项式发生器的系数g20进行“或”运算。再将“或”门340的输出存储到存储器319中作为值m19。这样，就将新的值m0-m19存储到了存储器300-319中。
“或”门350-369分别对从存储器300-319输出的值m0-m19和相关的掩码值f0-f19进行“或”运算。然后，“异或”门370对“或”门350-369的输出进行“异或”运算，以产生Q分量短PN码。也就是说，掩码f0-f19的值用于确定长度如图2所示的短PN码的中间码片位置。因此，“异或”门370能够产生如图2所示的、从全长短PN码的中部开始的Q分量短PN码。
每个码片周期都重复上述的短PN码产生过程。因此，当码片时钟产生时，短PN码发生器便重复上述过程，以产生全长为220的短PN码，并且存储器300-319存储新的值m0-m19。第一实施例的短PN码发生器同时产生具有如图2所示的特性的I分量短PN码和Q分量短PN码。为此，使用特定的掩码值f0-f19，以确保Q分量短PN码从全长短PN码的中部开始，如图2所示。
在图3中，“或”门321-340、存储器300-319以及“异或”门381-399构成了短PN码发生器，并且从短PN码发生器产生的位于短PN码的前端部分的码片成为图2所示的I分量短PN码。此外，“或”门350-369和“异或”门370产生位于短PN码中部的码片作为Q分量短PN码。
图3中的短PN码发生器基于N×215的码片长度来产生短PN码。参照图2，对于3×系统，每当短PN码的长度变成3×215时，短PN码发生器的控制器(图2中未画出)就对存储器300-319进行初始化。这样，短PN码发生器产生长度为3×215的I分量短PN码，并且“异或”门370产生长度为3×215的Q分量短PN码。另外，对于6×系统，每当短PN码的长度变成6×215时，未画出的短PN码发生器的控制器便对存储器300-319进行初始化。这样，短PN码发生器产生长度为6×215的I分量短PN码，并且“异或”门370产生长度为6×215的Q分量短PN码。以同样的方式，对于9×系统和12×系统，每当PN码的长度分别变成9×215和12×215时，未画出的短PN码发生器的控制器便对存储器300-319进行初始化。
当长度为N×215的短PN码已经完全产生时，N×系统的短PN码发生器便执行初始化。在初始化过程中，将存储器319的值m19初始化为‘1’，而将其它的存储器300-318的值m0-m18都初始化为‘0’。初始化之后，继续上述短PN码的产生过程，以产生N×系统的长度为N×215的I分量和Q分量短PN码。因此，在第一实施例中，能够同时产生N×215码片周期的I分量和Q分量短PN码。
B.第二实施例图4示出了本发明的第二实施例的、在CDMA移动通信系统中，产生PN码的概念。在第二实施例中，假定产生的短PN码的全长是220。第二实施例中产生的短PN码最好是m序列。
参照图4，I分量和Q分量短PN码是这样产生的产生的短PN码的第一码片信号作为I分量短PN码输出，第二码片信号作为Q分量短PN码输出，第三码片信号作为I分量短PN码输出，第四码片信号作为Q分量短PN码输出。也就是说，短PN码发生器在连续地产生全长为220的短PN码的同时，交替地输出产生的短PN码作为I分量短PN码和Q分量短PN码。在图4的短PN码产生方法中，Q分量短PN码是与I分量短PN码交替产生的，而不是如图2所示那样，在从短PN码发生器产生的短PN码的中部开始产生。第二实施例的短PN码产生方法有助于简化使用一个短PN码发生器产生I分量和Q分量短PN码的硬件结构。
尽管图4示出了以一个码片单位为基础，切换从单个短PN码发生器输出的短PN码，由此产生I分量和Q分量短PN码的例子，但是，也能够以多个码片单位为基础切换短PN码来产生I分量和Q分量短PN码。另外，虽然图4示出了将奇数码片作为I分量短PN码产生，将偶数码片作为Q分量短PN码产生的例子，但是，也能够将奇数码片作为Q分量短PN码产生，将偶数码片作为I分量短PN码产生。
图5示出了用于实现图4的短PN码产生方法的短PN码产生装置。这里，假定短PN码产生装置包括20个存储器。
