專利名稱：檢測具有未知信號特征的消息的方法和裝置的制作方法
相關(guān)申請的前后參照該申請受益于美國臨時專利申請?zhí)?0264619，于2001年1月26提交，以及60265551，于2001年1月31日提交。
背景領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及數(shù)據(jù)通信，更特定涉及當(dāng)預(yù)先不知道消息的一個或多個信號特征而檢測接收消息的技術(shù)。該技術(shù)可能用于W-CDMA系統(tǒng)內(nèi)的盲傳輸格式檢測(BTFD)以及IS-95 CDMA系統(tǒng)的盲速率檢測。
背景無線通信系統(tǒng)廣泛用于提供不同類型的通信諸如聲音、分組數(shù)據(jù)等等。這些系統(tǒng)可能基于碼分多址(CDMA)、時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)或一些其他多址技術(shù)。CDMA系統(tǒng)有優(yōu)于其他系統(tǒng)的一定優(yōu)勢，包括增加系統(tǒng)容量。
為增強靈活性和更好利用可用的系統(tǒng)容量，一些通信系統(tǒng)使用支持許多不同速率或傳輸格式的信令方案發(fā)射數(shù)據(jù)。例如，在IS-95 CDMA系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可能以四種可能的速率中任何一個傳輸(即全、半、四分之一以及八分之一速率)，基于要發(fā)射的數(shù)據(jù)量為每幀選擇速率。特別是，數(shù)據(jù)可能在活動語音期間使用全速率發(fā)送而無聲期間(即停頓)用八分之一發(fā)送。在W-CDMA系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)可能使用許多支持的傳輸格式中的一種發(fā)射，這還是取決于發(fā)射的數(shù)據(jù)量。
為最小化雜項開銷，不發(fā)送指明特定幀使用的特定速率或傳輸格式的信令。在該種情況下，接收機需要實現(xiàn)每個接收幀的“盲檢測”以恢復(fù)被發(fā)送的數(shù)據(jù)。由于每個幀一般在有噪聲的情況下被接收，可能會影響確定用于幀的可能速率或傳輸格式的能力。
由此可見，在技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)需要能準(zhǔn)確檢測接收幀的技術(shù)，其中預(yù)先未知幀的一個或多個信令特征(例如，速率或傳輸格式)。
概述本發(fā)明的各個方面提供當(dāng)對應(yīng)接收序列的消息的某些信令特征(例如，傳輸格式，速率)預(yù)先在接收機端未知的情況下的檢測接收序列的技術(shù)。該技術(shù)可能用于不同通信系統(tǒng)，其中消息可能使用支持多個可能傳輸格式、速率或其他參數(shù)種的一種的信令方案而被發(fā)送。在一方面，“MAP度量”被提供評估用于接收序列的不同假設(shè)。該MAP度量為了基于接收序列最大化某已被發(fā)送特定消息的后驗概率，包括消息格式和內(nèi)容。MAP度量的特定形式取決于用于將消息映射到對應(yīng)序列的信令方案。用于W-CDMA系統(tǒng)的盲傳輸格式檢測(BTFD)和IS-95 CDMA系統(tǒng)內(nèi)的盲速率檢測的MAP度量描述如下。
本發(fā)明的特定實施例提供對消息解碼的方法，其中預(yù)先不知道消息的至少一個信令特征(例如傳輸格式、速率)。根據(jù)該方法，接收用于發(fā)射消息的序列，且對應(yīng)對發(fā)射消息的未知信令特征而為被假設(shè)的許多消息中的每個計算度量值?；谝源笾伦畲蠡唤邮招蛄泻捅患僭O(shè)消息間的聯(lián)合后驗概率的而導(dǎo)出的度量計算該度量值。有最佳度量值的被假設(shè)消息然后被選擇為發(fā)射消息。該度量一般基于用于將發(fā)射消息映射到序列的信令方案之上而經(jīng)推導(dǎo)。
本發(fā)明還提供其他方法和裝置(例如接收單元)以實現(xiàn)本發(fā)明的不同方面、實施例以及特征，如以下詳述。
附圖簡述通過下面提出的結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的特征、性質(zhì)和優(yōu)點將變得更加明顯，附圖中相同的碼元具有相同的標(biāo)識，其中

圖1說明了用于W-CDMA系統(tǒng)的下行鏈路的信令方案；圖2A和2B是根據(jù)W-CDMA標(biāo)準(zhǔn)分別在基站和用戶終端處對于下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘柼幚淼膱D表；圖3根據(jù)本發(fā)明實施例在發(fā)射機處的消息的處理和在接收機處檢測接收到的序列以恢復(fù)發(fā)射消息的圖表；圖4是解調(diào)器實施例的框圖，它用于用導(dǎo)頻對接收到的數(shù)據(jù)碼元解調(diào)以提供接收序列；以及圖5說明了由IS-95 CDMA標(biāo)準(zhǔn)定義的信令方案。
詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的一方面，MAP度量用來評估接收序列的不同假設(shè)。該度量用于基于接收序列最大化被發(fā)送的特定消息的后驗概率。MAP的特定形式取決于用于將消息映射到對應(yīng)序列的特定信令方案。為簡明起見，MAP度量首先被推導(dǎo)并應(yīng)用于W-CDMA系統(tǒng)內(nèi)的盲傳輸格式檢測，此后被推導(dǎo)和應(yīng)用于IS-95CDMA系統(tǒng)的盲速率檢測。
W-CDMA內(nèi)的盲傳輸格式檢測(BTFD)圖1說明了用于W-CDMA系統(tǒng)的下行鏈路的信令方案。傳輸源產(chǎn)生有二進(jìn)制碼元以及帶有可變長度nm的消息m，其中nm∈{n1，n2，…，nM}，M是可能消息長度的總數(shù)，以及nM是最大消息長度。每個消息m包括要從源傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并可能是M種可能長度種的任一種。
消息m然后用二進(jìn)制碼元被映射到碼字c并有可變長度nc，其中nc∈{f(n1)，f(n1)，...，f(nM)}且f()是消息長度nm的的單調(diào)函數(shù)。因此，在特定消息m和碼字c間、在特定消息長度nm和對應(yīng)碼字長度nc有一對一映射。且函數(shù)f()可能與用于將消息編碼以生成對應(yīng)碼字的(例如卷積或Turbo)碼的碼率相關(guān)。為簡單起見，最大碼字長度f(nM)，對應(yīng)最大消息長度nM，記做NC。
碼字c此后映射到實值序列x并有固定長度NC，如由使用在W-CDMA系統(tǒng)內(nèi)的信令方案定義的。序列x可表達(dá)為x‾=[x1,x2,...,xNc],]]>xi∈{+V，-V }對于i≤nc，及xi＝0對于nc＜i≤NC公式(1)其中，+V和-V可以是任何互補實值。如在等式(1)中所示，序列x包括碼字c內(nèi)的nc二進(jìn)制碼元中每個的實值(+V或-V)，其他則為零值(0)。另外，在序列x內(nèi)的零加在序列的尾部。對那些對應(yīng)xi為零的碼元位置，沒有信號能量在信道上傳輸。
序列x然后在通信鏈路(例如有獨立且等分布的零均值與σ2方差(即n～i.i.d.N(0，σ2))的加性白高斯噪聲(AWGN)信道)上發(fā)送。該接收序列y在通過通信信道發(fā)送后可表示為y＝x+n公式(2)其中n為信道噪聲。如在等式(2)中所示在接收序列y和對應(yīng)發(fā)射序列x間、碼字c和生成消息m間有一對一映射關(guān)系。然而，由于有信道噪聲n，消息m使用哪種傳輸格式(即消息m的實際長度nm)并不明顯。
在另一方面，MAP度量用于檢測接收序列y以確定對應(yīng)的發(fā)射消息m。MAP度量基于接收序列y最大化已發(fā)送的特定消息m的聯(lián)合后驗概率P(m，y)。MAP度量可以用于計算接收序列y和已為序列y生成的M個被假設(shè)消息m中的每一個。有最佳度量值的被假設(shè)消息m然后被選為發(fā)射消息。
在一實施例中，用于檢測序列y的MAP度量可表示為P(m，y) ＝P(m)P(y|m)lnP(m，y) ＝lnP(m)+lnP(y|m)MAP度量(m，y)＝度量1+度量2公式(3)等式(3)的第一個等式指明，聯(lián)合后驗概率P(m，y)等于發(fā)送的消息m的概率P(m)乘以消息m被發(fā)送條件下的接收序列y的概率P(y|m)。對第一等式取自然對數(shù)log(ln)將MAP度量分解為兩個“子度量”的和(即度量1和2)。這些子度量的每個都分別在下面有推導(dǎo)。
可如下計算度量2 =lnP(n‾=y‾-x‾|x‾)]]>=ln[1(2πσ2)NC/2exp(-|y‾-x‾|22σ2)]]]>=[ln1(2πσ2)NC/2]+[|y‾-x‾|22σ2]]]>公式(4)等式(4)的第二個等式是給定發(fā)射序列x接收到信道噪聲n的概率的替代。等式(4)的第三個等式基于AWGN信道的統(tǒng)計分析，這是技術(shù)領(lǐng)域已知的。在等式(4)中，最后等式的第一加項是不由消息m決定的常量。該項對于所有要經(jīng)衡量的被評估的假設(shè)消息均相同，因此可被忽略。由此度量2被簡化為
=-12σ2Σi=1NC(yi-xi)2]]>yi和xi是y和x元素=-12σ2[Σi=1nc(yi-xi)2+Σi=nc+1NC(yi-xi)2]]]>=-12σ2[Σi=1nc(yi2-2yixi+xi2)+Σi=nc+1NCyi2]]]>=-12σ2[Σi=1nc(-2yixi+xi2)+Σi=1NCyi2]]]>公式(5)等式(5)的第三個等式將和分解為兩部分，第一部分復(fù)蓋1到nc而第二部分復(fù)蓋nc+1到NC，其中nc為對應(yīng)要評估的某特定被假設(shè)消息m碼字c的長度。如在等式(1)中所示，由于對nc＜i≤NC，xi＝0，第三個等式內(nèi)的第二個和簡化為第四等式內(nèi)示出的第二個和。第五等式的項僅僅通過簡單地重新安排和組合第四等式的項。
在等式(5)中，最后一個等式的第二加項是在最大消息長度NC上的接收序列功率之和，且不取決于被假設(shè)的消息m。同樣，由于該項對于所有要經(jīng)被評估的被假設(shè)消息均相同，因此可被忽略。由此度量2進(jìn)一步被簡化為 =-12σ2(Σi=1nc-2yixi+Σi=1ncV2)]]>=(1σ2Σi=1nCxiyi)-(ncV22σ2)]]>公式(6)在等式(6)中，值得注意的是，最后等式的第一項與碼字長度nc的維特比譯碼器的能量度量成正比，且第二項與碼字長度nc成正比。
