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CN1254927C - 基于相关性的信号搜索方法和设备 - Google Patents

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CN1254927C CNB998170917A CN99817091A CN1254927C CN 1254927 C CN1254927 C CN 1254927C CN B998170917 A CNB998170917 A CN B998170917A CN 99817091 A CN99817091 A CN 99817091A CN 1254927 C CN1254927 C CN 1254927C
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Abstract

CDMA通信系统的信号搜索器包括一个参考信号发生器和一个相关器，其中相关器是在短相关间隔(信号是相干的)内对接收信号与其参考信号进行相关。参考信号的码相位在N个连续相关间隔的N个可能的码相位范围内改变，组成一个信号扫描周期。累加器和缓冲器用于在连续信号扫描周期上累加基于大量相关间隔的同一个码相位的相关结果，根据这些累加的相关结果，判决单元可以判定接收信号中一个或多个目标信号的存在与否及其相位。本发明其中一个优选实施例是对所有的相关结果进行累加；其它的优选实施例只对相关结果中较大的值进行累加，从而减少了对存储器的需求。

Description

基于相关性的信号搜索方法和设备
技术领域
本发明涉及利用接收信号和参考信号的相关性对信号进行搜索的方法及设备技术领域，具体涉及CDMA无线蜂窝系统中对使用CDMA(码分多址)的宽带信号存在与否及其码相位的检测技术。
背景技术
使用CDMA信号的通信系统在通信容量，频率规划，通信质量，对未授权的接入的保密性和抗干扰性等方面都存在优势。然而，在CDMA系统设计中需要解决一重要问题，即需要对接收信号中包含的目标信号和本地产生的参考信号进行精确的同步。其中首要步骤是一个信号搜索过程，在此过程中，一个或多个参数，如码相位和组成参考信号的伪随机噪声(PN)信号的频率，发生变化，而且对目标信号存在性的假定是逐步被估计判断的。这使用CDMA系统接收机中相当多的定时和硬件资源。
具体的说，对每个参考信号参数值的可能组合，即每个偏移位置，或参考信号的每个状态，都要跟接收信号进行相关操作，对所得的相关值进行判决，判断是否存在具有相应偏移或位置所对应的目标信号。
众所周知，CDMA无线蜂窝通信系统中的通信信号易受衰落影响，衰减的RF信号幅度和相位的变化会引起信号搜索过程的性能恶化。
为了抵抗信号相位的快速变化，或快衰落，如IEEE 0-7803-2742-X/95，pages 281-285，1995，Manabu Mukai和Mutsumu Serizawa的“DS-SS Code Acquisition in a Rapid Fading Envioment”一文中所述，把累加间隔TA分成大量的m个连续的短间隔TCOH，令TA＝mTCOH。每个TCOH间隔的持续时间选的足够短，信号相位在此间隔内无明显变化，从而可以作为信号相干间隔。在累加间隔TA内，对应于各个偏移或位置处的参考信号的相关结果是不相干累加。累加的相关结果用来判决各个偏移处目标信号存在与否，然而，慢衰落可能引起累加的相关结果与它的长时间累加值大为不同，这样就增大了信号检测失败或错误可能性。虽然可以采取增大累加时间TA来减轻其影响，但是却增加了不必要的信号搜索时间。
慢衰落的影响可以通过使用分集技术减轻，例如在空间分集技术中，有相对独立的衰落特性的信号被两个或更多的空间天线所接收，合并这些信号的相关结果。但是，空间分集技术增加了接收机的复杂性，而且使用大量的空间天线是不现实的，尤其对体积小的便携式接收机而言。
