[发明专利]通信系统使用的扩展频谱接收机

说明书

本发明总的涉及通信系统使用的扩展频谱接收机，更具体地是指适合于在不同传输多径上传播的多径信号的分集合并、为选择输入信号而设计的蜂窝式电话系统的扩展频谱接收机的改进电路结构。

近年来，对诸如蜂窝式电话系统的地面移动通信以及提高频谱效率技术的需求日益增长，在有限的频带内增大用户容量就变得更加重要。作为多址联接技术中的一种，提出了码分多址联接(CDMA)。相对于宽带内的伪噪声序列，利用锐相关特性，CDMA能够借助于扩展频谱通信技术实现高质量通信。在1992年4月28日出版的专利号为4,901,307、Gilhousen等发明的美国专利中发表了地面移动通信系统中使用的CDMA技术，这里将这份公开专利引作参考。在采用直接序列系统的扩展频谱通信中，为了增强分集效应，多径元件在称为分离多径接收机的接收机中承受最大比值合并。例如，在美国专利号为5109390的专利中公开了分离多径接收机，在这里将公开专利引作参考。

图7示出一个利用直接序列的传统扩展频谱通信系统。

将发射数据信号49输入到信息调制器50中。信息调制器50输出带宽仅满足发射数据信号49要求的窄带信号。扩展码发生器51的输出带宽比信息调制器50的输出带宽宽得多。通过使扩展码发生器51输出的伪噪声序列一类的信号扩展，使窄带信号在更宽的带宽上扩展，扩展频谱调制器52对信息调制器50的输出进行倍增并通过发射机天线53输出。在接收机中，扩展频谱解调器56将接收机天线54接收的宽带信号改变为窄带信号。这个转换是用扩展码捕获电路55输出的扩展码对接收到的宽带信号进行倍增而实现的，扩展码捕获电路55输出的扩展码与扩展码发生器51输出的扩展码是相同的。

通常，在发射过程中，从另外的发射机输出的信号或者热噪声所引起的干扰信号被叠加在发射信号中，如图7所示。然而，利用由对干扰信号具有很小互相关性的扩展码捕获电路55提供的扩展码，可以导致扩展频谱解调器56输出的干扰成分降低。

一般，如图8(a)所示，移动通信网络是多径的。移动台60通过传输多径62接收基地台59直接发射的直接波，也通过传输多径63接收从建筑物61反射的延迟波。图8(b)示出直接波和延迟波的功率电平。在接收机中，通过使扩展频谱解调器56工作的时间匹配，即扩展码捕获电路55产生的扩展码的相位与该多径信号的相位匹配，可以实现对一特定路径发射信号的解调。在这种多径通信中，延迟波干扰直接波。

所谓的分离多径接收机包括多个在不同时间工作的对接收信号进行多径分集合并的扩展频谱解调器。

图9示出分离多径接收机的扩展频谱解调器。图10示出在不同时间t₀、t₁、t₂、t₃和t₄，从不同方向达到接收机的信号功率电平。

多径电平检测器12确定接收波1(即多径信号16至20)的功率电平及其相位。相位分配电路14根据多径电平检测器12的输出13，分别确定扩展频谱解调器2至5的调制操作的相位(即信号接收时间)。作出这个相位确定是为了使分离多径接收机能够进行接收信号1的最大比值合并。

移动通信网络会经历瑞利衰落，所以，每个多径信号的功率电平总是在降落。每个衰减的多径信号的功率电平在20dB内变化。分离多径接收机通过使这些衰减多径信号合并，使接收质量的退化减至最小，这常常称为多径分集。

然而，由于瑞利衰落会妨碍分集合并器10中的最大比值合并，导致信号接收质量的降低，上述的传统扩展频谱解调器电路在多径信号的功率电平变化方面存在缺点。

以下参考图11和图12，将讨论有关这个问题的一个例子。为了说明简便起见，假设三个多径信号A、B和C已经到达图9中的接收机，接收机仅有两个扩展频谱解调器2和3。

图11示出多径信号A、B和C的功率电平的变化。图12示出合并信号的功率电平的变化。数字69表示多径信号A和B的合并信号的功率电平。数字70表示多径信号B和C的合并信号功率电平。数字71表示多径信号C和A的合并信号功率电平。

众所周知，典型的移动通信会经历衰落，所以，接收信号的幅度是按照瑞利分布不规则地变化的，但是，这里为说明简便起见，以正弦信号表示这一变化。