專利名稱：無線通信系統(tǒng)中用于分組檢測的方法和設(shè)備的制作方法
根據(jù)35U.S.C.§119要求優(yōu)先權(quán)
本專利申請要求于2006年10月26日提交且被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人并因而被明確援引納入于此的題為“Signal Acquisition(信號捕獲)”的臨時(shí)申請No.60/854,877的優(yōu)先權(quán)。
背景 領(lǐng)域 本公開系統(tǒng)一般涉及無線通信系統(tǒng)中用于信號捕獲的系統(tǒng)，尤其涉及用于檢測收到信號中的分組的分組檢測系統(tǒng)。
背景 無線組網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)變成世界上一大群人藉此得以通信的盛行手段。無線通信設(shè)備已經(jīng)變得越來越小并且越來越強(qiáng)大以滿足消費(fèi)者的需要，包括便攜性和便利性的改進(jìn)。用戶已發(fā)現(xiàn)諸如蜂窩電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、筆記本計(jì)算機(jī)等無線通信設(shè)備的許多用途，并且這些用戶要求可靠的服務(wù)和擴(kuò)大的覆蓋區(qū)域。
無線通信網(wǎng)絡(luò)通常被用來傳達(dá)信息，不管用戶位于何處(建筑內(nèi)部或外部)以及用戶是不動(dòng)的還是正移動(dòng)(例如，在交通工具中、正步行)。一般地，無線通信網(wǎng)絡(luò)通過移動(dòng)設(shè)備與基站或接入點(diǎn)通信來建立。接入點(diǎn)覆蓋一地理區(qū)域或蜂窩小區(qū)，并且移動(dòng)設(shè)備在被操作時(shí)其可進(jìn)入或離開這些地理蜂窩小區(qū)。為達(dá)成不中斷的通信，移動(dòng)設(shè)備被指派其已進(jìn)入的蜂窩小區(qū)的資源并且被解指派其已離開的蜂窩小區(qū)的資源。
還可以不利用接入點(diǎn)而是單單利用對等通信來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)可包括接入點(diǎn)(基礎(chǔ)設(shè)施模式)和對等通信兩者。這些類型的網(wǎng)絡(luò)被稱為自組織(ad hoc)網(wǎng)絡(luò)。自組織網(wǎng)絡(luò)可以是自配置的，從而當(dāng)移動(dòng)設(shè)備(或接入點(diǎn))接收來自另一個(gè)移動(dòng)設(shè)備的通信時(shí)，該另一個(gè)移動(dòng)設(shè)備被添加到該網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備離開該區(qū)域時(shí)，它們被動(dòng)態(tài)地從該網(wǎng)絡(luò)移除。由此，網(wǎng)絡(luò)的格局可不斷改變。在多跳拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，傳輸通過數(shù)個(gè)跳躍或段被轉(zhuǎn)送，而非直接從發(fā)送方到接收方。
諸如WiMedia超寬帶(UWB)通用無線電平臺之類的超寬帶技術(shù)具有最優(yōu)化無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)內(nèi)的多媒體設(shè)備之間的無線連通性的固有能力。無線標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是滿足諸如低成本、低功耗、小形態(tài)因素、高帶寬和多媒體服務(wù)質(zhì)量(QoS)支持等要求。
WiMediaUWB通用無線電平臺提出分布式介質(zhì)接入技術(shù)，其提供了操作同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的不同無線應(yīng)用的解決方案。WiMediaUWB通用無線電平臺納入基于多頻段正交頻分復(fù)用(MB-OFDM)的媒體接入控制(MAC)層和物理(PHY)層規(guī)范。WiMedia MAC和PHY規(guī)范被有意地設(shè)計(jì)成適應(yīng)由全球制定規(guī)章的機(jī)構(gòu)設(shè)置的各種要求。需要滿足各個(gè)國家的規(guī)章制度的制造商由此可容易并具成本效率地這樣做。WiMedia UWB嘗試實(shí)現(xiàn)的一些其他應(yīng)用友好特征包括每節(jié)點(diǎn)復(fù)雜程度的降低、長電池壽命、支持多功率管理模式以及更高的空間容量。
WiMedia UWB順應(yīng)性接收機(jī)必須在提供大的帶寬的同時(shí)應(yīng)付來自現(xiàn)有無線服務(wù)的干擾。同時(shí)，它們必須用非常低的發(fā)射功率來執(zhí)行。操作環(huán)境中的接收機(jī)所面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是信號的捕獲，以及進(jìn)一步對有效分組話務(wù)的繼續(xù)檢測。其中接收機(jī)將噪聲誤解為有效分組話務(wù)的錯(cuò)誤分組檢測、或其中接收機(jī)遺漏對一個(gè)或多個(gè)分組的檢測的漏檢測妨礙了接收機(jī)的可靠性和性能。進(jìn)一步，高效率地并且用較小設(shè)計(jì)覆蓋區(qū)就能夠可靠地檢測分組話務(wù)的存在性是個(gè)挑戰(zhàn)。
因此，本領(lǐng)域中需要能滿足上述挑戰(zhàn)。
概述 目前所描述的辦法涉及分組檢測。在一種辦法中，描述了用于執(zhí)行分組檢測的方法。該方法包括接收用于編碼發(fā)射信號中的OFDM碼元的發(fā)射序列；以及，使用基于該發(fā)射序列的簡化版本的多個(gè)系數(shù)來濾波接收到的信號。
