專利名稱：檢測呼叫建立脈沖串的方法和接收機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在數字無線電系統中檢測呼叫建立脈沖串(burst)的 方法，在該數字無線電系統中呼叫是由某種包含已知的訓練序列的呼叫建 立脈沖串在預定時隙中建立起來的；在該方法中，通過將取樣的接收信號 和已知的訓練序列相關和通過計算每一個相關結果的脈沖響應的最大點的 平均能量，來估算在一個時隙中的脈沖響應的最大點的位置和能量。
本發明能用于多個數字無線電系統，在這些系統中，當多個用戶i殳備 要和基站建立無線電連接時，多個用戶設備發出特定的呼叫建立消息，并 且在這些系統中，呼叫建立消息包^"l練序列。典型地，在隨機接入信道 上將呼叫建立消息發送出去，這意味著消息發送沒有精確的預定的開始時 刻和結束時刻。它是典型的隨機接入信道，在該信道上的多個發送可能同 時發生，所以可能不得不重復進行發送。基站不知道什么時候多個終端設 備需要通信，所以它不能事先給它們分配發送的多個次序。
背景技術：
因為基站事先并不知道信號將到達的時刻，信號的功率電平，或信號 的相對于呼叫建立信道的標稱頻率的可能的頻率偏移，所以要求在基站處 檢測呼叫建立消息。為了使消息的檢測變得容易，消息通常包含許多預先 已知的位，將預先已知的位的序列稱為訓練序列。因為能將訓練序列用于 計算信道的多個特性，如脈沖響應，并且通過所述特性人們能夠嘗試校正 信道可能在信號中造成的任何畸變，所以通常將訓練序列用于多個數字無
線電系統中。在現有技術的多個解決方法中，在給定時隙中接收的信號是否包含呼在均衡器之后作出的。如果存在許多錯誤位，信號可能已經包含噪聲而不 是消息。應使呼叫建立盡可能地快速和可靠，因為這樣就能使用戶用得方便和舒服。能越快地檢測出呼叫建立消息，就能越快地在基站和終端i殳備 之間建立起呼叫。發明內容本發明的目的是提供一種方法，用它能比以前較早地檢測出呼叫建立 消息。由本發明提供的方法也很可靠，并且能夠就這樣地使用本方法，或 者可以將它和其它的多個方法結合起來使用。這個目的是通過在前序部分中描述的方法來實現的，該方法的特征在 于對每一個相關結果平均包含在時隙的其它取樣的多個相關結果中的能 量，計算在脈沖響應的平均的最大能量和該時隙的其它取樣的平均能量之 間的比值，并且如杲這個比值高于給定的閾值，則判決在有關的時隙中接 收到呼叫建立脈沖串。本發明也涉及數字無線電系統的接收機，該接收機包括用于對在給定 的時隙中接收到的信號進行取樣的變換器，用于將多個數字化的取樣和已 知的訓練序列相關的裝置，用于計算得到的多個相關結果的能量的裝置， 用于從計算的多個能量中尋找給定順序的取樣串的多個最大值的裝置，和 用于對每一個取樣平均找到的多個最大值的裝置。本發明提供的接收機的 特征在于接收機包括用于對每一個取樣平均時隙的其它取樣的能量的裝 置，和用于比較多個平均的最大能量值和其它的多個取樣的多個能量值的 裝置。根據本發明的一個方面，提供了 一種在數字無線電系統中檢測呼叫建 立脈沖串的方法，在所述數字無線電系統中，通過包含已知訓練序列(200 )的某一呼叫建立脈沖串在預定時隙中建立呼叫；在所述方法中，通過將取樣的接收信號和已知訓練序列相關，并且通
