專利名稱：檢測一個呼叫建立脈沖串的方法和接收機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種檢測在一個數(shù)字無線電系統(tǒng)中的一個呼叫建立脈沖串(burst)的方法，在該數(shù)字無線電系統(tǒng)中一個呼叫是由一個某種包含一個已知的調整序列的呼叫建立脈沖串在一個預先判決的時隙中建立起來的；在該方法中，通過將一個取樣的接收信號和一個已知的調整序列相關起來和通過計算每一個相關結果的脈沖響應的最大點的平均能量，來估算在一個時隙中的一個脈沖響應的最大點的位置和能量。
本發(fā)明能用于諸數(shù)字無線電系統(tǒng)，在這些系統(tǒng)中，當諸用戶設備要和一個基站建立一個無線電聯(lián)系時，諸用戶設備發(fā)出一個特定的呼叫建立消息，并且在這些系統(tǒng)中，呼叫建立消息包含一個調整序列。典型地，在一個隨機接入信道上將一個呼叫建立消息發(fā)送出去，這意味著消息的發(fā)送沒有一個精確的預先判決的開始時刻和結束時刻。它是一個典型的隨機接入信道，即在信道上的諸發(fā)送可能重合，所以可能不得不重復進行一次發(fā)送?；静恢朗裁磿r候諸終端設備需要通信，所以它不能事先給它們分配發(fā)送的諸次序。
因為基站事先并不知道一個信號將到達的時刻，信號的功率電平，或信號的從呼叫建立信道的正常頻率的可能的頻率偏移，所以要求不斷地檢測在一個基站的一個呼叫建立消息。為了使一個消息的檢測變得容易，消息通常包含許多預先已知的位，將一個預先已知的諸位的序列稱為一個調整序列。因為能將一個調整序列用于計算信道的諸性能，如一個脈沖響應，并且通過它人們能夠校正信道可能在一個信號中造成的任何諸畸變，所以通常將一個調整序列用于諸數(shù)字無線電系統(tǒng)中。
在現(xiàn)有技術的諸解決方法中，一個在給定時隙中接收的信號是否包含一個呼叫建立消息的判決是當一個被解碼的所取的調整序列和一個已知的調整序列比較時在一個均衡器之后作出的。如果存在許多錯誤位，信號可能已經包含噪聲而不是一個消息。應使呼叫建立盡可能地快速和可靠，因為這樣就能使用戶用得方便和舒服。能越快地檢測出一個呼叫建立消息，就能越快地在一個基站和一個終端設備之間建立起一個呼叫。
本發(fā)明的目的是提供一種方法，用它能比以前較早地檢測出一個呼叫建立消息。由本發(fā)明提供的方法也很可靠，并且能夠或者就這樣地使用本方法，或者可以將它和其它的諸方法結合起來使用。
這個目的是通過用一個在前面引言中描述的方法來實現(xiàn)的，該方法的特征在于平均包含在每一個相關結果的時隙的其它諸取樣的諸相關結果中的能量，計算在脈沖響應的平均的最大能量和該時隙的其它諸取樣的平均能量之間的比值，并且如果這個比值高于一個給定的閾值，則判決在有關的時隙中接收到一個呼叫建立脈沖串。
本發(fā)明也涉及一個數(shù)字無線電系統(tǒng)的接收機，該接收機包括一個用于對在一個給定的時隙中接收到的一個信號進行取樣的變換器，用于將諸數(shù)字化的取樣和一個已知的調整序列相關起來的裝置，用于計算得到的諸相關結果的能量的裝置，用于從計算的諸能量尋找一個給定順序的一個取樣串的諸最大值的裝置，和用于平均對每一個取樣找到的諸最大值的裝置。本發(fā)明提供的接收機的特征在于接收機包括用于平均每一個取樣的時隙的其它諸取樣的能量的裝置，和用于比較諸平均的最大能量值和其它的諸取樣的諸能量值的裝置。
因為需要的最大量的計算，即諸相關性的計算，在任何情形中都和脈沖響應的計算聯(lián)系起來進行，所以本發(fā)明的方法實施起來既簡單又快速。此外，因為比較的點不是如以前那樣的一個固定的信噪比閾值，而是最大能量和其它諸抽頭的平均能量的比值，該比值適應于信道的狀態(tài)，所以本發(fā)明的方法適應于該信道。
