CN1457561A - 一种用于扩频系统的信号鉴别器 - Google Patents

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Abstract

在从多个经由传输信道传输的接收扩频信号中鉴别出一个接收扩频信号的方法中，该接收的扩频信号被解扩，由此使用具有给定相位偏移的本地产生的伪噪声序列。这个已解扩的接收扩频信号经过量化以便得到该解扩的接收扩频信号的概率质量函数估计。在这个概率质量函数估计和相应于在经由传输信道传输之前的传输扩频信号的真正概率质量函数间确定一个差异。对给定数目的符号累积这个差异以便得到一个接收扩频信号的统计。如果这个统计未通过相对一个给定门限的检验，该接收的扩频信号就被丢弃。否则，这个统计被接受。

Description

一种用于扩频系统的信号鉴别器
发明背景
1.发明领域
本发明涉及从多个接收的扩频信号中鉴别出一个接收的扩频信号的方法，尤为特别的是要根据其中被确定的统计而确定是否接受这样的已接收扩频信号。这种方法在用于蜂窝CDMA系统的扩频设备的导频搜索器中特别有用，但是这个方法也可以用于多种其它需要鉴别扩频信号的扩频系统。
2.相关技术的描述
在CDMA系统中，导频搜索器被包括在手机中。在所谓的捕获阶段，这种导频搜索器搜索由无线电基站发射的扩频导频信号。因为这种手机典型地从不同的基站接收导频信号，所以有必要鉴别出由一个特定的基站发射的导频信号。在公知的CDMA系统中，这种鉴别通过确定由手机收到的导频信号的总能量来进行。一个导频信号的拒绝或者接受通过比较由当前正在调查的所接收导频信号得到的一个统计与一个门限来进行。总接收能量越高，这个统计的值越高。因而，为了在检测不同能量的导频信号时得到检测和误报警的预定概率，需要门限是可变的。
发明概要
本发明的一个目的是提供一个简单且有效的扩频信号鉴别方法。
依照本发明，一个从多个经由传输信道传输的所接收扩频信号中鉴别出一个接收的扩频信号的方法被提供，所说的方法包括
解扩所说的已接收扩频信号，由此使用具有给定相位偏移的本地产生的伪噪声序列；
量化所说的已解扩的接收扩频信号，以便得到一个所说的已解扩的接收扩频信号的概率质量函数估计；
确定所说的概率质量函数估计和相应于在经由所说的传输信道传输之前的传输扩频信号的真正概率质量函数间的一个差异，所说的传输扩频信号已经使用伪噪声序列产生，该伪造声序列相应于具有所说的给定相位偏移的、所说的本地产生的伪噪声序列；
对所说的传输扩频信号运送的预定数目符号累积该差异以便得到所说的已接收扩频信号的一个统计；并且如果所说的统计未通过相对一个给定门限的检验，则拒绝所说的接收的扩频信号，并且如果所说的统计通过所说的检验则接受所说的已接收扩频信号。
本发明的巨大的优点在于从其它已接收扩频信号中鉴别出该已接收扩频信号不需要该已接收扩频信号总能量的估计。本发明如果是基于由量化以及差异确定而得到的认识，则门限可以是一个固定门限。当在一个用于由蜂窝CDMA系统的基站发射的导频信号的导频搜索器中实现该方法时这尤其是一个巨大的优点。在使用诸如QPSK调制的调制方法的CDMA系统中，量化器和差异确定器是正交安排，同相和正交信号都包含解扩之后有用的信息。
差异确定可以通过一个J-发散价值函数(J-divergence costfunction)，特别是通过Kullback-Leibler距离计算(数学上公知的量)，通过互信息的确定(信息论中公知的量)来进行，或者通过任何其它适当的方法来确定概率质量函数间的差异。
在进行由基站发射的导频信号的CDMA导频信号搜索的情况下，搜索方法可以是一个多停留(multi-dwell)搜索方法。
附图简述
图1是一个依照本发明的扩频收发器的框图。
图2是一个展现依照本发明的方法的流程图。
在这些图中，同样的参考数字被用于同样的特征。
