码分多址移动通信系统及其中的同步信号传输方法.pdf

提出了一种同步信号发送方法，以便在进行邻近蜂窝小区搜索或基站选择的过程中减轻施加于移动台的负担。这种同步信号发送方法被应用于一个CDMA移动通信系统，上述移动通信系统包括至少多个基站以及一个移动台。它使用一组短周期扩频代码以及一组长周期扩频代码来进行各信息符号的双重扩频，其中短周期扩频代码的重复周期相同于各信息符号的一个周期，同时被分配为所有各基站公用，并且长周期扩频代码的重复周期比各信息符号的周期长。

1.  在一个CDMA移动通信系统中的一种同步信号发送方法，上述移动通信系统包括至少多个基站以及一个移动台，所述同步信号发送方法包括下列各步骤：
使用一组短周期扩频代码以及一组长周期扩频代码来进行各信息符号的双重扩频，其中短周期扩频代码的重复周期与信息符号的周期相同，并且被同样地分配给所有基站，并且长周期扩频代码的重复周期比各信息符号的周期长，同时被不同地分配到所述的每一个基站；
向所述移动台发送双重扩频的各信息符号；以及
间歇地从所述多个基站向所述移动台发送一组同步信号，它仅被短周期扩频代码进行扩频，并且针对所述基站中的每一个基站，使各发送定时偏移预定间隔。

2.  根据权利要求1所述的同步信号发送方法，其中
所述执行双重扩频的步骤使用短周期扩频代码和长周期扩频代码执行信息符号的双重扩频，其中短周期扩频代码的重复周期与各信息符号的周期相同，并且被相同地分配给所有各基站，并且长周期扩频代码的重复周期比各信息符号的周期长，同时被不同地分配到所述的每一个基站，并且属于多个长周期扩频代码所分成的各群中的一个；
所述间歇地发送同步信号的步骤间歇地从所述多个基站向所述移动台发送一组同步信号，它仅被短周期扩频代码进行扩频，并且针对使用属于同一群的各长周期扩频代码的每一个基站，使各发送定时偏移预定间隔。

3.  根据权利要求1所述的同步信号发送方法，其中
所述同步信号发送方法进一步包括在多个基站接收定时信息的步骤；以及
所述间歇地发送同步信号的步骤间歇地从所述多个基站向所述移动台发送一组同步信号，它仅被短周期扩频代码进行扩频，并且针对所述基站中的每一个基站，根据所述定时信息，使各发送定时偏移预定间隔。

4.  根据权利要求1所述的同步信号发送方法，其中至少在一个小区的第一基站中的所述同步信号的发送定时和在该小区的第二基站中的所述同步信号的发送定时之间的一个间隔与该小区的第二基站中的所述同步信号的发送定时和在该小区的第三基站中的所述同步信号的发送定时之间的间隔相同。

5.  一种CDMA移动通信系统包括至少多个基站以及一个移动台，所述CDMA移动通信系统包括：
使用一组短周期扩频代码以及一组长周期扩频代码来进行各信息符号的双重扩频的装置，其中短周期扩频代码的重复周期与各信息符号的周期相同，并且被同样地分配给所有各基站，并且长周期扩频代码的重复周期比各信息符号的周期长，同时被不同地分配到所述的每一个基站；
向所述移动台发送双重扩频的各信息符号的装置；以及
间歇地从所述多个基站向所述移动台发送一组同步信号的装置，上述同步信号仅被短周期扩频代码进行扩频，并且针对所述每一个基站，使各发送定时偏移预定间隔。

6.  根据权利要求5所述的CDMA移动通信系统，其中
用于双重扩频的所述装置使用一组短周期扩频代码以及一组长周期扩频代码来进行各信息符号的双重扩频，其中短周期扩频代码的重复周期与各信息符号的周期相同，同时被分配为所有各基站公用，并且长周期扩频代码的重复周期比各信息符号的周期长，同时被不同地分配到所述的每一个基站，并且属于多组长周期扩频代码所分成的各群中的一个；以及
所述用于间歇地发送同步信号的装置从所述多个基站向所述移动台发送一组同步信号，上述同步信号仅被短周期扩频代码进行扩频，并且针对使用属于同一群的各长周期扩频代码的每一个基站，使各发送定时偏移预定间隔。

