專利名稱：檢測(cè)單元和用于檢測(cè)數(shù)據(jù)符號(hào)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)單元和一種用于檢測(cè)包含在被解調(diào)的信號(hào)中的數(shù)據(jù)符號(hào)(Datensymbolen)的方法。此外本發(fā)明還涉及一種發(fā)送/接收裝置和具有這種檢測(cè)單元的集成電路。
背景技術(shù)：
本發(fā)明處于電信領(lǐng)域。其特別地處于DSSS電信系統(tǒng)(直接序列擴(kuò)展頻譜)領(lǐng)域，其中在發(fā)送側(cè)借助第一序列、例如PN序列(偽噪聲)進(jìn)行頻帶擴(kuò)展，該頻帶擴(kuò)展在接收機(jī)側(cè)借助第二序列通過相應(yīng)的解擴(kuò)展逆向地被進(jìn)行，其中每個(gè)第二序列都被分配給一個(gè)第一序列并且可以從該第一序列中導(dǎo)出或甚至是與其相同。
在公知的DSSS電信系統(tǒng)中，在接收機(jī)側(cè)所使用的第二序列的元數(shù)(Stufigkeit)、即第二序列的碼片所取的不同值的數(shù)目等于在發(fā)送側(cè)使用的第一序列的元數(shù)。如果第一序列的碼片例如取兩個(gè)邏輯值零和1，或者——對(duì)此是等效的——兩個(gè)相反的值±1，則通常在接收機(jī)中也使用二元的第二序列，其碼片取正好兩個(gè)不同的值，例如零和1或者±1。
在此不利的是，在可以預(yù)期的干擾影響情況下、在如例如由于典型的傳輸信道的失真和/或由于各個(gè)接收機(jī)實(shí)現(xiàn)的退化(Degradation)的情況下，沒有另外的對(duì)策，在判定數(shù)據(jù)符號(hào)時(shí)的錯(cuò)誤概率(符號(hào)錯(cuò)誤率、位錯(cuò)誤率、幀錯(cuò)誤率等等)相對(duì)高，并且由此檢測(cè)的效率相對(duì)低。用于提高效率的對(duì)策、如例如前向均衡技術(shù)或MLSE技術(shù)(最大似然序列估計(jì))或者改進(jìn)的接收機(jī)實(shí)現(xiàn)方案通常以更高的實(shí)施花費(fèi)和/或發(fā)送/接收裝置的提高的能量消耗為條件。
發(fā)明內(nèi)容
在該背景下，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種檢測(cè)單元和一種用于檢測(cè)包含在被解調(diào)的信號(hào)中的數(shù)據(jù)符號(hào)的方法，它們即使在可以預(yù)期的干擾影響之下也實(shí)現(xiàn)低的錯(cuò)誤概率并且仍然能夠?qū)崿F(xiàn)簡單實(shí)施的并且節(jié)能地工作的發(fā)送/接收裝置。此外本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種相應(yīng)的發(fā)送/接收裝置和相應(yīng)的集成電路。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過下述的檢測(cè)單元、發(fā)送/接收裝置、集成電路和方法來解決。
根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)單元，用于檢測(cè)包含在被解調(diào)的信號(hào)中的數(shù)據(jù)符號(hào)，其中在發(fā)送側(cè)借助第一序列進(jìn)行頻帶擴(kuò)展，該第一序列的第一碼片分別取(annehmen)兩個(gè)不同的第一值之一，所述檢測(cè)單元包括a)序列提供單元，其被構(gòu)造用于提供一組具有至少一個(gè)第二碼片的第二序列，其中每個(gè)第二序列被分配(zugeordnet)給一個(gè)第一序列，并且每個(gè)第二碼片取至少兩個(gè)不同的第二值中的相應(yīng)的一個(gè)，這些第二值在數(shù)值上與第一值不同，并且其中該組具有至少一個(gè)第二序列，其比第一序列更多元(hherstufiger)，b)與序列提供單元相連的相關(guān)單元，其被構(gòu)造用于通過將被解調(diào)的信號(hào)與所述組的每個(gè)第二序列相關(guān)來計(jì)算相關(guān)結(jié)果，以及c)與相關(guān)單元相連的分析單元，其被構(gòu)造用于通過分析相關(guān)結(jié)果來導(dǎo)出數(shù)據(jù)符號(hào)的值。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送/接收裝置和根據(jù)本發(fā)明的集成電路分別具有一個(gè)這種檢測(cè)單元。
根據(jù)本發(fā)明的用于檢測(cè)包含在被解調(diào)的信號(hào)中的數(shù)據(jù)符號(hào)的方法，其中發(fā)送側(cè)借助第一序列進(jìn)行頻帶擴(kuò)展，該第一序列的第一碼片分別取兩個(gè)不同的第一值之一，所述方法具有以下步驟a)提供一組具有至少第二碼片的第二序列，其中每個(gè)第二序列都被分配給第一序列，并且每個(gè)第二碼片取至少兩個(gè)不同的第二值中的相應(yīng)的一個(gè)，這些第二值在數(shù)值上與第一值不同，并且其中所述組至少具有一個(gè)第二序列，其比第一序列更多元，b)通過被解調(diào)的信號(hào)與所述組的每個(gè)第二序列相關(guān)來計(jì)算相關(guān)結(jié)果，以及c)通過分析相關(guān)結(jié)果來推導(dǎo)數(shù)據(jù)符號(hào)的值。
本發(fā)明的本質(zhì)在于，借助一組第二序列將被解調(diào)的信號(hào)解擴(kuò)展(entspreizen)，該組具有至少一個(gè)第二序列，其比在發(fā)送側(cè)可被使用的第一序列更多元，并且因此與第一序列相比可以取更多數(shù)目的不同值。在其碼片(“第一碼片”)例如分別取兩個(gè)值±1或0、1(“第一值”)之一的二元的第一序列的情況下，所述組的至少一個(gè)第二序列具有至少一個(gè)碼片(“第二碼片”)，其取至少兩個(gè)在數(shù)值上與第一值不同的“第二”值(例如±2或±2、±4)之一。
這使得即使在可以預(yù)期的干擾影響情況時(shí)，在如由于典型的傳輸信道的失真和/或由于各個(gè)接收機(jī)實(shí)現(xiàn)的退化的情況下，也能夠正確檢測(cè)(判定)被解調(diào)的信號(hào)，這樣當(dāng)數(shù)據(jù)符號(hào)例如通過典型的失真的傳輸信道如頻率選擇性多徑信道或時(shí)變并且頻率選擇性的無線電信道被傳輸、和/或被接收的信號(hào)例如通過接收濾波器而遭受附加的失真、以只有幾個(gè)比特的位寬被量化等等時(shí)，檢測(cè)的錯(cuò)誤概率(符號(hào)錯(cuò)誤率、位錯(cuò)誤率、幀錯(cuò)誤率等等)降低。
此外，本發(fā)明可以非常簡單地實(shí)現(xiàn)，使得簡單構(gòu)造并且節(jié)能地工作的檢測(cè)單元以及由此的發(fā)送/接收裝置的實(shí)施成為可能。當(dāng)——如在工業(yè)監(jiān)視和控制中、在傳感器網(wǎng)絡(luò)中、在自動(dòng)化中或在計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備領(lǐng)域中——極其小的能量需求和非常簡單的可實(shí)現(xiàn)性是絕對(duì)必要的時(shí)，這則是特別有利的。雖然本發(fā)明并不局限于IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.15.4，但是示例性地，在針對(duì)該通信標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)送/接收裝置的情況下情況是如此。
本發(fā)明的有利的構(gòu)型和改進(jìn)方案可以由下述內(nèi)容以及參照附圖的描述中得出。
