CN100359825C - 检测呼叫建立脉冲串的方法和接收机 - Google Patents

Abstract

一种在数字无线电系统中检测呼叫建立脉冲串的方法，在所述数字无线电系统中，通过包含已知训练序列(200)的某一呼叫建立脉冲串在预定时隙中建立呼叫；在所述方法中，通过将取样的接收信号和已知训练序列相关，并且通过对于每个相关结果计算脉冲响应的最大点的平均能量，估算时隙中脉冲响应的最大点的位置和能量，其特征在于，对于每个相关结果，平均所述时隙的其它取样的相关结果中包含的能量，计算所述脉冲响应的平均最大能量和所述时隙的其它取样的平均能量之间的比值，并且如果所述比值高于给定阈值，则判定在所述时隙中接收到呼叫建立脉冲串。

Description

检测呼叫建立脉冲串的方法和接收机

技术领域

本发明涉及一种在数字无线电系统中检测呼叫建立脉冲串(burst)的方法，在该数字无线电系统中呼叫是由某种包含已知的训练序列的呼叫建立脉冲串在预定时隙中建立起来的；在该方法中，通过将取样的接收信号和已知的训练序列相关和通过计算每一个相关结果的脉冲响应的最大点的平均能量，来估算在一个时隙中的脉冲响应的最大点的位置和能量。

本发明能用于多个数字无线电系统，在这些系统中，当多个用户设备要和基站建立无线电连接时，多个用户设备发出特定的呼叫建立消息，并且在这些系统中，呼叫建立消息包含训练序列。典型地，在随机接入信道上将呼叫建立消息发送出去，这意味着消息发送没有精确的预定的开始时刻和结束时刻。它是典型的随机接入信道，在该信道上的多个发送可能同时发生，所以可能不得不重复进行发送。基站不知道什么时候多个终端设备需要通信，所以它不能事先给它们分配发送的多个次序。

背景技术

因为基站事先并不知道信号将到达的时刻，信号的功率电平，或信号的相对于呼叫建立信道的标称频率的可能的频率偏移，所以要求在基站处检测呼叫建立消息。为了使消息的检测变得容易，消息通常包含许多预先已知的位，将预先已知的位的序列称为训练序列。因为能将训练序列用于计算信道的多个特性，如脉冲响应，并且通过所述特性人们能够尝试校正信道可能在信号中造成的任何畸变，所以通常将训练序列用于多个数字无线电系统中。

在现有技术的多个解决方法中，在给定时隙中接收的信号是否包含呼叫建立消息的判决是当被解码的所取的训练序列和已知的训练序列比较时在均衡器之后作出的。如果存在许多错误位，信号可能已经包含噪声而不是消息。应使呼叫建立尽可能地快速和可靠，因为这样就能使用户用得方便和舒服。能越快地检测出呼叫建立消息，就能越快地在基站和终端设备之间建立起呼叫。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法，用它能比以前较早地检测出呼叫建立消息。由本发明提供的方法也很可靠，并且能够就这样地使用本方法，或者可以将它和其它的多个方法结合起来使用。

这个目的是通过在前序部分中描述的方法来实现的，该方法的特征在于对每一个相关结果平均包含在时隙的其它取样的多个相关结果中的能量，计算在脉冲响应的平均的最大能量和该时隙的其它取样的平均能量之间的比值，并且如果这个比值高于给定的阈值，则判决在有关的时隙中接收到呼叫建立脉冲串。

本发明也涉及数字无线电系统的接收机，该接收机包括用于对在给定的时隙中接收到的信号进行取样的变换器，用于将多个数字化的取样和已知的训练序列相关的装置，用于计算得到的多个相关结果的能量的装置，用于从计算的多个能量中寻找给定顺序的取样串的多个最大值的装置，和用于对每一个取样平均找到的多个最大值的装置。本发明提供的接收机的特征在于接收机包括用于对每一个取样平均时隙的其它取样的能量的装置，和用于比较多个平均的最大能量值和其它的多个取样的多个能量值的装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种在数字无线电系统中检测呼叫建立脉冲串的方法，在所述数字无线电系统中，通过包含已知训练序列(200)的某一呼叫建立脉冲串在预定时隙中建立呼叫；

