專利名稱：首部同步檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，并且更具體地說(shuō)， 涉及用在數(shù)字通信系統(tǒng)中的協(xié)議檢測(cè)器。
數(shù)字通信系統(tǒng)一般根據(jù)預(yù)選的協(xié)議把傳送組織成符號(hào)塊。發(fā)射機(jī)用來(lái)把塊按預(yù)定頻帶或通道發(fā)送到接收機(jī)。然而，通道可以具有根據(jù)多于一個(gè)協(xié)議的諸傳送。接收機(jī)然后必須根據(jù)適當(dāng)協(xié)議監(jiān)視用于傳送的通道以接收和處理一個(gè)塊。

圖1是這樣一種通信系統(tǒng)10的簡(jiǎn)化功能方塊圖。盡管為了清楚起見(jiàn)沒(méi)有表示，但眾所周知，接收機(jī)14也包括濾波器、一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器、解調(diào)器等。在示范系統(tǒng)10中，一個(gè)發(fā)射機(jī)12能夠根據(jù)幾個(gè)不同的協(xié)議，包括協(xié)議P1、P2、和P3，發(fā)送諸塊。在該例子中，所有三個(gè)協(xié)議可以在單個(gè)通道中在不同的時(shí)間發(fā)送。
圖2表示根據(jù)不同協(xié)議在單個(gè)通道中傳送的一系列塊。結(jié)果，監(jiān)視通道的接收器14將根據(jù)所有三個(gè)協(xié)議接收諸塊。然而，在一些通信系統(tǒng)中，接收機(jī)僅能根據(jù)一個(gè)協(xié)議處理傳送。例如，在尋呼系統(tǒng)中，由用戶攜帶的尋呼機(jī)一般只能根據(jù)單個(gè)協(xié)議(例如POCSAG)處理頁(yè)面。在該例子中，接收機(jī)14包括一個(gè)協(xié)議檢測(cè)器16以確定檢測(cè)到的傳送是否與接收機(jī)的協(xié)議一致。一些常規(guī)協(xié)議檢測(cè)器使用相關(guān)技術(shù)以辨別塊的協(xié)議。
更具體地說(shuō)，如圖2中所示，每個(gè)塊具有一個(gè)同步段或首部同步化(首部同步)圖案。協(xié)議檢測(cè)器16然后使其協(xié)議的首部同步圖案連續(xù)地與接收信號(hào)相關(guān)，如由相關(guān)器18指示的那樣。例如，在根據(jù)協(xié)議P1的傳送中，傳送塊包括跟隨有一個(gè)數(shù)據(jù)部分D1的同步或首部同部部分S1。首部同部部分S1一般包括一個(gè)對(duì)協(xié)議P1是唯一的預(yù)選符號(hào)序列或圖案。類似地，在根據(jù)協(xié)議P2的傳送中，傳送的塊帶有一個(gè)唯一的首部同步部分S2和一個(gè)數(shù)據(jù)部分D2，等等。當(dāng)接收信號(hào)包含根據(jù)接收機(jī)的協(xié)議與相關(guān)器對(duì)準(zhǔn)的首部同步圖案時(shí)，相關(guān)輸出信號(hào)電平較高。因而，高電平的相關(guān)輸出信號(hào)指示匹配的首部同步。然而，這種類型的協(xié)議檢測(cè)器易受由接收器的局部振蕩器(LO)中的頻率偏移引起的信噪(SNR)問(wèn)題的影響。如果較長(zhǎng)的同步圖案用來(lái)克服由LO的頻率偏移引起的下降SNR，則檢測(cè)過(guò)程變得更容易受到由衰減造成的信號(hào)變化的影響。而且，相關(guān)輸出通過(guò)信號(hào)濾波由通道脈沖響應(yīng)衰減。因而，需要一種對(duì)頻率偏移、低SNR、及諸如多路衰減之類的通道損害較不敏感的協(xié)議檢測(cè)器。
按照本發(fā)明，提供一種圖案檢測(cè)器。在適用于無(wú)線電通信系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中，圖案檢測(cè)器包括一個(gè)誤差計(jì)算器、一個(gè)梳狀濾波器、一個(gè)平均器、及一個(gè)閾值檢測(cè)器。要檢測(cè)的圖案是其檢測(cè)是相對(duì)于Doppler和LO頻率偏移不變的一系列引導(dǎo)信號(hào)圖案(引導(dǎo)圖案)。圖案檢測(cè)器處理接收的輸入樣本yk，以由輸入樣本yk向量和估計(jì)輸入樣本 (即當(dāng)傳送和接收希望序列時(shí)產(chǎn)生的估計(jì)輸入樣本)確定一個(gè)誤差信號(hào)。在本發(fā)明的一個(gè)方面，使用估計(jì)通道脈沖響應(yīng)計(jì)算估計(jì)輸入樣本 當(dāng)接收的輸入樣本yk的一個(gè)向量與預(yù)期首部輸入樣本對(duì)準(zhǔn)時(shí)，誤差信號(hào)的電平約等于噪聲的電平。圖案檢測(cè)器然后對(duì)于引導(dǎo)圖案內(nèi)的每個(gè)樣本位置EKn的最后K個(gè)誤差信號(hào)確定誤差信號(hào)的平均電平，其中K對(duì)應(yīng)于在首部同步圖案中的引導(dǎo)圖案數(shù)量，而n對(duì)應(yīng)于樣本位置。另外，圖案檢測(cè)器也確定與最后L個(gè)接收輸入樣本相對(duì)應(yīng)的誤差信號(hào)EL的平均電平，其中L對(duì)應(yīng)于在首部同步序列中的樣本數(shù)量。按照本發(fā)明，對(duì)于每個(gè)樣本位置通過(guò)比較EKn至EL檢測(cè)希望圖案。當(dāng)對(duì)于一個(gè)樣本位置的EKn低于EL的一個(gè)預(yù)選閾值百分?jǐn)?shù)時(shí)，認(rèn)為檢測(cè)到首部同步圖案。因?yàn)樵诒景l(fā)明中使用的引導(dǎo)序列的具體性能，圖案檢測(cè)器對(duì)頻率偏移較不敏感。另外，在重復(fù)引導(dǎo)序列上的誤差信號(hào)的平均便利地減小圖案檢測(cè)器對(duì)噪聲和衰減的敏感性。