在另一種辦法中，描述了一種用于檢測用發(fā)射序列編碼的OFDM碼元的設(shè)備，該設(shè)備包括具有基于發(fā)射序列的簡化版本的系數(shù)的濾波器。
在又一種辦法中，描述了一種用于分組檢測的設(shè)備，該設(shè)備包括用于接收用于編碼發(fā)射信號中的OFDM碼元的發(fā)射序列的裝置；以及，用于使用基于該發(fā)射序列的簡化版本的多個(gè)系數(shù)來濾波接收到的信號的裝置。
在又一種辦法中，公開了一種無線通信設(shè)備，該無線通信設(shè)備包括配置成接收信號的天線；以及，耦合至該天線的用于執(zhí)行用于分組檢測的方法的控制處理器。該方法包括接收用于編碼該信號中的OFDM碼元的發(fā)射序列；以及，使用基于該發(fā)射序列的簡化版本的多個(gè)系數(shù)來濾波接收到的信號。
在又一種辦法中，公開了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其具有用于使計(jì)算機(jī)接收用于編碼信號中的OFDM碼元的發(fā)射序列的代碼；以及，用于使計(jì)算機(jī)使用基于該發(fā)射序列的簡化版本的多個(gè)系數(shù)來濾波接收到的信號的代碼。
在又一種辦法中，公開了具有存儲(chǔ)器的處理器，該存儲(chǔ)器被配置成使該處理器實(shí)現(xiàn)用于分組檢測的方法。該方法包括接收用于編碼發(fā)射信號中的OFDM碼元的發(fā)射序列；以及，使用基于該發(fā)射序列的簡化版本的多個(gè)系數(shù)來濾波接收到的信號。
附圖簡述

圖1是示例性自組織無線網(wǎng)絡(luò)的框圖； 圖2是示例性無線終端設(shè)備的框圖； 圖3是遵守WiMedia超寬帶(UWB)標(biāo)準(zhǔn)的分組結(jié)構(gòu)； 圖4是UWB譜的全球分配的圖表； 圖5是圖3的分組的前同步碼結(jié)構(gòu)； 圖6是圖5的前同步碼結(jié)構(gòu)的分組/幀同步序列發(fā)生器的框圖； 圖7是用于生成前同步碼圖案的基序列的非周期性自相關(guān)函數(shù)的標(biāo)繪； 圖8是用于生成基序列的分級基序列發(fā)生器的框圖； 圖9是圖7的基序列與圖8的相應(yīng)分級基序列之間的非周期性互相關(guān)的標(biāo)繪； 圖10是圖7的基序列與相應(yīng)基序列的經(jīng)舍入版本之間的非周期性互相關(guān)的標(biāo)繪； 圖11是圖解用于時(shí)-頻碼(TFC)-1和TFC-2的捕獲/同步過程的時(shí)間線； 圖12是圖解用于TFC-3和TFC-4的捕獲/同步過程的時(shí)間線； 圖13是圖解用于TFC-5、TFC-6和TFC-7的捕獲/同步過程的時(shí)間線； 圖14是圖解用于TFC-8、TFC-9和TFC-10的捕獲/同步過程的時(shí)間線； 圖15是同步器的框圖，該同步器包括分組檢測模塊、時(shí)基估計(jì)模塊和載波頻率偏移量(CFO)估計(jì)及幀同步模塊； 圖16是實(shí)現(xiàn)圖15的同步器的分組檢測模塊的分組檢測器； 圖17是圖15的同步器的匹配濾波器的第一示例性實(shí)現(xiàn)； 圖18是圖15的同步器的匹配濾波器的第二示例性實(shí)現(xiàn)；以及， 圖19是圖15的同步器的L抽頭多徑能量組合器的示例性實(shí)現(xiàn)。
詳細(xì)描述 現(xiàn)在參照附圖描述各種實(shí)施例。在以下描述中，出于解釋目的闡述了眾多的具體細(xì)節(jié)以圖提供對一個(gè)或多個(gè)方面透徹的理解。但是顯而易見的是，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可實(shí)踐此類實(shí)施例。在其它實(shí)例中，以框圖形式示出公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以便于描述這些實(shí)施例。
如在本申請中所使用的，術(shù)語“組件”、“模塊”、“系統(tǒng)”等旨在指示計(jì)算機(jī)相關(guān)實(shí)體，或者硬件、固件、軟硬件組合、軟件，或執(zhí)行中的軟件。例如，組件可以是但不限于在處理器上運(yùn)行的進(jìn)程、處理器、對象、可執(zhí)行件、執(zhí)行的線程、程序、和/或計(jì)算機(jī)。作為說明，在計(jì)算設(shè)備上運(yùn)行的應(yīng)用和該計(jì)算設(shè)備兩者皆可以是組件。一個(gè)或多個(gè)組件可駐留在執(zhí)行的進(jìn)程和/或線程中，且組件可以局部化在一臺計(jì)算機(jī)上和/或分布在兩臺或多臺計(jì)算機(jī)之間。此外，這些組件可從其上存儲(chǔ)著各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的各種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)來執(zhí)行。各組件可借助于本地和/或遠(yuǎn)程進(jìn)程來通信，諸如根據(jù)具有一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)分組的信號(例如，來自通過該信號與本地系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)中的另一組件交互、和/或在諸如因特網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)上與其它系統(tǒng)交互的一個(gè)組件的數(shù)據(jù))。本文中使用措詞“示例性”來表示“起到示例、實(shí)例、或例示的作用”。本文中描述為“示例性”的任何實(shí)施例不必被解釋為優(yōu)于或勝過其他實(shí)施例。
