码分多址无线通信的接收 方法及接收装置 本发明涉及在采用CDMA(码分多址)作为无线访问方式的无线通信中、进行所在小区(cell)搜索和外围小区搜索的接收方法及接收装置。
在现有的采用CDMA的无线通信方式中的接收装置中，例如在移动机中，在电源接通时和处于等待状态时对自己应在小区的判定、对自己所在小区的外围小区的搜索、或者对自己接收的多路径的搜索，用专用的称为搜索器的设备来进行。
图1A示出现有的CDMA无线通信的移动机的接收装置结构的一个例子。以下说明在此结构中接收信号地流程。在天线11上接收到的信号，由无线部12解调，变换为基带信号。该基带信号由A/D转换器13变换为数字信号。在多路径搜索器15检出的扩展码信息和帧时刻供给码产生器141～144。因此，在码产生器141～144生成与发送端的扩展码同步的码。从而，在相关器161～164，将来自A/D转换器13的基带信号与来自码产生器141～144的扩展码分别相乘以进行反扩展，由此取出原来的信号。然后，这些已反扩展的信号在检波器171～174分别检波并在RAKE合成器18合成后，传给信号处理部19。这里，在由相关器161～164进行的反扩展处理中，可以分离出接收信号中包含的来自不同传输路径(多路径)的信号，因此该接收处理是具有路径分集效应的RAKE接收。
在现有的结构中，移动机接收装置配备有由码产生器14i、相关器16i、检波器17i构成的进行接收信号的反扩展及检波的接收支路(finger)Fni，和与之独立的专用于进行接收通道的多路径搜索的多路径搜索器15。以下说明在该现有结构中从电源接通时的启动工作、即判定自己所在的小区起，到开始信号接收的工作概况。移动机的电源接通后，移动机首先通过多路径搜索器15取入来自A/D转换器13的基带信号，进行自己应在小区的搜索。多路径搜索器15的结构如图1B所示。生成码号码指定器23从存储器24读出候选基站的扩展码，向码产生器指定应生成的扩展码。码产生器25生成该指定的扩展码，由乘法器26将该扩展码与来自A/D转换器13的输入信号相乘。相关值计算器27由乘得的结果计算输入信号和码产生器25生成的扩展码的相关值。判定算出的相关值是否比规定的阈值高，指定输入信号的扩展码，判定所在小区。这里，识别小区的扩展码通常采用重复周期非常长的扩展码。对全部长周期扩展码(也简单地称为长码)逐个进行与输入信号的相关，所以进行自己所在小区的扩展码的判定非常耗费时间。
在现有的结构中，没有搜索各接收支路Fn1～Fn4的相关值达到峰值的时间的功能，而由另设的搜索器15进行小区搜索和多路径搜索，因此很难进行高速搜索。此外，为了进行高速搜索需要准备多个搜索器。
在CDMA无线通信方式中，采用同一载频进行通信，小区识别必须在扩展码和接收信号之间确立同步之后进行。在用长周期扩展码的种类或相位进行小区识别的系统(例如IS-95)中，进行小区搜索时候选的长周期扩展码的数目非常之多。此外，长周期扩展码由于其重复周期非常长，因此判定一个扩展码需要很长时间。
因此本发明的目的在于提供一种接收方法，使得小区搜索电路规模不致因采用长码而大幅度增加，并能高速进行。
为了解决此问题，本发明不设专用的搜索器，而由同一结构的多个接收支路，根据情况各自承担搜索器及RAKE接收支路的功能。
根据本发明，由来自码产生装置的多个扩展码对接收信号分别进行反扩展，在具有将该已反扩展的接收数据分别取出的多个接收支路的CDMA无线通信接收装置的接收方法中，包含将所述多个接收支路的至少一个用于小区搜索的步骤。
在所述方法中，在所述接收装置启动时，也可以给所有的所述接收支路分别设定不同的扩展码，同时进行小区搜索。
在所述方法中，在等待工作时，所述多个接收支路也可以分别交替进行小区搜索和控制通道接收之间的切换。
在所述方法中，在等待工作时以及通话工作时，也可以将至少一个接收支路用于通话通道接收，而将其余的接收支路都用于小区搜索。
