CN1185705A - 接收码分多址信号的无线电话和方法 - Google Patents

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Abstract

在CDMA通信系统中的无线电话的性能由接收机搜索器加强,接收机搜索器包括匹配滤波器,以捕获从基站和其它接收的基站发射的所有可接收的导标能量。检测的PN序列与存贮在无线电话中的预定的PN序列比较。预定的PN序列包括,例如,用于扩展同相信道和正交相位信道的短PN序列中的最后512码片。

Description

接收码分多址信号的无线电话和方法
本发明通常涉及数字通信领域。更具体地，本发明涉及在如码分多址(CDMA)蜂窝电话系统的扩频通信系统中捕获导标信道的方法和装置。
直接序列码分多址(DS-CDMA)通信系统已被提议用于运行在800MHz的蜂窝电话系统和运行在1800MHz频带的个人通信系统(PCS)。在DS-CDMA系统中，所有小区中的所有基站可用一样的射频进行通信。系统中的基站由独特指定的扩展码独特地标识。两个具有215位长度的特定的伪随机噪声(PN)序列由所有基站使用。在四相调制系统中，一个序列被用作I信道的字符(symbol)的同相(I)信道扩展和另一序列被用作Q信道的字符的正交(Q)信道扩展。系统中的移动站拥有同样两个215位长的扩展码，它们被用于I和Q信道的初始解扩。
在I和Q信道扩展之前，发射的字符被64维哈德曼(Hadamard)矩阵的一行扩展，已知为Walsh覆叠的过程。在呼叫中时，每个移动站由基站指定独特的Walsh码以保证在给定的小区内发射到每个移动站的信号正交于发射到每个其它移动站的信号，设哈德曼矩阵的不同行被用于每个移动站。在这个方法中，业务信道被建立，用于在基站和移动站之间双向通信。
除业务信道外，每个基站传送导标信道、同步信道、和寻呼信道。导标信道由全由0构成的Walsh码0覆叠的恒定电平信号形成。导标信道通常由所有在区域内的移动站接收，并由移动站用于识别CDMA系统的出现、初始系统获取、空闲模式越区切换、通信和干扰基站的初始和延迟的射线的识别、且用于同步信道、寻呼信道和业务信道的相干解调。
由于所有基站用同样的PN序列扩展I和Q信道，基站用PN序列的独特的起始相位，也称为起始时间或相移，独特地标识。序列以码片速率1.2288兆码片每秒产生，且因此每26-2/3毫秒重复。最小的时间间隔长度是64码片，允许对基站的共512不同的PN码相位指定。其它的允许的时间间隔是64码片时间乘2。
在移动站，接收的RF信号包括来自所有邻近的基站的业务信道、导标信道、同步信道、和寻呼信道。移动站必须识别所有可接收的导标信号，包括来自有最强的导标信道的基站的导标信号。在现有技术的移动站中，相关器已被用作为接收机导标搜索部件，以串行地搜索可接收的导标的PN相位。移动站与之通信的基站的正确的I和Q信道扩展PN相位的知识允许相干检测基站发射的所有其它码信道。当用于解调剩余码信道时，不正确的I和Q信道扩展PN相位将不在相关器产生输出。
因为I和Q信道扩展PN序列相位空间很大，现有技术串行相关技术采取了过长时间以正确地确定导标信号能量。基于增加移动站功率的对强信号的系统捕获至少要2.5秒。如果当前没有可接收的导标，移动站将继续搜索I和Q信道PN序列的全部相位空间，直到可是15秒的系统时间溢出发生。然后，移动站可移动到另一RF频率且再次偿试捕获CDMA系统。这使在任何可能的RF信道指定上快速识别CDMA导标是否是可接收的很重要。
对大多数用户而言，在系统捕获中的长时间延迟是不方便和不希望的。打开无线电话的用户希望能以最小时间延迟立即用无线电话。即使2.5秒的延迟对许多用户而言已是太长，较长的延迟有严重的后果，如紧急呼叫“911”。因为现有技术的方法相关所有扩展PN序列相位，长延迟为现有技术DS-CDMA移动站所固有。
现有技术导标信道搜索方法进一步限制在初始系统捕获后导标信道的所有其它使用。典型的DS-CDMA移动站接收机用具有三个或以上独立控制指的瑞克(rake)接收机，利用由接收机导标相位搜索部件确定的导标信道相位的知识，控制的指时间对准正确的PN序列相位。瑞克指通常指定给从所有由接收机导标相位搜索部件确定的通信基站接收的最强的射线。射线指定在保持过程中用导标相位搜索部件信息更新。如果导标相位搜索部件很慢，结果，对瑞克指最强射线指定慢保持，移动站的接收性能在衰落条件下降低。