在根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)單元或根據(jù)本發(fā)明的方法的一種有利的擴(kuò)展方案中，至少一個(gè)第二碼片的值和/或第二碼片在其第二序列中的碼片位置被這樣選擇，使得當(dāng)這些數(shù)據(jù)符號(hào)通過至少一個(gè)典型傳輸信道被傳輸時(shí)，檢測(cè)的錯(cuò)誤概率由于與該第二序列的相關(guān)而減小。通過這種方式，即第二序列的第二碼片的值和/或在該第二序列中的第二碼片的碼片位置被這樣選擇，使得在通過至少一個(gè)典型的(特定的)傳輸信道傳輸數(shù)據(jù)符號(hào)時(shí)檢測(cè)的錯(cuò)誤概率降低，改善了檢測(cè)的效率。
在另一種有利的擴(kuò)展方案中，在第二序列中存在的第二碼片的數(shù)目被這樣選擇，使得當(dāng)數(shù)據(jù)符號(hào)通過至少一個(gè)典型的傳輸信道傳輸時(shí)，超過該數(shù)目的數(shù)量的第二碼片不導(dǎo)致檢測(cè)的錯(cuò)誤概率的顯著降低。由此能夠?qū)崿F(xiàn)特別簡單的實(shí)施。
在另一種有利的擴(kuò)展方案中，每個(gè)第二碼片取至少兩個(gè)不同的第二值中的相應(yīng)的一個(gè)，這些第二值在數(shù)值上分別等于2的正整數(shù)次冪。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)在小的錯(cuò)誤概率情況下特別簡單的實(shí)施，因?yàn)榻邮諜C(jī)側(cè)的相關(guān)單元不必執(zhí)行真正(reelle)的乘法。
優(yōu)選的是，每個(gè)第二碼片取四個(gè)不同的第二值中的相應(yīng)的一個(gè)，這些第二值在數(shù)值上等于第一值之一的兩倍或四倍的值。通過這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)特別簡單的實(shí)施。
優(yōu)選的是，每個(gè)第二碼片取兩個(gè)不同的第二值的相應(yīng)的一個(gè)，這些第二值在數(shù)值上等于第一值之一的兩倍的值。通過這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)特別簡單的實(shí)施。
在另一種有利的擴(kuò)展方案中，第二序列的每個(gè)第二碼片的代數(shù)符號(hào)與在接收機(jī)側(cè)可使用的、被分配給第一序列的二元序列的位置相同的碼片的代數(shù)符號(hào)一致，其中為所述第一序列分配了該第二序列。通過這種方式，即第二碼片的代數(shù)符號(hào)同分別與實(shí)際接收機(jī)側(cè)可使用的二元序列的各個(gè)位置相同的(即下標(biāo)相同的)碼片的代數(shù)符號(hào)一致，降低了錯(cuò)誤概率以及實(shí)施開銷。
在另一種有利的擴(kuò)展方案中，每個(gè)第二序列具有至少一個(gè)第三碼片，該碼片分別取兩個(gè)不同的第三值之一，這些第三值在數(shù)值上與第一值之一一致。通過這種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)特別簡單的實(shí)施。此外，這樣避免了對(duì)于效率有害的情況，即第二序列的整個(gè)碼片值僅僅通過固定的(即碼片下標(biāo)與碼片下標(biāo)相同的)因子(Faktor)而與實(shí)際上接收機(jī)側(cè)地待使用的二元序列的根據(jù)下標(biāo)相應(yīng)的碼片值相區(qū)別。
優(yōu)選的是，在每個(gè)第二序列中，第二和第三碼片的總數(shù)與在該第二序列中一共存在的碼片的數(shù)目一致。由此，在第二序列中不存在既不取第一值也不取第二值的碼片，這簡化了實(shí)施。
在根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)單元的一種有利的擴(kuò)展方案中，由序列提供單元所提供的組一共包含n≥1個(gè)第二序列，而相關(guān)單元具有n個(gè)乘法單元以及n個(gè)連接在后面的集成單元，其中分別與序列提供單元連接的乘法單元計(jì)算n個(gè)乘積信號(hào)，其方式是被解調(diào)的信號(hào)的(個(gè)別地延遲的或不延遲的)信號(hào)值與第二序列的每一個(gè)的碼片值相乘，并且隨后每個(gè)積分單元(Integrationseinheit)提供一個(gè)相關(guān)結(jié)果，其方式是，相應(yīng)的乘積信號(hào)的一些信號(hào)值被相加。相關(guān)單元的這種實(shí)現(xiàn)非常簡單，需要非常少的工作能量并且能夠?qū)崿F(xiàn)在檢測(cè)錯(cuò)誤率方面的高效率。
優(yōu)選的是，乘法單元具有用于代數(shù)符號(hào)反相(Vorzeichenumkehr)的裝置以及用于移位的裝置。由此進(jìn)一步降低了檢測(cè)單元的硬件開銷和能量消耗。
在另一種有利的擴(kuò)展方案中，序列提供單元具有恰好一個(gè)存儲(chǔ)器裝置，該存儲(chǔ)器裝置被構(gòu)造用于存儲(chǔ)恰好一個(gè)(即僅僅一個(gè))第二序列。其大小被這樣測(cè)定的存儲(chǔ)器裝置可以有利地非常簡單地實(shí)施并且節(jié)能地運(yùn)行。
優(yōu)選的是，存儲(chǔ)器裝置作為反饋式移位寄存器被實(shí)施。由串聯(lián)的寄存器單元構(gòu)成的移位寄存器的非常簡單的結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)具有非常小的能量需求的序列提供單元的有效且簡單的實(shí)現(xiàn)。這樣，計(jì)算存儲(chǔ)器地址例如還需要針對(duì)該移位寄存器的復(fù)雜的控制邏輯。
優(yōu)選的是，序列提供單元在移位寄存器的相應(yīng)的(多個(gè))寄存器單元的輸出端提供第二序列。為此設(shè)置了用于給反饋式移位寄存器提供時(shí)鐘的裝置。由此，可以非常簡單地提供所述組的、具有或沒有彼此之間的時(shí)間偏移的全部第二序列。
以下本發(fā)明借助在附圖的示意性視圖中說明的實(shí)施例來進(jìn)一步闡述。其中
圖1示出了具有本發(fā)明的發(fā)送/接收裝置的、根據(jù)IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.15.4的“無線個(gè)人域網(wǎng)”(WPAN)；圖2示出了具有本發(fā)明的檢測(cè)單元的接收單元；圖3示出了本發(fā)明的檢測(cè)單元的一個(gè)實(shí)施例；以及圖4示出了對(duì)于根據(jù)圖3的檢測(cè)單元的效率的模擬結(jié)果。
在附圖中，相同的和功能相同的元件和信號(hào)——只要沒有另外說明——都設(shè)置以相同的參考標(biāo)號(hào)。
雖然原理上可以在任意的DSSS通信系統(tǒng)中應(yīng)用，以下本發(fā)明還是借助根據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.15.4的“ZigBee”通信系統(tǒng)的例子來闡述。
為了在相對(duì)短的距離上無線傳輸信息，可以使用所謂的“無線個(gè)人域網(wǎng)”(WPAN)，其需要少的或者甚至不需要基礎(chǔ)設(shè)施，使得可以針對(duì)廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域采用小的、簡單的、有效使用能量并且成本低的設(shè)備。
標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.15.4詳細(xì)說明了低速率的WPAN，其以直至最大250kbit/s的原始數(shù)據(jù)率以及固定的或移動(dòng)的設(shè)備而適合于在工業(yè)監(jiān)視和控制中、在傳感器網(wǎng)絡(luò)中、在自動(dòng)化中和在計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備的領(lǐng)域中，以及適合于互動(dòng)游戲。除了該設(shè)備的非常簡單和成本低的可實(shí)施性外，對(duì)于這些應(yīng)用，極其小的能量需求具有決定性的意義。這樣，以該標(biāo)準(zhǔn)，力求達(dá)到幾個(gè)月直至幾年的電池工作時(shí)間。