通過(guò)參照聯(lián)系附圖所作的如下詳細(xì)描述，將更容易理解本發(fā)明的以上方面和多個(gè)附帶優(yōu)點(diǎn)。
圖1是簡(jiǎn)化功能方塊圖，表明一種常規(guī)數(shù)字通信系統(tǒng)。
圖2表明在單通道上借助于不同協(xié)議的一系列傳送協(xié)議。
圖3是方塊圖，表明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的通信系統(tǒng)。
圖4表明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的首部同步序列。
圖5是方塊圖，表明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的協(xié)議檢測(cè)器。
圖6表明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在圖5的協(xié)議檢測(cè)器中使用的梳狀濾波器的響應(yīng)。
圖7表明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)平均誤差計(jì)算濾波器的響應(yīng)。
圖8表明在圖5的協(xié)議檢測(cè)器中使用的梳狀濾波器的輸出序列。
圖9是流程圖，表明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖5的協(xié)議檢測(cè)器的操作。
圖3是方塊圖，表明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的通信系統(tǒng)30。為了清楚起見(jiàn)，類似的標(biāo)號(hào)在附圖之間用來(lái)指示具有類似結(jié)構(gòu)或功能的元件。系統(tǒng)30包括一個(gè)常規(guī)發(fā)射機(jī)12和一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)32。除用來(lái)取樣、解調(diào)、下轉(zhuǎn)換等的常規(guī)“前端”電路(未表示)之外，接收器32包括一個(gè)協(xié)議檢測(cè)器(PD)34。另外，PD 34包括一個(gè)誤差計(jì)算器(EC)36、梳狀濾波器(CF)37、矩形窗口濾波器(RWF)38、及閾值檢測(cè)器(TD)39。EC36、CF37、RWF38、及TD39聯(lián)系圖5-9在下面更詳細(xì)地描述。
如在常規(guī)系統(tǒng)中那樣，接收器32包括一個(gè)處理接收信號(hào)和產(chǎn)生輸入樣本yk的接收機(jī)“前端”(未表示)。接收機(jī)前端處理一般包括解調(diào)、抽樣、和脈沖成形。按照本發(fā)明，當(dāng)傳送已知引導(dǎo)符號(hào)時(shí)，PD34確定在實(shí)際接收信號(hào)樣本與估計(jì)信號(hào)樣本之間的平方誤差(SE)。使用估計(jì)通道響應(yīng)計(jì)算估計(jì)信號(hào)樣本。當(dāng)實(shí)際接收信號(hào)樣本產(chǎn)生于傳送引導(dǎo)符號(hào)時(shí)，平方誤差較低。相反，當(dāng)實(shí)際接收信號(hào)樣本不產(chǎn)生于傳送引導(dǎo)符號(hào)時(shí)，平方誤差較高。PD34使用在實(shí)際接收信號(hào)樣本與估計(jì)引導(dǎo)符號(hào)樣本之間的平方誤差來(lái)檢測(cè)下面所描述的希望協(xié)議。
圖4表明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)協(xié)議的首部同步序列。按照本發(fā)明，首部同步序列包括K個(gè)引導(dǎo)圖案。每個(gè)引導(dǎo)圖案是一個(gè)N符號(hào)序列。在一個(gè)實(shí)施例中，首部同步具有五十個(gè)每個(gè)引導(dǎo)圖案十八個(gè)符號(hào)的圖案，每個(gè)引導(dǎo)圖案根據(jù)下面的定義(1)定義cn=exp(jπN·β·n2)------(1)]]>其中n指示在給定引導(dǎo)圖案的符號(hào)序列中的符號(hào)位置(即0,1,…,N-1)， 并且其中β是小于一的常數(shù)(例如0.9)以控制引導(dǎo)圖案的帶寬。根據(jù)定義(1)的引導(dǎo)圖案具有頻率偏移(例如在移動(dòng)無(wú)線通信系統(tǒng)中由Doppler效應(yīng)和LO偏移引起的)僅在誤差計(jì)算器的輸出符號(hào)中引起較小時(shí)間偏移的特性。該引導(dǎo)圖案通常稱作具有恒定振幅的線性調(diào)頻脈沖。熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員從定義(1)會(huì)理解，引導(dǎo)圖案的頻譜是較平的。這種在感興趣頻率范圍上的較平頻譜使估計(jì)誤差(即在接收信號(hào)樣本與引導(dǎo)符號(hào)的估計(jì)信號(hào)樣本之間的平方誤差)相對(duì)于頻率偏移較為固定。其他序列能用在其他實(shí)施例中，條件是估計(jì)誤差相對(duì)于頻率偏移也較為固定。因而，為了指示根據(jù)該協(xié)議的傳送，發(fā)射機(jī)傳送這樣一種首部序列。
