CN1130034C - 对多径信号进行解码的方法和装置 - Google Patents

Abstract

接收多径沃尔什码码元的无线接收机确定哪一个支路(402，410)已锁定在一个信号上。将接收信号和所有可能的码元之间的相关能量测量值存储在能量存储单元(404，412)中。在混合器(408)中混合实际的信号。最大值确定器(416)确定最可能混合码元，并将该码元的指数反馈到能量存储单元内。锁定检测器(406，414)采用该反馈码元的测量值来确定支路是否已锁定在某一路径上。采用该判断来确定该支路检测的下一个信号是否应当施加到该混合器上。

Description

对多径信号进行解码的方法和装置

                          发明背景

I.技术领域

本发明涉及无线电话学，尤其涉及瑞克接收机结构，并且与检测无线接收机(特别是，采用n阵列的正交信令的瑞克接收机)是否被锁定到较强的多径信号上具有特定的关系。

II.背景技术

图1示出的是要解决的问题100-以及要利用的机会100-此时，发射机102和接收机104正处于无线通信状态。某些信号—也许是大多数的信号—将沿视线从发射机102传播到接收机104。然而，某些信号在被接收以前将被障碍物(如第一建筑物106)反射。可以有几个障碍物(如第二建筑物108)，每一建筑物使得信号具有从发射机102到接收机104的不同的路径。由于信号之间形成不同的相位并相消干涉，因而会产生问题。如果每一路径的信号强度以相长的方式组合起来，那么这也是一种机会。这也是一种机会，即，视线内通信不再是强制的了。为了以相长的方式将独立的路径组合起来，重要的是能够识别独立的路径，即，从背景噪声中将一条路径识别出来。

图2示出的是利用这种可能性的传统装置200。接收机在多条路径上接收信号，而每一条路径具有不同的长度，因此在时间上略有偏移。每一条路径给出与其他的路径相同的信号，但信号强度和噪声不同。设置几个解调器202、210，以配合这些偏移，这些解调器通常称为“支路”。第一支路202将经解调的接收信号提供到第一最大能量检测器204。第一最大能量检测器204检测相对于接收信号具有最大相关能量的信道码元(将在下文中详述)，并将该能量的测量值传送到第一锁定检测器206。如果该最大能量超过某一预定的阈值或者经过了某些有意义的方便的测试，那么解调信号是有意义的，并由第一锁定检测器206将其提供给混合器208。如果该最大能量没有经过该测试，那么，经解调的信号就被看作是噪声，并且不会由第一锁定检测器206提供给混合器208。

同样，第二支路210的输出受第二最大能量检测器212和第二锁定检测器214的控制。图2中仅示出了两个支路，但也可以采用其他合适数量的支路。传统技术中通常采用三个或四个支路。

混合器208将这些经解调的接收信号组合成一个混合信号。应当注意，这里混合的是信号，与将信道码元混合起来是不同的。输出最大值检测器216取得该混合信号，并检测相对于该混合信号具有最大相关能量的信道码元。为作进一步的处理218，它传送一个该最大能量信道码元的指数(index)，以及该信道码元能量的测量值。混合信号也传送下去，用作进一步的处理218。

图3示出的是用于典型的系统中进行数据验证的正交信令方案。也可以采用其他的正交和非正交n阵列的方法。

将一组6个二进制信道码元放在一起，并且作为单个的信道码元传送出去。于是，有64个或者说是26个可能的信道码元。选择由64个波形组成的正交波形，每一波形与这组正交波形中的其他波形是零相关的。每一信道码元由64个数据位组成，通常称为“信道码片”。一组通常由64个波形组成的波形组是所谓的“沃尔什函数”波形组，但如果需要，也可以采用其他的波形。

沃尔什函数是通过将十进制数302转换成二进制数304并且形成矩阵308的左上角标记306所示的2×2矩阵来产生的。在右上角310和左下角312处重复，并且右下角314是它们的逆(inverted)。矩阵308在右上角318和左下角320处重复，并且在右下角322处是它们的逆。这一过程一直进行下去，直到得到一行所要求的长度(64)为止。沃尔什函数相互正交的意义在于，通过将信道码片与信道码片的匹配，每一对沃尔什函数有32个信道码片是相互匹配的，并且有32个信道码片是相互不同的。

同样，64个信道具有信道码元的普通长度，但如果需要，也可以采用其他的长度(最好是2的幂)。有64个或26个码元，每一信道每一可以有一个指数，并且该指数将只有6位。更长或更短的信道码元经会具有更长或更短的指数。本说明书中，“指数”、“信道码元指数”、“沃尔什码指数”以及“沃尔什指数”都是同义词。

