TWI299948B - Apparatus and method of searching for known sequences - Google Patents

Description

1299948 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ’ 本發明係關於當藉由相關而在接收機中執行 搜尋一已知傳輸信號序列時所需要的計時解析^ 與所遭受的性能損失之對照。搜尋係在傳播路^ 搜尋或隨機進接通道(RACH)前行读測期間於第三 代合夥計劃（3GPP)寬帶劃碼多重進接（WcdMa)^ 收機中執行。 【先前技術】 本發明的說明主要聚焦於一通訊系統的分頻 雙工（FDD)版。然而，本發明可以應用於任何通訊 系統中之幾乎全部已知序列搜尋，以搜尋時域中 之所接收信號之已知送出的序列。 接收機為何知道符號序列可能自一發射機送 出有右干目的，諸如在路徑搜尋中之關於計時延 遲、振幅及相的通道估計；諸如藉由隨機進接通 道則打偵測之用於（槽式）ALOHA多重進接碰撞偵 測及進接允准的傳訊；及諸如在單元搜尋中之計 時關係與偶數螞群分配的傳訊。 特別疋在涉及低階傳訊的狀況，通常有若干 可能迗出的不同已知序列，且傳訊值依發現何者 而定。所以’必須針對所有可能或相關的序列進 行搜尋。本發明可以應用於是否一次搜尋一序列 或是以並列或串連方式執行不同單一序列的若干 不同搜尋。 已知序列的精確接收計時通常係未知。不 6 1299948 的色知序列執行相關， 製品可以在這4b相關莊果彳餘弦脈波的取樣複 -相關結果的序列中看到。 . 在稀有的精確接诵至 最大值，且不能看到旁:間：關：狀況’此將係 存在某計時偏置，將可的狀況’其中 近的相關結果中，將觀=到一最大值，且在鄰

TcSi ^ τ ^ ^ 察到依據上升餘弦脈波在

Tc取樣的正與負旁瓣。 P 因為希望以1/Tc沾uU杰 ._ . 的比率計算相關結果，但是 希望在Tc/2的計時偏番 置之狀況避免遭受4分貝的指 失，本發明嘗試針對可.用“ &又4刀貝的知 』用的值，藉由將会縧你I 及建設性結合在一知、 日田肘芳辦收集 磧奂彳曰s你％ ，以額外的計時偏置Tc/2計算 所欲的相關結果值。依此方式’正旁 瓣將與正權值結合， Λ 旁 .^ 且負旁瓣將與負權值結合。 為了更精確導出掘 大，及佶用辟a 核 可以使用強旁瓣以放 大及使用弱旁瓣以妄 a 衣減，如同最大比例結合理 5命’（即’匹配的滅泳 - I # H 0 P I 關結果的複製品中 ，、係取樣的上升餘弦型_應用一匹配於此 的有限脈衝響應濾波 a 型濾波器。 其也係取樣的上升餘弦

對於接通時問的此、U f门的版況及以1/Tc取樣而言，有 限脈衝響應溏、处突Μ / 、野β憋/慮波裔的脈衝響應係單一狄拉克脈 波所以不而要其他行動。對於Tc/2轉移的狀況及 以Ι/Tc取樣而言，有限脈衝響應濾波器係在