详细实施方案的描述
图1是一个依照本发明的扩频收发器1的框图。该收发器包括一个发射机设备(未详细画出)，以及一个接收机设备2。在一个只接收的装置中，没有发射机设备。接收机设备2包括一个接收机3，它接收由另一个发射机在传输信道上发射的扩频信号。在收发器1的接收部分，从多个已接收扩频信号中鉴别出该已接收的扩频信号。收发器1可被整合进CDMA蜂窝手机中，或者任何其它需要鉴别扩频信号的扩频设备中。典型地，传输信道是一个无线信道。但是本发明不限于这种无线信道。原则上，传输信道可以是发射机和接收机间的、容纳多个扩频信道并且影响传输信号的任何信道。在给定的例子中，收发器1被包括在一个CDMA系统中，其中将被鉴别的传输扩频信号使用带有给定相位偏移的伪噪声序列产生。这种信号可以是在CDMA系统中包括的无线电基站产生的一个导频信号。典型地，当接收机装置在CDMA系统中漫游时它同时从多个基站接收这种导频信号。在一个CDMA系统中，不同基站的不同导频信号使用同样的但是具有不同偏移的伪噪声序列产生。在其它CDMA系统中，多个伪噪声序列可以被使用。在所有这种在所谓的捕获阶段CDMA手机从多个基站接收多个导频信号的CDMA系统中，该手机应该能够选择最佳的导频信号，该最佳导频信号在公知的系统中典型地通过信号强度测量被确定。在CDMA手机中，导频搜索器进行导频信号鉴别和选择。在一个CDMA系统中，QPSK(正交相移键控)调制/解调被应用。QPSK或者类似的正交调制方法可被应用。如果那样则接收机设备有所谓的同相和正交信号检测分支。原则上，其它不需要正交调制/解调的调制/解调方法可被应用。在给定的例子中，正交调制/解调被应用。接收机设备包括一个Walsh发生器4，和一个伪噪声(PN)发生器5，该伪噪声(PN)发生器5在本地产生对应于具有给定偏移的伪噪声序列的复数伪噪声序列。对导频信号以外的其它扩频信号，Walsh发生器4在本地产生一个复Walsh序列。导频搜索器通过把相位偏移设定为先前已知的值而搜索不同的基站，以及同一个基站的不同路径。接收机设备有一个乘法器6，其一个输入被耦合到PN发生器5以及另一个输入被耦合到接收机3。本地产生的伪噪声序列解扩该接收的扩频信号。导频信号以外的扩频信号也被乘法器7解扩，复Walsh序列和接收的信号被提供给该乘法器7。在同相分支中接收机设备进一步包括一个量化器8和一个差异确定器9，以及在正交分支中包括一个量化器10和一个差异确定器11。加法器12把差异确定器9和11各自的输出信号加起来。为得到该已接收扩频信号的一个统计，累积器13对于传输信道上接收到的传输信号所运送的预定数目符号而累积接收设备的已确定差异。在通过传输信道传输之前，真正的概率质量函数(PMF)相应于被传输的扩频信号。量化器8和10提供取样值，例如N个取样值，N是整数，用于各自的同相(I-)和正交(Q-)分支以形成解扩的扩频信号的概率质量函数。原则上，当任何有效的概率密度函数被量化为几个仓(bin)时会生成一个概率质量函数。PMF估计的输出取决于该接收的扩频信号以及量化仓的数目。由于噪声，PMF估计偏离真正的PMF。差异确定器9和11可应用各种技术来确定PMF估计和真正的PMF之间的差异。为了确定这个差异，一个所谓的J-发散价值函数可以被应用，这种J-发散价值函数的一个例子是所谓的Kullback-Leibler距离。同样，J-发散价值函数和Kullback-Leibler距离在数学以及信息论领域上是公知的。按照信息论观点，Kullback-Leibler距离是测定两个分布之间差异的量，分布越相似，Kullback-Leibler距离越小。在分布P＝[P0，P1]和Q＝[Q1，Q2]间的Kullback-Leibler(KL)距离是KL(P‖Q)＝P0*log(P0/Q0)+P1*log(P1/Q1)，P0，P1，Q1和Q2是分布概率。