BRPI9916106B1

BRPI9916106B1 - receptor adaptado para a recepção de sinais de múltiplas trajetórias, bem como método e equipamento para decodificação de sinais de múltiplas trajetórias

Info

Publication number: BRPI9916106B1
Application number: BRPI9916106A
Authority: BR
Inventors: C Riddle Christopher; A Levin Jeffrey; B Sherman Tom
Original assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1998-12-11
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2017-03-14
Also published as: KR20010080747A; BR9916106A; DE69928003T2; ATE308163T1; EP1138127A1; CN1130034C; NO324203B1; AU2050200A; KR100711039B1; JP4330804B2; CN1334996A; CA2354706C; NO20012829D0; IL143663A0; JP2002532945A; AU766145B2; US6130923A; EP1138127B1; HK1041123A1; CA2354706A1

Abstract

patente de invenção: "detecção de travamento para receptor sem fio de múltiplas trajetórias". um receptor sem fio recebendo símbolos de código walsh de múltiplas trajetórias (multipath) determina qual dos coletores (402, 410) capturou ou "travou" em um sinal. medições das energias de correlação entre o sinal recebido e todos os símbolos possíveis são armazenadas em unidades de armazenamento de energia (404, 412). os sinais reais são combinados no combinador (408). um determinador de máximo (416) determina o símbolo combinado mais provável e um índice para tal símbolo é alimentado de volta às unidades de armazenamento de energia. detetores de travamento (406, 414) utilizam a medição para tal símbolo alimentado de volta para determinar se o coletor se travou em uma trajetória. tal determinação é usada para decidir se o próximo sinal detectado por tal coletor deve ser aplicado ao combinador.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção: RECEPTOR ADAPTADO PARA A RECEPÇÃO DE SINAIS DE MÚLTIPLAS TRAJETÓRIAS, BEM COMO MÉTODO E EQUIPAMENTO PARA DECODIFICAÇÃO DE SINAIS DE MÚLTIPLAS TRAJETÓRIAS.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO I. Campo Técnico A presente invenção está relacionada à telefonia sem fio, em particular à estrutura de receptores de coletores ou receptores Rake e possui relação especifica com a detecção de se um receptor sem fio (em particular um receptor de coletores ou receptores Rake utilizando sinalização ortogonal n-ária) tenha "travado" em um sinal de múltiplas trajetórias significativo. II. Histórico da Técnica A Figura 1 mostra o problema 100 a ser solucionado -e a oportunidade 100 a ser explorada - quando um transmissor 102 e um receptor 104 estão em comunicação sem fio. Parte do sinal - talvez sua maior parte - percorrerá a linha de visada do transmissor 102 para o receptor 104. No entanto, parte pode se refletir em um obstáculo (tal como a primeira edificação 106) antes de ser recebido. Podem existir vários obstáculos (tais como a segunda edificação 108), cada um provendo ao sinal uma diferente trajetória do transmissor 102 ao receptor 104. Isto constitui um problema, uma vez que os sinais podem chegar fora de fase e interferir de forma destrutiva. Isto constitui também uma oportunidade, caso a intensidade de sinal de cada trajetória possa ser combinada de uma maneira construtiva. Constitui também uma oportunidade o fato de que a comunicação pela linha de visada não ser mais obrigatória. Para combinar as trajetórias independentes de uma maneira construtiva, é importante ser possivel a identificação de uma trajetória independente, isto é, distinguir uma trajetória do ruido de fundo. A Figura 2 mostra o equipamento convencional 200 para explorar tal oportunidade. Um receptor recebe sinais através de múltiplas trajetórias, cada uma com diferente comprimento e portanto ligeiramente deslocadas em tempo. Cada uma provê o mesmo sinal que as outras, porém com intensidade de sinal e ruido diferentes. Vários demoduladores 202, 210, convencionalmente conhecidos como "coletores" ou "ramos" (fingers), são ajustados para compatibilizar tais deslocamentos ou offsets. O primeiro coletor ou ramo 202 passa um sinal recebido demodulado para o primeiro detector de energia máxima 204. O primeiro detector de energia máxima 204 detecta o simbolo de canal (descrito a seguir) possuindo a maior correlação de energia com relação ao sinal recebido e passa uma medição de tal energia para o primeiro detector de travamento 206. Caso tal energia máxima supere um limite predeterminado ou passe em algum outro teste conveniente quanto a ser significativo, o sinal demodulado é significativo e é aplicado a um combinador 208 pelo primeiro detector de travamento 206. Caso tal energia máxima não passe em tal teste, o sinal demodulado é considerado como sendo ruido e não é aplicado ao combinador 208 pelo primeiro detector de travamento 206.