Tc侧的時間間隔取樣的上升餘弦時 係所有整數。 10 1299948 ’除了應用於匹配至一已知序列之匹配的濾波 * 器（其係相關濾波器）以外，本發明也可以應用於匹 配至全知傳輸濾波器鏈之匹配的濾波器（其係上升 餘弦濾波器）。此濾波器-其係數如同在Tc^N + W 的時間間隔取樣的上升餘弦脈波，N係所有整數） -的長度無限，所以需要截取。假設濾波器截取 至 4係數 a0...a3 的長度，其中 aO = a3 = RC(t=l ·5)= - 〇·1914 且 al=a2 = RC(t = 0.5) = 0.6294，（t 正常化至 Tc)。如果計算的相關結果cr(t)可以用於某些落後 卜〇，1，2,3，則可以只使用4分接頭有限脈衝響應濾 波器’透過可用的相關結果，完成cr(l .5)之良好 的估計·· 3 cr(l.5)=-〇 方程式（1) 使用此方法，可以從任何四鄰近的相關結果 估計所欲的中央、非可用（因為並非整數而是整數 + 1/2Tc的計時偏置）但是係所欲的相關結果值，以減 少計時誤差及所得的振幅衰減。 因為截取漶波器長度，所以它係估計值，而 非精確的計算值。而且，因為上升餘弦脈波具有 大於l/(2*Tc)但小於1.22/(2*Tc)的單側頻帶寬度， 所以從它使用1/!^當作取樣率而取樣不足的事實 導致更多的損失。此外，所使用之估計濾波器的 帶寬小於l/(2*Tc)。必須注意，在希望將解析度自 2/Tc延伸至4/1^的例子中，帶寬的問題無關緊要。 然而’因為此並非較佳的應用實施例，所以在本 1299948 發明中以l/Tc的比率勃；^ ,, 千轨仃上升餘弦脈波的取樣 (即，以1 /Tc的比率執行；^ k上t · 仃初始相關，然後估計其餘 的值，以獲得2/Tc的比率）。 此外，為了序列指違^ μ β力设号的目的，不需要藉由在 Ν倍Tc(N非零）零交又而雉壮， 、 ^又入阳維持上升餘弦型總脈波成 型滤波器鏈的基本性質。實際上，在此應用中， 重要的是就全部計時偏置而達成高尖峰，俾使尖 峰偵測性能儘可能與準隨機計時偏置無關。 如前述’本發明較佳為使用4分接頭有限脈衝 龜 響應渡波器—其以1/Tc的時間間隔，應用於可用的 計算相關結果-以估計中間相關值，藉以將相關 結果的計時解析度增加至2/Tc ◊然後，任何連續處 理-諸如臨限值比較或最大值搜尋_以2/Tc的比 率施加至可用的這些相關結果，恰如同它們已以 2/Tc的比率藉由暴力全相關而計算。 圖5顯示系統模型10，其中狄拉克脈波12施加 至序列有限脈衝響應濾波器14，其施加至形成通 籲 道16之一部分的根上升餘弦（RRC)有限脈衝響應 遽波器1 8。在接收機端，根上升餘弦（RRC)有限脈 衝響應濾波器2 0接收傳輸信號’濾波器2 〇匹配於 傳輸脈波。渡波？§ 1 8與2 0的組合當作上升餘弦（r c ) 型滤波器。本發明的新穎特點之一係使用已知序 列摘測器22於#號處理鏈。在内插以後，以極類 似於傳統裝置的方式，在級2 2執行後處理，例如， 最大值搜尋或臨限值偵測。自信號處理鏈省略有 12 1299948 此濾波器設計不會改變白雜訊信號通過濾波 器時的能量。然而，藉由新定標的濾波器係數i 估計結果將只達成 cr，，（1.5) = sqrt(0.8656) = 0.9304 之值。尖蜂的剩餘农減現在減小為-〇. 6 3分貝 = 201^(^^(0.8656))。因此，此_0.63分貝的衰減 等於在尖峰之信號雜訊比（SNR)的退化。 已展示如果來自以Ι/Tc相關之真實計時偏置 等於Tc/2時本發明之新定標的估計濾波器的衰減 為何。此狀況很稀有，且通常，計時偏置係不同 且準隨機。因此，現在將考慮不同計時偏置對於 本發明的濾波器估計方法之衝擊。如果觀察使用 濾波器之上升餘弦脈波的迴旋，則此係可能的。 結果顯示於圖3。 本方法之總最大衰減與原始相關結果及估計 相關結果之以分貝表示的振幅大小間之差異以共 同圖顯示於圖4。如圖4所示，本發明的方法之最 大衰減係1 · 1 5分貝，其不會比以Tc/2的比率執行之 暴力相關計算（其係〇·94分貝）大很多。 四分接頭有限脈衝響應估計濾波器的使用提 供相當於「暴力」方法的性能，且將用於執行「暴 力」方法的硬體減少5〇%的位階。 七 雖然大量分接頭可以提供於估計有限脈衝響

