專利名稱：多徑無線接收機(jī)的鎖定檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線電話學(xué)，尤其涉及瑞克接收機(jī)結(jié)構(gòu)，并且與檢測(cè)無線接收機(jī)(特別是，采用n陣列的正交信令的瑞克接收機(jī))是否被鎖定到較強(qiáng)的多徑信號(hào)上具有特定的關(guān)系。
II.背景技術(shù)

圖1示出的是要解決的問題100—以及要利用的機(jī)會(huì)100—此時(shí)，發(fā)射機(jī)102和接收機(jī)104正處于無線通信狀態(tài)。某些信號(hào)—也許是大多數(shù)的信號(hào)—將沿視線從發(fā)射機(jī)102傳播到接收機(jī)104。然而，某些信號(hào)在被接收以前將被障礙物(如第一建筑物106)反射?？梢杂袔讉€(gè)障礙物(如第二建筑物108)，每一建筑物使得信號(hào)具有從發(fā)射機(jī)102到接收機(jī)104的不同的路徑。由于信號(hào)之間形成不同的相位并相消干涉，因而會(huì)產(chǎn)生問題。如果每一路徑的信號(hào)強(qiáng)度以相長(zhǎng)的方式組合起來，那么這也是一種機(jī)會(huì)。這也是一種機(jī)會(huì)，即，視線內(nèi)通信不再是強(qiáng)制的了。為了以相長(zhǎng)的方式將獨(dú)立的路徑組合起來，重要的是能夠識(shí)別獨(dú)立的路徑，即，從背景噪聲中將一條路徑識(shí)別出來。
圖2示出的是利用這種可能性的傳統(tǒng)裝置200。接收機(jī)在多條路徑上接收信號(hào)，而每一條路徑具有不同的長(zhǎng)度，因此在時(shí)間上略有偏移。每一條路徑給出與其他的路徑相同的信號(hào)，但信號(hào)強(qiáng)度和噪聲不同。設(shè)置幾個(gè)解調(diào)器202、210，以配合這些偏移，這些解調(diào)器通常稱為“手指”。第一手指202將經(jīng)解調(diào)的接收信號(hào)提供到第一最大能量檢測(cè)器204。第一最大能量檢測(cè)器204檢測(cè)相對(duì)于接收信號(hào)具有最大相關(guān)能量的信道碼元(將在下文中詳述)，并將該能量的測(cè)量值傳送到第一鎖定檢測(cè)器206。如果該最大能量超過某一預(yù)定的閾值或者經(jīng)過了某些有意義的方便的測(cè)試，那么解調(diào)信號(hào)是有意義的，并由第一鎖定檢測(cè)器206將其提供給混合器208。如果該最大能量沒有經(jīng)過該測(cè)試，那么，經(jīng)解調(diào)的信號(hào)就被看作是噪聲，并且不會(huì)由第一鎖定檢測(cè)器206提供給混合器208。
同樣，第二手指210的輸出受第二最大能量檢測(cè)器212和第二鎖定檢測(cè)器214的控制。圖2中僅示出了兩個(gè)手指，但也可以采用其他合適數(shù)量的手指。傳統(tǒng)技術(shù)中通常采用三個(gè)或四個(gè)手指。
混合器208將這些經(jīng)解調(diào)的接收信號(hào)組合成一個(gè)混合信號(hào)。應(yīng)當(dāng)注意，這里混合的是信號(hào)，與將信道碼元混合起來是不同的。輸出最大值檢測(cè)器216取得該混合信號(hào)，并檢測(cè)相對(duì)于該混合信號(hào)具有最大相關(guān)能量的信道碼元。為作進(jìn)一步的處理218，它傳送一個(gè)該最大能量信道碼元的指數(shù)(index)，以及該信道碼元能量的測(cè)量值。混合信號(hào)也傳送下去，用作進(jìn)一步的處理218。
圖3示出的是用于典型的系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證的正交信令方案。也可以采用其他的正交和非正交n陣列的方法。
將一組6個(gè)二進(jìn)制信道碼元放在一起，并且作為單個(gè)的信道碼元傳送出去。于是，有64個(gè)或者說是26個(gè)可能的信道碼元。選擇由64個(gè)波形組成的正交波形，每一波形與這組正交波形中的其他波形是零相關(guān)的。每一信道碼元由64個(gè)數(shù)據(jù)位組成，通常稱為“信道碼片”。一組通常由64個(gè)波形組成的波形組是所謂的“沃爾什函數(shù)”波形組，但如果需要，也可以采用其他的波形。
