CN1328869C - 在多载波通信系统中发送同步信道消息的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在多载波通信系统中发送广播信息的一种方法和装置。以1.25MHz信道带宽(即，在单载波上)发送多载波系统的同步信道，并指定用于同步信道发送的较佳信道来代替用于整个多载波系统的较佳信道。同步信道消息将携带附加信息以指示在频带的保留组中的多载波系统的中心频率，和指示在频带的保留组中的单载波系统的频率。再考虑PCS频带的A块，可以选择同步信道发送的较佳信道为携带75、150和225。这种选择保证任何多载波系统将始终使用较佳信道之一而与它的中心信道的位置无关。

Description

在多载波通信系统中发送同步信道消息的方法和装置
本申请是申请日为“2000年4月21日”，申请号为“00806609.4”，题为“在多载波通信系统中发送同步信道消息的方法和装置”的分案申请。
技术领域
本发明涉及通信。尤其，本发明涉及新颖的和改进的方法和装置，用于在多载波CDMA通信系统中发送和接收广播信息。
背景技术
码分多址(CDMA)调制技术的应用是在存在许多系统用户的通信中促进通信的数种技术中的一种。在本技术领域中众知诸如时分多址(TDMA)和频分多址(FDMA)之类的其它多址通信系统技术。然而，对于多址通信系统，CDMA的扩频调制技术比这些调制技术具有更大的优点。在题为“使用卫星或地面中继器的扩频多址通信系统(SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESSCOMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIALREPEATERS)”的美国专利第4,901,307号中揭示了CDMA技术在多址通信系统中的应用，该专利已转让给本发明的受让人，并在此引用它所揭示的内容作为参考。在题为“在CDMA蜂窝电话系统中产生信号波形的系统和方法(SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN ACDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM)”的美国专利第5,103,459号中进一步揭示了CDMA技术在多址通信系统中的应用，该专利已转让给本发明的受让人，并在此引用它所揭示的内容作为参考。在题为“用于双模式扩频系统的移动站-基站兼容性标准(Mobile Station-Base Station Compatibility Standard forDual Mode Spread Spectrum Systems)”(此后总称为IS-95)的电信行业协会暂定标准IS-95A和IS-95B中已经使CDMA标准化。
在IS-95通信系统中，通过正交扩展码使从公共基站发送的信息的信道彼此区分。通过唯一的正交扩展序列使每个信道扩展。通过IS-95基站发送的信道包括：导频信道、同步信道、至少一个寻呼信道以及专用话务信道。在基站的覆盖区中的移动站使用导频信道以提供其它信道的相关解调的相位基准。同步信道携带额外开销信息，诸如定时信息、导频PN偏移信息和允许接收其它额外开销信道的其它信息。寻呼信道把移动站终止引导到区域中的移动站的呼叫通知移动站。专用话务信道提供引导到在基站覆盖区中的特定移动站的用户的信息。
在IS-95中，当基站发送同步信道消息时，它将使用下面表1的固定长度消息格式：
表1
    字段     长度(位)
  MSG_TYPE(‘00000001’)     8
  P_REV     8
  MIN_P_REV     8
  SID     15
  NID     16
  PILOT_PN     9
  LC_STATE     42
  SYS_TIME     36
  LP_SEC     8
  LTM_OFF     6
  DAYLT     1
  PRAT     2
  CDMA_FREQ     11
MSG_TYPE    消息类型
P_REV       协议修改程度
MIN_P_REV   最小协议修改程度。基站设置这个字段防止基站不能支持的移动站接入系统。
SID         系统标识。基站应把该字段设为该系统的系统标识号。
NID         网络标识。这个字段的作用是作为由SID的所有人定义的系统的子标识符。
PILOT_PN    导频PN序列偏移标识(index)。基站应把该字段以64个PN码片为单位设置为这个基站的导频PN序列偏移。
LC_STATE    长码状态。基站应在该消息的SYS_TIME字段给出的时间内把该字段设置为长码状态。
SYS_TIME    系统时间。基站应把这个字段设置为系统时间，作为在最后超级帧(包括该同步信道消息的任何部分)结束之后的4个同步信道超级帧(320毫秒)减去导频PN序列偏移，以80毫秒为单位。
LP_SEC      自系统时间开始已经发生的跳跃秒数。
LTM_OFF     本地时间对系统时间的偏移。基站应把这个字段设置为本地时间对系统时间的偏移的二进制补码(two′s complement)，以30分为单位。
DAYLT       白昼节省时间指示符。如果白昼节省时间有效，则基站应
PRAT        寻呼信道数据速率。基站应把这个字段设置为表2中所示的PRAT字段值，相应于在该系统中寻呼信道使用的数据速率。
表2寻呼信道数据速率
    PRAT字段(二进制)     寻呼信道数据速率
    00     9600 bps
    01     4800 bps
    10     保留
    11     保留
CDMA_FREQ    频率分配。对于包括原始寻呼信道的CDMA信道，基站应把这个字段设置为相应于CDMA频率分配的CDMA信道号。
