專利名稱：在寬帶擴頻通信系統(tǒng)中用于擴頻無線信號恢復(fù)的方法和裝置的制作方法
相關(guān)申請的參照本申請要求申請日為2001年3月12日、名稱為″在寬帶擴展通信系統(tǒng)中擴頻無線信號恢復(fù)的方法和裝置″的美國臨時專利申請60/275,192的利益和優(yōu)先權(quán)，在此整體引入作為參考。
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明概括地涉及無線通信系統(tǒng)，尤其涉及用于擴頻無線信號恢復(fù)的系統(tǒng)和方法。
相關(guān)技術(shù)隨著高效能、低成本的電子模塊越來越容易得到，移動通信系統(tǒng)變得越來越普及。例如，存在許多通信方案的變型，其中使用各種頻率、傳輸方案、調(diào)制技術(shù)和通信協(xié)議，在手持電話機(如手機)中提供雙向語音和數(shù)據(jù)通信。這些不同的調(diào)制和傳輸方案都有各自的優(yōu)點和缺點。
下一代無線通信被稱作3G，其代表第三代。3G涉及通過各種提出的標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)在無線數(shù)據(jù)和語音通信中待決的改進(jìn)。3G系統(tǒng)的一個目標(biāo)是把傳輸速率從9.5千比特/秒(Kbps)提高到2兆比特/秒(Mbps)。3G同時也擴大了移動服務(wù)的范圍，這些移動服務(wù)正逐漸變成日常生活的一部分，例如對英特網(wǎng)和局域網(wǎng)的訪問、視頻會議、交互的應(yīng)用共享。這些無線通信的進(jìn)步使在擴頻無線信號恢復(fù)領(lǐng)域的改進(jìn)成為必要。擴頻無線信號恢復(fù)的一個方面是多徑信號，這些多徑信號是來自同一天線的兩個或多個相同信號，由于從天線到接收機是采取不同路徑，所有它們在不同時間到達(dá)接收機。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種在寬帶擴頻通信系統(tǒng)中用于擴頻無線信號恢復(fù)的方法和系統(tǒng)。
簡單的說，該系統(tǒng)的一個實施例包括一個天線，一個射頻子系統(tǒng)，一個基帶子系統(tǒng)，和至少一個外圍裝置。射頻子系統(tǒng)與天線耦合，并包括一個高頻振蕩器和一個低頻振蕩器?；鶐ё酉到y(tǒng)與射頻子系統(tǒng)耦合，并包括一個與高頻振蕩器和低頻振蕩器耦合的自激計數(shù)器，以及一個與自激計數(shù)器耦合的多徑信號恢復(fù)電路。多徑信號恢復(fù)電路包括多個單徑處理器，用來從多個輸入信號中恢復(fù)時鐘信息。外圍裝置與基帶子系統(tǒng)耦合，以接收信號和提供信號給基帶接收機。
本發(fā)明也可被視作提供一種恢復(fù)擴頻無線信號的方法。在這方面，本發(fā)明方法的一個實施例可被概括總結(jié)為包括以下步驟從至少一個基站發(fā)出的多個信號中恢復(fù)時鐘信息；使用恢復(fù)的時鐘信息調(diào)準(zhǔn)該多個信號，合并至少兩個調(diào)準(zhǔn)的信號，從該合并的信號中恢復(fù)信息。
通過考慮以下附圖和詳細(xì)描述，對于本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員而言，本發(fā)明的其它系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點將變得清晰。可以想到的是，所有如此的附加系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點都包括在這里的描述中，都在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且得到隨后所附權(quán)利要求的保護(hù)。
附圖簡述參考附圖，可更好地理解本發(fā)明的許多方面。附圖中的部件沒有必要按尺寸繪制，重點在于清楚說明本發(fā)明的原理。而且在附圖中，相同的參考編號在幾個視圖中代表相應(yīng)的部件。


圖1是描述根據(jù)本發(fā)明的第三代便攜收發(fā)機一個實施例的方框圖。