1996年8月27日发行的美国专利号5,550,811，题目为“SyncAcquisition and Tracking Circuit for DS/CDMA Receiver”的文章中讲述了一种时域分集装置，来补偿慢衰落影响：用一选择器开关周期性地将各位置或参数集的相关结果提供给合并器进行非相干累加。开关的周期根据衰落周期而定，从而相对信号衰减求累加的相关结果的平均。这种装置的缺点是安装复杂，需要选择器开关及其控制装置，以及跟大量参数集或位置一样多的合并器。例如，IS-95 CDMA无线蜂窝通信系统中当移动台搜索来自基站的一个导频信号时，共有N＝32768个可能的PN码相位或位置。
Andrew J.Viterbi，Addison-wesley Communication Series，1995年的“CDMA Principles of Spread Spectrum Communications”章节3.4.1“Single-Pass Serial Search”中给出了一种信号搜索方法：在一个累加间隔TA＝mTCOH中，把在连续相邻的信号相干间隔TCOH内的m个相关估计累加起来。在频率为800MHz的信号带宽为1.25MHz的IS-95CDMA系统中，瑞利衰落周期约为20到50毫秒，而接入信道信号累加间隔的长度可能从1.2毫秒到2.4毫秒。因此，在累加间隔TA内，会出现因衰落引起的信号幅度变化，从而增大了信号检测失败或错误的可能性。
本发明的目的是提供在通信系统如CDMA系统中能够方便信号搜索的方法和设备。
发明内容
依照本发明的一方面内容，CDMA通信系统的信号搜索器产生至少一个参考信号，且对参考信号和接收信号进行相关操作，其相关间隔应足够短，从而接收信号的相位在该相关间隔内没有显著变化。累加多个上述相关间隔的同一码相位的相关结果，依据累加的相关结果判决接收信号中一个或多个目标信号的存在与否及其码相位。参考信号的码相位在N个连续相关时间内的所有N个可能码相位中变化，组成一个信号扫描周期，相关结果被存储，以用于在多个信号扫描周期内累加。本发明的这部分内容也提供完成这些功能的装置，例如数字信号处理器。
本发明另一方面内容是提供了一种信号搜索的方法，其中接收信号跟参考信号进行相关，参考信号至少一个参数发生变化，产生接收信号和参考信号间的N个不同的可能偏移的相应相关结果，包括以下步骤：在一个扫描周期内，通过在一个相关间隔内接收信号和参考信号之间的相关，产生N个可能偏移所对应的各自的相关结果，每个相关间隔对应一个偏移，在此相关间隔内接收信号相位没有显著变化，而在上述连续的相关之间，至少一个参数发生变化；在连续扫描周期内累加多个上述有相应偏移的相关结果，从而能够根据累加的相关结果判决目标信号的存在与否及其偏移量。
在本发明所述方法的一个优选实施例中，累加接收信号和参考信号之间的所有N个可能偏移处的相关结果。该方法的另一个优选实施例，是在一个扫描周期内确定N个可能偏移处的其中L个最大的相关结果，L是一个小于N的整数，只累加上述的L个偏移的相关结果。在此基础上的另外一个优选实施例是，在一个扫描周期内把N种可能的偏移量分为L组，其中每一组都包含J个偏移量，即L＝N/J，在一个扫描周期内，确定这L组中各组的最大相关值。然后只累加上述L组中各组的最大相关结果。在上面的后两个优选实施例中，各个偏移的标志，如位置号，可以与各自累加的相关结果一起存储。
本发明更进一步的内容是提供了一种在CDMA通信系统中检测接收信号中的目标信号的存在与否及其PN码相位的方法。包括以下步骤：一个扫描周期内产生在连续N个相关间隔内对应N个不同的可能PN码相位的参考信号；在上述相关间隔内对接收信号和参考信号进行相关，产生各自的相关结果；在连续扫描周期内累加至少一部分的相关结果，根据累加的相关结果判断目标信号的存在与否及其码相位。
在每个扫描周期内，可以累加所有的N个相关间隔的相关结果。或者，只累加在一个扫描周期内L个拥有最大相关值的相关间隔内的相关结果，其中L是小于N的一个整数，本方法的步骤包括：确定上述最大的L个相关值并且把上述L个相关间隔的标志和各自的相关结果存储起来。在此基础上，可进一步采取以下方法：在一个扫描周期内，相关间隔被分为L组，其中每一组都包含J个相关间隔，其中，L和J为整数，且L＝N/J，并且只累加各组的J个相关间隔中的一个相关间隔的相关结果，从而得到一个扫描周期内最大的相关值，此方法进一步包括以下步骤：确定上述最大的相关值并且存储一个标志，给出各组的J个相关间隔中最大的相关值，以及各自的累加相关结果。