’所得 ，分接頭 且添加濾 15 1299948 波嚭的複雜性。於是’分接頭的總數較佺為四（4)， 但是在二（2)至二十（20)的範圍内仍然有意義。·較 佳的範圍係二（2)至十（10)，而最佳的範圍係二（2) 至四（4)。 本發明之此内插方法有若干變形，以使性能 與處理的努力之對比最佳化：

•改變濾波器分接頭的數目 •使用多於1之估計值，其與相隔Tc的真實計 算值隔離Tc/2(例如，使用隔離Tc/3的2估計值及2 分接頭濾波）。 ” w州，” 且，丹丫 1文⑺夕仍、1的估計

限脈衝響應濾波器。例如，假設使用二估計濾 益26-1與26-2，它們的輸出及來自序列相關有限 衝響應濾波器24的輸出施加至多工器281，其與 7所不的多工器28之差異在於來自26-1與26-2及 的輸出係以循序方式饋送至尖峰搜尋偵測器2 5 大，搜尋偵測器25以三倍取樣率的比率操作。 ^提供的例子巾，料有限脈衝響錢波器26 二2。6 2可以係二（2)分接頭有限脈衝響應估計濾 ★果而要的話，更大量估計濾波器％可以 即；乂 N+ 1倍取樣率的比率操作之尖峰搜尋/偵 二?中N等於所使用的估㈣波器之數目。 逸η媒/ 更大H估計濾波器所得到的性能 顯著降低’估計據波器之最大數目較 钩+超過四。 16 1299948 •總之，本發明建議使用估計，以使極度需要 處理的相關之時域的計時解析度增加，與增加原 始相關中的解析度相比，額外的處理很少。 【圖式簡單說明】 圖1係向上轉移因子為0.22之上升餘弦濾波器的時 域中之脈衝響應。 圖2係以分貝表示之圖1之濾波器的振幅大小。 圖3係藉由本發明的濾波器之上升餘弦脈波的迴 旋。 圖4係本方法與原始相關結果及估計相關結果的 總最大衰減之以分貝表示的振幅大小比較。 圖5係用於達成計時同步化之系統的方塊圖。 圖6係用於解釋目前使用的「暴力」技術之方塊圖。 圖7係用於解釋本發明的技術之方塊圖。 圖8係本發明的替代實施例。 <圖 式代 表 符 號 說 明 > 10 系 統 模 型 12 狄 拉 克 脈 波 14 序 列 有 限 脈 衝 響應濾波器 16 通 道 18,20 根 上 升 餘 弦 (RRC)有限脈衝響應濾波器 22 已 知 序 列 偵 測 器 24 相 關 器 有 限 脈 衝響應（FIR)濾波器 25 尖 峰 搜 尋 偵 測 器 26,26-1，26-2估計濾波器 17

Claims (1)

