CN1496648A - 用于宽带码分多址系统的多路信号检测、识别和监控的方法和设备 - Google Patents

用于宽带码分多址系统的多路信号检测、识别和监控的方法和设备 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于产生机动的时间基准(图1)的方法。一种代表性的方法包括:提供一个高频时钟(34),提供一个低频时钟(36),使用该高频时钟产生一个机动的时间基准,当Th.高频时钟被断开的时候,使用该低频时钟保持该机动的时间基准,并且当该高频时钟已经被反向接通的时候,使用该高频时钟继续去产生该机动的时间基准。此外提供了系统以及其他的方法。

Description

用于宽带码分多址系统的多路信号检测、识别和监控的方法和设备
相关申请的相互引用
本申请要求2001年3月12日申请的,美国临时专利申请序列号60/275,032的,称作“用于对WCDMA系统的多路传输信号检测、识别和监控的方法和装置”的权益和优先权,其被作为参考整体合并在此处。
发明背景
1.发明领域
本发明通常涉及无线通信系统,尤其是涉及用于在宽带码分多址(WCDMA)系统中检测、识别和监控多路传输信号的系统和方法。
2.相关技术
借助于提高低成本电子模块效率的可利用性,移动通信系统正在变得越来越广泛地被使用。例如,存在许多通信方案的变化,其中不同的频率、传输方案、调制技术和通信协议被用于在类似通信手持机的手持电话中提供双向的话音和数据传输。不同的调制和传输方案每个都具有优点和缺点。
下一代无线通信被称为3G,其代表第三代。3G指的是通过各种各样推荐的标准在无线数据和话音通信方面待定改进。3G系统的一个目标是将传输速度从9.5千比特(Kbit)提高到2兆比特(Mbit)每秒。3G还提高了可移动的服务范围,其已成为日常生活的一部分,诸如因特网和内部网接入、可视会议以及交互式共享应用。这个在无线通信方面的进步需要改善信号检测、识别以及多路传输信号监控的区域,其是在不同的时期,由于从天线到接收机采用不同的路径,从相同的天线到达接收机的两个或多个相同的信号。
综述
本发明提供了一种用于产生适合于便携式收发信机的机动(mibile)的时间基准的方法和系统。
简要地描述,该系统的一个实施例包括一个天线、一个射频子系统,以及一个基带子系统。该射频子系统被连接到该天线,并且包括一个高频振荡器和一个低频振荡器。该基带子系统被连接到该射频系统,并且包括一个连接到该高频振荡器和该低频振荡器的自由运行的计数器。该自由运行的计数器提供一个机动的时间基准给该系统,并且具有唤醒方式和睡眠方式。在该唤醒方式期间,该自由运行的计数器使用该高频振荡器去产生该机动的时间基准,以及在该睡眠方式期间,该自由运行的计数器使用该低频振荡器去保持该机动的时间基准。
本发明还可以预料提供一种产生机动的时间基准的方法。在这点上,上述的方法的一个实施例可以概括地综述为包括步骤:提供一个高频时钟,提供一个低频时钟,使用该高频时钟产生一个机动的时间基准,当该高频时钟是不可利用的时候,使用该低频时钟保持该机动的时间基准,以及当该高频时钟再次是可利用的时候,使用该高频时钟继续去产生该机动的时间基准。
对于一个本领域技术人员来说,当参阅下列附图和详细说明时,本发明的其他的系统、方法、特点和优点将变得显而易见。意欲被包括在本说明书之内所有这样的附加系统、方法、特点和优点将落在本发明的范围之内,并且由伴随的权利要求保护。
附图的简要说明
参考下列附图可以更好地理解本发明的许多方面。在该附图中,该组成部分不是必然按比例的,而是重点放置在清楚地举例说明本发明的原理上。此外,在该附图中,贯穿若干视图相同的参考数字指定相应的部分。
图1是一个举例说明按照本发明的第三代便携式收发信机的实施例的方框图。
图2是一个在图1的WCDMA调制解调器中的自由运行计数器的方框图。