De forma similar, o segundo coletor ou ramo 210 possui sua saida controlada pelo segundo detector de energia máxima 212 e segundo detector de travamento 214. Somente dois coletores ou ramos são mostrados na Figura 2, porém pode ser usado qualquer número conveniente. Três ou quatro coletores ou ramos são tipicos na tecnologia convencional. O combinador 208 combina tais sinais recebidos demodulados em um sinal combinado. Deve ser notado que ele combina os sinais, em contraste à combinação de símbolos de canais. Um detector de saída máxima 216 toma o sinal combinado e detecta o símbolo de canal possuindo a maior energia de correlação com relação ao sinal combinado. Ele repassa, para processamento adicional 218, um índice para tal simbolo de canal de energia máxima, juntamente com uma medição da energia de tal simbolo de canal. O sinal combinado é também passado adiante para processamento adicional 218. A Figura 3 mostra o esquema de sinalização ortogonal usado para validação de dados no sistema exemplar. Outros métodos n-ários ortogonais e não ortogonais são também possiveis.

Um grupo de seis simbolos de canal de código binário é tomado em conjunto e transmitido na forma de um único símbolo de canal. Existem portanto 64, ou 26, símbolos de canal possíveis. É escolhido um conjunto ortogonal de 64 formas de onda, cada forma de onda possuindo uma correlação zero com as outras formas de onda no conjunto. Cada símbolo de canal é composto por 64 bits, convencionalmente conhecidos como "chips de canal". Um conjunto popular de 64 formas de onda é o conjunto das chamadas "funções Walsh", porém outras formas de onda podem ser usadas, caso desejado.

Uma função Walsh é gerada pela conversão de um número decimal 302 a um número binário 304 e formação da matriz 2x2 denotada por 306 no canto superior esquerdo de uma matriz 308. Isto é repetido nos cantos superior direito 310 e inferior esquerdo 312 e invertido no canto inferior direito 314. A matriz 308 é a seguir repetida nos cantos superior direito 318 e inferior esquerdo 320 e invertida no canto inferior direito 322. Tal processo continua até que uma fila do comprimento desejado (64) seja obtida. As funções Walsh são ortogonais entre si no sentido de que, em uma compatibilização de chip de canal a chip de canal, cada par de funções Walsh possui 32 chips de canal que são compatíveis e 32 chips de canal que são diferentes.

De forma similar, 64 chips de canal é um comprimento popular para um símbolo de canal, porém qualquer outro comprimento (de preferência uma potência de 2) pode ser usado caso desejado. Existindo 64, ou 26, símbolos de canal possíveis, cada símbolo de canal pode receber um índice e o índice possuirá apenas 6 bits. Símbolos de canal mais longos ou curtos possuirão índices mais longos ou curtos. Os termos "índice", "índice de símbolo de canal", "índice de código Walsh" e "índice Walsh" são todos sinônimos tal como utilizados no presente pedido.

No receptor, cada coletor implementa 64 correlações do sinal recebido - uma correlação para cada símbolo de canal no conjunto transmitido possível. Para um receptor de trajetória única, a correlação com a energia mais elevada é o símbolo de canal transmitido mais provável. Para um receptor de múltiplas trajetórias, as energias de correlação para cada coletor são escalonadas e combinadas peça a peça para perfazer um conjunto combinado de 64 energias. Neste ponto, a energia mais elevada indica o símbolo de canal que foi mais provavelmente transmitido. Note-se que tal símbolo de canal não é necessariamente o símbolo de canal mais provável que seria reportado a partir de qualquer coletor individual.

