CN101317338A - 用于在cdma和其它无线网络中减少交叉相关错误警报的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于通过在相关过程中引入代码分集来抑制交叉相关错误警报的方法和装置，在所述相关过程中可通过使用代码交错和/或代码置乱来使搜索代码多样化。可对已使所述搜索代码多样化之前和之后的信号的能量等级进行评估以检测错误警报。另外，可使用一组参数化分析模型来估计无线网络中来自交叉相关的错误警报率，以便指导无线收发器的开发和设计。

Description

用于在CDMA和其它无线网络中减少交叉相关错误警报的方法和装置

相关申请案的交叉参考

本申请案根据35U.S.C.§119(e)主张2005年11月30日申请的第60/741,337号美国临时专利申请案的优先权，所述临时申请案转让给本受让人，且其揭示内容明确以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明方法和装置大体上针对于在连接到无线网络的装置中减少交叉相关错误警报，且更特定来说，针对于用于在连接到采用码分多路复用的网络的装置中减少交叉相关错误、接收卫星定位系统信号以及类似技术的方法和装置。

背景技术

例如移动台(MS)和无线基站的许多装置在采用例如CDMA的无线通信协议的无线网络中操作，或采用卫星定位系统信号来操作。这些装置从各种传输源接收信号。这些传输源可向MS或基站(无线接收器)呈现其将在何处被单独检测到并由无线接收器处理。每个传输源用个别代码对其传输信号进行编码，以使其区别于来自其它传输源的其它信号。每个无线接收器接着可使来自传输源的所接收信号相关于与所述网络中的无线传输器相关联的一组代码的全部或部分。无线接收器通常随后将尝试获得针对特定代码的匹配。当找到针对代码的匹配时，检测到具有所述代码的传输源。

然而，常常在存在噪声且由于有缺陷的代码的缘故，来自传输源的相关过程中的匹配可能甚至在无线收发器处没有理想信号或代码的情况下发生。当无线接收器在没有来自传输源的理想传输的情况下确定搜索过程中基于无线接收器处的噪声而发生的匹配时，无线接收称为交叉相关错误警报。

举例来说，如果无线接收器希望从具有代码C1的传输源接收信号，那么在没有具有代码C1的所需信号的情况下，相关过程中的匹配可能针对具有代码C2的某个非所要信号而发生。此匹配是由于代码C1与C2之间的交叉相关的缘故。而且，所得的误差称为交叉相关错误警报。

过去，通常采用各种技术来减少无线接收器中的错误警报的发生，例如能量阈值和冗余搜索。这些技术已单独地或组合地使用以尝试减少错误警报的数目。

在能量阈值技术的情况下，假定由于噪声或交叉相关引起的错误警报的大部分通常下降到某个无线信号能量水平以下。因此，无线接收器通常将仅当在无线接收器中接收的无线信号的所得相关的能量高于某个预定能量阈值时确定相关过程中的匹配。必须对无线信号能量阈值做出谨慎选择，以便使检测到真实无线传输(例如，处于弱能量水平的真实导频)的概率最大，同时也使检测到交叉相关错误警报中的噪声的概率最小。

处理交叉相关错误警报问题的另一已知技术是使用冗余无线信号搜索。冗余搜索依赖于后续无线信号搜索之间存在某种独立性的假定。此独立性通常减小关于每个额外无线信号搜索检测到错误警报的概率。

举例来说，现有的冗余搜索实施方案允许通过时间分集的搜索之间的某种独立性。这依赖于噪声通常是时变的假定。因此，在不同点和时间的搜索通常可视为相对于噪声是独立的。因此，对于典型的噪声函数，由于噪声引起的错误警报的概率将例如在后续搜索中以指数方式随着时间而减小。

然而已发现，能量阈值技术和冗余搜索技术没有提供令人满意的对交叉相关错误警报的防止。交叉相关主要是代码性质的副产物，且通常并不独立于时间。因此，需要并不仅仅依赖于时间分集或能量阈值以便得益于交叉相关独立性的技术。

另外，用于估计无线网络中上文所述的交叉相关错误警报率的模型可有助于无线网络的设计、开发和改进。然而，当前没有令人满意的模型来估计交叉相关错误警报率。因此，还需要分析模型来帮助估计来自无线网络和(更特定来说)CDMA网络或卫星定位系统中的交叉相关的错误警报率。

发明内容

本文的方法和装置通过提供用于抑制交叉相关错误警报的装置和方法来满足上述需要并避免现有技术的缺点和劣势。通过在相关过程中引入代码分集来减少交叉相关错误警报。举例来说，可通过使用代码交错和/或代码置乱来使搜索代码多样化。可对在已使所述搜索代码多样化之前和之后的信号的能量等级进行评估以检测错误警报。代码分集增加了后续搜索之间的独立性，且因此减小了来自交叉相关的错误警报的概率。

所述方法和装置还可提供一组参数化分析模型来估计无线网络中来自交叉相关的错误警报率，以便指导无线收发器的开发和设计。

因此，在一个方面中，一种减少无线交叉相关错误警报的方法包含以下步骤：使用搜索代码搜索所接收的无线信号；确定与所述搜索代码相关联的所述无线信号的能量；使所述搜索代码多样化，并使用所述经多样化的搜索代码来搜索所述无线信号；确定与所述经多样化的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的能量；以及评估与所述搜索代码相关联的所述接收的信号的能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的能量，以确定所述无线信号是否为错误警报。