圖2是圖1的WCDMA調(diào)制解調(diào)器中的自激計數(shù)器的方框圖。
圖3是圖1的WCDMA調(diào)制解調(diào)器的方框圖，其包括多徑監(jiān)視器和多徑無線信號恢復(fù)電路。
圖4是提供移動時間基準(zhǔn)的方法的一個實施例的流程圖詳細(xì)描述以上概述了本發(fā)明的各個方面，現(xiàn)在參考附圖所示，將對本發(fā)明作以詳細(xì)描述。雖然將結(jié)合這些附圖對本發(fā)明作以描述，但在此并沒有企圖把本發(fā)明限制于所公開的實施例。相反，目的在于將所有可能的選擇、修改和等效的方案都包括在隨后所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
圖1是描述一個簡化的3G便攜收發(fā)機20的方框圖。在一個實施例中，便攜收發(fā)機20可以是(但不限于)一個便攜遠(yuǎn)程通信手機(如移動蜂窩電話機)。便攜收發(fā)機20包括與射頻子系統(tǒng)24連接的天線22。射頻子系統(tǒng)24包括接收機26、接收機基帶模擬處理器(BAP)28、發(fā)射機30、發(fā)射機BAP32、高頻振蕩器34(可以用一個溫控晶體振蕩器(TCXO)來實現(xiàn))、低頻振蕩器36(可以采用一個32KHZ的晶體振蕩器(CO))以及發(fā)射機/接收機開關(guān)38。
天線22通過通信線40把信號發(fā)送到開關(guān)38并且接收來自開關(guān)38的信號。開關(guān)38控制是否把來自發(fā)射機30在通信線42上的發(fā)射信號傳送到天線22，或者是否把來自天線22的接收信號通過通信線44提供給接收機26。接收機26接收和恢復(fù)接收信號的發(fā)射模擬信息，并通過通信線46提供代表該信息的信號給接收機BAP28。接收機BAP28在基帶頻率下把這些模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并通過總線48將其傳送給基帶子系統(tǒng)50。
基帶子系統(tǒng)50包括WCDMA調(diào)制解調(diào)器52、微處理器54、存儲器56、數(shù)字信號處理器(DSP)58和外圍接口60，它們通過總線62連通。雖然圖中所示總線62是一條單總線，它可以根據(jù)需要利用連接基帶系統(tǒng)50中的子系統(tǒng)的多總線來實現(xiàn)。WCDMA調(diào)制解調(diào)器52、微處理器54、存儲器56和DSP58為便攜收發(fā)機20提供信號定時、處理和存儲功能。存儲器56可包括由微處理器54和DSP58共享的雙口RAM。
外圍接口60給基帶子系統(tǒng)50的各種外圍裝置提供連接。這些裝置可以包括，但不限于，便攜收發(fā)機20自身組成部分的設(shè)備，如揚聲器62、顯示器64、鍵盤66和麥克風(fēng)68，以及從外部與便攜收發(fā)機20連接的設(shè)備，比如個人計算機(PC)70、測試系統(tǒng)72和主機系統(tǒng)74。正如本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員所熟悉的，揚聲器62和顯示屏64各自通過通信線76和78接收來自基帶子系統(tǒng)50的信號。類似地，鍵盤66和麥克風(fēng)68各自通過通信線80和82給基帶子系統(tǒng)50提供信號。PC70、測試系統(tǒng)72和主機系統(tǒng)74各自通過通信線84、86和88接收來自基帶子系統(tǒng)50的信號或者發(fā)送信號到基帶子系統(tǒng)50。
基帶子系統(tǒng)50通過通信線90給射頻(RF)子系統(tǒng)24提供控制信號。雖然看起來通信線90只有一條，實際上控制信號可能產(chǎn)生自WCDMA調(diào)制解調(diào)器52、微處理器54或DSP58，并且提供北給RF子系統(tǒng)24中的多個點。這些點包括，但不限于，接收機26、接收機BAP28、發(fā)射機30、發(fā)射機BAP32、TCXO34和開關(guān)38。