7.  在一个CDMA移动通信系统中用于与一个移动台进行通信的一个基站，所述基站包括：
使用一组短周期扩频代码以及一组长周期扩频代码来进行各信息符号的双重扩频的装置，其中短周期扩频代码的重复周期与各信息符号的周期相同，并且被同样地分配给所有各基站，并且长周期扩频代码的重复周期比各信息符号的周期长，同时被不同地分配到所述的每一个基站；
向所述移动台发送双重扩频的各信息符号的装置；以及
间歇地从所述基站向所述移动台发送一组同步信号的装置，上述同步信号仅被短周期扩频代码进行扩频，并且针对所述每一个基站，使各发送定时偏移预定间隔。

8.  根据权利要求7所述的基站，其中
所述用于执行双重扩频的装置使用一组短周期扩频代码以及一组长周期扩频代码来进行各信息符号的双重扩频，其中短周期扩频代码的重复周期与各信息符号的周期相同，并且被同样地分配给所有各基站，并且长周期扩频代码的重复周期比各信息符号的周期长，同时被不同地分配到所述的每一个基站，并且属于多组长周期扩频代码所分成的各群中的一个；以及
所述用于间歇地发送同步信号的装置间歇地从所述基站向所述移动台发送一组同步信号，上述同步信号仅被短周期扩频代码进行扩频，并且针对使用属于同一群的各长周期扩频代码的每一个扇区，使各发送定时偏移预定间隔。

9.  一种在CDMA移动通信系统中的移动台，其用于接收由一个基站所发送并且使用短周期扩频代码和长周期扩频代码被双重扩频的信息符号，以及一个由一个基站所发送并且仅仅被该短周期扩频代码所扩展的同步信号，该短周期扩频代码的重复周期与该信息符号的周期相同，并且被同样地分配给所有基站，该长周期扩频代码具有比该信息符号更长的重复周期，并且被不同地分配给所述基站的每一个，所述基站包括：
用于通过把目标集中在相对于已经被移动台所俘获的第一同步信号的接收定时偏离固定间隔的定时，搜索第二同步信号的装置；以及
用于俘获第二同步信号的装置。