此外，本文中結(jié)合用戶設(shè)備來描述各種實(shí)施例。用戶設(shè)備也可被稱為系統(tǒng)、訂戶單元、訂戶站、移動(dòng)站、移動(dòng)臺、遠(yuǎn)程站、接入點(diǎn)、遠(yuǎn)程終端、接入終端、終端設(shè)備、手持機(jī)、主機(jī)、用戶終端、終端、用戶代理、無線終端、無線設(shè)備、或用戶裝備。用戶設(shè)備可以是蜂窩電話、無繩電話、會(huì)話發(fā)起協(xié)議(SIP)話機(jī)、無線本地環(huán)路(WLL)站、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、具有無線連接能力的手持式設(shè)備、或連接到無線調(diào)制解調(diào)器的其他處理設(shè)備。在某些實(shí)施例中，用戶設(shè)備可以是例如附連有UWB調(diào)制解調(diào)器的消費(fèi)者電子設(shè)備，諸如打印機(jī)、相機(jī)/可攜式攝像機(jī)、音樂播放器、單獨(dú)的磁性或閃存設(shè)備、或其他具有內(nèi)容存儲(chǔ)的AV裝備。
而且，本文中所描述的各個(gè)方面或特征可使用標(biāo)準(zhǔn)編程和/或工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)為方法、裝置、或制品。如在本文中使用的術(shù)語“制品”旨在涵蓋可從任何計(jì)算機(jī)可讀設(shè)備、載體、或媒介獲訪的計(jì)算機(jī)程序。例如，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括但不限于磁存儲(chǔ)設(shè)備(例如，硬盤、軟盤、磁條...)、光盤(例如，壓縮盤(CD)、數(shù)字多功能盤(DVD)...)、智能卡、和閃存設(shè)備(例如，記憶卡、記憶棒、鑰匙型驅(qū)動(dòng)器...)。
各種實(shí)施例將以可包括數(shù)個(gè)設(shè)備、組件、模塊等的系統(tǒng)的方式來呈現(xiàn)。將理解和領(lǐng)會(huì)，各種系統(tǒng)可包括其他設(shè)備、組件、模塊等，和/或可以并不包括結(jié)合附圖所討論的所有設(shè)備、組件、模塊等。也可以使用這些辦法的組合。
現(xiàn)參考附圖，圖1圖解示例自組織無線網(wǎng)絡(luò)100。無線網(wǎng)絡(luò)100可包括任何數(shù)目的進(jìn)行無線通信的移動(dòng)設(shè)備或節(jié)點(diǎn)，出于說明的簡便性圖解了其中4個(gè)。移動(dòng)設(shè)備可以是例如蜂窩電話、智能電話、膝上型設(shè)備、手持式通信設(shè)備、手持式計(jì)算設(shè)備、衛(wèi)星無線電、全球定位系統(tǒng)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、和/或適于在無線網(wǎng)絡(luò)100上通信的其他設(shè)備。無線網(wǎng)絡(luò)100還可以包括一個(gè)或多個(gè)基站或接入點(diǎn)(未圖示)。
在無線網(wǎng)絡(luò)100中，終端設(shè)備112被示為經(jīng)由通信鏈路120與終端設(shè)備114通信以及經(jīng)由通信鏈路112與終端設(shè)備116通信。終端設(shè)備116也被示為經(jīng)由通信鏈路124與終端設(shè)備118通信。終端設(shè)備112、114、116和118可根據(jù)圖2中所示的終端設(shè)備200的可能配置的示例性簡化框圖來構(gòu)建和配置。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)的，終端設(shè)備200的精確配置可取決于具體應(yīng)用和總體設(shè)計(jì)約束而變化。處理器202可實(shí)現(xiàn)本文中所公開的系統(tǒng)和方法。
終端設(shè)備200可被實(shí)現(xiàn)為具有耦合至天線206的前端收發(fā)機(jī)204。基帶處理器208可被耦合至收發(fā)機(jī)204?；鶐幚砥?08可被實(shí)現(xiàn)為具有基于軟件的體系結(jié)構(gòu)或其他類型的體系結(jié)構(gòu)，諸如硬件或硬件與軟件的組合?？梢允褂梦⑻幚砥鱽碜鳛檫\(yùn)行除其他功能外還提供控制和整個(gè)系統(tǒng)管理功能的軟件程序的平臺。數(shù)字信號處理器(DSP)可被實(shí)現(xiàn)為具有嵌入式通信軟件層，其運(yùn)行專用算法來減少對微處理器的處理需求?？梢岳肈SP來提供各種信號處理功能，諸如信標(biāo)信號捕獲、時(shí)間同步、頻率跟蹤、擴(kuò)頻處理、調(diào)制和解調(diào)功能、以及前向糾錯(cuò)。
終端設(shè)備200還可以包括耦合至基帶處理器208的各種用戶接口210。用戶接口210可包括鍵板、鼠標(biāo)、觸摸屏、顯示器、響鈴器、振動(dòng)器、音頻揚(yáng)聲器、話筒、相機(jī)、存儲(chǔ)和/或其他輸入/輸出設(shè)備。
基帶處理器208包括處理器202。在基帶處理器208的基于軟件的實(shí)現(xiàn)中，處理器202可以是在微處理器上運(yùn)行的軟件程序。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易領(lǐng)會(huì)的，處理器202并不被限定于本實(shí)施例，并且可由本領(lǐng)域已知的任何手段來實(shí)現(xiàn)，包括任何硬件配置、軟件配置、或其能夠執(zhí)行本文中所描述的各種功能的組合。處理器202可以被耦合至用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器212。還可以如圖2中所示地提供用于執(zhí)行應(yīng)用操作系統(tǒng)和/或單獨(dú)應(yīng)用的應(yīng)用處理器214。應(yīng)用處理器214被示為耦合至基帶處理器208、存儲(chǔ)器212、和用戶接口210。
