[发明专利]扩频通信系统全频谱发射功率跟踪收方相时和能量的方法和设备

说明书

                            发明背景发明领域

本发明涉及诸如无线电数据或电话系统和卫星中继器型扩频通信系统等多址通信系统。具体地说，本发明涉及通过使用多信道载波信号的可用能量，抽取并跟踪扩频通信系统中用户信道频率和相位的方法和设备。本发明还涉及采用供通信系统中不同用户用的若干个码分扩频型通信信号，使系统各用户可分别抽取并跟踪其信号频率和相位参考的方法。背景技术

已经开发了各种多址通信系统，用于在许多系统用户之间传递信息。这类多址通信系统所用的技术包括时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)和诸如振幅压扩单边带(ACSSB)的AM调制方案，这些技术的基础是本领域中公知的。但是，诸如码分多址(CDMA)扩频技术等扩频调制技术比其它调制方案具有明显的优势，特别是在为许多通信系统用户提供服务时。美国专利第4,901,307号的发明内容揭示了CDMA技术在多址通信系统中的运用，该专利的名称为“采用卫星或地面中继器的扩频多址通信系统”，授权于1990年2月13日，并且已转让给本发明的受让人，其内容通过引用包括在此。

第4,901,307号专利揭示了一种多址通信系统技术，在该技术中，大量普通的移动或远端系统用户分别使用收发信机，以便例如通过公用电话交换网与其它系统用户或所希望的信号接收方通信。收发信机用码分多址(CDMA)扩频型通信信号通过卫星中继器和关口站或地面基站(有时也称为区站或蜂窝区)进行通信。这种系统可在系统用户之间以及与通信系统相连的其它用户之间传递各种类型的数据和话音通信信号。

因为在某一区域内全频谱被系统用户同时使用，并且可以跨越系统服务的不同区域被重复使用多次，所以诸如美国专利第4,901,307号中所揭示的、使用扩频型信号和调制技术的通信系统比使用其它技术的通信系统增大了系统用户的容量。使用CDMA技术使利用所给频谱的效率比使用其它多址技术所获得的效率有所提高。使用宽带CDMA技术还能更轻松地克服常规通信系统特别是地面中继器中遇到的诸如多路径衰落等问题。

在宽带CDMA信号处理中用来产生各种通信系统信号的基于伪噪声(PN)码的调制技术提供了相当高的信号增益。只要路径长度差产生超过PN筹元周期(即带宽的倒数)的相对传播时延，该技术便能更快地区分频谱类似的通信信号，即可快速区别穿过不同传播路径的信号。如果在CDMA通信系统中使用比方说大约1兆赫的PN筹元速率，那么就能用全扩频处理增益来区分或鉴别路径时延或到达时间相差多于一微秒的信号或信号路径，其中全扩频处理增益等于扩频频带与系统数据速率的比，而一微秒的路径时延对应于大约1,000英尺的路径长度差。一般城市设施的路径时延差超过一微秒，但在某些地区，此时延可达10-20微秒。

鉴别多路径信号的能力使多路径衰落的严重程度大为降低，但由于临时路径的时延差非常小，所以一般不能将衰落完全消除。尤其对于来自建筑物或其它地表面的多路径反射大为减少的卫星中继器或定向通信链路，存在着时延较短的路径。因此，希望提供一些信号分集形式，作为降低与有关用户(或中继器)移动相关的衰落和附加问题之劣化作用的方法。

一般来说，在扩频型通信系统中，产生或使用三种类型的分集，它们是时间分集、频率分集和空间分集。时间分集可以通过重复数据、对数据或信号分量进行时间交织，以及进行差错控制编码来获得。在宽带上传播信号能量的CDMA本身提供了一种频率分集形式。因此，频率选择性衰落只影响CDMA信号带宽的一小部分。

空间或路径分集可以通过以下方式获得，即对于地面中继器系统，通过两个或多个基站或天线为一个移动或远端用户提供并行链路构成的多个信号路径，或者对于空间中继器系统，提供两个或多个卫星波束或独立卫星。也就是说，在卫星通信设备中，或者对于室内无线电通信系统，通过特意用多根天线或多个收发信机发射和接收，来获得路径分集。另外，还可通过利用可以分开接收并处理通过各不同传播时延路径到达的信号的天然多路径环境，获得路径分集。

如果有两条或多条信号接收路径具有足够大的时延差，比如大于一微秒，那么可以用两个或多个接收机分开接收这些信号。由于这些信号一般具有独立的衰落特性或其它传播特性，所以可以用接收机分开处理信号并用分集合并器将输出合并，以提供最终的输出信息或数据，并克服单路径中存在的问题。因此，只有当达到两个接收机的信号以相同方式并且同时经历衰落或干扰时，性能才有损失。为了利用多路径信号，必须使用允许进行路径分集合操作的波形。