專利名稱：在無(wú)線通信系統(tǒng)中提供定時(shí)信息的方法和裝置的制作方法
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明涉及在無(wú)線通信系統(tǒng)中提供定時(shí)信息的方法和裝置，更具體地說(shuō)，涉及依據(jù)在接收側(cè)具有已知信號(hào)部分的發(fā)射信號(hào)的有效定時(shí)同步。
先有技術(shù)說(shuō)明提供定時(shí)信息是無(wú)線通信系統(tǒng)的基本特性，這可確保分布式系統(tǒng)組件中的同步性。在幾乎每個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)中，定時(shí)信息是從在接收側(cè)分析的發(fā)射信號(hào)中獲得。
下面，將以示范方式描述從輸入信號(hào)提取定時(shí)信息的方式，用于根據(jù)正交頻分復(fù)用(OFDM)工作的無(wú)線通信系統(tǒng)。
OFDM是多載波調(diào)制方案，特別適用于諸如移動(dòng)通信系統(tǒng)的典型信道等高選頻傳輸信道或通過(guò)銅線進(jìn)行的高速有線傳輸。高選頻信道的特征在于比一個(gè)樣本間隔長(zhǎng)得多的脈沖響應(yīng)。因此，數(shù)字基帶域中的每個(gè)接收樣本是由相應(yīng)信道系數(shù)加權(quán)的幾個(gè)發(fā)射樣本的疊加。這表示高選頻信道受樣本間干擾的影響。
OFDM抵制符號(hào)間干擾的原理是將整個(gè)信道帶寬分成若干小得多的部分，即子信道。要發(fā)射的樣本序列被組合成單個(gè)OFDM符號(hào)，并在這些子信道上并行發(fā)射。單個(gè)OFDM符號(hào)因而使用了并行的所有子信道。根據(jù)OFDM，發(fā)射的子信道信號(hào)彼此正交。
由于一個(gè)OFDM符號(hào)的持續(xù)時(shí)間比樣本間隔長(zhǎng)得多，因此符號(hào)間干擾得以大大降低。
要進(jìn)一步降低符號(hào)間干擾，通常在要連續(xù)發(fā)射的兩個(gè)OFDM符號(hào)間引入保護(hù)間隔。如果保護(hù)間隔的長(zhǎng)度超過(guò)信道脈沖響應(yīng)的長(zhǎng)度，則不會(huì)有殘留的符號(hào)間干擾。此外，如果保護(hù)間隔由重復(fù)的信號(hào)部分構(gòu)成，例如由循環(huán)前綴構(gòu)成，則頻率域中很簡(jiǎn)單的選頻信道均衡是可能的。
然而，由于使用保護(hù)間隔導(dǎo)致額外的傳輸開(kāi)銷，因此保護(hù)間隔的長(zhǎng)度通常選擇為使符號(hào)間干擾不會(huì)完全消除。相反，只為典型信道的主要影響提供保護(hù)間隔，而容忍殘留的符號(hào)間干擾。
OFDM接收機(jī)要在解調(diào)子載波前執(zhí)行同步。同步期間的任務(wù)是找出最優(yōu)定時(shí)，以便將符號(hào)間干擾的影響降到最低。因此，要提供定時(shí)信息，以便為同步找到最優(yōu)定時(shí)瞬間。
幾個(gè)同步方法在本領(lǐng)域已為人熟知。這些方法大多數(shù)是基于發(fā)射信號(hào)內(nèi)的重復(fù)信號(hào)部分的利用。通常，重復(fù)信號(hào)部分位于所謂重復(fù)前置碼的預(yù)定位置?！斑x頻衰落信道中OFDM系統(tǒng)的幀同步”(M.Speth，F(xiàn).Classen and H.Meyr，VTC’97，Phoenix)中描述了基于重復(fù)前置碼的OFDM系統(tǒng)的同步示例。
在OFDM接收機(jī)中，對(duì)接收的樣本流進(jìn)行處理以便識(shí)別重復(fù)信號(hào)部分。“有關(guān)OFDM中粗幀同步的量度最優(yōu)性比較”(S.Müller-Weinfurtner，PIMC’98，Boston)中以示范方式描述了用于檢測(cè)同步前置碼的幾個(gè)量度。這些量度僅使用重復(fù)信號(hào)部分的循環(huán)特征而不是其真正的內(nèi)容。