闲置越区切换是附接到和收听由导标搜索部件识别的有最强的导标的基站的寻呼信道的过程。当移动站接收寻呼或接入系统以建立呼叫时，移动站正在从有最强的接收的导标的基站收听寻呼或试图接入该基站是重要的。特别当移动站在运动中时，这需要快导标相位搜索部件。
对电池供电的便携移动站，等候寻呼时节省电池电量也是非常重要的。DS-CDMA提供隙模式，允许除它们的指定的寻呼隙信息由基站发射时的周期外便携站功率下降。寻呼隙间隔能短如1.28秒，且1.28秒的周期乘二的幂，以更加节省电池。在这些间隔间，移动站以低功率模式“睡眠”。
每次便携站醒来，它可能不得不搜索可能多达二十个基站的相位空间。为在醒来后可靠地接收寻呼隙，便携站必须收听正在提供足够信号强度的基站。当移动站在运动中，将解码的正确基站能容易地从一个寻呼间隔变化到下一个寻呼间隔。因此，有快导标搜索机制以在指定的寻呼隙的开始之前识别正确的基站导标是非常重要的。用现有技术导标搜索机制需要便携站恰好在寻呼隙之前醒来，以允许足够的时间顺序搜索PN序列相位空间。这浪费了由隙模式提供的电池潜在节省的相当一大部分。
现有技术搜索机制的不佳性能也影响移动站的软越区切换性能。当在业务信道上呼叫时，现有技术导标搜索机制用于保持适当的对业务信道的最优解调的瑞克指指定，且识别干扰基站。如果发现干扰基站，移动站向基站报告，作为软越区切换的候选者。软越区切换是DS-CDMA系统状态，其中，移动站同时与一个以上的基站通信。当基站是在运动中，现有技术搜索机制在瑞克指优化或识别新的强干扰基站时间太慢，突然的强干扰引起过度的通信误差和可能中断通话，就象在绕RF阻碍结构转角时发生的。
本发明的目的是提供接收CDMA信号的无线电话和方法，建立快速和准确导标搜索机制，它将改进移动站识别用导标信道的DS-CDMA系统的存在、初始系统捕获、闲置模式越区切换、隙模式电池节约、和通信和干扰基站的初始和延迟射线的识别等性能，以便同步、寻呼、和业务信道的相干解调和软越区切换。
本发明提供一种无线电话，配置成在包括一组基站的通信系统中接收DS-CDMA信号，每个基站由已知的伪随机噪声(PN)序列的独特的开始相位标识，所述无线电话包括：
有一组接收机指的瑞克接收机；
接收机搜索器，用于从所述一组基站检测导标信号，所述接收机搜索器包括匹配滤波器，用于比较检测的PN序列与预定的PN序列，并产生响应；和
控制器，耦合到所述接收机搜索器和所述瑞克接收机，所述控制器包括存贮器以存贮所述响应为存贮的响应，响应所述存贮的响应，所述控制器控制所述一组接收机指。
本发明提供用于在通信系统中检测DS-CDMA信号的方法，所述方法包括步骤：
检测导标信号，所述导标信号的每个由相应短伪随机噪声(PN)序列覆叠；
利用匹配滤波器，比较每个短PN序列与预定的PN序列；和
当短PN序列与预定的PN序列匹配时，产生匹配信号。
本发明的优点是：缩短系统捕获的时间延迟，提高移动站在衰落条件下的接收性能，节省电池，改善软越区切换性能。
附图简要说明：
图1是CDMA通信系统的框图；
图2描绘在系统捕获期间图1的CDMA通信系统的运行的流程图；
图3描绘在闲置模式期间图1的CDMA通信系统的运行的流程图；
图4描绘在呼叫模式期间图1的CDMA通信系统的运行的流程图；
图5是图1的匹配滤波器的另一实施方案的框图。
现参照图1，通信系统100包括一组基站，如配置成用于与一个或多个如无线电话104的移动站通信的基站102。无线电话104被配置以接收和发射直接序列码分多址(DS-CDMA)信号，用于与包括基站102的一组基站通信。在所描绘的实施方案中，通信系统100根据TIA/EIA临时标准IS-95，“双模宽带扩频蜂窝系统的移动站-基站兼容标准”运行，运行在800MHz。或者通信系统100可根据包括在1800MHz的PCS系统的其它DS-CDMA系统运行。