圖5是功能方塊圖，表明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的PD34。除EC36、CF37、RWF38、及TD39之外，PD34的該實(shí)施例包括一個(gè)通道估計(jì)器(CE)51、一個(gè)接收信號(hào)估計(jì)器(RSE)53、一個(gè)加法器55、一個(gè)乘法器56、一個(gè)共軛轉(zhuǎn)換塊(CTB)57、及一個(gè)定標(biāo)器59。特別是，CE51、RSE53、加法器55、乘法器56及CTB57形成EC36。在該實(shí)施例中，TD39借助于一個(gè)比較器實(shí)施，并且當(dāng)檢測(cè)到首部同步序列時(shí)認(rèn)定一個(gè)信號(hào)。CE51能是任何適當(dāng)?shù)某Ｒ?guī)通道估計(jì)器，但最好CE51按在標(biāo)題為“物理通道估計(jì)器(Physical ChannelEstimator)”的美國(guó)專利申請(qǐng)Serial No.09/——[Attorney Docket No.GLNPWM111824]描述的那樣實(shí)施，該專利授予與本申請(qǐng)相同的接收人并且于1998年5月28日提出。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，使用在存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的程序控制下的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)實(shí)施PD34?？蓮腖ucent Technologies得到的型號(hào)1620 DSP用在本實(shí)施例中，盡管使用任何適當(dāng)?shù)腄SP和有關(guān)的存儲(chǔ)器可以實(shí)施其他實(shí)施例。
PD34按如下操作。EC36接收樣本yk，并且計(jì)算在向量yk(即，[yk-M+1…yk]與向量 (即當(dāng)傳送引導(dǎo)圖案時(shí)的估計(jì)接收樣本)之間的平方誤差。為了產(chǎn)生向量 ，首先CE 51估計(jì)由RSE53接收的通道的脈沖響應(yīng)。使用通道估計(jì)和引導(dǎo)圖案的已知特性，RSE53產(chǎn)生向量 。加法器55然后從向量yk減去向量 以產(chǎn)生向量ek。使用乘法器56和CTB57,EC36通過(guò)產(chǎn)生向量ek與向量ek的復(fù)數(shù)共軛的點(diǎn)乘輸出一個(gè)定標(biāo)器誤差ek樣本。例如，當(dāng)CE37按上述“物理通道估計(jì)器”申請(qǐng)中描述的那樣實(shí)施時(shí)，在向量yk與向量 之間的平方誤差可以從下面的定義(2)計(jì)算ek=(y-k-U·h∃k)*·(y-k-U·h∃k)------(2)]]>其中ek表示在向量yk與向量 之間的平方誤差， 表示估計(jì)通道響應(yīng)，及U表示來(lái)自經(jīng)發(fā)射機(jī)或接收機(jī)中的脈沖成形濾波器濾波已知引導(dǎo)圖案樣本的估計(jì)輸出樣本的矩陣。更具體地說(shuō)，矩陣U的列是根據(jù)下面定義(3)產(chǎn)生的信號(hào)的移動(dòng)樣式ut=Cn*Pt*Pr(3)其中Cn根據(jù)定義(1)，*指示卷積運(yùn)算，及Pt和Pr是發(fā)射機(jī)和接收機(jī)脈沖成形濾波器的脈沖響應(yīng)。矩陣U的產(chǎn)生和這些精選更詳細(xì)地公開(kāi)在上述“物理通道估計(jì)器”申請(qǐng)中。
如在“物理通道估計(jì)器”申請(qǐng)中公開(kāi)的那樣，使用引導(dǎo)圖案信號(hào)和脈沖成形濾波器的已知特性能預(yù)先計(jì)算矩陣U。對(duì)于Cn的選擇組，從yk估計(jì)的通道響應(yīng)能根據(jù)下面的定義(4)表示h∃k=(U*·U)-1U*·y-k------(4)]]>其中U*表示矩陣U的共軛轉(zhuǎn)換。
因而，在定義(2)中的術(shù)語(yǔ) 一般對(duì)于每個(gè)向量yk是不同的。對(duì)于抽樣引導(dǎo)圖案的特定組Cn一般由CE51固定一次計(jì)算。
按照本發(fā)明，預(yù)先選擇根據(jù)以上定義(1)的一個(gè)引導(dǎo)圖案十八個(gè)符號(hào)的十二個(gè)引導(dǎo)符號(hào)以產(chǎn)生矩陣U。如對(duì)于在“物理通道估計(jì)器”申請(qǐng)中的一個(gè)實(shí)施例描述的那樣，十二個(gè)引導(dǎo)符號(hào)的每一個(gè)抽樣兩次，并且矩陣U的每一列包含二十個(gè)樣本。
因而，在該實(shí)施例中，yk是二十個(gè)樣本的向量。