圖3圖解遵守由ECMA國際在標(biāo)準(zhǔn)ECMA-368，“高速率超寬帶PHY和MAC標(biāo)準(zhǔn)”(2005年12月)中頒布的針對高速率短程無線通信的WiMedia超寬帶(UWB)物理層(PHY)和媒體接入層(MAC)標(biāo)準(zhǔn)的分組的分組結(jié)構(gòu)300。
該ECMA標(biāo)準(zhǔn)為利用未被許可的3,100-10,600MHz頻帶、支持53,3Mb/s、80Mb/s、106,7Mb/s、160Mb/s、200Mb/s、320Mb/s、400Mb/s、和480Mb/s的數(shù)據(jù)率的無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(PAN)指定了UWB PHY。UWB譜被劃分成14個(gè)頻段，其中每一個(gè)具有528MHz的帶寬。前12個(gè)頻段隨后被編組為各由3個(gè)頻段組成的4個(gè)頻段群，并且最后2個(gè)頻段被編組為第五頻段群。圖4圖解UWB譜的全球分配。
此ECMA標(biāo)準(zhǔn)指定了用以傳送信息的多頻段正交頻分調(diào)制(MB-OFDM)方案。每頻段使用總共110個(gè)副載波(100個(gè)數(shù)據(jù)載波和10個(gè)保護(hù)載波)來傳送信息。此外，12個(gè)導(dǎo)頻副載波允許相干檢測。頻域擴(kuò)展、時(shí)域擴(kuò)展、和前向糾錯(cuò)(FEC)編碼被用于改變數(shù)據(jù)率。所使用的FEC是編碼率為1/3、1/2、5/8和3/4的卷積碼。
經(jīng)編碼數(shù)據(jù)隨后時(shí)域時(shí)-頻碼(TFC)來擴(kuò)展。在一種辦法中，如由ECMA標(biāo)準(zhǔn)所頒布的，有兩種類型的時(shí)-頻碼(TFC)一種是經(jīng)編碼信息在3個(gè)頻段上被交織，稱為時(shí)-頻交織(TFI)；以及一個(gè)是經(jīng)編碼信息在單個(gè)頻段上被傳送，稱為固定頻率交織(FFI)。
在前4個(gè)頻段群中的每一個(gè)內(nèi)，定義了使用TFI的4個(gè)時(shí)-頻碼和使用FFI的3個(gè)時(shí)-頻碼；藉此提供對每頻段最多達(dá)7個(gè)信道的支持。對于第五頻段群，定義了使用FFI的兩個(gè)時(shí)-頻碼。該ECMA標(biāo)準(zhǔn)總共指定了30個(gè)信道。
圖5圖解圖3的WiMedia UWB分組的標(biāo)準(zhǔn)前同步碼結(jié)構(gòu)。該前同步碼包含總共30個(gè)OFDM碼元。頭24個(gè)前同步碼碼元用于分組檢測、時(shí)基估計(jì)、CFO估計(jì)和幀同步。信道估計(jì)使用最后6個(gè)前同步碼碼元。
圖6是包括擴(kuò)展器602的前同步碼碼元發(fā)生器600的框圖，圖解了可如何生成前同步碼碼元的一種辦法，其中 1.對于給定時(shí)-頻碼(TFC)(即1-10，稱為TFC-1到TFC-10)，選擇時(shí)域基序列s基[m]，m＝0，1，…，127以及二進(jìn)制覆蓋序列s覆蓋[n]＝±1，n＝0，1，…，23。二進(jìn)制覆蓋序列被用作用于確定分組/幀同步序列的結(jié)束的定界符。
2.在基序列的結(jié)束處填37個(gè)0以形成經(jīng)擴(kuò)展的序列s擴(kuò)展[k]，k＝0，1，…，164。
3.使用擴(kuò)展器602以經(jīng)擴(kuò)展的基序列來擴(kuò)展覆蓋序列。第n個(gè)前同步碼碼元的第k個(gè)采樣給出為 s同步，n[k]＝s覆蓋[n]×s擴(kuò)展[k]，k＝0，1，…，164，n＝0，1，…，23。
圖7圖解對應(yīng)于TFC-1的基序列s基[m]的非周期性自相關(guān)。其他基序列可具有類似的自相關(guān)函數(shù)。在一種同步辦法中，利用了該卓越的自相關(guān)性質(zhì)。例如，基序列由圖8中所示的分級基序列發(fā)生器800生成。使用分級序列的基本前提是將發(fā)射機(jī)處的編碼過程劃分為分級結(jié)構(gòu)，從而降低在接收機(jī)處的解碼過程的復(fù)雜性。參考附圖，用擴(kuò)展器802以第二個(gè)二進(jìn)制序列{b[k]，k＝0，2，…，7}來擴(kuò)展第一個(gè)二進(jìn)制序列{a[k]，k＝0，2，…，15}以生成長度為128的中間序列(也被稱為二進(jìn)制分級序列)C{c[k]，k＝0，2，…，127}。隨后，在使用FFT模塊804對中間序列C取快速傅立葉變換(FFT)并使用頻域整形模塊806在頻域中整形該序列之后，經(jīng)由快速傅立葉逆變換(IFFT)模塊808將該序列變換回時(shí)域以獲得基序列s基[m]。對應(yīng)于這10個(gè)基序列中的每一個(gè)存在二進(jìn)制序列{a[k]}和{b[k]}的唯一性集合。
圖9圖解了用于TFC-1的基序列s基[m]與使用分級基序列發(fā)生器800生成的相應(yīng)中間序列C{c[k]}之間的非周期性互相關(guān)。此互相關(guān)性質(zhì)指示當(dāng)在接收機(jī)處采用匹配濾波器時(shí)，基序列可被替換成二進(jìn)制序列C來作為濾波器系數(shù)。在如以下所圖解的一種辦法中，可以高效率地使用二進(jìn)制序列C的分級結(jié)構(gòu)來簡化接收機(jī)中用于同步的硬件。進(jìn)一步，將前同步碼基序列的經(jīng)舍入版本用作匹配濾波器系數(shù)也會(huì)是有利的。圖10圖解了用于TFC-1的基序列s基[m]與相應(yīng)基序列的經(jīng)舍入版本之間的非周期性互相關(guān)。
