專利名稱：利用自適應(yīng)數(shù)量傳輸路徑接收超寬帶信號的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用自適應(yīng)數(shù)量傳輸路徑接收超寬帶信號的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
利用超寬帶信號(也稱為UWB)的無線電通信技術(shù)不使用載頻。該技術(shù)不用調(diào)制信號或支持載波，而是利用具有小于1納秒的極短寬度的承載脈沖在基帶中直接傳輸要傳輸?shù)男畔?，并且因此需要?shù)GHz的很大帶寬。
因為這些脈沖以低功率傳輸，所以傳輸信號的功率譜密度很低。
因此UWB信號不是連續(xù)信號，而是具有很低周期比(cyclicalratio)的很短的脈沖序列。
通常情況下，通過偽隨機(jī)序列控制的時間跳動(跳時)，執(zhí)行該類型信號傳輸?shù)亩嗦方尤?。可以通過波形因數(shù)或甚至連續(xù)脈沖的延遲，對信號進(jìn)行幅度調(diào)制。
與利用載波的基本技術(shù)概念相比，發(fā)送和接收UWB信號的技術(shù)僅僅是這種技術(shù)，并且與檢測擴(kuò)頻信號的技術(shù)類似。
特別地，用于UWB信號的“梳狀”接收機(jī)被設(shè)計用于在具有干擾的環(huán)境下工作，其中，使用這些接收機(jī)的位置的布局產(chǎn)生了復(fù)雜的傳輸信道，由于很多次(secondary)傳輸路徑的原因，這些傳輸信道是變化的或緩慢變化的，并且，該布局實際上阻止了直接可見的傳輸路徑的存在。
為此原因，因此從當(dāng)前技術(shù)所知的用于UWB信號的接收機(jī)通常具有被稱作“梳狀”的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是從擴(kuò)頻信號接收機(jī)的結(jié)構(gòu)得到的。
如圖1A所示，上述UWB接收機(jī)包括經(jīng)由梳子“單元”的接收支路，每個接收支路處理一個給定的接收路徑。根據(jù)接收機(jī)設(shè)計者所追求的目標(biāo)，在將αi、αj、αN進(jìn)行加權(quán)之后，重新組合各接收支路的輸出。
為了確保接收機(jī)的正確工作，必須分配其中一個接收支路，用來搜索脈沖的新的次和/或主傳輸路徑。因為“梳狀”UWB接收機(jī)具有“N”個單元或路徑，所以必須提供N+1個接收支路。
如圖1B所示，在梳狀UWB接收機(jī)的情況下，接收支路由模擬相關(guān)器、相關(guān)模式發(fā)生器和模擬積分器組成。由接收機(jī)的控制邏輯發(fā)起相對于所述接收支路的路徑跟蹤。
將梳狀UWB接收機(jī)同步時，該接收機(jī)的控制邏輯發(fā)起脈沖到達(dá)時間對應(yīng)的模式的產(chǎn)生。這樣就產(chǎn)生了一個相關(guān)模式，該相關(guān)模式被配置為與接收的脈沖具有高的互相關(guān)(intercorrelation)值，而與白噪聲具有零互相關(guān)值。高中等互相關(guān)值表示存在直接脈沖或次脈沖。
圖1C示例性地描述了該原理在2-PPM數(shù)字調(diào)制情況下的一個例子，通過在時間上錯開的兩個脈沖A和B的傳輸，描述了二進(jìn)制值0和1的傳輸。
配置該相關(guān)模式，使得對于與傳輸0值對應(yīng)的非錯開脈沖(A)，互相關(guān)系數(shù)為正；而對于與傳輸1值對應(yīng)的錯開脈沖(B)，互相關(guān)系數(shù)為負(fù)；沒有脈沖時，互相關(guān)系數(shù)為0。因此，該相關(guān)模式相對于對稱中心是對稱的。
然而，因為一個符號通常是在數(shù)個脈沖上進(jìn)行編碼的，所以，相對于同一符號，必須將獲得的各脈沖的互相關(guān)系數(shù)的值進(jìn)行積分，從而獲得該符號的全局相關(guān)系數(shù)值。將該值發(fā)送到接收機(jī)的控制邏輯，以便在該位置根據(jù)所用編碼方法解釋該值，從而得到所傳輸?shù)姆枴?br> 圖1D示出了兩個同時具有偽隨機(jī)序列的用戶的PPM調(diào)制的情況下的另一個具體例子。該例子中，符號被重復(fù)了三次，所以每個用戶發(fā)送了三個表示相同符號的脈沖。因此，符號時間Ts被分成三個Tf幀，每個用戶在每個Tf幀中對單個唯一的脈沖進(jìn)行了編碼。
根據(jù)屬于每個用戶的偽隨機(jī)序列的值，該脈沖在Tf幀中的位置相對于基本幀間隔是固定的。最后，當(dāng)所示二進(jìn)制傳輸是值1時，每個脈沖相對于每個基本幀間隔的開始點錯開時間長度δ，而當(dāng)傳輸值0時，沒有錯開操作。
上述梳狀UWB接收機(jī)的復(fù)雜性過高，因為每個附加的單元都預(yù)示著對附加接收支路的積分。因此，鑒于積分、空間需求、成本和消耗方面的原因，對于該類型接收機(jī)可以具有的單元數(shù)量，限制是比較嚴(yán)格的。
實際上，很少能夠使梳狀UWB接收機(jī)具有多于4個單元，即五個可操作的接收支路。
因此，該類型接收機(jī)僅限于高級應(yīng)用，其中，與連接質(zhì)量方面的總體效果標(biāo)準(zhǔn)相比，成本標(biāo)準(zhǔn)是次要的。