當(dāng)yk與用來(lái)形成矩陣U的樣本對(duì)準(zhǔn)時(shí)，平方誤差樣本ek顯著減小(理論上，到接收信號(hào)中的噪聲電平)。在該上下文中，當(dāng)形成yk的樣本由與用來(lái)形成矩陣U的引導(dǎo)符號(hào)樣本相對(duì)應(yīng)的引導(dǎo)圖案的符號(hào)產(chǎn)生時(shí)，“對(duì)準(zhǔn)”yk。由以上討論，會(huì)理解僅當(dāng)正在接收引導(dǎo)圖案符號(hào)且每個(gè)引導(dǎo)圖案一次時(shí)，才對(duì)準(zhǔn)yk。相反，當(dāng)不對(duì)準(zhǔn)yk時(shí)，平方誤差樣本ek較高。而且，因?yàn)槭褂谩熬€性調(diào)頻脈沖狀”引導(dǎo)圖案，所以由于Doppler和LO偏移發(fā)生的任何頻率偏移僅轉(zhuǎn)換成少量的時(shí)間偏移。頻率偏移和對(duì)于該實(shí)施例期望的相應(yīng)時(shí)間偏移(即在3000Hz量級(jí)上的頻率偏移)不會(huì)響應(yīng)檢測(cè)過(guò)程。
由EC36確定的平方誤差樣本ek由CF37和RWF38接收。CF37的脈沖響應(yīng)表示在圖6中。理論上，CF37的脈沖響應(yīng)是具有等于首部同步序列中的樣本數(shù)量的總響應(yīng)長(zhǎng)度的定標(biāo)脈沖序列，在脈沖之間的周期等于引導(dǎo)圖案長(zhǎng)度。CF37在效果上起一個(gè)對(duì)于引導(dǎo)圖案內(nèi)的每個(gè)樣本位置產(chǎn)生一個(gè)均方誤差(MSE)的平均器的作用。如上所述，如果不是正在接收引導(dǎo)圖案或如果樣本位置不與矩陣U對(duì)準(zhǔn)，則來(lái)自EC36的當(dāng)前平方誤差樣本ek較高。假定PD34在一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間期間一直在處理非引導(dǎo)圖案符號(hào)(例如根據(jù)另一個(gè)協(xié)議的數(shù)據(jù)塊、或一幀通常數(shù)據(jù))，則對(duì)于樣本位置的MSE處于較高值。因而，CF37的輸出樣本大致保持相同。然而，如果正在抽樣引導(dǎo)圖案，并且樣本位置與矩陣U對(duì)準(zhǔn)，則來(lái)自EC36的當(dāng)前平方誤差樣本較低。因而，來(lái)自CE37的生成輸出樣本往往減小。
由于正在處理首部同步序列，所以對(duì)于對(duì)準(zhǔn)樣本位置，來(lái)自CF37的輸出樣本將減小，當(dāng)已經(jīng)處理了整個(gè)首部同步序列時(shí)有最小值。然后CF37的輸出樣本將隨經(jīng)CF37濾波來(lái)自EC36的新的高平方誤差樣本而開(kāi)始增大。對(duì)于對(duì)準(zhǔn)樣本位置的MSE的這種變化表明在圖8中。
RWF38在效果上起一個(gè)對(duì)于由EC36產(chǎn)生的最后L平方誤差樣本序列產(chǎn)生MSE的平均器的作用，其中L表示首部同步序列的長(zhǎng)度。圖7表明RWF38的脈沖響應(yīng)?；旧希琑WF38的脈沖響應(yīng)是一個(gè)具有等于在首部同步序列中的樣本位置數(shù)量的長(zhǎng)度的定標(biāo)矩形窗口。
在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)圓形緩沖器用來(lái)實(shí)施RWF38和CF37。圓形緩沖器存儲(chǔ)與首部同步序列相對(duì)應(yīng)的多個(gè)過(guò)去平方誤差。存儲(chǔ)在圓形緩沖器中的諸值之和，除以圓形緩沖器的長(zhǎng)度，表示由RWF38輸出的MSE。具有等于在引導(dǎo)圖案中的樣本位置數(shù)量的長(zhǎng)度的緩沖器聯(lián)系圓形緩沖器用來(lái)實(shí)施CF37。緩沖器的每個(gè)位置存儲(chǔ)與樣本位置相對(duì)應(yīng)的平方誤差之和。在緩沖器每個(gè)位置中存儲(chǔ)的和除以在首部同步序列中出現(xiàn)樣本位置的次數(shù)，表示對(duì)于由CF37輸出的該樣本位置的MSE。
定標(biāo)器59通過(guò)一個(gè)系數(shù)α定標(biāo)由RWF38產(chǎn)生的MSE序列。一般，α是小于一的正值，并且對(duì)應(yīng)于首部同步圖案的MSE的預(yù)選閾值。在一個(gè)實(shí)施例中，定標(biāo)系數(shù)是0.6。
比較器39然后把對(duì)于每個(gè)樣本位置(即來(lái)自CF37)的MSE與來(lái)自定標(biāo)器59對(duì)于首部同步序列的定標(biāo)MSE相比較。如果CF37的輸出樣本小于定標(biāo)器59的輸出樣本，如由圖8中虛線閾值表明的那樣，則比較器39產(chǎn)生一個(gè)已經(jīng)檢測(cè)到首部同步圖案的指示。因而，在該實(shí)施例中，如果在與特定樣本位置相對(duì)應(yīng)的首部同步長(zhǎng)度上的MSE小于在整個(gè)首部同步長(zhǎng)度上的MSE的60％，那么認(rèn)為檢測(cè)到首部同步序列。
在另一種精選中，可以把PD34配置成檢測(cè)CF37的輸出樣本的最小值。該最小值應(yīng)該對(duì)應(yīng)于首部同步序列的最后引導(dǎo)圖案的樣本位置。因而，該最小值在同步接收器30(圖3)中用于首部同步序列。