沃爾什函數(shù)是通過將十進(jìn)制數(shù)302轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)304并且形成矩陣308的左上角標(biāo)記306所示的2×2矩陣來產(chǎn)生的。在右上角310和左下角312處重復(fù)，并且右下角314是它們的逆(inverted)。矩陣308在右上角318和左下角320處重復(fù)，并且在右下角322處是它們的逆。這一過程一直進(jìn)行下去，直到得到一行所要求的長(zhǎng)度(64)為止。沃爾什函數(shù)相互正交的意義在于，通過將信道碼片與信道碼片的匹配，每一對(duì)沃爾什函數(shù)有32個(gè)信道碼片是相互匹配的，并且有32個(gè)信道碼片是相互不同的。
同樣，64個(gè)信道具有信道碼元的普通長(zhǎng)度，但如果需要，也可以采用其他的長(zhǎng)度(最好是2的冪)。有64個(gè)或26個(gè)碼元，每一信道每一可以有一個(gè)指數(shù)，并且該指數(shù)將只有6位。更長(zhǎng)或更短的信道碼元經(jīng)會(huì)具有更長(zhǎng)或更短的指數(shù)。本說明書中，“指數(shù)”、“信道碼元指數(shù)”、“沃爾什碼指數(shù)”以及“沃爾什指數(shù)”都是同義詞。
在接收機(jī)中，每一手指都與接收信號(hào)有64種相關(guān)關(guān)系一可能的發(fā)射信號(hào)中的每一碼元有一個(gè)相關(guān)關(guān)系。對(duì)于單路徑接收機(jī)，具有最高能量的相關(guān)關(guān)系是最可能發(fā)射信道碼元。對(duì)于多路徑接收機(jī)，標(biāo)定(scale)每一手指的相關(guān)能量，并按段組合起來，形成一組64個(gè)能量的混合。這時(shí)，最高的能量表示最可能發(fā)射信道碼元。注意，該信道碼元不必是從任一手指報(bào)告的最可能信道碼元。
為了確定某一手指實(shí)際上是否被分配到某一有效的信號(hào)路徑上，產(chǎn)生一個(gè)能量度量，并將其與一閾值比較。每一手指取得在一組64個(gè)可能的信道碼元上的最高能量，并將其作為一個(gè)輸入施加到某一鎖定檢測(cè)機(jī)構(gòu)。該鎖定檢測(cè)機(jī)構(gòu)通常對(duì)這些輸入進(jìn)行低通濾波(LPF)，并且隨后將該LPF輸出與一閾值比較。如果經(jīng)濾波的能量高于該閾值，則該手指被宣稱是鎖定的，并允許對(duì)其進(jìn)行解調(diào)。如果經(jīng)濾波的能量低于該閾值，則該手指被宣稱是未被鎖定的，并且不被允許進(jìn)行解調(diào)?？梢酝瑫r(shí)采用IIR和FIR低通濾波。另外，可以采用多個(gè)能量閾值，來將進(jìn)入鎖定(go-into-lock)狀態(tài)過渡(transition)與離開鎖定(go-out-of-lock)過渡區(qū)分開來。
發(fā)明概述鑒于在傳統(tǒng)技術(shù)中，手指會(huì)虛假的指示，即，指示其輸出很大并且應(yīng)當(dāng)由混合器加以考慮，申請(qǐng)人已對(duì)這一結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)。更具體地說，在理想情況下，會(huì)采用實(shí)際上發(fā)送的沃爾什碼?；旌掀魉_定的沃爾什碼是對(duì)實(shí)際上發(fā)送是哪一個(gè)沃爾什碼的最可靠的判斷(至少在維特比譯碼之前)，所以這也是我們所使用的。混合器所確定的沃爾什碼比起按手指產(chǎn)生最大相關(guān)能量的沃爾什碼要可靠的多。傳統(tǒng)的技術(shù)是通過確定產(chǎn)生最高相關(guān)能量的信道碼元的有效位來確定手指的有效位的。較好的途徑—即本發(fā)明的途徑—是察看實(shí)際上過去的而不是估計(jì)的當(dāng)前的(能量)。當(dāng)手指對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行處理時(shí)，它儲(chǔ)存所有可能信道碼元的能量。當(dāng)下游混合器確定最可能混合碼元的時(shí)候，將該混合碼元的指數(shù)反饋到該手指。在該手指中，調(diào)用該混合碼元的儲(chǔ)存能量。正是該碼元的能量—而不是具有最高能量的碼元—被用來確定手指的有效位(significance)。該有效位的確定是不被用來重新處理產(chǎn)生該有效位的判定的信號(hào)的。相反，是用在下一個(gè)信號(hào)的處理期間的。