本发明也提供一种CDMA(码分多址)通信系统中的信号搜索器，它包括：一个控制单元；一个由控制单元控制的参考信号发生器，用来产生一个扫描周期内连续N个相关间隔内有不同的N个码相位的参考信号；一个相关器，用来对在连续相关间隔内的参考信号和接收信号进行相关，以产生相应的相关结果，每个相关间隔足够短，从而使接收信号的相位在相关间隔内变化不明显；一个累加器，用来响应控制单元，对大量扫描周期内大量的对应相关间隔的每个相关器的相关结果进行累加，产生各自的累加相关结果，判决接收信号中目标信号的存在与否及其码相位。
在下面提到的搜索器的第一个优选实施例中，累加器包括一个存储上述N个码相位的各个累加相关结果的缓冲器。第二个优选实施例中，信号搜索器包括一个从一个扫描周期中的N个码相位中确定最大的L个相关结果的判决单元，累加器包括一个存储上述的L个码相位的各个累加相关结果的缓冲器以及一个标明各个码相位的辅助计数器，其中L为小于N的整数。
在第三个优选实施例中，每个扫描周期内，相关间隔包括L组，每一组都包含J个相关间隔，其中L和J是整数，且L＝N/J，信号搜索器还包括一个检测器，用来确定在一个扫描周期内各组中J个相关间隔中的最大相关结果，同时提供一个计数，用来标明各组中相应的相关间隔，其中累加器包括一个缓冲器，用来存储相关计算结果以及L组中每组中相应的计数；一个合并器，用来在至少一个随后的扫描周期内把上述计数所标志的同一码相位的相关结果加到L组中的各组所对应的存储的相关结果中。此时，在各个随后的扫描周期中，只有检测器在判断出被上述计数所标志的同一码相位的相关结果是各组中J个相关间隔中的最大相关结果时，合并器才可以增加存储的相关结果。
信号搜索器可以包括一个判决单元，用来判断累加的相关结果中一个或多个最大值，从而判决接收信号中是否存在一个或多个目标信号及其码相位。
与上述现有的技术相比，本发明优选实施例有较大的优势。具体的，本发明的优选实施例易于安装，在信号检测失败或错误概率方面有较大改善，而且由于有相对较强的抵抗衰落环境的能力，从而使多个目标信号的检测变得简便，如CDMA蜂窝通信系统中来自于众多基站的导频信号的检测。同时，下面描述的第二个和第三个优选实施例降低了对存储器的要求，这在码相位数N非常大时有尤为重要的意义。
附图说明
本发明可结合附图中实例的描述加深理解。其中各图中相似的部件由同一参考数字表示，其中：
图1是现有信号搜索器结构框图；
图2是用在图1中的现有相关器的结构框图；
图3是信号衰落的时域图；
图4是阐明图1信号搜索器操作过程的时域图；
图5是依照本发明第一个优选实施例的信号搜索器的结构框图；
图6是图5中信号搜索器的串行缓冲器的示例；
图7是图5中信号搜索器操作过程的时域图；
图8是依照本发明第二个优选实施例的信号搜索器的结构框图；
图9是图8中信号搜索器的缓冲存储器示例；
图10是数据更新算法的流程图；
图11和12是阐明图8中信号搜索器操作过程的数据更新图；
图13是图8和图1中信号搜索器性能比较图；
图14是依照本发明第三个优选实施例的信号搜索器的结构框图；
图15是图14中信号搜索器的串行缓冲器示例；
图16是图14中信号搜索器的最大检测器示例；
图17是图14中信号搜索器的比较和合并单元示例；
图18是图14中信号搜索器操作过程的流程图示例。
具体实施方式
参照附图，图1阐明了一种现有的宽带信号搜索器，例如检测如CDMA蜂窝通信系统中的信号。此信号搜索器包括一个参考PN信号发生器10，一个相关器12，一个累加器14，一个判决单元16和一个定时控制单元18。
信号搜索器用来检测相关器12的输入端20的目标RF信号，此RF信号具有标称载频f0，它包括相位正交的I和Q路分量的和，I和Q路分量分别由扩频PN序列或PN码PNI和PNQ调制后得到。
一般的说，如下所述，PN码相位作为进行信号搜索的定时参数。但是，也可以包括其它附加参数，如输入信号频率f。总之，为了进行信号搜索，必须在搜索范围或者未定区域内提供跟各参数集相对应的N个偏移，位置或状态(特指位置处的平衡)；当一个PN码相位搜索时，各个PN码相位值与各位置所对应，且N个位置中相邻位置的PN码相位间的距离最多为该通信系统的一个基本符号，或者码片。参考信号发生器10产生PN码序列PNI和PNQ以及参考频率信号cos2π f0t，并提供给相关器12，其中t所表示的时间与定时控制单元18提供的定时脉冲一致。