圖9是流程圖，表明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的PD 34(圖5)的操作。本實(shí)施例使用一個(gè)DSP實(shí)施。參照?qǐng)D5和9,PD34按如下操作。如聯(lián)系圖3在以前描述的那樣，把發(fā)射機(jī)12配置成把在傳送開(kāi)始處根據(jù)定義(1)的首部同步序列發(fā)送到接收機(jī)30。在接收機(jī)30中,PD34配置有一個(gè)圓形緩沖器以實(shí)施RWF38和CF37。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，根據(jù)下面的定義(5)確定圓形緩沖器的長(zhǎng)度其中P表示圓形緩沖器的樣本位置的長(zhǎng)度，N表示在引導(dǎo)序列中的符號(hào)數(shù)量，K表示在首部同步序列中的引導(dǎo)序列的數(shù)量，及S表示在圓形緩沖器中的相鄰存儲(chǔ)室之間前進(jìn)的樣本數(shù)量。一個(gè)因數(shù)二插入在定義(5)中，因?yàn)樵谠搶?shí)施例中接收器前端(未表示)抽樣每個(gè)符號(hào)兩次。熟悉數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的技術(shù)人員將會(huì)理解，不同的因數(shù)能用于不同的符號(hào)抽樣率。因數(shù)S用來(lái)減小在用來(lái)實(shí)施PD34的DSP上的處理負(fù)載。能使用小的S值而不顯著影響由CF37產(chǎn)生的MSE的精度。在一個(gè)實(shí)施例中，N、K、和S分別等于十八、五十和三，導(dǎo)致P等于六百。在其中CE51按在上述“物理通道估計(jì)器”申請(qǐng)中公開(kāi)的那樣實(shí)施的實(shí)施例中，預(yù)先計(jì)算U和R矩陣，并且存儲(chǔ)在PD34中。
PD34也配置有一個(gè)求和緩沖器以實(shí)施CF37。因?yàn)橹皇褂妹扛魞蓚€(gè)(即S=3)的符號(hào)樣本，并且每個(gè)圖案有三十六個(gè)樣本(即每個(gè)符號(hào)兩個(gè)樣本，每個(gè)引導(dǎo)序列十八個(gè)符號(hào))，用于CF37的求和緩沖器具有十二個(gè)存儲(chǔ)室或樣本位置。求和CF緩沖器配置成存儲(chǔ)對(duì)于該具體樣本位置的最后K個(gè)平方誤差樣本的MSE。因而，對(duì)于每個(gè)樣本位置，CF37通過(guò)檢索存儲(chǔ)在求和CF緩沖器的對(duì)應(yīng)樣本位置中的值產(chǎn)生對(duì)于具體樣本位置的最后K個(gè)平方誤差樣本的MSE。
在操作中，PD34首先在步驟90初始化。這種初始化過(guò)程包括(a)把一個(gè)檢測(cè)標(biāo)志設(shè)置到零(指示來(lái)自CF37的當(dāng)前MSE值是否低于TD39的閾值，由此指示是否已經(jīng)檢測(cè)到一個(gè)首部同步序列)；(b)把一個(gè)計(jì)數(shù)在已經(jīng)處理具有最小MSE值的樣本之后已經(jīng)處理樣本位置的次數(shù)的計(jì)數(shù)器復(fù)位到零；及(c)把一個(gè)表示以前最小值的變量PMV設(shè)置到預(yù)選高值(即遠(yuǎn)高于由CF37產(chǎn)生的預(yù)期最高M(jìn)SE。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，把PMV初始化成DSP能識(shí)別的最大值)。另外，初始化過(guò)程包括得到接收樣本、計(jì)算平方估計(jì)誤差、及更新MSE直到圓形緩沖器充滿。
在下個(gè)步驟91,PD34檢查檢測(cè)標(biāo)志是否設(shè)置到一。如果是(由此指示已經(jīng)檢測(cè)到首部同步序列)，那么PD34在步驟92增大計(jì)算數(shù)器。在下個(gè)步驟93，PD34把指數(shù)k增大S，并且檢索下一個(gè)向量yk。如上所述，每個(gè)樣本位置以S(即在該實(shí)施例中的三)個(gè)樣本的增量增大。EC36然后根據(jù)定義(2)產(chǎn)生與yk相對(duì)應(yīng)的平方誤差樣本ek。返回參照步驟91，如果檢測(cè)標(biāo)志沒(méi)有設(shè)置到一，則過(guò)程直接前進(jìn)到步驟93。
在下個(gè)步驟94，在步驟93產(chǎn)生的平方誤差樣本ek用來(lái)更新實(shí)施CF37的求和CF緩沖器的對(duì)應(yīng)樣本位置。具體地說(shuō)，從求和CF緩沖器中的當(dāng)前樣本位置減去在圓形緩沖器中的最舊平方誤差樣本的值，并且把當(dāng)前平方誤差樣本ek的值添加到求和CF緩沖器的樣本位置。生成的和然后除以K(即在該實(shí)施例中的五十)以產(chǎn)生對(duì)于樣本位置的當(dāng)前MSE。另一方面，由EC36產(chǎn)生的每個(gè)平方誤差值在添加到求和CF緩沖器的一個(gè)樣本位置之前能首先除以K。
另外，平方誤差樣本ek用來(lái)更新由RWF 38產(chǎn)生的整個(gè)MSE。具體地說(shuō)，減去在圓形緩沖器中的最舊平方誤差樣本的值，并且添加平方誤差樣本ek的值。生成的和然后除以P以產(chǎn)生由EC36產(chǎn)生的最后P個(gè)平方誤差樣本的MSE。
在下個(gè)步驟95，TD39確定對(duì)于當(dāng)前樣本位置的MSE是否小于預(yù)定閾值。在該實(shí)施例中，預(yù)定閾值通過(guò)經(jīng)定標(biāo)器59由α(即在一個(gè)最佳實(shí)施中的0.6)定標(biāo)由RWF 38輸出的當(dāng)前MSE，產(chǎn)生預(yù)定閾值。因而，在該實(shí)施例中，閾值電平表示最后P個(gè)平方誤差的MSE的百分比。其他的實(shí)施例可以使用不同的方案來(lái)設(shè)置閾值(例如固定的預(yù)選閾值)。