在物理層的層面上，在幾乎可世界范圍地使用的、2.4GHz附近的ISM頻帶(工業(yè)，科研，醫(yī)療)中，IEEE 802.15.4詳細(xì)說明了針對(duì)fB＝250kbit/s的原始數(shù)據(jù)率的、具有fC＝2Mchip/s的碼片速率的頻帶擴(kuò)展(Spreading)以及偏置QPSK調(diào)制(四相相移鍵控)。
圖1示出了根據(jù)IEEE 802.15.4的一個(gè)WPAN10的一個(gè)例子。其包括三個(gè)以固定或移動(dòng)設(shè)備形式的發(fā)送/接收裝置(收發(fā)機(jī)，TRX)11-13，它們借助無線電信號(hào)無線地交換信息。發(fā)送/接收裝置11是所謂的全功能設(shè)備，它承擔(dān)WPAN協(xié)調(diào)器(WPAN-Koordinators)的功能，而發(fā)送/接收裝置12、13是所謂的部分功能設(shè)備(Teilfunktionsgeraete)，它們被配置給全功能設(shè)備11并且只能與它交換數(shù)據(jù)。除了在圖1中示出的星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌谠撏負(fù)渲须p向的數(shù)據(jù)傳輸只能在每一個(gè)部分功能設(shè)備12、13和全功能設(shè)備11之間進(jìn)行，而不能在部分功能設(shè)備12、13之間進(jìn)行，該標(biāo)準(zhǔn)還設(shè)置了所謂的“對(duì)等(Peer-to-Peer)”拓?fù)洌渲腥康娜δ茉O(shè)備都可以分別與所有其它的全功能設(shè)備通信。
發(fā)送/接收裝置11-13分別包括一個(gè)天線14，一個(gè)與天線相連接的發(fā)送單元(發(fā)射機(jī)，TX)15，一個(gè)與天線相連接的接收單元(接收機(jī)，RX)16以及一個(gè)與發(fā)送單元和接收單元相連接的控制單元(控制單元，CTRL)17，用于控制發(fā)送和接收單元15、16。此外，發(fā)送/接收裝置11-13分別包含一個(gè)在圖1中未被示出的、電池形式的能量供應(yīng)單元，用于單元15-17以及可能另外的部件如傳感元件、執(zhí)行器、接口等等的能量供應(yīng)。
以下的出發(fā)點(diǎn)是，數(shù)據(jù)傳輸在2.4GHz附近的ISM頻帶中進(jìn)行。
每個(gè)發(fā)送/接收裝置的發(fā)送單元15將各個(gè)待發(fā)送的數(shù)據(jù)流根據(jù)IEEE802.15.4轉(zhuǎn)化為待通過其天線14發(fā)射的無線電信號(hào)。為此，待發(fā)送的數(shù)據(jù)流(原始數(shù)據(jù)率fB＝250kbit/s)首先被變換為PN序列(偽噪聲)的一個(gè)序列，其方式是，在每個(gè)符號(hào)周期(Symbolperiode)中(TS＝16μs)使用四個(gè)數(shù)據(jù)位，以便從一共16個(gè)準(zhǔn)正交PN序列P0，P1，...，P15的序列庫中選出一個(gè)PN序列。由此，符號(hào)值特定的、由32個(gè)碼片組成的PN序列被分配給每個(gè)由四個(gè)數(shù)據(jù)位組成的符號(hào)d0，d1，d2，...(碼片速率fC＝2Mchip/s)。該至PN序列的變換對(duì)應(yīng)于頻帶擴(kuò)展(spreading)。彼此相繼的PN序列接著借助半正弦脈沖成形被偏置QPSK調(diào)制(四相相移鍵控)，頻譜上被推移到ISM頻帶中并且最后為了傳輸而被放大。
相應(yīng)地，每個(gè)發(fā)送/接收裝置的接收單元16將由其天線14接收的(以及由另一發(fā)送/接收裝置的發(fā)送單元根據(jù)IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.15.4生成的)無線電信號(hào)盡可能無誤地轉(zhuǎn)化為被發(fā)送的數(shù)據(jù)，其方式是該無線電信號(hào)此外被解調(diào)并且數(shù)據(jù)接著被檢測(cè)(判定)。
在此，發(fā)送/接收裝置的發(fā)送單元15和接收單元16是(在圖1中未被示出的)集成電路(IC)、例如ASIC(專用集成電路)的一部分，而控制單元17通過(同樣未被示出的)微控制器來實(shí)現(xiàn)。有利的是，發(fā)送/接收裝置也可以只具有一個(gè)(例如實(shí)施為ASIC的)IC，其履行發(fā)送單元15、接收單元16和控制單元17的功能。
圖2示出了一個(gè)非相干的接收單元(RX)16的方塊圖，以下的串聯(lián)的功能塊包括一個(gè)內(nèi)部接收機(jī)(iREC)21，一個(gè)差分(differentiellen)解調(diào)器(DEMOD)22和一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)單元28，該檢測(cè)單元28包括一個(gè)相關(guān)單元(COR)23和一個(gè)連接在后面的分析單元(EVAL)24以及一個(gè)與相關(guān)單元23相連接的序列提供單元(SEQ)25。此外，該接收單元16還可選地包括一個(gè)在解調(diào)器22和檢測(cè)單元28之間的均衡器(EQ)26。
與發(fā)送/接收裝置的天線14相連接的內(nèi)部接收機(jī)21以在發(fā)送側(cè)所使用的PN序列(fC)的碼片的時(shí)鐘將被接收的無線電信號(hào)r轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袕?fù)數(shù)值的采樣值的復(fù)基帶信號(hào)b(包絡(luò))。在此，每個(gè)復(fù)數(shù)采樣值都包括實(shí)部(同相分量I)和虛部(正交分量Q)。復(fù)數(shù)值的信號(hào)如基帶信號(hào)b在附圖中通過具有雙線的箭頭示出。
基帶信號(hào)b接著通過差分解調(diào)器22被轉(zhuǎn)變?yōu)楸唤庹{(diào)的信號(hào)，該被解調(diào)的信號(hào)具有以碼片時(shí)鐘fC的實(shí)數(shù)的信號(hào)值。有利的是，差分解調(diào)器22生成一個(gè)被解調(diào)的信號(hào)，其信號(hào)值替代所謂的硬比特(Hardbits)(即二元(Zweistufige)的值)而具有所謂的軟信息值(Soft-Informationswerte)(更多元的信號(hào)值)。
被解調(diào)的信號(hào)接著被可選地部分地均衡。為此所設(shè)置的簡單的均衡器26優(yōu)選地確定該被解調(diào)的信號(hào)的一個(gè)平均值，并且接著通過將該平均值減去直流部分來釋放該信號(hào)。下面將用s來表示該被差分解調(diào)的(并且必要時(shí)被均衡的)信號(hào)。
接著在被差分解調(diào)的(并且必要時(shí)被均衡的)信號(hào)s中所包含的數(shù)據(jù)符號(hào)d0，d1，d2，...通過根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)單元28被檢測(cè)，即被判定。為此以碼片時(shí)鐘fC存在的信號(hào)s首先在相關(guān)單元(COR)23中與序列F0，F(xiàn)1，...，F(xiàn)7的組進(jìn)行相關(guān)并且通過這種方式被解擴(kuò)展，其中所述組由序列提供單元25來提供。這導(dǎo)致了相關(guān)結(jié)果rsF0，rsF1，...，rsF7，這些相關(guān)結(jié)果給出了對(duì)于信號(hào)s與相應(yīng)的序列F0，F(xiàn)1，...，F(xiàn)7的一致性的程度。在分析單元(EVAL)24中，這些相關(guān)結(jié)果rsF0，rsF1，...，rsF7最后被分析并且數(shù)據(jù)符號(hào)d0，d1，d2，...被檢測(cè)(判定)。在檢測(cè)中的錯(cuò)誤判定的概率越低，即符號(hào)錯(cuò)誤率、位錯(cuò)誤率或幀錯(cuò)誤率越低，則檢測(cè)單元28的效率越高。
