ES2251253T3

ES2251253T3 - Deteccion de enganche para receptor inalambrico de trayectorias multiples.

Info

Publication number: ES2251253T3
Application number: ES99964215T
Authority: ES
Inventors: Jeffrey A. Levin; Christopher C. Riddle; Tom B. Sherman
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1998-12-11
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2006-04-16
Anticipated expiration: 2019-12-09
Also published as: DE69928003T2; NO324203B1; BRPI9916106B1; EP1138127A1; CN1130034C; AU766145B2; BR9916106A; KR100711039B1; NO20012829D0; ATE308163T1; HK1041123A1; CN1334996A; KR20010080747A; AU2050200A; CA2354706C; NO20012829L; WO2000035113A1; IL143663A0; DE69928003D1; CA2354706A1

Abstract

Receptor adaptado para recibir señales de trayectorias múltiples que incluye una pluralidad de ramas, estando cada una de ellas adaptada para: a)demodular por separado la señal recibida actualmente desde cada trayectoria separada; y b)medir la energía de comparación entre la señal recibida actualmente por la rama y cada símbolo de canal posible de una biblioteca de símbolos de canales; caracterizado porque comprende: c)una pluralidad de unidades de almacenamiento de energía, en la que cada unidad de almacenamiento de energía está asociada a una rama y está adaptada para: i)almacenar la medición de la energía de comparación entre cada símbolo de canal posible y la señal recibida anteriormente por dicha rama; ii) recibir un índice del combinador indicado a continuación, determinando el índice de forma exclusiva un símbolo de canal posible; iii) decidir si la energía de comparación entre el símbolo de canal determinado y la señal recibida anteriormente es significativa; y iv) aplicar una versión escalada de la señal recibida actualmente al combinador si y solo si la energía de comparación es significativa; y d)un combinador que está adaptado para: i)combinar las versiones escaladas de las señales recibidas actualmente en una señal combinada; ii) medir la energía de comparación entre la señal combinada y cada símbolo de canal posible de la biblioteca de símbolos de canales; iii) determinar el índice para el símbolo de canal que proporciona la energía de comparación máxima con la señal combinada; iv) proporcionar como retroalimentación el índice a las unidades de almacenamiento de energía; y v)transmitir el índice para un procesamiento adicional.

Description

Detección de enganche para receptor inalámbrico de trayectorias múltiples.

Antecedentes de la invención I. Campo técnico

La presente invención se refiere a la telefonía inalámbrica y, en particular, a la arquitectura del receptor RAKE, y guarda una relación particular con la detección del enganche de un receptor inalámbrico (en particular, un receptor RAKE que utiliza señalización ortogonal n-aria) con una señal de trayectorias múltiples significativa.

II. Antecedentes de la técnica

La Figura 1 representa el problema 100 que debe resolverse -y la oportunidad 100 que debe aprovecharse- cuando un transmisor 102 y un receptor 104 han establecido una comunicación inalámbrica. Parte de la señal -tal vez la mayor parte de ésta- se desplaza por la trayectoria de visibilidad directa desde el transmisor 102 hasta el receptor 104. No obstante, parte de la señal puede reflejarse en un obstáculo (tal como un primer edificio 106) antes de ser recibida. Pueden existir diversos obstáculos (tal como un segundo edificio 108), cada uno de los cuales proporciona a la señal una trayectoria diferente del transmisor 102 al receptor 104. Esto constituye un problema, puesto que las señales pueden llegar desfasadas e interferir de forma destructiva. No obstante, esto proporciona también la oportunidad de combinar de forma constructiva la potencia de la señal de cada trayectoria, y de evitar la obligatoriedad de la comunicación por la trayectoria de visibilidad directa. Para combinar las trayectorias independientes de una manera constructiva, es importante tener la capacidad para identificar una trayectoria independiente, es decir, diferenciar una trayectoria del ruido de fondo.

La Figura 2 representa el aparato convencional 200 para explotar esta oportunidad. Un receptor recibe señales a través de diversas trayectorias de diferentes longitudes cada una y, por lo tanto, ligeramente desplazadas en el tiempo. Cada trayectoria proporciona la misma señal que las otras pero con una potencia de señal y ruido diferentes. Se dispone de diversos demoduladores 202, 210, denominados convencionalmente "ramas" para comparar estos desplazamientos. La primera rama 202 pasa la señal demodulada recibida a un primer detector de energía máxima 204. El primer detector de energía máxima 204 detecta el símbolo del canal (descrito más adelante) que presenta la mayor energía de correlación con respecto a la señal recibida, y pasa la medición de dicha energía al primer detector de enganche 206. Si esta energía máxima sobrepasa un umbral predeterminado o supera otra prueba de significación adecuada, entonces la señal demodulada es significativa y el primer detector de enganche 206 la aplica a un combinador 208. Si la energía máxima no pasa esta prueba, entonces se considera que la señal demodulada es ruido y el primer detector de enganche 206 no la aplica al combinador 208.