参照图5，首先，将存储器519的值19初始化为‘1’，而将其它存储器500-518的值m0-m18初始化为‘0’。这里，开关570连接到结点560上，以输出存储器500的值m0作为I分量短PN码SI。同时，将从存储器500输出的值m0共同输入到“或”门521-540。“或”门521对存储器500的值m0和多项式发生器的系数g1进行“或”运算。“异或”门581对“或”门521的输出和存储器501的值m1进行“异或”运算，然后存储到存储器500中作为值m0。此外，“或”门522对存储器500的值m0和多项式发生器的系数g2进行“或”运算。“异或”门582对“或”门522的输出和存储器502的值m2进行“异或”运算，然后存储到存储器501中作为值m1。“或”门523对存储器500的值m0和多项式发生器的系数g3进行“或”运算。“异或”门583对“或”门523的输出和下一个存储器的值m3进行“异或”运算，然后存储到存储器502中作为值m2。以同样的方式，“或”门540对存储器500的值m0和多项式发生器的系数g20进行“或”运算。将“或”门540的输出存储在存储器519中作为值m19。这样，就将新的值m0-m19存储到了存储器500-519中。
然后，开关570连接到结点561上，以输出存储器500的值m0作为Q分量短PN码SQ。同时，将从存储器500输出的值m0共同输入到“或”门521-540中。然后，“或”门521对存储器500的值m0和多项式发生器的系数g1进行“或”运算。“异或”门581对“或”门521的输出和存储器501的值m1进行“异或”运算，然后存储到存储器500中作为值m0。此外，“或”门522对存储器500的值m0和多项式发生器的系数g2进行“或”运算。“异或”门582对“或”门522的输出和存储器502的值m2进行“异或”运算，然后存储到存储器501中作为值m1。“或”门523对存储器500的值m0和多项式发生器的系数g3进行“或”运算。“异或”门583对“或”门523的输出和下一个存储器的值m3进行“异或”运算，然后存储到存储器502中作为值m2。以同样的方式，“或”门540对存储器500的值m0和多项式发生器的系数g20进行“或”运算。将“或”门540输出的值存储到存储器519中作为值m19。这样，就将新的值m0-m19存储到了存储器500-519中。
重复以上过程，以便交替地产生I分量短PN码和Q分量短PN码。
在上述操作执行了2×N×215码片周期之后，N×系统再次将存储器519的值初始化为‘1’，并将其他存储器500-518的值m0-m18初始化为‘0’，并且此后重复上述过程。这样，便能够产生长度为N×215的I分量短PN码和长度为N×215Q分量短PN码。另外，开关570可用多路分用器来实现。
第一个实施例在移位寄存器循环一次时产生I分量和Q分量，而第二实施例在移位寄存器循环两次时产生I分量和Q分量。因此，为了使第二实施例产生的短PN码的码片率与第一实施例产生的短PN码的码片率相同，需要对第二实施例中产生的短PN码的码片率加倍。然而，对于短PN码发生器中包括的门数而言，与第二实施例相比，第一实施例包括较多的门数，以便使用掩码产生Q分量短PN码。
如上所述，码片率是现有码片率的N倍的下一代移动通信系统、能够产生满足各种码片率的短PN码，同时保持移动台识别基站时所需要的偏移量的数量不变。另外，新的短PN码产生装置具有简单的硬件结构。
尽管参照本发明的确定的优选实施例对其进行了图示和描述，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行形式和细节上的各种修改。
权利要求
1.一种在具有N×CDMA通信系统和1×CDMA通信系统的移动通信网络中的短PN(Pseudo Noise，伪噪声)码产生装置，其中，N×CDMA通信系统使用码片长度为N×2k的短PN码、以N×的码片率执行扩频，1×CDMA通信系统使用码片长度为2k的短PN码、以1×的码片率执行扩频，这里，该装置产生短PN码，以便使N×CDMA通信系统能辨别的基站数至少与1×CDMA通信系统能辨别的基站数相同，该装置包括序列发生器，用于产生码片长度大于N×2k的m序列，以输出I分量短PN码；以及Q分量短PN码发生器，用于对序列发生器的并行输出和相关的掩码进行逻辑运算，并对逻辑运算的值进行“异或”运算，以产生Q分量短PN码，其中，掩码具有特定的值，以便使Q分量短PN码距I分量短PN码保持预定的码片周期。
2.如权利要求1所述的短PN码产生装置，其中，N是3的倍数，k是15。
3.如权利要求2所述的短PN码产生装置，进一步包括当序列发生器完成了码片长为N×2k-1的m序列的产生时，对序列发生器进行初始化的电路。