在所述方法中，在等待工作时，也可以根据等待控制通道的接收电平互补地改变用于所述等待控制通道接收的接收支路数目和用于小区搜索的接收支路数目。
在所述方法中，也可以检出等待工作时等待控制通道的多路径，并根据检出的多路径的变动来改变等待控制通道的接收时刻。
在所述方法中，也可以给未用于所述等待控制通道的接收的一个支路设定所述等待控制通道的扩展码和所述多路径的接收电平高于阈值的新的时刻，并用该接收支路开始接收，然后停止接收电平最低的控制通道接收支路对控制通道的接收。
在所述方法中，也可以根据通话工作时的通话通道的最大接收电平互补地改变用于所述通话通道接收的支路数目和用于小区搜索的支路数目。
在所述方法中，也可以检出通话工作时的通话通道的多路径，并根据检出的多路径的变动来改变通话通道的接收时刻。
在所述方法中，也可以包含下述步骤：给未用于所述通话通道的接收的一个支路设定所述通话通道的扩展码和接收电平高于阈值的新的时刻，并用所述接收支路开始通话通道的接收，然后停止接收电平最低的通话通道接收支路对通话通道的接收。
本发明的接收装置用来自码产生装置的多个扩展码分别对接收信号进行反扩展，在具有将已反扩散接收数据分别取出的多个接收支路的CDMA无线接收装置中，配有给所述多个接收支路的一个或多个设定不同的扩展码、并使用由此输入的各相关值进行小区搜索的小区搜索控制部件。
以下结合附图详细说明本发明的优选实施例，其中，
图1A是现有的CDMA无线通信方式中的移动机的接收装置的功能结构框图。
图1B是图1A中的多路径搜索器15的功能结构框图。
图2是本发明一实施例的功能结构框图。
图3是移动机的存储器24中存储的扩展码和基站的对应表的例子的图。
图4是说明应用本发明的接收工作的例子的时序图。
图5是说明应用本发明的接收工作的另一例子的的时序图。
图6是说明应用本发明的小区搜索方法的上电后控制通道搜索工作的流程图。
图7是说明应用本发明的小区搜索方法的等待工作的流程图。
图8是说明由所在小区的控制通道接收检出的多路径的检出电平和检出时刻的例子的图。
图9是说明多路径的检出状态的变化的例子的图。
图10是应用本发明的小区搜索方法的通话模式的工作流程图。
图2示出应用本发明的移动机的接收装置的结构的例子，和图1A对应的部分具有同样的标号。在本实施例中，与图1A所示的装置不同，省略了多路径搜索器15，而设置了存储扩展码号码的存储器24和小区搜索控制部31。如图3所示，存储器24中举例说在各个地址分别预先存储了各个基站号码、以及和该基站号码对应的长周期扩展码的号码。
一般来说，在CDMA移动通信系统中，各小区由一个长周期扩展码(长码)和多个(例如3个)短周期扩展码(也可简单地称为短码)的各个码之间的组合来构成通话通道、控制通道、导引通道。尽管各个小区使用不同的长周期扩展码，但也可以在所有小区共同使用三个短周期扩展码组。以下说明中使用的术语“扩展码”指的是长周期扩展码、或者其与短周期扩展码的组合。各小区的基站由导引通道经常发送包含识别该基站的信息、该小区的外围小区的基站识别信息、以及维护信息等的导引信号。移动机能够分别测定多个小区的导引通道的接收电平(或S/N)，并判定离哪个基站近，即，属于哪个小区。此外通过接收来自所在小区的基站的导引通道，能得到外围小区信息(外围小区使用的长周期扩展码信息)。控制通道用于呼叫及其他通信控制信号的发送和接收。
基站将例如通话信号乘以(异或逻辑)扩展码然后发送出去，移动机将该扩展通话信号乘以(异或逻辑)反扩展码而得到通话信号，移动机使用的反扩展码和基站使用的扩展码完全相同。因此，在使用前述的长周期扩展码和短周期扩展码的组合作为扩展码的情况下，移动机使用与此相同的长周期扩展码和短周期扩展码的组合作为反扩展码。本发明与移动机的CDMA接收有关，并使用反扩展码对接收信号进行反扩展，但因为反扩展码和发送端的扩展码完全相同，所以以下将反扩展码简称为扩展码。