下面，將參照在所附諸圖中說明的諸例子較詳細地描述本發(fā)明，其中

圖1說明一個能應用本發(fā)明提供的一個方法的無線電系統(tǒng)，圖2表示用在GSM系統(tǒng)中的一個呼叫建立脈沖串的結構，圖3是一個說明本發(fā)明提供的一個接收機的結構的方框圖，和圖4較詳細地說明本發(fā)明提供的一個接收機的結構。
本發(fā)明一般地能用于任何數(shù)字無線電系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中一個用戶設備通過將一個特定的呼叫建立消息發(fā)送給一個基站建立起一個呼叫，并且在該系統(tǒng)中呼叫建立消息包含一個預先已知的位序列，即，一個調整序列。圖1說明一個典型的無線電系統(tǒng)的結構。該系統(tǒng)包括多個用戶設備100-104，它們或者和在一個基站106的區(qū)域中的系統(tǒng)，如圖中所示的終端設備100通信，或者是空閑的，如諸設備102和104。下面，將在一個數(shù)字GSM蜂窩式無線電系統(tǒng)中舉例說明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于此例。
將一個特定的隨機接入信道RACH用在GSM中，以便建立一個從一個終端設備到一個基站的呼叫。當一個終端設備要建立一個無線電連接時，它將一個呼叫建立消息發(fā)送給一個基站，基站將它傳送到系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中諸資源被分配以便實現(xiàn)連接。在GSM中，用一個“成片(slotted)ALOHA協(xié)議”來建立一個呼叫。這意味著某一個時隙被分配用于一個呼叫建立消息，并且諸終端設備能將一個消息發(fā)送給一個在那個特定時隙中的基站。系統(tǒng)可能不知道諸終端設備什么時候要進行通信，所以一個終端設備到一個基站的第一條消息不能被協(xié)調。進一步，諸終端設備不知道信號的傳播延遲的長度，所以諸消息在一個給定的時隙中隨機地到達，來自多個終端設備的諸消息發(fā)生重合也是可能的。
因為基站事先不知道一個信號將到達的時刻，信號的功率電平，或信號的從呼叫建立信道的正常頻率的可能的頻率偏移，所以要求不斷地檢測一個消息，并且還應該迅速地可靠地處理它。為了比較容易地對一個消息解碼，在一個呼叫建立消息中的一個調整序列要比GSM的其它諸消息中的長。一個GSM呼叫建立消息的結構在圖2中予以說明。
一個呼叫建立消息包括一個41位的長調整序列200，36個信息位202，7個開始位204和3個結束位206。在一個呼叫建立消息中，用一個已知的調整序列。這樣消息的總長度是87位，而一個正常的業(yè)務位是147位。因為在發(fā)送時刻不知道消息的傳播延遲，所以消息將在為此目的分配的時隙中隨機地延遲地到達一個基站。因為消息和時隙長度相比是短的，時隙如在和諸正常的消息的連接中那樣是等長的，所以甚至當終端設備遠離基站時它也能夠發(fā)送在時隙內的消息。
一個呼叫建立消息可能以一個從時隙的開端計算的多達64位的延遲到達一個基站。這樣，該消息可能被安置在一個時間窗中的64個不同的位置中。一個基站接收機將在時隙中接收到的一個信號和一個已知的調整序列相關起來，以便測量脈沖響應。能夠通過將時隙的第一個42位，即，一個調整序列的長度，定義為一個時間窗，將它們和一個已知的調整序列相關起來，將時間窗移動一位并再次進行相關，和將這個過程重復希望的許多次，例如直到時隙已被通過為止，來影響相關性。這里得到的諸相關結果的數(shù)目是N?？蓪⑦@些結果稱為諸抽頭。