图3是一个图1的WCDMA的方框图,包括该多路径监控器和多路径射频信号恢复电路。
图4是一个提供机动的时间基准方法实施例的流程图。
详细说明
已经概述了本发明的不同的方面,现在以在附图中举例说明的方式将对于本发明的描述进行详细地介绍。虽然将与这些附图结合描述本发明,对于在其中公开的实施例不存在限制其的意图。相反地,正如所附的权利要求所定义的,该意图将覆盖包括在本发明的范围内所有的替换、修改和等效。
图1是一个举例说明简化的第3代便携式收发信机20的方框图。在一个实施例中,便携式收发信机20可以,然而并非局限于例如是一个便携式远程通信手持机,诸如可移动的蜂窝类型电话机。便携式收发信机20包括连接到射频子系统24的天线22。RF子系统24包括接收机26、接收机基带模拟处理器(BAP)28、发射机30、发射机BAP 32、高频振荡器(其可以作为一个温度控制的晶体振荡器(TCXO)实现)34、低频振荡器(其可以是一个32KHz晶体振荡器(CO))36,以及发射机/接收机开关38。
天线22经由连线40传输信号到开关38和从开关38接收信号。开关38控制是否一个在连线42上来自发射机30的发射信号被传送给天线22,或者是否一个从天线22经由连线44接收的信号被提供给接收机26。接收机26接收和恢复接收信号传送的模拟信息,并且经由连线46提供一个表示这个信息的信号给接收机BAP 28。接收机BAP 28转换这些模拟信号为在基带频率上数字信号,并且经由总线48传送其至基带子系统50。
基带子系统50包括经由总线62通信的WCDMA调制解调器52、微处理器54、存储器56、数字信号处理器(DSP)58,以及外部设备接口60。虽然显示为单个总线,总线62可以使用多个根据需要连接在基带系统50内的该子系统之中的总线执行。WCDMA调制解调器52、微处理器54、存储器56,以及DSP 58提供适合于便携式收发信机20的信号定时、处理和存储功能。存储器56可以包括由微处理器54和DSP 58共用的双端口RAM。
外部设备接口60提供至基带子系统50用于各种各样的项目的连接。这些项目可以包括,但是不局限于,实际上是便携式收发信机20的一部分的装置,诸如扬声器62、显示器64、键盘66,以及麦克风68,以及那些外部连接到便携式收发信机20的装置,诸如个人计算机(PC)70、测试系统72,以及主系统74。如那些本领域技术人员已知的,扬声器62和显示器64分别地经由连线76和78从基带子系统50收信号。同样地,键盘66和麦克风68分别地经由连线80和82提供信号给基带子系统50。PC 70、测试系统72,以及主系统74都分别地经由连线84、86和88从基带子系统50接收信号和发射信号到基带子系统50。
基带子系统50经由连线90提供控制信号给RF子系统24。虽然显示为单个连线90,该控制信号可以来源于WCDMA调制解调器52、微处理器54,或者DSP 58,并且被提供给在RF子系统24内各种各样的点。这些点包括,但是不局限于,接收机26、接收机BAP 28、发射机30、发射机BAP 32、TCXO34,以及开关38。
WCDMA调制解调器52在总线48上接收来自接收机BAP 28的该数字信号,并且在总线92上提供一个数字信号给发射机BAP 32。发射机BAP 32转换这个数字信号为射频模拟信号,用于在连线94上传输给接收机30。接收机30产生该发射信号,该发射信号经由连线40、42和开关38被提供给天线22。开关38的操作是由一个经由连线90来自基带子系统50的控制信号控制的。
按照本发明的一个实施例,TCXO 34分别地经由连线96、98和100给接收机26、发射机30和WCDMA调制解调器52提供一个时钟,并且CO 36在连线102上给WCDMA调制解调器52提供一个32 KHz时钟。这二个时钟由WCDMA调制解调器52使用以生成一个机动的时间基准。这个机动的时间基准是时刻运行的,并且具有大约32纳秒的精确度。