1299948 h / - 拾、申請專利範圍： 1 · 一種於一系統中用以偵測一具有一已知序列之輸入 信號以獲得同步化之方法，該系統包含與一序列相關 有限脈衝響應（FIR)濾波器、一估計濾波器及一尖峰搜 尋横測器通訊之一多工器之一系統中，該方法包含·· (a) 該FIR濾波器對應於接收該輸入信號而輸出一 第一滤波信號流； (b) 該估計遽波器接收該第一濾波信號，且輸出一 第二濾波信號流； 、（c)，多工器接收每一該第一和該第二濾波信號 流’且交替輸出該第一濾波信號流及該第二濾波信號 _ 流；以及 (d)該尖峰搜尋偵測器在由該多工器輪出之流上執 行一尖峰搜尋/偵測操作。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該輸入信號係 以母碼片一倍取樣率處理。 3·如申請專利範圍第！項之方法，其中步驟（d)係以至 少母碼片一倍取樣率執行。 4·如申請專利範圍第丨項之方法，其中該估計濾波器 係為一四分接頭FIR濾波器。 5 · —種於一糸統中用以偵測一具有一已知序列之輸入 信號以獲得同步化之方法，該系統包含與一序列相關 有限脈衝響應（FIR)濾波器、複數個估計濾波器及一尖 峰搜尋偵測器通訊之一多工器之一系統中，該方法包 含： (a) 該FIR濾波器對應於接收該輸入信號而輸出一 第一濾波信號流； (b) 每一估計濾波器接收該第一濾波信號，且輸出 一第二遽波信號流， 19 1299948 (c) 該多工器接收每一該第一和該第二濾波信號 流，且每次一個、序列地輸出每一該淚波信號流；以 及 (d) 該尖峰搜尋偵測器在由該多工器輸出之流上執 行一尖峰搜尋/偵測操作。 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該輸入信號係 以每碼片一倍取樣率處理。 7. 如申請專利範圍第5項之方法，其中步驟（d)係以至 少每碼片三倍取樣率執行。 8. 如申請專利範圍第5項之方法，其中每一該估計濾 波器係為一二分接頭FIR濾波器。 9. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該尖峰搜尋偵 測器以該FIR濾波器所使用之取樣率的N+ 1倍取樣率 處理該輸入信號，其中N係為於該系統中所使用之該 估計濾波器之數目。 1 0. —種用以偵測一具有一已知序列之輸入信號以獲 得同步化之裝置，該裝置包含： (a) —序列相關有限脈衝響應（FIR)濾波器； (b) —估計濾波器； (c) 一尖峰搜尋偵測器；以及 (d) —多工器，其中： (i) 該FIR濾波器對應於接收該輸入信號而輸 出一第一濾波信號流； (ii) 該估計濾波器接收該第一濾波信號，且 輸出一第二濾波信號流； (iii) 該多工器接收每一該第一和該第二濾波 信號流，且交替輸出該第一濾波信號流及該第二 濾波信號流；以及 (iv) 該尖峰搜尋偵測器在由該多工器輸出之 20 1299948 信號 流上執行一尖峰搜尋/偵測操作。 ii·如申請專利範圍第10項之裝置，其中該輸入 係以每碼片一倍取樣率處理。 如申請專利範圍第1〇項之裝置，其中該尖峰搜尋/ 偵測操作係以至少每碼片二倍取樣率執行。 \3·如申請專利範圍第10項之裝置，其中該估計濾波 器係為一四分接頭fir濾波器。 種用以備測一具有一已知序列之輸入信號以獲 侍同步化之裝置，該裝置包含·· (a) 了序列相關有限脈衝響應（fir)濾波器； (b) 複數個估計濾波器； (C) 一尖峰搜尋偵測器；以及 (d) 一多工器，其中： 出一 渡波器對應於接收該輸入信號而輸 出第一濾波信號流； 别 (11)每一估計濾波器接一 且輪出一筮一占丄 /愿及#號， 弟一濾波信號流； 信號(流10 Γ二Γ器:收J τ Γ第一和該第二遽波 號流；以及個、序列地輸出每一該遽波信 (lv)該尖峰搜尋偵測器在由該多 流上執衧一企政Μ ; π饵必夕工态輸出之 1 士 仃大峰搜尋/摘測操作。 •如申請專利範圍第 係以每碼片-倍取樣率處理項之裝置’其中該輸入信號 6·如申請專利範圍第14 /偵測操作係以至少每二^ 中該尖峰搜尋 ”·如申請專利範二：二倍取樣率執行。 波器係為一-分 項之裝置，其中每一估計滹 一刀接碩FiR濾波器。 應 21 1299948 1 8 .如申請專利範圍第1 4項之裝置，其中該尖峰搜尋 偵測器以該FIR濾波器所使用之取樣率的N+ 1倍取樣 率處理該輸入信號，其中N係為於該系統中所使用之 該估計濾波器之數目。

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1299948 柒、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（7 )圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 24 序列相關器有限脈衝響應濾波莽 25 尖峰搜尋/偵測器 26 估計濾波器 28 多工器

捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：

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