已經(jīng)構(gòu)想了完全數(shù)字化的梳狀UWB接收機(jī)解決方案，其中在天線輸出端直接將接收信號數(shù)字化。然而，由于上述數(shù)字化信號完全基于軟件處理，所以該類型接收機(jī)的結(jié)構(gòu)不再與傳統(tǒng)梳狀結(jié)構(gòu)一致，由于當(dāng)前模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器不適用于該類型，并且當(dāng)前數(shù)字信號處理器不能實時地執(zhí)行施加在上述數(shù)字信號上的數(shù)字處理操作，所以，該類型解決方案當(dāng)前是不可行的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服當(dāng)前技術(shù)在使用梳狀UWB信號接收機(jī)中的所有缺點。
特別地，本發(fā)明的一個方面是使用一種接收超寬帶UWB信號的方法和系統(tǒng)，其物理結(jié)構(gòu)與當(dāng)前技術(shù)的梳狀UWB接收機(jī)的結(jié)構(gòu)相比大大簡化。
本發(fā)明的另一個方面使用一種接收UWB信號的方法和系統(tǒng)，通過使用該方法和系統(tǒng)，上述結(jié)構(gòu)簡化帶來操作成本的明顯降低。
本發(fā)明的另一個方面是使用一種接收超寬帶信號的方法和系統(tǒng)，通過使用該方法和系統(tǒng)，因為對有效處理的主和次傳輸路徑數(shù)量沒有物理限制，所以，盡管所用的結(jié)構(gòu)顯著簡化，但卻實現(xiàn)了連接質(zhì)量和總體效用的顯著提高。
最后，由于沒有對上述有效主和次路徑數(shù)量的物理限制，所以，本發(fā)明的另一方面是使用一種利用自適應(yīng)數(shù)量的有效處理的傳輸路徑來接收超寬帶信號的方法和系統(tǒng)，從而優(yōu)化發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的無線連接質(zhì)量，即使傳輸信道是在惡劣且變化的環(huán)境下建立的。
本發(fā)明涉及的UWB接收方法和系統(tǒng)用于所有類型的家用或?qū)I(yè)設(shè)備的無線電連接，尤其用于與通過無線電/微波手段進(jìn)行傳輸?shù)男诺老鄬?yīng)的、易變化的或受到干擾的環(huán)境。


通過下面對附圖的描述和分析，可以更好地理解本發(fā)明。其中，圖1A至1D涉及當(dāng)前技術(shù)；圖2示例性地描述了執(zhí)行本發(fā)明涉及的方法的必要步驟的流程圖；圖3A至3D完全示例性地描述了在以2-PPM模式執(zhí)行傳輸作為非限制性例子的情況下基于根據(jù)本發(fā)明涉及方法的復(fù)合相關(guān)模式檢測沿多個路徑傳輸?shù)姆柕臅r序圖，其中考慮了沿直接和次路徑傳輸?shù)闹苯雍痛蚊}沖；圖4A完全示例性地以方框圖的形式描述了根據(jù)本發(fā)明主題的、具有自適應(yīng)數(shù)量的傳輸路徑、用于接收UWB信號的系統(tǒng)的操作圖；圖4B示例性地描述了執(zhí)行圖4A所示的本發(fā)明涉及的系統(tǒng)的操作流程圖。
發(fā)明詳述下面參考圖2及之后的附圖，詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明主題的超寬帶信號接收方法和系統(tǒng)。
通常情況下，應(yīng)該注意的是，超寬帶信號的傳輸過程與以上參考圖1A至1D的描述相對應(yīng)，在這些條件下，本發(fā)明涉及的接收方法使得在一個符號時間Ts內(nèi)接收到已調(diào)制的連續(xù)直接脈沖序列，每個脈沖沿至少一個直接傳輸路徑傳輸，多個分開的連續(xù)次脈沖與該脈沖序列相關(guān)聯(lián)，每個次脈沖沿著與該直接傳輸路徑分開的次傳輸路徑傳輸。
在這些條件下，尤其應(yīng)該理解的是，每個直接脈沖對應(yīng)于最短的傳輸時間，每個與上述直接脈沖相關(guān)聯(lián)的分開的連續(xù)次脈沖，相對于接收與這些次脈沖相關(guān)聯(lián)的直接脈沖的時間在時間上相繼錯開。
該直接傳輸路徑和次傳輸路徑根本沒有提供在這些路徑上傳輸?shù)南鄳?yīng)脈沖的反射數(shù)量的指示。然而，這些分開的連續(xù)次脈沖是由顯著增加的反射數(shù)量產(chǎn)生的，每個反射都是衰減源，并且認(rèn)為該分開的連續(xù)次脈沖的幅度和能量根據(jù)它們的接收次序顯著下降。
因此，考慮脈沖IDij的傳輸，當(dāng)使用例如2-PPM類型調(diào)制時，這些脈沖對應(yīng)于例如圖1D所示的傳輸脈沖。在上述標(biāo)號IDij中，下標(biāo)i指圖1D的情況中的用戶1或2，下標(biāo)j指根據(jù)分配給每個用戶的偽隨機(jī)碼在每個Tf幀中傳輸脈沖的次序。
作為非限制性例子并為了簡化描述，圖1D中分配給用戶i＝1、i＝2中每一個的偽隨機(jī)碼被認(rèn)為相繼地與該符號時間的組成幀相對應(yīng)，對于用戶1，上述用戶的偽隨機(jī)碼為j＝1、3、7，對于用戶2為j＝5、4、1。
為簡單起見，錯開時間δ與圖1D中的情況相同。
參考圖2，本發(fā)明涉及的方法包括在步驟A中，在相同接收電路上接收調(diào)制的連續(xù)直接脈沖序列及多個與各已調(diào)制的連續(xù)直接脈沖相關(guān)聯(lián)的次脈沖。
在這些條件下，直接脈沖序列及其關(guān)聯(lián)的次脈沖表示為{IDijk}k=0k=N]]>在該符號中，i和j分別表示用戶標(biāo)號和符號時間Ts中的幀標(biāo)號，k表示接收脈沖的次序，即直接脈沖和/或次脈沖的次序。
例如，通常情況下，所示出的是，在每個Tf幀中，直接脈沖的次序被任意地設(shè)為等于0，即k＝0，次序k＝1至N為連續(xù)分開的次脈沖。
