專利名稱：應用于無線電接收器的叢發(fā)偵測裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于無線電接收器，特別是關(guān)于應用在無線電接收器上的叢發(fā)偵測裝置與方法。
背景技術(shù)：
于一實際通訊環(huán)境中，接收無線電波的各種方法必須能從雜訊中分辨出所要接收的信號。很自然地，上述各種方法是不能完完全全識別出信號與雜訊，故可將雜訊誤認為信號的機率記為Psignal|noise，相似地，將信號誤認為雜訊的機率則記為Pnoise|signal。在此領(lǐng)域內(nèi)所發(fā)展的各式無線電技術(shù)皆欲減少上述兩種誤認的機率。
一種稱為叢發(fā)(burst)偵測的方法是用以判斷所接收的信號是真正信號或是雜訊。于某些通訊系統(tǒng)中，上述叢發(fā)偵測方法所作出的錯誤判斷將導致通訊的延遲、中斷、資料遺失，甚或頻道失聯(lián)。例如于廣為人知的全球移動通訊服務(GSM，Global System for Mobile communication)系統(tǒng)當中的機動臺規(guī)范內(nèi)，規(guī)定了發(fā)射頻率必須保持一定的精確度。通常為了保持頻率精確度，都采用了自動頻率控制。除此之外，于編號11.10的規(guī)范中，機動臺如果在一段時間內(nèi)無法正確收到所需信號，須于這一暫時時段內(nèi)維持無線電傳輸?shù)念l率與時碼鎖定(timing)。當所接收的信號為上述的叢發(fā)偵測方法判斷為雜訊，則由上述自動頻率控制功能所預估的結(jié)果將被舍棄，以此來維持所需要的頻率精度。如果由這些雜訊所估計出來的頻率結(jié)果也被采用，其后果可能導致通訊的失聯(lián)。
上述叢發(fā)偵測方法的一是為一種用以計算一相關(guān)值的相關(guān)(correlation)演算法。為執(zhí)行此一相關(guān)演算法，信號叢發(fā)內(nèi)需包含一段事前已知的訓練碼(training code)，并且須先完成同步化的動作。因雜訊與上述已知的訓練碼不相關(guān)，故當收到的信號強度相同時，針對雜訊所產(chǎn)生的相關(guān)值應該遠小于針對真正信號的相關(guān)值。據(jù)此，計算后得出的相關(guān)值的峰值(peak)，被信號強度正規(guī)化(normalize)后，可與一臨界值(threshold)作一比較，以決定接收到的信號是否為真。于一全球移動通訊服務的系統(tǒng)中，一低于臨界值的相關(guān)值將導致上述自動頻率控制功能所預估的結(jié)果被放棄，反之，則此預估的結(jié)果將被接受。
透過調(diào)整上述的臨界值的方式，于保持Pnoise|signal于一相當?shù)蜋C率的同時，亦可有效地降低Psignal|noise到一可接受的程度。然而，此方法有兩個不足之處第一，訓練碼長度為26，相關(guān)時有可能出現(xiàn)偽峰(false peak)，因此，可能會將雜訊誤判為訊號。
第二，在多重路徑(multi-path)傳輸時，如果出現(xiàn)兩條或更多強度接近的路徑。信號功率會分散在兩條(或更多的)路徑中，用兩條路徑的信號強度去正規(guī)化(normalize)其中的一個峰值，得到的值可能會比臨界值低，從而將訊號誤判為雜訊。
綜上所述，亟須發(fā)展一種無線電接收的裝置與方法以同時減低雜訊與信號相互誤認的機率。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的發(fā)明背景中，本發(fā)明是揭露一種應用于無線電接收的叢發(fā)(burst)偵測裝置。于一實施例中，上述的叢發(fā)偵測裝置包含一平方模組、一軟量度(soft-metric)均方根(RMS，root mean square)模組，與一品質(zhì)決定模組。其中，上述的平方模組與此軟量度均方根模組皆接受數(shù)字輸入信號，此數(shù)字輸入信號是由無線電信號經(jīng)過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器量化與轉(zhuǎn)換后而產(chǎn)生，上述的無線電信號是包含一同相(in-phase)輸入信號與一正交(quadrature)輸入信號。上述平方模組的一輸出值是為一上述輸入信號平方的倒數(shù)。同時，上述軟量度均方根模組的一輸出值是為根據(jù)此輸入信號所產(chǎn)生的軟量度值的均方根。其后，上述品質(zhì)決定模組是比較此兩輸出值的乘積與一給定的臨界值；若此兩輸出值的乘積小于此臨界值，則判定所接收的信號為雜訊；反之，則被視為真正的信號。