基站102发射扩频信号到无线电话104。在业务信道上的字符用伪随机噪声(PN)Walsh码在已知为Walsh覆叠的过程中扩展。每个移动站如无线电话104，由基站102指定独特的Walsh码，以便发射到每个移动站的业务信道信号正交于发射到每个其它移动站的业务信道信号。扩展信号被四相调制，以形成同相(I)和正交相位(Q)信号。每个I和Q信号被用两个特定的215位长的PN序列扩展。同样的I和Q扩展序列由在通信系统100中的所有基站使用。
除业务信道外，基站102传送导标信道、同步信道、和寻呼信道。导标信道由全由0构成的Walsh码0覆叠的恒定电平信号形成。导标信道通常由所有在区域内的移动站接收、并由无线电话104用于识别CDMA系统的出现、初始系统捕获、闲置模式越区切换、通信和干扰基站的初始和延迟的射线的识别，且用于同步信道、寻呼信道和业务信道的相干解调。同步信道被用于同步移动站定时到基站定时。寻呼信道被用于从基站102向包括无线电话104的移动站发送寻呼信息。
由于所有基站用同样的PN序列扩展I和Q信道，基站102和通信系统100中的所有基站用I和QPN序列独特的起始相位-也称为起始时间或相移独特地标识。序列以码片速率1.2288兆码片每秒产生，且因此每26-2/3毫秒重复。最小允许的时间间隔是64码片，允许共512不同的PN码相位指定。扩展的I和Q信道调制射频(RF)载波且被发射到在由基站102服务的地理区域中的包括无线电话104的所有移动站。
无线电话104包括天线106，模拟前端108，包括模数转换器(ADC)110、瑞克(rake)接收机112和接收机搜索器114的接收通道、控制器116和包括发射通道电路118和数模转换器120的发射通道。天线106从基站102和从在邻近地区的其它基站接收RF信号。接收的RF信号的一部分由基站直接发射、视线射线发射。其它接收的RF信号是反射射线且时间延迟。
接收的RF信号由天线106转换为电信号，且被提供给模拟前端108。模拟前端108滤波信号并提供转换到基带I和Q信号。模拟基带I和Q信号被提供给ADC110，它转换它们成为用于进一步处理的I和Q数字数据流。
瑞克接收机112有一组接收机指，包括接收机指122、接收机指124和接收机指126。在描绘的实施方案中，瑞克接收机112包括三个接收机指。然而，能用任何合适数量的接收机指。接收机指是常规设计，在以下描述的方式中，瑞克接收机112的接收机指由控制器116控制。控制器116包括存贮器132和时钟134。时钟134控制无线电话104的定时。例如，时钟134建立码片时钟信号，以控制通过无线电话104接收的PN序列的处理的定时。码片时钟信号优选两倍码片速率。
接收机搜索器114检测由无线电话104从包括基站102的一组基站接收的导标信号。根据本发明，接收机搜索器114包括匹配滤波器128和存贮器130。匹配滤波器128比较从ADC110接收的检测的I和QPN序列和存贮在存贮器中预定的PN序列，并产生响应。在描绘的实施方案中，预定的PN序列被存贮在存贮器130中。
匹配滤波器128从ADC110接收I和Q数据流。数据对应于从基站102接收的扩展、正交调制的信号，包括直接接收或原始射线和有时间延迟的反射射线。另外，数据对应于从通信系统100中的其它基站接收的扩展、正交调制、直接和反射的信号。数据包括在基站102和在所有其它基站用于扩展I和Q信道的PN序列。
匹配滤波器128比较检测的I和QPN序列与预定的PN序列。预定的PN序列对应于用于在所有基站扩展I和Q信道的215单元短PN序列的一部分。无线电话104包括存贮部件，如存贮有PN值的固定模式的存贮器130或存贮器132。预定的PN序列包括该固定模式。在一实施方案中，固定模式包括预定数量的PN序列的码片，例如，一PN序列，如短PN序列的最后512个码片。在另一实施方案中，控制器116向接收机搜索器114提供可变模式。可变模式包括预定数量的PN序列的码片，例如，PN序列的最后512个的码片。