作為同步概覽，圖11-14圖解對應(yīng)所有TFC的同步和捕獲時(shí)間線。具體地，圖11圖解對應(yīng)TFC-1和TFC-2的捕獲時(shí)間線1100；圖12圖解對應(yīng)TFC-3和TFC-4的捕獲時(shí)間線1200；圖13圖解對應(yīng)TFC-5、TFC-6和TFC-7的捕獲時(shí)間線1300；以及圖14圖解對應(yīng)TFC-8、TFC-9和TFC-10的捕獲時(shí)間線1400。
首先參照圖11，主要同步任務(wù)可被分成3個(gè)單獨(dú)部分 1.分組檢測。
2.時(shí)基估計(jì)。
3.載波頻率偏移量(CFO)估計(jì)和幀同步。
如以上所討論的，ECMA標(biāo)準(zhǔn)提供多個(gè)頻段，以及如從對應(yīng)所有TFC的時(shí)間線看出的，接收機(jī)在斷言分組檢測之前將默認(rèn)停留在頻段1上。這是因?yàn)樵诜纸M檢測之前，接收機(jī)不具有關(guān)于用以切換到其他頻段的正確時(shí)基的知識(若其處于TFI模式)。由此，頻段1中的頭3個(gè)前同步碼碼元將被消耗用于分組檢測。一旦分組檢測已完成，下一個(gè)階段即時(shí)基估計(jì)被啟用，并且接收機(jī)將掃描頻段1中的下一個(gè)前同步碼碼元以確定用于OFDM碼元的最優(yōu)FFT窗。在對頻段1的時(shí)基估計(jì)已完成(例如，時(shí)基已被恢復(fù))之后，接收機(jī)將具有足以知道根據(jù)TFC切換到其他頻段的信息，并且自動(dòng)增益控制(AGC)增益估計(jì)將被執(zhí)行。在決定AGC之后，前同步碼碼元的剩余部分將被用于CFO估計(jì)和幀同步檢測。每當(dāng)檢測到幀同步，CFO估計(jì)的最終輸出將被發(fā)送給相位旋轉(zhuǎn)器，并且接收機(jī)將進(jìn)行信道估計(jì)。
圖15圖解用于執(zhí)行主要同步任務(wù)的同步器1500。同步器1500包括可變增益放大器(VGA)模塊1502、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)1504、匹配濾波器(MF)1506、平方單元1508、分組檢測模塊1510、時(shí)基估計(jì)模塊1540和CFO估計(jì)及幀同步模塊1570。
如以上所討論的，MF 1506的系數(shù){q[k]，k＝0，2，…，127}可被選為或者二進(jìn)制序列{c[k]，k＝0，2，…，127}或者經(jīng)舍入前同步碼基序列{round(s基[k])，k＝0，2，…，127}。然而由于二進(jìn)制序列{c[k]}的分級結(jié)構(gòu)，MF 1506的實(shí)現(xiàn)可如圖17的二進(jìn)制分級序列MF 1700所示地被簡化；而對于經(jīng)舍入版本，有限沖激響應(yīng)(FIR)實(shí)現(xiàn)MF 1800在圖18中示出，其在一種辦法中是有127個(gè)抽頭延遲線的FIR濾波器。
在舍入辦法中，匹配濾波器系數(shù)q[k]，k＝0，2，…，127被設(shè)為前同步碼基序列的經(jīng)舍入版本Round(s基[k])。如對所有前同步碼基序列觀察到的，Round(s基[k])僅從{±2，±1，0}取值，這有助于降低硬件復(fù)雜性，因?yàn)槌艘?可便利地實(shí)現(xiàn)為左移1位。另外，如圖10中可見，Round(s基[k])與基序列s基[k]維持良好的互相關(guān)性質(zhì)。用于匹配濾波器實(shí)現(xiàn)的這兩種不同方法的復(fù)雜性總結(jié)在下表中 表1匹配濾波器實(shí)現(xiàn)比較。
操作次數(shù)是針對一個(gè)采樣持續(xù)期T采樣＝1/528MHz＝1.89ns內(nèi)的或者I或者Q支路。對于每一種辦法，基準(zhǔn)序列可被存儲(chǔ)在具有表1中所列出的大小的查找表(LUT)中。
MF 1506的輸出由平方單元1508處理。將接收到的采樣記為r[n]，匹配濾波器輸出的幅值平方可表達(dá)為 注意可以執(zhí)行等增益組合(EGC)運(yùn)算以收集來自多徑信道的能量 其中N是被組合的連貫路徑的數(shù)目，以及是D[n]滑動(dòng)窗輸出。EGC可被實(shí)現(xiàn)為如圖19中所示的L抽頭多徑能量組合器1900。L抽頭多徑能量組合器1900允許向每一個(gè)抽頭指派不同的權(quán)重。EGC運(yùn)算的結(jié)果可被分組檢測模塊1510和時(shí)基估計(jì)模塊1540使用。
如所討論的，同步過程中的第一步驟是分組檢測模塊1510檢測有效分組的存在性。分組檢測模塊1510在已檢測到有效分組后將向時(shí)基估計(jì)模塊1540斷言分組檢測信號。具體地，一旦斷言分組檢測(即，分組檢測模塊1510已通過將檢測_標(biāo)記設(shè)為邏輯真來指示了已檢測到分組)，時(shí)基估計(jì)模塊1540就被啟用。
圖16圖解可為分組檢測模塊1510實(shí)現(xiàn)的示例性分組檢測器1600。優(yōu)選地，分組檢測模塊1510被設(shè)計(jì)成滿足以下要求 1.目標(biāo)漏檢測概率。
2.目標(biāo)錯(cuò)誤警報(bào)概率。
3.容忍初始CFO的最大變動(dòng)范圍(+/-20ppm)CFO的最大變動(dòng)范圍是10296MHz*40ppm＝411.84KHz。
4.對初始VGA增益的穩(wěn)健性在檢測到分組之前，不決定AGC。代替地，通過VGA 1502將初始VGA增益應(yīng)用于接收到的采樣，其隨后被ADC 1504量化。檢測算法作用于ADC 1504的輸出序列并且其已被設(shè)計(jì)成對初始VGA增益不敏感。
5.對低信噪比(SNR)的容忍由于SNR可低到0dB或0dB以下，因此分組檢測模塊應(yīng)被設(shè)計(jì)成在這樣的SNR范圍中工作。