為了定義一個消息的位置，通過平方得到的諸結果來計算接收的諸相關結果的能量Etot。然后在一個給定大小的一個時間窗口M的幫助下計算能量的最大點。典型地，窗口的大小是M=5，從而一次取五個平方的抽頭，將它們的能量加起來，將窗口位移一個抽頭，并再次計算總能量。經過所有的抽頭，得到最大能量Emax的位置。將有最大能量的的時間窗口作為信道的脈沖響應。對每一個抽頭平均脈沖響應的能量，即將脈沖響應的能量除以在時間窗口中包含的諸抽頭的數(shù)目M。這樣就得到平均能量Eave。
在本發(fā)明提供的方法中，然后計算其它諸抽頭的平均能量Eave_rest，該能量，例如，可通過計算Etot-Emax和如此平均每一個抽頭的結果，使得結果除以諸抽頭數(shù)目減去在時間窗口中包含的諸抽頭的數(shù)目，即N-M，得到。
在本發(fā)明的方法中，通過計算能量比值Eave／Eave_rest并且將這個比值和一個給定的閾值比較，能夠作出一個是否在時隙中接收到一個實際的呼叫建立消息的判決。如果這個比值大于預先定義的閾值，則可以假設已經接收到一個呼叫建立消息。如果，在另一方面，這個比值小于該閾值，則還沒有接收到消息?？赏ㄟ^諸測量和諸模擬對系統(tǒng)特別地定義閾值的正確值。
因為在任何情形都實施計算上最重要的部分，即諸相關性的計算，所以為實現(xiàn)本發(fā)明提供的一個方法僅需要在一個接收機中的幾個時隙。
本發(fā)明提供的解決辦法的另一個優(yōu)點是諸抽頭的最大能量和其它諸抽頭的平均能量之比總是適應于信道的。在現(xiàn)有的諸方法中，已經將一個固定的信噪比用作一個閾值。實踐已經表明如果一個信道被加載，即一個信道有了若干個同時的連接，則很容易超過信噪比閾值。在本發(fā)明提供的方法中，最大能量和與其比較的其它諸抽頭的能量兩者都在單個脈沖串內，所以測得的比值適應于信道。這個比值近似地為一個常數(shù)，而與信道負載無關。盡管比值的量度是一個預先定義的閾值，但是還要進行比較，以便能適應信道上的任何變化。
我們現(xiàn)在將研究一個由本發(fā)明在圖3所示的方框圖的基礎上提供的一個接收機的結構的例子。接收機包括一個天線300，它將一個接收信號供給諸射頻部分302，在諸射頻部分302中，將信號變換到一個中頻或基帶頻率。將信號308從諸射頻部分傳送到一個變換器304，在變換器304中根據一個已知的技術通過對信號進行取樣將信號變換成數(shù)字形式。將數(shù)字化信號310傳送到一個檢測器方框306，在檢測器方框306中檢測信號。將信號312從檢測器傳送到接收機的其它諸部分。對于熟練的技術人員來說，制成的接收機自然地也包括其它諸部件，如諸濾波器，是顯而易見的，但是因為它們對于當前的發(fā)明來說不是基本的，所以在這里就不描述它們了。
現(xiàn)在讓我們從消息檢測的觀點并在圖4所示的方框圖的幫助下較詳細地研究本發(fā)明提供的接收機的檢測器方框306的結構和工作。將一個取樣信號310輸入方框，取樣信號310可能包含分開的I和Q分支。根據現(xiàn)有的技術將信號加到一個相關器400，也將一個已知的調整序列420輸入到相關器400。從相關器的輸出端得到實數(shù)和虛數(shù)的諸抽頭，將它們傳送到計算裝置402，在計算裝置402中計算諸抽頭的能量。能夠通過平方計算能量。將平方后的諸抽頭416傳送到計算裝置404，在計算裝置404中尋找在一個給定的窗口中的諸抽頭的最大點，最大點典型地是M=5個抽頭。找到的最大點指出脈沖響應的位置。
也將從相關器400得到的諸相關結果422加到一個處理器414，將關于最大點的信息424加到處理器414。處理器選擇包含在最大能量中的諸抽頭426并將它們傳送到接收機的其它諸部分。
將在計算裝置404中找到的最大能量418傳送到平均裝置408，在平均裝置408中將能量除以用于計算的諸抽頭的數(shù)目M。對應地，將最大能量418加到計算裝置406，也將計算的總能量416輸入計算裝置406，并且在計算裝置406中從總能量減去最大能量。將如此得到的其它諸抽頭的能量而不是在脈沖響應中得到的那些能量加到平均裝置410，在平均裝置410中對每一個抽頭平均能量，即將能量除以諸抽頭的數(shù)目N-M。
