CN1647362A - 在直序扩频传输系统中改良的信号检测 - Google Patents
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Abstract
接收器(10)通过经由N个检测器级(181－18N)将信号与N个符号模式相关取得了由直序扩频传输的信号检测的更好的可靠性。一个最大峰值功率检测装置(241－24N，261－26N和28)检测N个相关的符号模式中的哪个符号模式具有最大峰值功率，以及实际接收到的N个模式中每个模式的识别和在每个符号里的峰值功率的索引。计算装置(30，32和34)计算接收到的信号的运行平均功率，而计算级(36)计算N个相关符号模式的最大峰值功率与运行平均功率的比率。比较器(38)将该比率与一个阈值(40)进行比较来确定在接收到的模式中的第一符号。
Description
相关申请的交叉引用
本非临时申请要求2002年4月17日提交的、代理人记录号PU 020107、标题为“IMPROVED SIGNAL DETECTION IN A DIRECT-SEQUENCESPREAD SPECTRUM TRANSMISSION SYSTEM”、在35 U.SC.§119下的序号为10/124,255的美国国家申请的权益，其被引用在此作为参考。
技术领域
本发明涉及由直序扩频传输所传输的信号的检测。
背景技术
扩频传输是用于调制无线电信号的技术，其通过在一个比内容所需更宽频带中，以包的形式传输调制的无线信号，并接着以原始频率在接收器中采集该信号。与传统的传输技术相比，由于信号通常非常不显眼因而避免了被除相应接收器之外的接收器检测到，所以扩频传输为防监听提供了更大的安全性。直序扩频(DSSS)传输(也就是所知的直序码分多址或DC-CDMA)涉及特定的扩频传输技术，其中发出信号被分成许多小段。每个小段和更高速率的比特序列(即碎码)组合来根据扩展率分割原始信号。使用碎码来分割原始信号允许在传输中万一发生损坏时恢复数据。
DSSS传输的可靠检测，特别是当这样的信号被打包或成脉冲串时，需要测定信号出现的时间以及传输边界，并找到携带信息的相关峰值位置。当不能锁定本地采样和/或传输终端的载波频率时，这个任务变得尤为困难，特别是在低信噪比(SNR)的情况下。
迄今为止，通过执行逐个符号的峰值幅度检测而实现DSSS信号检测。对于每个K个碎片(或2*K个采样，当使用每个符号2个采样时)，检测具有最大幅度或功率的样本并记录它在符号中的位置。基于对背景噪声电平的峰值功率阈值和/或相关峰值索引一致性而确定信号的存在和真实相关峰值位置。以这种方式检测信号工作得相当好。然而，当SNR很低并且存在其他损伤时，由于巨大的噪声偏移等，不能正确地检测出在符号中的峰值位置的概率很高。现有技术方法不能区别在高可靠符号中取得的信息与在低可靠符号中接收到的信息。
发明内容
简要地，根据本发明的原理，提供了一种方法，用于对由直序扩频传输的信号模式的改良检测。根据该方法，接收到的信号模式与N个已知符号序列中的每个连续相关。在N个符号序列的每个中确定峰值功率与平均运行功率的比率。在该比率与一个阈值之间作一个比较来确定接收到的第一符号，该第一符号典型地是其相关信号第一个超出该阈值的符号。第一符号模式的确定相应于N个相关的符号模式中特定的一个，其相应比率首先超出该阈值。相对于接收器时间脉冲串的真实脉冲串位置可以从在符号模式中的峰值功率的索引中确定。
当传输已知的符号/比特模式时，以这种方式检测DSSS显著地提高了信号/峰值检测的可靠性。该方法还能检测被传输的模式，其能被中继给需要该信息的其他元件。
附图说明
图1显示了根据本发明原理的直序扩频接收器的示意框图。
具体实施方式
图1描述了根据本发明原理的接收器10的示意框图，其提供了对改良信号的检测，特别提供了对已被传输的已知模式的更可靠的确定，以及相对于接收器时基的符号模式的真实脉冲串位置的更可靠确定。“已知模式”具有在传输脉冲串实体中通常重复传输的某些块(例如指明传输源、纠错类型等的包头)，并且这样的块并不用前向纠错(FEC)编码。在这样的情况下，这样的比特模式明确地定义出相应的当执行检测时可以识别的符号模式。已知可能的符号模式及其在脉冲串中的位置，就能提高检测的可靠性。