于本發(fā)明的另一實施例中，一被揭露的叢發(fā)偵測裝置包含一同相模組、一正交模組、一軟量度等化模組、一均方根模組，與一品質(zhì)決定模組。其中，上述的軟量度等化模組接受數(shù)字輸入信號，此數(shù)字輸入信號是由無線電信號經(jīng)過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器量化與轉(zhuǎn)換后而產(chǎn)生，上述的無線電信號是包含一同相(in-phase)輸入信號與一正交(quadrature)輸入信號。上述同相模組的一輸出值是為一上述同相輸入信號平方和。同樣地，上述正交模組的一輸出值是為一上述正交輸入信號平方和。同時，上述軟量度等化模組的一序列輸出值是為根據(jù)此輸入信號所產(chǎn)生的軟量度值。接著，上述軟量度等化模組的序列輸出值是經(jīng)由上述均方根模組產(chǎn)生一均方根值。其后，上述品質(zhì)決定模組是將此兩平方和的總和的倒數(shù)乘以此均方根值，并且與一給定的臨界值進行比較；若上述的乘積小于此臨界值，則判定所接收的信號為雜訊；反之，則被視為真正的信號。
本發(fā)明還揭露一叢發(fā)偵測方法，其中此方法包含下列步驟首先計算所接收信號平方的倒數(shù)；接著，根據(jù)所接收信號推導出一軟量度值的均方根值；最后，將上述倒數(shù)與均方根值的乘積與一給定的臨界值進行比較；若上述的乘積小于此臨界值，則判定所接收的信號為雜訊；反之，則被視為真正的信號。
本發(fā)明的一目的在于單一路徑與多重路徑無線電傳播的環(huán)境中，降低將信號誤認為雜訊的機率。
本發(fā)明的另一目的在于維持將信號誤認為雜訊的低機率的同時，改善將雜訊誤認為信號的機率。


本發(fā)明在此所探討的方向為一種應用于無線電接收的叢發(fā)偵測裝置與方法。為了能徹底地了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳盡的步驟及其組成。顯然地，本發(fā)明的施行并未限定于無線電接收器的技術(shù)者所熟習的特殊細節(jié)。另一方面，眾所周知的組成或步驟并未描述于細節(jié)中，以避免造成本發(fā)明不必要的限制。本發(fā)明的較佳實施例會詳細描述如下，然而除了這些詳細描述的外，本發(fā)明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，且本發(fā)明的范圍不受限定，其以之后的專利范圍為準，其中圖1是為根據(jù)本發(fā)明的一實施例所提供的一叢發(fā)偵測裝置的方塊示意圖；圖2是為根據(jù)本發(fā)明的另一實施例所提供的一叢發(fā)偵測裝置的方塊示意圖；以及圖3其是為根據(jù)本發(fā)明的一實施例所提供的一叢發(fā)偵測方法的流程示意圖。
具體實施例方式
參考圖1所示，其是為根據(jù)本發(fā)明的一實施例所提供的一叢發(fā)偵測裝置100的方塊示意圖。接著敘述圖1實施例的內(nèi)容。上述的叢發(fā)偵測裝置包含一平方模組110、一軟量度(soft-metric)均方根(RMS，root mean square)模組120，與一品質(zhì)決定模組130。其中，上述的平方模組110與此軟量度均方根模組120皆接受一數(shù)字輸入信號140，此輸入信號140是由無線電信號經(jīng)過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器量化與轉(zhuǎn)換后而產(chǎn)生，上述的無線電信號是包含一同相(in-phase)輸入信號142與一正交(quadrature)輸入信號144。便于說明之故，此同相輸入信號142被記為rI，而此正交輸入信號144被記為rQ。
于本實施例中，此平方模組110是用以計算所接收輸入信號140平方和的一倒數(shù)。以上述同相輸入信號142與正交輸入信號144為輸入，此平方模組110是依據(jù)下列第一方程式推導出一輸出值