接收步驟A之后是步驟B，步驟B包括通過計算，生成一個由基本相關(guān)模式序列構(gòu)成的復(fù)合相關(guān)模式。
一般情況下，所示出的是，在2-PPM調(diào)制的非限制性例子中，每個基本相關(guān)模式對應(yīng)于作為模板的參考信號，如圖1C所示。
更精確地，所示出的是，基本相關(guān)模式序列包括第一基本相關(guān)模式，第一基本相關(guān)模式與每個直接脈沖相關(guān)聯(lián)，也就是說，與其在每個Tf幀中的位置對應(yīng)于分配給每個用戶的偽隨機(jī)碼給出的位置的任何脈沖相關(guān)聯(lián)，當(dāng)然，基本相關(guān)模式序列還包括連續(xù)基本相關(guān)模式，這些連續(xù)基本相關(guān)模式各與次序K(k∈[1，N])的連續(xù)次脈沖相關(guān)聯(lián)。
當(dāng)然，與每個次脈沖關(guān)聯(lián)的連續(xù)基本相關(guān)模式，相對于與直接脈沖相關(guān)聯(lián)的第一基本相關(guān)模式，有一個時間錯開值，該值對應(yīng)于一方面在直接傳輸路徑上次序k＝0的直接脈沖的傳輸時間和另一方面在相應(yīng)次傳輸路徑上具有連續(xù)次序k∈[1，N]的相關(guān)聯(lián)的次脈沖的傳輸時間之間的傳輸時間差值。
參考圖2，在步驟B中，復(fù)合相關(guān)模式由下面的符號表示{MCCijk}k=0k=N]]>作為非限定性例子，為了生成上述復(fù)合相關(guān)模式，通過滑動相關(guān)(sliding correlation)，檢測在一個符號時間內(nèi)接收的所有直接和次脈沖。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在一個符號時間內(nèi)用這種方式執(zhí)行的計算可用于之后的符號時間，原因在于，在一個符號時間內(nèi)，或者如果必須在兩個連續(xù)符號時間內(nèi)，傳輸信道被認(rèn)為是基本不變的。下面將更詳細(xì)地描述執(zhí)行和計算復(fù)合相關(guān)模式的過程。
步驟B之后是步驟C，步驟C包括計算與所述多個次脈沖相關(guān)聯(lián)的各直接脈沖和該復(fù)合相關(guān)模式之間的全局互相關(guān)系數(shù)的值。
在圖2的步驟C中，該操作表示為GCC=ΣTkIDijk*MCCijk]]>上述關(guān)系指出的是，GCC表示全局互相關(guān)系數(shù)的值，該值是在與多個次脈沖相關(guān)聯(lián)的各直接脈沖和上述復(fù)合相關(guān)模式之間得到。
所指出的是，全局互相關(guān)系數(shù)GCC的值因此是通過為相同符號傳輸?shù)母髡{(diào)制脈沖獲得的各直接和次脈沖的互相關(guān)系數(shù)求和而構(gòu)成的，并且表示為每個用戶傳輸?shù)姆柕娜窒嚓P(guān)值。
因此，參考圖2的步驟C，計算全局互相關(guān)系數(shù)的操作包括計算每個基本互相關(guān)模式和與每個基本互相關(guān)模式關(guān)聯(lián)的直接或次脈沖之間的基本互相關(guān)系數(shù)，然后，在符號時間Ts內(nèi)對所有基本互相關(guān)系數(shù)值進(jìn)行積分。
現(xiàn)在參考圖3A、3B、3C和3D所示的脈沖時序圖，來描述圖2所示的步驟A、B和C的執(zhí)行。
圖3A示出了圖1D的非限定性例子中的調(diào)制的連續(xù)直接脈沖序列和與每個直接脈沖相關(guān)聯(lián)的次脈沖序列。
通過陰影線和點區(qū)分示出了為用戶1和2生成的次序k＝0的直接脈沖，為了不使附圖過于復(fù)雜，次序k＞1的次脈沖被限制到k＝3。
尤其應(yīng)該理解的是，相對于任意后續(xù)直接脈沖k＝0，諸如ID111至ID113之類的次脈沖位置可以是任意位置。
在這些條件下，參考上述約定，每個與相應(yīng)的直接脈沖關(guān)聯(lián)的次脈沖的錯開時間θ11、θ12、θ13和θ21、θ22、θ23在每個連續(xù)幀間隔Tf內(nèi)無變化地重復(fù)。
這樣，可以通過以下方式生成圖3B所示的復(fù)合相關(guān)模式；-在次序k＝0的各直接脈沖上，鎖定每個基本相關(guān)模式；-計算連續(xù)基本相關(guān)模式的互相關(guān)系數(shù)，生成該連續(xù)基本相關(guān)模式的時間間隔對應(yīng)于以例如如圖1C所示的每個基本相關(guān)模式的組成模板的時間分辨率；-僅選擇那些互相關(guān)結(jié)果大于某閾值的連續(xù)基本相關(guān)模式，例如，以便構(gòu)成圖3B所示的復(fù)合相關(guān)模式。
在這些條件下，應(yīng)該理解的是，上述復(fù)合相關(guān)模式實質(zhì)上不僅由在次序k＝0的直接脈沖出現(xiàn)時產(chǎn)生的基本相關(guān)模式組成，而且也由與基本相關(guān)模式的互相關(guān)系數(shù)大于上述閾值的次序k＞1的次脈沖出現(xiàn)時產(chǎn)生的基本相關(guān)模式組成。
然后，如圖3C及3D所示，根據(jù)圖3B所示的復(fù)合相關(guān)模式和上述脈沖序列，執(zhí)行計算每個用戶及直接脈沖和與之關(guān)聯(lián)的次脈沖的全局互相關(guān)系數(shù)GCC值的處理。
所指出的是，通常情況下，雖然根據(jù)直接脈沖及分配給各用戶的偽隨機(jī)碼，基本上在一個符號時間內(nèi)進(jìn)行復(fù)合相關(guān)模式的同步，但次脈沖的次序的區(qū)別不是絕對必要的，最終只考慮這些脈沖在符號時間Ts中的位置。