图1中的接收器10包括了一个前端处理级12，其对接收到的一个输入信号取样来执行脉冲整形，并将该信号带给邻近的基带情况。滤波级14对前端处理级12的输出信号滤波来提高信噪比(SNR)。该滤波级还能在需要时执行进一步的脉冲整形。一个解扩器16使扩展序列与滤波级14的输出信号相关。
解扩级16的输出信号传送到N个检测器级181-18N中的每个，其中N是一个相应于在传输的信号流中已知符号模式数的整数。N个检测器级中的每个，以图1示出的检测器级181和18N为例，包括一个模式相关器20，用于使来自解扩级16的输出信号和来自参考模式产生器22的参考模式相关。在检测级181-18N的每个中的参考模式产生器22产生一个代表N个已知符号模式之一的参考模式。
多个功率监控器级241-24N中的每个分别测量检测器级181-18N中相应之一的输出信号的绝对幅度(功率)。峰值检测器261-26N中的每个分别检测功率监控级241-24N中相应之一的输出信号的峰值幅度(功率)，并记录下每个符号中峰值幅度和位置的值。峰值位置被定义为在符号中峰值的碎片或采样数并且以一次每个符号率输出该位置。MAX检测器级28确定由峰值检测器261-26N检测的各个峰值幅度的最大值。MAX检测器28不仅输出最大峰值功率值，还输出模式数以及在表示相对于接收器时基的真实脉冲串位置的符号中的峰值的索引。
功率监控器级30确定解扩级16的输出信号的原始值(功率)。峰值检测器级32除以与峰值检测器261-26N中每一个类似的方式确定原始的解扩器输出信号之外，只以同样方式确定每个符号的峰值功率的位置。计算级34通常自接收开始就计算峰值检测器32的输出峰值的平均运行功率。可选地，计算级34可以通过在给定长度的滑动窗口中的峰值检测器32的峰值的平均值确定运行的平均功率。
计算级36接收与MAX检测器28的输出信号一起的计算级34的输出信号，并计算正如由MAX检测器28所确定的检测器181-18N的峰值幅度(功率)的最大值与正如由计算级34所计算的运行的峰值平均功率的比率。比较器38将比由比率计算级36计算的比率与一个阈值。
这样的比较将产生几个对信号检测有很大帮助的显著的信息片段。N个检测器级181-18N中第一个将对应在接收信号模式中的第一符号，该第一检测器的峰值功率产生的峰值功率与运行的平均功率的比率第一个超出了该阈值。与所述第一信号关联的检测器级的识别将对应于接收到的N个符号模式中的一个的识别。因此，例如，如果检测器18i中产生了一个其峰值功率与运行平均功率的比率第一个超出该阈值的输出信号，那么接收该第i个符号模式。在与该符号模式关联的符号中的峰值的索引代表相对于接收器10的时基的脉冲串位置。
在实际中，由阈值信号产生器40所产生的阈值信号值从模式序列的知识中设定。例如，如果该模式长度是L，并且该模式序列被归一化为单位功率，那么，在缺乏噪声和相位偏移时，最大模式相关幅度峰值与解扩器峰值平均输出信号的比率大约等于L。
以上所描述的接收器10的操作基于以下假设中至少之一：
1.传输脉冲串的起始已知大略先于该处理(在可能达到几个符号期的不准确度)的应用，可能通过粗捕获算法或其他一些方法的使用。以这种方式，接收器10能被保证在具有至少一个1-符号界限中的脉冲串之间的“空闲时间”是打开的，以便已知一个(多个)模式的位置唯一确定了传输的起始(或某个其他唯一的点)；或者
2.保证搜寻一个(多个)模式除了在所述的唯一地确定的称为a-priori的位置出现之外，在传输脉冲串的任何位置都不会出现。
这里提供了一种由直序扩频传输的传输信号的检测的方法，其大大改善了已知符号/比特模式的信号/峰值检测的可靠性，因此能确定已经接收到的用来将所述信息转发给所需这样知识的元件的模式。
Claims (9)
1.一种改良的用来对由直序扩频传输的接收信号检测的方法，包括步骤：
连续将N个已知符号模式的每个与接收到的信号相关；
确定N个相关符号模式中的哪个具有最大峰值功率；
确定接收信号的平均运行功率；
计算N个相关符号模式的最大峰值功率与平均运行功率的比率；以及
将该比率与一个阈值进行比较以确定在接收到的模式中的第一符号，识别第一符号，以及相对于接收器时基的真实脉冲串位置。
2.根据权利要求1的方法，其中确定步骤同时执行。
3.根据权利要求1的方法，其中确定N个相关的符号模式中的哪个具有最大峰值功率的步骤包括步骤：
(a)确定N个相关的符号模式中每个的功率值；
(b)确定在N个相关的符号模式中每个功率值中的峰值；