Para determinar se um coletor está realmente designado para uma trajetória de sinal válida, uma medida de energia é gerada e comparada a um limite. Cada coletor toma a energia mais elevada através do conjunto dos 64 símbolos de canal possíveis e aplica esta como uma entrada de um mecanismo de detecção de travamento. 0 mecanismo de detecção de travamento tipicamente aplica um filtro passa baixas a tais entradas e a seguir compara a saída do LPF a um limite. Caso a energia filtrada esteja acima do limite, o coletor é declarado como tendo travado e se permite que contribua para a demodulação. Caso a energia filtrada esteja abaixo do limite, o coletor é declarado como fora de travamento e não se permite que contribua para a demodulação. Podem ser usados filtros passa baixas IIR e FIR. Além disso, múltiplos limites de energia podem ser usados para diferenciar a transição para o estado travado a partir do estado fora de travamento.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO A Requerente aperfeiçoou tal estrutura ao notar que, sob a tecnologia convencional, um coletor pode estar fornecendo uma indicação espúria de que sua saida é significativa e deve ser considerada pelo combinador. Para ser mais especifico, idealmente o código Walsh que foi realmente transmitido seria usado. 0 código Walsh determinado pelo combinador é a decisão mais confiável (pelo menos antes da decodificação Viterbi) quanto a qual código Walsh foi realmente transmitido, portanto é este que será usado. 0 código Walsh determinado pelo combinador é mais confiável que o código Walsh que gerou a energia de correlação máxima por coletor. A tecnologia convencional é a de determinar a significância de um coletor pela determinação da significância do símbolo de canal que produz a maior energia de correlação. A forma melhor - a da presente invenção - é procurar no passado real em lugar de no presente estimado. Quando o coletor processa um sinal recebido, ele armazena as energias de todos os símbolos de canal possíveis. Quando o combinador de downstream determina o símbolo combinado mais provável, um índice para tal símbolo combinado é retroalimentado ao coletor. No interior do coletor, a energia armazenada para tal símbolo combinado é recuperada. É esta energia do símbolo - em lugar do símbolo com a maior energia - que é usada para determinar a significância do coletor. Tal determinação de significância não é usada para reprocessar o sinal que a gerou. Em lugar disto, ela é usada durante o processamento do próximo sinal.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 mostra o problema a ser solucionado. A Figura 2 mostra o equipamento convencional para solucionar o problema. A Figura 3 mostra como são gerados os códigos Walsh. A Figura 4 mostra um equipamento para executar a presente invenção. A Figura 5 é um fluxograma mostrando a operação do equipamento da Figura 4. A Figura 6 é um fluxograma mostrando a operação do equipamento da Figura 2.

DESCRIÇÃO DETALHADA

As Figuras 1 a 3 mostram a técnica anterior e foram adequadamente comentadas acima. A Figura 4 mostra um equipamento 400 para executar a presente invenção. Ela é idêntica à Figura 2 (inclusive utilizando as mesmas referências numéricas, aumentadas para 200), com duas exceções. Em primeiro lugar, os detetores de máximo 204 e 212 da Figura 2 foram substituídos por unidades de armazenamento de energia 404 e 412. Em segundo lugar, o índice (MAX NDX) para o símbolo de canal possuindo a energia máxima (MAX NRG) não só é passado para processamento adicional 418, mas é também retroalimentado às unidades de armazenamento de energia 404, 412. A função das unidades de armazenamento de energia 404, 412 é a de armazenar uma medição da energia de correlação de cada um dos possíveis símbolos de canal com relação a um sinal recebido anterior. Dessa forma, as unidades de armazenamento de energia 404, 412, estão prontas quando o detetor de saída máxima 416 determina o índice máximo, isto é, o índice do símbolo de canal que foi mais provavelmente transmitido. A unidade de armazenamento de energia consulta a medição da energia de tal símbolo de canal e repassa tal medição para o detetor de travamento 406, 414. Caso o detetor de travamento, com base em tal medição, determine que o coletor 202, 210, realmente travou em uma múltipla trajetória válida, ele permite que o sinal recebido a seguir seja aplicado ao combinador 408. Note-se que é o próximo sinal recebido - e não o sinal atual - que é determinado para ser aplicado (ou não aplicado) ao combinador 408. O sinal atual foi determinado para ser aplicado ao combinador 408 pois sinais anteriores determinaram que o coletor estava travado. Novos sinais são recebidos com muito mais frequência do que um coletor entra e sai do travamento. Portanto, é quase sempre verdadeiro que um coletor que estava travado para o sinal precedente estará ainda travado para o sinal atual e vice versa. Mais importante, a modulação sobre o sinal real anterior é mais acurada que a modulação sobre o sinal atual estimado. A invenção portanto descreve uma estratégia de retroalimentação em que os detetores de travamento (412 -416) são atualizados pelo símbolo atual. No entanto, ela não determina adicionalmente se o símbolo atual deve ser combinado. Isto levaria a uma estratégia interativa com um potencial problema de estabilidade se o índice Walsh combinado nunca convergir. A estratégia da Requerente é a de atualizar os detetores de travamento com o símbolo atual, porém o estado de travamento atualizado afeta apenas a combinação de símbolos FUTUROS. Dessa forma, nenhuma estratégia interativa é necessária para atualizar os detetores de travamento e o combinador.