从计算的观点看，KL距离容易计算。另一个确定真正的PMF和PMF估计间距离的技术使用信息论中公知的量：互信息。互信息提供了两个PMF间依赖性的一个测度。互信息为零，则两个PMF是完全独立的。两个PMF间的互信息越高，它们越相似。接收机设备进一步包括一个鉴别该接收的扩频信号的鉴别器14，在给定的例子中导频信号正在被CDMA手机搜索。鉴别器14可以是一个比较器或者任何其它适当的软件例程设备，它能够确定是否被确定的统计相对一个给定的门限未通过一个检验。在通过鉴别它的导频信号而鉴别一个基站的情况下，如果统计未通过检验该基站就被认为是已被发现，也就是，被发现存在，而如果统计通过检验基站就被认为没有检测到。在比较器的情况下，如果被确定的统计低于给定门限基站被发现存在于给定的偏移处，并且否则被认为没有检测到。搜索器增加相位偏移以鉴别其它基站，或者同一个基站的其它路径。导频搜索器可以是多停留搜索器。这种多停留搜索器在表示检测导频信号的不同检测概率的不同门限处应用至少两遍。在第一遍中，在一个给定门限设置处，多个候选导频信号被选出，并且在至少第二遍中，门限经过设置而用一个较高的检测概率来检测这种候选导频信号，使得这种候选导频信号可以更可靠地被鉴别。本发明的一个巨大优点是，在至少一遍单独搜索中，可以使得门限固定。这是由于这个事实，即不与该接收的扩频信号的总接收能量相关。另一方面，仍然可以使得门限可变以便考虑在累积器13中的不同积分长度。这样的不同的积分长度可以经过设置以取得较快的搜索或者减轻太多频率偏移的影响。在将要鉴别的导频信号之外的其它扩频信号的情况下，需要由接收的训练符号进行真正的概率质量函数的一个估计。原则上，对于导频信号的真正概率质量函数的这种估计是不需要的，因为导频信号中的符号是先验已知的。
图2是一个展示依照本发明的方法的流程图。在框20，在通过传输信道传输的多个接收扩频信号之中，扩频信号被接收到。在框21，该接收的扩频信号被解扩，由此使用具有给定相位偏移的本地产生的伪噪声序列。在框22，在正交分量，该解扩的已接收扩频信号经过量化以便得到该解扩的已接收扩频信号的一个概率质量函数估计。在框23，概率密度函数估计和相应于在所说的传输信道上传输之前的传输扩频信号的真正概率质量函数间的差异被确定。该传输的扩频信号已经使用伪噪声序列产生，该伪噪声序列相应于具有所说的给定相位偏移的本地产生的伪噪声序列。在框24，对于由所说的传输扩频信号运送的多个符号而累积该差异，以便得到该接收扩频信号的一个统计。在框25，得到的统计被检验。在框26，核查该统计是否未通过相对一个给定门限的检验。如果该统计未通过检验，在框27，该接收的扩频信号被拒绝。如果该统计通过这个检验，在框28，以一个设定的本地PN-偏移处，该接收的扩频信号被接受。在框29，在拒绝或接受该接收的扩频信号中任一个情况下，设定的本地PN-偏移被移到另一个PN-偏移。一进行这种移动，就在框21中继续进行。
考虑到前面所描述的，对于一个本领域中的技术人员很明显：在如随后由附加的权利要求定义的本发明的精神和范围中各种修正可以被做出，并且因而本发明不限于所提供的例子。“包括”这个词并不排除在一个权利要求中列出的那些之外的其它元素和步骤的存在。

Claims (12)

1.一种从多个经由传输信道传输的接收扩频信号中鉴别出一个接收的扩频信号的方法，所说的方法包括：
解扩(5，6)所说的已接收扩频信号，由此使用具有给定相位偏移的本地产生的伪噪声序列(5)；
量化(8，10)所说的已解扩的接收扩频信号以便得到所说的已解扩的接收扩频信号的一个概率质量函数估计；
确定在所说的概率质量函数估计和相应于在经由所说的传输信道传输之前的传输扩频信号的真正概率质量函数间的一个差异(9，11)，所说的传输扩频信号已经使用伪噪声序列产生，该伪噪声序列相应于具有所说的给定相位偏移的、所说的本地产生的伪噪声序列；