m1=1Σi|rI(i)|2+Σi|rQ(i)|2]]>第一方程式此外，上述的軟量度均方根模組120是執(zhí)行一軟量度演算法與一均方根值的計算。本發(fā)明適用的一實作是使用，但不限于的軟量度演算法，是出自于國際電子電機工程協(xié)會(IEEE)的一篇論文，即由柯赫(Wolfgang Koch)與巴爾(Alfred Baier)所提出的“因時間變異散布造成編碼符號相互干擾的編碼資料的最佳與次最佳偵測”(OPTIMUM ANDSUB-OPTIMUM DETECTION OF CODED DATA DISTRIBUTED BY TIME-VARYINGINTERSYMBOL INTERFERENCE)。此篇論文提供一等化演算法，于理想交錯的情況下，此等化演算法是可為頻道解碼器提供最佳的軟量度資訊。此外，此論文亦提供一較復雜的傳統(tǒng)維特比(Viterbi)等化器簡單的變數(shù)，據(jù)此幾可提供次最佳的軟量度資訊。于推導出軟量度值之后，上述的軟量度均方根模組120接著根據(jù)下列第二方程式計算出一均方根值；此均方根值亦為此軟量度均方根模組120的輸出值m2=Σi(soft-metric(i))2N]]>第二方程式其中是為對應至一叢發(fā)中的編碼資料的個數(shù)。
如圖1所示，除以上述平方模組110的輸出值m1與上述軟量度均方根模組120的輸出值m2為輸入之外，此品質(zhì)決定模組130亦接收一事先已決定的臨界值150。此品質(zhì)決定模組130將此二輸出值m1與m2相乘所得的乘積，對此臨界值150進行比較后產(chǎn)生此叢發(fā)偵測裝置100的一布林結(jié)果160。由此品質(zhì)決定模組130所執(zhí)行的功能是可以下列第三方程式所表示
quality-outcome＝m1m2？threshold 第三方程式若此兩輸出值的乘積小于此臨界值150，則判定所接收的信號為雜訊；反之，則被視為真正的信號。
上述軟量度值的數(shù)值大小代表此判定的可信度，故可用以偵測雜訊。當接收到雜訊時，此軟量度值所代表的可信度將相當?shù)吐?，至少較真正信號所產(chǎn)生的軟量度值的可信度為低。利用軟量度演算法的此項特性，將可降低把雜訊誤認為信號的可能性；同時，也免除了用多條路徑得到的信號強度去正規(guī)化(normalize)相關(guān)值中的一個峰值的情況，因此而降低將信號誤認為雜訊的可能性，換言之，軟量度演算法將能降低Psignal|noise和Pnoise|signal。自另一觀點視的，于多重路徑傳播下將信號誤認為雜訊的問題依然存在。當噪訊比相當?shù)蜁r，即便所接收的信號為真，然而由軟量度演算法所得出的結(jié)果是非常不可信任。據(jù)此，當根據(jù)軟量度演算法所得出的低可信度結(jié)果低于一正常的臨界值時，亦應放棄自動頻率控制功能所預估的結(jié)果。
于本發(fā)明的此實施例的另一較佳范例中，當應用于全球移動通訊服務的系統(tǒng)時，上述第一與第二方程式中的參數(shù)將可被指定。全球移動通訊服務的通訊頻道的叢發(fā)內(nèi)容是根據(jù)第一表的比次格式進行傳送。
比特數(shù)目區(qū)域長度區(qū)域內(nèi)容0-2 3 尾部比特3-6058 加密比特(e0-e57)61-86 26 訓練序列比特
87-144 58 加密比特(e58-e115)145-147 3 尾部比特148-156 8 監(jiān)視期間比特第一表全球移動通訊服務的叢發(fā)內(nèi)容據(jù)此，由第一方程式推導出可應用于全球移動通訊服務的第四方程式如下m1=1Σi=0147|rI(i)|2+Σi=0147|rQ(i)|2]]>第四方程式第四方程中，計算信號強度所需要的比特數(shù)目，可根據(jù)需要從148個比特中選取全部或者其中一部分。
第一表所示出于全球移動通訊服務的一叢發(fā)內(nèi)包含一百一十六個加密比特；其中因第五十七與第五十八比特是作為控制頻道信號的旗標，故此二比特是不參與軟量度演算法的運算過程。據(jù)此，由第二方程式推導出的第五方程式是可計算出上述一百一十四個加密比特的軟量度的均方根值。
m2=Σi=0113(soft-metric(i))2114]]>第五方程式若此兩輸出值的乘積小于此臨界值150，則判定所接收的信號為雜訊，據(jù)此，自動頻率控制功能所產(chǎn)生的頻率預估值將被舍棄；反之，若此兩輸出值的乘積大于此臨界值150，則上述的頻率預估值將被接受。
參考圖2所示，其是為根據(jù)本發(fā)明的另一實施例所提供的一叢發(fā)偵測裝置200的方塊示意圖。此叢發(fā)偵測裝置200包含一同相模組210、一正交模組220、一軟量度等化模組230、一均方根模組240，與一品質(zhì)決定模組250。其中，所接受的輸入信號260包含一同相輸入信號262與一正交輸入信號264。便于說明的故，此同相輸入信號262亦被記為rI，而此正交輸入信號264被記為rQ。