如果對(duì)于當(dāng)前樣本位置的MSE大于或等于閾值，則過(guò)程前進(jìn)到下面描述的步驟99。相反，如果對(duì)于當(dāng)前樣本位置的MSE小于閾值，則過(guò)程執(zhí)行其中把檢測(cè)標(biāo)志設(shè)置為一的步驟96。在下個(gè)步驟97，PD 34把變量PMV的當(dāng)前值與對(duì)于樣本位置k的MSE相比較。如果對(duì)于樣本位置k的MSE大于變量PMV的當(dāng)前值，則過(guò)程前進(jìn)到步驟99(下面描述)。然而，如果對(duì)于當(dāng)前樣本位置的MSE小于變量PMV的當(dāng)前值，則PMV的當(dāng)前值用當(dāng)前樣本位置的MSE的值代替。另外，把計(jì)數(shù)器復(fù)位到零。
在步驟99，把計(jì)數(shù)器的值與預(yù)選恒定整數(shù)G相比較。在該實(shí)施例中，把G設(shè)置到120。該步驟有助于保證PD 36準(zhǔn)確地檢測(cè)對(duì)于樣本位置的最小MSE，假定對(duì)于具體樣本位置的MSE每個(gè)引導(dǎo)圖案僅更新一次，并且MSE不受噪聲和衰減的影響。如果計(jì)數(shù)器的值小于G，則不認(rèn)為檢測(cè)到最小MSE，并因而過(guò)程返回步驟91。然而，如果計(jì)數(shù)器的值大于或等于G，則在步驟100認(rèn)為檢測(cè)到最小MSE，并且為了同步目的確定首部同步段的開(kāi)始。更具體地說(shuō)，因?yàn)樽钚SE響應(yīng)首部同步序列的最后引導(dǎo)序列出現(xiàn)，所以首部同步序列的近似開(kāi)始對(duì)應(yīng)于第K個(gè)以前引導(dǎo)序列的樣本位置。高達(dá)約3000Hz的頻率偏移(例如來(lái)自Doppler和/或LO的頻率偏移)可能移動(dòng)“最小”樣本位置，但這不會(huì)影響首部同步序列的檢測(cè)。過(guò)程然后前進(jìn)到一個(gè)數(shù)據(jù)段處理器以處理傳送的數(shù)據(jù)段。
上述同步檢測(cè)器的實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的原理，而不打算把本發(fā)明限制為描述的具體實(shí)施例。例如，借助于本公開(kāi)，熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員除這里描述的實(shí)施例之外，不用過(guò)多實(shí)驗(yàn)就能設(shè)想通道估計(jì)器、梳狀濾波器、矩形窗口濾波器、及閾值檢測(cè)器的實(shí)施。另外，可以使用不同的DSP或通用處理器，來(lái)代替描述的具體DSP。而且，雖然描述了協(xié)議檢測(cè)器實(shí)施例，但其他的實(shí)施例能適用于檢測(cè)除協(xié)議序列之外的圖案。因而，盡管已經(jīng)表明和描述了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，但要理解，其中能進(jìn)行各種變更而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1．一種檢測(cè)與由發(fā)射機(jī)經(jīng)一個(gè)通道傳送到接收機(jī)的符號(hào)序列相對(duì)應(yīng)的已知樣本的預(yù)定圖案的方法，預(yù)定圖案是由發(fā)射機(jī)傳送的符號(hào)流的部分，預(yù)定圖案由一系列重復(fù)子圖案形成，該方法包括接收一個(gè)序列的接收樣本，接收的樣本序列對(duì)應(yīng)于符號(hào)流的一部分；把接收的樣本序列的樣本映射成與子圖案樣本位置相對(duì)應(yīng)的一組樣本位置；估計(jì)通道的脈沖響應(yīng)；確定估計(jì)樣本的一個(gè)向量作為估計(jì)脈沖響應(yīng)的函數(shù)；產(chǎn)生對(duì)于子圖案的每個(gè)樣本位置的誤差樣本，作為估計(jì)樣本向量和接收樣本向量的函數(shù)，接收樣本的向量取決于在樣本位置期間得到的接收樣本；平均當(dāng)前誤差樣本和與當(dāng)前誤差樣本的樣本位置相對(duì)應(yīng)的以前K-1個(gè)誤差樣本的值，以形成對(duì)于樣本位置的對(duì)應(yīng)第一平均值，K是大于一的整數(shù)；及計(jì)算對(duì)于預(yù)定閾值的第一平均值。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中K表示在預(yù)定圖案中子圖案的數(shù)量。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中梳狀濾波器用來(lái)產(chǎn)生與子圖案的每個(gè)樣本位置相對(duì)應(yīng)的第一平均值。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中一個(gè)圓形緩沖器和一個(gè)求和緩沖器用來(lái)實(shí)施梳狀濾波器。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括平均當(dāng)前誤差樣本和以前P-1個(gè)產(chǎn)生的誤差樣本的值，其中P是大于二的整數(shù)以形成一個(gè)第二平均值。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中P表示由預(yù)定圖案中的子圖案數(shù)量乘以子圖案中的樣本位置的數(shù)量。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中預(yù)定閾值表示由在零與一之間的一個(gè)定標(biāo)因數(shù)定標(biāo)的第二平均值。