所述多样化步骤可包含交错所述搜索代码和置乱所述搜索代码这两种操作中的至少一者。交错所述搜索代码可包含将所述搜索代码和所述接收的无线信号偏移一预定量，所述预定量可包含半个时隙。所述置乱所述搜索代码的步骤可包含等差级数、等比级数或基于随机的级数置乱中的一者。所述评估与所述搜索代码相关联的所述接收的信号的能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的能量，以确定所述无线信号是否为错误警报的步骤进一步可包含：确定与所述搜索代码相关联的所述接收的信号的能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的能量两者是否超过一阈值。所述确定所述接收的无线信号的能量的步骤可包含：将所述搜索代码与所述接收的无线信号的复共轭相乘以产生第一结果；使所述第一结果N个数目的连续码片相干地积分以产生第二结果；以及使所述第二结果非相干地相加M次。所述接收的无线信号可包含CDMA IS-95、cdma2000、宽带-CDMA(W-CDMA)、通用移动电信系统(UMTS)和卫星定位系统信号中的一者。

根据另一方面，一种用以减少无线交叉相关错误警报的装置包含处理器，其经配置以：使用搜索代码搜索无线信号；确定与所述搜索代码相关联的所述无线信号的能量；使所述搜索代码多样化并使用所述经多样化的搜索代码搜索所述无线信号；确定与所述经多样化的搜索代码相关联的所述无线信号的能量；以及基于与所述搜索代码相关联的所述无线信号的能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述无线信号的能量来评估是否存在交叉相关错误警报。

所述处理器可经配置以通过交错所述搜索代码和置乱所述搜索代码这两种操作中的至少一者来使所述搜索代码多样化。交错所述搜索代码可包含将所述搜索代码和所述无线信号偏移一预定量，所述预定量可包含半个时隙。置乱所述搜索代码包括等差级数、等比级数或基于随机的级数置乱中的一者。所述处理器可进一步经配置以在评估与所述搜索代码相关联的所述接收的信号的能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的能量时，确定与所述搜索代码相关联的所述接收的信号的能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的能量两者是否超过一阈值。所述处理器可通过：将所述搜索代码与所述无线信号的复共轭相乘以产生第一结果；使所述第一结果N个数目的连续码片相干地积分以产生第二结果；以及使所述第二结果非相干地相加M次来确定所述无线信号的能量。所述接收的无线信号可包含CDMA IS-95、cdma2000、宽带-CDMA(W-CDMA)、通用移动电信系统(UMTS)和卫星定位系统信号中的一者。

在又一方面中，一种包含指令的机器可读媒体，所述指令在由处理器执行时减少无线交叉相关错误警报。所述指令包含：用以使用搜索代码搜索所接收的无线信号的指令；用以确定与所述搜索代码相关联的所述接收的无线信号的能量的指令；用以使所述搜索代码多样化并使用所述经多样化的搜索代码搜索所述接收的无线信号的指令；用以确定与所述经重排序的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的能量的指令；以及用以评估与所述搜索代码相关联的所述无线信号的能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述无线信号的能量，以确定所述无线信号是否为错误警报的指令。

所述用以使所述搜索代码多样化的指令可包含用以交错所述搜索代码和置乱所述搜索代码的指令中的至少一者。所述用以交错所述搜索代码的指令可包含将所述搜索代码和所述接收的无线信号偏移一预定量，所述预定量可包含半个时隙。所述用以置乱所述搜索代码的指令可包含等差级数、等比级数或基于随机的级数置乱中的一者。所述用以评估与所述搜索代码相关联的所述无线信号的能量以及与所述经重排序的搜索代码相关联的所述无线信号的能量，以确定所述无线信号是否为错误警报的指令可包含用以确定与所述搜索代码相关联的所述无线信号的能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述无线信号的能量是否超过一阈值的指令。所述用以确定所述无线信号的能量的指令包括：用以将所述搜索代码与所述无线信号的复共轭相乘以产生第一结果的指令；用以使所述第一结果N个数目的连续码片相干地积分以产生第二结果的指令；以及用以使所述第二结果非相干地相加M次的指令。所述接收的无线信号可包含CDMA IS-95、cdma2000、宽带-CDMA(W-CDMA)、通用移动电信系统(UMTS)和卫星定位系统信号中的一者。

在又一方面中，一种用以减少无线交叉相关错误警报的装置包含：用于使用搜索代码搜索所接收的无线信号的装置；用于确定与所述搜索代码相关联的所述接收的无线信号的能量的装置；用于使所述搜索代码多样化并使用所述经多样化的搜索代码搜索所述接收的无线信号的装置；用于确定与所述经多样化的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的能量的装置；以及用于基于与所述搜索代码相关联的所述接收的信号的能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的能量来确定是否存在交叉相关错误警报的装置。

所述多样化装置可包含用于交错所述搜索代码的装置和用于置乱所述搜索代码的装置中的至少一者。所述交错装置可将所述搜索代码和所述无线信号偏移一预定量，所述预定量可包含半个时隙。所述置乱装置可包含基于等差级数、等比级数或随机级数中的一者来置乱。所述用于确定所述无线信号的能量的装置包括：将所述搜索代码与所述无线信号的复共轭相乘以产生第一结果；使所述第一结果N数目的连续码片相干地积分以产生第二结果；以及使所述第二结果非相干地相加M次。所述接收的无线信号包括CDMAIS-95、cdma2000、宽带-CDMA(W-CDMA)、通用移动电信系统(UMTS)和卫星定位信号中的一者。用于确定是否存在交叉相关错误警报的装置进一步可包含确定与所述搜索代码相关联的所述接收的信号的能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的能量是否超过一阈值。