如图2所示，相关器12包括乘法器22，24，26，28，30，32，正交移相器34，低通滤波器(LPF)36和38，反相器40，累加合并器42和44，平方单元46和48和合并器50。参考频率信号cos2π f0t一方面跟乘法器22的输入端20的信号相乘，另一方面经过移相器34移相之后的值跟乘法器24的输入端20相乘，这些乘法器的输出分别经过LPF 36和38低通滤波后，分别产生I路和Q路解调信道信号。这些信道信号分别供给乘法器26，38的第一输入端和乘法器28，32的第一输入端；乘法器26的第二个输入端是PN码序列PNI，乘法器28和30的第二个输入端是PN码序列PNQ，乘法器32的第二输入端是经反相器40反向后的PN码序列PNI。
乘法器26和28的输出经累加合并器42合并，累加，乘法器26，28的输出经累加合并器42合并，累加，在下述的每一个信号相干间隔TCOH，分别产生相关值YI和YQ。这些相关值分别经过平方单元46和48平方后，经合并器50相加其平方值，为信号相干间隔TCOH产生一个相关估计Y(Y＝YI2+YQ2)。
m个连续相干间隔的相关估计Y在(不相干的)累加器14(图1)中累加到一块，产生累加值Z，输入到判决单元16中，在信号搜索器的输出端产生一个是否检测到目标信号的判决结果(例如可通过与一个门限值比较得到)。如果没有检测到目标信号，参考信号发生器10的参数应通过定时控制单元18的控制变化到下一个位置，重复上述搜索过程。此过程在N个位置处依次进行，产生连续的值Z1到ZN，然后周期性重复，直到检测到目标信号为止。
图3的曲线52标明的是衰落环境下目标信号的幅度跟时间之间的函数关系，时间轴是由连续的信号相干间隔TCOH标示，与衰落率相比，TCOH很短。使用同样的时间轴尺寸，图4表示的是在总扫描周期NTA内，在N个连续累加周期内的判决Z1，Z2，...ZN值的时间间隔，其中每个TA对应于m个连续信号相干间隔TCOH。图4是m＝6的情况。
上述现有的信号搜索器及方法的一个缺点是N个位置对应的各自的Z值需要经过m个连续信号相干间隔才能确定。在衰落环境，如CDMA蜂窝通信系统中，信号衰落在这样连续的时间间隔内会严重影响到判决，引起判决值Z的随机变化(相对各个位置长期平均值)，从而导致信号检测失败或错误可能性的增加。为减小这一不利因素，需要增加m的值，这将相应增加信号搜索时间和扫描周期长度。这样导致的结果是在CDMA蜂窝通信系统中，系统内干扰增加，系统接入时间的增长和系统容量的降低。
本发明第一个优选实施例的信号搜索器参见图5，包括：参考信号发生器10，相关器12(10和12均可以用上面提到的)，由合并器62和串行缓冲器64组成的再循环累加器60，判决单元66和定时控制单元68。图1中的定时控制单元18是每m个TCOH间隔产生一个输出脉冲改变参考信号发生器10的参数，而定时控制单元68与之不同，每一个TCOH间隔产生一个输出脉冲，每个信号相干间隔之后都改变参考信号发生器的参数，从而每N个间隔TCOH完成一个覆盖所有N个位置或状态的扫描周期。定时控制单元68的输出脉冲也作为串行缓冲器64的时钟输入C。
相关器12的输出端产生的对应于每个信号相干间隔TCOH的相关估计Y作为合并器62的一个输入，而串行缓冲器64的一个输出ZOUT作为合并器62的第二个输入，合并器62将两个输入加在一起，在输出端产生结果ZIN，作为串行缓冲器64的一个输入。图6为串行缓冲器64，它包括N个存储各个相关累加和值的缓冲状态701到70N所组成，以移位寄存器的形式串接在一起，均在TCOH间隔周期由供给时钟输入C的脉冲计时。末尾的缓冲器级70N的输出构成串行缓冲器64的输出ZOUT。
图7可以与上述图4做比较，它是图5的信号搜索器的结果处理。在每个扫描周期(共有m个)，即每个NTCOH的持续时间，也即组成N个信号相干间隔的时段中，参考信号发生器10在其所有的N个位置处变化，串行缓冲器64的级70的内容在缓冲器中周期性移位，每次对应各个参考信号发生器位置，移入累加器62累加的当前相关估计Y。串行缓冲器64的缓冲级70的初始值可设为0，经m个扫描周期后把m个信号相干间隔的值累加起来。然而，图7所示为判决相应的Zi(i＝1到N)所进行的累加只是对不相连的信号相干间隔，这样图3中所示的信号衰落的影响经过平均得以降低。这些累加的相关值Zi即为串行缓冲器64的输出端ZOUT的串行输出值，判决单元66确定这些累加值中一个或多个最大值，并与一个门限值比较后，检测一个或多相目标输入信号的存在与否及其偏移(码相位)。