過對于每個相關結果計算脈沖響應的最大點的平均能量，估算時隙中脈沖 響應的最大點的位置和能量，其特征在于，對于每個相關結果，平均所述時隙的其它取樣的相關結 果中包含的能量，計算所述脈沖響應的平均最大能量和所述時隙的其它取 樣的平均能量之間的比值，并且如果所述比值高于給定閾值，則判定在所 述時隙中接收到呼叫建立脈沖串。根據本發明的另 一個方面，提供了 一種數字無線電系統中的接收機，所述接收機包括用于取樣在給定時隙中接收到的信號的變換器， 用于將數字化后的取樣和已知訓練序列相關的裝置， 用于計算所述得到的相關結果的能量的裝置，用于從所述計算的能量中尋找給定順序的取樣串的最大值的裝置，和用于對于每個取樣平均所述尋找的最大值的裝置， 其特征在于，所述接收機還包括用于對于每個取樣，平均所述時隙的其它取樣的能量的裝置，和 用于將所述最大能量值的平均值和所述其它取樣的能量值的平均值的比值，與用以判定在所述時隙中是否接收到呼叫建立脈沖串的給定閾值相比較的裝置。因為在和脈沖響應的計算有關的任何情形中都進行需要的大多數計 算，即多個相關性的計算，所以本發明的方法實施起來既簡單又快速。此 外，因為比較的點不是如以前那樣的固定的信噪比闞值，而是最大能量和 其它多個抽頭的平均能量的比值，該比值適應于信道的狀態，所以本發明 的方法適應于該信道。
下面，將參照在所附多個圖中說明的多個示例較詳細地描述本發明， 其中圖l說明能應用本發明提供的方法的無線電系統， 圖2表示用在GSM系統中的呼叫建立脈沖串的結構，
圖3是說明本發明提供的接收機的結構的方框圖，和 圖4較詳細地說明本發明提供的接收機的結構。
具體實施方式
本發明 一般應用于任何數字無線電系統，在該系統中用戶設備通過將 特定的呼叫建立消息發送給基站建立起呼叫，并且在該系統中呼叫建立消 息包含預先已知的位序列，即，訓練序列。圖l說明典型的無線電系統的 結構。該系統包括多個用戶設備100—104，它們或者和在基站106的區域 中的系統通信，如圖中所示的終端設備100,或者是空閑的，如多個設備 102和104。下面，將在數字GSM蜂窩式無線電系統中舉例說明本發明， 但是本發明并不限于此例。在GSM中將特定的隨機接入信道RACH用以建立從終端設備到基站 的呼叫。當終端設備要建立無線電連接時，它將呼叫建立消息發送給基站， 基站將該消息轉發到系統，在該系統中多個資源被分配以便實現連接。在 GSM中，用"時隙(slotted) ALOHA協議"來建立呼叫。這意味著某一個 時隙被分配用于呼叫建立消息，并且多個終端設備能在那個特定時隙中將 消息發送給基站。系統可能不知道多個終端設備什么時候要進行通信，所 以終端i殳備到基站的第一條消息不能被協調。進一步，多個終端設備不知 道信號的傳播延遲的長度，所以多個消息在給定的時隙中隨機地到達，來 自多個終端設備的多個消息同時發生也是可能的。因為基站事先不知道信號將到達的時刻，信號的功率電平，或信號的 相對于呼叫建立信道的標稱頻率的可能的頻率偏移，所以要求檢測消息， 并且還應該迅速可靠地進行檢測。為了比較容易地對消息進行解碼，在呼 叫建立消息中的訓練序列要比GSM的其它多個消息中的訓練序列長。 GSM呼叫建立消息的結構在圖2中予以說明。呼叫建立消息包括41位的長訓練序列200, 36個信息位202， 7個開 始位204和3個結束位206。在呼叫建立消息中，使用一個已知的訓練序 列。這樣，消息的總長度是87位，而正常的業務位是147位。因為在發送 時刻不知道消息的傳播延遲，所以消息將在為此目的分配的時隙中隨機延