在又一方面中，一种减少无线交叉相关错误警报的方法包含以下步骤：使用代码传输无线信号；通过置乱所述代码来使所述代码多样化；以及使用所述多样化代码传输所述无线信号。所述置乱所述代码的步骤可包含等差级数、等比级数或基于随机的级数置乱中的一者。

根据另一方面，一种分析交叉相关错误警报的方法包含以下步骤：在各种能量等级下和以随机偏移量，使用高斯噪声的组合来产生导频序列；在PN序列中产生具有另一随机偏移量的假设序列；使所述假设序列和数据序列相关，并在N个码片上相干地积分且非相干地积分M次；确定能量是否处于或高于一阈值；以及通过统计所述能量处于或高于所述阈值的情况的百分比来进行计算以获得结果；以及将所述结果输出到输出装置。所述方法可包含重复所述方法T次反复的步骤。

根据又一方面，一种分析交叉相错误警报的方法包含以下步骤：基于用于考虑代码交叉相关性质的对输入噪声阈值的修改或基于Marcum Q函数的乘积的近似中的一者来产生Marcum Q函数的输入；使用Marcum Q函数测量预期交叉相关错误警报率；以及将所述预期交叉相关错误警报率输出到输出装置。

可陈述或通过考虑以下具体实施方式、附图和权利要求书而明白本文描述的方法和装置的额外特征、优点和实施例。而且应了解，上述发明内容和以下具体实施方式均为示范性的，且期望在不限制所主张的方法和装置的范围的情况下提供进一步解释。

附图说明

包含附图以提供对方法和装置的进一步理解，附图并入本说明书并构成其一部分，方法和装置的说明性实施例连同具体实施方式用以解释方法和装置的原理。并没有试图与对于方法和装置的基本理解以及其可实践的各种方式来说必要的细节相比更多的细节来展示方法和装置的结构细节。在附图中：

图1是展示可用于减轻交叉相关错误警报的代码交错方法的流程图；

图2是展示可用于减轻交叉相关错误警报的代码置乱方法的流程图；

图3是展示可用于估计交叉相关错误警报的分析建模方法的流程图；

图4是展示共同处于根据本文描述的方法和装置的原理构造的卫星和/或蜂窝式系统中的两个不同示范性移动台的实施方案的示意图；

图5是具有可定制微控制器的示范性电路的示意图，所述控制器根据本文描述的方法和装置的原理控制执行数字信号检测和搜索算法的专用硬件块；

图6是无线网络中针对简单常规搜索程序电路的噪声和交叉相关错误警报率的图表；

图7是展示无线网络中交错搜索方案的影响的噪声与交叉相关错误警报的图表；

图8是对错误警报的影响的图表，其展示无线网络中交错在指数标度上的影响；

图9是噪声与交叉相关错误警报的图表，其展示无线网络中置乱搜索方案的影响；

图10是噪声与交叉相关错误警报的图表，其展示在DO网络中使用交错和置乱方案两者的影响；以及

图11展示对错误警报的影响的图表，其展示在DO网络中使用交错和置乱两者在指数标度上的影响。

具体实施方式

参看附图中描述和/或说明以及下文描述中详细说明的非限制性实施例和实例来更全面地解释本文的方法和装置的实施例以及其各种特征和有利细节。应注意，图中说明的特征不一定按比例绘制，且一个实施例的特征如所属领域的技术人员已知可用于其它实施例，即使本文没有明确规定。对众所周知的组件和处理技术的描述可省略，以便不会不必要地混淆方法和装置的实施例。本文使用的实例仅希望便于理解可实践所述方法和装置的方式，且进一步使所属领域的技术人员能够实践所述方法和装置的实施例。因此，本文的实例和实施例不应解释为限制所述方法和装置的范围，所述范围仅由所附权利要求书和适用的法律界定。而且注意到，在附图的全部若干视图中相同参考标号表示相似的部分。

方法和装置的第一方面是针对用于使用无线信号代码多样化(例如代码交错和无线信号代码置乱)克服交叉相关错误警报的方法。这两种方法均在相关过程中引入代码分集，进而增加后续搜索之间的独立性，且因此减小来自交叉相关的错误警报的概率。所述方法是单独论述的，但可一起使用。

可通过使用无线信号代码多样化来减少交叉相关错误警报。对接收的信号进行初始搜索。随后，将接收的信号和每个搜索到的代码多样化以执行冗余搜索。由于此重排序，对相干和非相干积分步骤的输入改变，因此产生不同于初始搜索的指示交叉相关错误警报的能量值。

图1是展示可用于减轻交叉相关错误警报的代码交错方法的流程图。更具体来说，如图1所示，代码交错方法102首先将无线信号接收到装置中。装置可为如下文定义的移动台。随后如步骤104所示，使用某一搜索代码在所接收的信号中进行搜索。

在步骤106，确定与搜索代码相关联的信号的信号能量。可通过将搜索到的代码乘以所接收信号的复共轭来获得确定信号能量。接着可在某个数目N个连续码片上对此值进行相干积分。可将结果非相干地相加M次。其结果是与所述特定搜索代码相关联的信号的能量。应注意，可使用任何已知类型的数学过程来获得所接收的无线信号的信号能量。

接着，如步骤108所示，将接收的无线信号与搜索到的无线信号代码两者移位一偏移量O。这在无线信号的冗余搜索期间发生。

可以确保对积分过程的输入具有最大差异的方式来选择偏移量O。这是在O设定为大约N/2时实现的，N/2为相干积分长度的一半。也可使用其它的O值。举例来说，当N设定为大约2048个码片时，O可设定为大约1024个码片。