在IS-95系统中，每个基站发送仅由短PN序列覆盖的导频信道。在IS-95系统中，短PN序列每26毫秒重复一次。来自每个基站的导频信号发送通过相互之间的相移而彼此区分。尤其，与单个基站控制器相关联的每个基站的相位差至少为64个PN码片。
在正常操作下，移动站首先捕获导频信号。导频信号没有携带数据，是通过公共短码扩展的简单的全零序列，公共短码还扩展基站发送的所有其它信道。在捕获导频信道之后，移动站从同步信道接收上述信息。使在同步信道上的帧和交织器定时与导频PN序列对准。短PN序列的零状态标志着同步信道帧和交织器的起始点。
在美国个人通信系统(PCS)频谱中，CDMA信道号N指定前向链路和反向链路信道的载波频率。尤其，信道号N相应于(1850+0.05N)的反向链路载波频率和(1930+0.05N)的前向链路载波频率，其中N从0变化到1199。每个CDMA信道的带宽是1.25MHz。因此，相邻的CDMA信道的信道号至少相差25(25×0.05MHz＝1.25MHz)。指定某些载波频率作为较佳频率分配以促进移动站的初始捕获。参考图1，对于在PCS频带的A块中的IS-95B CDMA系统，较佳频率分配的信道号是25、50、75、100、125、150、175、200、225、250和275。在通电时，移动站将首先搜索较佳频率分配。
国际电信联合会最近请求提出建议方法，用于在无线通信信道上提供高速率数据和高质量语音服务。这些建议的第一条是由电信行业协会发布的，题为“cdma2000 ITU-R RTT候选提交”(此后称之为cdma2000)。cdma2000建议通过在每个带宽为1.2288MHz的三个频带上发送信息的各部分而增加前向链路信号的通过量。作为“多载波”方法来描述这个方法。
在cdma2000中定义一种多载波CDMA系统，它使用三个相邻的1.25MHzRF(射频)信道，信道之间的间隔也等于1.25MHz。参考图2，可以在信道50、75、100、125、150、175、200、225或250上用中心信道展开在PCS频带的块A中的多载波CDMA系统。通常避开信道50和250以防止对在反向链路上的邻近频带的干扰。在所建议的cdma2000描述中，可以用3.6864Mcps的码片速率直接扩展反向链路，这比1.2288Mcps的码片速率更难于符合辐射极限要求。
在通电时，移动站搜索在较佳频率上的导频信号。如果在当前信道中没有发现导频，则它改变它的信道并再次搜索。一旦捕获到导频，移动站对与该导频相关联的同步信道进行解调以接收定时信息、导频PN偏移以及使它接收其它额外信道成为可能的其它信息。
在多载波方法中，提供同步信道数据的一种方法是把同步信道消息分成三部分，并在多载波信号的三部分的每一部分上放置三分之一的消息。如果使多载波系统的同步信道在三个信道上扩展，则为了可靠地解调同步信道，移动站必须知道系统所使用的正确信道。由于事先不知道正确信道，移动站必须尝试许多组合以接收同步信道消息。如果在这种试验中较佳信道数、消耗时间超过，则因此而减少了移动站的初始捕获时间。因此，在本技术领域中需求一种使移动站的搜索时间最小的方法。
发明内容
本发明是一种新颖的和改进的方法和装置，用于在多载波通信系统中发送广播信息。所建议的发明是以1.25MHz信道带宽(即，在单载波上)发送多载波系统的同步信道，并指定同步信道发送的较佳信道来代替整个多载波系统的较佳信道。同步信道消息将指示频带中多载波系统的中心频率，如果存在的话，以及指示单频带系统的频率，如果存在的话。
再次考虑PCS频带的块A，可以选择同步信道发送的较佳信道为信道75、150和225。这种选择保证任何多载波系统将始终使用较佳信道之一而不管它的中心信道的位置。在通电时，移动站首先在较佳信道上搜索同步信道。一旦在这些信道中的任何信道上捕获导频信号，移动站就对在信道上的同步信道进行解调。移动站从同步信道消息知道在频带中的多载波和单载波系统的位置，如果每种系统都存在的话。可以容易地看到，通过使用在本揭示中的建议，搜索的信道数和试验的假设数都大大地减少。结果，改进了移动站的初始捕获时间。
根据本发明的第一方面，提供了一种在预定频率信道组内操作的多频信道基站，其中前向链路数据的数据分量在多个频带上同时发送，每个频带代表一频率信道并具有一载波频率，所述的基站包括：在预定频率信道组内一单频信道上发射同步信道消息的装置，其中，所述同步信道消息指示多信道系统的中心频率信道和单信道系统中的一个，其中，所述中心频率信道用于通过接收同步信道消息的设备来接收信号，并且是对应多个频带的一组较佳频率信道中的一个，该多个频带设置得使三个相邻频带的任何组合都包括该中心频率信道；以及在预定频率信道组的另一频率信道上发射所述前向链路数据的其余分量的装置。
根据本发明的第二方面，提供了一种多频信道移动站，包括：控制装置，用于根据在所接收到的同步信道消息中指示的频率信息来控制多个接收机子系统的操作，其中，所述同步信道消息指示多信道系统的中心频率信道和单信道系统中的一个，其中，所述中心频率信道用于接收信号，并且是对应多个频带的一组较佳频率信道中的一个，该多个频带设置得使三个相邻频带的任何组合都包括该中心频率信道；接收装置，用于接收单频信道上的所述同步信道消息，并把所述同步信道消息提供给所述用于控制的装置，以及用于接收多信道信号的第一部分；以及接收装置，用于接收另一频率信道上的所述多信道信号的附加部分。
根据本发明的第三方面，提供了一种在通信系统中发射前向链路数据的数据分量的方法，包括：在预定频率信道组内一单频信道上发射同步信道消息，其中，所述同步信道消息指示多信道系统的中心频率信道和单信道系统中的一个，其中，所述中心频率信道用于通过接收同步信道消息的设备来接收信号，并且是对应多个频带的一组较佳频率信道中的一个，该多个频带设置得使三个相邻频带的任何组合都包括该中心频率信道；以及在预定频率信道组的另一频率信道上发射所述前向链路数据的其余分量。