在描绘的实施方案中，导标信号被正交调制，每个导标信号包括同相(I)字符和正交相位(Q)字符。I字符用IPN序列扩展，且Q字符用QPN序列扩展。因此匹配滤波器128包括用于比较检测的IPN序列与存贮的IPN序列的I滤波器140，和用于比较检测的QPN序列与存贮的QPN序列并产生响应的Q滤波器142。在一实施方案中，存贮的IPN序列的一部分包括第一固定的模式，且存贮的QPN序列的一部分包括第二固定的模式，例如，第一固定的模式包括IPN序列的最后512个码片，和第二固定的模式包括QPN序列的最后512个码片，如215单元短PN序列。
每个I滤波器140和Q滤波器142产生响应。I滤波器140和Q滤波器142响应之一或全部可被用作为匹配滤波器128的响应。两个响应的使用改进匹配滤波器128的响应的质量。在描绘的实施方案中，求和部件144组合I滤波器140的响应和Q滤波器142的响应以产生匹配滤波器128的响应。当响应不超过预定的门限，比较器146抑制响应。例如，即使没有CDMA系统出现或仅噪声出现，匹配滤波器128也将连续地产生响应。门限被设置到预定的值，以在没有有意义的输入字符被接收时，避免在存贮器130中存贮响应。
对检测的PN序列和预定的PN序列的比较，匹配滤波器128提供响应。响应被存贮，例如在存贮器130或132中。在描绘的实施方案中，响应被双缓存。即，当响应被确定时，匹配滤波器114存贮响应在第一集存贮器位置(如存贮器130)中。控制器116从第二集存贮器位置(如存贮器132)中读存贮的响应。每个存贮器包括26-2/3毫秒的响应值。每26-2/3毫秒搜索周期后，第一集存贮器位置的内容被传到第二集存贮器位置，且第一集存贮器位置的内容被用新数据覆盖。
正如下文所将详细讨论，控制器116和包括匹配滤波器128的接收机搜索器114被用于识别用导标信道DS-CDMA系统的出现、初始系统捕获、闲置模式越区切换、隙模式电池节省、和通信和干扰基站的初始和延迟射线的识别，以便同步、寻呼、和业务信道相干解调和软越区切换。
控制器116基于响应确定DS-CDMA信号的出现。在描绘的实施方案中，控制器116也被配置，以基于响应识别最强的DS-CDMA导标信号。控制器116初始化与由最强的DS-CDMA导标信号标识的基站的通信。
在描绘的实施方案中，无线电话被保持在低功率模式(被称为睡眠模式或隙模式电池节省)，由工作模式周期地中断。控制器116根据基于进入工作模式的响应识别最强的DS-CDMA导标信号。
在一些应用中，无线电话104位于将接收初始射线和反射或时间延迟的射线的区域。描绘的实施方案的接收机搜索器114被配置以检测产生自基站的一个或多个射线，控制器116基于响应识别一个或多个最强的射线，控制器116指定瑞克接收机112的相应接收机指到一个或多个最强的射线。控制器116也被配置以基于响应识别来自基站的最强的射线。控制器116指定瑞克接收机112的一个接收机指到最强的射线。接着，从同样的响应，控制器116识别来自基站的零或多个强射线，且指定零或更多相应的接收机指到零或多个强射线。
在其它应用中，无线电话104被置于从一个以上基站接收导标能量的区域。接收机搜索器114被配置，以检测来自类似一组基站的一组导标信号，基于响应，控制器116识别两个或以上最强的导标信号。控制器116指定瑞克接收机112的相应的接收机指到两个或以上最强的射线，以控制在业务信道上时的软越区切换。
现参照图2，示出描绘图1的CDMA通信系统100在系统捕获期间的运行方法的流程图。方法开始于步骤200。在步骤202，无线电话104的运行被初始化。例如，接通无线电话104的运行电源或无线电话104以某种方式进入通信系统100。在这里，无线电话104试图识别或获得系统。
在步骤204，无线电话104调谐到RF信道。模拟前端108被用于选择特定的RF信道。RF信道可由通信系统100根据系统协议，如IS-95预定。另外，RF信道可被置于在一个或多个频率范围中某处，如在运行在1800MHz附近的许多PCS系统中。