现在参考图2,WCDMA调制解调器52的一部分被示出,举例说明自由运行的计数器(FRC)104,其产生供便携式收发信机20使用的机动的时间基准。FRC 104在线100上被提供有一个来自TCXO的时钟信号,和在线102上被提供有一个来自该CO的时钟信号。在线100上来自该TCXO的时钟信号可以是30.72MHz,并且在线102上来自该CO的时钟信号可以是32KHz。FRC104包括TCXO电路106、锁相环(PLL)108、计数器110、漂移估算器112,以及校正电路114。TXCO电路106使用30.72MHz产生该机动的时间基准。该32kHz时钟被锁相到30.72MHz时钟,以便使用PLL 108改善性能。计数器110计算该32KHz时钟的周期。漂移估算器112提供有关该32KHz时钟的漂移估计供校正电路114使用。该漂移估计包括该时钟的漂移和偏置两者,由那些本领域普通的技术人员已知的由卡尔曼估计提供的。分别地取决于该便携式收发信机20处于激活的模式或者空闲的模式,FRC 104在二个时间域,30.72MHz或者32KHz中工作。
在激活的模式,该便携式收发信机主动地发送、接收、处理或者寻找信号。在空闲的模式期间,该便携式收发信机切断其大部分电路的供电以节省电源。该CO始终开通提供连续不断的32KHz时钟信号给FRC 104,但是在空闲的模式期间该TCXO被关闭。
现在参考图3,示出该WCDMA调制解调器的方框图。当该便携式收发信机处于激活的模式的时候,FRC 104在总线150上提供机动的时间基准,包括时钟相位、码片计数器,和时隙计数器给第一同步搜索器116、第二同步搜索器118、金色码(gold code)搜索器120,以及单个的路径处理器(SPP)控制器122,如图3所示。一个10毫秒射频帧被分成15个时隙(时隙-计数器0-14)。每个时隙包括2,560码片(chip)(码片计数器0-2,559)。每个码片包括8个点(tick)(时钟相位0-7)。FRC 104通过计数出现在5.12秒周期内的帧也产生一个用于该机动的时间基准的帧计数器(0-511)。此外,当该便携式收发信机处于激活的模式的时候,该漂移估计被不断地更新。
当变换为空闲的模式的时候,一个在线124上从微处理器到FRC 104的睡眠/唤醒控制信号转换为低状态。计数器110被复位,并且开始计算该32KHz时钟信号的上升沿。在该睡眠/唤醒控制信号转换为低状态之后,在该32KHz时钟的下一个上升沿,来自TXCO电路106当前的机动的时间基准和漂移估计被提供给校正电路114。此时,该便携式收发信机进入空闲的模式。在每个随后的计数期间,校正电路114使用该计算和该漂移估计更新该机动的时间基准。因此,在空闲的模式期间该机动的时间基准和漂移估计被保持。
当变换到激活的模式的时候,该睡眠/唤醒控制信号转换为高状态。在该32KHz时钟的下一个上升沿,保持在校正电路114中的该更新的机动的时间基准被提供给TCXO电路106,并且FRC 104使用该30.72MHz时钟和该更新的机动的时间基准作为出发点,开始提供该机动的时间基准用于该便携式收发信机。
该空闲时间可以扩展到许多秒,并且检测没有呼叫的有效时间可以长达5毫秒之久。在空闲的模式期间保持机动的时间基准允许该便携式发射机迅速地转换为工作状态,其在该工作状态转化为较短的持续时间,因此降低功率消耗和延长电池寿命。保持该机动的时间基准为32纳秒精确度,改善检测、识别和监控该输入多路传输信号的效率。
该FRC提供一个定时基准用于该便携式收发信机系统和用于获得恢复该多路传输信号需要的参数,并且操作一个多路传输信号接收机。