根据本发明的第四方面，提供了一种在通信系统中接收前向链路数据的数据分量的方法，包括：接收在单频信道上的同步信道消息和多信道信号的第一部分，其中所述同步信道消息指示多信道系统的中心频率信道和单信道系统中的一个，其中，所述中心频率信道用于接收信号，并且是对应多个频带的一组较佳频率信道中的一个，该多个频带设置得使三个相邻频带的任何组合都包括该中心频率信道；根据在所接收到的同步信道消息中指示的频率信息来控制多个接收机子系统的操作；以及接收另一频率信道上的所述多信道信号的附加部分。
根据本发明的第五方面，提供了一种可在单载波系统和多载波系统中至少一个系统中操作的装置，包括：分复用器，将前向链路信号分复用为前向链路数据流，该数据流包含包括同步信道消息的广播信道数据；第一发送子系统，耦连于所述分复用器，在第一载波频率上发送所述前向链路数据流的第一部分；第二发送子系统，耦连于所述分复用器，在第二载波频率上发送所述前向链路数据流的第二部分；以及第三发送子系统，耦连于所述分复用器，在第三载波频率上发送所述前向链路数据流的第三部分，其中，通过从第一、第二和第三发送子系统中选出的一个发送子系统在一较佳的信道上发送所述同步信道消息，所述选出的发送子系统用于在从所述第一、第二和第三载波频率中选出的一个载波频率上发送，且其中，所述较佳信道用于通过接收同步信道消息的设备来接收信号，并且是对应多个频带的一组较佳频率信道中的一个，该多个频带设置得使三个相邻频带的任何组合都包括该较佳信道。
附图说明
从下面结合附图的详细描述中，对本发明的特性、目的和优点将更为明了，在所有的附图中，用相同的标记作相应标识，其中：
图1是1个(1x)通信系统的PCS系统的示意频带图；
图2是3个(3x)通信系统的PCS系统的示意频带图；
图3是示出本发明的捕获方法的流程图；
图4是方框图，示出在无线通信系统中的主要单元；
图5是多载波发送系统的简化方框图；
图6是CDMA调制系统的方框图；
图7是多载波接收机系统的简化方框图；以及
图8是CDMA解调系统的方框图。
具体实施方式
图1示出多频带通信系统的典型的频带图。在当前设想的无线通信系统中，试图开始服务的移动站将调谐到在较佳频率组中的每个可能频率上，并确定在该频率处是否有可用的系统。在图1中，较佳频率分配的信道号是25、50、75、100、125、150、175、200、225、250和275，各相应于频带200a、200b、200c、200d、200e、200f、200g、200h、200i、200j和200k。在示例实施例中，这些频带的每一个的宽度是1.25MHz，并用来携带IS-95 CDMA发送。
图2示出在cdma2000(也称之为IS-2000)中设想的三分量多载波通信系统的可能的中心频带。在多载波通信系统中，移动站调谐到三个邻近信道的每个可能的组上，并试图接收同步信道消息。在多载波系统的当前设计中，将把同步信道消息分成三个分量部分，在多载波频带的不同载波上分开并同时发送每个分量部分。移动站首先试图在包括频带300b、300c、300d的多载波系统上接收同步信道消息。如果不成功，则移动站就试图在包括频带300c、300d和300e的多载波系统上捕获同步信道。对于每个可能的三频带系统继续进行直到移动站检查包括频带300h、300i和300j的多载波系统。由于上述原因，在示例实施例中不使用在多载波中的频带300a和300k。
接收同步信道消息的这种方法的效率很低而且消耗时间。如果移动站能够在多载波或单载波模式中操作，则移动站将有潜力进行11次一个或频带200a-200k的搜索以及使用中心频率300c-300i的7次多载波搜索。在CDMA通信系统中，所搜索的每个频带要求移动站测试大量PN偏移以检测导频信号的存在。因此，这种捕获方法需要相当大的时间周期。
对于在潜在混合带宽通信系统中捕获需要的系统参数，本发明明显地提供更有效的方法。在本发明中，总是在一个频带(1×band)中发送同步信道。在较佳实施例中，较佳信道是信道75、150和225。因此，为了捕获用于捕获移动站的较佳系统所必需的信息，移动站最多只要进行3次搜索就可以接收在一个带宽中的同步信道消息。本发明大大地减少在混合带宽通信系统中的捕获时间。此外，只在较佳信道上提供同步信道消息使在更多信道上提供额外开销消息的容量影响减小。
本发明的较佳信道分配的原因是在多载波系统的装置中提供最大的灵活性。把较佳信道分配到信道号75、150和220(300c、300f和300j)，多载波系统如果在包括频带300a-300k的频带中的任何地方，则将包括较佳信道中之一。包括频带300a、300b和300c的多载波系统将包括较佳信道300c。包括频带300b、300c和300d的多载波系统将包括较佳信道300c。包括频带300c、300d和300e的多载波系统将包括较佳信道300c。包括频带300d、300e和300f的多载波系统将包括较佳信道300f。三个邻近频带的任意组合将包括较佳信道，在较佳信道上，移动站将能够接收操作所需要的系统参数。
在本发明中，移动站调谐到较佳信道(300c、300f或300i)，并试图检测在该频带上的导频信号。如果检测到导频信号，则移动站对同步信道消息进行接收、解调和解码。在本发明中，同步信道消息将提供信息，所述信息识别在当前频带组中的多载波系统的中心频率(如果存在一个的话)，以及识别在当前频带组中的一个频带的频率(如果存在一个的话)。
移动站根据在同步信道中接收到的信息选择对它的需要或能力相合适的系统。如果移动站宁可使用多载波系统，则移动站使用在同步信道消息中指示的多载波系统的中心频率来调谐多载波系统并接收广播信道(BCH)消息。广播信道消息将向移动站指示当前系统所使用的公共控制信道(CCCH)号。移动站取得公共控制信道号，并使用预定的散粒算法确定它将使用哪个代码信道来接收来自发送基站的寻呼消息。
如果移动站选择在单频带系统中操作，则移动站使用在同步信道消息中接收到的信息以调谐到单频带系统的合适频率。然后移动站在原始寻呼信道上接收一般寻呼信道消息。一般寻呼信道消息提供单频带系统所使用的寻呼信道号。移动站使用预定的散列函数来确定代码信道，移动站将在所述代码信道上接收发送基站的寻呼消息。