因此，本發(fā)明涉及的方法在以下方面顯得尤其優(yōu)越為了確保復(fù)合相關(guān)模式以及全局互相關(guān)系數(shù)值的計算操作，最終保持的脈沖數(shù)量可以很高且容易地選擇，比如，根據(jù)使用和執(zhí)行本發(fā)明涉及的方法的特征，對于每個直接脈沖，保持10個次脈沖。
特別地，可以通過考慮次脈沖的幅度和/或能量的級別或更簡單地考慮保持脈沖的有效數(shù)量，來指導(dǎo)保持脈沖數(shù)量的選擇。
這樣，對于一組可數(shù)的直接和次脈沖，考慮到兩個連續(xù)脈沖的時間區(qū)別，本發(fā)明涉及的方法包括保持最初N條路徑，上述最初N條路徑包括與關(guān)聯(lián)的調(diào)制脈沖的最短傳輸時間相對應(yīng)的次序k＝0的直接路徑以及N-1條各與連續(xù)增長的次脈沖的傳輸時間相對應(yīng)的次路徑。
在該解決方案中，參考圖3A和3B，所指出的是保持的次脈沖數(shù)量可以從相同幀中區(qū)分出任意直接脈沖并保持在兩個連續(xù)直接脈沖或甚至三個連續(xù)直接脈沖之間的次脈沖。以該方式保持的次脈沖數(shù)量使得最初N條路徑被定義和保持。
考慮到這組可數(shù)的直接脈沖和次脈沖，用于選擇次脈沖數(shù)量的另一種可能為保持使直接脈沖或次脈沖的幅度或能量最大的N條路徑。
當(dāng)然，除了區(qū)分那些幅度和能量被認(rèn)為是最大值的次序k＝0的直接脈沖之外，該類型的操作方法還包括根據(jù)其幅度和/或能量來區(qū)分次脈沖，以便保持具有最大幅度和/或能量的N個脈沖。
然而，應(yīng)該理解的是，關(guān)于本發(fā)明涉及的方法的執(zhí)行，如果只利用與直接脈沖關(guān)聯(lián)的次脈沖的數(shù)量N來區(qū)分，很可能被發(fā)現(xiàn)比利用上述脈沖的幅度和/或能量標(biāo)準(zhǔn)來區(qū)分效果差。
無論如何，可以根據(jù)最初N條路徑的選擇標(biāo)準(zhǔn)以便執(zhí)行更快的處理，或相反，根據(jù)該傳輸環(huán)境中的直接脈沖和次脈沖的最大幅度和/或能量相對應(yīng)的N條路徑的選擇標(biāo)準(zhǔn)，來適應(yīng)保持路徑的數(shù)量N。因此，這種類型的操作方法使通過超寬帶信號的連接質(zhì)量得到優(yōu)化。
如圖3B中的時序圖所示，關(guān)于計算復(fù)合相關(guān)模式的操作，所指出的是，該過程包括通過至少一個符號時間Ts上的相關(guān)，根據(jù)直接脈沖或次脈沖，建立連續(xù)直接脈沖與次脈沖的傳輸時間及其之間的傳輸時間差值的傳輸信道映像；然后通過滑動相關(guān)，更新傳輸信道的映像，從而更新次傳輸路徑以及必要時直接傳輸路徑的出現(xiàn)和消失，并在至少一個符號時間內(nèi)建立復(fù)合相關(guān)模式，作為該傳輸信道的更新映像。
現(xiàn)在參考圖4A和4B詳細(xì)描述本發(fā)明涉及的接收表示符號的超寬帶信號的系統(tǒng)。
如圖4A所示，本發(fā)明涉及的該系統(tǒng)包括調(diào)制的連續(xù)脈沖序列的共用接收電路，即次序k＝0的直接脈沖和次序k＞0的次脈沖的共用接收電路。
作為非限定性例子，該共用接收電路包括天線An和構(gòu)成天線放大器的低噪聲放大器LNA。
它們還包括裝置1，用于通過至少一個符號時間Ts上的相關(guān)，根據(jù)直接脈沖或次脈沖，建立連續(xù)直接脈沖與次脈沖的傳輸時間及其之間的傳輸時間差值的傳輸信道映像；如上所述，關(guān)于本發(fā)明涉及的方法，獲取與更新裝置1通過滑動相關(guān)，更新次傳輸路徑和主傳輸路徑的出現(xiàn)和消失，并且，當(dāng)然，在至少一個符號時間內(nèi)建立復(fù)合相關(guān)模式，即上述模式MCCijk。
如圖4A所示，獲取與更新裝置1發(fā)送表示傳輸信道映像的路徑列表信號，在圖4中該路徑列表被表示為LT，例如，每符號時間Ts傳輸該列表。
作為非限制性例子，所指出的是，該路徑列表信號可以與在該符號時間內(nèi)必須連續(xù)產(chǎn)生每個基本相關(guān)模式以生成上述復(fù)合相關(guān)模式MCCijk的時間的指定相對應(yīng)。
以與復(fù)合相關(guān)模式MCCijk相同的方式，所指出的是，路徑列表信號LT指示的時間相對于與各直接脈沖關(guān)聯(lián)的第一基本相關(guān)模式的時間當(dāng)然有一個時間錯開值，該值是直接脈沖在直接傳輸路徑上的傳輸時間和關(guān)聯(lián)的次脈沖在相應(yīng)次傳輸路徑上傳輸?shù)膫鬏敃r間之間的傳輸時間差值。
另外，本發(fā)明涉及的系統(tǒng)包括單獨相關(guān)裝置2，其接收用于直接和次傳輸路徑的路徑列表信號LT，該單獨相關(guān)裝置2計算與多個次脈沖關(guān)聯(lián)的各直接脈沖和復(fù)合相關(guān)模式MCCijk之間的全局互相關(guān)系數(shù)GCC的值。
下面參考圖4A更詳細(xì)地描述獲取與更新裝置1。
根據(jù)第一實施例，上述獲取與更新裝置1包括全局獲取與跟蹤相關(guān)裝置，其用11表示，并且該裝置11接收公用接收電路發(fā)送的連續(xù)脈沖序列，并發(fā)送一個表示為GAC1的全局獲取相關(guān)系數(shù)值。
更精確地，所指出的是，以與圖1B所示的當(dāng)前技術(shù)設(shè)備相似的方式，該全局獲取相關(guān)裝置11包括相關(guān)器112、積分器或求和積分器113以及基本同步模式SEM1的發(fā)生器111。