WCDMA调制解调器52包括FRC 104、接收机均衡器126、多路径监控器128,以及多路径射频信号恢复电路130。来自FRC 104的该机动的时间基准被提供给多路径监控器128和多路径射频信号恢复电路130两者,多路径监控器128诸如一个代码采集系统,多路径射频信号恢复电路130诸如一个RAKE接收机,这些为那些本领域普通的技术人员已知的。来自接收机BAP的该数字信号被提供给接收机均衡器126,并且在总线144上提供给多路径监控器128和多路径射频信号恢复电路130之前被均衡。
多路径监控器128包括第一同步搜索器116、第二同步搜索器118,以及金色码搜索器120,并且提供对于这些搜索的信息给该微处理器。
在一个实施例中,多路径射频信号恢复电路130包括SPP控制器122、十二个SPP 132、十二个先入先出(FIFO)电路134、十二个相位校正器136、偏移校正和定时控制器(DTC)138、四个最大速度合成器(MRC)140,以及四个解调单元142。
SPP控制器122影射直至十二个多路传输信号给SPP 132,并且在总线146上提供一个起始命令给每个SPP 132。每个SPP恢复和跟踪相对于一个基站输入的时钟信息,提供该时钟信息给DTC 138,并且提供用于单个和多个基站天线两者的相位估计给相应的相位校正器136。提供给DTC 138的该时钟信息与具有时钟相位、码片计数器和时隙计数器的该机动的时间基准是同一种形式。该映射的均衡信号经由每个SPP 132被传送给相应的FIFO(先入先出)134。每个FIFO 134具有512个码片的子周期。每个射频帧包括38,400个码片或者512个码片的75个子周期。
DTC 138使用来自每一个SPP 132的该时钟信息从总线148提供一个读出地址和读出选通信号给每个SPP,其时间彼此相对地对准FIFO 134的输出。DTC 138的操作是复杂的PLL操作。每个FIFO 134的输出被提供给相应的相位校正器136,相位校正器136使用通过相应的SPP 132提供的相位估计校正该信号的相位。每个相位校正器136的输出被映射给四个MRC 140的一个。每个MRC 140合成映射给其的信号,以提高该信号的强度。来自每个MRC 140的该加强的信号被提供给相应的解调单元142。解调单元142从在高达八个信道上的该信号恢复信息。32个不同的信道被提供用于信息恢复。
以上所述恢复系统的好处之一是,直到该信号被时间对准为止该信息才从该信号中恢复,改善了该恢复效率。另一个好处是来自一个基站的任何一个或者两个天线的信号可以被使用并且映射给一个SPP。再一个好处是能够调整好来自异步基站的该信号,即基站使用不同的时钟工作。
本发明提供一个宽带扩展频谱多路传输信号检测器,识别机构,以及多路径监控技术,其在有移动时基(time base)、划分时隙的操作的情况下,监控来自网络内过剩的异步发射机的信号强度,并且影响该移动射频信道。该时基是随该便携式收发信机的移动活动的。划分时隙的操作被使用以在多个激活的周期之上扩展需要的处理。该系统执行第一同步码匹配滤波,并且生成一个非相干能量测量,即,被变成log2域,以降低对于时隙电平定时的多个假设(hypothese)的存储需要量。假设被低通滤波以增强信号的检测概率,即用于进一步处理的候选信号。该系统对于接收的信号分量恢复发送的代码组和帧定时。并联的相关器组对于所有可能的代码并行执行该解扩码最后的识别。当利用低成本晶体用于备用、低电耗和划分时隙操作的时候,通过在该系统中使用卡尔曼估计,定时被保持,其中卡尔曼估计恢复时钟漂移和偏置。
一个快速叫醒机构并行恢复多个假设,以快速地达到一个时基上,该时基可随后启动扩展频谱信号解调,因此,降低功率消耗,并且将划分时隙的模式操作的工作周期减到最小。在频率不可靠的情况下,一种用于恢复网路定时的方法使用能量测量形成第一同步码,允许用户设备去检测、识别和执行后续的下行链线路信号的解调。