遲地到達基站。因為消息和時隙長度相比是短的，該時隙的長度和與多個 正常消息有關的長度是等長的，所以甚至當終端設備遠離基站時，它也能 夠在時隙內發送該消息。呼叫建立消息可能以從時隙的開端計算的多達64位的延遲到達基站。 這樣，該消息可能位于時間窗中的64個不同的位置。基站接收機將在時隙 中接收到的信號和已知的訓練序列相關，以便測量脈沖響應。能夠通過將 時隙的第一個42位，即，訓練序列的長度，定義為時間窗，將它們和已知 的訓練序列相關，將時間窗移動一位并再次進行相關，和將這個過程重復 希望的許多次，例如直到已經遍歷了時隙為止，來實現相關。這里得到的 多個相關結果的數目是N。可將這些結果稱為多個抽頭。為了定義消息的位置，通過平方得到的多個結果來計算接收的多個相 關結果的能量&,。然后在給定大小的時間窗M的幫助下計算能量的最大 點。典型地，窗口的大小是1\1=5，從而一次取五個平方的抽頭，將它們的 能量加起來，將窗口位移一個抽頭，并再次計算總能量。經過所有的抽頭， 得到最大能量^^的位置。將有最大能量的時間窗用作為信道的脈沖響應。 對每一個抽頭平均脈沖響應的能量，即將脈沖響應的能量除以在時間窗中 包含的多個抽頭的數目M。這樣就得到平均能量^^。在本發明提供的方法中，然后計算其它多個抽頭的平均能量， 例如可通過計算-^^和對每一個抽頭平均結果，使得結果除以多個抽 頭數目減去在時間窗中包含的多個抽頭的數目，即N-M而得到該能量。在本發明的方法中，通過計算能量比值L /并且將這個比值和給定的閾值比較，能夠作出是否在時隙中接收到實際的呼叫建立消息的判決。 如果這個比值大于預先定義的閾值，則可以假設已經接收到呼叫建立消息。 如果，在另一方面，這個比值小于該閾值，則還沒有接收到消息。可通過 多個測量和多個仿真對系統特別地定義閾值的正確值。因為在任何情形下都實施計算上最重要的部分，即多個相關性的計算， 所以在接收機中實現本發明提供的方法僅需要幾個時隙。本發明提供的解決辦法的另一個優點是多個抽頭的最大能量和其它多 個抽頭的平均能量之比總是適應于信道的。在現有的多個方法中，已經將
固定的信噪比用作閾值。實踐已經表明如果信道,皮加載，即信道有了若干 個同時的連接，則很容易超過信噪比閾值。在本發明提供的方法中，最大 能量和與其比較的其它多個抽頭的能量兩者都在單個脈沖串內，所以測得 的比值適應于信道。這個比值近似地為常數，而與信道負載無關。盡管比 值的比較尺度是預先定義的閾值，但是還要進行比較，以便能適應信道上 的任何變化。我們現在將研究由本發明在圖3所示的方框圖的基礎上提供的接收機 的結構的示例。接收機包括天線300 ，它將接收信號供給多個射頻部分302 ， 在多個射頻部分302中，將信號變換到中頻或基帶頻率。將信號308從多 個射頻部分轉發到變換器304，在變換器304中根據已知的技術通過對信 號進行取樣將信號變換成數字形式。將數字化信號310轉發到檢測器方框 306，在檢測器方框306中檢測信號。將信號312從檢測器轉發到接收機的 其它多個部分。對于本領域的技術人員來說，要實現的接收機自然也包括 其它多個部件，如多個濾波器，是顯而易見的，但是因為它們對于當前的 發明來說不是必不可少的，所以在這里就不描述它們了。現在讓我們從消息檢測的觀點并在圖4所示的方框圖的幫助下較詳細 地研究本發明提供的接收機的檢測器方框306的結構和工作。將取樣信號 310輸入方框中，取樣信號310可能包含分開的I和Q分支。根據現有的 技術將信號提供給相關器400 ，也將已知的訓練序列420輸入到相關器400 。W目關器的輸出端得到多個實抽頭和多個虛抽頭，將它們轉發給計算裝置 402,在計算裝置402中計算多個抽頭的能量。能夠通過平方計算能量。將 平方后的多個抽頭416轉發給計算裝置404，在計算裝置404中尋找給定 窗口中的多個抽頭的最大點，最大點典型地是M=5個抽頭。找到的最大 點指示脈沖響應的位置。也將M目關器400得到的多個相關結果422提供給處理器414，將關 于最大點的信息424提供給處理器414。處理器選擇包含在最大能量中的 多個抽頭426并將它們轉發到接收機的其它多個部分。將在計算裝置404中找到的最大能量418轉發到平均裝置408,在平 均裝置408中將該能量除以用于計算的多個抽頭的數目M。對應地，將最