等式(3)內(nèi)的度量1是消息m的源概率，可表示為度量1＝lnP(m)為了簡便，假設(shè)發(fā)射消息m的長度nm從等概率(即P(nm)＝1/M)的組{n1，n2，...，nM}中選出，且發(fā)射消息m內(nèi)的每比特以等概率被選擇(即P(mi)＝1/2for 1≤i≤nm)。在該情況下，特定發(fā)射消息m的概率P(m)可表示為P(m)=1M·12nm]]>公式(7)對源概率分布的假設(shè)是為簡便之故，但如果已知MAP度量使用的特定應(yīng)用中的附加信息(例如當(dāng)在適應(yīng)性多速率(AMR)幀上實現(xiàn)BTFD)，則可改進(jìn)。但一般而言，不假設(shè)任何已知的應(yīng)用。
度量1可表達(dá)為度量1＝-ln(M)-nmln(2) 公式(8)由于等式(8)的第一項為常量且不取決于消息m，它可被忽略。度量1可被簡化表達(dá)為度量1＝-nmln(2) 公式(9)等式(3)內(nèi)的完整的MAP度量可以基于等式(6)和(9)推導(dǎo)的度量1和度量2表示。忽略加性常量，完整的MAP度量可表示為 公式(10)對每個接收序列y，MAP度量可能為發(fā)射消息m的每個假設(shè)的傳輸格式而計算(即對應(yīng)M個可能的消息長度對M個假設(shè)消息m中的每個計算一次)。有最大MAP度量值的假設(shè)消息m然后被選為發(fā)射消息。
假設(shè)源的消息長度和碼元為等概率分布，用等式(10)給出的MAP度量檢測消息m最大化了接收序列y的后驗概率。對產(chǎn)生一個特定已知長度的消息m的源，等式(10)內(nèi)的第二和第三項可被忽略，MAP度量簡化為維特比譯碼器度量，這已知為最大化具有同等長度的碼字的后驗概率。因此，等式(10)內(nèi)的MAP度量是維特比譯碼器度量的一般情況，且可能用于不等長碼字且基于等式(1)示出的特定信令方案和圖1。如圖1示出，對該信令方案，固定長度NC的發(fā)射序列基于變長nc的碼字c接著(即填補)(NC-nc)個零生成。
圖2A是根據(jù)W-CDMA標(biāo)準(zhǔn)的下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕咎幍男盘柼幚?。W-CDMA的上信令層支持許多“傳輸”信道的進(jìn)發(fā)傳輸，每個傳輸信道能為某特定通信攜帶數(shù)據(jù)(例如，聲音、圖像、數(shù)據(jù)等等)。提供給每個傳輸信道的數(shù)據(jù)是以模塊提供給相應(yīng)的傳輸信道處理部分210，這些模塊稱為傳輸模塊。
在傳輸信道處理部分210內(nèi)，每個傳輸模塊用于計算模塊212內(nèi)的循環(huán)冗余校驗(CRC)比特。CRC比特附在傳輸模塊上，且在用戶終端用于誤差檢測。許多CRC編碼模塊然后按序號在模塊214內(nèi)串連起來。如果連接后總比特數(shù)大于碼模塊的最大值，則比特被分為許多(等大小)的碼模塊。每個碼模塊在模塊216內(nèi)用特定的編碼方案進(jìn)行編碼(例如卷積碼、Turbo碼)或完全不經(jīng)編碼以生成經(jīng)編碼的比特。
在模塊218內(nèi)，根據(jù)較高信令層分配的速率匹配屬性對經(jīng)編碼的比特進(jìn)行速率比配。在上行鏈路上，比特經(jīng)重復(fù)或截斷(即刪除)使得要發(fā)射的比特數(shù)匹配可用比特位置數(shù)。在下行鏈路上，在模塊220內(nèi)未用的比特位置用不連續(xù)傳輸(DTX)比特填充。DTX比特指明何時關(guān)閉傳輸以及DTX比特實際未發(fā)送。
比特然后在模塊222內(nèi)根據(jù)特定交織方案進(jìn)行交織以提供時間分集。根據(jù)W-CDMA標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)交織的時間間隔可以從一組可能的時間間隔中選擇(即10msec、20msec、40msec或80msec)。當(dāng)選擇的交織間隔比10msec長時，在模塊224內(nèi)，間隔內(nèi)的比特經(jīng)分段且映射到相繼的傳輸信道無線電幀上。每個傳輸信道無線電幀對應(yīng)(10msec)無線電幀時段的傳輸。
所有活動傳輸信道處理部分210的無線電幀然后在模塊232內(nèi)按序列號多路復(fù)用成為經(jīng)編碼的復(fù)合傳輸信道(CCTrCH)。在模塊234內(nèi)，DTX比特可能被插到多路復(fù)用的無線電幀內(nèi)使得要傳輸?shù)谋忍財?shù)與用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹拔锢怼毙诺郎系目捎帽忍匚恢脭?shù)匹配。在模塊236內(nèi)，如果使用多于一個物理信道，則比特在物理信道之間被分段。在模塊238，對每個物理信道內(nèi)的每個無線電幀時段內(nèi)的比特然后被交織以提供附加時間分集。在模塊240，經(jīng)交織的物理信道無線電幀然后經(jīng)映射到它們相應(yīng)的物理信道。每個物理信道可能用于發(fā)射特定類型的數(shù)據(jù)。相繼的信號處理以產(chǎn)生已調(diào)制信號以合適到用戶終端的傳輸是技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知的技術(shù)，在此不作描述。