附圖簡(jiǎn)述圖1示出的是要解決的問題。
圖2示出的是解決該問題的傳統(tǒng)裝置。
圖3示出的是沃爾什碼是如何產(chǎn)生的。
圖4示出的是執(zhí)行本發(fā)明的裝置。
圖5示出的是圖4所示裝置的工作流程圖。
圖6示出的是圖2所示裝置的工作流程圖。
詳細(xì)描述圖1-3示出的是上文中已作適當(dāng)描述的現(xiàn)有技術(shù)。
圖4示出的是本發(fā)明的裝置400。它與圖2相同(甚至標(biāo)號(hào)都相同，只是增大了200)，只有兩種例外的情況。首先，圖2中的最大值檢測(cè)器204、212已被能量存儲(chǔ)單元404、412所替代。第二，不僅將具有最大能量(MAX NRG)的信道碼元的指數(shù)(MAX NDX)傳送到用于作進(jìn)一步的處理418，而且還將其反饋到能量存儲(chǔ)單元404、412。
能量存儲(chǔ)單元404412的功能是儲(chǔ)存相對(duì)于先前接收到的信號(hào)的每一可能信道碼元的相關(guān)能量測(cè)量值。這樣，當(dāng)輸出最大值檢測(cè)器416確定最大指數(shù)即最可能傳送的信道碼元指數(shù)的時(shí)候，能量存儲(chǔ)單元404、412準(zhǔn)備就緒。能量存儲(chǔ)單元查詢信道碼元能量的測(cè)量值，并將該測(cè)量值傳送到鎖定檢測(cè)器406、414。如果根據(jù)該測(cè)量值，鎖定檢測(cè)器確定手指202、210確實(shí)已經(jīng)鎖定到一條有效的多徑上了，那么它就允許下一個(gè)接收的信號(hào)被施加到混合器408上。注意，下一個(gè)接收的信號(hào)—而不是當(dāng)前信號(hào)—是被確定施加到(或者不被施加到)混合器408的。確定當(dāng)前信號(hào)被施加到混合器408是因?yàn)橄惹暗男盘?hào)已經(jīng)確定手指是處于鎖定狀態(tài)的。接收新信號(hào)要比手指進(jìn)入鎖定和脫出鎖定遠(yuǎn)為頻繁。所以，情況終歸是，為前面的信號(hào)鎖定的手指始終鎖定在當(dāng)前信號(hào)上，反之也然。更重要的是，鍵控在前面的實(shí)際信號(hào)上比起鍵控在當(dāng)前估算的信號(hào)上要來得更精確。
因此，本發(fā)明描述了一種用當(dāng)前碼元更新鎖定檢測(cè)器(412-416)的反饋方法。然而，它是不對(duì)是否要組合當(dāng)前碼元作出另外的判斷的。這將導(dǎo)致一種在混合后的沃爾什指數(shù)總是不收斂的時(shí)候采用潛在穩(wěn)定性事件的迭代方法。本申請(qǐng)人的方法是用當(dāng)前碼元來更新鎖定檢測(cè)器，但是，經(jīng)更新的鎖定狀態(tài)僅僅影響“FUTURE(未來)”碼元的混合。這樣，就無需采用迭代的方法來更新鎖定檢測(cè)器和混合器。
圖5示出的是圖4中所示裝置的工作流程圖500。從開始502開始，所有的手指被初始化504。初始化包括確定哪些手指是處于鎖定狀態(tài)的。該初始確定可以采用全部是傳統(tǒng)的算規(guī)。信號(hào)在每一手指508上接收506，并且在那里與信道碼元庫中的下一個(gè)信道碼元比較。比較包括確定512信號(hào)和候選信道碼元之間的相關(guān)能量，以及將測(cè)量的相關(guān)能量存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)單元內(nèi)。如果候選信道碼元不是程序庫514中最后的信道碼元，接著，選擇下一個(gè)信道碼元；如果這下一個(gè)信道碼元是程序庫514中最后的信道碼元，則選擇516下一個(gè)手指。如果該手指是最后的手指，那么我們知道，與每一手指相關(guān)的能量存儲(chǔ)單元具有一個(gè)信號(hào)(是在該手指上接收到的)與程序庫中可能的信道碼元之每一個(gè)之間的相干能量列表。