“無(wú)線多媒體通信的OFDM”(R.van Nee，R.Prasad，Artech House，2000)中描述了真正使用重復(fù)信號(hào)結(jié)構(gòu)內(nèi)容的同步方法。根據(jù)此同步方法，一種匹配濾波器方法用于在多路徑環(huán)境中實(shí)現(xiàn)OFDM的最優(yōu)定時(shí)同步。在匹配濾波期間，使用了從發(fā)射信號(hào)部分獲得的特殊OFDM訓(xùn)練信號(hào)，其數(shù)據(jù)內(nèi)容為接收機(jī)所知。在匹配濾波器中，接收的發(fā)射信號(hào)與已知OFDM訓(xùn)練信號(hào)相關(guān)。產(chǎn)生的匹配濾波輸出信號(hào)包括相關(guān)峰值，而定時(shí)信息與頻率偏置信息均可從中獲得。
在匹配濾波期間使用的濾波器抽頭值是從已知OFDM訓(xùn)練信號(hào)內(nèi)包括的訓(xùn)練值獲得。根據(jù)第一種方法，濾波器抽頭值等于發(fā)射的訓(xùn)練值。根據(jù)第二種方法，濾波器抽頭值是通過(guò)量化從訓(xùn)練值獲得。由于相關(guān)運(yùn)算期間必需的乘法可由此簡(jiǎn)化為加法，因此量化降低了匹配濾波器的整體復(fù)雜性。
通過(guò)量化，訓(xùn)練值的實(shí)部和虛部分別單獨(dú)映射在集合{-1，0，1}的最近的整數(shù)上。因此對(duì)實(shí)部和虛部單獨(dú)執(zhí)行量化。這表示在量化后，濾波器抽頭值通常也將包括實(shí)部和虛部。這導(dǎo)致每個(gè)相關(guān)運(yùn)算有四次相加。視訓(xùn)練信號(hào)內(nèi)包括的各個(gè)訓(xùn)練值而定，量化值結(jié)果集合中零的數(shù)量是固定的。
現(xiàn)在需要為接收的發(fā)射信號(hào)提供定時(shí)信息的方法和裝置，從而以有效和靈活的方式獲得定時(shí)信息。
發(fā)明概述本發(fā)明通過(guò)提出為接收的發(fā)射信號(hào)提供時(shí)間信息的方法滿足了此需要，所述方法包括在接收側(cè)提供與所述發(fā)射信號(hào)的已知信號(hào)部分相關(guān)的訓(xùn)練信號(hào)，縮放所述訓(xùn)練信號(hào)，量化所述縮放的訓(xùn)練信號(hào)，將所述接收的發(fā)射信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)部分與所述縮放的訓(xùn)練信號(hào)相關(guān)，以獲得一個(gè)或多個(gè)相關(guān)結(jié)果，以及依據(jù)所述相關(guān)結(jié)果確定所述定時(shí)信息。最好提供的定時(shí)信息是用于同步的最優(yōu)定時(shí)瞬間。例如定時(shí)瞬間可以相對(duì)于將干擾功率降到最低而言是最優(yōu)的。
獲得訓(xùn)練信號(hào)所依據(jù)的發(fā)射信號(hào)的信號(hào)部分可在發(fā)射信號(hào)中重復(fù)，即發(fā)射信號(hào)可包括循環(huán)結(jié)構(gòu)。發(fā)射信號(hào)中的這種重復(fù)信號(hào)部分將提高相關(guān)性能。最好從發(fā)射信號(hào)的重復(fù)前置碼得出訓(xùn)練信號(hào)。
訓(xùn)練信號(hào)的縮放具有的優(yōu)點(diǎn)是它允許控制量化的輸出并影響隨后相關(guān)的復(fù)雜性。由于需要實(shí)施的相關(guān)容量取決于量化的訓(xùn)練值數(shù)量，而訓(xùn)練值的實(shí)部和虛部映射在如零等特定值上，因此，相關(guān)的復(fù)雜性可以調(diào)整。例如，大量的零暗示著低的相關(guān)復(fù)雜性。因此，縮放允許高性能相關(guān)(很少零)與低復(fù)雜性相關(guān)(許多零)之間的靈活折衷。
縮放系數(shù)可以是固定或變化的?？s放系數(shù)越小，量化的訓(xùn)練信號(hào)內(nèi)包含的零就越多，反之亦然。
根據(jù)可添加到或獨(dú)立于縮放運(yùn)算實(shí)施的優(yōu)選實(shí)施例，訓(xùn)練信號(hào)內(nèi)包括的每個(gè)訓(xùn)練值的實(shí)部和虛部不單獨(dú)量化，而是共同量化。例如，在量化期間，每個(gè)訓(xùn)練值可映射在純實(shí)值和純虛值的預(yù)定集合上。這使得相關(guān)運(yùn)算可簡(jiǎn)化為每次乘法只有兩個(gè)實(shí)數(shù)相加。