Zi的值(对合适的N值)也可以以并行地或者串并结合的方式从缓冲器64中输出供给判决单元66，而不仅仅是以串行方式。进一步地，Zi的值可以在每个扫描周期的N个信号相干间隔内实时地反复更新，而不是每N个信号相干间隔组成一个扫描周期，搜索周期在m个扫描周期的不连续组合中进行。此时可以通过现有方式的权衡减少反馈到合并器62的信号ZOUT。总之，可以通过对图5中搜索器输出的累加相关值Zi的平均，减少上述信号衰落引起的不利影响。
本发明第二个优选实施例中的信号搜索器参见图8，包括参考信号发生器10，相关器12，合并器62和定时控制单元68(以上4者可以与前面描述的相同)，计数器72，缓冲存储器74，数据更新单元76和判决单元78。如上所述，定时控制单元68为每个TCOH间隔产生一个输出脉冲，在每个这样的信号相干间隔之后改变参考信号发生器的参数，从而每N个TCOH间隔完成一个对所有N个位置的扫描周期。定时控制单元68的输出也作为数据更新单元76的一个时钟输入C以及计数器72的输入。计数器72是一个对这些脉冲进行计数的模N计数器，通过它的与数据更新单元76相连的输出，提供表示扫描周期中当前位置的一个位置计数i。
缓冲存储器74详见图9。与上述的有N级的串行缓冲器64不同，通常缓冲存储器74包含数量较少的L个级801到80L，每个状态有两个存储域，用来存储L个相关值Z1到ZL和相关的位置计数i1到iL。级80的各个存储域在相应信号ZIN，iIN输入和相应信号输出ZOUT，iOUT之间相互串行连接，且分别由数据更新单元76提供的时钟信号C1到CL计时，把相应的信号Z1到ZL提供给数据更新单元76。来自缓冲存储器74的信号ZOUT和iOUT也供给数据更新单元76，从而在下述流程82处产生是0或是相关值ZOUT的信号。流程82处的此信号作为合并器62的第二输入端，合并器62的第一个输入端是上述的当前相关估计Y，输出端组成了缓冲存储器74的信号ZIN。输入到缓冲存储器74的信号iIN由计数器72输出的当前的位置计数I所组成。当前的相关估计Y也提供给数据更新单元76。
如下所述，数值L的量级可以是位置数N的1/5或1/10上，这样缓冲存储器74的容量就远远小于串行缓冲器64的容量。这在N较大时有重要意义。
图8中的信号搜索器工作过程可进一步参考图10的流程图。它由步骤81到87所组成，图11和12的数据更新框图中，上面部分和下面部分分别代表数据更新前和更新后的缓冲存储级的内容。
在步骤81中，数据更新单元76确定缓冲存储器74中当前存储的相关值的最小值(但不为零)ZN，并确定它所在的位置。如果存在多个相等的最小值，可以使用任何一个的值及其位置。此判决也可在TCOH间隔内进行，在此间隔内可得到当前相关估计Y，因为它只跟存储的数据有关。
在随后的步骤82中，数据更新单元76判决当前位置计数i是否等于缓冲存储器74输出的位置iOUT(＝iL)。如果不等于，例如在包含N个位置的第一个扫描周期，数据更新单元76在步骤83中判决当前的相关估计Y是否小于或等于存储在缓冲存储器74中确定的最小值ZN。如果是，则不对当前位置计数I进行数据更新，退出图10中的流程图。
如果在步骤83中，确定Y＞ZN，则执行步骤84和85，从而根据图11更新缓冲存储器74中的数据。例如n＝4时，即Z4是步骤81确定的最小值。此时数据更新单元76在流程82处产生一个零信号，从而按步骤84所示，合并器62输出当前的相关估计Y作为相关值ZIN。如步骤85所示，此值和它的位置计数iIN＝i存在缓冲存储器的第一个级801中，且缓冲存储器的级801到80n-1的由各自的时钟脉冲C1到Cn移位到状态802到80n。缓冲存储器状态80n＝804的先前内容被重写，而缓冲存储器级80n+1到80L的内容没有改变，这是因为没有生成时钟脉冲Cn+1到CL。这样，在N个信号相干间隔TCOH的第一个扫描周期内，L个最大的相关估计Y及其各自的位置i存在缓冲存储器74的L个级中。