回到圖16，分組檢測器1600包括平方單元1604、128單位寬的滑動(dòng)窗(SW)單元1608和8單位寬的SW單元1610、比較器1612和檢測模塊1630。檢測模塊1630包括一對緩沖器1632、1634，其各自分別耦合至一對加法器1636、1638中的一個(gè)加法器。來自加法器1638的輸出隨后被饋進(jìn)如下所描述地操作的決策模塊1640。
如以上所討論的，可執(zhí)行EGC運(yùn)算來收集多徑信道的能量。在一種辦法中，滑動(dòng)窗的大小被選為N＝8。由此，可使用實(shí)現(xiàn)為L抽頭多徑能量組合器1900的8單位寬SW單元1610來部署。在其他辦法中，8單位寬SW單元1610可被實(shí)現(xiàn)為更多或更少個(gè)單位，而非8個(gè)單位的寬度。在實(shí)現(xiàn)中對單位數(shù)目的具體選取可取決于正處理的信道的類型。
隨后將8單位寬SW輸出D[n]與乘以預(yù)設(shè)閾值η的128單位寬SW輸出作比較。比較器1612的輸出或者為1(若D[n]較大)或(否則)為0。隨后，由檢查模塊1630執(zhí)行“三重檢查”；即，分組檢測器1600在其觀察到分別為N1和N2的3個(gè)過閾值事件時(shí)斷言分組檢測(即，檢測標(biāo)記＝1)。N1和N2的值取決于TFC，如下表中所示 表2分組檢測取決于TFC的參數(shù)。
隨后針對加性高斯白噪聲(AWGN)信道和信道模型1到4(CM1-CM4)測量分組檢測器1600的性能。在該模擬中使用TFC-1，該性能對于其他TFC是相同的。
在一種用于錯(cuò)誤警報(bào)測試的辦法中，模擬總共一百萬個(gè)假言測試，其中僅高斯白噪聲采樣被輸入同步器1500。對于漏檢測測試，為每一種信道模型(CM1-CM4)模擬了500種信道實(shí)現(xiàn)，并且對于每一種信道實(shí)現(xiàn)，傳送并測試了1,000個(gè)分組。
如以上所討論的，可基于二進(jìn)制分級序列實(shí)現(xiàn)來簡化MF 1506的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)使用二進(jìn)制分級序列來實(shí)現(xiàn)MF 1506時(shí)，MF結(jié)構(gòu)可被簡化從而實(shí)現(xiàn)為如圖17中所示的二進(jìn)制分級序列MF 1700。選取閾值以便滿足漏檢測和錯(cuò)誤警報(bào)概率的預(yù)設(shè)設(shè)計(jì)值。
關(guān)于初始CFO的最大變動(dòng)范圍的效應(yīng)，其如上地被定義為 ΔF＝10296MHz×40ppm＝411.84KHz， 其中10296MHz是最高頻段(頻段14)的中心頻率。二進(jìn)制分級序列MF 1700中歸因于此最大CFO的損耗為
其中N＝128是相干累積長度，以及Ts＝1/(528MHz)是采樣周期。
由于VGA增益初始被設(shè)為最大值，因此在分組檢測期間遭遇的一個(gè)潛在問題是對于大SNR場景，接收到的信號在ADC之后絕大部分被削波。為調(diào)查此問題，已執(zhí)行附加模擬來測試相當(dāng)大動(dòng)態(tài)范圍的收到SNR的漏檢測概率。由于最大收到信號強(qiáng)度為-43dBm(對應(yīng)于最近的目標(biāo)操作距離0.3m)，以及最小收到信號強(qiáng)度為-81dBm(對應(yīng)于對53.3Mbps的靈敏度)，因此收到SNR可被假定為處于38dB的范圍中。在該模擬中，從SNR＝5dB到40dB執(zhí)行測試以確保該模擬覆蓋了完整的動(dòng)態(tài)范圍。在評估中，VGA增益被設(shè)為最大增益并且使用6位ADC。根據(jù)模擬結(jié)果，在此SNR范圍中對于CM1到CM4未觀察到出錯(cuò)事件(即，漏檢測)。這指示該分組檢測算法對于此SNR動(dòng)態(tài)范圍中的初始最大VGA增益設(shè)置是穩(wěn)健的。
MF 1506的實(shí)現(xiàn)也可基于經(jīng)舍入序列實(shí)現(xiàn)來簡化，其中MF 1506被實(shí)現(xiàn)為如圖18中所示的FIR實(shí)現(xiàn)MF 1800。匹配濾波器系數(shù)q[k]，k＝0，2，…，127被設(shè)為前同步碼基序列的經(jīng)舍入版本Round(s基[k])。如對所有前同步碼基序列觀察到的，Round(s基[k])僅從{±2，±1，0}取值，這有助于降低硬件復(fù)雜性，因?yàn)槌艘?可便利地實(shí)現(xiàn)為左移1位。另外，如圖10中可見，Round(s基[k])與基序列s基[k]維持良好的互相關(guān)性質(zhì)。經(jīng)舍入基序列的漏檢測性能具有比二進(jìn)制分級序列的漏檢測性能稍高的增益，其中二進(jìn)制分級序列具有稍低的錯(cuò)誤警報(bào)總概率。
將理解，本文中所描述的實(shí)施例可由硬件、軟件、固件、中間件、微碼、或其任何組合來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)這些系統(tǒng)和/或方法在軟件、固件、中間件或微碼、程序代碼或代碼片斷中實(shí)現(xiàn)時(shí)，可將它們存儲(chǔ)在諸如存儲(chǔ)組件之類的機(jī)器可讀介質(zhì)中。代碼片斷可表示過程、函數(shù)、子程序、程序、例程、子例程、模塊、軟件包、類、或者指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、或程序語句的任何組合。通過傳遞和/或接收信息、數(shù)據(jù)、自變量、參數(shù)、或存儲(chǔ)器內(nèi)容，一代碼段可被耦合到另一代碼段或硬件電路。可使用包括存儲(chǔ)器共享、消息傳遞、令牌傳遞、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)热魏魏线m方式來傳遞、轉(zhuǎn)發(fā)、或傳送信息、自變量、參數(shù)、數(shù)據(jù)等。