Análogamente, el segundo detector de energía máxima 212 y el segundo detector de enganche 214 controlan la salida de la segunda rama 210. Aunque sólo se representan dos ramas en la Figura 2, es posible utilizar cualquier número de éstas que resulte adecuado. En la tecnología habitual, suelen utilizarse tres o cuatro ramas.

El combinador 208 combina las señales demoduladas recibidas en una señal combinada. Debe observarse que lo que se combina son señales, en lugar de símbolos de canales. Un detector de energía máxima de salida 216 toma la señal combinada y detecta el símbolo de canal que presenta la energía de correlación más alta con respecto a la señal combinada. El detector transmite un índice para este símbolo de canal de energía máxima, junto con la medición de la energía del símbolo de canal, para someterlo a un procesamiento adicional 218. La señal combinada se transmite también para ser sometida a un procesamiento adicional 218. Dicha técnica anterior se da a conocer, por ejemplo, en el documento WO 0035113.

La Figura 3 representa el sistema de señalización ortogonal utilizado para la validación de datos del ejemplo de sistema. Es posible utilizar otros procedimientos ortogonales o no ortogonales n-arios.

Se obtiene un grupo de 6 símbolos de canales de código binario que se transmiten como un solo símbolo de canal. Se dispone, pues, de 64 (o 2^{6}) posibles símbolos de canal. Se elige un conjunto ortogonal de 64 formas de onda, en el que cada forma de onda presenta una correlación cero con las otras formas de onda del conjunto. Cada símbolo de canal se compone de 64 bits, conocidos convencionalmente como "segmentos de canal". Uno de estos conjuntos de 64 formas de onda conocido es el conjunto de las denominadas "funciones de Walsh", aunque es posible utilizar otras formas de onda si así se desea.

Las funciones de Walsh se generan convirtiendo un número decimal 302 en un número binario 304 y formando la matriz 2 x 2, representada mediante la referencia 306 en la esquina superior izquierda de la matriz 308. Este procedimiento se repite en la esquina superior derecha 310 y la esquina inferior izquierda 312, y se invierte en la esquina inferior derecha 314. A continuación, la matriz 308 se repite en la esquina superior derecha 318 y la esquina inferior izquierda 320, y se invierte en la esquina inferior derecha 322. Este procedimiento continúa hasta que se obtiene una fila con la longitud deseada (64). Las funciones de Walsh son ortogonales entre sí en el sentido en que, en una comparación de segmento de canal a segmento de canal, cada par de funciones de Walsh presenta 32 segmentos de canales que coinciden y 32 segmentos de canales que difieren.

Una longitud de 64 segmentos de canales es una longitud común para un símbolo de canal; sin embargo, es posible utilizar cualquier otra longitud (preferentemente, una potencia de 2) si se desea. Puesto que existen 64 (o 2^{6}) símbolos de canales posibles, puede asignarse un índice que contiene sólo 6 bits a cada símbolo de canal. Los símbolos de canales más largos o más cortos presentarán índices más largos o más cortos. Los términos "índice", "índice de símbolo de canal", "índice de código de Walsh" e "índice de Walsh" se utilizan todos como sinónimos en la presente solicitud.

En el receptor, cada rama implementa 64 correlaciones de la señal recibida -una correlación por cada símbolo de canal del conjunto transmitido posible. Para un receptor de trayectoria única, la correlación con la energía más alta es el símbolo de canal que tiene mayor probabilidad de haberse transmitido. Para un receptor de trayectorias múltiples, las energías de correlación de cada rama se escalan y se combinan de una en una para formar un conjunto combinado de 64 energías. En este momento, la energía más alta indica el símbolo de canal que tiene mayor posibilidad de haber sido transmitido. Debe observarse que este símbolo de canal no es necesariamente el símbolo de canal que tiene mayor probabilidad de haber sido recibido por cualquier rama individual.