最好是將集合{0，±1，±j}用于量化。如上所述，在要通過(guò)適當(dāng)選擇縮放系數(shù)來(lái)調(diào)整相關(guān)復(fù)雜性時(shí)，包括零值的此類純實(shí)值和純虛值的預(yù)定集合是有利的。
各個(gè)相關(guān)運(yùn)算可以是通過(guò)匹配濾波器執(zhí)行的卷積。濾波器復(fù)雜性與前面所述的相關(guān)復(fù)雜性對(duì)應(yīng)，并且濾波器抽頭值等于量化的訓(xùn)練值。當(dāng)然，也可以應(yīng)用除匹配濾波外的其它相關(guān)技術(shù)。
通過(guò)相關(guān)運(yùn)算獲得的相關(guān)結(jié)果最好具有估計(jì)信道脈沖響應(yīng)的形式。由于量化步驟的原因，通過(guò)相關(guān)獲得的信道脈沖響應(yīng)可視為近似信道脈沖響應(yīng)。
依據(jù)估計(jì)的信道脈沖響應(yīng)，可估計(jì)出用于同步的最優(yōu)定時(shí)瞬間。最優(yōu)定時(shí)瞬間的估計(jì)最好包括為每個(gè)可能的定時(shí)瞬間確定信道脈沖響應(yīng)的信號(hào)功率。例如，可對(duì)接收信號(hào)內(nèi)移動(dòng)的各個(gè)時(shí)間窗口中包含的信號(hào)功率進(jìn)行分析，以確定包含最大信號(hào)功率的時(shí)間窗口。
根據(jù)獨(dú)立于上述縮放方法的本發(fā)明又一實(shí)施例，實(shí)施了誤報(bào)警檢測(cè)。誤報(bào)警檢測(cè)可配置為確定時(shí)間信息的副產(chǎn)物。誤報(bào)警檢測(cè)最好基于最大信號(hào)功率而執(zhí)行，該功率是定時(shí)同步期間獲得的中間結(jié)果。
通過(guò)誤報(bào)警檢測(cè)，可檢查是否已經(jīng)確定定時(shí)信息，或者仍要確定的定時(shí)信息是否是或?qū)⑹清e(cuò)誤信息。依據(jù)中間結(jié)果執(zhí)行誤報(bào)警檢測(cè)允許以幾乎沒(méi)有增加計(jì)算或硬件復(fù)雜性的情況下實(shí)施誤報(bào)警檢測(cè)方案。另外，利用中間結(jié)果允許在早期檢測(cè)誤報(bào)警，因此從節(jié)能角度來(lái)看是有利的。
誤報(bào)警檢測(cè)方案可包括將最大信號(hào)功率與信號(hào)功率閾值相比較。閾值可依據(jù)訓(xùn)練信號(hào)的功率確定并且最好選定為在具有足夠高的誤報(bào)警檢測(cè)概率的同時(shí)，也使丟失正確定時(shí)信息的比率趨向于零。
本發(fā)明可實(shí)施為用于執(zhí)行所述方法具有程序代碼部分的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，或?qū)嵤橛布鉀Q方案。如果實(shí)施為計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，則所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品最好是存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀記錄媒體上。
硬件解決方案可以具有專用單元的接收機(jī)的形式實(shí)現(xiàn)，每個(gè)單元執(zhí)行本發(fā)明方法的一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)步驟。
附圖簡(jiǎn)述結(jié)合附圖閱讀下面本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，將明白本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1是重復(fù)前置碼部分的圖示；圖2是發(fā)射的重復(fù)前置碼圖示；圖3是具有將與訓(xùn)練信號(hào)相關(guān)的信號(hào)部分的接收重復(fù)前置碼的圖示；以及圖4是根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)圖示。