4.如权利要求3所述的短PN码产生装置，其中，掩码具有特定的值，以便使Q分量短PN码与I分量短PN码之间的预定的码片周期是从序列发生器产生的完整序列的长度的1/2。
5.一种在具有N×CDMA通信系统和1×CDMA通信系统的移动通信网络中的短PN(Pseudo Noise，伪噪声)码产生装置，其中，N×CDMA通信系统使用码片长度为N×2k的短PN码、以N×的码片率执行扩频，1×CDMA通信系统使用码片长度为2k的短PN码、以1×的码片率执行扩频，这里，该装置产生短PN码，以便使N×CDMA通信系统能辨别的基站数至少与1×CDMA通信系统能辨别的基站数相同，该装置包括序列发生器，用于产生码片长度大于N×2k的m序列，以输出I分量短PN码；以及短PN码发生器，用于以预定的码片周期切换产生的m序列，以交替地输出m序列作为I分量短PN码和Q分量短PN码。
6.如权利要求5所述的短PN码产生装置，其中，序列发生器产生的m序列所具有的码片长至少为2N×2k。
7.如权利要求6所述的短PN码产生装置，其中，短PN码发生器具有一个码片的切换周期，并产生码片长度为N×2k的I分量和Q分量短PN码。
8.如权利要求7所述的短PN码产生装置，其中，短PN码发生器包括多路分用器。
9.如权利要求6所述的短PN码产生装置，进一步包括用于在序列发生器完全产生2N×2k个码片之后执行初始化的电路。
10.如权利要求6所述的短PN码产生装置，其中，N是3的倍数，而k是15。
11.一种在具有N×CDMA通信系统和1×CDMA通信系统的移动通信网络中的短PN(Pseudo Noise，伪噪声)码产生方法，其中，N×CDMA通信系统使用码片长度为N×2k的短PN码、以N×的码片率执行扩频，1×CDMA通信系统使用码片长度为2k的短PN码、以1×的码片率执行扩频，这里，该装置产生短PN码，以便使N×CDMA通信系统能辨别的基站数至少与1×CDMA通信系统能辨别的基站数相同，该方法包括以下步骤(a)产生码片长度大于N×2k的m序列，以输出I分量短PN码；以及(b)以预定的码片周期切换产生的m序列，以交替地输出m序列作为I分量短PN码和Q分量短PN码。
12.如权利要求11所述的短PN码产生方法，其中，在步骤(a)中产生的m序列所具有的码片长至少为2N×2k。
13.如权利要求12所述的短PN码产生方法，其中，在步骤(b)中，切换周期是一个码片周期，并且I分量和Q分量短PN码的码片长度为N×2k。
14.如权利要求11所述的短PN码产生方法，进一步包括在步骤(a)中产生码片长度大于N×2k的m序列之后执行初始化的步骤。
15.如权利要求11所述的短PN码产生方法，其中N是3的倍数而k是15。
16.一种在具有N×CDMA通信系统和1×CDMA通信系统的移动通信网络中的短PN(Pseudo Noise，伪噪声)码产生方法，其中，N×CDMA通信系统使用码片长度为N×2k的短PN码、以N×的码片率执行扩频，1×CDMA通信系统使用码片长度为2k的短PN码、以1×的码片率执行扩频，这里，该装置产生短PN码，以便使N×CDMA通信系统能辨别的基站数至少与1×CDMA通信系统能辨别的基站数相同，该方法包括以下步骤(a)产生码片长度大于N×2k的m序列，以输出I分量短PN码；以及(b)对m序列发生器的并行输出和相关的掩码进行逻辑运算，并对逻辑运算的值进行“异或”运算，以产生Q分量短PN码，其中掩码具有特点的值，以便使Q分量短PN码保持距I分量短PN码有预定的码片周期。
17.如权利要求16所述的短PN码产生方法，其中N是3的倍数而k是15。
18.如权利要求16所述的短PN码产生方法，进一步包括用于当序列发生器完成码片长度为N×2k-1的m序列的产生之后，对序列发生器进行初始化的电路。
19.如权利要求16所述的短PN码产生方法，其中，掩码具有特定的值，以便使Q分量短PN码和I分量短PN码之间的预定的码片周期是序列发生器产生的完全序列的长度的1/2。
全文摘要
一种在具有Nx CDMA通信系统和1X CDMA通信系统的移动通信网络中的短PN码产生装置,其中,Nx CDMA通信系统使用码片长度为Nx文档编号H04B1/707GK1287721SQ99801932
公开日2001年3月14日 申请日期1999年11月2日 优先权日1998年11月2日
发明者金宰烈, 安宰民, 文熹灿 申请人:三星电子株式会社