在所述方法中，通过将取样的接收信号和已知训练序列相关，并且通过对于每个相关结果计算脉冲响应的最大点的平均能量，估算时隙中脉冲响应的最大点的位置和能量，

其特征在于，对于每个相关结果，平均所述时隙的其它取样的相关结果中包含的能量，计算所述脉冲响应的平均最大能量和所述时隙的其它取样的平均能量之间的比值，并且如果所述比值高于给定阈值，则判定在所述时隙中接收到呼叫建立脉冲串。

根据本发明的另一个方面，提供了一种数字无线电系统中的接收机，所述接收机包括：

用于取样在给定时隙中接收到的信号的变换器，

用于将数字化后的取样和已知训练序列相关的装置，

用于计算所述得到的相关结果的能量的装置，

用于从所述计算的能量中寻找给定顺序的取样串的最大值的装置，和

用于对于每个取样平均所述寻找的最大值的装置，

其特征在于，所述接收机还包括：

用于对于每个取样，平均所述时隙的其它取样的能量的装置，和

用于将所述最大能量值的平均值和所述其它取样的能量值的平均值的比值，与用以判定在所述时隙中是否接收到呼叫建立脉冲串的给定阈值相比较的装置。

因为在和脉冲响应的计算有关的任何情形中都进行需要的大多数计算，即多个相关性的计算，所以本发明的方法实施起来既简单又快速。此外，因为比较的点不是如以前那样的固定的信噪比阈值，而是最大能量和其它多个抽头的平均能量的比值，该比值适应于信道的状态，所以本发明的方法适应于该信道。

附图说明

下面，将参照在所附多个图中说明的多个示例较详细地描述本发明，其中：

图1说明能应用本发明提供的方法的无线电系统，

图2表示用在GSM系统中的呼叫建立脉冲串的结构，

图3是说明本发明提供的接收机的结构的方框图，和

图4较详细地说明本发明提供的接收机的结构。

具体实施方式

本发明一般应用于任何数字无线电系统，在该系统中用户设备通过将特定的呼叫建立消息发送给基站建立起呼叫，并且在该系统中呼叫建立消息包含预先已知的位序列，即，训练序列。图1说明典型的无线电系统的结构。该系统包括多个用户设备100-104，它们或者和在基站106的区域中的系统通信，如图中所示的终端设备100，或者是空闲的，如多个设备102和104。下面，将在数字GSM蜂窝式无线电系统中举例说明本发明，但是本发明并不限于此例。

在GSM中将特定的随机接入信道RACH用以建立从终端设备到基站的呼叫。当终端设备要建立无线电连接时，它将呼叫建立消息发送给基站，基站将该消息转发到系统，在该系统中多个资源被分配以便实现连接。在GSM中，用“时隙(slotted)ALOHA协议”来建立呼叫。这意味着某一个时隙被分配用于呼叫建立消息，并且多个终端设备能在那个特定时隙中将消息发送给基站。系统可能不知道多个终端设备什么时候要进行通信，所以终端设备到基站的第一条消息不能被协调。进一步，多个终端设备不知道信号的传播延迟的长度，所以多个消息在给定的时隙中随机地到达，来自多个终端设备的多个消息同时发生也是可能的。

因为基站事先不知道信号将到达的时刻，信号的功率电平，或信号的相对于呼叫建立信道的标称频率的可能的频率偏移，所以要求检测消息，并且还应该迅速可靠地进行检测。为了比较容易地对消息进行解码，在呼叫建立消息中的训练序列要比GSM的其它多个消息中的训练序列长。GSM呼叫建立消息的结构在图2中予以说明。

