專利名稱：碼元檢測(cè)方法以及相關(guān)的接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由接收機(jī)進(jìn)行的碼元檢測(cè)。
更具體地，本發(fā)明涉及由發(fā)射機(jī)以連續(xù)的脈沖的形式發(fā)射的碼元 的檢測(cè)。
在噪聲信號(hào)內(nèi)檢測(cè)脈沖 一直存在問(wèn)題，并且已經(jīng)是雷達(dá)系統(tǒng)領(lǐng)域 中的一個(gè)問(wèn)題。
在該情況下，可能會(huì)涉及CFAR (恒虛警率)檢測(cè)器。其包括在 仍能滿足預(yù)期性能準(zhǔn)則時(shí)，確定系統(tǒng)能容忍的噪聲峰值上的觸發(fā)(虛 警)的最大數(shù)量。當(dāng)僅存在噪聲時(shí)，接收機(jī)執(zhí)行校準(zhǔn)階段，在該階段 中，接收機(jī)以二分法確定與虛警的最大數(shù)量相對(duì)應(yīng)的閾值。因此而獲 得的閾值與用于固定誤差率的檢測(cè)的最佳可能靈敏度相對(duì)應(yīng)。
CFAR檢測(cè)器方法會(huì)產(chǎn)生有用的結(jié)果，但也具有與其運(yùn)行原理直 接相關(guān)的某些缺陷帶來(lái)的不利后果。
首先，其表現(xiàn)出最小誤差率。實(shí)際上，無(wú)論連接條件如何，接收 機(jī)設(shè)置其閾值，以獲得要求數(shù)量的虛警，因而獲得要求數(shù)量的誤差。 因此，接收機(jī)不能利用很好的條件，這限制了其性能。其次，虛警代 表絕大部分誤差。這種不平衡須由誤差校正編碼系統(tǒng)來(lái)補(bǔ)償。最后， 閾值的校準(zhǔn)可能很復(fù)雜。例如，為了在校準(zhǔn)過(guò)程中確保沒(méi)有任何信號(hào)， 可能必須將天線與接收機(jī)斷開(kāi)。因此，閾值的校準(zhǔn)偶爾地、在通信過(guò) 程之外執(zhí)行。
另 一種^r測(cè)脈沖的已知方法包括，尋找有用信號(hào)上的觸發(fā)的固定
識(shí)。檢測(cè)閾值首先固定在一個(gè)較高數(shù)值，然后，每次迭代降低一個(gè)給 定數(shù)值，直到允許檢測(cè)到預(yù)期數(shù)量的脈沖。因此，如果發(fā)射的信號(hào)在 每個(gè)碼元時(shí)間包括8個(gè)脈沖，那么系統(tǒng)的目標(biāo)就是每個(gè)碼元時(shí)間獲取 8個(gè)脈沖。
由于接收機(jī)無(wú)法一直預(yù)先得知每個(gè)時(shí)間間隔的脈沖數(shù)，并且每個(gè) 時(shí)間間隔的脈沖數(shù)還可能隨著連接條件和無(wú)線信道(比如回波數(shù))的 變化而變化，因而該方法的效率相對(duì)較低。
進(jìn)一步，脈沖檢測(cè)的問(wèn)題也會(huì)在釆用新近的UWB (超寬帶)無(wú)線 電技術(shù)的系統(tǒng)中出現(xiàn)。
該新興的技術(shù)并不采用連續(xù)的載波頻率。通過(guò)直接采用極短持續(xù) 時(shí)間(幾百皮秒至幾納秒之間)以及極大帶寬(若干千兆赫茲)的脈 沖，而不是通過(guò)調(diào)制載波信號(hào)，來(lái)對(duì)待發(fā)射信息進(jìn)行發(fā)射。由于這些 脈沖相對(duì)較低的能量在整個(gè)帶寬上分布，因此該信號(hào)的頻譜能量密度 非常低。
因此，UWB脈沖信號(hào)并非連續(xù)的信號(hào)，而是一串極低占空比的極 短脈沖。
利用由偽隨機(jī)序列控制的時(shí)跳(跳時(shí))而實(shí)現(xiàn)頻繁的多路訪問(wèn)。 通過(guò)改變幅值、形狀或者甚至脈沖的延遲，可以調(diào)制信息。關(guān)于跳躍 序列，其構(gòu)成了發(fā)射機(jī)的特征或者"簽名"。
每個(gè)脈沖必須由接收機(jī)相繼地檢測(cè)，其可通過(guò)同步檢測(cè)(相干或 相關(guān))或者二次檢測(cè)實(shí)現(xiàn)。但是，在任何情況下，為了依據(jù)信號(hào)的幅 度或者獲得的相關(guān)性水平來(lái)判斷脈沖的存在與否，必須檢查檢測(cè)結(jié)果。