將諸平均能量從裝置408和410加到處理裝置412，在處理裝置412中計算諸能量的比值，然后和一個現(xiàn)在的閾值428比較。將是否在有關的時隙中接收到一個消息的判決430加到接收機的其它諸部分。
雖然上面參照所附的諸圖中說明的一個例子描述了本發(fā)明，但是我們應該懂得本發(fā)明并不限于此例，而是能在所附的權利要求書中公布的發(fā)明思想的范范疇內以許多方式加以變化。
權利要求
1．一種檢測在一個數(shù)字無線電系統(tǒng)中的一個呼叫建立脈沖串的方法，在該系統(tǒng)中用一個包含一個已知的調整序列(200)的某種呼叫建立脈沖串在一個預先確定的時隙中建立一個呼叫；在本方法中，通過將一個取樣的接收信號和一個已知的調整序列相關起來并通過計算每一個相關結果的脈沖響應的最大點的平均能量，估算在一個時隙中的一個脈沖響應的最大點的位置和能量，本方法的特征在于對每個相關的結果平均時隙的其它諸取樣的諸相關結果中得到的能量，計算脈沖響應的平均的最大能量和時隙的其它諸取樣的平均能量之間的比值，并且如果該比值高于一個給定的閾值，則判決在有關的時隙中接收到一個呼叫建立脈沖串。
2．一個根據權利要求1的方法，其特征在于在分配用于一個呼叫建立脈沖串的發(fā)送的每個時隙的開端，將接收的取樣信號和一個取樣串的一個已知的調整序列相關起來，將取樣串位移一個希望的取樣數(shù)并且再次進行相關，直到已經對想要的時隙進行了研究并得到了許多相關的結果為止；以及將諸相關結果平方，在諸平方的相關結果中尋找某些相鄰的結果的一個和的最大值，將最大值用作信道的脈沖響應的能量值，和通過將該能量值除以用于計算的諸相鄰結果的數(shù)目，平均得到的能量值。
3．一個根據權利要求2的方法，其特征在于通過將諸平方的相關結果加起來計算在時隙的其它諸取樣的諸相關結果中得到的能量；和通過將得到的值除以用于計算的諸相關結果的數(shù)目，對每一個相關的結果平均如此得到的總能量。
4．一個在一個數(shù)字無線電系統(tǒng)中的接收機，接收機包括一個用于取樣在一個給定的時隙中接收到的一個信號的變換器(304)，用于將諸數(shù)字化的取樣和一個已知的調整序列相關起來的裝置(400)，用于計算得到的諸相關結果的能量的裝置(402)，用于從計算的諸能量尋找一個給定順序的一個取樣串的諸最大值的裝置(404)，和用于平均對每一個取樣找到的諸最大值的裝置(408)，其特征在于接收機包括用于對每一個取樣對時隙的其它諸取樣的能量求平均的裝置(410)，和用于比較諸平均的最大能量值和其它諸取樣的諸能量值的裝置(412)。
5．一個根據權利要求4的接收機，其特征在于接收機包括用于將一個給定大小的取樣串的諸最大值從所有的平方的取樣減去的裝置(406)。
全文摘要
一種檢測在一個數(shù)字無線電系統(tǒng)中的一個呼叫建立脈沖串的方法和一個接收機,接收機包括一個用于取樣在一個給定的時隙中接收到的一個信號的變換器(304),用于將諸數(shù)字化的取樣和一個已知的調整序列相關起來的裝置(400),用于計算得到的諸相關結果的能量的裝置(402),和用于從計算的諸能量尋找一個給定順序的一個取樣串的諸最大值的裝置(404),平均對每個取樣找到的諸最大值的裝置(408)。為了改善檢測一個呼叫建立脈沖串的可靠性,接收機包括用于對每一個取樣平均時隙的其它諸取樣的能量的裝置(410),和用于比較諸平均的最大能量值和其它諸取樣的諸能量值的裝置(412)。
文檔編號H04L7/02GK1206520SQ96199363
公開日1999年1月27日 申請日期1996年12月23日 優(yōu)先權日1995年12月29日
發(fā)明者奧利·皮雷寧, 凱里·吉爾卡 申請人:諾基亞電信公司