由基站发往移动机的呼叫何时发生是未知的，因而移动机有必要监视控制通道，但为了节省移动机的耗电，一般，周期性地接收控制通道，监视是否有发往移动机的呼叫。此状态称为等待状态。因移动通信系统而异，也有导引通道兼作控制通道的情况，此时测定控制通道的接收电平来判定所在小区，或者获得外围小区信息。在以下本发明的说明中，因采用的移动通信系统而异，控制通道的接收电平的测定及控制通道的接收信息是指导引通道的接收电平的测定及接收信息或者控制通道的接收电平的测定及接收信息这二者中的一个。
将天线11接收的无线信号变换为基带信号，反扩展后进行RAKE合成，送至信号处理部19，这一信号流程与现有的移动机接收装置相同。本实施例与现有的结构相比，没有独立的多路径搜索器，而是采用接收支路Fn1～Fn4由小区搜索控制器31进行小区搜索。移动机的工作模式，如图4及5周时序图对应用本发明的接收工作的两个例子所说明的那样，分为三个模式：(a)上电后最早进行的所在小区的控制通道搜索模式(这里称为启动模式)、(b)捕捉所在小区的控制通道后的来话等待模式、及(c)通话模式。
图4及5的两个工作例子，在启动模式中都将所有的接收支路Fn1～Fn4用于小区搜索。此外在通话模式中用一个或多个接收支路进行小区搜索，而用其余的接收支路进行通话通道的接收。图4和5的工作例子的差别在于，在等待模式中，图4的例子用全部接收支路交替切换地进行小区搜索(最大接收电平及其时刻的测定)和控制信号接收，与此不同，图5的例子在等待模式中用一个或多个接收支路进行小区搜索，而用其余的接收支路进行控制信号的接收。移动机在此三个模式的任一个中，都经常搜索属于哪个小区，即离哪个基站最近。以下，对应用本发明的接收方法的这些工作模式依次进行说明。(a)启动模式
移动机电源接通后，按照图6所示的处理流程，首先进行该移动机的所在小区的判定。小区搜索控制器31从存储器24读出与接收支路数目相同的候选的扩展码(在图4及5的各例中为C1～C4的四个)，用其分别对码产生器141～144独立进行设定(步骤S1)。码产生器141～144生成指定的扩展码(步骤S2)。在相关器161～164中，用分别生成的各个扩展码对输入信号求相关值(步骤S3)。小区搜索控制器31对各相关器161～164分别算出的最大的相关值(与接收电平对应)及取得这些相关值的时刻分别进行存储(步骤S4)。小区搜索控制器31将算出的相关值与预定的阈值VT1进行比较(步骤S5)，在没有超过该阈值VT1的扩展码的情况下，在步骤S6中从存储器24中读出新的候选的4个扩展码C5～C8，对码产生器141～144分别进行设定，并返回步骤S2，重复步骤S2～S6的处理，直至在步骤S5中找到大于阈值VT1的扩展码。在图4及5的各例中示出了用第二次选择的4个小区的候选扩展码C5～C8中的C6检测到超过阈值VT1的接收电平的情形。
在步骤S5中如果检出一个或多个超过阈值VT1的扩展码，则将给出最大相关值的扩展码判定为所在小区的扩展码(步骤S7)。在图4的工作例子中，将由扩展码C6得到的各相关值的峰值分别判定为多路径检出信号，用判定的扩展码C6和其峰值的时刻按照从大到小的顺序分别对所有的接收支路的码产生器141～144进行设定(步骤S8)。由此，4个接收支路Fn1～Fn4在判定为所在小区的控制通道中开始4个多路径的RAKE接收(步骤S9)，进入等待状态。但是，在图5的例子中，至少一个接收支路用于小区搜索，在步骤8，给码发生器141～144中除Fn4外的其余(例如3个)接收支路Fn1、Fn2、Fn3的码产生器设定该判定的所在小区的扩展符号C6。然后，将由该判定的扩展码C6所得的相关值的多个峰值的时刻判断为多路径信号的接收时刻，对设定了判定扩展码C6的三个相关器，按照这些相关值从高到低的顺序指定其时刻，作为扩展码和接收信号相乘的时刻(接收时刻)(步骤S8)。由此3个接收支路Fn1、Fn2、Fn3开始了判定为所在小区的控制通道的接收，其余的一个接收支路Fn4继续小区搜索工作(步骤S9)，进入等待状态。(b)等待模式