现在参考图4,示出了一个提供用于图1的便携式收发信机机动的时间基准的方法实施例。起初,如模块200所示,一个高频时钟(30.72MHz)由温度控制的晶体振荡器提供。在模块202中,一个低频时钟由工作在32KHz上的晶体振荡器提供。一个机动的时间基准被在模块204中使用高频时钟产生。该机动的时间基准包括一个时钟相位信号、一个码片计数器、一个时隙计数器以及一个帧计数器。如在模块206所示,当该高频时钟不是可利用的时候,该机动的时间基准被使用低频时钟保持。最后,在模块208中,当该高频时钟再次是可利用的时候,借助于该高频时钟和保持的机动的时间基准作为出发点,该机动的时间基准继续被产生。
该低频时钟被相位锁定到高频时钟,并且使用一个卡尔曼估计,该低频时钟的漂移和偏置的估计被进行。在保持机动的时间基准步骤期间,该机动的时间基准使用当高频时钟不是可利用的时候计算的低频时钟的周期和该低频时钟估计的漂移/偏置进行更新。
虽然已经示出和描述了一个本发明示范的实施例,对于那些本领域普通的技术人员来说,毫不脱离本发明的范围,可以进行如对于本发明描述的一样许多的变化、修改或者改变是显而易见的。因此,所有这样的变化、修改和改变应该被视为落在本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种在便携式收发信机系统中提供机动的时间基准的方法,包括:
提供一个高频时钟;
提供一个低频时钟;
使用该高频时钟产生一个机动的时间基准;
当该高频时钟是不可利用的时候,使用该低频时钟保持该机动的时间基准;和
当该高频时钟是可利用的时候,使用该高频时钟继续产生该机动的时间基准。
2.根据权利要求1的方法,其中该机动的时间基准包括时钟相位、码片计数器、时隙计数器以及帧计数器中的至少一个。
3.根据权利要求1的方法,其中该高频时钟是由一个温度控制的晶体振荡器产生的。
4.根据权利要求1的方法,其中该高频时钟提供一个至少30MHz的信号。
5.根据权利要求1的方法,其中该机动的时间基准具有至少32纳秒的精确度。
6.根据权利要求1的方法,其中该低频时钟是由一个晶体振荡器产生的。
7.根据权利要求1的方法,其中该低频时钟提供一个32KHz信号。
8.根据权利要求1的方法,进一步包括:估算该低频时钟的漂移。
9.根据权利要求8的方法,其中保持该机动的时间基准包括计数该低频时钟的周期并且加入该漂移估算中。
10.一种便携式收发信机系统,包括:
一个天线;
一个连接到该天线的射频子系统,并且包括一个高频振荡器和一个低频振荡器;和
一个连接到该射频系统的基带子系统,并且包括一个连接到该高频振荡器和该低频振荡器的自由运行计数器;
该自由运行计数器提供一个机动的时间基准给该系统,并且具有一个激活的模式和一个空闲的模式,在该激活的模式期间,该自由运行计数器使用该高频振荡器以产生该机动的时间基准,以及在该空闲的模式期间,该自由运行计数器使用该低频振荡器以保持该机动的时间基准。
11.根据权利要求10的系统,其中该高频振荡器是一个温度控制的晶体振荡器。
12.根据权利要求11的系统,其中该温度控制的晶体振荡器提供一个30.72MHz时钟信号。
13.根据权利要求10的系统,其中该低频振荡器是一个晶体振荡器。
14.根据权利要求13的系统,其中该晶体振荡器提供一个32KHz时钟。
15.根据权利要求10的系统,其中该基带子系统包括一个多路径监控器,并且该机动的时间基准被提供给该多路径监控器。
16.根据权利要求10的系统,其中该基带子系统包括一个多路传输信号恢复电路,并且该机动的时间基准被提供给该多路传输信号恢复电路。
17.根据权利要求10的系统,其中该机动的时间基准是一直可利用的。
18.根据权利要求10的系统,其中该机动的时间基准具有至少32纳秒的精确度。
19.根据权利要求10的系统,其中该自由运行计数器包括一个连接该低频振荡器到该高频振荡器的锁相环路。
20.根据权利要求10的系统,其中该自由运行计数器包括一个用于该低频振荡器的漂移估算器。
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