如果步骤82中确定当前位置号i等于缓冲存储器74的输出iOUT(＝iL)，则执行步骤86和87，根据图12更新缓冲存储器74的数据。此时数据更新单元76在流程82处产生相关值ZOUT，从而按步骤86所示合并器62输出相关值ZIN，它是当前相关估计Y和相关值ZOUT的和。如步骤87所示，通过产生时钟脉冲C1到CL，移位更新缓冲存储器的所有级。此过程操作起来实际上是个对应于存储在缓冲存储器74中的相关值Z1到ZL和它们的位置i1到iL的再循环累加器。
在每个扫描周期内，参考信号发生器10的参数在经过每个TCOH间隔之后发生变化，具有跟上述第一个优选实施例一样的在衰落方面的优点。经过期望的m个扫描周期，缓冲存储器74中包含了N个位置中的L个位置累加最大相关值，及其位置号i。如图8所示，缓冲存储器74串行地或并行地或串并结合地(跟前面描述的方式类似)把这些累加相关值Z1到ZL及其位置i1到iL提供给判决单元78。判决单元78从这些值中确定一个或多个最大值，可以通过跟一个门限值比较，检测一个或多个目标输入信号的存在与否及其偏移(码相位)，同时将得到的相关值(如果需要)和位置信息i送到输出端。
如上所述，在图8的信号搜索器操作中，各个位置对应的累加和存储的连续相关估计被N个信号相关间隔TCOH分开，这样就减少了衰落的影响。但是，因为第一个扫描周期用来确定相关估计累加的位置，所以增加了检测失败的概率，此概率跟位置数N和缓冲存储器容量L的比值有关。图13是对此进行的计算机仿真结果，是N＝675时瑞利衰落信道的检测失败概率跟m的函数关系。上面的曲线88是图1中现有的信号搜索器的性能，下面的3条曲线90是图8中信号搜索器在不同的L/N比率中所改进的性能。这些曲线说明，图8的信号搜索器在检测失败概率方面性能有较大改善，在L大于N/10时不会有较大的恶化，因而可以大为减小缓冲存储器的容量。
本发明第三个优选实施例的信号搜索器参见图14，包括参考信号发生器10，相关器12，定时控制单元68，位置计数器72和判决单元，以上均同前述对应的部分，除了此时的位置计数器72是一个模J的计数器(其中J是一个整数，将在后面介绍)以及判决单元78的位置确定也做了改动(将在后面介绍)。如上所述，定时控制单元68为每个TCOH间隔产生一个输出脉冲，在每个这样的信号相干间隔后改变参考信号发生器10的参数。位置计数器72在时钟脉冲线C处对这些脉冲进行计数，在时钟脉冲线C1处产生输出脉冲。这些C1脉冲也可以直接由定时控制单元68提供。
图14的信号搜索器也包含最大检测器92和再循环累加器94。再循环累加器94包括比较合并单元94和串行缓冲器96所组成。如图15所示，串行缓冲器98包括L个级1001到100L，每个级都有两个存储域，用来存储每个相关值Z1到ZL及其相应的位置计数j1到jL。级100的各个存储域的输入ZIN，jIN分别跟输出ZOUT，jOUT相互串行相连，且均由时钟脉冲线C1上的时钟信号计时。
当N很大时，图14中的信号搜索器特别有益，例如N＝32768，且需要检测大量信号才能完成搜索，如需要检测几个基站的导频信号。在后者情况下，不同导频信号的PN码相位被N个位置中的J个所分割；如在IS-95蜂窝通信系统中的前向导频信道中J＝64。整数J，L，N的关系为J＝N/L，必要的时候，可以增大N的值来保证J和L均为整数。
在图14的信号搜索器中，最大检测器92的输入有：相关器12输出的各个相干间隔TCOH的相关估计Y，定时控制单元68的时钟脉冲C和计数器72输出的位置计数j。最大检测器判决N个搜索位置的每个J个元素的子集的相关估计Y中最大的一个YMAX值，且在输出端输出此最大相关估计值YMAX及其位置计数j的值jMAX。
最后，如图16所示，最大检测器包括一个比较器102，一个存储相关估计Y的存储单元104，和一个存储相应位置号j的存储单元106。存储单元106需要存储最多J个数，相对于需要存储N个位置数来说需要相对较少的比特数(如J＝64，需要6比特，而N＝32768需要15比特)。串行缓冲器98的L个级100的j1到jL个域的数量也是一样，减少了对存储位置计数的存储器容量要求。
比较器102的输入分别为存储单元104的输入和输出，可以将每个输入相关估计Y与当前存储单元104的当前内容YMAX进行比较。如果Y＞YMAX，比较器的输出启动存储单元104和106的输入端E，并且将时钟信号C作为输入值的输入端W的值写入，从而在存储单元104中存储该更大的相关估计Y，在存储单元106中存储其位置计数j。这样经过J个信号相干间隔TCOH定义的位置子集后，把存储的最大YMAX值及其位置号jMAX(如果需要，经由图中未显示的时钟缓冲器)提供给再循环累加器94的单元96。