下面，参照图7来说明本实施例的移动机接收装置等待中的小区搜索时的工作。如前所述，移动机上电后捕捉所在小区基站的控制通道(即，寻找所在小区的扩展码)，一旦进入等待接收来话信号的状态，在以下说明的等待时的工作模式中，移动机在周期性地接收来自所在小区基站的控制通道(接收控制信号)的同时，周期性地测定所在小区及外围小区的控制通道的接收电平(小区搜索)。即，由一个或多个接收支路(在图4的例子中为4个接收支路Fn1～Fn4，在图5的例子中为3个接收支路Fn1、Fn2、Fn3)接收所在小区的控制通道，获得外围小区的基站信息(外围小区的控制通道扩展码信息)，并监视有无发往该移动机的来话信号(步骤S1)。如果有来话信号，则进入后面要说明的通话模式。如果没有来话信号，则在步骤S2中，为了在图4的例子中最大限度达到缩短小区搜索所需时间的效果，用从所在小区和外围小区的控制通道的扩展码中一次选出的与支路数相等数目的(此例为4个)扩展码对全部接收支路Fn1～Fn4的码产生器141～144进行设定。然后在步骤S3中对各个设定的扩展码产生的相关器输出峰值和峰值时刻进行测定。即，相关器161～164计算来自各码产生器的扩展码和接收信号之间的相关值。由此在图4的例子中可以同时判定4个外围小区的接收电平，可实现高速的小区搜索。在图5的例子中，在步骤S2中用从所在小区和外围小区的控制通道扩展码选择的3个扩展码分别对3个接收支路Fn1、Fn2、Fn3进行设定。
其次，在步骤S4中，小区搜索控制器31根据这些相关器计算的相关值监视来自外围小区的接收电平，判定是否有接收电平比所在小区的接收电平高的外围小区。如果没有则在步骤S5中分别用先前设定的自己所在小区的控制通道的扩展码C6和时刻对码产生器141～144(在图5的例子中为这里面的3个)进行设定，在步骤S6中通过定时器的作用停止一段规定的时间，然后返回步骤S1。如果在步骤S4中有接收电平比所在小区高的外围小区，则判定该小区为移动所向小区，在步骤S7中用移动所向小区的控制通道的扩展码和时刻对所有接收支路(在图5的例子中为3个接收支路)进行设定，移至步骤S6。在步骤S6的停止时间，接收装置的电源关闭。通过重复步骤S1～S6，进行等待模式中的间歇的接收电平测定，节省了移动机的电力消耗。
如上所述，在等待状态，由一个或多个接收支路周期性地进行所在小区的控制通道的接收，同时，由其余的接收支路周期性地测定所在小区及外围小区的接收电平。图8是测定所在小区的接收电平时得到的在各个多路径的检出时刻获取的接收电平的例子。为了将此例用于图5的工作例子，用接收电平高于阈值VT2的3个检出时刻t1、t2、t5对例如接收支路Fn1、Fn2、Fn3的码产生器161、162、163进行设定，这些接收支路Fn1、Fn2、Fn3使用相同的反扩展码C6，在设定的这些时刻周期性地接收控制通道。在图7的步骤S1中，在控制通道接收到来话信号后，用通话通道的扩展码对这些接收支路Fn1、Fn2、Fn3进行设定，进入通话模式。此时，通话通道的信号和控制通道的信号都是从同一基站(同一地点)发送的，因此可以认为产生同样的多路径。因此，多路径接收时刻可以继续使用原来的控制通道接收时的时刻。
一般，控制通道的信号质量可以比通话通道的信号质量低，因此用于等待时的控制通道的接收的接收支路的数目可以比后述的用于通话时的接收的支路数少。此外在控制通道的最大接收电平比预定阈值VT3高的情况下，将用于控制通道的接收的支路数定为(例如)一个，在其最大接收电平的时刻进行接收，将其余的接收支路全部用于小区搜索，如果最大接收电平在阈值VT3和VT2之间，则按照接收电平从大到小的顺序在两个接收电平峰值的时刻由两个接收支路进行RAKE接收，如果接收电平小于阈值VT2则按照接收电平从大到小的顺序在3个峰值的时刻由3个支路进行控制通道的RAKE接收，这样也可以根据控制通道的接收电平改变用于控制通道接收的支路数。