在接收机中，每一支路都与接收信号有64种相关关系—可能的发射信号中的每一码元有一个相关关系。对于单路径接收机，具有最高能量的相关关系是最可能发射信道码元。对于多路径接收机，标定(scale)每一支路的相关能量，并按段组合起来，形成一组64个能量的混合。这时，最高的能量表示最可能发射信道码元。注意，该信道码元不必是从任一支路报告的最可能信道码元。

为了确定某一支路实际上是否被分配到某一有效的信号路径上，产生一个能量度量，并将其与一阈值比较。每一支路取得在一组64个可能的信道码元上的最高能量，并将其作为一个输入施加到某一锁定检测机构。该锁定检测机构通常对这些输入进行低通滤波(LPF)，并且随后将该LPF输出与一阈值比较。如果经滤波的能量高于该阈值，则该支路被宣称是锁定的，并允许对其进行解调。如果经滤波的能量低于该阈值，则该支路被宣称是未被锁定的，并且不被允许进行解调。可以同时采用IIR和FIR低通滤波。另外，可以采用多个能量阈值，来将进入锁定(go-into-lock)状态过渡(transition)与离开锁定(go-out-of-lock)过渡区分开来。

                          发明概述

鉴于在传统技术中，支路会虚假的指示，即，指示其输出很大并且应当由混合器加以考虑，申请人已对这一结构加以改进。更具体地说，在理想情况下，会采用实际上发送的沃尔什码。混合器所确定的沃尔什码是对实际上发送是哪一个沃尔什码的最可靠的判断(至少在维特比解码之前)，所以这也是我们所使用的。混合器所确定的沃尔什码比起按支路产生最大相关能量的沃尔什码要可靠的多。传统的技术是通过确定产生最高相关能量的信道码元的有效位来确定支路的有效位的。较好的途径—即本发明的途径—是察看实际上过去的而不是估计的当前的(能量)。当支路对接收信号进行处理时，它储存所有可能信道码元的能量。当下游混合器确定最可能混合码元的时候，将该混合码元的指数反馈到该支路。在该支路中，调用该混合码元的储存能量。正是该码元的能量—而不是具有最高能量的码元—被用来确定支路的有效位(significance)。该有效位的确定是不被用来重新处理产生该有效位的判定的信号的。相反，是用在下一个信号的处理期间的。

根据本发明的一个方面，提供一种接收机中的每一支路，所述接收机用来接收多径信号，并且包括多个支路，每一支路用来：a)独立地解调来自每一独立路径的当前接收信号；以及b)测量支路接收的当前接收信号与信道码元程序库中每一可能信道码元之间的比较能量；所述改进包含：c)多个能量存储单元，每一能量存储单元与一支路有关，并且用来：i)储存测量的每一可能信道码元和所述支路接收的前一接收信号之间的比较能量；ii)从下述混合器接收一指数，所述指数唯一地确定一种可能的信道码元；iii)决定所述确定的信道码元和先前接收的信号之间的比较能量是否是有效的；以及iv)如果并且仅仅如果所述比较能量是有效的时候，将取比例的当前接收信号施加到所述混合器；以及d)混合器，用来：i)将取过比例的当前接收信号混合到混合的信号内；ii)测量所述混合信号与信道码元程序库中每一可能的信道码元之间的比较能量；iii)确定产生与混合信号相关的最大比较能量的信道码元的指数；iv)将所述指数反馈到所述能量存储单元；以及v)传送所述指数作进一步的处理。

根据本发明的另一方面，提供一种解码多径信号的方法，它包含下述步骤：a)独立地解调来自每一独立路径的当前接收信号；以及b)测量当前接收信号与信道码元程序库中每一可能信道码元之间的比较能量；所述改进包含步骤：c)储存每一可能的信道码元和所述支路接收的先前接收信号之间的比较能量测量值；d)从下述反馈步骤接收一指数，所述指数唯一地确定一个可能的信道码元；e)决定所述确定的信道码元和先前接收的信号之间的比较能量是否是有效的；f)如果并且仅仅如果所述比较能量是有效的时候，将取比例形式的当前接收信号施加到下述混合步骤；g)将取过比例的当前接收信号混合到混合的信号内；h)测量所述混合信号与信道码元程序库中每一可能的信道码元之间的比较能量；i)确定产生与混合信号相关的最大比较能量的信道码元的指数；j)将所述指数反馈到上述接收步骤中；以及k)传送所述指数作进一步的处理。