大能量418提供給計算裝置406，也將計算的總能量416輸入到計算裝置 406中，并且在計算裝置406中從總能量中減去最大能量。將如此得到的 除了脈沖響應中包含的能量之外的其它多個抽頭的能量提供給平均裝置 410，在平均裝置410中對每一個抽頭平均能量，即將能量除以多個抽頭的 數目N-M。將多個平均能量從裝置408和410提供給處理裝置412，在處理裝置 412中計算多個能量的比值，然后和預設的閾值428比較。將是否在有關 的時隙中接收到消息的判決430提供給接收機的其它多個部分。雖然上面參照所附的多個圖中說明的一個示例描述了本發明，但是我 們應該懂得本發明并不限于此例，而是能在所附的權利要求書中公布的發 明思想的范范疇內以許多方式加以變化。
權利要求
1、一種設備，包括用于將所述設備的輸入端上的數字化后的取樣和已知訓練序列相關的相關器(400)，用于計算所述得到的相關結果的能量的計算器(402)，用于從所述計算的能量中尋找給定順序的取樣串的最大值的計算器(404)，和用于對于每個取樣平均所述尋找到的最大值的平均器(408)，其特征在于，所述設備還包括用于對于每個取樣，平均所述時隙的其它取樣的能量的平均器(410)，和用于將所述最大能量值的平均值和所述其它取樣的能量值的平均值的比值，與用以判定在所述時隙中是否接收到呼叫建立脈沖串的給定閾值相比較的處理器(412)。
2、根據權利要求l的設備，其特征在于，所述設備還包括用于從所有 的平方后的取樣中減去給定大小的取樣串的最大值的計算器("6)。
3、根據權利要求l的設備，其特征在于，所述設備是解碼器-
4、 一種設備，包括用于將所述設備的輸入端上的數字化后的取樣和已知訓練序列相關的裝置(400 ),用于計算所迷得到的相關結果的能量的裝置(402)，用于從所述計算的能量中尋找給定順序的取樣串的最大值的計算器裝置(404)，和用于對于每個取樣平均所述尋找到的最大值的裝置(408)， 其特征在于，所述設備還包括用于對于每個取樣，平均所述時隙的其它取樣的能量的裝置(410)，和用于將所述最大能量值的平均值和所述其它取樣的能量值的平均值的 比值，與用以判定在所述時隙中是否接收到呼叫建立脈沖串的給定閾值相 比較的裝置(412)。
全文摘要
一種在數字無線電系統中檢測呼叫建立脈沖串的方法，在所述數字無線電系統中，通過包含已知訓練序列(200)的某一呼叫建立脈沖串在預定時隙中建立呼叫；在所述方法中，通過將取樣的接收信號和已知訓練序列相關，并且通過對于每個相關結果計算脈沖響應的最大點的平均能量，估算時隙中脈沖響應的最大點的位置和能量，其特征在于，對于每個相關結果，平均所述時隙的其它取樣的相關結果中包含的能量，計算所述脈沖響應的平均最大能量和所述時隙的其它取樣的平均能量之間的比值，并且如果所述比值高于給定閾值，則判定在所述時隙中接收到呼叫建立脈沖串。
文檔編號H04L7/033GK101159477SQ20071016927
公開日2008年4月9日 申請日期1996年12月23日 優先權日1995年12月29日
發明者凱里·吉爾卡, 奧利·皮雷寧 申請人:諾基亞公司