可以等同地把本发明应用于包括3个直接扩展通信系统的系统。在这个实施例中，同步信道消息将包括3个系统是直接扩展系统还是多载波系统的附加信息。此外，同步信道消息还可以提供信息，所述信息有关系统是否使用诸如正交发送分集(OTD)之类的分集发送形式。如果在多频带通信系统中发送分集的方法是可能的，则发送分集的手段的规格使必须测试以获得系统的假设数目大大地减少。
可以推荐同步信道消息的这些改变而无需扩展在IS-95B和上述中使用的同步信道消息。在当前同步信道消息中有大量保留位，可以用来提供附加信息。
图3是示出本发明的捕获操作的流程图。在块2中，移动站调谐到较佳信道(300c、300f或300i)。可以理解，在频率的PCS频带的情况中揭示本发明，并可以容易地扩展到诸如蜂窝频带之类的其它频带。此外，较佳信道的所选择组虽然对于3个载波是较佳的，但是对于具有不同载波数的多载波系统，多载波通信系统将是不同的。
在块6中，移动站确定搜索操作是否成功。在示例实施例中，把本发明结合到CDMA通信系统，虽然本发明也可以等效地应用于其它混合带宽通信系统。在示例实施例中，移动站把它的RF接收机调谐到较佳信道(300c、300f或300i)，并试图检测导频信号的存在。在基于IS-95的CDMA通信系统的一个实施例中，每个基站使用唯一的导频信号偏移发送它的导频信号。因此，移动站在调谐到较佳信道(300c、300f或300i)之后搜索可能的PN偏移假设。
在本技术领域中众知在CDMA通信系统中检测导频信号的方法和装置，并在题为“在CDMA通信系统中执行搜索捕获的方法和装置(Method AndApparatus For Performing Search Acquisition In A CDMA CommunicationSystem)”的美国专利第5,644,591号中详细描述所述方法和装置，该专利已转让给本发明的受让人，并在此引用作为参考。移动站通计算在较佳频带内的接收信号与正在测试的PN假设之间的相关而测试每个PN偏移假设。如果所有PN假设的相关能量都小于一个门限值，则在较佳频率处的捕获不成功，并且操作转移到块4。在块4中，移动站选择待测试的下一个较佳信道(300c、300f或300i)，并且流程转移到块2和继续进行如上所述。
当移动站检测到在较佳信道频率处的接收信号与PN假设之间有足够的相关能量时，则宣布捕获成功。此时操作转移到块8。在块8中，移动站接收同步信道消息。在本发明中，在单个的一个频带(300c、300f或300i)中发送同步信道消息。在基于IS-95的CDMA通信系统的示例实施例中，使用用于扩展导频信道信号的短PN序列对准同步信道帧边界和交织器边界。因此，在成功捕获导频信道信号时，移动站有足够的信息以对同步信道消息进行去交织和解码。
在接收同步信道消息之后，操作转移到块10。移动站从同步信道消息确定在当前频带组(如果存在一个的话)中的多载波系统的中心频率以及在当前频带组(如果存在一个的话)中的单载波频带的位置。移动站根据它的能力和需要决定在多载波模式中操作还是在单信道模式中操作。
操作转移到控制块10。如果能够在多载波模式中操作的移动站决定在多载波模式中操作，则流程转移到块12。在块12中，移动站启动它的多载波操作的RF硬件。移动站从所接收同步信道消息知道在当前频带组中的多载波系统的中心频率，如果存在一个的话。然后操作转移到块14，在块14中移动站接收广播信道(BCH)信号，并从该信道连同其它信息一起知道通信系统所使用的一些公共控制信道号。移动站把公共信道号弄乱以确定它应该使用的接收寻呼的代码信道。
回到块10中，如果因为移动站的能力的限制或其它相对于它的服务需要的选择而移动站决定使用单信道系统，则操作转移到块16。在块16中，移动站启动它的单载波接收的RF硬件。然后操作转移到块18，在块18中，移动站在预定代码信道上接收一般寻呼消息。一般寻呼消息将规定系统所使用的寻呼信道号。移动站把用于确定代码信道的寻呼信道号弄乱，它将使用所述代码信道接收直接从服务基站来的寻呼。
图4介绍极简易的无线通信系统的单元和术语。基站30把前向链路信号32发送到移动站40。移动站40把反向链路信号发送到基站30。
图5是简化方框图，示出基站30作为有3个前向链路信道的多载波CDMA发送系统的示例实施例。每个发送子系统48在不同的载波频率上发送一部分前向链路信号32。发送子系统48a在频率f1上发送一部分前向链路信号32；发送子系统48b在频率f2上发送一部分前向链路信号32；发送子系统48c在频率f3上发送一部分前向链路信号32。
把在前向链路信号32上发送的数据提供给分复用器50。分复用器50把数据提供给3个发送子系统48中的一个发送子系统。按照3个载波的多载波通信系统来描述本发明是因为每个占1.2288MHz的IS-95载波可以适合于5MHz的带宽。然而，熟悉本技术领域的人员会理解，可以容易地把本发明的学说扩充为在多载波系统中的任意信道数目。
把经分复用的数据流提供给调制器52。在示例实施例中，调制器52根据CDMA调制格式(诸如在IS-95标准中描述和在上述美国专利第5,103,459号中描述)对前向链路数据进行调制。前向链路数据包括提供给指定移动站的专用信道数据；以及提供给在基站30的覆盖区中的所有移动站或在基站30的覆盖区中的移动站子集40的广播信道数据。同步信道消息是发送到在基站30的覆盖区中的所有移动站的广播数据的例子。在本发明中，提供同步信道消息来指定发送子系统48中之一，用于在3个载波中指定的一个载波上发送。
把调制器52调制的前向链路数据提供给上变频器54。上变频器54把经调制信号上变频到通过本地振荡器(未示出)产生的载波频率(f1、f2或f3)。然后组合经上变频的信号以通过天线56发送。