優(yōu)選實(shí)施例說(shuō)明下面將參照高性能無(wú)線局域網(wǎng)2(Hiperlan/2)形式的無(wú)線通信系統(tǒng)以示范方式描述本發(fā)明。Hiperlan/2的物理層是基于具有循環(huán)前綴形式保護(hù)間隔的OFDM。然而同樣可以理解，本發(fā)明也適用于具有可用于定時(shí)的專用信號(hào)部分的其它OFDM傳輸系統(tǒng)及具有等同特性的非OFDM傳輸系統(tǒng)。最重要的，本發(fā)明適用于諸如根據(jù)IEEE(美國(guó))或MMAC(日本)標(biāo)準(zhǔn)化的其它無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)。
Hiperlan/2是可用作WLAN系統(tǒng)的小范圍高速率數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，例如，傳送因特網(wǎng)協(xié)議(IP)分組。然而，Hiperlan/2也能夠用作無(wú)線異步傳送模式(ATM)系統(tǒng)及公共接入系統(tǒng)，例如，具有到通用移動(dòng)電信系統(tǒng)(UMTS)的接口。
Hiperlan/2是分組交換蜂窩系統(tǒng)。在Hiperlan/2中，定義了五種不同的物理突發(fā)(傳送信道)，并且每個(gè)物理突發(fā)前面具有包含OFDM訓(xùn)練信息的為獲取、同步、信道估計(jì)等目的的前置碼部分。
在Hiperlan/2中，用于不同物理突發(fā)的前置碼部分是不同的。然而，在每個(gè)前置碼部分內(nèi)，有一個(gè)專用前置碼部分，該部分由三個(gè)OFDM符號(hào)C32、C64和C64構(gòu)成，出現(xiàn)在每種前置碼類型中。圖1顯示了此專用前置碼部分。每個(gè)長(zhǎng)符號(hào)C64包括64個(gè)樣本(NC64＝64)并且是相同的。短符號(hào)C32是C64符號(hào)中后面32個(gè)樣本的副本(NC32＝32)，因此可視為循環(huán)前綴。每個(gè)物理突發(fā)除前置碼部分外還包括凈荷部分，并且凈荷部分內(nèi)的每個(gè)承載數(shù)據(jù)的OFDM符號(hào)包括具有16個(gè)樣本(NCP＝16)的獨(dú)立循環(huán)前綴CP。因此，前置碼部分內(nèi)包括的符號(hào)C32可視為相對(duì)于CP符號(hào)的擴(kuò)充循環(huán)前綴。
下面將為上面概述的Hiperlan/2系統(tǒng)更詳細(xì)地介紹根據(jù)本發(fā)明為接收的發(fā)射信號(hào)提供定時(shí)信息的方法實(shí)施例。
圖2和圖3以示范方式顯示了涉及精確定時(shí)同步的前置碼樣本的位置。圖2顯示了發(fā)射信號(hào)的部分前置碼。如已經(jīng)參照?qǐng)D1所述，前置碼包括一個(gè)C32符號(hào)及后面跟著兩個(gè)C64符號(hào)。圖2所示的前置碼部分包括對(duì)應(yīng)于第一C64符號(hào)的重復(fù)信號(hào)部分<c>。依據(jù)重復(fù)信號(hào)部分<c>，即C64符號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容，通過(guò)將<c>內(nèi)包括的復(fù)值樣本c[.]用作訓(xùn)練樣本，獲得了訓(xùn)練信號(hào)。
圖3顯示了接收信號(hào)的前置碼部分，該前置碼部分對(duì)應(yīng)于圖2所示發(fā)射信號(hào)的前置碼部分。接收的前置碼陰影部分表示要與訓(xùn)練信號(hào)相關(guān)的接收信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)部分的位置。值kS(負(fù)值)和kE描述了搜索窗口的位置。此位置取決于初始定時(shí)精確度及不同信道脈沖響應(yīng)的各種可能形狀。與陰影部分不同的接收前置碼部分當(dāng)然也可用于相關(guān)目的。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D4描述根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)實(shí)施例。