信號(hào)取得每一手指所接收的不同的路徑，每一手指已被宣稱是鎖定的，所以通常在到達(dá)時(shí)具有不同的能量。標(biāo)定這些不同能量級(jí)別而成為單一級(jí)別518，并將來自鎖定手指的標(biāo)定信號(hào)混合起來。隨后，將混合信號(hào)與程序庫中的每一個(gè)信道碼元比較，并確定通過比較產(chǎn)生最大相關(guān)能量的信道碼元。將信道碼元的指數(shù)傳送出去，作進(jìn)一步的處理522。該信道碼元的指數(shù)還反饋到能量存儲(chǔ)單元524。與該反饋信道碼元指數(shù)相關(guān)的能量—明顯區(qū)別于能量存儲(chǔ)單元中的最大能量—是用來確定526與能量存儲(chǔ)單元相關(guān)的手指是處于鎖定狀態(tài)的還是非鎖定狀態(tài)的。該判斷—與對(duì)初始化504所作的判斷明顯不同—是用在下一個(gè)信號(hào)506上的。
圖6是示出圖2所示的傳統(tǒng)裝置工作的流程圖600。當(dāng)接收602多徑信號(hào)時(shí)，將每一路徑的信號(hào)施加到分開的手指上。每一手指中，將該信號(hào)與每一可能的信道碼元606比較，并測(cè)量由比較得到的相關(guān)能量。設(shè)置最大相關(guān)能量，作為該手指608的相關(guān)能量。如果手指的能量是有效的(在任何一種方便的有效性試檢下，而該試檢完全是傳統(tǒng)的)，那么就將來自該手指的信號(hào)與其他的有效信號(hào)混合起來610作進(jìn)一步的處理。如果不是有效的612，則將其從混合中去掉。
有時(shí)會(huì)發(fā)生這樣的情況，即，有些多徑信號(hào)較強(qiáng)，而有些較弱，并且是不存在強(qiáng)度中等的信號(hào)的。在這種情況下，本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)將產(chǎn)生相同的結(jié)果混合強(qiáng)信號(hào)，并忽略弱信號(hào)。然而對(duì)于中等強(qiáng)度的信號(hào)，本發(fā)明選擇不是最強(qiáng)信號(hào)而是最有效信號(hào)。因此，傳遞作進(jìn)一步處理的指數(shù)最有可能是一開始發(fā)送的信道碼元的指數(shù)。
工業(yè)應(yīng)用我們的發(fā)明能夠應(yīng)用于工業(yè)，并且可以制造和使用，無論是用來檢測(cè)無線接收機(jī)是否鎖定在有效多徑信號(hào)上都是如此。
獨(dú)立并且相互不同的本發(fā)明的裝置和方法的各個(gè)元件可以完全是傳統(tǒng)的，正如本發(fā)明的權(quán)利要求書中所述的那樣可以是組合在本發(fā)明中的。
盡管在上文中我們已經(jīng)描述了本發(fā)明的裝置和方法，但本發(fā)明的精神和范圍并非僅限于此，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書所限定。
權(quán)利要求
1.一種接收機(jī)中的每一手指，所述接收機(jī)用來接收多徑信號(hào)，并且包括多個(gè)手指，每一手指用來a)獨(dú)立地解調(diào)來自每一獨(dú)立路徑的當(dāng)前接收信號(hào)；以及b)測(cè)量手指接收的當(dāng)前接收信號(hào)與信道碼元程序庫中每一可能信道碼元之間的比較能量；其特征在于，所述改進(jìn)包含c)多個(gè)能量存儲(chǔ)單元，每一能量存儲(chǔ)單元與一手指有關(guān)，并且用來i)儲(chǔ)存測(cè)量的每一可能信道碼元和所述手指接收的前一接收信號(hào)之間的比較能量；ii)從下述混合器接收一指數(shù)，所述指數(shù)唯一地確定一種可能的信道碼元；iii)決定所述確定的信道碼元和先前接收的信號(hào)之間的比較能量是否是有效的；以及iv)如果并且僅僅如果所述比較能量是有效的時(shí)候，將取比例的當(dāng)前接收信號(hào)施加到所述混合器；以及d)混合器，用來i)將取過比例的當(dāng)前接收信號(hào)混合到混合的信號(hào)內(nèi)；ii)測(cè)量所述混合信號(hào)與信道碼元程序庫中每一可能的信道碼元之間的比較能量；iii)確定產(chǎn)生與混合信號(hào)相關(guān)的最大比較能量的信道碼元的指數(shù)；iv)將所述指數(shù)反饋到所述能量存儲(chǔ)單元；以及v)傳送所述指數(shù)作進(jìn)一步的處理。