在步骤206，接收机搜索器114寻找PN匹配。在控制器116控制下的接收机搜索器114检查由ADC110提供的接收的数据流。数据包括对应于从一个或多个基站，如基站102，接收的扩展RF信号的检测的PN序列。匹配滤波器128比较检测的PN序列与预定的PN序列，且产生响应。响应可被存贮于存贮器130或存贮器132中，或其它地方。预定的PN序列被保持在无线电话104，如在存贮器130或存贮器132。预定的PN序列是，如512码片长。在预定的时间期间，匹配滤波器128捕获所有可接收的基站发射的导标能量。对IS-95DS-CDMA通信系统，如通信系统100，优选预定的时间期间是26-2/3毫秒，这是重复用于扩展I和Q信道的PN序列的所有相位所需的时间。匹配滤波器128可检测I信道或Q信道。另外，匹配滤波器128能包括用于I信道的I信道匹配滤波器和用于Q信道的Q信道匹配滤波器，组合两匹配滤波器的输出以改进精确度。
在步骤208，无线电话104确定DS-CDMA系统是否出现。控制器116检查匹配滤波器128产生的响应。如果DS-CDMA系统出现，响应将包括对应于在无线电话104的邻近地区的基站的相位的强匹配指示。响应可包括匹配集，它是两个或以上紧密聚集的强匹配指示。这些强匹配指示对应于从单个基站接收的在时间中有延迟的多个强射线。匹配集将在预定的相互码片距离(即时间)内，如25码片。单个强匹配指示或匹配集的出现指示DS-CDMA系统出现。
如果没有DS-CDMA系统出现，在步骤210，无线电话104判定是否所有RF信道被检测尽了。在一些DS-CDMA系统中，两个或以上RF信道被预定义用于系统捕获。如果不是所有都被检查了CDMA功率，在步骤212，无线电话104调谐到另一RF信道，且控制返回步骤206以由匹配滤波器128检测导标信号。
如果在步骤210，所有RF信道被检测尽了，在步骤214，判定无线电话104是否是多模无线电。对一些应用，无线电话104可包括在除DS-CDMA系统外的系统如通信系统100中运行必需的电路。其它可能的系统包括AMPS(先进的移动电话服务)系统、GSM(全球移动通信系统)系统、如北美数字蜂窝或日本数字蜂窝系统的TDMA(时分多址)系统、如铱LLC提议的铱系统的卫星系统、或如DECT(数字扩展无绳电话)的无绳系统或PHS(个人手机系统)。如果无线电话104不是多模电话，控制回到步骤204，以继续搜索CDMA系统。另外，方法时间溢出或其它方式中断以节约无线电话104中的电池能源。如果无线电话104是多模电话，在步骤216，无线电话104试图确定非DS-CDMA系统。
如果在步骤208无线电话104判定CDMA系统出现，控制器116指定接收机指到最强的射线或最强的匹配集。如果单个射线被识别，单个接收机指如接收机指122将被指定到射线以接收射线。如果多个射线被识别，多个接收机指如接收机指122和接收机指124将被指定到射线以接收射线。
在步骤220，无线电话104检测同步信道和捕获系统同步。响应同步信道，无线电话104的定时被同步于发射同步信道的基站的定时。在步骤222，无线电话104捕获基站传送的寻呼信道。寻呼信道包括打算用于所有与基站通信的移动站的系统信息，称为系统参数消息。寻呼信道也可包括寻呼或指向无线电话104的其它信息。在步骤224，系统参数消息中的数据被存贮且在步骤226，无线电话104进入闲置模式。在闲置模式中，无线电话104监视从基站接收的包括一个或多个射线的RF信号和为此目的指定接收机指到最强的接收的射线或接收寻呼信道。
现参照图3，它是描绘图1的CDMA通信系统在闲置模式期间的运行方法的流程图。方法开始于步骤300。
在步骤302，接收机搜索器114在由ADC110提供的接收的数据流中寻找PN匹配。在描绘的实施方案中，接收机搜索器114将接收的数据流加至匹配滤波器128等于26-2/3毫秒的时间区间，这是重复用于扩展I和Q信道的PN序列的所有相位所需的时间。匹配滤波器128比较在接收的数据流中的检测的PN序列与预定PN序列，并存贮比较结果作为响应。响应被存贮于存贮器130或存贮器132。随着匹配滤波器128从当前的搜索向存贮器位置的一个集写响应和控制器116从来自存贮器位置的另一个集的最近的搜索读响应，响应被连续更新，且因此可被双缓存。接收机搜索器114的运行可是连续的并独立于图3中描绘的方法的其余部分的运行。
在步骤304，控制器116检查存贮的响应。响应存贮的响应，控制器116控制这组接收机指，包括接收机指122、接收机指124和接收机指126。特别地，控制器116指定接收机指到上一个搜索响应的最强的匹配集。匹配集可包括由单个基站发射的一个或多个最强的射线。