圖4的接收機(jī)10包括單元12，用于提供與發(fā)射信號(hào)的重復(fù)信號(hào)部分<c>的已知內(nèi)容相關(guān)的訓(xùn)練信號(hào)；單元14，用于縮放訓(xùn)練信號(hào)；單元16，用于量化縮放的訓(xùn)練信號(hào)；以及只讀存儲(chǔ)器(ROM)18形式的數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)量化的訓(xùn)練信號(hào)。接收機(jī)10還包括單元20，用于將接收信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)部分與縮放的訓(xùn)練信號(hào)相關(guān)以獲得一個(gè)或多個(gè)相關(guān)結(jié)果；單元22，用于依據(jù)相關(guān)結(jié)果確定定時(shí)信息；以及單元24，用于檢測(cè)誤報(bào)警。
接收機(jī)10的操作如下。首先，對(duì)與訓(xùn)練信號(hào)對(duì)應(yīng)的重復(fù)信號(hào)部分<c>進(jìn)行預(yù)處理以實(shí)現(xiàn)有效的匹配濾波，并且預(yù)處理的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在ROM 18中。其次，使用預(yù)處理數(shù)據(jù)在相關(guān)單元20中執(zhí)行匹配濾波，并且在確定單元22中確定最優(yōu)定時(shí)瞬間KC64。同時(shí)，在檢測(cè)單元24中執(zhí)行誤報(bào)警檢測(cè)。
重復(fù)信號(hào)部分<c>，即訓(xùn)練信號(hào)，包括構(gòu)成訓(xùn)練值的復(fù)值樣本c[.]序列。由于相關(guān)單元20本質(zhì)上是匹配濾波器，因此訓(xùn)練值也可以稱為(未處理的)匹配濾波器抽頭值。
匹配濾波器抽頭值c[.]最初由單元12提供，該單元可以是存儲(chǔ)器或某種接口。匹配濾波器抽頭值c[.]先要在縮放單元14內(nèi)進(jìn)行縮放。在縮放期間，匹配濾波器抽頭值c[.]會(huì)分別取出并用預(yù)定或動(dòng)態(tài)選擇的縮放系數(shù)進(jìn)行縮放。
選擇縮放系數(shù)用于控制在隨后的量化運(yùn)算中產(chǎn)生的零元素的數(shù)量，量化運(yùn)算在量化單元16內(nèi)進(jìn)行。例如，低的縮放系數(shù)導(dǎo)致大量的零。因此，可以調(diào)整相關(guān)或?yàn)V波復(fù)雜性。
縮放后，縮放的濾波器抽頭值c[.]分別在量化單元16內(nèi)進(jìn)行量化。量化單元取出每個(gè)縮放的復(fù)抽頭值c[.]，并將它映射到從預(yù)定集合{0，±1，±j}中選擇的某個(gè)量化值上。此集合只包括純實(shí)值和純虛值。通過(guò)在集合{0，±1，±j}上映射每個(gè)縮放的抽頭值c[.]，縮放抽頭值c[.]的序列<c>被轉(zhuǎn)換成量化抽頭值C5[.]的五元序列(pentenary sequence)<C5>。這樣，相關(guān)單元20的匹配濾波期間通常需要的復(fù)數(shù)乘法可替換為簡(jiǎn)單的符號(hào)運(yùn)算或替換為實(shí)部與虛部的交換，或者在縮放的抽頭值c[.]映射在值C5[K]＝0的情況下完全不用它們。
通過(guò)將縮放的抽頭值c[.]映射在集合{0，±1，±j}的此元素上，可執(zhí)行量化，該元素具有相對(duì)于縮放的抽頭值c[.]的最小歐幾里得距離或均方誤差。
量化后，量化的抽頭或訓(xùn)練值C5[.]存儲(chǔ)在ROM 18中。至此所述的預(yù)處理可在真正的定時(shí)程序前執(zhí)行，這是因?yàn)镃64符號(hào)的內(nèi)容已標(biāo)準(zhǔn)化，并且接收機(jī)側(cè)事先已知。
真正的定時(shí)程序中的第一步驟是在相關(guān)單元20內(nèi)執(zhí)行匹配濾波。為此，量化的五元訓(xùn)練信號(hào)<C5>及參數(shù)KS、KE會(huì)從ROM 18中讀入相關(guān)單元20。在相關(guān)單元20中，匹配濾波根據(jù)以下等式執(zhí)行C[k]=Σμ=0NC64-1C5*[μ]·rD[μ+k],k=kS,...,(KE+NCP)]]>其中，C[k]表示估計(jì)的信道脈沖響應(yīng)，C5*表示包括在五元訓(xùn)練信號(hào)<C5>內(nèi)的復(fù)共軛量化抽頭值，rD表示包括在接收信號(hào)內(nèi)的樣本值，以及k表示特定時(shí)刻。