如图8所示，在用3个接收支路Fn1、Fn2、Fn3接收控制通道的状态下，随着多路径的变动，同一控制通道的多路径接收状态从图8所示的状态变换到例如如图9所示的那样，在时刻t1处的峰值降至阈值VT2以下，在时刻t3处的峰值升至阈值VT2以上，在此情况下，中止由接收支路Fn1在接收时刻t1的控制信号的接收，将接收支路Fn1分配为小区搜索(接收电平测定)，然后把时刻t3的控制通道的接收设定在接收支路Fn4。继续原来由接收支路Fn2、Fn3在时刻t2、t5的接收。即使多路径的接收状态发生变动，也可以这样地选择最佳的多路径来进行接收。此外，如果控制通道的接收电平大(从而通话通道的接收电平也大)，则可减少用于所在小区的控制通道的接收的支路数(或用于通话通道的接收支路数)，如将减少的支路追加给小区搜索，则可提高小区搜索速度，由此可缩短控制通道间歇接收中电源的各个接通时间。(c)通话模式
下面参照图10来说明本实施例的通话过程中的工作、特别是通话过程中的小区移动的概况。通话过程中，在接收支路Fn1～Fn4之中使用如上所述选择的几个接收支路进行接收信号的反扩展，而用其余的接收支路进行小区搜索。这里，为了简单，如图4及5的例子所示，将用于小区搜索的接收支路数作为1来进行说明。
首先小区搜索控制器31如前所述地对于小区搜索以外的各接收支路Fn1、Fn2、Fn3按相关值(接收电平)从大到小的顺序指定应生成的扩展码和应乘的时刻(步骤S1)。在通话过程中，对于用于小区搜索的接收支路Fn4，根据基站通知的外围小区信息依次设定自己所在小区及外围小区的扩展码(步骤S2)，测定由设定的扩展码得到的最大接收电平及其时刻，并存储到小区搜索控制器31中(步骤S3)。
在步骤S4中判定是否有接收电平比存储在小区搜索控制器31中的自己所在小区的接收电平高的外围小区。如果没有，在步骤S5中停止一定时间后，返回步骤S2，再次进行小区搜索。如果在步骤S4中判定为存在接收电平比自己所在小区高的外围小区，则判定移动机正在向其外围小区移动，在步骤S6中将外围小区接收电平最大的小区判定为移动所向小区。在步骤S7中，对当前未用于通话通道的接收的接收支路Fn4，设定移动所向小区的通话通道的扩展码和时刻，开始该通话通道的接收。然后，在步骤S8中停止进行自己所在小区的通话通道的接收的支路中接收电平最低的支路的接收，在步骤S9中判断接收自己所在小区的通话通道的全部支路向移动所向小区的通话通道的切换是否结束，如果未结束则返回步骤S7，在步骤S7、S8中进行同样的通道切换。如果判定通话通道接收支路已全部切换为移动所向小区的通话通道，则在步骤S10中将未用于通话通道的接收的支路重新设定为应使用于小区搜索的接收支路，返回步骤S2。
在上述通话模式中，也和参照图8及9说明过的等待模式一样，如果接收电平大则减少用于通话通道的接收的接收支路数，并增加该数目的用于小区搜索的接收支路数，如此可以根据接收电平来互补地改变用于通话通道的接收的支路数。由此能提高小区搜索的效率。此外，也可以按照和用图8及9说明过的步骤同样的步骤，根据随多路径变动而产生的通话通道的接收电平的峰值变动，来改变通话通道的接收时刻的选择。
在上述中，作为相关器161～164可使用匹配滤波器或滑动(sliding)相关器。此外，在基站的接收装置中也可以根据移动机的不同而改变使用的RAKE接收支路数等来灵活地使用接收支路。
如上所述，本发明将通常进行接收信号的反扩展的接收支路构造成能灵活进行所在小区搜索及外围小区搜索，因而可进行高速的所在小区搜索及外围小区搜索。由此可例如缩短移动机上电时的开始服务之前的时间而改善服务，也可通过小区搜索时间的缩短来实现更长的等待接收时间。