8．根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中一個(gè)矩形窗口濾波器用來(lái)產(chǎn)生第二平均值。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中一個(gè)圓形緩沖器用來(lái)實(shí)施矩形窗口濾波器。
10．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)與一個(gè)樣本位置相對(duì)應(yīng)的第一平均值小于閾值時(shí)，檢測(cè)與預(yù)定圖案匹配的接收的樣本序列。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括檢測(cè)何時(shí)對(duì)于具體樣本位置的第一平均值達(dá)到最小值。
12．一種用來(lái)檢測(cè)與由發(fā)射機(jī)經(jīng)一個(gè)通道傳送到接收機(jī)的符號(hào)序列相對(duì)應(yīng)的已知樣本的預(yù)定圖案的設(shè)備，預(yù)定圖案是由發(fā)射機(jī)傳送的符號(hào)流的部分，預(yù)定圖案由一系列重復(fù)子圖案形成，該設(shè)備包括用來(lái)接收一個(gè)序列接收的樣本的裝置，接收的樣本序列對(duì)應(yīng)于符號(hào)流的一部分；用來(lái)把接收的樣本序列的樣本映射成與子圖案樣本位置相對(duì)應(yīng)的一組樣本位置的裝置；用來(lái)估計(jì)通道的脈沖響應(yīng)的裝置；用來(lái)確定估計(jì)樣本的一個(gè)向量作為估計(jì)脈沖響應(yīng)的函數(shù)的裝置；用來(lái)產(chǎn)生對(duì)于子圖案的每個(gè)樣本位置的誤差樣本、作為估計(jì)樣本向量和接收樣本向量的函數(shù)的裝置，接收樣本的向量取決于在樣本位置期間得到的接收樣本；第一裝置，用來(lái)平均當(dāng)前誤差樣本和與當(dāng)前誤差樣本的樣本位置相對(duì)應(yīng)的以前K-1個(gè)誤差樣本的值，以形成對(duì)于樣本位置的對(duì)應(yīng)第一平均值，K是大于一的整數(shù)；及用來(lái)比較第一平均值與預(yù)定閾值的裝置。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中K表示在預(yù)定圖案中子圖案的數(shù)量。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中用來(lái)平均的第一裝置包括一個(gè)梳狀濾波器。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中一個(gè)圓形緩沖器和一個(gè)求和緩沖器用來(lái)實(shí)施梳狀濾波器。
16．根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用來(lái)平均當(dāng)前誤差樣本和以前P-1個(gè)產(chǎn)生的誤差樣本的值的第二裝置，其中P是大于二的整數(shù)以形成一個(gè)第二平均值。
17．根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中P表示由預(yù)定圖案中的子圖案數(shù)量乘以子圖案中的樣本位置的數(shù)量。
18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中預(yù)定閾值表示由在零與一之間的一個(gè)定標(biāo)因數(shù)定標(biāo)的第二平均值。
19．根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中用來(lái)平均的第二裝置包括一個(gè)矩形窗口濾波器。
20．根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中一個(gè)圓形緩沖器用來(lái)實(shí)施矩形窗口濾波器。
21．根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中當(dāng)與一個(gè)樣本位置相對(duì)應(yīng)的第一平均值小于閾值時(shí)，檢測(cè)與預(yù)定圖案匹配的接收的樣本序列。
22．根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用來(lái)檢測(cè)何時(shí)對(duì)于具體樣本位置的第一平均值達(dá)到最小值的裝置。