在步骤306，无线电话104接收由基站传送的寻呼信道。在步骤308，无线电话104判定寻呼信道是否包括用于无线电话104的寻呼地址。如果是，在步骤310，无线电话104进入接入状态且开始与基站双向通信。这种运行根据如IS-95的通信协议，它控制通信系统100。如果寻呼信道不包括用于无线电话104的寻呼，在步骤312，无线电话104判定寻呼信道是否包括用于控制系统的新参数。如果是，在步骤314，参数被存贮在无线电话104且控制继续到步骤316。如果寻呼信道中不包括新参数，控制直接进到步骤316。
在步骤316，无线电话104判定它是否应进入睡眠模式。睡眠模式是低功耗模式，以减少电池消耗，因此增加电池寿命。在睡眠模式中，高功耗电路部件，如模拟前端108、ADC110、瑞克接收机112、发射通道电路118和DAC120(图1)被关闭。如果无线电话104未进入睡眠模式，控制返回步骤304，且控制器116再检查由接收机搜索器114存贮的最近的搜索响应，并据此指定接收机指。另外，在步骤318，无线电话104进入睡眠模式一预定时间。根据IS-95，睡眠模式持续1.28秒的期间，或其乘2的幂。
在步骤320，无线电话104判定它是否应退出睡眠模式。睡眠定时器被保持，以定时睡眠模式的期间。如果睡眠定时器到期，控制进到步骤322且无线电话104唤醒模拟前端108和包括ADC110、瑞克接收机112和接收机搜索器114的接收通道。这些部件由向它们加电源而“唤醒”。然后，控制返回步骤302，且接收机搜索器114试图确定导标能量。如果还未到退出睡眠模式时间，控制返回步骤318。且无线电话104保持在睡眠模式中。
图4是描绘在呼叫模式期间图1的CDMA通信系统100的运行的流程图。在呼叫模式中，无线电话104和基站102用业务信道双向通信。另外，无线电话104监视其它邻近的基站的导标信号，以通过报告有强导标信号的基站初始化软越区切换过程。在软越区切换中，无线电话104与一个以上基站通信。系统用导标信号强度报告，以判定软越区切换是否应设立、保持或关闭。
方法开始于步骤400。在步骤402，无线电话104进入呼叫模式且与基站进行双向通信。
步骤404和步骤406连续发生且独立于方法的其它部分。在步骤404，接收机搜索器114用匹配滤波器128寻找从ADC110接收的在数据流中检测的PN序列和存贮在无线电话104中的预定的PN序列之间的匹配。在步骤406，匹配滤波器128的响应被存贮在存贮器130或存贮器132。在描绘的实施方案中，在26-2/3ms的时间期间上的响应被双缓存，匹配滤波器128在存贮器位置的一集中存贮当前的搜索结果，而控制器116从存贮器位置的第二集读前一搜索结果。
在步骤408，控制器116读匹配滤波器128产生的响应并指定瑞克接收机112的瑞克指到来自当前与无线电话104通信的基站的最强的匹配集。这个决定主要依据匹配滤波器存贮的导标信道能量的记录。在一个例子中，无线电话104与单个基站通信，且从那个基站接收单个强射线。在该情况，仅单个接收机指如接收机指122将被指定到射线。在另一个例子中，无线电话104与单个基站通信，但从那个基站接收多个射线。在该情况，只要射线将提供对业务信道的检测有用的能量，多个接收机指被指定到多个射线。在又一个例子中，无线电话104从第一基站接收一个或多个强射线，且从第二基站接收一个或多个强射线。在那种情况，无线电话104指定接收机指到来自第一基站的最强的匹配集和指定接收机指到来自第二基站的最强的匹配集。
在步骤410，无线电话104判定是否有来自无线电话104尚未与之通信的其它基站的其它强匹配。特别地，无线电话104判定接收的射线的强度是否足够保证与该其它基站的可能的软越区切换。如果不，控制返回步骤408以由控制器116保持接收机指。如果有来自另一基站的强匹配，在步骤412，无线电话104发送指示在无线电话104接收的导标信号的信号强度的导标强度消息。来自无线电话104正与之通信的基站的恒久的弱响应也将被报告在导标强度消息中。通信系统100用导标强度消息以控制软越区切换。接着，控制返回步骤408以由控制器116保持接收机指。