接着，如步骤110所示以如上所述的方式再次获得无线信号的能量。最后在步骤112中对步骤106中找到的和步骤110中找到的信号能量进行评估以确定搜索到的代码是否与所需信号或错误警报相关联。评估可采用将步骤106和110中找到的信号能量与一预定阈值进行比较。当然，预期其它类型的评估用于所述方法和装置。

举例来说，可将代码交错方法应用于CDMA网络，其中相关的码片序列可称为rc1、rc2、rc3、...rc2048，rc2049、...、rc32768。在现有技术中，初始和冗余搜索均使码片<rc1到rc2048>相干地积分，接着<rc2049到rc4096>等等。通过方法和装置的交错方案，冗余搜索可使用O作为交错偏移量，因此码片<rcO到rc(O+2047)>、<rc(O+2048)rc(O+4095)>、...、<rc(32768-2048+O)到rc(O-1)>被相干积分。

所述方案称为“交错”是由于初始与冗余搜索之间的移位。在使用下文论述的方法的图7中展示相比于现有技术或原始方案(标记为“Exist.Srchr”)的使用采用交错方案的方法和装置的结果。而且，展示0dB下自动相关导频的结果，其表示在CDMA-2000网络中没有实际实现的理论情况。连同噪声的结果一起展示在-1.8dB下自动相关导频的结果，其为典型CDMA网络中的最强导频等级，其中导频使用传输功率的三分之二且寻呼和同步信道使用功率的三分之一，且没有功率用于业务。自动相关和混合的情况都改善且接近噪声情况。

对于0dB下的自动相关导频，在某个关注范围内，冗余搜索表现为类似于具有相干积分的量的一半的独立搜索。因此，在某个能量E下且针对相干积分参数N的对于交错情况的自动相关错误警报率(即，R(E，N))可写作：R(N，E)＝Q(N，E+A)*Q(N/2，E)，其中Q(N，E)是在针对单一搜索的阈值E以及相干积分参数N下的噪声错误警报率。A可为N、M以及网络中使用的代码的经验组合。例如对于一些网络，对于N＝2048且M＝16，A可为0.7。对于N＝2048且M＝16，此等式将E保持在＞～-45dB的范围内。在图表中展示模型的结果，紧密地跟踪自动相关情况的模拟结果。

图8是对错误警报的影响的图表，其展示无线网络中的交错在指数标度上的影响，且特定来说描绘交错在高噪声阈值下对错误警报率的影响。应注意在此范围内，分析模型变为用于量化错误警报率的所要方法，因为模拟变为禁止的，其要求大量的随机运行。交错将自动相关错误警报在-32dB下减少了大约100倍，或相反，将搜索灵敏度增加了大约1dB。

根据方法和装置的另一方面，用于减轻交叉相关错误警报的代码置乱是使用代码置乱。如上所述，通过在冗余搜索中改变对相干积分过程的输入，交叉相关错误警报率减少。沿着相同的线，不是使用循序相关的码片而是以置乱方式使用相关码片，可产生新的若干组用于相干积分的相关码片。

图2是展示可用于减轻交叉相关错误警报的代码置乱方法202的流程图。特定来说，如上所述，在步骤204进行使用特定搜索代码对所接收信号的搜索。接着，如步骤206所示，获得来自此搜索到的代码的信号能量。可使用任何已知的过程或上述过程获得信号能量。接着，在步骤208，用经置乱的搜索代码再次搜索所接收的信号，使得其不再以循序的次序。在步骤210，针对使用经置乱代码的冗余搜索获得信号能量。最后对步骤206中和步骤210中找到的信号能量进行评估以确定是否存在如上所述的所需信号或错误警报。

可根据任何等差级数、等比级数、对码片或搜索代码的基于随机数的级数重排序来完成置乱。而且，置乱可采用对码片或搜索代码的任何已知置乱或重排序的形式。

举例来说，置乱方法可应用于CDMA网络，其中相关码片的序列可称为rc1、rc2、rc3、...rc2048、rc2049、...、rc32768。在步骤204和206中所使用的原始方案中，过程使码片<rc1到rc2048>，接着为<rc2049到rc4096>等等相干地积分。在交错方案中，冗余搜索可使用O作为交错偏移量，因此码片<rcO到rc(O+2047)>、<rc(O+2048)rc(O+4095)>，...、<rc(32768-2048+O)到rc(0-1)>被相干积分。在置乱方案中，可使用置乱因数D，且过程使<rc1、rc(1+D)、rc(1+2D)>，接着为<rc2，rc(2+D)，rc(2+2D)>等等相干地积分。在特定情况下，D＝16，因此对以下组执行相干积分：<rc1，rc17，rc33，...>、<rc2，rc18，rc34，...>等等。可使用其它的D值，且方法和装置完全涵盖这些值。而且应注意，方法和装置涵盖对代码的任何类型的数学重排列或置乱。

图9和图10的图表展示来自使用置乱方案的对错误警报的影响。错误警报率受到噪声限制，且与交错方法相比减少了大约100倍。

关于置乱方法的一个问题在于通过使相隔较远的码片相干地积分，所接收信号的频率稳定的范围与交错方法相比增加了。因此，所述方案通常不会良好适用于高度动态的情况，例如快速移动的车辆。而且，如果在搜索程序处执行置乱过程，那么解决方案也可能要求额外的搜索程序存储器来缓冲和重排列对积分过程的输入。

在所有条件下(包含高度动态的情况)均表现良好的置乱技术的实施方案是具有由每个基站广播的次级导频。此次级导频可使用PN序列的置乱版本。搜索程序接着将仅使用初级导频用于第一搜索且使用次级导频用于冗余搜索，而无需任何额外的置乱。然而关于此解决方案的一个问题是，网络基础结构将需要改变以支持此实施方案。