于本實施例中，此同相模組210是用以計算所接收的同相輸入信號262的平方和。以上述同相輸入信號262為輸入，此同相模組210是依據(jù)下列第六方程式推導出一輸出值m3m3=Σi|rI(i)|2]]>第六方程式同樣地，此正交模組220是用以計算所接收的正交輸入信號264的平方和。以上述正交輸入信號264為輸入，此正交模組220是依據(jù)下列第七方程式推導出一輸出值m4m4=Σi|rQ(i)|2]]>第七方程式于本實施例中，此軟量度等化模組230是執(zhí)行上述由柯赫與巴爾所提出的等化演算法。以上述的輸入信號260，亦即同相輸入信號262與正交輸入信號264為輸入，此軟量度等化模組230是根據(jù)此輸入信號260推導出上述軟量度等化演算法的一序列輸出值m5。接著，于接收到此序列輸出值m5后，根據(jù)下列第八方程式即可產(chǎn)生一均方根值m6，此均方根值m6亦為上述均方根模組240的輸出值。
m6=Σi(m5)2N]]>第八方程式其中是為對應至一叢發(fā)中的編碼資料的個數(shù)。
如圖2所示，除以上述的輸出值m3、m4，與m6為輸入以外，此品質(zhì)決定模組250亦接收一事先已決定的臨界值270。此品質(zhì)決定模組250將此二輸出值m3與m4和的導數(shù)與m6相乘所得的乘積，對此臨界值270進行比較后產(chǎn)生此叢發(fā)偵測裝置200的一布林結(jié)果280。由此品質(zhì)決定模組250所執(zhí)行的功能是可以下列第九方程式所表示quality-outcome=m6m3+m4 threshold]]>第九方程式若此乘積小于此臨界值270，則判定所接收的信號為雜訊；反之，則被視為真正的信號。
于本發(fā)明的此實施例的另一較佳范例中，當應用于全球移動通訊服務的系統(tǒng)時，上述第六、第七，與第八方程式中的參數(shù)將可被指定。全球移動通訊服務的通訊頻道的叢發(fā)內(nèi)容是根據(jù)第一表的比次格式進行傳送。據(jù)此，由第六方程式推導出可應用于全球移動通訊服務的第十方程式如下m3=Σi=0147|rI(i)|2]]>第十方程式同樣地，由第七方程式推導出可應用于全球移動通訊服務的第十一方程式如下m4=Σi=0147|rQ(i)|2]]>第十一方程式第一表所示出于全球移動通訊服務的一叢發(fā)內(nèi)包含一百一十六個加密比特(第零至第一百一十五比特)；其中因第五十七與第五十八比特是作為控制頻道信號的旗標，故此二比次是不參與軟量度演算法的運算過程。據(jù)此，由第八方程式推導出的第十二方程式是可計算出上述一百一十四個加密比特的軟量度的均方根值。
m6=Σi=0113(m5)2114]]>第十二方程式若此乘積小于此臨界值270，則判定所接收的信號為雜訊，據(jù)此，于全球移動通訊服務規(guī)范內(nèi)定義的自動頻率控制功能所產(chǎn)生的頻率預估值將被舍棄；反之，若此兩輸出值的乘積大于此臨界值270，則上述的頻率預估值將被接受。
如圖3所示，其是為根據(jù)本發(fā)明的一實施例所提供的一叢發(fā)偵測方法的流程示意圖。首先，進行步驟310，計算所接收信號平方的倒數(shù)；接著，進行步驟320，根據(jù)所接收信號推導出一軟量度值的均方根值；最后，于步驟330中，將上述步驟310所得的倒數(shù)與上述步驟320所得的均方根值的乘積與一給定的臨界值進行比較，進而產(chǎn)生一布林結(jié)果為此品質(zhì)決定的一判斷結(jié)果。若此乘積小于此臨界值，則判定所接收的信號為雜訊，反之，則被視為真正的信號。
應注意上述步驟310與步驟320是可同時進行，或以相反之次序進行；本發(fā)明皆可適用于上述的應用。
于本發(fā)明的此實施例的另一較佳范例中，當應用于全球移動通訊服務的系統(tǒng)時，步驟310中所接收信號是為第一表所示出的前一百四十八個比特接收信號為148比特，但是計算信號強度時，可以根據(jù)需要，選取其中的全部或著部分比特來表征信號的強度；其中，步驟320中的軟量度演算法是以一百一十四個加密比特(第零至第五十六比特以及第五十九至第一百一十五比特)為輸入值。