估計(jì)的信道脈沖響應(yīng)c{k}構(gòu)成了相關(guān)結(jié)果或單個(gè)相關(guān)運(yùn)算的匹配濾波器輸出?？傊?，執(zhí)行了多次(kE+NCP)-ks相關(guān)或?yàn)V波運(yùn)算。在每次相關(guān)運(yùn)算期間，包括接收信號(hào)樣本rd[k]，rD[k+1]，...rD[k+NC64-1]的部分接收信號(hào)與對(duì)應(yīng)于抽頭值C5
，C5[1]，...C5[NC64-1]序列的已處理訓(xùn)練信號(hào)<C5>相關(guān)。
如上所述，以低復(fù)雜性的方式獲得信道脈沖響應(yīng)C[k]后，剩余的操作是從信道脈沖響應(yīng)C[k]得出最佳可能的定時(shí)瞬間。如“用于無(wú)線多媒體通信的OFDM”(R.van Nee，R.Prasad，Artech House，2000)中所述，定時(shí)問(wèn)題的解決方案是在圖3所示的陰影部分內(nèi)找出長(zhǎng)度為NCP+1的窗口的位置，從而最大化此窗口內(nèi)包含的信道脈沖響應(yīng)C[k]的能量。此過(guò)程在檢測(cè)單元22內(nèi)執(zhí)行。
在檢測(cè)單元22中，每個(gè)長(zhǎng)度為NCP+1的特定窗口內(nèi)包括的能量E.[k]根據(jù)以下等式計(jì)算得出
Ewin[k]=Σi=0NCP|C[i+k]|2.]]>與圖2所示第一個(gè)C64符號(hào)的開(kāi)始處對(duì)應(yīng)的估計(jì)定時(shí)瞬間KC64通過(guò)以下等式給出KC64=argmaxk∈{kS,...,kE}{Ewin[k]}.]]>最優(yōu)定時(shí)瞬間KC64的最大窗口能量Ewin，max可定義為Ewin，max＝Ewin[kC64]。
Ewin，max的值是到執(zhí)行誤報(bào)警檢測(cè)的檢測(cè)單元24的輸出。誤報(bào)警檢測(cè)旨在檢測(cè)接收信號(hào)的當(dāng)前已處理部分是否確實(shí)由發(fā)射的前置碼產(chǎn)生，或者初始獲取或定時(shí)信息是否已失敗。誤報(bào)警檢測(cè)依據(jù)的事實(shí)是與誤報(bào)警情況相比，匹配濾波或相關(guān)后遇到的能量在“正確報(bào)警”的情況下會(huì)高得多。
為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，在下面內(nèi)容中，做了以下幾個(gè)假設(shè)-使用了長(zhǎng)度為NC64＝64的理想訓(xùn)練信號(hào)<Cideal>
-<Cideal>應(yīng)具有理想的自動(dòng)相關(guān)屬性，即一個(gè)峰值和其它地方的零值-在發(fā)射機(jī)及接收機(jī)中使用<Cideal>
-接收樣本流<rD>的功率密度譜為白色-未施加噪聲-考慮一個(gè)抽頭信道。
先考慮正確報(bào)警的情況。對(duì)于理想的同步和理想的自動(dòng)增益控制(AGC)，相關(guān)元素提供了<Cideal>元素的平方量，這通常等于訓(xùn)練信號(hào)PC，ideal的平均功率。因此，相關(guān)峰值的幅度等于<Cideal>的長(zhǎng)度，即NC64＝64乘以PC，ideal。相關(guān)后的能量窗口完全包含了峰值和其它地方的零值。因此，正確報(bào)警的窗口能量為Ewin，right＝NC642PC，ideal2＝4096PC，ideal2。
在誤報(bào)警情況下，接收的樣本序列<rD>與發(fā)射的<Cideal>不相關(guān)。每個(gè)相關(guān)的結(jié)果形式為
C=Σμ=0NC64-1Cideal*[μ]·rD[μ].]]>要確定誤報(bào)警情況下的平均窗口能量，需要C的平均量的預(yù)期值。它產(chǎn)生E{|C|2}＝NC64E{|CIdeal|2}E{|r|2}＝NC64PC，idealPr，其中，使用了<Cideal>和<rD>應(yīng)是白色序列的假設(shè)。從以下等式中可以看出Ewin[k]=Σi=0NCP|C[I+k]|2,]]>能量窗口的每個(gè)元素具有平均功率E{|C|2}。因此，誤報(bào)警的平均能量為Ewin，false＝(NCP+1)·NC64·PC，ideal·Pr＝1088·PC，ideal·Pr。