因此，連續(xù)的脈沖的檢測(cè)能夠使得相應(yīng)接收的碼元的值得以確定。
采用的第一 UWB接收機(jī)依賴于通過(guò)同步相關(guān)來(lái)檢測(cè)脈沖的原理。 在這些接收機(jī)中，將獲取的相關(guān)性水平與閾值水平相比以做出判斷。 由于這些接收機(jī)的同步特性，相對(duì)地說(shuō)，閾值的正確調(diào)節(jié)在該情況下 不是非常嚴(yán)格。相反地，在新的非相干的接收機(jī)的情況下，基于能量 或幅值的檢測(cè)，脈沖的檢測(cè)問(wèn)題更嚴(yán)重。
當(dāng)脈沖檢測(cè)性能非常差時(shí)，不可能希望高效地檢測(cè)以連續(xù)的脈沖 形式傳遞的一個(gè)或多個(gè)碼元。
例如，當(dāng)希望通過(guò)將給定時(shí)間間隔上測(cè)得的能量或者幅值與檢測(cè) 閾值相比較，以;險(xiǎn)測(cè)在該時(shí)間間隔內(nèi)樂(lè)P中存在與否時(shí)，4企測(cè)的性能以 及隨后的、根據(jù)發(fā)射碼元的值所做的判斷的性能很大程度上依賴于該 閾值的設(shè)置。但是，該閾值的合適值不必迅速選定，尤其是當(dāng)優(yōu)選值
可隨著具體的無(wú)線電條件的變化而變化時(shí)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是獲得有效的碼元檢測(cè)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，即使在對(duì)形成碼元的連續(xù)脈沖的>^測(cè)相 對(duì)低效時(shí)，也能獲得有效的碼元檢測(cè)。具體地，即使在用于檢測(cè)脈沖 的檢測(cè)閾值暫時(shí)地或更永久地不合適時(shí)，碼元4企測(cè)也應(yīng)有效。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，允許在UWB類型系統(tǒng)中進(jìn)行碼元4企測(cè)， 更具體地，允許以非相干接收機(jī)進(jìn)行碼元4企測(cè)。
因此，本發(fā)明提供一種由接收機(jī)檢測(cè)碼元的方法，每個(gè)碼元由發(fā) 射機(jī)以代表預(yù)定的數(shù)字值序列的連續(xù)脈沖的形式發(fā)射，所述數(shù)字值在 各預(yù)定序列內(nèi)具有各自的標(biāo)稱權(quán)重。所述方法包括如下步驟
-在接收機(jī)處接收由所述發(fā)射機(jī)發(fā)射的、與碼元基本對(duì)應(yīng)的連續(xù) 脈沖；
-確定與接收的所述連續(xù)脈沖相對(duì)應(yīng)的數(shù)字值序列，所述數(shù)字值 在所確定的序列中具有各自的權(quán)重；以及
-根據(jù)所確定的數(shù)字值序列判斷接收的碼元，所述判斷包括所確 定的序列的數(shù)字值的加權(quán)操作，選擇所述加權(quán)操作以恢復(fù)所述數(shù)字值 的各自的標(biāo)稱權(quán)重。
于是，基于在接收機(jī)處確定的數(shù)字序列，對(duì)發(fā)射的碼元做出判斷。 在該序列中，數(shù)字值可具有不同的權(quán)重，換句話說(shuō)，相對(duì)于在能夠發(fā) 射的碼元中的相同數(shù)字值，數(shù)字值可表示為不同的比例。因此，上述 的加權(quán)操作允許這些數(shù)字值的標(biāo)稱權(quán)重在對(duì)發(fā)射的碼元進(jìn)行判斷的框 架內(nèi)得以恢復(fù)。
由于在進(jìn)行判斷時(shí)，在確定的序列中高份額數(shù)字值(其必然對(duì)應(yīng) 于誤差)不受歡迎，而更可靠的低份額數(shù)字值受到歡迎，因而做出的 判斷得以改進(jìn)。
所述數(shù)字值例如可以是二進(jìn)制元素，其每一個(gè)可通過(guò)連續(xù)脈沖中 的脈沖的方式發(fā)射。