以下參照附圖3描述本發(fā)明的檢測(cè)單元28的一個(gè)實(shí)施例。而首先描述，根據(jù)圖2的由序列提供單元25所提供的序列F0，F(xiàn)1，...，F(xiàn)7如何獲得和被確定。
以下，在發(fā)送側(cè)可使用的PN序列P0，P1，...，P15被稱為“第一”序列并且根據(jù)本發(fā)明的在接收機(jī)側(cè)待提供的序列F0，F(xiàn)1，...，F(xiàn)7被稱為“第二”序列。
在下表中，此外說明了第一序列和第二序列的碼片值。
第一序列P0，P1，...，P15是根據(jù)IEEE 802.15.4的16個(gè)準(zhǔn)正交序列。每個(gè)第一序列P0，P1，...，P15包括32個(gè)碼片，它們分別取一個(gè)邏輯零(0)或一(1)的值，使得該第一序列被二元地構(gòu)造。如從表中可以看到的那樣，第一序列P0的例如第一的八個(gè)碼片具有邏輯值{1 1 0 1 1 0 01}。替代邏輯值{0，1}，為此可以使用相對(duì)的值，例如相反的值+1或-1。不取決于此地，第一序列的碼片所取的兩個(gè)不同的值在下面被稱為“第一”值。
對(duì)于例如第一序列P0的碼片，為了簡化描述而引入以下參數(shù)P0c0(P0的具有下標(biāo)零(c0)的碼片在表中最左邊示出)，，P0c1(P0的具有下標(biāo)1(c1)的碼片，...，P0c31(具有下標(biāo)31(c31)的碼片)，在表中在最右邊示出)。與此類似，例如P5c2表示序列P5的具有下標(biāo)2的碼片，即在表格的P5行中從左邊第三個(gè)碼片。此外，第一序列P0，P1，...的碼片在下面也被稱為“第一”碼片。
在該表中，在每個(gè)第一序列P0，P1，...之下都記入了分配給相應(yīng)的第一序列的、并且在接收機(jī)側(cè)可用于解擴(kuò)展/相關(guān)的序列G0，G1，...，或G15。這些同樣是二元的序列與前面參照?qǐng)D2所闡述的具有差分解調(diào)的接收方案相匹配。這些序列的碼片值從每個(gè)被分配的第一序列的每兩個(gè)相鄰的第一碼片的邏輯值的邏輯XOR運(yùn)算借助該邏輯結(jié)果值最后向相反值+1和-1中的變換來得到，其中為了清楚起見，在表中只記入了這些值的代數(shù)符號(hào)。與上面所介紹的參數(shù)類似，例如G4c8表示序列G4的具有下標(biāo)位8的碼片。
在二元序列G0，G1，...的每個(gè)的下方，在表中記入了分配給相應(yīng)的第一序列并且在接收機(jī)側(cè)可用于解擴(kuò)展/相關(guān)的一個(gè)另外的四元(vierstufige)序列F0，F(xiàn)1，...，它們的碼片分別取值±1和±2之一，其中在表中在針對(duì)相應(yīng)的序列F0，F(xiàn)1，...的行中只記入了碼片值的數(shù)值(絕對(duì)值)(例如對(duì)于在F0行中從左邊的第五碼片|F0c4|＝2)并且代數(shù)符號(hào)從各個(gè)位于其上的針對(duì)相應(yīng)的序列G0，G1，...的行中得到(在上面的例子中，G0c4＝-1，這樣F0c4＝-2)。上面的八個(gè)序列F0，F(xiàn)1，...，F(xiàn)7是根據(jù)本發(fā)明待提供的第二序列的組。
第二序列F0因此具有以下的碼片值F0＝{+1 +2 +1 -1 -2 -1 -2 -2 -1 +1 +2 +1 -1 +1 +1 +1 ...... +1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -2 -1 +1 +1 -1 +1 +1 -1 -1} (1)從表中可以看到，上部的八個(gè)序列F0，F(xiàn)1，...，F(xiàn)7只是通過它們的碼片值的周期推移而彼此區(qū)別。這樣，在周期擴(kuò)展情況下可以看出，例如在序列F0的開始出現(xiàn)的數(shù)值模式(Wertmuster){+1 +2 +1 -1 -2 -1}在序列F1中從碼片F(xiàn)1c4開始，在序列F2中從F2c8開始，在F3中從F3c12開始，在F4中從F4c16開始，...，并且最后在F7中從F7c28開始。下部的八個(gè)序列F8，F(xiàn)9，...，F(xiàn)15也僅僅通過周期推移而彼此區(qū)別。
此外可以確定的是，對(duì)于源自組F0，F(xiàn)1，...，F(xiàn)7中的每個(gè)序列都存在一個(gè)源自組F8，F(xiàn)9，...，F(xiàn)15的序列，它們只是通過其所有的碼片值的代數(shù)符號(hào)相反而彼此區(qū)別。例如比較序列F0和F8，則可確定，所有的下標(biāo)相同的碼片值只是以其代數(shù)符號(hào)而相區(qū)別。因?yàn)檫@對(duì)于序列對(duì)F1/F9、F2/F10等等也適用，所以可以確定，組F0，F(xiàn)1，...，F(xiàn)7的所有序列都以“被翻轉(zhuǎn)的(invertierter)”形式被包含在組F8，F(xiàn)9，...，F(xiàn)15中。
在前面的段落中所提及的序列F0，F(xiàn)1，...的特征能夠使得相關(guān)單元23、分析單元24和序列提供單元25以及由此圖2中的檢測(cè)單元28的實(shí)現(xiàn)特別簡單。這種實(shí)現(xiàn)在下面參照?qǐng)D3來描述。
第二序列F0，F(xiàn)1，...，F(xiàn)7的那些取在數(shù)值上與第一碼片的值(即與“第一”值)相區(qū)別的值的碼片在下面被稱為“第二”碼片。第二碼片所取的值被稱為“第二值”。
第二序列F0，F(xiàn)1，...，F(xiàn)7的那些取在數(shù)值上與第一值之一一致的值的碼片在下面被稱為“第三”碼片。第三碼片所取的值被稱為“第三”值。
根據(jù)表或者等式(1)，序列F0由此一共具有M0＝6個(gè)第二碼片F(xiàn)0c1，F(xiàn)0c4，F(xiàn)0c6，F(xiàn)0c7，F(xiàn)0c10和F0c23，它們分別取第二值±2之一。此外，F(xiàn)0一共具有32-M0＝26個(gè)第三碼片F(xiàn)0c0，F(xiàn)0c2，F(xiàn)0c3，F(xiàn)0c5，F(xiàn)0c8，F(xiàn)0c9，F(xiàn)0c11，...，F(xiàn)0c22，F(xiàn)0c24，...，F(xiàn)0c31，它們分別取第三值±1之一。由于前面所提及的特征，序列F1，F(xiàn)2，...，F(xiàn)7也分別包括M1＝6，M2＝6，...或M7＝6個(gè)第二和26個(gè)第三碼片。
下面將示例性地描述，如何有利地確定這些第二序列F0，F(xiàn)1，...，F(xiàn)7。首先可以確定，在前面描述的情況中，實(shí)際上接收機(jī)側(cè)待使用的二元序列G0，G1，...G15只是通過周期推移和/或代數(shù)符號(hào)變換而彼此區(qū)別。這些特征明顯簡化了接收單元的實(shí)施，并且因此也應(yīng)該對(duì)于本發(fā)明的接收機(jī)側(cè)待使用的序列F0，F(xiàn)1，...適用。就此而言，在該情況中確定一個(gè)單個(gè)的第二序列(例如F0)并且另外的第二序列通過周期的推移和/或所有碼片值的代數(shù)符號(hào)變換而從F0來推導(dǎo)是足夠的。如上面所描述的那樣，該第二序列F0的碼片的代數(shù)符號(hào)相應(yīng)于二元序列G0的下標(biāo)相同的碼片的那些代數(shù)符號(hào)。由此，還可以確定這些第二碼片在序列F0中的位置(下標(biāo))。