當(dāng)然，這種推論只對(duì)上述的假設(shè)有效，并且只提供了基于能量計(jì)算的誤報(bào)警檢測(cè)原理。在實(shí)際的接收中，必須將象噪聲、非理想訓(xùn)練信號(hào)和多路徑傳播等損失考慮在內(nèi)。視AGC設(shè)置而定，接收機(jī)上訓(xùn)練信號(hào)<C5>的平均功率可能不同于接收樣本流中的功率。因此，關(guān)于誤報(bào)警檢測(cè)的有關(guān)能項(xiàng)必須重寫為Ewin,right≤NC642.PC,5.Pr]]>和Ewin，false≈(NCP+1).NC64.PC，5.Pr。
基于這些能量項(xiàng)，可定義窗口能量的能量閾值(Ethreshold)，這樣，丟棄正確報(bào)警的可能性很低，但仍存在足夠高的誤報(bào)警檢測(cè)率。
可以很好地理解上述定時(shí)和量化原理并不限于在保護(hù)間隔內(nèi)最大化信號(hào)功率。也可以考慮在具有不同于保護(hù)間隔長(zhǎng)度大小的窗口中最大化能量的一些接收機(jī)算法。也可以組合幾個(gè)不同的定時(shí)策略以獲得不同的定時(shí)瞬間，隨后可根據(jù)后處理算法，通過(guò)其它標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這些定時(shí)瞬間進(jìn)行選擇。
權(quán)利要求
1.一種在無(wú)線通信系統(tǒng)中為接收的發(fā)射信號(hào)提供定時(shí)信息的方法，它包括-在接收側(cè)提供與所述發(fā)射信號(hào)的已知信號(hào)部分有關(guān)的訓(xùn)練信號(hào)；-縮放所述訓(xùn)練信號(hào)；-量化所述縮放的訓(xùn)練信號(hào)；-將所述接收的發(fā)射信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)部分與所述縮放的訓(xùn)練信號(hào)相關(guān)，以獲得一個(gè)或多個(gè)相關(guān)結(jié)果；以及-依據(jù)所述相關(guān)結(jié)果確定所述定時(shí)信息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括改變縮放系數(shù)以控制相關(guān)復(fù)雜性。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述訓(xùn)練信號(hào)包括復(fù)訓(xùn)練值，并且其中共同量化每個(gè)訓(xùn)練值的實(shí)部和虛部。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于在量化期間，所述訓(xùn)練值映射在預(yù)定的純實(shí)值和純虛值集合上。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述預(yù)定的純實(shí)值和純虛值集合包括值零。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于改變所述縮放系數(shù)以調(diào)整映射在值零上的訓(xùn)練值的數(shù)量。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于所述提供定時(shí)信息是用于同步目的的最優(yōu)定時(shí)瞬間。
8.如權(quán)利要求1到7之一所述的方法，其特征在于所述接收信號(hào)的所述一個(gè)或多個(gè)部分通過(guò)匹配濾波器與所述縮放的訓(xùn)練信號(hào)相關(guān)。
9.如權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其特征在于獲得了以估計(jì)信道脈沖響應(yīng)形式的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)結(jié)果。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于對(duì)于每個(gè)可能的定時(shí)瞬間，確定所述接收的發(fā)射信號(hào)的相應(yīng)時(shí)間窗口中包含的信道脈沖響應(yīng)信號(hào)功率。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述依據(jù)所述相關(guān)結(jié)果確定所述定時(shí)信息的步驟包括確定包含最大信號(hào)功率的所述時(shí)間窗口。