根据本发明的又一方面，提供一种对多径信号进行解码的装置，所述装置包含：a)独立地对来自每一独立路径的当前接收信号进行解调的装置；以及b)测量当前接收信号与信道码元程序库中每一可能信道码元之间的比较能量的装置；所述改进包含：c)储存每一可能的信道码元和所述支路接收的先前接收信号之间的比较能量测量值的装置；d)从下述反馈步骤接收一指数的装置，所述指数唯一地确定一个可能的信道码元；e)决定所述确定的信道码元和先前接收的信号之间的比较能量是否是有效的的装置；f)如果并且仅仅如果所述比较能量是有效的时候，将取比例形式的当前接收信号施加到下述混合装置的装置；g)将取过比例的当前接收信号混合到混合的信号内的装置；h)测量所述混合信号与信道码元程序库中每一可能的信道码元之间的比较能量的装置；i)确定产生与混合信号相关的最大比较能量的信道码元的指数的装置；j)将所述指数反馈到上述接收装置中的装置；以及k)传送所述指数作进一步的处理的装置。

                          附图简述

图1示出的是要解决的问题。

图2示出的是解决该问题的传统装置。

图3示出的是沃尔什码是如何产生的。

图4示出的是执行本发明的装置。

图5示出的是图4所示装置的工作流程图。

图6示出的是图2所示装置的工作流程图。

                          详细描述

图1-3示出的是上文中已作适当描述的现有技术。

图4示出的是本发明的装置400。它与图2相同(甚至标号都相同，只是增大了200)，只有两种例外的情况。首先，图2中的最大值检测器204、212已被能量存储单元404、412所替代。第二，不仅将具有最大能量(MAX NRG)的信道码元的指数(MAX NDX)传送到用于作进一步的处理418，而且还将其反馈到能量存储单元404、412。

能量存储单元404412的功能是储存相对于先前接收到的信号的每一可能信道码元的相关能量测量值。这样，当输出最大值检测器416确定最大指数即最可能传送的信道码元指数的时候，能量存储单元404、412准备就绪。能量存储单元查询信道码元能量的测量值，并将该测量值传送到锁定检测器406、414。如果根据该测量值，锁定检测器确定支路202、210确实已经锁定到一条有效的多径上了，那么它就允许下一个接收的信号被施加到混合器408上。注意，下一个接收的信号—而不是当前信号—是被确定施加到(或者不被施加到)混合器408的。确定当前信号被施加到混合器408是因为先前的信号已经确定支路是处于锁定状态的。接收新信号要比支路进入锁定和脱出锁定远为频繁。所以，情况终归是，为前面的信号锁定的支路始终锁定在当前信号上，反之也然。更重要的是，键控在前面的实际信号上比起键控在当前估算的信号上要来得更精确。

因此，本发明描述了一种用当前码元更新锁定检测器(412-416)的反馈方法。然而，它是不对是否要组合当前码元作出另外的判断的。这将导致一种在混合后的沃尔什指数总是不收敛的时候采用潜在稳定性事件的迭代方法。本申请人的方法是用当前码元来更新锁定检测器，但是，经更新的锁定状态仅仅影响“FUTURE(未来)”码元的混合。这样，就无需采用迭代的方法来更新锁定检测器和混合器。

图5示出的是图4中所示装置的工作流程图500。从开始502开始，所有的支路被初始化504。初始化包括确定哪些支路是处于锁定状态的。该初始确定可以采用全部是传统的算规。信号在每一支路508上接收506，并且在那里与信道码元库中的下一个信道码元比较。比较包括确定512信号和候选信道码元之间的相关能量，以及将测量的相关能量存储在能量存储单元内。如果候选信道码元不是程序库514中最后的信道码元，接着，选择下一个信道码元；如果这下一个信道码元是程序库514中最后的信道码元，则选择516下一个支路。如果该支路是最后的支路，那么我们知道，与每一支路相关的能量存储单元具有一个信号(是在该支路上接收到的)与程序库中可能的信道码元之每一个之间的相干能量列表。

信号取得每一支路所接收的不同的路径，每一支路已被宣称是锁定的，所以通常在到达时具有不同的能量。标定这些不同能量级别而成为单一级别518，并将来自锁定支路的标定信号混合起来。随后，将混合信号与程序库中的每一个信道码元比较，并确定通过比较产生最大相关能量的信道码元。将信道码元的指数传送出去，作进一步的处理522。该信道码元的指数还反馈到能量存储单元524。与该反馈信道码元指数相关的能量—明显区别于能量存储单元中的最大能量—是用来确定526与能量存储单元相关的支路是处于锁定状态的还是非锁定状态的。该判断—与对初始化504所作的判断明显不同—是用在下一个信号506上的。