呼叫建立消息包括41位的长训练序列200，36个信息位202，7个开始位204和3个结束位206。在呼叫建立消息中，使用一个已知的训练序列。这样，消息的总长度是87位，而正常的业务位是147位。因为在发送时刻不知道消息的传播延迟，所以消息将在为此目的分配的时隙中随机延迟地到达基站。因为消息和时隙长度相比是短的，该时隙的长度和与多个正常消息有关的长度是等长的，所以甚至当终端设备远离基站时，它也能够在时隙内发送该消息。

呼叫建立消息可能以从时隙的开端计算的多达64位的延迟到达基站。

这样，该消息可能位于时间窗中的64个不同的位置。基站接收机将在时隙中接收到的信号和已知的训练序列相关，以便测量脉冲响应。能够通过将时隙的第一个42位，即，训练序列的长度，定义为时间窗，将它们和已知的训练序列相关，将时间窗移动一位并再次进行相关，和将这个过程重复希望的许多次，例如直到已经遍历了时隙为止，来实现相关。这里得到的多个相关结果的数目是N。可将这些结果称为多个抽头。

为了定义消息的位置，通过平方得到的多个结果来计算接收的多个相关结果的能量E_tot。然后在给定大小的时间窗M的帮助下计算能量的最大点。典型地，窗口的大小是M＝5，从而一次取五个平方的抽头，将它们的能量加起来，将窗口位移一个抽头，并再次计算总能量。经过所有的抽头，得到最大能量E_max的位置。将有最大能量的时间窗用作为信道的脉冲响应。对每一个抽头平均脉冲响应的能量，即将脉冲响应的能量除以在时间窗中包含的多个抽头的数目M。这样就得到平均能量E_ave。

在本发明提供的方法中，然后计算其它多个抽头的平均能量E_{ave_rest}，例如可通过计算E_tot-Emax和对每一个抽头平均结果，使得结果除以多个抽头数目减去在时间窗中包含的多个抽头的数目，即N-M而得到该能量。

在本发明的方法中，通过计算能量比值E_ave/E_{ave_rest}并且将这个比值和给定的阈值比较，能够作出是否在时隙中接收到实际的呼叫建立消息的判决。如果这个比值大于预先定义的阈值，则可以假设已经接收到呼叫建立消息。如果，在另一方面，这个比值小于该阈值，则还没有接收到消息。可通过多个测量和多个仿真对系统特别地定义阈值的正确值。

因为在任何情形下都实施计算上最重要的部分，即多个相关性的计算，所以在接收机中实现本发明提供的方法仅需要几个时隙。

本发明提供的解决办法的另一个优点是多个抽头的最大能量和其它多个抽头的平均能量之比总是适应于信道的。在现有的多个方法中，已经将固定的信噪比用作阈值。实践已经表明如果信道被加载，即信道有了若干个同时的连接，则很容易超过信噪比阈值。在本发明提供的方法中，最大能量和与其比较的其它多个抽头的能量两者都在单个脉冲串内，所以测得的比值适应于信道。这个比值近似地为常数，而与信道负载无关。尽管比值的比较尺度是预先定义的阈值，但是还要进行比较，以便能适应信道上的任何变化。

我们现在将研究由本发明在图3所示的方框图的基础上提供的接收机的结构的示例。接收机包括天线300，它将接收信号供给多个射频部分302，在多个射频部分302中，将信号变换到中频或基带频率。将信号308从多个射频部分转发到变换器304，在变换器304中根据已知的技术通过对信号进行取样将信号变换成数字形式。将数字化信号310转发到检测器方框306，在检测器方框306中检测信号。将信号312从检测器转发到接收机的其它多个部分。对于本领域的技术人员来说，要实现的接收机自然也包括其它多个部件，如多个滤波器，是显而易见的，但是因为它们对于当前的发明来说不是必不可少的，所以在这里就不描述它们了。