图6示出调制器52的示例实施例，所述调制器调制在前向链路信号32的多载波上发送的一部分前向链路信号。在示例实施例中，发送导频信号以允许通过接收机的信号相干解调，通过提供用于解调的相位基准而改进了接收机的性能。把基站30和移动站40两者都已知的一组导频码元提供给沃尔什扩展器60。沃尔什扩展器60通过沃尔什序列Wpilot扩展导频码元。在示例实施例中，使用沃尔什序列来区分在单个CDMA载波上发送的数据的信道。沃尔什函数可以是如在IS-95规格中描述的固定的码元数；或可以是如在cdma2000建议和在题为“在可变数据速率系统中用于正交扩频序列产生的系统和方法(Systemand Method for Orthogonal Spread Spectrum Sequence Generation in VariableData Rate Systems)”的美国专利第5,751,761号中描述的，根据待在信道上发送的数据速率而变化长度的正交函数，所述专利已转让给本发明的受让人，并在此引用作为参考。
把沃尔什扩展导频码元提供给复数PN扩展器62。复数PN扩展器62根据两个分开产生的伪噪声(PN)序列PNI和PNQ扩展导频码元。如果指定复数PN扩展器62的两个输入为I和Q，则复数扩展操作的结果是等式给出的两个信道I’和Q’：
I’＝PNII-PNQQ    (1)
Q’＝PNQI+PNIQ    (2)
复数PN扩展的目的是使负载在QPSK调制器的同相和正交信道上分布得更均匀，其结果是使基站30的功率放大器(未示出)上的峰对平均比值降低，而这又使基站30的容量增加。在cdma2000 RTT建议中描述复数PN扩展，并在题为“高速数据速率CDMA无线通信系统(High Data Rate CDMA WirelessCommunication System)”的未定美国专利申请第08/886,604号中详细描述，该专利已转让给本发明的受让人，并在此引用作为参考。把复数PN扩展导频码元提供给发射机(TMTR)94，它对信号进行上变频、滤波和放大以通过天线56发送。
在示例实施例中，通过由唯一的正交扩展序列Wsync扩展而使同步信道消息与信息的其它信道相区分。在本发明的较佳实施例中，仅通过调制器48a、48b或48c中所选择的一个调制器发送同步信道消息。所选择调制器48在较佳信道上发送同步信道消息。在示例实施例中，同步信道消息指示在当前频带中的多载波系统的中心频率，如果存在一个的话；以及在当前频带中的单载波系统的频率，如果存在一个的话。
把同步信道消息提供给消息格式化器64。在示例实施例中，消息格式化器64产生循环冗余校验(CRC)位的一个组和尾位的任选组，并把这些位添加到同步信道消息。IS-95系统不把尾位添加到同步信道消息。cdma2000(也称之为IS-2000)系统把8个尾位添加到同步信道消息。把添加了CRC位和尾位的同步信道消息提供给编码器66。编码器66根据预定的前向差错校正编码算法(诸如卷积编码)对同步信道消息、CRC位和尾位进行编码。
然后把经编码的码元提供给交织器(INT)68，它根据预定的交织格式使经编码的码元重新排序。提供交织器以在经编码码元的发送流中提供时间分集。当在接收流中的差错不是脉冲串差错时，解码器具有较佳的差错校正性能。
把经重新排序的码元提供给沃尔什扩展器70，它根据预定的码序列Wsync扩展经重新排序的码元。在示例实施例中，Wsync是与所有其它码序列(用来使前向链路信号32的信道信道化)正交的码序列。然后把沃尔什扩展信号提供给复数PN扩展器62，并如上所述地进行扩展。
把公共信道消息发送到在基站30的覆盖区内的所有用户站或用户站组。公共信道消息的例子包括：寻呼消息，所述寻呼消息向移动站发出输入信号的报警；以及控制信道消息，所述控制信道消息把必需的控制信息提供给在基站30的覆盖区内的移动站。为了示意的目的，只示出单个控制信道。熟悉本技术领域的人员会理解，在实际实施中，基站30将发送多个控制信道。
把公共信道消息提供给消息格式化器74。在示例实施例中，消息格式化器74产生循环冗余校验(CRC)位的一个组和尾位的一个组，并把这些位添加到公共信道消息。把添加了CRC位和尾位的公共信道消息提供给编码器76。编码器76根据预定的前向差错校正编码算法(诸如卷积编码)对公共信道消息、CRC位和尾位进行编码。
然后把经编码的码元提供给交织器(INT)78，它根据预定的交织格式使经编码的码元重新排序。提供交织器以在经编码码元的发送流中提供时间分集。当在接收流中的差错不是脉冲串差错时，解码器具有较佳的差错校正性能。
把经重新排序的码元提供给沃尔什扩展器82，它根据预定的码序列Wcc扩展经重新排序的码元。在示例实施例中，Wcc是与所有其它码序列(用来使前向链路信号32的信道信道化)正交的码序列。然后把沃尔什扩展信号提供给复数PN扩展器62，并如上所述地进行扩展。
把专用信道消息发送到在基站30的覆盖区内的特定用户站。把专用信道消息提供给消息格式化器84。在示例实施例中，消息格式化器84产生循环冗余校验(CRC)位的一个组和尾位的一个组，并把这些位添加到专用信道数据的帧。把添加了CRC位和尾位的专用信道数据的帧提供给编码器86。编码器86根据预定的前向差错校正编码算法(诸如turbo编码或卷积编码)对专用信道数据的帧、CRC位和尾位进行编码。
然后把经编码的码元提供给交织器(INT)88，它根据预定的交织格式使经编码的码元重新排序。提供交织器以在经编码码元的发送流中提供时间分集。当在接收流中的差错不是脉冲串差错时，解码器具有较佳的差错校正性能。
把经重新排序的码元提供给沃尔什扩展器90，它根据预定的码序列WT扩展经重新排序的码元。在示例实施例中，WT是与所有其它码序列(用来使前向链路信号32的信道信道化)正交的码序列。然后把沃尔什扩展信号提供给复数PN扩展器62，并如上所述地进行扩展。
把复数PN扩展导频码元提供给发射机(TMTR)94，它对信号进行上变频、滤波和放大以通过天线56发送。
回到图7，其中示出在移动站40中在示例实施例中提供的简化多载波接收机。在示例实施例中，移动站40能够同时接收在多达3个载波信道上发送的前向链路信号32。熟悉本技术领域的人员会理解，可以把本发明扩充到任意个数的信道的多载波接收。把所接收信号提供给每个接收子系统105，它根据唯一的载波频率对前向链路信号32的不同分量进行下变频和解调。