图5是图1的匹配滤波器128的另一实施方案的框图。当接收机搜索器114寻找PN匹配(图2步骤206)时，512个码片的匹配将可能提供不正确的响应。这能发生在当接收机调谐到的RF频率太远偏离由基站发射的RF频率时。
为调谐到频率，如无线电话104的无线电通常包括晶体振荡器。晶体振荡器在预定的用于调谐模拟前端108的频率提供输出信号。然而，晶体振荡器的输出频率随参数如温度和使用时间变化。这能导致调谐中的不精确，因此技术发展了以补偿这种变化。一个例子是，在无线电话104与基站102之间的通信开始以后，同步到有已知频率的信号，例如从基站102接收的信号。在CDMA系统捕获之前，接收机104仅有它的晶体振荡器精度的频率。这个精度典型是2.5ppm，包括温度和使用时间变化。例如在900MHz，最大的频率偏移是2250Hz。这个精度可引起在无线电话104调谐的接收频率和基站102发射的频率之间的频率偏移。
频率偏移以等于频率偏移的速率引起调制的相位旋转。180度相位旋转将转变以+1值发射的码片成为以-1值接收的码片。因此，当以现有技术搜索方法求和码片或当用匹配滤波器时，对能被求和和匹配的序贯码片的数量有实际的限制。
对2250Hz频率偏移，90度的相位旋转将发生在111.1毫秒中。基于IS-95的系统的码片有0.8138毫秒的时间长度。因此，136.5码片时间发生在111.1毫秒中，因此，136码片能被安全地求和或匹配而保持相位相关。
如果512码片将被匹配，那么，对90度的相位旋转的最大的频率偏移是600Hz。在CDMA系统捕获和锁定接收机104的调谐频率到基站的发射频率之后，这个需要是容易满足的。然而，在系统捕获之前，为获得有大于600Hz频率偏移的512码片的匹配响应精度，其它措施是必须的。
在图5中，I滤波器140包括多个匹配滤波器，包括匹配滤波器502、匹配滤波器504、匹配滤波器506和匹配滤波器508。类似地，Q滤波器142包括多个匹配滤波器，包括匹配滤波器510、匹配滤波器514、匹配滤波器516和匹配滤波器518。每集中的第一匹配滤波器，I滤波器140的匹配滤波器502和Q滤波器142的匹配滤波器510，有耦合到ADC110的输入端，以分别接收IPN序列和QPN序列。每集中的接着的每个匹配滤波器有耦合到前一个匹配滤波器的输出端的输入端，以在连续的时间接收检测的PN序列，用于匹配。
每个匹配滤波器比较检测的PN序列的一部分和预定的PN序列，并产生各自的响应。每个匹配滤波器有各自的输出端，耦合到求和部件520。求和部件520组合各个滤波器响应以产生总响应。总响应被存贮在存贮器522。
在描绘的实施方案中，I滤波器140和Q滤波器142每个包括四个匹配滤波器。当然，能提供任何数量的匹配滤波器，取决于可接受的硬件复杂性的水平、要匹配的码片数量、和其它因素。如果提供四个匹配滤波器且512码片要被匹配，首先接收的检测的IPN序列的128码片在匹配滤波器508中被匹配，第二接收的检测的IPN序列的128码片在匹配滤波器506中被匹配，第三接收的检测的IPN序列的128码片在匹配滤波器504中被匹配，且最后接收的检测的IPN序列的128码片在匹配滤波器502中被匹配。类似地，对Q序列，首先接收的检测的QPN序列的128码片在匹配滤波器518中被匹配，第二接收的检测的QPN序列的128码片在匹配滤波器516中被匹配，第三接收的检测的QPN序列的128码片在匹配滤波器514中被匹配，且最后接收的检测的QPN序列的128码片在匹配滤波器510中被匹配。接收的码片被序列地定时通过匹配滤波器，例如用码片时钟信号。在每个时钟时间，求和部件520向存贮器522提供响应。因此，匹配滤波器被分解成多个有短码片匹配长度的匹配滤波器，以在大于600Hz的频率偏移出现时获得512个码片的匹配响应精度。
用于在出现过大频率偏移时保持例如512码片的匹配响应精度的第二种另外的实施方案是用短码片长度匹配滤波器，它们从连续26-2/3毫秒PN序列时间的输出被组合。例如，再参照图1示出的实施方案，为用这个另外的实施方案匹配512码片，I滤波器140和Q滤波器142的每个是128码片长度。在第一个26-2/3毫秒PN序列时间，第一128码片由每个滤波器匹配且存贮响应。在第二个26-2/3毫秒PN序列时间，第二128码片由每个滤波器匹配且响应被存贮或与第一响应组合。第三和第四128码片被连续匹配且响应与第一和第二响应组合以形成总响应。因此，匹配滤波器从预定数的连续匹配组合响应以产生总响应。