這些位置可以預(yù)先例如通過Monte-Carlo仿真來確定，其方式是在其中進(jìn)行了以序列P0的擴(kuò)展的發(fā)送信號(hào)通過對(duì)于相應(yīng)的應(yīng)用典型的傳輸信道而被傳輸(在IEEE 802.15.4的情況下例如通過典型的頻率選擇性室內(nèi)信道)，并且接著在接收機(jī)側(cè)被檢測(cè)，其中為了解擴(kuò)展/相關(guān)而使用了一個(gè)第一測(cè)試序列，該測(cè)試序列從根據(jù)上表的序列G0中得出，其方式是(僅僅)碼片G0c0的值被加倍到2。對(duì)于通過使用該第一測(cè)試序列的檢測(cè)，求得錯(cuò)誤概率(位錯(cuò)誤率、符號(hào)錯(cuò)誤率、幀錯(cuò)誤率等等)。接著該接收信號(hào)在不變的接收功率下使用一個(gè)第二測(cè)試序列來檢測(cè)，其中替代碼片G0c0，根據(jù)下標(biāo)緊接著的碼片G0c1在其值上被加倍(G0c1＝2)并且又求得一個(gè)錯(cuò)誤概率。這種方法繼續(xù)直到第32個(gè)測(cè)試序列，在該測(cè)試序列的情況下(只有)碼片G0c31在其值上被加倍(G0c31＝-2)。最后，求得那個(gè)在其值加倍的情況下導(dǎo)向了最低的錯(cuò)誤概率的碼片的位置即下標(biāo)。由此確定了F0的第一個(gè)“第二”碼片的位置。
為了確定另一“第二”碼片的位置，以另外的測(cè)試序列進(jìn)行了另外的Monte-Carlo仿真，這些仿真保留了第一個(gè)“第二”碼片的在值上的加倍并且分別將另一還未被加倍的碼片值加倍。這里也求得了導(dǎo)向了最低的錯(cuò)誤概率的那個(gè)位置作為該另外的“第二”碼片的位置(下標(biāo))。該方法被繼續(xù)，直到或者序列F0的預(yù)先給定的數(shù)目M0個(gè)第二碼片在其位置中被確定，或者直到錯(cuò)誤概率不可能再有繼續(xù)的顯著的降低。本發(fā)明的待提供的第二序列F0作為以該方法所找到的最佳的測(cè)試序列而得到。
該方法可以針對(duì)一個(gè)、例如一個(gè)對(duì)于相應(yīng)的應(yīng)用典型的“最壞情況”-傳輸信道或者對(duì)于多個(gè)典型的傳輸信道來實(shí)施，其中則例如使其適應(yīng)在所有典型的傳輸信道上平均獲得的錯(cuò)誤概率。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，第二碼片不僅取兩個(gè)不同的第二值(±2)，而且取至少兩個(gè)另外的第二值。在該情況中，在一個(gè)仿真方法的框架中也對(duì)于一個(gè)第二碼片選出了這個(gè)第二值，該第二值導(dǎo)向必要時(shí)平均的最低錯(cuò)誤概率。有利的是，在此，第二值在數(shù)值上等于2的正整數(shù)次冪(例如2，4，8，16，...)，因?yàn)榻柚莆豢梢苑浅：唵蔚剡M(jìn)行與這些第二值(±2，±4，±8，±16，...)的相乘。
圖3示出了圖2中的本發(fā)明的檢測(cè)單元28的一個(gè)實(shí)施例的方塊圖。
序列提供單元25具有一個(gè)與相關(guān)單元23相連接的存儲(chǔ)器裝置34，其大小這樣確定，使得恰好可以儲(chǔ)存一個(gè)第二序列。在參照上表闡述的第二序列F0，F(xiàn)1，...的情況中，存儲(chǔ)器裝置34也適合于儲(chǔ)存32個(gè)碼片值。在四元的第二碼片時(shí)，這意味著僅僅為64位的存儲(chǔ)器單元需求。
優(yōu)選的是，存儲(chǔ)器裝置作為具有共計(jì)32個(gè)寄存器單元34-0，34-1，...，34-31的反饋式移位寄存器34來實(shí)施，用于儲(chǔ)存第二序列的每個(gè)碼片值。在圖3中示例性地示出了移位寄存器34的一個(gè)狀態(tài)，其中寄存器單元34-0，34-1，...，34-31從左向右具有根據(jù)等式(1)的第二序列F0的碼片值。若移位寄存器的寄存器單元現(xiàn)在被以碼片時(shí)鐘fC來提供時(shí)鐘(未在圖3中示出)，則寄存器單元的被儲(chǔ)存的內(nèi)容每個(gè)碼片周期1/fC向左移動(dòng)一個(gè)寄存器單元，這樣在第一寄存器單元34-0的輸出端上在隨后的32個(gè)碼片周期中提供了該第二序列F0。由于在移位寄存器中的反饋，該內(nèi)容的推移循環(huán)地進(jìn)行，因此第二序列F0在持續(xù)的時(shí)鐘的情況下緊接地重復(fù)。
如上面參照表所闡述的那樣，另外的第二序列F1，F(xiàn)2，...，F(xiàn)7僅僅通過循環(huán)的推移而與第二序列F0相區(qū)別。因此，所述第二序列F1，F(xiàn)2，...，F(xiàn)7可以或者同樣在第一寄存器單元34-0的輸出端(自然時(shí)間上比F0更遲地開始)或者在另外的寄存器單元的輸出端(具有或沒有關(guān)于F0的時(shí)間偏移地)被截取。
在圖3中示出了，當(dāng)其他的第二序列F1，F(xiàn)2，...，F(xiàn)7應(yīng)該同時(shí)地、即在與第二序列F0相同的時(shí)間間隔中被提供時(shí)，在哪些寄存器單元上截取它們。按照前面闡述的表，例如第二序列F7以數(shù)值模式{-2 -1 -2 -2 -1}開始。該數(shù)值模式在第二序列F0中可以以從左邊的第五個(gè)碼片開始、即以碼片F(xiàn)0c4開始而被識(shí)別。由于這個(gè)原因，當(dāng)F7在第五寄存器單元34-4的輸出端并且F0-如已經(jīng)闡述的那樣——在第一寄存器單元34-0的輸出端被截取時(shí)，圖3中的反饋式移位寄存器34于是準(zhǔn)確同時(shí)地提供第二序列F0和F7。類似的考慮顯示，如在圖3中所示地，另外的第二序列F1，F(xiàn)2，...，F(xiàn)6在寄存器單元34-28，34-24，34-20，34-16，34-12或34-8的輸出端被同時(shí)提供。為了同時(shí)提供八個(gè)序列F0，F(xiàn)1，...，F(xiàn)7的組，因此根據(jù)圖3設(shè)計(jì)了提供單元25的八個(gè)輸出端，它們與寄存器單元34-0，34-28，34-24，34-20，34-16，34-12，34-8或34-4的輸出端相連接。
通過這種方式可能的是，借助只具有32個(gè)寄存器單元的反饋式移位寄存器34來實(shí)現(xiàn)一種非常簡單的并且節(jié)能的序列提供單元25，該序列提供單元25適合于提供所有的八個(gè)第二序列F0，F(xiàn)1，...，F(xiàn)7，其中所述反饋式移位寄存器例如以根據(jù)等式(1)(預(yù)先例如借助前面描述的仿真方法而確定)的第二序列F0的碼片值來初始化。八個(gè)序列F8，F(xiàn)9，...，F(xiàn)15沒有被提供。這顯著地簡化了相關(guān)單元23和分析單元24的實(shí)現(xiàn)，如在下面詳細(xì)描述的那樣。
相關(guān)單元23具有八個(gè)乘法單元35-0，35-1，...，35-7，其分別具有兩個(gè)輸入端和同樣的八個(gè)、分別連接在乘法單元之后的積分單元36-0，36-1，...，36-7。
給乘法單元35-0，35-1，...，35-7的第一輸入端分別輸入同樣的信號(hào)、即(必要時(shí)被均衡的)被解調(diào)的信號(hào)s(參見圖2)。乘法單元35-0，35-1，...，35-7的第二輸入端與反饋式移位寄存器34的寄存器單元34-0，34-28，34-24，34-20，34-16，34-12，34-8或34-4的輸出端相連接，使得第二序列F0，F(xiàn)1，...或F7被輸送給它們。
以下闡述相關(guān)單元的第i個(gè)分支的工作原理，其中i＝0，1，...，7。乘法單元35-i將(必要時(shí)被均衡的)被解調(diào)的信號(hào)s的值與第二序列Fi的碼片值相乘，并且這樣計(jì)算出一個(gè)乘積信號(hào)ti。這樣，每個(gè)符號(hào)周期TS生成乘積信號(hào)ti的32個(gè)信號(hào)值。連接在后面的積分單元36-i將該相應(yīng)的乘積信號(hào)ti的32個(gè)信號(hào)值中的預(yù)給定數(shù)目個(gè)相加，并且這樣每個(gè)符號(hào)周期提供一個(gè)相關(guān)結(jié)果rsFi。