码分多址移动通信系统 及其中的同步信号传输方法
本申请是在2000年10月13日在中国专利局递交名称为“码分多址移动通信系统及其中的同步信号传输方法”的00130481.X号专利的分案申请。
技术领域
本发明涉及在一个码分多址(CDMA)移动通信系统中的一种同步信号发送方法，一个CDMA移动通信系统以及一个基站。
背景技术
一个移动通信系统，像一种广泛流行的移动电话系统那样，通过将整个服务区域划分为被称为蜂窝小区的相当小的无线电区域来提供它的各项服务。如图1所示，这样一种系统包括多个基站10，用以覆盖已划分的无线电区域(蜂窝小区)，以及各移动台20，用以通过建立各无线电信道来跟各基站进行通信。
从一个基站10按照一定的发射功率发送出去的无线电信号在行进于空间的过程中遇到一定的衰减，并到达一个接收站点。随着介于发送与接收站点之间的距离的增加，无线电信号所经受的衰减也相应增加。因此，从一个遥远的基站10所发送的一个导频信道(的信号)以一种较低的接收电平被接收，而从一个附近的基站10所发送的一个导频信道(的信号)则以一种较高的接收电平被接收，这是一种常见的情形。然而，在实践中，传播损耗不仅取决于距离，并且还随着诸如地理环境和建筑物情况而发生改变。其结果是，随着移动台20的移动，来自各基站10的各导频信道的接收功率出现急剧的起伏。在来自基站10的各导频信道的接收电平经常出现起伏的情况下，高于所需接收电平的导频信道的信号在不断地改变，使得当前导频信道的接收电平突然降低，或者一条无法接收的信道的接收电平突然增加到高于可接收的电平。因此，为了以较好的质量接收来自各基站10的各种信号，对各移动台来说，重要的是连续地监测来自各基站10的导频信道的信号，并且选出最佳的基站10。
直接序列CDMA(DS-CDMA)是为使用相同的无线电频带的多个用户进行通信而实施的一种方案。通过使用一组扩频代码来扩展每一个用户的数据调制信号的频谱，使这种方案得以建立。借助于分配给该用户的一组扩频代码来标识每一个用户的无线电信号。
在DS-CDMA移动通信系统中，用以对各信号进行扩频的每一组扩频代码，是一组短周期扩频代码和一组长周期扩频代码的组合。短周期扩频代码具有相同于一个信息符号的长度的重复周期，并且被所有各基站所公用。与此相反，长周期扩频代码具有一个长于信息符号长度的重复周期，并且在不同的基站中，其长度也是不同的。
图2是一份概略图，说明在DS-CDMA移动通信系统中所使用的各种扩频代码。
在图2中，上层表示分配给各基站的长周期扩频代码，下层表示为所有基站所公用的短周期扩频代码。从每一个基站发送出去的各种信号被唯一地分配给该基站的长周期扩频代码所标识。
图3是一份概略图，说明在一个移动台从多个基站接收的各长周期扩频代码中的定时关系的一个实例。
图3假定一个不需要在各基站间建立同步关系的异步移动通信系统。因此，对于具体的各基站来说，被移动台所接收的长周期扩频代码的定时关系以随机方式发生。
因此，在一个异步移动通信系统中，各移动台必须迅速地找到一个其扩频代码和相位均为未知的导频信道。在作者K.Higuchi和F.Adachi合写的一篇题为“在蜂窝小区之间的异步DS-CDMA移动无线电通信中的快速蜂窝小区搜索算法”的论文中，叙述了一种用于获得一组扩频代码及其随机相位地快速方法，该文发表于IEICE通信学报E81-B卷，第7期，1998年7月。该方法向经过短周期扩频代码和长周期扩频代码的双重扩频的该导频信道的各部分提供一种“屏蔽符号”。在这里，该“屏蔽符号”仅用短周期扩频代码来扩频，而不使用长周期扩频代码。
图4是一份概略图，说明一条导频信道的结构。
首先，移动台使用为所有基站所公用的一组短周期扩频代码对接收信号进行解扩频。这使得移动台能够从已接收信号的一个屏蔽符号的定时关系中检出一个峰值，而跟长周期扩频代码的类型无关(第1步骤)。
接着，在从第1步骤中所抽取的定时关系中，移动台检出一组叠加在屏蔽符号之上的长周期扩频代码群，并且对被分配使用该长周期扩频代码的、打算跟它进行通信的基站所属的群加以标识(第2步骤)。
最后，将属于在第2步骤中所确定的群的长周期扩频代码当作候选者的集合，该移动台识别为该基站所使用的长周期扩频代码(第3步骤)。
在一个使用本方法的系统中，长周期扩频代码被依次地划分为各群。
如上所述，移动通信系统包括多个基站，并且每一个蜂窝小区包括被各定向天线所覆盖的各扇区。相应地，各移动台必须接收从大量的扇区所发送的各信号。此外，从各扇区发送的各信号被周围的建筑物所反射，并且在到达各移动台之前被分成许多条路径。因而，来自各扇区的各信号包括许多被延迟的电磁波。
其结果是，就大量的各种信号而言，各移动台必须在各代码或各定时关系为未知的条件下识别该长周期扩频代码并且建立定时同步关系。这就提出了一个重要问题，即，移动台在进行邻近的蜂窝小区搜索或基站选择中增加了负担，由此降低了基站选择的精确性。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而实施的。因此，本发明的一个目标就是提供一种技术，它能够在识别长周期扩频代码以及建立定时同步关系的过程中减轻移动台的负担，并且能够提高基站选择的精确性。