圖2B是根據(jù)W-CDMA標(biāo)準(zhǔn)的下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸在用戶終端處的信號處理的圖表。圖2B示出的信號處理與圖2A的示出互補。初始時，已調(diào)制的信號經(jīng)接收、調(diào)節(jié)、數(shù)字化然后被處理以提供給用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿總€物理信道碼元。每個碼元有特定的分辨率(例如4比特)并對應(yīng)-發(fā)射比特。在模塊252內(nèi)，每個物理信道的每個無線電幀時段碼元被解交織。在模塊254內(nèi)串接來自所有物理信道來的經(jīng)解交織的碼元。從第一DTX插入來的碼元形成了使接收序列y為固定長度NC的填充比特。每個傳輸信道的無線電幀然后提供給相應(yīng)的傳輸信道處理部分260。
在傳輸信道處理部分260內(nèi)，在模塊262中傳輸信道無線電幀被串接成“話務(wù)”。每個話務(wù)包括一個或多個傳輸信道無線電幀并對應(yīng)在發(fā)射機單元處的被選擇的交織間隔。在模塊264內(nèi)每個話務(wù)的碼元被解交織，非發(fā)射碼元在模塊266內(nèi)去掉。在模塊268，反速率匹配(或解速率匹配)然后被實施以積累重復(fù)碼元并對截除碼元插入“擦除”。在模塊270內(nèi)，話務(wù)內(nèi)的每個經(jīng)編碼模塊然后被解碼，然后在模塊272經(jīng)解碼模塊串接起來并分段成為相應(yīng)傳輸模塊。在模塊274內(nèi)每個傳輸模塊使用CRC比特檢驗差錯。
圖3根據(jù)本發(fā)明的實施例，象征性說明從發(fā)射機(例如基站)到接收機(例如用戶終端)的消息m的處理和傳輸，以及在接收機端接收序列y的檢測以恢復(fù)發(fā)射消息m。圖2A和圖2B的一些信號處理(例如，交織、速率匹配、分段、多路傳輸?shù)鹊?在圖3內(nèi)為簡便之故略去。
長度nm的源消息m(即傳輸信道信息比特)由編碼器310接收，該編碼器(1)將特定長度的CRC加到源消息m，(2)將(零值)尾比特加到消息m和CRC以產(chǎn)生格式化的消息，(3)使用特定卷積碼和編碼率對格式化消息編碼，以及(4)基于特定速率匹配參數(shù)，重復(fù)或刪除零或更多的經(jīng)編碼比特以產(chǎn)生長度nc的速率匹配碼字。從源消息m到碼字c的映射由從W-CDMA系統(tǒng)支持的可能格式中為該消息選出的特定物理信道格式而確定。編碼器310象征性地實現(xiàn)由圖2A的部分210實現(xiàn)的處理。
碼字c然后使用等式(1)的映射由信號映射元件314映射到實序列x。信號映射元件314象征性地實現(xiàn)圖2A中示出的從模塊232到240的處理，包括DTX指示在序列x內(nèi)有效插入(NC-nc)個零的第二插入。序列x具有nc的數(shù)據(jù)長度(在對應(yīng)碼字c內(nèi)的nc個編碼比特)以及總長度NC(對應(yīng)用于發(fā)送消息m的物理信道幀的大小)。序列x然后在AWGN信道上(n～i.i.d.N(0，σ2))發(fā)射到用戶終端。對W-CDMA系統(tǒng)，導(dǎo)頻連同序列x經(jīng)發(fā)射并為接收機使用以實現(xiàn)相干解調(diào)和信道估計。
在用戶終端，經(jīng)接收的導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)碼元被解調(diào)器320解調(diào)以提供有NC長度的接收序列y。NC個“軟”碼元的接收序列y然后提供給解調(diào)器324以及信號和噪聲估計器326。
譯碼器324實現(xiàn)與編碼器310互補的處理(即解速率匹配、卷積解碼以及CRC校驗)。譯碼器324在接收序列y上實現(xiàn)與編碼器實現(xiàn)的速率匹配互補的解速率匹配，并提供碼元序列以實現(xiàn)卷積解碼。特別是，譯碼器324對截除編碼比特插入刪除并積累被重復(fù)編碼的比特。卷積解碼可能用維特比譯碼器實現(xiàn)，它基于長度nc的假設(shè)(即對應(yīng)要發(fā)射消息m的M中可能長度的M種假設(shè))試圖對接收序列y解碼。對每種假設(shè)，譯碼器324提供維特比解碼度量，可由以下等式(14)示出的來表示。譯碼器324進(jìn)一步接收從MAP度量計算器328(例如 )來的控制信號，該信號指明M個假設(shè)中的哪個是最好的。譯碼器324然后提供對應(yīng)最佳假設(shè)的解碼消息 信號和噪聲估計器326估計信號大小V以及接收序列y的噪聲方差σ2。估計器326然后將這些估計提供給MAP度量計算器328，它使用這些估計以為每個假設(shè)推導(dǎo)MAP度量。對V和σ2的估計可能如下述推導(dǎo)。
等式(10)示出的MAP度量的變量(復(fù)制如下)與W-CDMA系統(tǒng)內(nèi)的參數(shù)以以下方式相關(guān) 其中nc是對正被估計的傳輸格式假設(shè)m在碼字c內(nèi)的比特數(shù)(在發(fā)射機端速率匹配之后)；xi是基于等式(3)碼字c的比特映射到實值{+V，-V，0}產(chǎn)生的序列(在速率匹配之后)，并且也是在沒有噪聲情況下(即n＝0)提供給譯碼器324的軟碼元序列；yi是提供給譯碼器324的接收的軟碼元序列；且nm是被評估的傳輸格式的長度。