WCDMA調(diào)制解調(diào)器52接收總線48上來自接收機BAP28的數(shù)字信號并且在總線92上提供數(shù)字信號給發(fā)射BAP32。發(fā)射機BAP32在射頻下把該數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成一個發(fā)射用的模擬信號并通過通信線94傳送給發(fā)射機30。發(fā)射機30產(chǎn)生發(fā)射信號并通過通信線40、42和開關(guān)38提供給天線22。開關(guān)38的操作是由通過通信線90來自基帶子系統(tǒng)50的控制信號控制的。
TCXO34通過通信線96、98和100給接收機26、發(fā)射機30和WCDMA調(diào)制解調(diào)器52分別提供時鐘，CO36通過通信線102給WCDMA調(diào)制解調(diào)器52提供一個32KHZ的時鐘，WCDMA調(diào)制解調(diào)器52利用這兩個時鐘來產(chǎn)生一個移動時間基準(zhǔn)。這個移動時間基準(zhǔn)不斷地運行，并且精度可以達(dá)到大約32納秒。
現(xiàn)在參考圖2，WCDMA調(diào)制解調(diào)器52的一部分被顯示用來描述自激計數(shù)器(FRC)104，F(xiàn)RC104產(chǎn)生供便攜收發(fā)機20使用的移動時間基準(zhǔn)。向FRC104提供在線100上來自溫度控制晶體振蕩器(TCXO)的時鐘信號和在線102上來自晶體振蕩器(CO)的時鐘信號。在線100上來自溫度控制晶體振蕩器(TCXO)的時鐘信號可是頻率為30.72MHz，在線102上來自晶體振蕩器(CO)的時鐘信號頻率可為32KHz。FRC104包括TXCO電路106、鎖相環(huán)(PLL)108、計數(shù)器110、漂移估計器112以及校正電路114。使用30.72MHz時鐘的TXCO電路106產(chǎn)生移動時間基準(zhǔn)。32KHz時鐘通過使用PLL108將相位鎖定到30.72MHz的時鐘，從而獲得改善的性能。計數(shù)器110給32KHz時鐘的周期計數(shù)。漂移估計器112提供對32KHz時鐘漂移的估計，以供校正電路114使用。漂移估計包括時鐘的漂移和偏差，如由本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員所熟悉的卡爾曼估計方法提供。根據(jù)便攜收發(fā)機20是處于有效模式還是空閑模式，F(xiàn)RC104分別工作在30.72MHz或32KHz兩種時域。
在有效模式下，便攜收發(fā)機主動地發(fā)射、接收、處理或?qū)ふ倚盘?。在空閑模式下，便攜收發(fā)機關(guān)閉其大多數(shù)電路的電源以節(jié)省電能。CO總是給FRC104提供連續(xù)的32KHz時鐘信號，而TCXO在空閑模式時被關(guān)閉。
現(xiàn)在參考圖3，圖3顯示了WCDMA調(diào)制解調(diào)器的方框圖。當(dāng)便攜收發(fā)機處于有效模式時，F(xiàn)RC104在總線150提供包括時鐘相位、碼片計數(shù)器和時隙計數(shù)器的移動時間基準(zhǔn)給初級同步搜索器116、次級同步搜索器118、金色碼(gold code)搜索器120及單徑處理器控制器(SPP)122(如圖3所示)。10毫秒的無線幀被分成15個時隙(時隙計數(shù)0-14)，每一時隙包含2560個碼片(碼片計數(shù)0-2559)，每一碼片包含8個信號點(tick)(時鐘相位0-7)。FRC 104通過對5.12秒周期內(nèi)所產(chǎn)生的幀計數(shù)，為移動時間基準(zhǔn)產(chǎn)生一個幀計數(shù)(0-511)。同樣，當(dāng)便攜收發(fā)機處于有效模式時，漂移估計被不斷更新。
當(dāng)轉(zhuǎn)到空閑模式時，在線104上從微處理器到FRC104的睡眠/激發(fā)控制信號轉(zhuǎn)換成低狀態(tài)。計數(shù)器110被復(fù)位，并開始對32KHz時鐘信號的上升沿計數(shù)。睡眠/激發(fā)控制信號轉(zhuǎn)換成低狀態(tài)后，在32KHz時鐘的下一個上升沿，當(dāng)前的移動時間基準(zhǔn)和來自TCXO電路的漂移估計被送入校正電路114。此時，便攜收發(fā)機進(jìn)入空閑模式。在每一次隨后的計數(shù)中，校正電路114使用計數(shù)和漂移估計來更新移動時間基準(zhǔn)。這樣，在空閑模期間維持移動時間基準(zhǔn)和漂移估計。