獲取與更新裝置1還包括信道掃描與跟蹤模塊10，其接收上述全局獲取與跟蹤相關(guān)裝置11發(fā)送的全局獲取相關(guān)系數(shù)值GAC1以及單獨相關(guān)裝置2發(fā)送的全局互相關(guān)系數(shù)值GCC。
信道掃描與跟蹤模塊10發(fā)送上述關(guān)于實現(xiàn)本發(fā)明涉及的方法的直接和次傳輸路徑的列表LT，以及在該符號時間內(nèi)發(fā)送同步信號ST1到構(gòu)成獲取與更新裝置11的基本同步模式發(fā)生器111。
特別地，同步信號ST1與圖3B中所示的時序圖在位置(1)相對應(yīng)。
在這些條件下，通過滑動相關(guān)獲取信道的映像之后，基本同步模式發(fā)生器111發(fā)送一組基本同步模式SEM1，其形成一個獲取相關(guān)模式，該獲取相關(guān)模式基本上對應(yīng)于在傳輸信道沒有顯著變化的情況下可以預(yù)測每個直接脈沖或與之關(guān)聯(lián)的次脈沖的存在時產(chǎn)生的基本相關(guān)模式的存在。
關(guān)于通過滑動相關(guān)的獲取和跟蹤處理的更詳細(xì)描述，可以參考例如Robert Fleming，Cherie Kushner，Gary Robert，Uday Nandiwada，AEther Wire & Location Inc發(fā)表的題目為“Rapid Acquisition forUltra-Wideband Localizers”的文章。上述文章可在網(wǎng)址http//www.aetherwire.com獲得。
作為非限制性例子，所指出的是，同步信號ST1在該符號時間內(nèi)當(dāng)然被同步。
到這里，如上所述，根據(jù)每個用戶的偽隨機(jī)碼以及每個偽隨機(jī)碼產(chǎn)生的直接脈沖的位置，再根據(jù)路徑列表LT，信道掃描與跟蹤模塊10可以產(chǎn)生同步信號ST1。
在一個變形結(jié)果中，可以根據(jù)基本同步模式發(fā)生器111保存的偽隨機(jī)碼，執(zhí)行圖3B的位置(2)所示的產(chǎn)生基本同步模式的時間的選擇，然后將同步信號ST1換算為構(gòu)成一個時間基準(zhǔn)的連續(xù)等距脈沖序列，例如，該等距脈沖被與兩個連續(xù)直接和/或次脈沖的區(qū)分分辨率相對應(yīng)的時間段分開。在每個符號時間TS重復(fù)這些脈沖。
因此，應(yīng)該理解的是，圖3B的位置(2)中所示的信號與基本同步模式發(fā)生器111發(fā)送到全局獲取相關(guān)裝置的相關(guān)器122的獲取相關(guān)模式相對應(yīng)。
上述操作方法，根據(jù)與傳輸信道變化性相關(guān)的直接和次傳輸路徑的出現(xiàn)和/或消失，基于單獨相關(guān)裝置發(fā)送的先前符號時間的全局相關(guān)系數(shù)值GCC，通過滑動相關(guān)，更新后面符號時間的路徑列表信號LT。
尤其應(yīng)該理解的是，在穩(wěn)定狀態(tài)下，即，當(dāng)傳輸信道不變時，從一個符號時間到另一個符號時間的路徑列表信號LT基本不變。
相反，當(dāng)次脈沖消失或出現(xiàn)時，例如，發(fā)送到相關(guān)器122的獲取相關(guān)模式被修改，當(dāng)然，相應(yīng)的全局相關(guān)系數(shù)值GAC1也被修改。
對相關(guān)系數(shù)值GCC和GAC1進(jìn)行比較，從而保持獲取相關(guān)模式的修改，并且，更新后面符號時間的路徑列表信號LT，以便最終更新單獨相關(guān)裝置2的相關(guān)處理。
無論如何，應(yīng)該理解的是，在平衡的位置建立信道之后，即，當(dāng)信道不變時，信道掃描與跟蹤模塊發(fā)送的路徑列表信號LT是利用單獨相關(guān)裝置發(fā)送的全局互相關(guān)系數(shù)值GCC最大時接收的連續(xù)脈沖序列、通過復(fù)合相關(guān)時間形成的。
對于該單獨相關(guān)裝置，如圖4A所示，所指出的是，以與全局獲取相關(guān)裝置相似的方式，該單獨相關(guān)裝置包括相關(guān)器22，從共用接收電路接收連續(xù)脈沖序列；積分器或求和積分器23，根據(jù)相關(guān)器22發(fā)送的基本相關(guān)值，計算全局相關(guān)系數(shù)值GCC；以及符號確定電路24，接收全局相關(guān)系數(shù)值GCC。
另外，單獨相關(guān)裝置2包括接收控制電路20，接收上述路徑列表信號LT；及基本相關(guān)模式發(fā)生器21，接收由接收控制模塊20發(fā)送的信號。基本相關(guān)模式發(fā)生器21發(fā)送圖3B的位置(2)所示的復(fù)合相關(guān)模式21。
對于接收控制模塊20，所指出的是，根據(jù)路徑列表信號LT，該模塊發(fā)送與上述相關(guān)時間相對應(yīng)的觸發(fā)脈沖序列。根據(jù)為接收控制模塊20發(fā)送的每個觸發(fā)脈沖生成的基本相關(guān)模式，以該方式獲得的脈沖序列使得生成復(fù)合相關(guān)模式，如圖3B的位置(2)處的例子所示。
最后，在使用本發(fā)明涉及的設(shè)備的一個變形中，如圖4A所示，所指出的是，該設(shè)備可以包括多個全局獲取與跟蹤相關(guān)裝置，即上述裝置11和虛線示出的12。該全局獲取與跟蹤相關(guān)裝置與上述裝置11是相同的，因此，其具有相似的標(biāo)號，122表示相關(guān)器，123表示積分器或求和積分器，121表示基本同步模式發(fā)生器，SEM2表示基本同步模式。