根據(jù)前面的表，第二序列的碼片可以取四個(gè)值±1和±2。(必要時(shí)被均衡的)被解調(diào)的信號(hào)s與第二序列的碼片值的相乘在該情況中則使得被解調(diào)的信號(hào)s的代數(shù)符號(hào)反相和/或值的加倍。因此，乘法單元35-0，35-1，...，35-7有利地分別具有一個(gè)代數(shù)符號(hào)反相器和一個(gè)移位器。
分析單元24具有與一個(gè)積分單元36-0，36-1，...，36-7相連接的最大值確定單元(MAX)37和一個(gè)連接在后面的分配單元(MAP)38。
最大值確定單元37每個(gè)符號(hào)周期地將八個(gè)相關(guān)結(jié)果rsF0，rsF1，...，rsF7在數(shù)值上相互比較并且求得數(shù)值最大的相關(guān)結(jié)果rsFmax的(帶有代數(shù)符號(hào)的)值以及具有在0和7之間的整數(shù)值的序列下標(biāo)k，該下標(biāo)說明，第二序列F0，F(xiàn)1，...，F(xiàn)7的哪個(gè)被分配該帶有代數(shù)符號(hào)的值。若例如相關(guān)結(jié)果rsF5具有在所有八個(gè)相關(guān)結(jié)果中的最大數(shù)值，則最大值確定單元37求得帶有代數(shù)符號(hào)的值rsFmax＝rsF5以及序列下標(biāo)k＝5，其指明為第二序列F5。
分配單元38進(jìn)行實(shí)際的運(yùn)算，即在相關(guān)單元中僅僅與八個(gè)第二序列F0，F(xiàn)1，...，F(xiàn)7進(jìn)行了相關(guān)，而并沒有與八個(gè)序列F8，F(xiàn)9，...，F(xiàn)15進(jìn)行相關(guān)。由于上面所描述的序列特征，根據(jù)該特征對(duì)于每個(gè)第二序列F0，F(xiàn)1，...，F(xiàn)7存在序列F8，F(xiàn)9，...，F(xiàn)15之一，其僅僅通過其所有碼片值的代數(shù)符號(hào)反相相區(qū)別，所以例如對(duì)于F13的相關(guān)結(jié)果僅僅在代數(shù)符號(hào)上與對(duì)于F5的相關(guān)結(jié)果相區(qū)別。出于這個(gè)原因，分配單元38分析出rsFmax的代數(shù)符號(hào)。
分配單元38由序列下標(biāo)k和rsFmax的代數(shù)符號(hào)確定被發(fā)送的數(shù)據(jù)符號(hào)d0，d1，...的值。若帶有代數(shù)符號(hào)的值rsFmax為正，則確定了第一的八個(gè)序列P0，P1，...，P7中的這樣一個(gè)序列所被分配的數(shù)據(jù)符號(hào)值，其中具有序列下標(biāo)k的第二序列即Fk被分配給所述這個(gè)序列。若例如第一序列P5被分配給數(shù)據(jù)符號(hào)值d＝5，并且第二序列F5又如上面參照表所闡述的那樣，被分配給該序列P5，則在上面的例子中，如果rsFmax＝rsF5＞0，則分配單元38確定數(shù)據(jù)符號(hào)值為d＝k＝5。
而如果帶有代數(shù)符號(hào)的值reFmax是負(fù)的，則分配單元38確定第二的八個(gè)序列P8，P9，...，P15中的這樣一個(gè)序列所被分配的數(shù)據(jù)符號(hào)值，其中與具有序列下標(biāo)k的第二序列(Fk)相反的序列被分配給所述這樣一個(gè)序列。如果例如第一序列P13被分配給數(shù)據(jù)符號(hào)值d＝13，并且如上面參照表所闡述的那樣，序列F13＝-F5又被分配給該第一序列P13，則在上面的例子中，如果rsFmax＝rsF5≤0，則分配單元38確定數(shù)據(jù)符號(hào)值為d＝k+8＝13。
參照?qǐng)D3所描述的本發(fā)明的檢測(cè)單元的實(shí)施例只需要一個(gè)64位的最小存儲(chǔ)器，只需要八個(gè)乘法單元，這些乘法單元優(yōu)選地實(shí)施為代數(shù)符號(hào)反相器/移位器，只需要8個(gè)積分單元，一個(gè)最大值確定單元和一個(gè)簡單的分配單元。該檢測(cè)單元可以簡單地被實(shí)現(xiàn)并且特點(diǎn)在于低的能量需求。
圖4示出了通過測(cè)量而證實(shí)的、對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)單元或根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)方法的效率的仿真結(jié)果。在仿真研究的框架中，根據(jù)IEEE802.15.4生成了含有數(shù)據(jù)幀的發(fā)送信號(hào)，通過典型的傳輸信道的隨機(jī)模型傳輸，并且最后通過根據(jù)圖2的接收單元16來接收。在根據(jù)圖2和3的檢測(cè)單元28中，被解調(diào)的信號(hào)借助前面描述的第二序列F0，F(xiàn)1，...，F(xiàn)7被解擴(kuò)展了并且數(shù)據(jù)符號(hào)d0，d1，...被檢測(cè)。作為針對(duì)效率的度量，求出了幀錯(cuò)誤率FER(frame error rate)。在圖4中，對(duì)于三種典型的傳輸信道ch1-ch3，這樣求得的幀錯(cuò)誤率FER，與在天線端子(Prec)上的功率對(duì)數(shù)相關(guān)地以實(shí)線形式被示出。當(dāng)為了解擴(kuò)展，替代第二序列F0，F(xiàn)1，...，F(xiàn)7而使用上面同樣被描述過的二元序列G0，G1，...，G7時(shí)，得到的幀錯(cuò)誤率為了進(jìn)行比較而在圖4中通過虛線示出。
三種典型的傳輸信道ch1-ch3是頻率選擇性信道模型-傳輸信道ch1JTC’94室內(nèi)信道1，
-傳輸信道ch2JTC’94室內(nèi)信道2，以及-傳輸信道ch3指數(shù)信道模型。
其中傳輸信道ch2和ch3具有比傳輸信道ch1更小的或更大的值的RMS延遲時(shí)間(均方根延遲擴(kuò)展)。
由在圖4中的虛線首先可以看出，借助二元序列G0，G1，...，G7的解擴(kuò)展/相關(guān)在所有三個(gè)信道ch1-ch3中都導(dǎo)致了幀錯(cuò)誤率FER的這樣的變化，即其隨著的接收功率Prec的增長(在圖4中向右)不是趨向于值零，而是趨向于一個(gè)相應(yīng)的固定值，即所謂的錯(cuò)誤平底(error floor)。
若現(xiàn)在對(duì)于單個(gè)的傳輸信道ch1-ch3來將虛線與相應(yīng)的實(shí)線比較，則可以確定，同與二元序列G0，G1，...，G7的相關(guān)(虛線)相比，幀錯(cuò)誤率FER由于與第二序列F0，F(xiàn)1，...，F(xiàn)7的相關(guān)(實(shí)線)而在所有的傳輸信道ch1-ch3中都降低。在高的接收功率情況下，幀錯(cuò)誤率特別強(qiáng)烈地降低，使得相應(yīng)的錯(cuò)誤平底得到明顯減小，這在圖4中通過箭頭表明。這樣檢測(cè)的效率通過根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)單元或根據(jù)本發(fā)明的方法而提高。
雖然在上面本發(fā)明借助實(shí)施例來描述，然而它并不局限于此，而是可以以多種方式來改進(jìn)。這樣，本發(fā)明既不局限于WPAN本身，也不局限于根據(jù)IEEE 802.15.4的WPAN或者那里詳細(xì)說明的PN序列(序列的數(shù)目和長度，碼片的值，等等)，碼片/符號(hào)/位的速率/周期長度等等。本發(fā)明也不局限于前面說明的第二序列。
參考標(biāo)號(hào)表10數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)/根據(jù)IEEE 802.15.4的WPAN11-13 發(fā)送/接收裝置，“收發(fā)機(jī)”14天線15發(fā)送單元，“發(fā)射機(jī)”16接收單元，“接收機(jī)”17控制單元21內(nèi)部接收機(jī)22解調(diào)器23相關(guān)單元，解擴(kuò)展器24分析單元，檢測(cè)器25序列提供單元26均衡器28檢測(cè)單元34存儲(chǔ)器裝置；移位寄存器34-0，34-1，... 移位寄存器的寄存器單元0或1...