有利地，根據(jù)時(shí)跳偽隨機(jī)序列(對(duì)應(yīng)于稱為"跳時(shí)"的技術(shù))，發(fā) 射與發(fā)射機(jī)發(fā)射的碼元基本對(duì)應(yīng)的連續(xù)脈沖序列。
進(jìn)一步，所述連續(xù)脈沖可通過(guò)例如脈沖的時(shí)移方式調(diào)制(PPM調(diào) 制)或通過(guò)允許脈沖發(fā)射或禁止脈沖發(fā)射的方式調(diào)制(OOK調(diào)制)。 有利地，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)采用UWB類型的超寬帶無(wú)線電通信技術(shù)。
接收機(jī)可使用同步檢測(cè)，或者作為可替代技術(shù)，可以是非相干接 收機(jī)。在后者的情況下，與接收的所述連續(xù)脈沖對(duì)應(yīng)的數(shù)字值序列的 確定可有利地包括將接收的連續(xù)脈沖中的各個(gè)脈沖的能量與至少一 個(gè)給定閾值進(jìn)行比較。
本發(fā)明還提供了一種設(shè)計(jì)用來(lái)檢測(cè)碼元的接收機(jī)，每個(gè)碼元由發(fā) 射機(jī)以代表預(yù)定的數(shù)字值序列的連續(xù)脈沖的形式發(fā)射，所述數(shù)字值在 各預(yù)定序列內(nèi)具有各自的標(biāo)稱權(quán)重。所述接收機(jī)包括
-用于接收由所述發(fā)射機(jī)發(fā)射的、與碼元基本對(duì)應(yīng)的連續(xù)脈沖的
裝置；
-用于確定與接收的所述連續(xù)脈沖相對(duì)應(yīng)的數(shù)字值序列的裝置， 所述數(shù)字值在所確定的序列中具有各自的權(quán)重；以及
-用于根據(jù)所確定的數(shù)字值序列判斷接收的碼元的裝置，所述用 于判斷接收的碼元的裝置包括用于對(duì)所確定的序列的數(shù)字值進(jìn)行加 權(quán)操作的裝置，以恢復(fù)所述數(shù)字值的各自的標(biāo)稱權(quán)重。
本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括代碼指令，當(dāng)所述計(jì) 算機(jī)程序產(chǎn)品被載入接收機(jī)的計(jì)算機(jī)處理裝置并由所述計(jì)算機(jī)處理裝 置運(yùn)行時(shí)，所述代碼指令用于執(zhí)行如上所述的方法。
本發(fā)明還提供了一種用于檢測(cè)碼元的裝置，每個(gè)碼元由發(fā)射機(jī)以 代表預(yù)定的數(shù)字值序列的連續(xù)脈沖的形式發(fā)射，所述數(shù)字值在各預(yù)定 序列內(nèi)具有各自的標(biāo)稱權(quán)重。所述'檢測(cè)裝置包括
-用于獲取由所述發(fā)射機(jī)發(fā)射的、與碼元基本對(duì)應(yīng)的連續(xù)脈沖的 裝置；
-用于確定與接收的所述連續(xù)脈沖相對(duì)應(yīng)的數(shù)字值序列的裝置， 所述數(shù)字值在所確定的序列中具有各自的權(quán)重；以及
-用于根據(jù)所確定的數(shù)字值序列判斷接收的碼元的裝置，所述用 于判斷接收的碼元的裝置包括用于對(duì)所確定的序列的數(shù)字值進(jìn)行加
權(quán)操作的裝置，以恢復(fù)所述數(shù)字值各自的標(biāo)稱權(quán)重。
本發(fā)明還提供了一種用于4企測(cè)碼元的可編程元件，每個(gè)碼元由發(fā) 射機(jī)以代表預(yù)定的數(shù)字值序列的連續(xù)脈沖的形式發(fā)射，所述數(shù)字值在
各預(yù)定序列內(nèi)具有各自的標(biāo)稱權(quán)重。所述可編程元件包括
-用于獲取由所述發(fā)射機(jī)發(fā)射的、與碼元基本對(duì)應(yīng)的連續(xù)脈沖的
裝置；
-用于確定與接收的所述連續(xù)脈沖相對(duì)應(yīng)的數(shù)字值序列的裝置，
所述數(shù)字值在所確定的序列中具有各自的權(quán)重；以及