可以提供兩個或多個全局獲取與跟蹤相關(guān)裝置，信道掃描與跟蹤模塊10對于所有上述裝置是共用的。
在該類型情況下，信道掃描與跟蹤模塊10接收圖4A中相應(yīng)的全局獲取相關(guān)系數(shù)GAC1、GAC2的值，而發(fā)送上述圖4A中所示的多個同步信號ST1、ST2。
這樣，全局獲取與跟蹤相關(guān)裝置11、12等每一個都包括相互關(guān)聯(lián)的基本同步模式發(fā)生器111和121。它們中的每一個均接收信道掃描與跟蹤模塊10發(fā)送的特定相關(guān)時間列表信號，即，信號ST1和ST2及之后的信號。這些信號可以與錯開的諸如幀段之類的時間段相對應(yīng)，例如，這些段是連續(xù)且互補(bǔ)的。這使得通過互補(bǔ)連續(xù)時間段和滑動相關(guān)生成連續(xù)基本同步相關(guān)模式序列，并且，以這種方式，使得通過構(gòu)成多個全局獲取與跟蹤相關(guān)裝置的全局獲取與跟蹤相關(guān)裝置的數(shù)量來劃分傳輸信道的映像的獲取時間。
因此，圖4A所示的本發(fā)明涉及的系統(tǒng)的操作方法可以按以下方式由圖4B描述。
當(dāng)建立連接時，調(diào)用初始化步驟100，其中，初始化圖4A所示的接收系統(tǒng)，具體地，例如，將所有計算值復(fù)位到0。
初始化完成后，步驟100之后跟隨步驟101，步驟101通過上述滑動相關(guān)來探測信道及搜索同步。如上所述，根據(jù)用于每個用戶的偽隨機(jī)碼以及接收、發(fā)送脈沖并從而接收脈沖的位置，考慮上述偽隨機(jī)碼，執(zhí)行該步驟。通過在檢測每個主脈沖位置之后檢測和標(biāo)記主路徑，主相關(guān)峰值的出現(xiàn)使得圖4A所示的本發(fā)明涉及的接收系統(tǒng)與發(fā)射機(jī)同步。然后，在這種情況下，檢測表示次傳輸路徑的存在的次相關(guān)峰值，并且因此更新全局相關(guān)系數(shù)GCC和全局獲取相關(guān)系數(shù)GAC的值。
然后，信道掃描與跟蹤模塊10識別待處理的路徑，并通過與當(dāng)前技術(shù)設(shè)備相同的方式，可選地給它們分配加權(quán)系數(shù)，并如上所述標(biāo)注連續(xù)脈沖的相應(yīng)傳輸時間。
應(yīng)該注意的是，根據(jù)本發(fā)明涉及的方法和系統(tǒng)的具體操作方法，可以通過保持N條最強(qiáng)路徑或最初N條路徑或必要時兩種方式的折衷，來進(jìn)行路徑選擇。
執(zhí)行同步之后，利用得到的同步，步驟101之后執(zhí)行單路徑接收步驟102，該步驟期間，可以執(zhí)行路徑選擇。
作為非限制性例子，一種特別有利的選擇過程可以包括處理到達(dá)的第一路徑，然后逐個地添加后面的路徑，直到考慮附加的路徑不再增加全局信噪比為止。
執(zhí)行步驟102之后，當(dāng)獲得單路徑接收時，即，已經(jīng)接收到主路徑并且也確定了次脈沖的傳輸路徑的選擇時，然后，可以使用上述選擇。
在這種情況下，相關(guān)器之一，圖4A的相關(guān)器22在接收模式下工作，而獲取與跟蹤相關(guān)裝置11的相關(guān)器112根據(jù)滑動相關(guān)進(jìn)行工作，以便保持傳輸信道的映像的更新。在圖4B的步驟103執(zhí)行該操作，然后，以多路徑模式進(jìn)行接收。
尤其應(yīng)該理解的是，信道掃描與跟蹤模塊檢測傳輸路徑的出現(xiàn)和消失，并跟蹤上述路徑?？梢愿鶕?jù)上述能量標(biāo)準(zhǔn)或信噪比標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行路徑的跟蹤。
因此，應(yīng)該理解的是，信道掃描與跟蹤模塊10從而提供路徑的動態(tài)處理，在使用加權(quán)系數(shù)時分配和修改加權(quán)系數(shù)，并改變處理路徑列表，從而改變路徑列表信號LT，以重新更新。
在這些條件下，應(yīng)該理解的是，對于更新傳輸信道的映像，以這種方式采用的跟蹤處理可以保持連接質(zhì)量的目標(biāo)。
操作103之后是多路接收操作104，操作104包括更新路徑的選擇，即，更新路徑列表LT。在圖4B中，從步驟104返回到步驟103的箭頭表明多路接收、信道掃描和路徑列表LT更新的連續(xù)特征。
最后，當(dāng)通信結(jié)束時，如果必須的話，重新返回初始化步驟。
參考圖4B，所指出的是，在快速變化的傳輸信道的情況下，即信道具有很大變化性，通過利用多個全局獲取相關(guān)裝置11、12等，可以很大程度地加速傳輸信道的跟蹤處理。
在使用2-PPM調(diào)制傳輸U(kuò)WB脈沖和每符號重復(fù)三幀的例子中，例如，可以利用全局相關(guān)裝置進(jìn)行通過幀和幀時間的獲取和跟蹤。
最后，當(dāng)保持該掃描與跟蹤模塊10選擇的每條保持路徑的權(quán)重時，可以在單獨全局相關(guān)裝置2的基本相關(guān)模式發(fā)生器21中執(zhí)行該加權(quán)操作，然后在上述發(fā)生器21向每個基本模式施加與關(guān)聯(lián)路徑的加權(quán)系數(shù)成比例的幅度。在這種情況下，如果必須的話，可以添加圖中21a所示的控制該模式幅度的設(shè)備。