對于軟件實(shí)現(xiàn)，本文中所描述的技術(shù)可以使用執(zhí)行本文中所描述功能的模塊(例如，程序、函數(shù)等)來實(shí)現(xiàn)。軟件代碼可被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中并由處理器來執(zhí)行。存儲(chǔ)器單元可在處理器內(nèi)實(shí)現(xiàn)或外置于處理器，在后一種情形中其可通過本領(lǐng)域中所知的各種手段被可通信地耦合到處理器。
以上已描述的包括一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的示例。當(dāng)然，不可能為了描述上述實(shí)施例而描述可構(gòu)想到的組件或方法的每種組合，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可認(rèn)識到，各實(shí)施例的許多進(jìn)一步組合和排列都是可能的。因此，所述實(shí)施例旨在涵蓋所有落入所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的這種改變、修改以及變型。此外，就術(shù)語“包括”在本詳細(xì)描述或所附權(quán)利要求書中使用的范疇而言，此術(shù)語旨在以與術(shù)語“包含”于權(quán)利要求中被用作過渡詞時(shí)所解釋的相類似的方式作可兼之解。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測用發(fā)射序列編碼的OFDM碼元的設(shè)備，包括
具有基于所述發(fā)射序列的簡化版本的系數(shù)的濾波器。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)射序列的簡化版本與所述發(fā)射序列互相關(guān)。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)射序列的簡化版本是所述發(fā)射序列的分級版本。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)射序列的簡化版本是所述發(fā)射序列的經(jīng)舍入版本。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述濾波器是匹配濾波器。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括具有滑動(dòng)窗模塊的歸一化單元，其中所述歸一化單元被配置成創(chuàng)建發(fā)射信號的歸一化版本。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括被配置成檢測多個(gè)過域值事件的檢測器模塊，其中所述多個(gè)過域值事件包括發(fā)射信號中有大于預(yù)定信噪比的檢出能量。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括多徑能量組合器，其被配置成組合搜索窗內(nèi)預(yù)定數(shù)目的信道抽頭的估計(jì)幅值以確定能量。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，還包括向所述搜索窗內(nèi)所述預(yù)定數(shù)目的信道抽頭的估計(jì)幅值中的每一個(gè)指派權(quán)重。
10.一種用于分組檢測的方法，包括
接收用于編碼發(fā)射信號中的OFDM碼元的發(fā)射序列；以及，
使用基于所述發(fā)射序列的簡化版本的多個(gè)系數(shù)來濾波所述接收到的信號。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射序列的簡化版本與所述發(fā)射序列互相關(guān)。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射序列的簡化版本是所述發(fā)射序列的分級版本。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射序列的簡化版本是所述發(fā)射序列的經(jīng)舍入版本。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，濾波所述接收到的信號包括創(chuàng)建用以濾波所述接收到的信號的匹配濾波器。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括創(chuàng)建所述發(fā)射信號的歸一化版本。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括檢測多個(gè)過域值事件，其中所述多個(gè)過域值事件包括所述發(fā)射信號中有大于預(yù)定信噪比的檢出能量。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括組合搜索窗內(nèi)預(yù)定數(shù)目的信道抽頭的估計(jì)幅值以確定能量。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括向所述搜索窗內(nèi)所述預(yù)定數(shù)目的信道抽頭的估計(jì)幅值中的每一個(gè)指派權(quán)重。
19.一種用于分組檢測的設(shè)備，包括
用于接收用于編碼發(fā)射信號中的OFDM碼元的發(fā)射序列的裝置；以及，
用于使用基于所述發(fā)射序列的簡化版本的多個(gè)系數(shù)來濾波所述接收到的信號的裝置。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)射序列的簡化版本與所述發(fā)射序列互相關(guān)。