在接收端，由于這些是隨機參數(shù)，參數(shù)V和σ2的值被估計。這些參數(shù)可能基于從前向功率控制(FPC)機制推導(dǎo)出的信息而被估計，該機制是調(diào)整下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)射功率的，使得達(dá)到性能的特定要求，在一目標(biāo)信噪加干擾比(SNR)(即設(shè)置點)上接收該發(fā)射功率。
圖4是解調(diào)器320實施例的框圖，它用于用導(dǎo)頻對接收到的數(shù)據(jù)碼元解調(diào)以提供接收序列y。在W-CDMA系統(tǒng)的下行鏈路中，導(dǎo)頻連同數(shù)據(jù)一起被發(fā)射以幫助接收機解調(diào)發(fā)射信號。接受的導(dǎo)頻碼元(能量為Ep)提供給解調(diào)器320內(nèi)的導(dǎo)頻處理器412a，且被接收的數(shù)據(jù)碼元(能量為Es)加上信道噪聲(每碼元方差為Nt)提供給數(shù)據(jù)處理器412b。每個處理器412處理相應(yīng)的接收碼元以提供處理后碼元。處理可能包括，例如自動增益控制(AGC)、縮放比例、濾波等。接收導(dǎo)頻碼元的有效增益可以表達(dá)為(αp)1/2接收數(shù)據(jù)碼元的有效增益可表達(dá)為(αs)1/2。
相干解調(diào)器416然后用經(jīng)處理的導(dǎo)頻碼元接收并相干解調(diào)經(jīng)處理的數(shù)據(jù)碼元以提供接收序列y。相干解調(diào)為技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知技術(shù)在此不作描述。解調(diào)器324還接收序列y并提供對應(yīng)為發(fā)射消息m假設(shè)的不同傳輸模式的假設(shè)的碼字c。譯碼器324還進(jìn)行圖3中信號映射元件314的互補功能，從接收序列y中移去(NC-nc)個零以提供碼字c。信噪估計器326還接收序列y并提供參數(shù)V和σ2的估計。
在一實施例中，V的估計 和σ2的估計 可以表達(dá)為V^=αsE^sαpE^p]]>及(11)σ^2=αsN^tαpE^p]]>(12)其中 是提供給譯碼器324的每個碼元的信號分量的估計能量； 是提供給譯碼器324的每個碼元導(dǎo)頻分量的估計能量；以及 是提供給譯碼器324的每個碼元估計噪聲方差。
在等式(11)和(12)內(nèi)引入縮放因子αs和αp以使得Es、Ep和Nt與一般常規(guī)一致(即每碼元信號能量Es，每碼元導(dǎo)頻能量Ep以及每碼元噪聲方差Nt，所有參考接收機的輸入)。要注意的是等式(11)和(12)的公式并不一定需要應(yīng)用于數(shù)據(jù)碼元、噪聲以及導(dǎo)頻的縮放因子αs和αp的顯式了解。而只需要在譯碼器324(已包括縮放因子αs和αp)輸入端接收的序列y的分量 和 分量的估計。
一種可能噪聲和信號估計器326的實現(xiàn)如下。V的估計可能通過在特定時間間隔上(以去掉有零均值的噪聲分量)對接收序列y取平均而推導(dǎo)得到。σ2的估計可以由對接收序列y的能量變化取平均而推導(dǎo)的。
使用等式(11)和(12)示出的V和σ2估計，等式(10)示出的MAP度量可表示為
=(1σ2Σi=1nc(±1)iVyi)-(ncV22σ2)-nmln(2)]]>=(1σ^2Σi=1nc(±1)iV^yi′β)-(ncV^22σ^2)-nmln(2)]]>=(V^βσ^2Σi=1nc(±1)iyi′)-(ncV^22σ^2)-nmln(2)]]>=(αsE^sαpE^p)β(αsN^tαpE^p)EVD(nc)-nc(αsE^sαpE^p)22αsN^tαpE^p-nmln(2)]]>公式(13)其中β是用于解碼前為由維特比譯碼器接收的碼元使用的縮放因子，EVD(nc)是維特比譯碼器對假設(shè)的長度nc的碼字計算的能量。維特比譯碼器能量EVD(nc)可表示為EVD(nc)=Σi=1nc(±1)iyi′]]>公式(14)其中(±1)i是對應(yīng)為某特定格式假設(shè)的被解碼消息的最大似然估計的編碼比特的序列(即碼字)譯碼器324提供了經(jīng)縮放的速率匹配序列y′并實現(xiàn)解速率匹配和卷積解碼(速率匹配(即重復(fù)或刪除)可視作另一種編碼)。譯碼器324還接受被估計的假設(shè)格式的指示。譯碼器324內(nèi)的維特比譯碼器然后基于假設(shè)的格式對序列y解碼并提供最有可能以該被假設(shè)格式發(fā)送的消息m(即最大似然序列)。譯碼器324還為每個被假設(shè)的格式提供維特比譯碼器能量EVD(nc)，這可由以下推導(dǎo)，(1)重新對經(jīng)解碼序列m編碼以為所假設(shè)的格式產(chǎn)生已編碼比特的重新編碼序列(±1)i，以及(2)在所假設(shè)的長度nc上將解碼序列(±1)i與接收序列y相關(guān)。然而，維特比譯碼器能量EVD(nc)，還可能是維特比解碼過程的副產(chǎn)品且不需要對已解碼消息m重新編碼而計算的。
如在等式(10)和(13)內(nèi)所示，每個經(jīng)假設(shè)傳輸格式的MAP度量(即長度nm的消息m以及相應(yīng)的長度nc的碼字c)取決于許多變量包括(1)維特比譯碼器能量EVD(nc)(2)信號估計 噪聲方差估計 以及(4)假設(shè)的消息和碼字長度nm和nc。這些項(除了噪聲方差)取決于特定被評估的傳輸格式假設(shè)。然而，為簡明之便，等式(10)內(nèi)的不同變量可以近似，這是在本發(fā)明范圍之內(nèi)。例如，最大信號估計 可能用于所有假設(shè)的傳輸格式。