A Figura 5 é um fluxograma 500 mostrando a operação do equipamento da Figura 4. A partir do início 502, todos os coletores são inicializados 504. A inicialização inclui determinar quais coletores estão travados. Tal determinação inicial pode utilizar um algoritmo inteiramente convencional. O sinal é recebido 506 através de cada coletor 508 e é ali comparado 510 ao próximo símbolo de canal na coleção de símbolos de canal. A comparação inclui a determinação 512 da energia de correlação entre o sinal e o símbolo de canal candidato e o armazenamento e medição da energia de correlação em uma unidade de armazenamento de energia. Caso o símbolo de canal candidato não for o último símbolo de canal na coleção 514, o próximo símbolo de canal é selecionado; caso seja, o próximo coletor é selecionado 516. Caso o coletor seja o último coletor, saberemos que a unidade de armazenamento de energia associada a cada coletor possui uma listagem da energia de correlação entre o sinal (tal como recebido naquele coletor) e cada um dos possíveis símbolos de canais na coleção. 0 sinal toma uma trajetória diferente a ser recebida por cada coletor que foi considerado como estando travado e portanto chega de um modo geral com uma energia diferente. Tais diferentes níveis de energia são escalonados a um único nível 518 e os sinais escalonados provenientes dos coletores travados são combinados. 0 sinal combinado é a seguir comparado com cada símbolo de canal na coleção e o símbolo de canal cuja comparação propiciou a energia de correlação máxima é determinado 520. O índice deste símbolo de canal é repassado para processamento adicional 522. O índice deste símbolo de canal é também retroalimentado às unidades de armazenamento de energia 524. A energia associada com tal índice de símbolo de canal retroalimentado - em contraste à maior energia na unidade de armazenamento de energia - é usado para determinar 526 se o coletor associado com tal unidade de armazenamento de energia está travado ou não. Tal determinação - em contraste à determinação efetuada na inicialização 504 - é usada com o próximo sinal 506. A Figura 6 é um fluxograma 600 mostrando a operação do equipamento convencional da Figura 2. Quando um sinal de múltiplas trajetórias é recebido 602, o sinal de cada trajetória é aplicado a um coletor separado. Em cada coletor, tal sinal é comparado a cada simbolo de canal possível 606 e a energia de correlação resultante de tal comparação é medida. A energia de correlação máxima é ajustada como a energia de correlação para tal coletor 608. Caso a energia de um coletor seja significativa (de acordo com qualquer teste conveniente de significância, que pode ser inteiramente convencional) , o sinal proveniente de tal coletor é combinado 610 com outros sinais significativos para processamento adicional. Caso não seja significativo 612, ele é excluído da combinação.

Ocorre algumas vezes que parte dos sinais de múltiplas trajetórias são fortes, alguns são fracos e não existem sinais de intensidade intermediária. Em tal situação, a presente invenção e a técnica anterior irão produzir o mesmo resultado: combinar os sinais fortes e omitir os fracos. No entanto, com sinais de intensidade intermediária a presente invenção seleciona os sinais mais significativos em lugar dos sinais mais fortes. O indice que é passado para processamento adicional é portanto mais provável de ser o indice do simbolo de canal que foi originalmente transmitido. Aplicação Industrial A presente invenção pode ser explorada na indústria e pode ser efetivada e utilizada sempre que for desejado detectar se um receptor sem fio travou em um sinal de múltiplas trajetórias significativo.

Os componentes individuais do equipamento e do método aqui apresentados, tomados separadamente, podem ser inteiramente convencionais, sendo sua combinação que é reivindicada como a invenção.