35-0，35-1，... 乘法單元0或1...
36-0，36-1，... 積分單元0或1...
37最大值確定單元38分配單元COR 相關(guān)單元，解擴(kuò)展器DEMOD 解調(diào)器DSSS 直接序列擴(kuò)展頻譜
EQ 均衡器EVAL 分析單元，檢測(cè)器FER幀錯(cuò)誤率IC 集成電路；芯片iREC 內(nèi)部接收機(jī)ISM工業(yè)、科研、醫(yī)療(2.4GHz附近的頻帶)JTC’94聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)，應(yīng)用說明AN9895MAP分配單元MAX最大值確定單元PN 偽噪聲QPSK 四相相移鍵控RX 接收單元，接收機(jī)SEQ序列提供單元TRX發(fā)送/接收裝置，收發(fā)機(jī)TX 發(fā)送單元，發(fā)射機(jī)WPAN 無線個(gè)人域網(wǎng)b 復(fù)數(shù)的基帶信號(hào)ch1，ch2，... 典型的傳輸信道d0，d1，d2，...數(shù)據(jù)符號(hào)fB 比特率fC 碼片速率F0，F(xiàn)1，F(xiàn)2，...第二序列，第二代碼(接收側(cè))F0c0，F(xiàn)0c1，...第二序列F0的碼片F(xiàn)0c1，F(xiàn)0c4，...第二序列F0的第二碼片F(xiàn)0c0，F(xiàn)0c2，...第二碼片F(xiàn)0的第三碼片
G0，G1，... 接收機(jī)側(cè)可使用的二元序列G0c0，G0c1，... 序列G0的碼片i，k 下標(biāo)n在組中第二序列的數(shù)目M0，M1，... 在第二序列F0或F1等等中存在的第二碼片的數(shù)目P0，P1，P2，... 第一序列，PN序列，第一代碼(發(fā)送側(cè))P0c0，P0c1，... 第一序列P0的碼片，P0的“第一”碼片Prec 在天線端子上的功率，接收功率r無線電信號(hào)，接收信號(hào)rsF0，reF1，... 相關(guān)結(jié)果rsFmax 數(shù)值上最大的相關(guān)結(jié)果(帶有代數(shù)符號(hào))s被解調(diào)的(并且必要時(shí)被均衡的)信號(hào)；軟信息值t0，t1，... 乘積信號(hào)TS 符號(hào)周期
權(quán)利要求
1.用于檢測(cè)被包含在一個(gè)被解調(diào)的信號(hào)(s)中的數(shù)據(jù)符號(hào)(d0，d1，...)的檢測(cè)單元(28)，其中在發(fā)送側(cè)借助一些第一序列(P0，P1，...)進(jìn)行頻帶擴(kuò)展，所述第一序列的第一碼片(P0c0，P0c1，...)分別取兩個(gè)不同的第一值(±1；0，1)中的一個(gè)，所述檢測(cè)單元(28)包括a)一個(gè)序列提供單元(25)，其被構(gòu)造用于提供一組具有至少一個(gè)第二碼片(F0c1，F(xiàn)0c4，...)的第二序列(F0，F(xiàn)1，...)，其中每個(gè)第二序列(F0)被分配給一個(gè)第一序列(P0)，并且每個(gè)第二碼片(F0c1，F(xiàn)0c4，...)取至少兩個(gè)不同的第二值(±2；±2，±4；±2，±4，±8)中相應(yīng)的一個(gè)，這些第二值在數(shù)值上與所述第一值不同，并且其中該組具有至少一個(gè)第二序列，其比所述第一序列更多元，b)一個(gè)與該序列提供單元(25)相連接的相關(guān)單元(23)，該相關(guān)單元被構(gòu)造用于通過將該被解調(diào)的信號(hào)(s)與所述組的每個(gè)第二序列(F0，F(xiàn)1，...)進(jìn)行相關(guān)來計(jì)算相關(guān)結(jié)果(rsF0，rsF1，...)，以及c)一個(gè)與該相關(guān)單元(23)相連接的分析單元(24)，該分析單元被構(gòu)造用于通過分析這些相關(guān)結(jié)果(rsF0，rsF1，...)來導(dǎo)出這些數(shù)據(jù)符號(hào)(d0，d1，...)的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的檢測(cè)單元，其特征在于，所述至少一個(gè)第二碼片(F0c1，F(xiàn)0c4，...)的值或/和其在其第二序列(F0)中的碼片位置被這樣選擇，使得當(dāng)這些數(shù)據(jù)符號(hào)(d0，d1，...)通過至少一個(gè)典型的傳輸信道(ch1，ch2，...)被傳輸時(shí)，所述檢測(cè)的錯(cuò)誤概率由于所述與該第二序列(F0)進(jìn)行的相關(guān)而降低。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的檢測(cè)單元，其特征在于，在一個(gè)第二序列(F0)中存在的第二碼片(F0c1，F(xiàn)0c4，...)的數(shù)目(M0)被這樣選擇，使得當(dāng)這些數(shù)據(jù)符號(hào)(d0，d1，...)通過至少一個(gè)典型的傳輸信道(ch1，ch2，...)被傳輸時(shí)，超過該數(shù)目(M0)的數(shù)量的第二碼片不引起所述檢測(cè)的錯(cuò)誤概率的顯著降低。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的檢測(cè)單元，其特征在于，每個(gè)第二碼片(F0c1，F(xiàn)0c4，...)取至少兩個(gè)不同的第二值(±2；±2，±4；±2，±4，±8)中的相應(yīng)的一個(gè)，這些第二值在數(shù)值上分別等于2的正整數(shù)次冪(21，22，23)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的檢測(cè)單元，其特征在于，每個(gè)第二碼片(F0c1，F(xiàn)0c4，...)取四個(gè)不同的第二值(±2，±4)中的相應(yīng)的一個(gè)，這些第二值在數(shù)值上等于所述第一值之一的兩倍或四倍的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的檢測(cè)單元，其特征在于，每個(gè)第二碼片(F0c1，F(xiàn)0c4，...)取兩個(gè)不同的第二值(±2)中的相應(yīng)的一個(gè)，這些第二值在數(shù)值上等于所述第一值之一的兩倍的值。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的檢測(cè)單元，其特征在于，一個(gè)第二序列(F0)的每個(gè)第二碼片(F0c1，F(xiàn)0c4，...)的代數(shù)符號(hào)與在接收機(jī)側(cè)可被使用的、那個(gè)被分配給這樣的第一序列(P0)的二元序列(G0)的位置相同的碼片(G0c1，G0c4，...)的代數(shù)符號(hào)一致，其中為所述第一序列分配了該第二序列(F0)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的檢測(cè)單元，其特征在于，每個(gè)第二序列(F0)具有至少一個(gè)第三碼片(F0c0，F(xiàn)0c2，...)，所述第三碼片分別取兩個(gè)不同的第三值(±1)中的一個(gè)，這些第三值在數(shù)值上與所述第一值之一一致。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的檢測(cè)單元，其特征在于，在每個(gè)第二序列(F0)中，這些第二和第三碼片的總數(shù)與在該第二序列(F0)中總共存在的碼片的數(shù)目一致。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的檢測(cè)單元，其特征在于，由該序列提供單元(25)所提供的組包含n≥1個(gè)第二序列(F0，F(xiàn)1，...)，并且該相關(guān)單元(23)具有以下的單元a)n個(gè)分別與該序列提供單元(25)連接的乘法單元(35-0，35-1，...)用于通過將該被解調(diào)的信號(hào)(s)的信號(hào)值與所述第二序列(F0，F(xiàn)1，...)的每一個(gè)的碼片值相乘來計(jì)算n個(gè)乘積信號(hào)(t0，t1，...)，以及b)n個(gè)分別與這些乘法單元(35-0，35-1，...)之一連接的積分單元(36-0，36-1，...)，用于通過將所述n個(gè)乘積信號(hào)(t0，t1，...)的每一個(gè)的一些信號(hào)值相加來提供n個(gè)相關(guān)結(jié)果(rsF0，rsF1，...)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的檢測(cè)單元，其特征在于，這些乘法單元(35-0，35-1，...)具有用于代數(shù)符號(hào)反相的裝置以及用于移位的裝置。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的檢測(cè)單元，其特征在于，該序列提供單元(25)具有恰好一個(gè)存儲(chǔ)器裝置(34)，該存儲(chǔ)器裝置被構(gòu)造用于存儲(chǔ)所述第二序列(F0，F(xiàn)1，...)的恰好一個(gè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的檢測(cè)單元，其特征在于，該存儲(chǔ)器裝置具有一個(gè)反饋式移位寄存器(34)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的檢測(cè)單元，其特征在于，設(shè)置了用于為該反饋式移位寄存器(34)提供時(shí)鐘計(jì)時(shí)的裝置，并且該序列提供單元(25)被構(gòu)造，用于在該反饋式移位寄存器(34)的相應(yīng)的寄存器單元(34-0，34-28，...)的輸出端提供這些第二序列(F0，F(xiàn)1，...)。