23．一種用來(lái)檢測(cè)與由發(fā)射機(jī)經(jīng)一個(gè)通道傳送到接收機(jī)的符號(hào)序列相對(duì)應(yīng)的已知樣本的預(yù)定圖案的圖案檢測(cè)器，預(yù)定圖案是由發(fā)射機(jī)傳送的符號(hào)流的部分，預(yù)定圖案由一系列重復(fù)子圖案形成，該圖案檢測(cè)器包括一個(gè)誤差計(jì)算器，聯(lián)接到成接收與符號(hào)流的一部分相對(duì)應(yīng)的接收的樣本序列，其中誤差計(jì)算器配置成輸出與在估計(jì)樣本向量與接收樣本向量之間的差相對(duì)應(yīng)的一個(gè)誤差樣本序列，估計(jì)樣本的向量是通道的估計(jì)脈沖響應(yīng)和已知引導(dǎo)圖案的函數(shù)；一個(gè)第一平均器，聯(lián)接到誤差計(jì)算器上，其中第一平均器配置成把誤差樣本序列的樣本映射成一組樣本位置，樣本位置組對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于子圖案的樣本位置；和平均當(dāng)前誤差樣本和與當(dāng)前誤差樣本的樣本位置相對(duì)應(yīng)的以前K-1個(gè)誤差樣本的值，以形成對(duì)于樣本位置的對(duì)應(yīng)第一平均值，K是大于一的整數(shù)；及一個(gè)閾值檢測(cè)器，聯(lián)接到第一平均器上，其中閾值檢測(cè)器配置成檢測(cè)第一平均值是否小于一個(gè)預(yù)定閾值。
24．根據(jù)權(quán)利要求23所述的圖案檢測(cè)器，其中K表示在預(yù)定圖案中子圖案的數(shù)量。
25．根據(jù)權(quán)利要求24所述的圖案檢測(cè)器，其中第一平均器包括一個(gè)梳狀濾波器。
26．根據(jù)權(quán)利要求25所述的圖案檢測(cè)器，其中一個(gè)圓形緩沖器和一個(gè)求和緩沖器用來(lái)實(shí)施梳狀濾波器。
27．根據(jù)權(quán)利要求23所述的圖案檢測(cè)器，進(jìn)一步包括聯(lián)接到誤差計(jì)算器上的一個(gè)第二平均器，其中第二平均器配置成平均當(dāng)前誤差樣本和以前P-1個(gè)產(chǎn)生的誤差樣本的值，其中P是大于二的整數(shù)以形成一個(gè)第二平均值。
28．根據(jù)權(quán)利要求27所述的圖案檢測(cè)器，其中P表示由預(yù)定圖案中的子圖案數(shù)量乘以子圖案中的樣本位置的數(shù)量。
29．根據(jù)權(quán)利要求27所述的圖案檢測(cè)器，進(jìn)一步包括一個(gè)聯(lián)接到第二平均器和閾值檢測(cè)器上的定標(biāo)器，其中定標(biāo)器配置成通過(guò)一個(gè)在零與一之間的定標(biāo)因數(shù)定標(biāo)第二平均值。
30．根據(jù)權(quán)利要求28所述的圖案檢測(cè)器，其中第二平均器包括一個(gè)矩形窗口濾波器。
31．根據(jù)權(quán)利要求30所述的圖案檢測(cè)器，其中一個(gè)圓形緩沖器用來(lái)實(shí)施矩形窗口濾波器。
32．根據(jù)權(quán)利要求23所述的圖案檢測(cè)器，其中當(dāng)與一個(gè)樣本位置相對(duì)應(yīng)的第一平均值小于預(yù)定閾值時(shí)，檢測(cè)與預(yù)定圖案匹配的接收的樣本序列。
33．根據(jù)權(quán)利要求32所述的圖案檢測(cè)器，進(jìn)一步包括聯(lián)接到第一平均器上的最小值檢測(cè)器，其中最小值檢測(cè)器配置成檢測(cè)對(duì)于具體樣本位置的第一平均值的當(dāng)前值是否達(dá)到一個(gè)最小值。
34．根據(jù)權(quán)利要求23所述的圖案檢測(cè)器，其中誤差計(jì)算器包括一個(gè)通道估計(jì)器，聯(lián)接成接收與符號(hào)流的一部分相對(duì)應(yīng)的接收的樣本序列，并且產(chǎn)生表示通道脈沖響應(yīng)的的一組估計(jì)值；和一個(gè)接收樣本估計(jì)器，聯(lián)接到通道估計(jì)器上，其中接收樣本估計(jì)器配置成產(chǎn)生一個(gè)估計(jì)樣本向量序列，作為估計(jì)值組和已知引導(dǎo)圖案的函數(shù)。
35．根據(jù)權(quán)利要求34所述的圖案檢測(cè)器，其中誤差計(jì)算器進(jìn)一步包括一個(gè)聯(lián)接到接收樣本估計(jì)器上的平方誤差產(chǎn)生器，平方誤差產(chǎn)生器配置成確定在估計(jì)樣本向量與接收樣本的當(dāng)前向量之間的差；確定差的共軛轉(zhuǎn)換；及把差和差的共軛轉(zhuǎn)換相乘以形成一個(gè)當(dāng)前誤差樣本。
全文摘要
一種適用于無(wú)線電通信(圖5)系統(tǒng)的圖案檢測(cè)器,包括一個(gè)誤差計(jì)算器、一個(gè)梳狀濾波器、一個(gè)平均器、及一個(gè)閾值檢測(cè)器。要檢測(cè)的圖案是其誤差計(jì)算是相對(duì)于Doppler和局部振蕩器引起的頻率偏移較為固定的一系列引導(dǎo)信號(hào)圖案。圖案檢測(cè)器處理接收的輸入樣本y
文檔編號(hào)H04L7/06GK1303551SQ99806740
公開(kāi)日2001年7月11日 申請(qǐng)日期1999年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月28日
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