當(dāng)轉(zhuǎn)換到有效模式時，睡眠/激發(fā)控制信號轉(zhuǎn)為高狀態(tài)。在32KHz時鐘的下一個上升沿，校正電路114中維持的更新后的移動時間基準(zhǔn)被送入TCXO電路106，同時FRC104使用30.72MHz時鐘和更新后的移動時間基準(zhǔn)作為一個起始點，開始為便攜收發(fā)機提供移動時間基準(zhǔn)。
空閑時間可以持續(xù)許多秒鐘，無呼叫檢測到的有效時間可以持續(xù)5毫秒。在空閑模式下保持移動時間基準(zhǔn)，可以使便攜發(fā)射機快速轉(zhuǎn)換到有效狀態(tài)，其在有效狀態(tài)中轉(zhuǎn)化為一個更短的持續(xù)期，從而減少了電量的消耗，并延長了電池的使用時間。將移動時間基準(zhǔn)維持到32納秒的精確度，改善了檢測、鑒別和監(jiān)視這些輸入的多徑信號的效率。
FRC為便攜收發(fā)機系統(tǒng)提供時間基準(zhǔn)，以及用于獲取恢復(fù)多徑信號以及操作多徑信號接收機所需要的參數(shù)。
WCDMA調(diào)制解調(diào)器52包括FRC104、接收機均衡器126、多徑監(jiān)視器128和多徑無線信號恢復(fù)電路130。來自FRC104中的移動時間基準(zhǔn)提供給兩個裝置，一個是多徑監(jiān)視器128，如碼捕獲系統(tǒng)；另一個是多徑無線信號恢復(fù)電路130，如本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員所知道的RAKE接收機。把來自接收機BAP的數(shù)字信號提供給接收機均衡器126并且作均衡處理，然后在總線144上提供給多徑監(jiān)控器128和多徑射頻信號復(fù)原電路130。
多徑監(jiān)視器128包括初級同步搜索器116、次級同步搜索器118，和金色碼搜索器120，同時給微處理器提供關(guān)于這些搜索的信息。
在一個實施例中，多徑無線信號恢復(fù)電路130包括SPP控制器122、12個SPP132、12個先進(jìn)先出(FIFO)電路134、12個相位校正器136、去失真(deskewing)和定時控制器(DTC)138、4個最大速率合并器(MRC)140和4個解調(diào)單元142。
SPP控制器122將12個多徑信號映射到SPP132，同時通過總線146向每一個SPP132發(fā)送一個起始命令。每個SPP恢復(fù)并跟蹤與基站有關(guān)的輸入時鐘信息，將時鐘信息傳送給DTC138，同時，將對單基站天線和多基站天線的相位估計提供給相應(yīng)的相位校正器136。提供給DTC138的時鐘信息的形式與具有一個時鐘相位、一個碼片計數(shù)器和一個時隙計數(shù)器的移動時間基準(zhǔn)相同。所映射的均衡信號經(jīng)過每一個SPP132送入相應(yīng)的FIFO134。每個FIFO134都有一個含有512個碼片的子周期，每一個無線幀含有38400個碼片，或者512個碼片的75個子周期。
DTC138用來自每個SPP132的時鐘信息從總線148向每個SPP提供讀取地址和讀取選通信號，在讀取的時間里，將FIFO134的輸出彼此調(diào)準(zhǔn)。DTC138的操作是一個復(fù)雜的PLL操作。每一個FIFO134的輸出都送入相應(yīng)的相位校正器136，相位校正器通過由相應(yīng)的SPP132提供的相位估計校正信號的相位。相位校正器136的輸出映射到4個MRC140中的一個，每個MRC140將映射入其中的信號合并到一起，從而增加了信號的強度。來自每個MRC的加強的信號被送入相應(yīng)的解調(diào)單元142。解調(diào)單元142從信號中恢復(fù)出信息并從8個信道輸出，本系統(tǒng)為信息的恢復(fù)提供了32條不同的信道。