15.發(fā)送/接收裝置(11-13)，特別是用于根據(jù)IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.15.4的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(10)的發(fā)送/接收裝置，包括a)一個(gè)天線(14)，b)一個(gè)與該天線(14)相連接的發(fā)送單元(15)，用于特別是根據(jù)IEEE802.15.4來發(fā)送數(shù)據(jù)，其中該發(fā)送單元被構(gòu)造用于借助一些第一序列(P0，P1，...)來執(zhí)行頻帶擴(kuò)展，這些第一序列的第一碼片(P0c0，P0c1，...)分別取兩個(gè)不同的第一值(±1；0，1)中的一個(gè)，c)一個(gè)與該天線(14)相連接的、具有根據(jù)權(quán)利要求1至14之一的檢測(cè)單元(28)的接收單元(16)，d)一個(gè)與該發(fā)送單元(15)和該接收單元(16)相連接的控制單元(17)，該控制單元用于控制發(fā)送單元(15)和該接收單元(16)。
16.集成電路，特別是用于根據(jù)權(quán)利要求15的發(fā)送/接收裝置，具有一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至14之一的檢測(cè)單元(28)。
17.用于檢測(cè)被包含在一個(gè)被解調(diào)的信號(hào)(s)中的數(shù)據(jù)符號(hào)(d0，d1，...)的方法，其中在發(fā)送側(cè)借助一些第一序列(P0，P1，...)進(jìn)行頻帶擴(kuò)展，這些第一序列的第一碼片(P0c0，P0c1，...)分別取兩個(gè)不同的第一值(±1；0，1)中的一個(gè)，所述方法具有以下步驟a)提供一組具有至少一個(gè)第二碼片(F0c1，F(xiàn)0c4，...)的第二序列(F0，F(xiàn)1，...)，其中每個(gè)第二序列(F0)被分配給一個(gè)第一序列(P0)，并且每個(gè)第二碼片(F0c1，F(xiàn)0c4，...)取至少兩個(gè)不同的第二值(±2；±2，±4；±2，±4，±8)中的相應(yīng)的一個(gè)，這些第二值在數(shù)值上與所述第一值不同，并且其中所述組具有至少一個(gè)第二序列，其比所述第一序列更多元，b)通過將該被解調(diào)的信號(hào)(s)與所述組的每個(gè)第二序列(F0，F(xiàn)1，...)進(jìn)行相關(guān)來計(jì)算相關(guān)結(jié)果(rsF0，rsF1，...)，以及c)通過分析這些相關(guān)結(jié)果(rsF0，rsF1，...)來導(dǎo)出這些數(shù)據(jù)符號(hào)(d0，d1，...)的值。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其特征在于，這樣選擇所述至少一個(gè)第二碼片(F0c1，F(xiàn)0c4，...)的值或/和其在其第二序列(F0)中的碼片位置，使得當(dāng)這些數(shù)據(jù)符號(hào)(d0，d1，...)通過至少一個(gè)典型的傳輸信道(ch1，ch2，...)被傳輸時(shí)，所述檢測(cè)的錯(cuò)誤概率由于所述與該第二序列(F0)進(jìn)行的相關(guān)而降低。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18的方法，其特征在于，這樣選擇在一個(gè)第二序列(F0)中存在的第二碼片(F0c1，F(xiàn)0c4，...)的數(shù)目(M0)，使得當(dāng)這些數(shù)據(jù)符號(hào)(d0，d1，...)通過至少一個(gè)典型的傳輸信道(ch1，ch2，...)被傳輸時(shí)，超過該數(shù)目(M0)的數(shù)量的第二碼片不引起所述檢測(cè)的錯(cuò)誤概率的顯著降低。
20.根據(jù)權(quán)利要求17至19之一的方法，其特征在于，每個(gè)第二碼片(F0c1，F(xiàn)0c4，...)取至少兩個(gè)不同的第二值(±2；±2，±4；±2，±4，±8)中的相應(yīng)的一個(gè)，這些第二值在數(shù)值上分別等于2的正整數(shù)次冪(21，22，23)。
21.根據(jù)權(quán)利要求17至20之一的方法，其特征在于，每個(gè)第二碼片(F0c1，F(xiàn)0c4，...)取四個(gè)不同的第二值(±2，±4)中的相應(yīng)的一個(gè)，這些第二值在數(shù)值上等于所述第一值之一的兩倍或四倍的值。
22.根據(jù)權(quán)利要求17至20之一的方法，其特征在于，每個(gè)第二碼片(F0c1，F(xiàn)0c4，...)取兩個(gè)不同的第二值(±2)中的相應(yīng)的一個(gè)，這些第二值在數(shù)值上等于所述第一值之一的兩倍的值。
23.根據(jù)權(quán)利要求17至22之一的方法，其特征在于，一個(gè)第二序列(F0)的每個(gè)第二碼片(F0c1，F(xiàn)0c4，...)的代數(shù)符號(hào)與在接收機(jī)側(cè)可被使用的、那個(gè)被分配給這樣的第一序列(P0)的二元序列(G0)的位置相同的碼片(G0c1，G0c4，...)的代數(shù)符號(hào)一致，其中為所述第一序列分配了該第二序列(F0)。
24.根據(jù)權(quán)利要求17至23之一的方法，其特征在于，每個(gè)第二序列(F0)具有至少一個(gè)第三碼片(F0c0，F(xiàn)0c2，...)，所述第三碼片分別取兩個(gè)不同的第三值(±1)中的一個(gè)，這些第三值在數(shù)值上與所述第一值之一一致。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其特征在于，在每個(gè)第二序列(F0)中，這些第二和第三碼片的總數(shù)與在該第二序列(F0)中總共存在的碼片的數(shù)目一致。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)數(shù)據(jù)符號(hào)的檢測(cè)單元，根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)單元具有以下單元a)序列提供單元，其被構(gòu)造用于提供一組具有至少一個(gè)第二碼片的第二序列，其中每個(gè)第二序列被分配給一個(gè)第一序列，并且每個(gè)第二碼片取相應(yīng)的至少兩個(gè)不同的第二值之一，這些第二值在數(shù)值上而與第一值不同，并且其中該組具有至少一個(gè)第二序列，其比第一序列更多元，b)與序列提供單元相連的相關(guān)單元，其被構(gòu)造用于通過將被解調(diào)的信號(hào)與所述組的每個(gè)第二序列相關(guān)來計(jì)算相關(guān)結(jié)果，以及c)與相關(guān)單元相連的分析單元，其被構(gòu)造用于通過分析相關(guān)結(jié)果來推導(dǎo)數(shù)據(jù)符號(hào)的值。本發(fā)明此外還涉及具有這種檢測(cè)單元的發(fā)送/接收裝置和集成電路，以及相應(yīng)的檢測(cè)方法。
文檔編號(hào)H04B1/707GK1964246SQ20061014632
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月9日
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