对由所说的传输扩频信号运送的预定数目符号累积(13)所说的差异以便得到所说的已接收扩频信号的一个统计；并且如果所说的统计未通过相对一个给定门限的检验(14)就拒绝所说的已接收扩频信号，并且如果所说的统计通过所说的检验就接受所说的已接收扩频信号。
2.如在权利要求1中所要求的方法，其中所说的差异是一个J-发散价值函数。
3.如在权利要求1中所要求的方法，其中所说的差异是一个Kullback-Leibler距离。
4.如在权利要求1中所要求的方法，其中所说的差异是一个互信息。
5.如在权利要求1中所要求的方法，其中所说的检验(14)包括所说的统计和所说的门限的比较，如果所说的统计低于所说的门限则所说的统计通过所说的检验，并且如果所说的统计在所说的门限之上则所说的统计未通过所说的检验。
6.如在权利要求1中所要求的方法，其中所说的量化(8，10)和所说的差异确定(9，11)正交进行，进一步包括对所说的正交确定的差异进行求和(12)。
7.如在权利要求1中所要求的方法，其中所说的已接收扩频信号是一个导频信号，并且所说的方法是一个导频信号搜索方法。
8.如在权利要求7中所要求的方法，其中所说的导频信号由一个蜂窝CDMA系统的基站发射。
9.如在权利要求7中所要求的方法，其中所说的导频搜索方法是一个多停留搜索方法。
10.如在权利要求1中所要求的方法，其中所说的给定门限是一个独立于所说的统计值的固定门限。
11.一种接收机设备包括：
接收一个扩频信号的接收机(3)；
一个解扩器(5，6)，被配置为解扩所说的已接收扩频信号，由此使用由包括在所说的接收机中的伪噪声产生器(5)产生的、具有给定相位偏移的本地产生的伪噪声序列；
一个量化器(8，10)，被配置成量化所说的已解扩的接收扩频信号以便得到所说的已解扩的接收扩频信号的一个概率质量函数估计；
一个差异确定器(9，11)，被配置成确定所说的概率质量函数估计和相应于在经由传输信道传输之前的传输扩频信号的真正概率质量函数间的一个差异，所说的传输扩频信号已经使用伪噪声序列产生，该伪噪声序列相应于具有所说的给定相位偏移的、所说的本地产生的伪噪声序列；
一个累积器(13)，被配置成对由所说的传输扩频信号运送的预定数目符号累积所说的差异以便得到所说的已接收扩频信号的一个统计；
一个鉴别器(14)，被配置成在多个接收信号中鉴别所说的已接收扩频信号，所说的鉴别器(14)被安排成：如果所说的统计未通过相对一个给定门限的检验就拒绝所说的已接收扩频信号，并且如果所说的统计通过所说的检验就接受所说的已接收扩频信号。
12.一种具有发射机设备和接收机设备(2)的收发器(1)，所说的接收机设备包括：
一个接收扩频信号的接收机(3)；
一个解扩器(5，6)，被配置成解扩所说的已接收扩频信号，由此使用由包括在所说的接收机中的伪噪声发生器产生的、具有给定相位偏移的本地产生的伪噪声序列，
一个量化器(8，10)，被配置成量化所说的已解扩的接收扩频信号以便得到所说的已解扩的接收扩频信号的一个概率质量函数估计；
一个差异确定器(9，11)，被配置成确定所说的概率质量函数估计和相应于在经由传输信道传输之前的传输扩频信号的真正概率质量函数间的一个差异，所说的传输扩频信号已经使用伪噪声序列产生，该伪噪声序列相应于具有所说的给定相位偏移的、所说的本地产生的伪噪声序列；
一个累积器(12)，被配置成对所说的传输扩频信号运送的预定数目符号累积所说的差异以便得到所说的已接收扩频信号的一个统计，
一个鉴别器(14)，被配置成在多个接收信号中鉴别所说的已接收扩频信号，所说的鉴别器被安排成：如果所说的统计未通过相对一个给定门限的检验就拒绝所说的已接收扩频信号，并且如果所说的统计通过所说的检验就接受所说的已接收扩频信号。
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