顯然地，依照上面實施例中的描述，本發(fā)明可能有許多的修正與差異。因此需要在其附加的權(quán)利要求項的范圍內(nèi)加以理解，除了上述詳細的描述外，本發(fā)明還可以廣泛地在其他的實施例中施行。上述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用以限定本發(fā)明的申請專利范圍；凡是其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述申請專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種應用于無線電接收器的一叢發(fā)偵測裝置，其特征在于，該叢發(fā)偵測裝置包含一平方模組以計算一輸入信號的平方的一倒數(shù)；一軟量度均方根模組以推導該輸入信號的一軟量度計算值的一均方根；以及一品質(zhì)決定模組，其中上述的品質(zhì)決定模組比較一給定的臨界值與該倒數(shù)與該均方根的積以產(chǎn)生一布林比較結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的應用于無線電接收器的一叢發(fā)偵測裝置，其特征在于，其中上述的輸入信號包含一同相的輸入信號與一正交的輸入信號。
3.如權(quán)利要求1所述的應用于無線電接收器的一叢發(fā)偵測裝置，其特征在于，其中上述的輸入信號包含經(jīng)一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器量化轉(zhuǎn)換無線電信號所產(chǎn)生的一數(shù)字格式資訊。
4.如權(quán)利要求1所述的應用于無線電接收器的一叢發(fā)偵測裝置，其特征在于，其中上述的輸入信號包含于全球移動通訊服務的一叢發(fā)內(nèi)的一百四十八個比特。
5.如權(quán)利要求1所述的應用于無線電接收器的一叢發(fā)偵測裝置，其特征在于，其中上述的軟量度計算是根據(jù)包含于全球移動通訊服務的一叢發(fā)內(nèi)的加密比特。
6.如權(quán)利要求5所述的應用于無線電接收器的一叢發(fā)偵測裝置，其特征在于，其中上述的軟量度計算是根據(jù)包含于全球移動通訊服務的一叢發(fā)內(nèi)的一百一十四個加密比特。
7.一種應用于無線電接收器的一叢發(fā)偵測裝置，其特征在于，該叢發(fā)偵測裝置包含一同相模組以計算一同相的輸入信號的平方和；一正交模組以計算一正交的輸入信號的平方和；一軟量度等化模組，其中上述的軟量度等化模組是根據(jù)一輸入信號推導出一軟量度等化的序列輸出值；一均方根模組，其中上述的均方根模組是根據(jù)該軟量度等化的序列輸出值計算出一均方根值；以及一品質(zhì)決定模組，其中上述的品質(zhì)決定模組是比較一給定的臨界值以及該兩個平方和的一倒數(shù)與該均方根的積以產(chǎn)生一布林比較結(jié)果。
8.一種應用于無線電接收器的一叢發(fā)偵測方法，其特征在于，該叢發(fā)偵測方法包含計算一輸入信號的平方的一倒數(shù)；推導該輸入信號的一軟量度計算值的一均方根；以及比較一給定的臨界值與該倒數(shù)及該均方根的積以產(chǎn)生一布林比較結(jié)果。
9.如權(quán)利要求8所述的應用于無線電接收器的一叢發(fā)偵測方法，其特征在于，其中上述的輸入信號包含一同相的輸入信號與一正交的輸入信號。
10.如權(quán)利要求8所述的應用于無線電接收器的一叢發(fā)偵測方法，其特征在于，其中上述的輸入信號包含經(jīng)一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器量化轉(zhuǎn)換無線電信號所產(chǎn)生的一數(shù)字格式資訊。
11.如權(quán)利要求8所述的應用于無線電接收器的一叢發(fā)偵測方法，其特征在于，其中上述的軟量度計算是根據(jù)包含于全球移動通訊服務的一叢發(fā)內(nèi)的加密比特。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一叢發(fā)(burst)偵測裝置與方法，本發(fā)明的叢發(fā)偵測裝置包含一平方模組、一軟量度均方根模組，與一品質(zhì)決定模組。上述的叢發(fā)偵測方法包含下列步驟首先計算所接收信號平方和的一倒數(shù)、接著推導接收信號的軟量度的均方根值、最后將上述倒數(shù)與均方根值(RMS，root mean square)的積與一給定的臨界值比較以產(chǎn)生一布林(Boolean)值。其中，上述的布林值是可決定接收信號的品質(zhì)，若上述的積小于此臨界值，則接收的信號被視為雜訊；反之，則接收的信號被視為信號。
文檔編號H04B1/06GK1604488SQ20041008973
公開日2005年4月6日 申請日期2004年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月3日
發(fā)明者張麗君 申請人:威盛電子股份有限公司