在本发明的一个第1方面，提供了在一个CDMA移动通信系统中的一种同步信号发送方法，上述移动通信系统包括至少多个基站以及一个移动台，所述同步信号发送方法包括下列各步骤：
使用一组短周期扩频代码以及一组长周期扩频代码来进行各信息符号的双重扩频，其中短周期扩频代码的重复周期与信息符号的周期相同，并且被同样地分配给所有基站，并且长周期扩频代码的重复周期比各信息符号的周期长，同时被不同地分配到所述的每一个基站；
向所述移动台发送双重扩频的各信息符号；以及
间歇地从所述多个基站向所述移动台发送一组同步信号，它仅被短周期扩频代码进行扩频，并且针对所述基站中的每一个基站，使各发送定时偏移预定间隔。
在本发明的一个第2方面，提供了一种CDMA移动通信系统包括至少多个基站以及一个移动台，所述CDMA移动通信系统包括：
使用一组短周期扩频代码以及一组长周期扩频代码来进行各信息符号的双重扩频的装置，其中短周期扩频代码的重复周期与各信息符号的周期相同，并且被同样地分配给所有各基站，并且长周期扩频代码的重复周期比各信息符号的周期长，同时被不同地分配到所述的每一个基站；
向所述移动台发送双重扩频的各信息符号的装置；以及
间歇地从所述多个基站向所述移动台发送一组同步信号的装置，上述同步信号仅被短周期扩频代码进行扩频，并且针对所述每一个基站，使各发送定时偏移预定间隔。
在本发明的一个第3方面，提供了在一个CDMA移动通信系统中用于与一个移动台进行通信的一个基站，所述基站包括：
使用一组短周期扩频代码以及一组长周期扩频代码来进行各信息符号的双重扩频的装置，其中短周期扩频代码的重复周期与各信息符号的周期相同，并且被同样地分配给所有各基站，并且长周期扩频代码的重复周期比各信息符号的周期长，同时被不同地分配到所述的每一个基站；
向所述移动台发送双重扩频的各信息符号的装置；以及
间歇地从所述基站向所述移动台发送一组同步信号的装置，上述同步信号仅被短周期扩频代码进行扩频，并且针对所述每一个基站，使各发送定时偏移预定间隔。
在本发明的一个第4方面，提供了一种在CDMA移动通信系统中的移动台，其用于接收由一个基站所发送并且使用短周期扩频代码和长周期扩频代码被双重扩频的信息符号，以及一个由一个基站所发送并且仅仅被该短周期扩频代码所扩展的同步信号，该短周期扩频代码的重复周期与该信息符号的周期相同，并且被同样地分配给所有基站，该长周期扩频代码具有比该信息符号更长的重复周期，并且被不同地分配给所述基站的每一个，所述基站包括：
用于通过把目标集中在相对于已经被移动台所俘获的第一同步信号的接收定时偏离固定间隔的定时，搜索第二同步信号的装置；以及
用于俘获第二同步信号的装置。
由于多个基站中的每一个都按照预定的间隔使各同步信号的各发送定时发生偏移，所以准备由移动台接收的各同步信号的的各定时关系受到限制。因此，移动台在进行邻近蜂窝小区搜索以及基站选择时的负担得以减轻。此外，由于各移动台依次知道它能按照由预定的时间段加以区分的各间隔，从不同的各基站接收各同步信号，所以它能够在将其定时关系缩小到来自所需各基站的各同步信号的同步关系的条件下，进行邻近蜂窝小区的搜索。这就能改进邻近蜂窝小区搜索的效率。
根据本发明的一个方面，在具有多组被依次地分成群的长周期扩频代码的移动通信系统中，各基站使用处于同一群之中的长周期扩频代码来发送各同步信号，按照预定的间隔使它们的定时关系发生偏移。这就使移动台有可能缩小长周期扩频代码群以及各同步信号的接收定时，由此在进行邻近蜂窝小区搜索或基站选择的过程中，减轻移动台的负担。
附图说明
从下面结合诸附图进行的各实施例的说明中，本发明的上述和其他目标、特征以及优点将变得更加明显。
图1是一份图，用以说明一个CDMA移动通信系统的配置；
图2是一份概略图，说明在一个DS-CDMA移动通信系统中使用扩频代码的一种方法；
图3是一份概略图，说明从各基站发送并且被一个移动台接收的信号中的长周期扩频代码的定时关系；
图4是一份概略图，说明一个导频信道的结构；
图5是一份方框图，说明根据本发明的一种移动通信系统的一个实施例的一种配置；
图6是一份概略图，说明根据本发明的一种移动通信系统的一个实施例的一种运行方式；
图7是一份概略图，说明根据本发明的一种移动通信系统的一个实施例的另一种运行方式；以及
图8是一份概略图，说明根据本发明的一种移动通信系统的一个实施例的又一种运行方式。
具体实施方式
现在参照诸附图对本发明进行说明。
图5是一份方框图，说明根据本发明的一种移动通信系统的一个实施例的一种配置，其中仅示出移动通信系统中与本发明有关的各部分。
移动通信系统500包括至少一个基站10，一个移动台20，以及一个定时管理器30。