图9展示在应用图2的方法并使用下文说明的分析模型的IS-95/CDMA 2000系统中具有置乱方案的噪声和交叉相关错误警报的图表。

图10和图11中描绘DO网络中交错对减轻错误警报的影响。针对此情形观察到灵敏度的相似的1dB增益或自动相关错误警报的较大减少。在此系统中，交错提供1.5dB灵敏度增益，或相反地提供与现有技术相比在错误警报方面的多个数量级的减少。置乱提供2.5dB灵敏度增益，或相反地提供与现有方案相比在错误警报方面的多个数量级的减少。

方法和装置的另一方面针对使用一组参数化分析模型来估计来自多址网络中交叉相关的错误警报率，所述网络例如为CDMA IS-95、CDMA 2000网络、CDMA仅数据(DO)、通用移动电信系统(UMTS)、卫星定位系统和类似网络。分析模型可用于估计此类网络中的交叉相关错误警报率。模型实现了Marcum Q函数的简单性，所述函数用于估计来自噪声的错误警报率，并产生针对各种搜索程序实施方案和参数设定的结果。

多址无线网络，例如CDMA IS-95/CDMA-2000、通用移动电信系统(UMTS)和CDMA仅数据(DO)系统和类似网络具有传输以代码扩展的信号(例如导频信号)的基站。代码可从称为PN序列的伪随机序列导出。通常DO系统中的PN序列是其它系统(例如IS-95和CDMA-2000系统)中所使用的PN序列的反转。上述两个PN序列均展现相同性质。

每个基站可使用某一移位版本的PN序列作为其代码。无线收发器可接收将经由接收信号与相应版本的PN序列的交叉相关而检测到的多个信号，例如导频。如果在无线接收器中接收到使用某个代码C1的来自一个基站的强信号，且代码C1具有与第二基站的某个代码C2的高度交叉相关，那么所述基站的信号可表现为即使其不存在也会在无线接收器处检测到。这导致交叉相关错误警报。

PN序列和每个代码可为复向量(例如，在某些示范性系统中为32768个码片)。相关过程由以下组成：1)将某个搜索到的代码与所接收信号的复共轭相乘，2)在某N数目的连续码片上使步骤1的结果相干地积分(在N个码片期间将来自步骤1的值相加，并接着对所述和求平方)，以及3)将步骤2的输出非相干地相加某数目M次(在M组N个码片期间使步骤2的输出相加)。仅出于非限制性论述的目的，N和M可分别具有常用于某些无线协议的2048码片和16码片的值。在标准化之后，报告步骤3的输出作为与搜索到的代码相关联的信号的能量。

举例来说，所接收信号R可与搜索代码C一起使用。当将R乘以C的复共轭时，获得RC复值向量。RC中的元素可称为rc1、rc2、rc3等等。搜索程序使RC中的M组元素相干地积分，(例如对于某些无线协议，<rc1到rc2048>、<rc2049到rc4096>、...、<rc30721到rc32768>)。最后，对M个输出值求和、标准化并进行报告。

导频信号通常在例如IS-95系统、CDMA-2000系统等一些系统中本质上是连续的，但在例如DO系统等其它系统中本质上是突发的。每个系列的N/2码片可称为半个时隙。在每一半个时隙中，仅有限数目的码片(例如，在某些无线协议中为465到559个)用于在DO系统中传输导频，而剩余码片被有效地遮蔽。由于设计中的这些差异，下文单独地针对每个系统进行分析并描绘结果。

在模拟中，在IS-95网络、CDMA-2000网络和类似网络中导入和使用PN序列。对于DO模拟，此序列被反转并遮蔽某些码片(例如，每半个时隙(1024码片组)的[1:464]和[560:1024])。

使用以下步骤将图3所示的分析模型302重复T次反复(例如，T＝10000)：

1.如步骤304中所示，在各种能量等级下和以随机偏移量，使用高斯噪声和导频序列的组合来产生数据序列。

2.如步骤306中所示，还在PN序列中以另一随机偏移量产生假设序列。

3.在步骤308中使假设序列和数据序列相关并在N个码片上相干地积分且非相干地积分M次(其中例如，N＝2048且M＝16)。

4.最后，如步骤310中所示，确定能量是否处于或高于一阈值。接着如上所述T次反复重复所述过程。

如步骤312所示，可通过在T次反复之后统计所计算能量处于或高于给定能量阈值的情况的百分比来计算针对所述阈值的错误警报率。假定T足够大，这与针对单一假设的错误警报乘以100相同(因为展示为百分比)。因此，所述值可解释为针对给定PN的100个假设搜索的错误警报率。

在此分析中，采用使用Marcum Q函数的证明等式来验证从模拟导出的噪声错误警报的概率。另外，参数化的分析模型拟合来自交叉相关的错误警报的概率。所述模型的原因根源在于需要以所关注的阈值估计错误警报率，其中模拟需要非常大量的反复(T＞＞10k)。新的模型使用具有经调节积分参数和/或能量阈值的噪声等式，如通过模拟所导出。举例来说，可与具有关于如何产生输入的修改的Marcum Q函数一起使用测量预期交叉相关错误警报率的分析模型。对于不具有冗余搜索的单一搜索，可使用传统的Marcum Q模型，但具有输入噪声阈值的修改以考虑代码交叉相关性质。对于还使用代码分集的情况，使用基于Marcum Q函数的乘积的近似。

图6进一步描绘对于不具有冗余搜索的简单搜索程序，在IS-95/CDMA 2000系统中的噪声和交叉相关(自动相关)错误警报率。“自动相关”情况对应于接收器处处于0dB能量等级的强信号，其表示接收器的输入完全由来自强源的经编码信号组成的情况。