等式(10)代表等式(1)和圖1示出的信令方案的MAP度量的一般形式。該MAP度量可能用于W-CDMA系統(tǒng)。圖3和圖4還示出在W-CDMA系統(tǒng)內(nèi)用MAP度量以實現(xiàn)盲傳輸格式檢測的特定實現(xiàn)。可以考慮其他在本發(fā)明范圍內(nèi)的實現(xiàn)。
IS-95 CDMA內(nèi)的盲速率檢測圖5說明了由IS-95 CDMA標(biāo)準(zhǔn)定義的信令方案。傳輸源產(chǎn)生具有二進(jìn)制碼元的消息m并有變長度nm，其中nm∈{n1，n2，...，nM}，M為可能消息長度的總數(shù)，nM是最大信息長度。與每個消息相關(guān)的是速率參數(shù)R，可取1、1/2、1/4或1/8。
消息m隨后被映射到帶二進(jìn)制碼元和有固定長度NC的碼字c。碼字c因此被映射到實值的序列x并且也具有固定長度NC使得x‾=[x1,x2,...,xNC],]]>及xi∈{+RV,-RV}]]>公式(15)其中R是速率參數(shù)而V是實值。如在等式(15)中所示，序列x包括碼字c內(nèi)的NC個二進(jìn)制信號的每個的實值，該實值由速率R的方根縮放。在低速率(即1/2、1/4和1/8)碼字c內(nèi)的碼元發(fā)送1/R次，且尺度比例 用于獲得在積累(1/R)重復(fù)碼元后在接收機端每碼元有近似類似能量。
序列x然后在AWGN信道上(n～i.i.d.N(0，σ2))發(fā)送。通過通信信道傳輸后的接收序列可表示為y＝x+n用MAP度量以檢測接收序列y以確定對應(yīng)的發(fā)射消息m。該MAP度量基于接收序列y最大化已發(fā)送的特定消息m的聯(lián)合后驗概率P(m，y)。該MAP度量可能表示為如等式(3)所示且可能分解為度量1和2。
度量2可如等式(4)示出計算。在等式(4)中，最后等式的第一加項是不由消息m決定的常量。該項對于所有要被評估的假設(shè)消息均相同，因此可被忽略。由此度量2經(jīng)簡化為
=-12σ2Σi=1NC(yi-xi)2]]>yi和xi是y和x元素=-12σ2[Σi=1NC(yi2-2yixi+xi2)]]]>=-12σ2Σi=1NCyi2-12σ2Σi=1NC(-2yixi+xi2)]]>公式(16)在等式(16)中，最后一個等式的第一加項不取決于消息m。因此可被忽略。由此度量2進(jìn)一步經(jīng)簡化為 =-12σ2(Σi=1NC-2yixi+Σi=1NCRV2)]]>=(1σ2Σi=1NCxiyi)-(NCRV22σ2)]]>公式(17)在等式(17)中，值得注意的是，最后等式的第一項與維特比譯碼器的能量度量成正比。該項對不同的經(jīng)假設(shè)速率R將不同，這是由于在假設(shè)間的編碼類型(當(dāng)重復(fù)被視作一種形式的編碼時)是不同的。且第二項與速率R成正比。
度量1，是消息m的自然對數(shù)，可如等式(3)表示。為了簡便，假設(shè)發(fā)射消息m的長度nm從等概率(即P(nm)＝1/M)的組{n1，n2，...，nM}中選出，且發(fā)射消息m內(nèi)的每比特按等概率選擇(即P(mi)＝1/2 for 1≤i≤nm)。在該情況下，特定發(fā)射消息m的概率P(m)可表示為等式(7)所示。如果對使用度量MAP的特定應(yīng)用中的附加信息已知，則可改進(jìn)源概率分布的假設(shè)。但一般而言，不假設(shè)任何已知的應(yīng)用。
度量1可被表示為如等式(8)所示，且可如等式(9)所示出被簡化，這是因為項ln(M)為常量且不取決于消息m。
等式(3)內(nèi)的為盲速率檢測的完整MAP度量可以基于等式(17)和(9)推導(dǎo)被表示。忽略加性常量，完整的MAP度量可表示為 公式(18)
對每個接收序列y，MAP度量可能為發(fā)射消息m的每個假設(shè)速率而計算(即四個可能速率的每個進(jìn)行一次計算)。帶最大MAP度量值的假設(shè)消息m被選為發(fā)射消息。用等式(18)給出的MAP度量檢測消息m最大化了接收信號y的后驗概率，假設(shè)在源的可能速率R和碼元上為等概率分布。
為實現(xiàn)等式(21)中所示的盲速率檢測的MAP度量，第一項如上所述可由維特比譯碼器確定。第二項取決于假設(shè)的速率R、對應(yīng)全速率幀的信號幅度V，以及噪聲方差σ2。信號幅度V以及噪聲方差σ2可如上述類似地被估計。
接收機的元件，諸如圖3和圖4示出的，可以用一個或多個數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、處理器、微處理器、控制器、微控制器、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、可編程邏輯器件、或其他電子元件或用于執(zhí)行這里所述功能而被設(shè)計的器件的任意組合。在此描述的一些功能和處理還可以用在處理器上執(zhí)行的軟件實現(xiàn)。本發(fā)明的一些方面還可以用軟件和硬件的組合實現(xiàn)。例如，MAP的計算、信號幅度V和噪聲方差σ2的估計以及其他功能，可能基于在處理器上執(zhí)行的程序代碼來實現(xiàn)(可能還用于實現(xiàn)圖3的MAP度量計算器)。
標(biāo)題在此作參考用以方便某些部分的定位。標(biāo)題不是為了限制本發(fā)明在此描述的概念，這些概念可能在整個申請的其他部分均有應(yīng)用。