(c)从N个相关的符号模式的功率峰值确定哪个符号模式具有最大值以及实际接收到的N个模式的每个的识别和在每个符号模式中的每个符号里的峰值功率的索引。
4.根据权利要求1的方法，其中第一符号的身份对应于N个相关符号序列中具有最大峰值功率的符号。
5.根据权利要求1的方法，其中从接收到信号的序列的知识中确定所述阈值。
6.一种用于对由直序扩频传输的信号改良检测的装置，包括：
N个检测器级，每个使接收到的信号与N个已知的符号模式中的各个相关；
一个最大峰值功率检测装置，用于：(a)检测由N个检测器级输出的N个相关的符号模式中的哪个符号模式具有最大峰值功率，(b)确定实际接收到的N个符号模式中每个符号模式的识别以及(c)在每个接收到的符号模式中的符号中建立峰值功率的索引；
一个第一计算装置，用来计算接收到的信号的平均运行功率；
一个第二计算装置，用来计算由最大峰值功率检测装置建立的最大峰值功率与由第一计算装置建立的平均运行功率之间的比率，以及
一个比较器级，用来将该比率与阈值比较来确定在接收到的模式中的第一符号，该第一符号的识别相应于N个关联符号模式中具有最大峰值功率的那个符号模式，以及和该第一符号具有一个相应于在该符号中的峰值功率索引的相对于接收器时基的脉冲串位置。
7.根据权利要求6的装置，其中N个检测器级的每个包括：
一个模式产生器，用来产生N个可能的已知符号模式的各个符号模式；以及
一个模式相关器，用来使接收到的信号与由模式产生器所产生的N个已知的符号序列中的各个相关。
8.根据权利要求6的装置，其中最大峰值功率检测装置包括：
N个功率监控器，每个监控器测量N个相关符号模式中相应的一个符号模式的功率；
N个峰值检测器，每个检测器检测在由功率监控器中相应的一个监控器所测量的功率中的峰值；以及
一个最大峰值功率检测级，用来确定N个相关的符号模式中哪个具有峰值功率，正如由峰值检测器中单独的一个检测的那样，以及实际接收到的N个模式中的每个的识别和在每个符号模式中的每个符号里的峰值功率的索引。
9.根据权利要求6的装置，其中该第一计算装置包括：
一个功率监控器，用于测量接收到的信号的功率；
一个峰值检测器，用于检测在由功率监控器所测量的功率中的峰值；以及
一个计算级，响应于由峰值检测器测量的功率中的峰值，用于计算由峰值检测器测量的峰值的运行功率。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Address after: I Si Eli Murli Nor, France Patentee after: THOMSON LICENSING S.A. Address before: French Boulogne Patentee before: THOMSON LICENSING S.A. |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
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Effective date of registration: 20190201 Address after: Paris France Patentee after: International Digital Madison Patent Holding Co. Address before: I Si Eli Murli Nor, France Patentee before: THOMSON LICENSING Effective date of registration: 20190201 Address after: I Si Eli Murli Nor, France Patentee after: THOMSON LICENSING Address before: I Si Eli Murli Nor, France Patentee before: THOMSON LICENSING S.A. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20081224 |
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| CX01 | Expiry of patent term |