图6展示在每个噪声阈值下噪声错误警报优于交叉相关错误警报大体上数倍。图6还描绘以下的结果：1)用于估计噪声错误警报率的现有理论模型，以及2)用于估计自动相关错误警报率的方法和装置的参数化模型。

为了获得模型，进行经验观察，其中针对单一搜索且针对给定噪声阈值E的自动相关错误警报率接近针对所关注E的某个范围在E+A的噪声阈值下的噪声错误警报率。

可展示当使用随机序列来替代PN序列时噪声阈值E下的自动相关错误警报率与E下的噪声错误警报率相同。因此，对A的需要是PN序列的自动相关性质的直接结果，所述性质添加了针对自动相关的额外保护。A的值取决于N和M的值以及噪声阈值。对于所使用的搜索参数和所关注的噪声阈值范围，对于许多应用来说，A的估计值为大约0.7dB。

通常，某个噪声阈值E下自动相关错误警报率(即，R(E))可写作：

R(E)＝Q(E+0.7)，其中Q(E)是噪声阈值E下的噪声错误警报率，其中E在＞～-45dB的范围内。

在现有技术方案中，在给定搜索循环中，可使用在不同时间接收的信号样本，针对给定代码执行两次冗余搜索，以允许时间分集且因此减轻噪声错误警报。将第二次搜索称为冗余搜索。

当在深度搜索中检测到弱导频信号时，可使用数据序列，以与第一次搜索中相同的偏移量执行第二次深度搜索。如果假设在第二次搜索中产生匹配，且在第一次搜索产生匹配所来自的Wr(Wr为码片窗口，其中允许初始和分集搜索的结果不同，以允许例如衰退等因素)码片内，那么认为找到导频信号。当Wr等于0时，称冗余搜索较严格，且当Wr大于0时称冗余搜索较宽松。

可增强分析模型以模拟冗余检测。可针对给定数据序列和假设执行两次连续搜索。给定能量阈值下的错误警报率可计算为在两次连续搜索中针对给定假设的所计算能量处于或高于所述阈值的情况的百分比。

由于错误警报率在关注范围内非常小，因此所报告的错误警报率可解释为：针对具有100个假设和严格检测的双检测搜索或具有Wr为2的20个假设宽松双检测搜索，每导频的错误警报率。为了计算针对不同窗口大小和Wr值的错误警报率，通常可通过改变窗口大小和Wr值来调节所述比率。

建模的结果展示针对单一假设的噪声错误警报的概率本质上被平方。然而，与单一检测情况相比，自动相关错误警报可保持较大程度地未减轻，因为自动相关峰在两次搜索之间以相同偏移量对准。实际上，对于E dB(而不是0)下的自动相关导频，第二次检测可建模为使用噪声等式的独立搜索，其中相干积分长度减少了1/(1-10A^(E/10))。

举例来说，在CDMA-2000网络中20％的导频、10％的寻呼和同步以及没有业务的情况下，最强的自动相关峰是在-1.8dB处。因此第二次检测可建模为使用具有N/3相干积分的噪声等式的独立搜索。

因此，图3所示的分析模型302提供了相对于用于减轻错误警报的各种不同技术对自动相关错误警报的关系的研究。当然，其它应用和用途被视为在关于此分析模型的方法和装置的精神和范围内。

方法和装置的交叉相关减少方法，包含信号处理和获取，可用于各种无线通信网络406，例如与图4所示的天线404相关联的与各种移动台100一起使用的那些网络，例如无线广域网(WWAN)、无线局域网(WLAN)、无线个人区域网(WPAN)等等。如本文使用，移动台(MS)100称为一装置，例如蜂窝式电话、无线通信装置、用户装备、其它个人通信系统(PCS)装置、采用位置确定技术的位置确定装置等等。术语“网络”和“系统”常可交换使用。WWAN可为码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交频分多址(OFDMA)网络、单载波频分多址(SC-FDMA)网络等等。CDMA网络可实施一种或一种以上无线电接入技术(RAT)，例如cdma2000、宽带CDMA(W-CDMA)、通用移动电信系统(UMTS)等等。Cdma2000包含IS-95、IS-2000以及IS-856标准。TDMA网络可实施全球移动通信系统(GSM)、数字高级移动电话系统(D-AMPS)或某种其它RAT。GSM和W-CDMA可参见来自名为“第3代合作伙伴计划(3GPP)”的组织的文献。Cdma2000可参见来自名为“第3代合作伙伴计划2(3GPP2)”的组织的文献。3GPP和3GPP2文献是公开可用的。WLAN可为IEEE 802.11x网络，且WPAN可为蓝牙网络、IEEE 802.15x或某种其它类型的网络。所述技术也可用于WWAN、WLAN和/或WPAN的任意组合。

如图4进一步展示，移动台100可接收来自卫星402的信号，其可来自全球定位系统(GPS)、伽利略、GLONASS、NAVSTAR、GNSS、使用来自这些系统的组合的卫星的系统或在未来开发的任何SPS，以上每一者在本文中通常称为卫星定位系统(SPS)。如本文使用，SPS还将理解为包含伪卫星系统。