现在让我们从消息检测的观点并在图4所示的方框图的帮助下较详细地研究本发明提供的接收机的检测器方框306的结构和工作。将取样信号310输入方框中，取样信号310可能包含分开的I和Q分支。根据现有的技术将信号提供给相关器400，也将已知的训练序列420输入到相关器400。从相关器的输出端得到多个实抽头和多个虚抽头，将它们转发给计算装置402，在计算装置402中计算多个抽头的能量。能够通过平方计算能量。将平方后的多个抽头416转发给计算装置404，在计算装置404中寻找给定窗口中的多个抽头的最大点，最大点典型地是M＝5个抽头。找到的最大点指示脉冲响应的位置。

也将从相关器400得到的多个相关结果422提供给处理器414，将关于最大点的信息424提供给处理器414。处理器选择包含在最大能量中的多个抽头426并将它们转发到接收机的其它多个部分。

将在计算装置404中找到的最大能量418转发到平均装置408，在平均装置408中将该能量除以用于计算的多个抽头的数目M。对应地，将最大能量418提供给计算装置406，也将计算的总能量416输入到计算装置406中，并且在计算装置406中从总能量中减去最大能量。将如此得到的除了脉冲响应中包含的能量之外的其它多个抽头的能量提供给平均装置410，在平均装置410中对每一个抽头平均能量，即将能量除以多个抽头的数目N-M。

将多个平均能量从装置408和410提供给处理装置412，在处理装置412中计算多个能量的比值，然后和预设的阈值428比较。将是否在有关的时隙中接收到消息的判决430提供给接收机的其它多个部分。

虽然上面参照所附的多个图中说明的一个示例描述了本发明，但是我们应该懂得本发明并不限于此例，而是能在所附的权利要求书中公布的发明思想的范范畴内以许多方式加以变化。

Claims (5)

1、一种在数字无线电系统中检测呼叫建立脉冲串的方法，在所述数字无线电系统中，通过包含已知训练序列(200)的某一呼叫建立脉冲串在预定时隙中建立呼叫；

在所述方法中，通过将取样的接收信号和已知训练序列相关，并且通过对于每个相关结果计算脉冲响应的最大点的平均能量，估算时隙中脉冲响应的最大点的位置和能量，

其特征在于，对于每个相关结果，平均所述时隙的其它取样的相关结果中包含的能量，计算所述脉冲响应的平均最大能量和所述时隙的其它取样的平均能量之间的比值，并且如果所述比值高于给定阈值，则判定在所述时隙中接收到呼叫建立脉冲串。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于，

在被分配用于传输呼叫建立脉冲串的每个时隙的开始，将所述接收的取样信号和取样串的已知训练序列相关，将所述取样串位移所需的取样数，并且再次进行相关，直到已经分析所需的时隙，并得到多个相关结果为止；

将所述相关结果平方，并且在所述平方的相关结果中寻找某些连续结果的和的最大值，将所述最大值用作信道的脉冲响应的能量值，并且通过将所述能量值除以用于计算的连续结果的数目，平均所述得到的能量值。

3、根据权利要求2的方法，其特征在于，

通过对所述平方的相关结果求和，计算在所述时隙的其它取样的相关结果中得到的能量；并且通过将所述得到的值除以用于计算的相关结果的数目，对每个相关结果平均所述得到的能量值。

4、一种数字无线电系统中的接收机，所述接收机包括：

用于取样在给定时隙中接收到的信号的变换器(304)，

用于将数字化后的取样和已知训练序列相关的装置(400)，

用于计算所述得到的相关结果的能量的装置(402)，

用于从所述计算的能量中寻找给定顺序的取样串的最大值的装置(404)，和

用于对于每个取样平均所述寻找的最大值的装置(408)，

其特征在于，所述接收机还包括：

用于对于每个取样，平均所述时隙的其它取样的能量的装置(410)，和

用于将所述最大能量值的平均值和所述其它取样的能量值的平均值的比值，与用以判定在所述时隙中是否接收到呼叫建立脉冲串的给定阈值相比较的装置(412)。

5、根据权利要求4的接收机，其特征在于，所述接收机包括：

用于从所有的平方后的取样中减去给定大小的取样串的最大值的装置(416)。

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