串行缓冲器98的输出信号Z0UT和jOUT及最大检测器92的信号YMAX和jMAX均提供给单元96，图17是其中一种方式。如图17所述，单元96包括比较器108和110，开关112，合并器114和选择器116。其中选择器116的输出信号ZIN和jIN作为串行缓冲器98的输入。图18是单元96运转流程图，包括下面提到的步骤121和125。
比较器108比较输入jMAX和jOUT位置计数，如果在步骤121判决两者相等，则关闭开关112，把相关估计YMAX作为比较器114的一个输入，114的另一个输入为相关值ZOUT。合并器114将其输入加到一起，得到一个输出Z1。选择器116在比较YMAX和ZIN的比较器110的控制下，选择Z1或YMAX作为信号ZIN，选择jOUT或jMAX作为信号jIN。如果比较器110不是判定YMAX＞Z1，那么选择器116的开关位置就是图17中所示的位置。这时，如图18框图所示，选择器116的开关在图中所示位置，输出ZIN＝Z1＝ZOUT+YMAX，且jIN＝jOUT(也等于jMAX)。总之，在重复扫描周期内，当最大相关估计YMAX发生在同一位置子集的同一位置计数jMAX时，用跟上述方式类似的方式累加这些相关估计。
如果步骤121中判断出jMAX不等于jOUT，则开关112保持开的状态，合并器114输出信号Z1＝ZOUT。此时比较器110在步骤123中判断是否YMAX＞Z1，如果是，则控制选择器116采纳与图中相反的开关位置，如步骤124所示，将信号YMAX和jMAX分别传给输出ZIN和jIN。否则，比较器112控制选择器116，按照图中的开关位置，如图18中步骤125所示，将信号Z1＝ZOUT和jOUt分别传给输出ZIN和jIN。
经过m个上述的扫描周期(每个扫描周期均包括N个信号相干间隔TCOH)，串行缓冲器98的内容串行的提供给判决单元78，确定一个或多个最大值ZI，其中I为从1到L的一个整数，代表位置子集中的一个位置，且与缓冲状态100相对应，且将ZI与一门限值比较，判决是否检测到一个或多个信号。每个这样的信号的码相位或位置是J(I- 1)+jI，其中jI是判决出的最大值的位置号/值jOUT。
尽管根据上面的描述，存储在串行缓冲器98中的每个相关结果只在其位置号jMAX跟存储的位置号jOUT相同时才得以增加，但却不仅限于此。相反，如上所述，在m个信号扫描周期的每一个信号扫描周期内，最大相关值YMAX和它的位置jMAX可以由最大检测器96判决，而在随后的那些扫描周期内，各组中位置数jMAX的相关值Y，无论是否是该扫描周期中该组的最大相关结果，都可以进行累加。但是可能会引起重大的检测概率的性能恶化，这是因为每个子集中最大位置的选择只是基于第一个扫描周期，没有利用累加的原因。
虽然以上结合详细的物理设备如计数器，比较器等描述了本发明的优选实施例，但是可以对此进行替代，如果使用一个或多个数字信号处理器或专用集成电路，本发明的优选实施例会更易执行。
可以对本发明结合实例描述的优选实施例做出多种修改和变更，而不违背本发明权利要求书的限定范围。

Claims (19)

1.一种用于码分多址通信系统的信号搜索方法，其中，接收信号跟参考信号相关，且参考信号至少有一个参数发生变化，以便为接收信号和参考信号之间的N个可能偏移中的不同偏移产生相应的相关结果，其中N是正整数，包括如下步骤：
在一个扫描周期中，根据在每个相关间隔内具有一个相应偏移的参考信号和接收信号之间的相关，为N种可能偏移中的每个偏移产生相应的相关结果，在所述相关间隔内接收信号的相位不产生很大变化，所述至少一个参数在连续的所述相关之间发生变化；以及
在一个单独的累加器中为连续扫描周期中的具有相应偏移的多个所述相关累加相关结果，使得能够根据累加的相关结果来判定是否存在希望的信号和确定该信号的偏移。
2.如权利要求1所述的方法，其中，为接收信号和参考信号之间的所有N个可能偏移累加相关结果。
3.如权利要求1所述的方法，包括以下步骤：在一个扫描周期内，为N个可能偏移中的L个可能偏移确定最大相关结果，其中L是小于N的一个整数，其中只为所述的L个偏移累加相关结果。