上述優(yōu)選實施例的描述使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能制造或使用本發(fā)明。這些實施例的各種修改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的，這里定義的一般原理可以被應(yīng)用于其它實施例中而不使用創(chuàng)造能力。因此，本發(fā)明并不限于這里示出的實施例，而要符合與這里揭示的原理和新穎特征一致的最寬泛的范圍。
權(quán)利要求
1.一種使對盲傳輸格式檢測(BTFD)的不等長和不等經(jīng)驗概率的消息進(jìn)行譯碼的誤差概率最小的方法，其特征在于，它包括接收預(yù)選傳輸格式特征的輸入流；計算所述輸入流的每種可能的傳輸格式的度量，包括所述預(yù)選格式；以及根據(jù)經(jīng)計算的度量中最佳的一個確定預(yù)選的傳輸格式。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述度量為下述函數(shù)(αsE^sαpE^p)β(αsN^sαpE^P)EVD(nc)-nc(αsE^sαpE^p)22αsN^sαpE^p-nmln(2)]]>其中， 是所述輸入流內(nèi)每個碼元的信號分量的估計能量， 是所述輸入流內(nèi)每個碼元的導(dǎo)頻分量的估計能量， 是所述輸入流內(nèi)每個碼元估計噪聲方差，nm是對應(yīng)考慮的傳輸格式的消息長度，nc是對應(yīng)考慮的傳輸格式的碼字長度，EVD(nc)是經(jīng)假設(shè)的長度nc的碼字由維特比譯碼器計算的能量。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述BTFD在CDMA系統(tǒng)內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述CDMA系統(tǒng)為WCDMA系統(tǒng)。
5.一種使對盲傳輸格式檢測的不等長和不等經(jīng)驗概率的消息進(jìn)行譯碼的誤差概率最小的方法，其特征在于，它包括接收預(yù)選傳輸格式特征的輸入流；計算輸入流的每種可能的速率的度量，包括預(yù)選速率；以及根據(jù)經(jīng)計算的度量中最佳的一個確定預(yù)選的速率。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述盲速率檢測是在CDMA系統(tǒng)內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述CDMA系統(tǒng)為IS-95 CDMA系統(tǒng)。
8.一種對消息進(jìn)行解碼的方法，其中，所述消息的至少一個信號特征不是經(jīng)驗的，其特征在于，該方法包括接收發(fā)送的消息的序列；計算對應(yīng)于所述發(fā)送消息的至少一個未知信號特征的多個假設(shè)的多個假設(shè)消息中每一個的度量值，其中，所述度量值是根據(jù)推導(dǎo)的度量進(jìn)行計算的，以大致使接收序列和假設(shè)消息之間的聯(lián)合經(jīng)驗概率為最大；以及選擇具有最佳度量值的假設(shè)消息作為所述發(fā)送的消息。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，至少一個未知的信令特征涉及所述發(fā)送的消息的傳輸格式。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述傳輸格式識別從多個可能消息長度選出的所發(fā)送的消息的特定長度。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，至少一個未知的信令特征涉及所述發(fā)送的消息的速率。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述發(fā)送的消息具有從多個可能速率中選出的特定速率。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，多個可能的速率包括全、半、四分之一以及八分之一速率。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述度量是基于用于將所述發(fā)送的消息變換成序列的某特定信令方案而推導(dǎo)出的。
15.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述度量表達(dá)式為 其中，m是估計的假設(shè)消息，y是接收的序列，nm是估計的假設(shè)消息長度，nc是對應(yīng)于估計的經(jīng)假設(shè)消息的碼字長度，V是對應(yīng)于接收序列的發(fā)送序列的大小，以及σ2是接收序列經(jīng)發(fā)射的信道內(nèi)的噪聲方差。
16.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述度量表述為 其中，m是估計的假設(shè)消息，y是接收的序列，nm是估計的假設(shè)消息的長度，Nc是對應(yīng)于估計的假設(shè)消息的碼字長度， 是對應(yīng)于接收序列的發(fā)送序列的大小，以及σ2是接收序列經(jīng)發(fā)射的信道內(nèi)的噪聲方差。