在天线100处接收前向链路信号32，并提供给接收机102。每个接收机102a、102b和102c分别根据不同的频率f1、f2或f3对所接收信号进行下变频、滤波和放大。把经下变频的信号提供给解调器104。在示例实施例中，解调器104根据码分多址(CDMA)调制格式对每个经下变频的信号进行解调。在上述美国专利第5,103,459号中详细描述解调器104的实施。把前向链路信号32的经解调的分量提供给多路复用器(MUX)106，它重新组合发送数据流。
在本发明中，移动站40起初只使用单个接收机102和解调器104来解调同步信道。移动站40把所选择的接收机102调谐到预定信道(300c、300f或300i)，并试图使用相应的解调器104中的一个解调器在预定信道频率处捕获导频信号。如果检测到足够的相关能量，则宣布捕获成功。然后移动站对同步信道消息仍只在单个频率处进行下变频、解调、去交织和解码。移动站40从同步信道消息确定在当前频带中的多载波系统的中心频率，如果存在一个的话；以及在当前频带中的单载波系统的频率，如果存在一个的话。
移动站40决定它是否将在多载波模式或单载波模式中操作。如果移动站40决定在多载波模式中操作，则移动站40激励RF电路附加接收机102，调谐到在同步信道消息中指示的合适的频率组，并开始在多个载波频率上接收前向链路信号。如果移动站40决定在单载波模式中操作，则移动站40激励RF电路附加接收机102，调谐到在同步信道消息中指示的合适的频率，并开始在单载波频带上接收前向链路信号。
图8示出在CDMA通信系统的示例实施例中接收前向链路信号32的装置。起初，移动站40必须调谐到较佳信道，并试图以下列方法捕获该信道的导频信号。
在天线100处接收前向链路信号32，并提供给接收机102。接收机102调谐到较佳信道频率，并对所接收信号进行下变频、滤波和放大。在示例实施例中，接收机102是四相移键控接收机，并输出接收信号的同相(I)和正交(Q)分量。
把所接收信号的两个分量提供给复数PN去扩展器112。复数PN去扩展器112根据两个伪噪声序列PNI和PNQ对所接收信号进行去扩展。在示例实施例中，PN去扩展是如在上述美国专利申请第08/886,604号中详细描述的复数PN去扩展。在示例实施例中，使用所有基站30公用的生成多项式(generatorpolynomial)来产生用于扩展前向链路信号32的PN序列。来自基站的扩展通过序列的偏移而可以相互区分。
控制处理器128把偏移假设提供给复数PN去扩展器112。复数PN去扩展器112根据控制处理器128提供的PN偏移假设和Wpilot对所接收信号进行去扩展。根据PN偏移假设对所接收信号进行去扩展，并把结果信号提供给导频滤波器114。导频滤波器114根据正交序列Wpilot对来自复数PN去扩展器112的信号进行去扩展，并对复数PN去扩展器112的结果进行低通滤波。在示例实施例中，使用包括全1的沃尔什序列来引导导频信号。
把来自导频滤波器114的结果信号提供给能量检测器118，它对来自导频滤波器114的结果取样的平方进行总加以提供所接收的导频能量值。把所接收的导频能量值提供给控制处理器128，并在那里把它与预定门限值进行比较。如果所计算的能量超过门限值，则宣布捕获成功，移动站即开始接收同步信道消息。如果能量落在门限值之下，则宣布捕获不成功，控制处理器128就把下一个PN假设提供给复数PN去扩展器112。在题为“在CDMA通信系统中执行搜索捕获的方法和装置(Method And Apparatus For Performing SearchAcquisition In A CDMA Communication System)”的美国专利第5,644,591号中详细描述在CDMA通信系统中搜索PN偏移的方法和装置，该专利已转让给本发明的受让人，并在此引用作为参考。假设，如果在耗尽可能的PN偏移之后，所接收导频能量不能超过门限值，则控制处理器把消息发送到接收机102以开始在不同的较佳频率信道上对所接收信号进行下变频。
当在较佳信道频率上成功捕获导频信道时，移动站40对同步信道消息进行解调和解码。使用在导频搜索算法中确定的PN偏移对从接收机102接收到的信号进行去扩展。如上所述，导频滤波器114处理导频信号。
还把经PN去扩展的信号提供给沃尔什去扩展器116。沃尔什去扩展器116根据沃尔什码序列Wchan对所接收信号进行去扩展。当解调同步信道时，Wchan是发送同步信道消息所分配的沃尔什序列。沃尔什去扩展器116根据正交序列Wchan对信号分量进行去扩展并把结果提供给点积电路120。
当前向链路信号32越过传播路径到移动站40时，把未知相位分量引入所接收信号。点积电路120计算所接收信号在所接收导频信号上的投影，并提供没有相位差错的定标结果。在题为“导频载波点积电路(Pilot Carrier Dot ProductCircuit)”的美国专利第5,506,865号中详细描述用于相干解调的点积电路的实施，该专利已转让给本发明的受让人，并在此引用作为参考。
把从点积电路120的定标输出提供给多路复用器122，它把两个接收流组合成信号数据流。从多路复用器122把数据流提供给去交织器124，它根据预定的去交织格式对所接收码元进行重新排序。把经重新排序的码元提供给解码器126，它对同步信道消息的码元进行解码以提供所接收同步信道消息。
把所接收同步信道消息提供给控制处理器128。在本发明中，控制处理器128从同步信道消息确定单载波系统的原始额外开销信道的信道频率；或确定多载波系统的中心频率。控制处理器128根据同步信道消息启动正确号码的接收子系统105，并把它们调谐到合适的信道以接收前向链路信号32。
提供较佳实施例的上述描述，以使熟悉本领域技术的人员可以制造或使用本发明。熟悉本领域技术的人员将不费力地明了这些实施例的各种修改，可以把这里所定义的一般原理应用到其它的实施例而不需要用发明创造。因此，不打算把本发明限于这里所示出的实施例，而是和这里所揭示的原理和新颍特征符合的最宽广的范围相一致。

Claims (39)