上面已經(jīng)描述了接收表示符號的超寬帶信號的方法和系統(tǒng)，其有效之處尤其在于相關(guān)裝置的數(shù)量實際上縮減到兩個，即如上所述的確保實際接收的單獨相裝置和全局獲取相關(guān)裝置。此外，由于處理路徑的數(shù)量是自適應(yīng)的，所以本發(fā)明涉及的方法和系統(tǒng)顯得尤其優(yōu)越之處在于該自適應(yīng)特征是由操作期間選擇和適應(yīng)處理接收路徑的數(shù)量的能力帶來的。
通過這種方式，根據(jù)本發(fā)明主題的接收機(jī)適于動態(tài)地修改它的特性并因此有效地適應(yīng)由諸如連接質(zhì)量、獨立性限制和傳輸信道變化性之類的參數(shù)特征指示的操作環(huán)境。最后，處理路徑的數(shù)量不限于物理實現(xiàn)的偶然性，而是由例如信噪比值相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)或具體能量標(biāo)準(zhǔn)來限制。
權(quán)利要求
1.接收表示符號的超寬帶信號的方法，在傳輸信道上傳輸?shù)脑撔盘栐谝粋€符號時間內(nèi)包括調(diào)制的連續(xù)直接脈沖序列，每個脈沖沿至少一個直接傳輸路徑傳輸，多個分開的連續(xù)次脈沖與該脈沖序列關(guān)聯(lián)，所述次脈沖各沿一個次傳輸路徑傳輸，該方法的特征在于，在相同的接收電路上接收所述調(diào)制的連續(xù)直接脈沖序列和與每個所述調(diào)制的連續(xù)直接脈沖關(guān)聯(lián)的所述多個次脈沖，所述方法包括—產(chǎn)生由基本相關(guān)模式序列構(gòu)成的復(fù)合相關(guān)模式，所述基本相關(guān)模式序列包括與每個直接脈沖關(guān)聯(lián)的第一基本相關(guān)模式以及各與連續(xù)次脈沖關(guān)聯(lián)的連續(xù)基本相關(guān)模式，所述連續(xù)基本相關(guān)模式相對于所述第一基本相關(guān)模式有一個時間錯開值，該值為所述直接脈沖在所述直接傳輸路徑上的傳輸時間和所述關(guān)聯(lián)的次脈沖在相應(yīng)的次傳輸路徑上傳輸?shù)膫鬏敃r間之間的時間差；—計算與所述多個次脈沖關(guān)聯(lián)的各直接脈沖和所述復(fù)合相關(guān)模式之間的全局互相關(guān)系數(shù)值，從而獲得所述符號的全局相關(guān)值，該值為各所述直接和次脈沖的互相關(guān)系數(shù)之和，所述直接和次脈沖是為同一符號發(fā)射的各調(diào)制脈沖而獲得的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計算全局互相關(guān)系數(shù)值的步驟包括—計算每個基本互相關(guān)模式和與每個所述基本互相關(guān)模式關(guān)聯(lián)的直接或次脈沖之間的基本互相關(guān)系數(shù)；—在所述符號時間內(nèi)，對該組基本互相關(guān)系數(shù)值進(jìn)行積分，從而傳輸表示所述信號全局相關(guān)值的全局互相關(guān)系數(shù)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，對于一組可數(shù)的脈沖，即在一條直接路徑上或多條次傳輸路徑的次路徑上傳輸?shù)闹苯用}沖和次脈沖，所述方法包括保持最初N條路徑，所述最初N條路徑包括所述關(guān)聯(lián)的調(diào)制脈沖的最短傳輸時間對應(yīng)的直接路徑和各連續(xù)增長的次脈沖傳輸時間對應(yīng)的N-1條次路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，對于一組可數(shù)的脈沖，即在一條直接路徑上或多條次傳輸路徑的次路徑上傳輸?shù)闹苯用}沖和次脈沖，所述方法包括保持所述直接脈沖或次脈沖的幅度最大的N條路徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，根據(jù)最初N條路徑的選擇標(biāo)準(zhǔn)，或根據(jù)依照傳輸條件的所述直接脈沖和所述次脈沖的最大幅度對應(yīng)的N條路徑的選擇標(biāo)準(zhǔn)，來適應(yīng)保持路徑的數(shù)量N，從而使得通過超寬帶信號的連接質(zhì)量得到優(yōu)化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生復(fù)合相關(guān)模式的步驟包括—通過至少一個符號時間上的相關(guān)，根據(jù)直接脈沖或次脈沖，建立所述連續(xù)直接脈沖與次脈沖的傳輸時間及其之間的傳輸時間差值的傳輸信道映像；—通過滑動相關(guān)，更新所述傳輸信道的所述映像，從而更新次傳輸路徑和/或所述直接傳輸路徑的出現(xiàn)和消失，并在至少一個符號時間內(nèi)建立作為所述傳輸信道的更新映像的所述復(fù)合相關(guān)模式。