17.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述度量表述為度量＝f1(EVD)-f2(EC)-f3(nm)其中，EVD是與接收序列和對被估計的假設(shè)消息進(jìn)行重新編碼后生成的序列之間的相關(guān)性有關(guān)的能量，EC是與對應(yīng)于接收序列的發(fā)送序列相關(guān)的能量，nm是估計的假設(shè)消息的長度，以及f1( )、f2( )和f3( )代表括號內(nèi)變元的函數(shù)。
18.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述度量包括第一項，它代表接收序列和對應(yīng)于估計的假設(shè)消息的序列之間的能量。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述第一項由用于對每個假設(shè)消息進(jìn)行解碼的維特比譯碼器導(dǎo)出。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述度量包括一個第二項，它具有用于每個未知信令特征的變量。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述度量包括一個第二項，它具有對應(yīng)于估計的假設(shè)消息的碼序列的長度的變量。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述度量包括一個第二項，它具有用于被估計的假設(shè)消息的速率的變量。
23.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述度量包括一個第三項，它具有對應(yīng)于被估計的假設(shè)消息的長度的變量。
24.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述度量包括對應(yīng)于接收序列的發(fā)送序列的信號大小的變量。
25.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述度量包括所述接收序列內(nèi)所包括的噪聲方差的變量。
26.一種無線通信系統(tǒng)內(nèi)的接收單元，其特征在于，它包括解調(diào)器，用以接收和處理輸入采樣以導(dǎo)出接收的碼元序列，并進(jìn)一步根據(jù)接收序列且對應(yīng)于從接收序列恢復(fù)的發(fā)送消息的至少一個未知信令特征的多個假設(shè)，導(dǎo)出和提供多個假設(shè)序列；譯碼器，耦合到解調(diào)器，并用以對每個假設(shè)的序列進(jìn)行解碼，以提供相應(yīng)的解碼消息；以及度量計算器，它與所述解調(diào)器和譯碼器耦合，并用來計算每個假設(shè)序列的度量值，其中，所述度量值是根據(jù)推導(dǎo)的度量計算的，以大致使接收序列和假設(shè)序列之間的聯(lián)合經(jīng)驗概率為最大，并進(jìn)一步選擇與某一最大度量值相關(guān)的譯碼消息，作為所述發(fā)送的消息。
27.如權(quán)利要求26所述的接收機，其特征在于，所述譯碼器為維特比譯碼器。
28.如權(quán)利要求26所述的接收機，其特征在于，所述解調(diào)器包括導(dǎo)頻處理器，用以接收和處理所述輸入采樣，以提供導(dǎo)頻碼元，數(shù)據(jù)處理器，用以接收和處理所述輸入采樣，以提供數(shù)據(jù)碼元，相干解調(diào)器，它與導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)處理器耦合，并用于采用所述導(dǎo)頻碼元對所述數(shù)據(jù)碼元進(jìn)行相干解調(diào)，以提供接收的碼元序列。
29.如權(quán)利要求26所述的接收機，其特征在于，它還包括信號和噪聲估計器，它與所述解調(diào)器耦合，并用以估計對應(yīng)于接收序列的發(fā)送序列內(nèi)的碼元的信號幅度，并進(jìn)一步估計所述接收序列內(nèi)的噪聲方差。
全文摘要
當(dāng)在接收機端預(yù)先不知道某些信號特征(例如傳輸格式、速率)時檢測接收序列的技術(shù)。在一種方法中，發(fā)送的消息的序列經(jīng)接收，且對應(yīng)許多發(fā)送消息的未知信號特征的假設(shè)，對許多經(jīng)假設(shè)的消息的每個計算度量值。該度量值的計算基于推導(dǎo)的MAP度量以大致最大化經(jīng)接收序列和假設(shè)消息間的聯(lián)合后驗概率。有最大度量值的經(jīng)假設(shè)消息被選為發(fā)射消息。MAP度量的特定形式取決于用于將消息映射為對應(yīng)序列的特定信令方案，且可能用于在W－CDMA系統(tǒng)內(nèi)盲傳輸格式檢測(BTFD)和IS－95 CDMA系統(tǒng)內(nèi)的盲速率檢測。
文檔編號H04L25/02GK1579049SQ02804538
公開日2005年2月9日 申請日期2002年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月26日
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