21.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)射序列的簡化版本是所述發(fā)射序列的分級版本。
22.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)射序列的簡化版本是所述發(fā)射序列的經(jīng)舍入版本。
23.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，所述用于濾波所述接收到的信號的裝置包括用于創(chuàng)建用以濾波所述接收到的信號的匹配濾波器的裝置。
24.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，還包括用于創(chuàng)建所述發(fā)射信號的歸一化版本的裝置。
25.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，還包括用于檢測多個(gè)過域值事件的裝置，其中所述多個(gè)過域值事件包括所述發(fā)射信號中有大于預(yù)定信噪比的檢出能量。
26.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，還包括用于組合搜索窗內(nèi)預(yù)定數(shù)目的信道抽頭的估計(jì)幅值以確定能量的裝置。
27.如權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其特征在于，還包括用于向所述搜索窗內(nèi)所述預(yù)定數(shù)目的信道抽頭的估計(jì)幅值中的每一個(gè)指派權(quán)重的裝置。
28.一種無線通信設(shè)備，包括
配置成接收信號的天線；以及，
耦合至所述天線的用于執(zhí)行用于分組檢測的方法的控制處理器，所述方法包括
接收用于編碼所述信號中的OFDM碼元的發(fā)射序列；以及，
使用基于所述發(fā)射序列的簡化版本的多個(gè)系數(shù)來濾波所述接收到的信號。
29.如權(quán)利要求28所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)射序列的簡化版本與所述發(fā)射序列互相關(guān)。
30.如權(quán)利要求28所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)射序列的簡化版本是所述發(fā)射序列的分級版本。
31.如權(quán)利要求28所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)射序列的簡化版本是所述發(fā)射序列的經(jīng)舍入版本。
32.如權(quán)利要求28所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，濾波所述接收到的信號包括創(chuàng)建用以濾波所述接收到的信號的匹配濾波器。
33.如權(quán)利要求28所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，所述方法還包括創(chuàng)建所述發(fā)射信號的歸一化版本。
34.如權(quán)利要求28所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，所述方法還包括檢測多個(gè)過域值事件，其中所述多個(gè)過域值事件包括所述發(fā)射信號中有大于預(yù)定信噪比的檢出能量。
35.如權(quán)利要求28所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，所述方法還包括組合搜索窗內(nèi)預(yù)定數(shù)目的信道抽頭的估計(jì)幅值以確定能量。
36.如權(quán)利要求35所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，所述方法還包括向所述搜索窗內(nèi)所述預(yù)定數(shù)目的信道抽頭的估計(jì)幅值中的每一個(gè)指派權(quán)重。
37.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括
計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包括
用于使計(jì)算機(jī)接收用于編碼信號中的OFDM碼元的發(fā)射序列的代碼；以及，
用于使所述計(jì)算機(jī)使用基于所述發(fā)射序列的簡化版本的多個(gè)系數(shù)來濾波所述接收到的信號的代碼。
38.一種處理器，包括
存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器被配置成使所述處理器實(shí)現(xiàn)用于分組檢測的方法，所述方法包括
接收用于編碼發(fā)射信號中的OFDM碼元的發(fā)射序列；以及，
使用基于所述發(fā)射序列的簡化版本的多個(gè)系數(shù)來濾波所述接收到的信號。
全文摘要
公開了一種用于檢測用發(fā)射序列編碼的OFDM碼元的裝置(1600)，其包括具有基于發(fā)射序列的簡化版本的系數(shù)的濾波器(1604)。本發(fā)明還描述了具有用于執(zhí)行該方法的代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品以及用于執(zhí)行該方法的無線通信裝置。
文檔編號H04J11/00GK101606340SQ200780039900
公開日2009年12月16日 申請日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月26日
發(fā)明者黃玉衡, O·杜倫, S·S·索利曼, A·拉杰科塔 申請人:高通股份有限公司