1.一种在预定频率信道组内操作的多频信道基站，其中前向链路数据的数据分量在多个频带上同时发送，每个频带代表一频率信道并具有一载波频率，所述的基站包括：
在预定频率信道组内一单频信道上发射同步信道消息的装置，其中，所述同步信道消息指示多信道系统的中心频率信道和单信道系统中的一个，
其中，所述中心频率信道用于通过接收同步信道消息的设备来接收信号，并且是对应多个频带的一组较佳频率信道中的一个，该多个频带设置得使三个相邻频带的任何组合都包括该中心频率信道；以及
在预定频率信道组的另一频率信道上发射所述前向链路数据的其余分量的装置。
2.如权利要求1所述的基站，其特征在于，在较佳频率信道组中的一个较佳频率信道上发送所述同步信道消息，其中，该信道数小于在所述预定频率信道组中的信道数。
3.如权利要求2所述的基站，其特征在于，所述预定的频率信道组是在频率信道的个人通信系统块中的频率信道组。
4.如权利要求3所述的基站，其特征在于，较佳频率信道组的信道号是75、150和225。
5.如权利要求1所述的基站，其特征在于，
所述在预定频率信道组内一单频信道上发射同步信道消息的装置为第一发送子系统；而
所述在预定频率信道组的另一频率信道上发射所述前向链路数据其余分量的装置为至少一个附加的发送子系统。
6.如权利要求5所述的基站，其特征在于，所述同步信道消息指示在所述预定频率信道组中的单信道系统的频率信道。
7.如权利要求5所述的基站，其特征在于，在较佳频率信道组中的一个较佳频率信道上发送所述同步信道消息，其中，该信道数小于在所述预定的频率信道组中的信道数。
8.如权利要求7所述的基站，其特征在于，所述预定的频率信道组是在频率信道的个人通信系统块中的频率信道组。
9.如权利要求8所述的基站，其特征在于，较佳频率信道组的信道号是75、150和225。
10.一种多频信道移动站，包括：
控制装置，用于根据在所接收到的同步信道消息中指示的频率信息来控制多个接收机子系统的操作，其中，所述同步信道消息指示多信道系统的中心频率信道和单信道系统中的一个，
其中，所述中心频率信道用于接收信号，并且是对应多个频带的一组较佳频率信道中的一个，该多个频带设置得使三个相邻频带的任何组合都包括该中心频率信道；
在所述多个接收机子系统中的接收装置，用于接收单频信道上的所述同步信道消息，并把所述同步信道消息提供给所述用于控制的装置，以及用于接收多信道信号的第一部分；以及
在所述多个接收机子系统中的接收装置，用于接收另一频率信道上的所述多信道信号的附加部分。
11.如权利要求10所述的移动站，其特征在于，
所述控制装置为控制处理器；
所述用于接收单频信道上的所述同步信道消息的接收装置为第一接收机子系统；而
所述用于接收另一频率信道上的所述多信道信号的附加部分的接收装置为至少一个附加接收机子系统。
12.如权利要求11所述的移动站，其特征在于，所述控制装置决定以单频信道模式操作还是以多频信道模式操作；当所述移动站决定以单频信道模式操作时，引导所述第一接收机子系统到在所述同步信道消息中所指示的频率信道用于单频信道信号接收；当所述移动站决定以多频信道模式操作时，引导所述至少一个附加接收机子系统调谐到至少一个附加频率信道。
13.如权利要求11所述的移动站，其特征在于，所述控制装置引导所述第一接收机子系统调谐到所述预定较佳频率信道组中的一个频率信道。
14.如权利要求10所述的移动站，其特征在于，所述移动站是在频率信道的个人通信系统PCS组中操作的，其中所述预定的较佳频率信道组包括频率信道号75、150和225。
15.如权利要求11所述的移动站，其特征在于，所述控制处理器决定以单频信道模式操作还是以多频信道模式操作；当所述移动站决定以单频信道模式操作时，引导所述第一接收机子系统调谐到在所述同步信道消息中所指示的频率信道用于单信道系统接收；当所述移动站决定以多频信道模式操作时，引导所述至少一个附加接收机子系统调谐到至少一个附加频率信道。
16.如权利要求11所述的移动站，其特征在于，所述控制处理器引导所述第一接收机子系统调谐到预定的较佳频率信道组中的一个频率信道。
17.如权利要求11所述的移动站，其特征在于，所述移动站是在频率信道的个人通信系统PCS组中操作的，其中所述预定的较佳频率信道组包括频率信道号75、150和225。
18.一种在通信系统中发射前向链路数据的数据分量的方法，包括：
在预定频率信道组内一单频信道上发射同步信道消息，其中，所述同步信道消息指示多信道系统的中心频率信道和单信道系统中的一个，
其中，所述中心频率信道用于通过接收同步信道消息的设备来接收信号，并且是对应多个频带的一组较佳频率信道中的一个，该多个频带设置得使三个相邻频带的任何组合都包括该中心频率信道；以及
在预定频率信道组的另一频率信道上发射所述前向链路数据的其余分量。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，在较佳频率信道组中的一个较佳频率信道上发送所述同步信道消息，其中，该信道数小于在所述预定频率信道组中的信道数。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述预定的频率信道组是在频率信道的个人通信系统块中的频率信道组。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，较佳频率信道组的信道号是75、150和225。
22.一种在通信系统中接收前向链路数据的数据分量的方法，包括：
接收在单频信道上的同步信道消息和多信道信号的第一部分，其中所述同步信道消息指示多信道系统的中心频率信道和单信道系统中的一个，
其中，所述中心频率信道用于接收信号，并且是对应多个频带的一组较佳频率信道中的一个，该多个频带设置得使三个相邻频带的任何组合都包括该中心频率信道；
根据在所接收到的同步信道消息中指示的频率信息来控制多个接收机子系统的操作；以及