上述恢復(fù)系統(tǒng)的一個優(yōu)點是，直到那些信號都被調(diào)準(zhǔn)，信息才被從信號中恢復(fù)，從而提高了恢復(fù)的效率。另一個優(yōu)點是，來自于一個基站中的兩個天線中的一個的信號或兩個天線的信號，都可以被使用并映射入一個SPP中。還有一個優(yōu)點是有能力調(diào)準(zhǔn)來自異步基站的信號。
本發(fā)明提供了一個方法和一個寬帶擴頻接收機，利用分集傳輸恢復(fù)來自多個異步發(fā)射機或協(xié)同定位天線多徑信號分量。接收機跟蹤多個可能來自于多個天線的指定的多徑信號，以及在擴頻系統(tǒng)的碼片速率下，對信號部分進(jìn)行調(diào)準(zhǔn)。接著，以此碼片速率，接收機進(jìn)行相位和信道校正，合并來自每個發(fā)射天線的信號分量，并行移除多個擴展碼，并且并行移除正交信道化碼。然后，接收機進(jìn)行宏分集合并，處理分集發(fā)射信號，以及將信號的量化帶寬到減小到最佳的動態(tài)范圍以使糾錯解碼所需的內(nèi)存最小化。當(dāng)接收機需要操作過多的用在3G擴頻系統(tǒng)中的擴展信道化碼時，在有發(fā)射機進(jìn)行分集編碼的情況下，接收機減少了多個接收信號路徑對存儲器和處理的需求。
參考圖4，這是恢復(fù)擴頻無線信號方法的一個實施例的流程圖。開始，如方框200所示，從由至少一個基站發(fā)射出的多個信號中恢復(fù)時鐘信息。在方框202中，利用恢復(fù)了的時鐘信息，通過去失真和定時單元對該多個信號進(jìn)行調(diào)準(zhǔn)。如框圖204，每一個調(diào)準(zhǔn)過的信號被映射到4個最大比率合并器之一當(dāng)中。如圖中方框206所示，每個最大比率合并器合并映射到它里面的信號。最后，在方框208，從合并的信號中恢復(fù)符號信息。符號信息包括接收信號中排除時鐘信息外的其它信息。
以上所描述的信號恢復(fù)系統(tǒng)和方法跟蹤并恢復(fù)動態(tài)時鐘信息，并提供該信息給中央信源，以創(chuàng)建必要的配置來調(diào)準(zhǔn)輸入信號。
雖然顯示并描述了本發(fā)明一個示例性實施例，但對本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員來說，可以對所描述的本發(fā)明作大量的改變、修改或變更，它們都不會偏離本發(fā)明的范圍，因此所有的改變、修改和變更都被視作包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在寬帶擴頻通信系統(tǒng)中恢復(fù)擴頻無線信號的方法，包括從至少一個基站發(fā)出的多個信號中恢復(fù)時鐘信息；利用恢復(fù)的時鐘信息調(diào)準(zhǔn)該多個信號；合并至少兩個調(diào)準(zhǔn)的信號；以及從合并的信號中恢復(fù)符號信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，恢復(fù)時鐘信息包括把信號映射到單徑處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，恢復(fù)時鐘信息包括使用一個恒定可獲得的移動時間基準(zhǔn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中，該移動時間基準(zhǔn)精確到至少32納秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中，該移動時間基準(zhǔn)是利用一個高頻溫控晶體振蕩器和一個低頻晶體振蕩器產(chǎn)生的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括校正所述調(diào)準(zhǔn)信號的相位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，合并至少兩個調(diào)準(zhǔn)信號包含合并4組信號的能力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，恢復(fù)信息包括為每個合并信號建立8個信道。