本文描述的方法和设备可用于各种卫星定位系统(SPS)，例如美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯Glonass系统、欧洲伽利略系统、使用来自卫星系统组合的卫星的任何系统、或在未来开发的任何卫星系统。此外，所揭示的方法和装置可用于利用伪卫星或卫星与伪卫星组合的定位确定系统。伪卫星是广播在L频带(或其它频率)载波信号上调制的PN码或其它测距码(类似于GPS或CDMA蜂窝信号)的基于地面的传输器，所述载波信号可与GPS时间同步。每个此种传输器可被指派有唯一的PN码，以便允许远程接收器的识别。伪卫星有用于来自地球轨道卫星的GPS信号可能不可用的情形，例如在隧道、矿井、建筑物、城市峡谷或其它封闭区域中。伪卫星的另一实施方案称为无线电信标。术语“卫星”如本文使用期望包含伪卫星、伪卫星的等效物以及可能其它的卫星。术语“SPS信号”如本文使用期望包含来自伪卫星或伪卫星等效物的类似于SPS的信号。

可依据应用通过各种方式来实施本文描述的方法。举例来说，这些方法可以硬件、固件、软件或其组合来实施。对于硬件实施方案，处理单元可实施在一个或一个以上专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子装置、其它经设计以执行本文描述的功能的电子单元或其组合中。举例来说，图5展示由可定制微控制器Pmicro 504控制的专用的硬件块S506。此类可定制微控制器通常称为数字信号处理(DSP)处理器、调制解调器、调制解调器DSP、处理器、搜索引擎或类似物。MS100可包含例如Pmacro 502的通用处理器以经由总线/存储器接口514向Pmicro 504提供控制信号或提供对其的控制。Pmicro 504对专用硬件块S506的控制是经由一接口。MS100可包含天线520以接收无线信号。无线信号可为上述无线电接入技术(RAT)中的任一者。无线信号可以此项技术中众所周知的方式接收到射频(RF)单元522中。如图5所示的接口524可响应于射频单元522。接口524可包含一个或一个以上展示的或未展示的组件以处理无线信号，如此项技术中众所周知。

对于固件和/或软件实施方案，可用执行本文所述功能的模块(例如，过程、函数等等)来实施方法。任何具体实施指令的机器可读媒体可用于实施本文描述的方法。举例来说，软件代码可存储在存储器中，例如MS100的存储器508，并由处理器执行，例如图5所示的通用处理器504。存储器可实施在处理器内或处理器外部。如本文使用，术语“存储器”指代任何类型的长期、短期、易失性、非易失性或其它存储器，且不期望限于任何特定类型的存储器或特定数目的存储器、或限于存储器上存储的媒体的类型。

尽管根据示范性实施例描述了方法和装置，但所属领域的技术人员将认识到可用所附权利要求书的精神和范围内的修改来实践所述方法和装置。上文给出的这些实例仅仅是说明性的且不意味着对方法和装置的所有可能设计、实施例、应用或修改的详尽列举。

Claims (37)

1.一种减少无线交叉相关错误警报的方法，其包括以下步骤：

使用搜索代码搜索所接收的无线信号；

确定与所述搜索代码相关联的所述无线信号的能量；

使所述搜索代码多样化并使用所述经多样化的搜索代码搜索所述无线信号；

确定与所述经多样化的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的能量；以及

评估与所述搜索代码相关联的所述接收的信号的所述能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的所述能量，以确定所述无线信号是否为错误警报。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多样化步骤包括交错所述搜索代码和置乱所述搜索代码这两种操作中的至少一者。

3.根据权利要求2所述的方法，其中交错所述搜索代码包括将所述搜索代码和所述接收的无线信号偏移一预定量。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述预定量包括半个时隙。

5.根据权利要求2所述的方法，其中所述置乱所述搜索代码的步骤包括等差级数、等比级数或基于随机的级数置乱中的一者。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述评估与所述搜索代码相关联的所述接收的信号的所述能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的所述能量以确定所述无线信号是否为错误警报的步骤进一步包括：确定与所述搜索代码相关联的所述接收的信号的所述能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的所述能量两者是否均超过一阈值。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定所述接收的无线信号的能量的步骤包括：

将所述搜索代码与所述接收的无线信号的复共轭相乘以产生第一结果；

使所述第一结果N数目的连续码片相干地积分以产生第二结果；以及

使所述第二结果非相干地相加M次。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述接收的无线信号包括CDMA IS-95、cdma2000、宽带-CDMA(W-CDMA)、通用移动电信系统(UMTS)和卫星定位系统信号中的一者。

9.一种用以减少无线交叉相关错误警报的装置，所述装置包括：

处理器，其经配置以使用搜索代码搜索无线信号；

所述处理器经配置以确定与所述搜索代码相关联的所述无线信号的能量；

所述处理器经配置以使所述搜索代码多样化并使用所述经多样化的搜索代码搜索所述无线信号；

所述处理器经配置以确定与所述经多样化的搜索代码相关联的所述无线信号的能量；以及

所述处理器经配置以基于与所述搜索代码相关联的所述无线信号的所述能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述无线信号的所述能量来评估是否存在交叉相关错误警报。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述处理器经配置以通过交错所述搜索代码和置乱所述搜索代码这两种操作中的至少一者来使所述搜索代码多样化。

11.根据权利要求10所述的装置，其中交错所述搜索代码包括将所述搜索代码和所述无线信号偏移一预定量。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述预定量包括半个时隙。

13.根据权利要求9所述的装置，其中置乱所述搜索代码包括等差级数、等比级数或基于随机的级数置乱中的一者。

14.根据权利要求9所述的装置，其中所述处理器进一步经配置以在评估与所述搜索代码相关联的所述接收的信号的能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的所述能量时，确定与所述搜索代码相关联的所述接收的信号的所述能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的所述能量两者是否均超过一阈值。

15.根据权利要求9所述的装置，其中所述处理器通过：将所述搜索代码与所述无线信号的复共轭相乘以产生第一结果；使所述第一结果N数目的连续码片相干地积分以产生第二结果；以及使所述第二结果非相干地相加M次来确定所述无线信号的所述能量。