Para determinar si una rama está asignada a una trayectoria de señal válida, se genera una métrica de energía que se compara con un umbral. Cada rama obtiene la energía más alta del conjunto de 64 símbolos de canal posibles y la aplica como entrada a un mecanismo de detección de enganche. El mecanismo de detección de enganche suele aplicar un filtro pasabaja a estas entradas y, a continuación, compara la salida del LPF con un umbral. Si la energía filtrada se halla por encima del umbral, entonces se confirma que la rama está enganchada y se permite que ésta contribuya en la demodulación. Si la energía filtrada se halla por debajo del umbral, entonces se confirma que la rama está desenganchada y no se permite que ésta contribuya en la demodulación. Pueden utilizarse filtros pasabaja IIR y FIR. Además, pueden utilizarse varios umbrales de energía para diferenciar la transición hacia el estado de enganche de la transición hacia el estado de desenganche.

Breve exposición de la invención

Los presentes solicitantes han mejorado esta estructura observando que, según la tecnología convencional, una rama puede proporcionar la falsa indicación de que la salida es significativa y debe ser considerada por el combinador. Para concretar, en el mejor de los casos, se utilizará el código de Walsh que ha sido transmitido realmente. El código de Walsh determinado por el combinador constituye la decisión más fiable (por lo menos antes de la decodificación de Viterbi) respecto a qué código de Walsh concreto se ha transmitido; por lo tanto, éste es el que se utiliza. El código de Walsh determinado por el combinador es más fiable que el código de Walsh que ha generado la máxima energía de correlación por rama. La tecnología convencional es operativa para determinar la significación de una rama determinando la significación del símbolo de canal que genera la energía de correlación más alta. La mejor manera para llevar a cabo esta acción, es decir, la manera de la presente invención, consiste en observar el pasado en lugar del presente estimado. Cuando la rama procesa la señal recibida, almacena las energías de todos los símbolos de canales posibles. Cuando el combinador de aguas abajo determina el símbolo combinado más probable, se proporciona como retroalimentación un índice para este símbolo combinado a la rama. Dentro de la rama, se obtiene de nuevo la energía almacenada para el símbolo combinado. Es esta energía de símbolo -en lugar del símbolo con la energía más elevada- lo que se utiliza para determinar la significación de la rama. Esta determinación de significación no se utiliza para reprocesar la señal que la generó. En su lugar, esta determinación se utiliza durante el procesamiento de la siguiente señal.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 representa el problema que se desea resolver.

La Figura 2 representa el aparato convencional para resolver el problema.

La Figura 3 representa cómo se generan los códigos de Walsh.

La Figura 4 representa un aparato para realizar la presente invención.

La Figura 5 es un diagrama de flujo que representa el funcionamiento del aparato de la Figura 4.

La Figura 6 es un diagrama de flujo que representa el funcionamiento del aparato de la Figura 2.

Descripción detallada

Las Figuras 1 a 3 representan la técnica anterior y ya han sido descritas correctamente con anterioridad.

La Figura 4 representa un aparato 400 para realizar la presente invención. Esta Figura es idéntica a la Figura 2 (e incluso contiene los mismos números de referencia, incrementados en 200), con dos excepciones. La primera es que los detectores de energía máxima 204, 212 de la Figura 2 han sido sustituidos por las unidades de almacenamiento de energía 404, 412. La segunda es que, además de transmitirse el índice (MAX NDX) del símbolo de canal que presenta la energía máxima (MAX NRG) para un procesamiento adicional 418, este índice también se proporciona como retroalimentación a las unidades de almacenamiento de energía 404, 412.

La función de las unidades de almacenamiento de energía 404, 412 consiste en almacenar una medición de la energía de correlación de cada uno de los símbolos de canal posibles con respecto a una señal recibida previamente. De esta forma, las unidades de almacenamiento de energía 404, 412 están preparadas cuando el detector de energía máxima de salida 416 determina el índice máximo, es decir, el índice del símbolo de canal que tiene mayor probabilidad de haberse transmitido. La unidad de almacenamiento de energía consulta la medición de la energía del símbolo de canal y la transmite al detector de enganche 406, 414. Si el detector de enganche, basándose en esta medición, determina que la rama 202, 210 realmente se ha enganchado con una trayectoria múltiple válida, entonces permite que la señal recibida en siguiente lugar se aplique al combinador 408. Debe observarse que es la señal recibida en siguiente lugar -no la señal actual- la que se determina que debe aplicarse (o no aplicarse) al combinador 408. Se determina que la señal actual debe aplicarse al combinador 408, porque las señales previas han determinado que la rama estaba en situación de enganche. Las nuevas señales se reciben con una frecuencia mucho mayor que la frecuencia con la que la rama pasa al estado de enganche y de desenganche. Por consiguiente, casi siempre será cierta la condición de que una rama que está en estado de enganche para la señal precedente continúa estando en estado de enganche para la señal actual, y viceversa. Todavía más importante, el enganche de la señal previa es más precisa que la el enganche de la señal estimada actual.