9.一種用于無線通信系統(tǒng)的便攜收發(fā)機系統(tǒng)，包括一天線；一射頻子系統(tǒng)，該射頻子系統(tǒng)與該天線耦合，并包括一個高頻振蕩器和一個低頻振蕩器；一基帶子系統(tǒng)，該基帶子系統(tǒng)與該射頻子系統(tǒng)耦合，并包括一個與該高頻振蕩器和該低頻振蕩器耦合的自激計數(shù)器、和一個與該自激計數(shù)器耦合的多徑信號恢復(fù)電路；以及至少一個外圍裝置，與基帶子系統(tǒng)耦合，以接收信號并提供信號給該基帶接收機，該多徑信號恢復(fù)電路包括多個單徑處理器，用于從多個輸入信號中恢復(fù)時鐘信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，該多徑信號恢復(fù)電路包括一個單徑處理器控制器，其使用該自激計數(shù)器將所述輸入信號中的一個信號映射到所述單徑處理器的每一個。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，該多徑信號恢復(fù)電路包括與單徑處理器耦合的一個去失真和定時控制器，用來利用時鐘信息調(diào)準(zhǔn)所述輸入信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，該多徑信號恢復(fù)電路包括與每個單徑處理器耦合的相位校正器，用來校正該輸入信號調(diào)準(zhǔn)后的相位。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中，該多徑信號恢復(fù)電路包括至少一個與所有相位校正器耦合的最大比率合并器，用來合并從所述相位校正器輸出的至少兩個信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，該自激計數(shù)器為系統(tǒng)提供一個移動時間基準(zhǔn)，并且該自激計數(shù)器具有激發(fā)模式和睡眠模式，在激發(fā)模式期間，該自激計數(shù)器使用高頻振蕩器來產(chǎn)生該移動時間基準(zhǔn)，以及在睡眠模式期間，該自激計數(shù)器使用低頻振蕩器來維持該移動時間基準(zhǔn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中，該高頻振蕩器是溫度控制晶體振蕩器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中，該溫度控制晶體振蕩器提供一個30.72MHZ的時鐘。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中，該低頻振蕩器是一個晶體振蕩器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中，該晶體振蕩器提供32KHZ的時鐘。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中，該移動時間基準(zhǔn)具有至少32納秒的精度。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中，該自激計數(shù)器包括一個鎖相環(huán)，它將該低頻振蕩器耦合到該高頻振蕩器。
21.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中，該自激計數(shù)器包括一個用于該低頻振蕩器的漂移估計器。
全文摘要
公開了一種恢復(fù)擴頻無線信號的方法(圖4)。該方法包含從來自于至少一個基站的多個信號中恢復(fù)時鐘信息(200)。利用恢復(fù)的時鐘信號調(diào)準(zhǔn)該多個信號(202)。合并至少兩個調(diào)準(zhǔn)信號(206)。從合并的信號中恢復(fù)信息(208)。
文檔編號H04B1/707GK1630993SQ02806485
公開日2005年6月22日 申請日期2002年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月12日
發(fā)明者馬克·肯特 申請人:天工方案公司