图6是示出图2所示的传统装置工作的流程图600。当接收602多径信号时，将每一路径的信号施加到分开的支路上。每一支路中，将该信号与每一可能的信道码元606比较，并测量由比较得到的相关能量。设置最大相关能量，作为该支路608的相关能量。如果支路的能量是有效的(在任何一种方便的有效性试检下，而该试检完全是传统的)，那么就将来自该支路的信号与其他的有效信号混合起来610作进一步的处理。如果不是有效的612，则将其从混合中去掉。

有时会发生这样的情况，即，有些多径信号较强，而有些较弱，并且是不存在强度中等的信号的。在这种情况下，本发明和现有技术将产生相同的结果：混合强信号，并忽略弱信号。然而对于中等强度的信号，本发明选择不是最强信号而是最有效信号。因此，传递作进一步处理的指数最有可能是一开始发送的信道码元的指数。

工业应用

我们的发明能够应用于工业，并且可以制造和使用，无论是用来检测无线接收机是否锁定在有效多径信号上都是如此。

独立并且相互不同的本发明的装置和方法的各个元件可以完全是传统的，正如本发明的权利要求书中所述的那样可以是组合在本发明中的。

尽管在上文中我们已经描述了本发明的装置和方法，但本发明的精神和范围并非仅限于此，本发明的范围由权利要求书所限定。

Claims (3)

1.一种接收机中的每一支路，所述接收机用来接收多径信号，并且包括多个支路，每一支路用来：

a)独立地解调来自每一独立路径的当前接收信号；以及

b)测量支路接收的当前接收信号与信道码元程序库中每一可能信道码元之间的比较能量；

所述改进包含：

c)多个能量存储单元，每一能量存储单元与一支路有关，并且用来：

i)储存测量的每一可能信道码元和所述支路接收的前一接收信号之间的比较能量；

ii)从下述混合器接收一指数，所述指数唯一地确定一种可能的信道码元；

iii)决定所述确定的信道码元和先前接收的信号之间的比较能量是否是有效的；以及

iv)如果并且仅仅如果所述比较能量是有效的时候，将取比例的当前接收信号施加到所述混合器；以及

d)混合器，用来：

i)将取过比例的当前接收信号混合到混合的信号内；

ii)测量所述混合信号与信道码元程序库中每一可能的信道码元之间的比较能量；

iii)确定产生与混合信号相关的最大比较能量的信道码元的指数；

iv)将所述指数反馈到所述能量存储单元；以及

v)传送所述指数作进一步的处理。

2.一种对多径信号进行解码的方法，它包含下述步骤：

a)独立地解调来自每一独立路径的当前接收信号；以及

b)测量当前接收信号与信道码元程序库中每一可能信道码元之间的比较能量；

所述改进包含步骤：

c)储存每一可能的信道码元和所述支路接收的先前接收信号之间的比较能量测量值；

d)从下述反馈步骤接收一指数，所述指数唯一地确定一个可能的信道码元；

e)决定所述确定的信道码元和先前接收的信号之间的比较能量是否是有效的；

f)如果并且仅仅如果所述比较能量是有效的时候，将取比例形式的当前接收信号施加到下述混合步骤；

g)将取过比例的当前接收信号混合到混合的信号内；

h)测量所述混合信号与信道码元程序库中每一可能的信道码元之间的比较能量；

i)确定产生与混合信号相关的最大比较能量的信道码元的指数；

j)将所述指数反馈到上述接收步骤中；以及

k)传送所述指数作进一步的处理。

3.一种对多径信号进行解码的装置，所述装置包含：

a)独立地对来自每一独立路径的当前接收信号进行解调的装置；以及

b)测量当前接收信号与信道码元程序库中每一可能信道码元之间的比较能量的装置；

所述改进包含：

c)储存每一可能的信道码元和所述支路接收的先前接收信号之间的比较能量测量值的装置；

d)从下述反馈步骤接收一指数的装置，所述指数唯一地确定一个可能的信道码元；

e)决定所述确定的信道码元和先前接收的信号之间的比较能量是否是有效的的装置；

f)如果并且仅仅如果所述比较能量是有效的时候，将取比例形式的当前接收信号施加到下述混合装置的装置；

g)将取过比例的当前接收信号混合到混合的信号内的装置；

h)测量所述混合信号与信道码元程序库中每一可能的信道码元之间的比较能量的装置；

i)确定产生与混合信号相关的最大比较能量的信道码元的指数的装置；

j)将所述指数反馈到上述接收装置中的装置；以及

k)传送所述指数作进一步的处理的装置。

Images