被连接到定时管理器30以便从后者接收定时信息的基站10，跟移动台20进行无线通信。基站10包括至少一个长周期扩频代码发生器502，一个短周期扩频代码发生器504，一个长周期扩频代码群代码发生器506，一个第1组合器508，一个第2组合器510，一个扩频器512，一个发送定时调节器514，以及一组天线516。被连接到第1组合器508的长周期扩频代码发生器502产生长周期扩频代码，后者被唯一地分配到该基站，并且其重复周期比一组信息符号的周期长，上述信息符号在移动通信系统中被用于扩频。被连接到第1组合器508以及第2组合器510的短周期扩频代码发生器504产生短周期扩频代码，后者被所有各基站所公用，并且其重复周期相同于一组信息符号的周期，上述信息符号在移动通信系统中被用于扩频。被连接到第2组合器510的长周期扩频代码群代码发生器506产生长周期扩频代码的一组群代码。被连接到长周期扩频代码发生器502、短周期扩频代码发生器504以及扩频器512的第1组合器508，将长周期扩频代码发生器502以及短周期扩频代码发生器504产生的各扩频代码加以组合，并将其输出送往扩频器512。被连接到短周期扩频代码发生器504、长周期扩频代码发生器506以及开关SW的第2组合器510，将短周期扩频代码发生器504所产生的短周期扩频代码跟长周期扩频代码群代码发生器506产生的长周期扩频代码群代码加以组合，并将其输出送往开关SW。被连接到第1组合器508以及开关SW的扩频器512使用由第1组合器508所合成的扩频代码，对导频信道信息进行扩频，并将其输出送往开关SW。开关SW正常时将扩频器512连接到发送定时调节器514，但在屏蔽符号的定时时刻将第2组合器510连接到发送定时调节器514，这就是说，按照每一个固定的间隔，从第2组合器510发送同步信号。通过一条通信信道被连接到开关SW、天线516以及定时管理器30的的发送定时调节器514，从定时管理器30接收定时信息，并对通过天线516准备从扩频器512或第2组合器510发送到移动台20的信号的发送定时关系进行调节。被连接到发送定时调节器514的天线516跟移动台20进行无线通信。定时管理器30被连接到多个基站10，以便向每一个基站传送定时信息。移动台20跟基站进行无线通信。
下面，将参照图6-8，详细说明具有上述配置的移动通信系统的本实施例的一种运行方式。
图6是一份概略图，说明根据本发明的一种移动通信系统的一个实施例的一种运行方式。
在图6中，各基站BS1-BS5定期地各发送一组同步信号(屏蔽符号)，后者没有用长周期扩频代码进行扩频。如图6右下方所示，各基站BS1-BS5按照互相错开(偏移)的定时关系来发送这些同步信号。各偏移量被依次地固定到该系统的预定间隔，并且被各移动台所知晓。相应地，移动台在邻近的蜂窝小区搜索或者在基站选择中，通过把目标集中在按照固定间隔偏离于所接收的同步信号的定时的定时关系(该同步信号是从已经被移动台所获得的基站发送过来的)，从其他各基站搜索各同步信号，就能有效地获得多个同步信号，
图7是一份概略图，说明根据本发明的一种移动通信系统的一个实施例的另一种运行方式。
包括各基站BS1-BS3的各蜂窝小区分别地被划分为3个扇区1-3，其中的每一个各发送一组同步信号。如图7的右方所示，这些同步信号各按照一个固定的时间偏移量进行发送。如图7所示，在同一基站中，在各扇区之间，各同步信号的各发送定时分别按照固定的间隔发生偏移，使得各同步信号按照被分配到该系统的一个偏移量进行发送。
图8是一份概略图，说明根据本发明的一种移动通信系统的一个实施例的又一种运行方式。
在图8中，被各基站所使用的长周期扩频代码被划分为各群，使得各基站BS1-BS3使用属于群1的长周期扩频代码，BS4和BS5使用属于群2的长周期扩频代码，BS6-BS8则使用属于群3的长周期扩频代码。如图8的右下方所示，在同一群中从各基站发送的各同步信号的各发送定时分别按照一个固定间隔彼此错开。
顺便说一句，为了将本发明应用于处于不同位置的多个基站，有必要安装一个外部定时信号源，以便对准各基站的时间轴。为了做到这一步，上述实施例使用了定时管理器30。然而，本发明并不局限于此。例如，它可以使用全球定位系统(GPS)或者一个有线网络作为定时信号源，以产生类似的效果。
如上所述，根据本发明，由于各基站各自按照预定的时间间隔使它们的同步信号发送定时发生偏移，所以移动台可以使各同步信号的接收定时变窄，所带来的好处是在邻近蜂窝小区搜索或基站选择中能使移动台减轻负担。由于移动台依次知道它能够按照预定的固定间隔而发生偏移的定时关系来从各基站接收各同步信号，所以它能够把目标集中在来自打算与之进行通信的基站的同步信号的所需的定时关系，来进行邻近蜂窝小区的搜索，由此改进邻近的蜂窝小区搜索的效率。
而且，在根据本发明的移动通信系统中，将各长周期扩频代码依次划分为各群，使用在同一群中的各长周期扩频代码的各基站分别按照以固定间隔使各发送定时发生偏移来发送它们的各同步信号。这就使得移动台能够限制各长周期扩频代码的群以及同步信号的接收定时，由此在邻近蜂窝小区搜索或基站选择中减轻移动台的负担。
以上已经就各优选实施例对本发明进行了详细的说明，并且对专业人士来说，通过以上的说明他们都明白，在不背离本发明的广义方面的前提下，可以作出各种变更和修改，并且因此，作者打算在所附的权利要求书中，将处于本发明的真正的精神实质范围之内的所有这样的变更和修改都加以覆盖。