12.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于依據(jù)所述最大信號(hào)功率執(zhí)行誤報(bào)警檢測(cè)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述誤報(bào)警檢測(cè)包括將所述最大信號(hào)功率與信號(hào)功率閾值相比較。
14.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，它包括程序代碼部分，在所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品運(yùn)行于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上時(shí)，用于執(zhí)行權(quán)利要求1至13之一所述的步驟。
15.如權(quán)利要求14所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，它存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀記錄媒體上。
16.一種用于接收發(fā)射信號(hào)的無(wú)線通信系統(tǒng)中的接收機(jī)(10)，它包括-單元(12)，用于提供與所述發(fā)射信號(hào)的已知信號(hào)部分有關(guān)的訓(xùn)練信號(hào)；-單元(14)，用于縮放所述訓(xùn)練信號(hào)；-單元(16)，用于量化所述縮放的訓(xùn)練信號(hào)；-單元(20)，用于將所述接收的發(fā)射信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)部分與所述縮放的訓(xùn)練信號(hào)相關(guān)以獲得一個(gè)或多個(gè)相關(guān)結(jié)果；以及-單元(22)，用于依據(jù)所述相關(guān)結(jié)果確定定時(shí)信息。
17.如權(quán)利要求16所述的接收機(jī)，其特征在于所述訓(xùn)練信號(hào)包括復(fù)訓(xùn)練值，并且其中用于共同量化所述縮放的訓(xùn)練信號(hào)的所述單元(16)對(duì)每個(gè)訓(xùn)練值的實(shí)部與虛部進(jìn)行量化。
18.如權(quán)利要求16或17所述的接收機(jī)，其特征在于還包括單元(24)，用于依據(jù)所述接收的發(fā)射信號(hào)的時(shí)間窗口內(nèi)包含的最大信號(hào)功率來(lái)檢測(cè)誤報(bào)警。
全文摘要
描述了在無(wú)線通信系統(tǒng)內(nèi)提供定時(shí)信息的方法和裝置。定時(shí)信息從接收的發(fā)射信號(hào)中提取。本發(fā)明的方法包括以下步驟在接收側(cè)提供與發(fā)射信號(hào)的已知信號(hào)部分有關(guān)的訓(xùn)練信號(hào)；縮放訓(xùn)練信號(hào)；量化縮放的訓(xùn)練信號(hào)；將接收的發(fā)射信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)部分與縮放的訓(xùn)練信號(hào)相關(guān)，以獲得一個(gè)或多個(gè)相關(guān)結(jié)果；以及依據(jù)相關(guān)結(jié)果確定定時(shí)信息。
文檔編號(hào)H04L7/04GK1522515SQ02813239
公開(kāi)日2004年8月18日 申請(qǐng)日期2002年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月4日
發(fā)明者F·溫格, U·德特馬爾, U·瓦奇斯曼恩, P·施拉姆, F 溫格, 嫠孤 , 羋磯 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司