Por consiguiente, la presente invención describe un procedimiento de retroalimentación en el que los detectores de enganche (412 a 416) son actualizados mediante el símbolo actual. No obstante, la presente invención no determina además si el símbolo actual debe combinarse. Esto conduciría a un procedimiento iterativo con un problema de estabilidad potencial en caso de que no se produjera nunca la convergencia del índice de Walsh combinado. El procedimiento de los presentes solicitantes consiste en actualizar los detectores de enganche con el símbolo actual, aunque el estado de enganche actualizado sólo afecta a la combinación de los símbolos FUTUROS. De esta manera, no se necesita ningún procedimiento iterativo para actualizar los detectores de enganche y el combinador.

La Figura 5 es un diagrama de flujo 500 que representa el funcionamiento del aparato de la Figura 4. Después del inicio 502, todas las ramas se inicializan 504. La inicialización incluye determinar qué ramas están en estado de enganche. En esta determinación inicial, puede utilizarse un algoritmo completamente convencional. Cada rama 508 recibe 506 la señal y la compara 510 con el siguiente símbolo de canal de la biblioteca de símbolos de canales. La comparación incluye determinar 512 la energía de correlación entre la señal y el símbolo de canal candidato, y almacenar la medición de la energía de correlación en una unidad de almacenamiento de energía. Si el símbolo de canal candidato no es el último símbolo de canal de la biblioteca 514, entonces se selecciona el siguiente símbolo de canal; en caso contrario, se selecciona la rama siguiente 516. Si la rama es la última rama, entonces la unidad de almacenamiento de energía asociada a cada rama contendrá una lista de la energía de correlación entre la señal (recibida en dicha rama) y cada uno de los símbolos de canales posibles de la biblioteca.

La señal emprende una trayectoria diferente para ser recibida por cada rama que está en estado de enganche y, por lo general, llega con una potencia diferente. Estos niveles de potencia diferentes se escalan a un nivel único 518 y las señales escaladas de las ramas en estado de enganche se combinan. A continuación, la señal combinada se compara con cada símbolo de canal de la biblioteca, y se determina 520 cuál es el símbolo de canal cuya comparación ha proporcionado la energía de correlación máxima. El índice de este símbolo de canal se transmite para un procesamiento adicional 522. El índice de este símbolo de canal se proporciona también como retroalimentación a las unidades de almacenamiento de energía 524. La energía asociada a este índice de símbolo de canal de retroalimentación -en lugar de la energía más elevada de la unidad de almacenamiento de energía- se utiliza para determinar 526 si la rama asociada a la unidad de almacenamiento de energía está en estado de enganche o de desenganche. Esta determinación -en lugar de la determinación efectuada en la inicialización 504- se utiliza en la siguiente señal 506.

La Figura 6 es un diagrama de flujo 600 que representa el funcionamiento del aparato convencional de la Figura 2. Cuando se recibe una señal de trayectorias múltiples 602, la señal de cada trayectoria se aplica a una rama particular. En cada rama, esta señal se compara con cada símbolo de canal posible 606, y se mide la energía de correlación resultante de dicha comparación. La energía de correlación máxima se establece como la energía de correlación para esa rama 608. Si la energía de la rama es significativa (según cualquier prueba de significación adecuada, que puede ser completamente convencional), la señal de la rama se combina 610 con otras señales significativas para un procesamiento adicional. Si la energía no es significativa 612, entonces se excluye de la combinación.

A veces sucede que algunas de las señales de trayectorias múltiples son potentes y otras débiles y no existen señales de potencia intermedia. En esta situación, la presente invención y la técnica anterior proporcionarán el mismo resultado: combinan las señales potentes y omiten las débiles. Con las señales de potencia intermedia, no obstante, la presente invención selecciona las señales más significativas en lugar de las señales más potentes. Es más probable, por consiguiente, que el índice que se transmite para un procesamiento adicional sea el índice del símbolo de canal que se transmitió en un principio.

Aplicabilidad industrial

La presente invención puede ser explotada industrialmente, y puede fabricarse y utilizarse, siempre que se desee, para detectar si un receptor inalámbrico se ha enganchado con una señal de trayectorias múltiples significativa.

Los componentes individuales del aparato y el procedimiento representados en la presente memoria, tomados por separado y de uno en uno, pueden ser completamente convencionales, siendo la combinación de éstos lo que se reivindica en la presente invención.