Apesar de terem sido descritos vários modos de equipamentos e métodos, o verdadeiro espirito e escopo da presente invenção não ficam limitados aos mesmos, sendo limitados apenas pelas reivindicações que se seguem e seus equivalentes, que a Requerente reivindica como a sua invenção.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Receptor adaptado para a recepção de sinais de múltiplas trajetórias e inclui uma pluralidade de ramos, cada ramo estando adaptado para: a) demodular separadamente um sinal recebido atual proveniente de cada trajetória separada; e b) medir uma energia de comparação entre o sinal recebido atual, tal como recebido pelo ramo e cada possível símbolo de canal em uma coleção de símbolos de canal; o receptor caracterizado pelo fato de que compreende: c) uma pluralidade de unidades de armazenamento de energia, em que cada unidade de armazenamento de energia está associada com um ramo e está adaptada para: i) armazenar uma medição da energia de comparação entre cada símbolo de canal possível e um sinal recebido anterior tal como recebido por tal ramo; ii) receber um índice proveniente do combinador descrito a seguir, o índice determinando de forma exclusiva um possível símbolo de canal; iii) decidir se a energia de comparação entre o símbolo de canal determinado e o sinal recebido anterior é significativa; e iv) aplicar uma versão escalonada do sinal recebido atual para o combinador se, e só se, a energia de comparação for significativa; e d) um combinador que está adaptado para: i) combinar as versões escalonadas dos sinais recebidos atuais em um sinal combinado; ii) medir uma energia de comparação entre o sinal combinado e cada símbolo de canal possível na coleção de símbolos de canal; iii) determinar um índice para o símbolo de canal produzindo a energia de comparação máxima com o sinal combinado; iv) retroalimentar o índice para as unidades de armazenamento de energia; e v) passar o índice para processamento adicional.

2. Método para decodificação de sinais de múltiplas trajetórias, o método incluindo as etapas de: a) demodular separadamente um sinal recebido atual proveniente de cada trajetória separada; e b) medir uma energia de comparação entre o sinal recebido atual e cada possível símbolo de canal em uma coleção de símbolos de canal; o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: c) armazenar uma medição da energia de comparação entre cada possível símbolo de canal e um sinal recebido anterior; d) receber um índice proveniente da etapa de retroalimentação descrita a seguir, o índice determinando de forma exclusiva um possível símbolo de canal; e) decidir se a energia de comparação entre o símbolo de canal determinado e o sinal recebido anterior é significativa; f) aplicar uma versão escalonada do sinal recebido atual à etapa de combinar descrita a seguir se e somente se a energia de comparação for significativa; g) combinar as versões escalonadas dos sinais recebidos atuais em um sinal combinado; h) medir uma energia de comparação entre o sinal combinado e cada símbolo de canal possível na coleção de símbolos de canal; i) determinar um índice para o símbolo de canal produzindo a energia de comparação máxima com o sinal combinado; j) retroalimentar o índice para a etapa de receber acima mencionada; e k) passar o índice para processamento adicional.

3. Equipamento para decodificação de sinais de múltiplas trajetórias, o equipamento incluindo: a) dispositivos para demodular separadamente um sinal recebido atual proveniente de cada trajetória separada; e b) dispositivos para medir uma energia de comparação entre o sinal recebido atual e cada possível símbolo de canal em uma coleção de símbolos de canal; o equipamento caracterizado pelo fato de que compreende: c) dispositivos para armazenar uma medição da energia de comparação entre cada possível símbolo de canal e um sinal recebido anterior; d) dispositivos para receber um índice proveniente dos dispositivos para retroalimentar descritos a seguir, o índice determinando de forma exclusiva um possível símbolo de canal; e) dispositivos para decidir se a energia de comparação entre o símbolo de canal determinado e o sinal recebido anterior é significativa; f) dispositivos para aplicar uma versão escalonada do sinal recebido atual aos dispositivos para combinar descritos a seguir se e somente se a energia de comparação for significativa; g) dispositivos para combinar as versões escalonadas dos sinais recebidos atuais em um sinal combinado; h) dispositivos para medir uma energia de comparação entre o sinal combinado e cada símbolo de canal possível na coleção de símbolos de canal; i) dispositivos para determinar um índice para o símbolo de canal produzindo a energia de comparação máxima com o sinal combinado; j) dispositivos para retroalimentar o índice para os dispositivos para receber acima mencionados; ek) dispositivos para passar o índice para processamento adicional.