16.根据权利要求9所述的装置，其中所述接收的无线号包括CDMA IS-95、cdma2000、宽带-CDMA(W-CDMA)、通用移动电信系统(UMTS)和卫星定位系统信号中的一者。

17.一种包括指令的机器可读媒体，所述指令在由处理器执行时减少无线交叉相关错误警报，所述指令包括：

用以使用搜索代码搜索所接收的无线信号的指令；

用以确定与所述搜索代码相关联的所述接收的无线信号的能量的指令；

用以使所述搜索代码多样化并使用所述经多样化的搜索代码搜索所述接收的无线信号的指令；

用以确定与所述经重排序的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的能量的指令；以及

用以评估与所述搜索代码相关联的所述无线信号的所述能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述无线信号的所述能量以确定所述无线信号是否为错误警报的指令。

18.根据权利要求17所述的机器可读媒体，其中所述用以使所述搜索代码多样化的指令包括用以交错所述搜索代码的指令和用以置乱所述搜索代码的指令中的至少一者。

19.根据权利要求18所述的机器可读媒体，其中所述用以交错所述搜索代码的指令包括将所述搜索代码和所述接收的无线信号偏移一预定量。

20.根据权利要求19所述的机器可读媒体，其中所述预定量包括半个时隙。

21.根据权利要求18所述的机器可读媒体，其中所述用以置乱所述搜索代码的指令包括等差级数、等比级数或基于随机的级数置乱中的一者。

22.根据权利要求17所述的机器可读媒体，其中所述用以评估与所述搜索代码相关联的所述无线信号的所述能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述无线信号的所述能量以确定所述无线信号是否为错误警报的指令进一步包括：用以评估与所述搜索代码相关联的所述无线信号的所述能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述无线信号的所述能量两者是否均超过一阈值的指令。

23.根据权利要求17所述的机器可读媒体，其中所述用以确定所述无线信号的能量的指令包括：

用以将所述搜索代码与所述无线信号的复共轭相乘以产生第一结果的指令；

用以使所述第一结果N数目的连续码片相干地积分以产生第二结果的指令；以及

用以使所述第二结果非相干地相加M次的指令。

24.根据权利要求17所述的机器可读媒体，其中所述接收的无线信号包括CDMA IS-95、cdma2000、宽带-CDMA(W-CDMA)、通用移动电信系统(UMTS)和卫星定位系统信号中的一者。

25.一种用以减少无线交叉相关错误警报的装置，所述装置包括：

用于使用搜索代码搜索所接收的无线信号的装置；

用于确定与所述搜索代码相关联的所述接收的无线信号的能量的装置；

用于使所述搜索代码多样化并使用所述经多样化的搜索代码搜索所述接收的无线信号的装置；

用于确定与所述经多样化的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的能量的装置；以及

用于基于与所述搜索代码相关联的所述接收的信号的所述能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的所述能量来确定是否存在交叉相关错误警报的装置。

26.根据权利要求25所述的装置，其中所述多样化装置包括用于交错所述搜索代码的装置和用于置乱所述搜索代码的装置中的至少一者。

27.根据权利要求26所述的装置，其中所述交错装置将所述搜索代码和所述无线信号偏移一预定量。

28.根据权利要求27所述的装置，其中所述预定量包括半个时隙。

29.根据权利要求26所述的装置，其中所述置乱装置包括基于等差级数、等比级数或随机级数中的一者进行置乱。

30.根据权利要求25所述的装置，其中所述用于确定所述无线信号的能量的装置包括：

将所述搜索代码与所述无线信号的复共轭相乘以产生第一结果；

使所述第一结果N数目的连续码片相干地积分以产生第二结果；以及

使所述第二结果非相干地相加M次。

31.根据权利要求25所述的装置，其中所述接收的无线信号包括CDMA IS-95、cdma2000、宽带-CDMA(W-CDMA)、通用移动电信系统(UMTS)和卫星定位系统信号中的一者。

32.根据权利要求25所述的装置，其中用于确定是否存在交叉相关错误警报的装置进一步包括确定与所述搜索代码相关联的所述接收的信号的所述能量以及与所述经多样化的搜索代码相关联的所述接收的无线信号的所述能量是否超过一阈值。

33.一种减少无线交叉相关错误警报的方法，其包括以下步骤：

使用代码传输无线信号；

通过置乱所述代码来使所述代码多样化；以及

使用所述经多样化的代码传输所述无线信号。

34.根据权利要求33所述的方法，其中所述通过置乱来使所述代码多样化的步骤包括等差级数、等比级数或基于随机的级数置乱中的一者。

35.一种分析交叉相关错误警报的方法，其包括以下步骤：

在各种能量等级下和以随机偏移量，使用高斯噪声的组合来产生导频序列；

在PN序列中以另一随机偏移量产生假设序列；

使所述假设序列和数据序列相关，并在N个码片上相干地积分且非相干地积分M次；

确定能量是否处于或高于一阈值；以及

通过统计所述能量处于或高于所述阈值的情况的百分比来进行计算以获得结果；以及

将所述结果输出到输出装置。

36.根据权利要求35所述的方法，其进一步包括重复所述方法T次反复的步骤。

37.一种分析交叉相关错误警报的方法，其包括以下步骤：

基于用于考虑代码交叉相关性质的对输入噪声阈值的修改或基于Marcum Q函数的乘积的近似中的一者来产生Marcum Q函数的输入；

使用所述Marcum Q函数确定预期的交叉相关错误警报率；以及

将所述预期的交叉相关错误警报率输出到输出装置。

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