Aunque se han descrito diversas modalidades del aparato y el procedimiento, el alcance de la presente invención no se limita a éstas, sino que está únicamente limitado por las reivindicaciones adjuntas, lo cual es lo que reivindica en la presente invención.

Claims

1. Receptor adaptado para recibir señales de trayectorias múltiples que incluye una pluralidad de ramas, estando cada una de ellas adaptada para:

a): demodular por separado la señal recibida actualmente desde cada trayectoria separada; y

b): medir la energía de comparación entre la señal recibida actualmente por la rama y cada símbolo de canal posible de una biblioteca de símbolos de canales;

: caracterizado porque comprende:

c): una pluralidad de unidades de almacenamiento de energía, en la que cada unidad de almacenamiento de energía está asociada a una rama y está adaptada para:

i): almacenar la medición de la energía de comparación entre cada símbolo de canal posible y la señal recibida anteriormente por dicha rama;

ii): recibir un índice del combinador indicado a continuación, determinando el índice de forma exclusiva un símbolo de canal posible;

iii): decidir si la energía de comparación entre el símbolo de canal determinado y la señal recibida anteriormente es significativa; y

iv): aplicar una versión escalada de la señal recibida actualmente al combinador si y solo si la energía de comparación es significativa; y

d): un combinador que está adaptado para:

i): combinar las versiones escaladas de las señales recibidas actualmente en una señal combinada;

ii): medir la energía de comparación entre la señal combinada y cada símbolo de canal posible de la biblioteca de símbolos de canales;

iii): determinar el índice para el símbolo de canal que proporciona la energía de comparación máxima con la señal combinada;

iv): proporcionar como retroalimentación el índice a las unidades de almacenamiento de energía; y

v): transmitir el índice para un procesamiento adicional.

2. Procedimiento para decodificar señales de trayectorias múltiples, que comprende las etapas siguientes:

b): medir la energía de comparación entre la señal recibida actualmente y cada símbolo de canal posible de una biblioteca de símbolos de canales;

: caracterizado porque comprende además las etapas siguientes:

c): almacenar la medición de la energía de comparación entre cada símbolo de canal posible y la señal recibida anteriormente por la rama;

d): recibir el índice desde la etapa de retroalimentación indicada a continuación, determinando el índice de forma exclusiva un símbolo de canal posible;

e): decidir si la energía de comparación entre el símbolo de canal determinado y la señal recibida anteriormente es significativa;

f): aplicar una versión escalada de la señal recibida actualmente a la etapa de combinación indicada a continuación si y solo si la energía de comparación es significativa;

g): combinar las versiones escaladas de las señales recibidas actualmente en una señal combinada;

h): medir la energía de comparación entre la señal combinada y cada símbolo de canal posible de la biblioteca de símbolos de canales;

i): determinar el índice para el símbolo de canal que proporciona la energía de comparación máxima con la señal combinada;

j): proporcionar como retroalimentación el índice a la etapa de recepción indicada anteriormente; y

k): transmitir el índice para un procesamiento adicional.

3. Aparato para decodificar señales de trayectorias múltiples, que incluye:

a): unos medios para demodular por separado la señal recibida actualmente desde cada trayectoria separada; y

b): unos medios para medir la energía de comparación entre la señal recibida actualmente y cada símbolo de canal posible de una biblioteca de símbolos de canales;

: caracterizado porque comprende:

c): unos medios para almacenar la medición de la energía de comparación entre cada símbolo de canal posible y la señal recibida anteriormente por la rama;

d): unos medios para recibir el índice desde la etapa de retroalimentación indicada a continuación, determinando el índice de forma exclusiva un símbolo de canal posible;

e): unos medios para decidir si la energía de comparación entre el símbolo de canal determinado y la señal recibida anteriormente es significativa;

f): unos medios para aplicar una versión escalada de la señal recibida actualmente a la etapa de combinación indicada a continuación si y únicamente si la energía de comparación es significativa;

g): unos medios para combinar las versiones escaladas de las señales recibidas actualmente en una señal combinada;

h): unos medios para medir la energía de comparación entre la señal combinada y cada símbolo de canal posible de la biblioteca de símbolos de canales;

i): unos medios para determinar el índice para el símbolo de canal que proporciona la energía de comparación máxima con la señal combinada;

j): unos medios para proporcionar como retroalimentación el índice a la etapa de recepción indicada anteriormente; y

k): unos medios para transmitir el índice para un procesamiento adicional.