4.如权利要求3所述的方法，包括以下步骤：与相应的累加相关结果相关联地存储所述L个偏移中的每个偏移的标志。
5.如权利要求3所述的方法，其中N/L的范围大约为5到10。
6.如权利要求1所述的方法，可以包括以下步骤：在一个扫描周期中，确定L组中每一组中的最大相关结果，每一组都包含N个可能偏移中的J个偏移，L＝N/J，其中只为所述L组中的每个组累加相关结果。
7.如权利要求6所述的方法，可以包括以下步骤：与相应的累加相关结果相关联地存储所述最大相关结果中的每个最大相关结果的标志。
8.如权利要求1所述的方法，可以包括以下步骤：至少确定一个最大的累加相关结果，以便判定是否存在希望的信号和确定该信号的偏移。
9.检测CDMA通信系统的接收信号中是否存在希望的信号和检测该信号的PN码相位的方法，包括以下步骤：
产生在一个扫描周期内在N个相关间隔中的连续相关间隔中具有N个可能PN码相位中的不同可能PN码相位的参考信号；
在所述相关间隔内将接收信号和参考信号进行相关，以便产生相应的相关结果；
在一个单独的累加器中为连续扫描周期累加所述相关结果中的至少一些相关结果；并且
根据累加的相关结果判定是否存在希望的信号和确定该信号的偏移。
10.如权利要求9所述的方法，其中为每个扫描周期中的所有N个相关间隔累加相关结果。
11.如权利要求9所述的方法，其中只为一个扫描周期内具有最大相关的L个相关间隔累加相关结果，其中L是小于N的整数，该方法包括以下步骤：确定所述最大的相关，并且与相应的累加相关结果相关联地存储所述L个相关间隔中的每个相关间隔的标志。
12.如权利要求9所述的方法，其中，在每个扫描周期内，相关间隔包括L组，每一组都包含J个相关间隔，其中L，J均为整数，且L＝N/J，并且其中只为每组J个相关间隔中的一个在扫描周期内产生最大相关的相关间隔累加相关结果，该方法还包括如下步骤：确定所述最大相关，并且与相应的累加相关结果相关联地存储在各个包含J个相关间隔的组中具有所述最大相关的每个相关间隔的标志。
13.码分多址通信系统的一种信号搜索器，包括：
定时控制单元；
参考信号发生器，由定时控制单元控制，用来产生在扫描周期内的N个连续相关间隔中的各个相关间隔中具有N个码相位中的不同码相位的参考信号；
相关器，用来对各个连续相关间隔内的接收信号和参考信号进行相关，以便产生各个相关结果，每个相关间隔都足够短，使得接收信号的相位在该相关间隔内不发生很大变化；和
一个单独的累加器，响应于定时控制单元，用于为多个扫描周期内的多个相关间隔中的每个相关间隔累加来自相关器的相关结果，以便产生相应的累加相关结果，根据该累加相关结果可以判定在接收信号中是否存在希望的信号和确定该信号的码相位，
一个判决单元，用来确定最大的一个或多个累加的相关结果，从而判定在接收信号中是否存在一个或多个希望的信号并确定该信号的码相位。
14.如权利要求13所述的信号搜索器，其中累加器包括一个缓冲器，用于为所述N个码相位中的每一个码相位都存储一个累加相关结果。
15.如权利要求13所述的信号搜索器，包括在一个扫描周期内为N个码相位中的L个码相位确定最大相关结果的单元，其中累加器包括缓冲器，用于为上述L个码相位中的每一个码相位都存储一个累加相关结果以及标识各个码相位的相关计数，其中L是小于N的一个整数。
16.如权利要求15所述的信号搜索器，其中N/L的范围约为5到10。
17.如权利要求13所述的信号搜索器，其中，在每个扫描周期内，相关间隔包括L个组，其中每一组都包含J个相关间隔，其中L，J均为整数，且L＝N/J，该信号搜索器还包含一个检测器，用于为一个扫描周期内的包含J个相关间隔的每个组确定最大相关结果，且提供标识各组中相应相关间隔的计数，其中累加器包括一个缓冲器，用于为L个组中的每个组存储相关结果及其相关联的计数；以及合并器，用于在至少一个后继扫描周期中将为L个组中的每个组存储的相关结果加上以所述计数表示的相同码相位的相关结果。
18.如权利要求17所述的信号搜索器，其中只有当检测器判定由所述计数标识的同一码相位的相关结果是对于包含J个相关间隔的各个组的最大相关结果时，合并器才在相应的后继扫描周期内增加存储的相关结果。
19.如权利要求17所述的信号搜索器，其中N＝32768且J＝64。
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