第二种另外的实施方案提供与图5示出的实施方案的精度的类似精度。第二种另外的实施方案减少硬件复杂性，但匹配花长约4倍的时间，或4×26-2/3毫秒＝106-2/3毫秒。在CDMA系统捕获的初始化过程期间，这个性能仍是令人满意的。
如前所能看到，本发明提供在移动站中用匹配滤波器进行快导标信道捕获的方法和装置。接收机搜索器114包括匹配滤波器128以将检测的PN序列与预定的PN序列比较并存贮比较的结果。对应于I和Q信道的基站PN序列重复速率，每26-2/3毫秒可完成比较。比较连续地重复，独立于移动站中的其它过程。用这个过程，在26-2/3毫秒搜索时间内，CDMA能量可被可靠地检测和指定接收机指，大大地减少传统的接收机搜索器所需的搜索时间。该过程也通过减少导标信道搜索时间，改进在闲置状态越区切换、隙模式运行和软越区切换期间移动站的性能。
虽然本发明的特定的实施方案被示出和描绘，可作出改进。因此希望在所附的权利要求覆盖所有不超出本发明的真实精神和范围的变化和改进。

Claims (10)

1、无线电话，配置成在包括一组基站的通信系统中接收DS-CDMA信号，每个基站由已知的伪随机噪声(PN)序列的独特的开始相位标识，所述无线电话包括：
有一组接收机指的瑞克接收机；
接收机搜索器，用于从所述一组基站检测导标信号，所述接收机搜索器包括匹配滤波器，用于比较检测的PN序列与预定的PN序列，并产生响应；和
控制器，耦合到所述接收机搜索器和所述瑞克接收机，所述控制器包括存贮器以存贮所述响应为存贮的响应，向应所述存贮的响应，所述控制器控制所述一组接收机指。
2、如权利要求1所述的无线电话，其中所述导标信号被正交调制，所述导标信号的每个包括同相(I)字符和正交相位(Q)字符，且其中所述I字符被用IPN序列扩展和所述Q字符被用QPN序列扩展，且其中所述匹配滤波器包括I滤波器以比较检测的IPN序列与存贮的IPN序列，和Q滤波器以比较检测的QPN序列与存贮的QPN序列，并产生所述响应。
3、如权利要求1所述的无线电话，其中所述匹配滤波器包括比较器，以当所述响应不超过预定的门限时抑制响应。
4、如权利要求1所述的无线电话，其中所述控制器基于所述响应判定DS-CDMA信号的出现。
5、如权利要求1所述的无线电话，其中所述控制器被配置以基于所述响应识别最强的DS-CDMA导标信号，所述控制器初始化与由所述最强的DS-CDMA导标信号识另的基站的通信。
6、如权利要求1所述的无线电话，其中所述无线电话被保持在周期地由工作模式中断的低功率模式，所述控制器根据进入的所述工作模式基于所述响应识别最强的DS-CDMA导标信号。
7、如权利要求6所述的无线电话，其中所述接收机搜索器被配置以检测产生自一基站的一个或多个射线，所述控制器基于所述响应识别一个或多个最强的射线，所述控制器指定相应接收机指到所述一个或多个最强的射线，以检测由所述基站发射的寻呼信道。
8、如权利要求1所述的无线电话，其中所述接收机搜索器被配置以检测来自一类似组基站的一组导标信号，所述控制器基于所述响应识别两个或多个最强的导标信号，所述控制器指定相应接收机指到所述两个或多个最强的导标信号，以当从所述一组基站接收业务信道时，控制软越区切换。
9、如权利要求1所述的无线电话，其中所述控制器被配置以基于所述响应识别来自一基站的最强的射线，所述控制器指定接收机指到最强的导标信号，所述控制器基于所述响应连续地识别来自所述基站的一个或多个其它的强导标信号，所述控制器指定一个或多个相应的接收机指到所述一个或多个强射线。
10、用于在通信系统中检测DS-CDMA信号的方法，所述方法包括步骤：
检测导标信号，所述导标信号的每个由相应短伪随机噪声(PN)序列覆叠；
利用匹配滤波器，比较每个短PN序列与预定的PN序列；和
当短PN序列与预定的PN序列匹配时，产生匹配信号。
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