2.一種解碼多徑信號(hào)的方法，它包含下述步驟a)獨(dú)立地解調(diào)來自每一獨(dú)立路徑的當(dāng)前接收信號(hào)；以及b)測(cè)量當(dāng)前接收信號(hào)與信道碼元程序庫中每一可能信道碼元之間的比較能量；其特征在于，所述改進(jìn)包含步驟c)儲(chǔ)存每一可能的信道碼元和所述手指接收的先前接收信號(hào)之間的比較能量測(cè)量值；d)從下述反饋步驟接收一指數(shù)，所述指數(shù)唯一地確定一個(gè)可能的信道碼元；e)決定所述確定的信道碼元和先前接收的信號(hào)之間的比較能量是否是有效的；f)如果并且僅僅如果所述比較能量是有效的時(shí)候，將取比例形式的當(dāng)前接收信號(hào)施加到下述混合步驟；g)將取過比例的當(dāng)前接收信號(hào)混合到混合的信號(hào)內(nèi)；h)測(cè)量所述混合信號(hào)與信道碼元程序庫中每一可能的信道碼元之間的比較能量；i)確定產(chǎn)生與混合信號(hào)相關(guān)的最大比較能量的信道碼元的指數(shù)；j)將所述指數(shù)反饋到上述接收步驟中；以及k)傳送所述指數(shù)作進(jìn)一步的處理。
3.一種對(duì)多徑信號(hào)進(jìn)行譯碼的裝置，所述裝置包含a)獨(dú)立地對(duì)來自每一獨(dú)立路徑的當(dāng)前接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的裝置；以及b)測(cè)量當(dāng)前接收信號(hào)與信道碼元程序庫中每一可能信道碼元之間的比較能量的裝置；其特征在于，所述改進(jìn)包含c)儲(chǔ)存每一可能的信道碼元和所述手指接收的先前接收信號(hào)之間的比較能量測(cè)量值的裝置；d)從下述反饋步驟接收一指數(shù)的裝置，所述指數(shù)唯一地確定一個(gè)可能的信道碼元；e)決定所述確定的信道碼元和先前接收的信號(hào)之間的比較能量是否是有效的的裝置；f)如果并且僅僅如果所述比較能量是有效的時(shí)候，將取比例形式的當(dāng)前接收信號(hào)施加到下述混合裝置的裝置；g)將取過比例的當(dāng)前接收信號(hào)混合到混合的信號(hào)內(nèi)的裝置；h)測(cè)量所述混合信號(hào)與信道碼元程序庫中每一可能的信道碼元之間的比較能量的裝置；i)確定產(chǎn)生與混合信號(hào)相關(guān)的最大比較能量的信道碼元的指數(shù)的裝置；j)將所述指數(shù)反饋到上述接收裝置中的裝置；以及k)傳送所述指數(shù)作進(jìn)一步的處理的裝置。
全文摘要
接收多徑沃爾什碼碼元的無線接收機(jī)確定哪一個(gè)手指(402,410)已鎖定在一個(gè)信號(hào)上。將接收信號(hào)和所有可能的碼元之間的相關(guān)能量測(cè)量值存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)單元(404,412)中。在混合器(408)中混合實(shí)際的信號(hào)。最大值確定器(416)確定最可能混合碼元,并將該碼元的指數(shù)反饋到能量存儲(chǔ)單元內(nèi)。鎖定檢測(cè)器(406,414)采用該反饋碼元的測(cè)量值來確定手指是否已鎖定在某一路徑上。采用該判斷來確定該手指檢測(cè)的下一個(gè)信號(hào)是否應(yīng)當(dāng)施加到該混合器上。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1334996SQ99816100
公開日2002年2月6日 申請(qǐng)日期1999年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月11日
發(fā)明者J·A·列文, C·C·瑞德, T·B·舍曼 申請(qǐng)人:高通股份有限公司