7.接收表示符號的超寬帶信號的系統(tǒng)，在傳輸信道上傳輸?shù)脑撔盘栐谝粋€符號時間內(nèi)包括調(diào)制的連續(xù)直接脈沖序列，每個調(diào)制脈沖沿至少一個直接傳輸路徑傳輸，多個分開的連續(xù)次脈沖與該脈沖序列關(guān)聯(lián)，所述次脈沖各沿一個次傳輸路徑傳輸，其特征在于，該系統(tǒng)至少包括—共用接收裝置，用于接收所述調(diào)制連續(xù)脈沖序列和與每個所述調(diào)制連續(xù)直接脈沖關(guān)聯(lián)且連接到所述共用接收裝置的所述多個次脈沖；—獲取與更新裝置，用于通過至少一個符號時間上的相關(guān)，根據(jù)直接脈沖或次脈沖，獲取和更新連續(xù)直接脈沖與次脈沖的傳輸時間及其之間的傳輸時間差值的傳輸信道映像，所述獲取與更新裝置通過滑動相關(guān)，更新次傳輸路徑和/或所述主傳輸路徑的出現(xiàn)和消失，并且，在至少一個符號時間上，建立一個由連續(xù)基本相關(guān)模式序列構(gòu)成的復(fù)合相關(guān)模式，所述連續(xù)基本相關(guān)模式各與一個直接脈沖和多個連續(xù)次脈沖關(guān)聯(lián)，每個連續(xù)基本相關(guān)模式相對于與每個直接脈沖關(guān)聯(lián)的所述第一基本相關(guān)模式有一個時間錯開值，該值為所述直接脈沖在所述直接傳輸路徑上的傳輸時間與關(guān)聯(lián)的次脈沖在相應(yīng)的次傳輸路徑上傳輸?shù)膫鬏敃r間之間的傳輸時間差，所述獲取與更新裝置傳輸表示所述傳輸路徑映像的路徑列表信號；—單獨相關(guān)裝置，該裝置接收直接和次傳輸路徑的路徑列表信號，該裝置計算與所述多個次脈沖關(guān)聯(lián)的各直接脈沖和所述復(fù)合相關(guān)模式之間的全局互相關(guān)系數(shù)值，從而獲得所述符號的全局相關(guān)值，該值是各所述直接和次脈沖的互相關(guān)系數(shù)之和，所述直接和次脈沖是為相同符號發(fā)射的各調(diào)制脈沖而得到的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述獲取與更新裝置包括—至少一個全局獲取與跟蹤相關(guān)裝置，該裝置從所述共用接收裝置接收所述連續(xù)脈沖序列，并發(fā)送一個全局獲取相關(guān)系數(shù)值；—信道掃描與跟蹤模塊，該模塊至少接收所述全局獲取相關(guān)系數(shù)值和所述全局相關(guān)系數(shù)值，并且，一方面發(fā)送直接和次傳輸路徑的所述路徑列表信號，另一方面向所述全局獲取與跟蹤相關(guān)裝置發(fā)送同步信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述全局獲取與跟蹤相關(guān)裝置包括—相關(guān)器與求和積分器，所述相關(guān)器接收收到的所述連續(xù)脈沖序列，所述求和積分器發(fā)送所述獲取相關(guān)系數(shù)值；—基本同步模式發(fā)生器，該發(fā)生器接收所述同步信號并向所述相關(guān)器發(fā)送獲取相關(guān)模式，所述同步信號包括連續(xù)基本相關(guān)模式時間序列，從而，根據(jù)依照所述傳輸信道的變化性的直接和次傳輸路徑的出現(xiàn)和消失，基于所述單獨相關(guān)裝置發(fā)送的先前時間符號的全局相關(guān)系數(shù)值，通過滑動相關(guān)，更新后面符號時間的路徑列表信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求7到9中任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信道掃描與跟蹤模塊發(fā)送的所述路徑列表信號是通過所述復(fù)合相關(guān)時間利用所述單獨相關(guān)裝置發(fā)送的所述全局互相關(guān)系數(shù)值最大時接收到的所述連續(xù)脈沖序列形成的。
11.根據(jù)權(quán)利要求8到10中的任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括多個全局獲取與跟蹤相關(guān)裝置，所述多個全局獲取與跟蹤相關(guān)裝置接收所述收到的連續(xù)脈沖序列，每個全局獲取與跟蹤相關(guān)裝置與一個基本同步模式發(fā)生器關(guān)聯(lián)，由全局獲取與跟蹤相關(guān)裝置和與之關(guān)聯(lián)的所述基本模式發(fā)生器形成的組合件接收所述信道掃描與跟蹤模塊發(fā)送的特定相關(guān)時間列表信號，所述特定相關(guān)時間列表信號對應(yīng)于錯開的時間段，從而通過連續(xù)互補(bǔ)時間段以及通過滑動相關(guān)，產(chǎn)生連續(xù)基本相關(guān)模式序列，并且通過構(gòu)成所述多個全局獲取與跟蹤相關(guān)裝置的全局獲取與跟蹤相關(guān)裝置的數(shù)量來大致地劃分所述傳輸信道的映像的獲取時間。
12.根據(jù)權(quán)利要求7到11中任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述單獨相關(guān)裝置至少包括—基本相關(guān)模式發(fā)生器，并且與該發(fā)生器關(guān)聯(lián)，—加權(quán)模塊，用于對構(gòu)成所述復(fù)合相關(guān)模式的至少一個基本相關(guān)模式進(jìn)行加權(quán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用自適應(yīng)數(shù)量傳輸路徑接收超寬帶信號的方法和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，傳輸信號在符號時間T
文檔編號H04B1/69GK1726653SQ200380106589
公開日2006年1月25日 申請日期2003年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月17日
發(fā)明者伯努瓦·米什科普埃因, 讓·施沃埃雷爾, 埃里克·巴蒂 申請人:法國電訊