接收另一频率信道上的所述多信道信号的附加部分。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，还包括决定以单频信道模式操作还是以多频信道模式操作；当决定以单频信道模式操作时，调谐到在所述同步信道消息中所指示的频率信道用于单频信道信号接收；当决定以多频信道模式操作时，调谐到至少一个附加频率信道。
24.一种可在单载波系统和多载波系统中至少一个系统中操作的装置，包括：
分复用器，将前向链路信号分复用为前向链路数据流，该数据流包含包括同步信道消息的广播信道数据；
第一发送子系统，耦连于所述分复用器，在第一载波频率上发送所述前向链路数据流的第一部分；
第二发送子系统，耦连于所述分复用器，在第二载波频率上发送所述前向链路数据流的第二部分；以及
第三发送子系统，耦连于所述分复用器，在第三载波频率上发送所述前向链路数据流的第三部分，
其中，通过从第一、第二和第三发送子系统中选出的一个发送子系统在一较佳的信道上发送所述同步信道消息，所述选出的发送子系统用于在从所述第一、第二和第三载波频率中选出的一个载波频率上发送，且
其中，所述较佳信道用于通过接收同步信道消息的设备来接收信号，并且是对应多个频带的一组较佳频率信道中的一个，该多个频带设置得使三个相邻频带的任何组合都包括该较佳信道。
25.如权利要求24所述的装置，其特征在于，所述第一发送子系统包括：
第一调制器，调制所述前向链路数据信号；以及
第一上变频器，从所述第一调制器接收调制的前向链路数据信号并用所述第一载波频率上变频该调制的前向链路数据信号，从而在所述第一载波频率上产生所述前向链路数据流的第一部分。
26.如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述第二发送子系统包括：
第二调制器，调制所述前向链路数据信号；以及
第二上变频器，从所述第二调制器接收调制的前向链路数据信号并用所述第二载波频率上变频该调制的前向链路数据信号，从而在所述第二载波频率上产生所述前向链路数据流的第二部分。
27.如权利要求26所述的装置，其特征在于，所述第三发送子系统包括：
第三调制器，调制所述前向链路数据信号；以及
第三上变频器，从所述第三调制器接收调制的前向链路数据信号并用所述第三载波频率上变频该调制的前向链路数据信号，从而在所述第三载波频率上产生所述前向链路数据流的第三部分。
28.如权利要求27所述的装置，其特征在于，所述前向链路数据流还包括：
导频码元流；
指定移动站的专用信道数据；以及
公共信道消息。
29.如权利要求28所述的装置，其特征在于，所述公共信道消息包括发送到所述装置一覆盖区内至少一组用户站的多个公共信道消息。
30.如权利要求24所述的装置，其特征在于，所述较佳信道的信道号是75、150和225中的至少一个。
31.如权利要求24所述的装置，其特征在于，所述同步信道消息通过由唯一的第一预定码序列进行的扩展来与其它信道信息区别。
32.如权利要求30所述的装置，其特征在于，所述同步信道消息只通过第一、第二和第三调制器中选出的一个调制器发送。
33.如权利要求32所述的装置，其特征在于，所述多载波系统包括多个频带，该多个频带设置得使三个相邻频带的任何组合都包括一个较佳的信道，其中，如果当前频带中存在多载波系统的中心频率，则由所述同步信道消息指示当前频带中多载波系统的中心频率。
34.如权利要求33所述的装置，其特征在于，如果当前频带组中存在单载波系统的频率，则由所述同步信道消息指示该频率。
35.如权利要求28所述的装置，其特征在于，所述调制前向链路数据信号的第一调制器包括：
第一沃尔什扩展器，接收所述导频码元流并使用沃尔什序列对该导频码元流进行扩展。
36.如权利要求35所述的装置，其特征在于，所述调制前向链路数据信号的第一调制器还包括：
第一消息格式化器，接收所述同步信道消息并产生第一组循环冗余校验CRC位，并将所述第一组CRC位添加到所述同步信道消息以生成格式化的同步信道消息；
第一编码器，用第一预定前向差错校正编码算法对所述格式化的同步信道消息进行编码并产生第一编码码元；
第一交织器，用第一预定交织格式对所述的第一编码码元进行交织以产生第一重新排序码元；以及
第二沃尔什扩展器，接收所述的第一重新排序码元，并根据第一预定码序列扩展所述的第一重新排序码元，以产生第一沃尔什扩展信号。
37.如权利要求36所述的装置，其特征在于，所述调制前向链路数据信号的第二调制器包括：
第二消息格式化器，接收所述公共信道消息并产生第二组循环冗余校验CRC位，并将所述第二组CRC位添加到所述公共信道消息以生成格式化的公共信道消息；
第二编码器，用第二预定前向差错校正编码算法对所述格式化的公共信道消息进行编码并产生第二编码码元；
第二交织器，用第二预定交织格式对所述的第二编码码元进行交织以产生第二重新排序码元；以及
第三沃尔什扩展器，接收所述的第二重新排序码元，并根据第二预定码序列扩展所述的第二重新排序码元，以产生第二沃尔什扩展信号。
38.如权利要求37所述的装置，其特征在于，所述调制前向链路数据信号的第三调制器包括：
第三消息格式化器，接收所述专用信道数据并产生第三组循环冗余校验CRC位，并将所述第三组CRC位添加到所述专用信道数据以生成一帧专用信道数据；
第三编码器，用第三预定前向差错校正编码算法对专用信道数据帧进行编码并产生第三编码码元；
第三交织器，用第三预定交织格式对所述的第三编码码元进行交织以产生第三重新排序码元；以及
第四沃尔什扩展器，接收所述的第三重新排序码元，并根据第三预定码序列扩展所述的第三重新排序码元，以产生第三沃尔什扩展信号。
39.如权利要求38所述的装置，其特征在于，还包括：
复数PN去扩展器，用两个单独产生的伪噪声PN序列对所述沃尔什扩展导频码元流、第一沃尔什扩展信号、第二沃尔什扩展信号以及第三沃尔什扩展信号进行去扩展，以产生复数PN扩展数据；以及
发射机，接收所述的复数PN扩展数据，并对该复数PN扩展数据进行上变频、滤波和放大。
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