-用于根據(jù)所確定的數(shù)字值序列判斷接收的碼元的裝置，所述用 于判斷接收的碼元的裝置包括用于對(duì)所確定的序列的數(shù)字值進(jìn)行加 權(quán)操作的裝置，以恢復(fù)所述數(shù)字值各自的標(biāo)稱權(quán)重。
在以下參照附圖對(duì)非限制性的示例性實(shí)施方式的描述中，本發(fā)明 的其它特征和有益效果會(huì)變得更加明顯，附圖中
圖l是示出脈沖形式的碼元的發(fā)射的簡(jiǎn)化示例的圖2是示出為了對(duì)接收的碼元做出判斷而考慮的數(shù)字鏈?zhǔn)纠?br> 下面將根據(jù)本發(fā)明在UWB系統(tǒng)中的應(yīng)用來(lái)對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。但是， 本發(fā)明并不限于該應(yīng)用，其也可應(yīng)用于任何其它形式的系統(tǒng)，所述系 統(tǒng)包括設(shè)計(jì)用于從對(duì)應(yīng)發(fā)射才幾接收連續(xù)脈沖形式的碼元的接收機(jī)。
該連續(xù)的無(wú)線電脈沖形成了有時(shí)^C稱作^^沖無(wú)線電(Impulse Radio, IR)信號(hào)的信號(hào)。每個(gè)信號(hào)脈沖具有例如在幾百皮秒至幾納秒 之間變化的持續(xù)時(shí)間。通常，若干脈沖用于傳輸同一個(gè)碼元，這樣可 以獲得非?？捎^的重復(fù)增益。該連續(xù)的脈沖因此代表了與要傳輸?shù)拇a 元相對(duì)應(yīng)的預(yù)定數(shù)字值序列。例如，該連續(xù)的脈沖中的每個(gè)脈沖可以 代表序列的數(shù)字值，典型地是二進(jìn)制元素。其它的代表類型當(dāng)然是同 樣可能的。
脈沖發(fā)射時(shí)間的時(shí)刻不一定是規(guī)律的實(shí)際上，根據(jù)稱為"時(shí)跳" 的技術(shù)，可使用偽隨機(jī)時(shí)跳碼，時(shí)跳碼的分量對(duì)應(yīng)于可能的發(fā)射時(shí)間。
通過(guò)示例的方式說(shuō)明，如果每個(gè)脈沖可在32個(gè)不同的位置發(fā)射，則跳 躍碼的階數(shù)為32。與碼元相對(duì)應(yīng)的連續(xù)的脈沖中的第N個(gè)脈沖(N〉1 ), 將在由跳躍碼的第N個(gè)元素指定的時(shí)間位置上發(fā)射。因此可以認(rèn)為， 時(shí)跳原理是頻語(yǔ)中的頻跳(FH)在時(shí)間維度上的精確對(duì)應(yīng)。以這樣的 方式，若干發(fā)射可被多路復(fù)用到同一無(wú)線電信道上。
進(jìn)一步，眾所周知的，以連續(xù)的無(wú)線電脈沖形式傳輸?shù)男畔⒖赏?過(guò)各種不同的方式調(diào)制。下面將以示例的方式提及PPM (脈沖位置調(diào) 制)類型的調(diào)制以及OOK(開(kāi)關(guān)鍵控)類型的調(diào)制，其中，在PPM 類型的調(diào)制中，每個(gè)脈沖可根據(jù)待傳輸?shù)拇a元的值，在時(shí)間維度上移 位或不移位，而在OOK類型的調(diào)制中，根據(jù)待傳輸?shù)拇a元的值，能 夠使得各個(gè)脈沖發(fā)射或者相反地禁止其發(fā)射。當(dāng)然，同樣也可使用其 它類型的調(diào)制。
為了說(shuō)明上述內(nèi)容，

圖1示出了以連續(xù)的N個(gè)、具有較短持續(xù)時(shí) 間的脈沖的形式的碼元傳輸示例。在該示例中，使用時(shí)跳并且使用 PPM對(duì)傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行調(diào)制。
在該示例中，事實(shí)上兩個(gè)碼元由一個(gè)發(fā)射機(jī)發(fā)射，但是有兩個(gè)不 同的接收機(jī)。這些碼元以前面提到的時(shí)跳技術(shù)時(shí)分多路復(fù)用。
第一碼元以表示為3a、 3b..... 3n的第一串連續(xù)的N個(gè)^^沖的
形式發(fā)射。脈沖3a在持續(xù)時(shí)間為T(mén)f的第一時(shí)間間隔1的8個(gè)可用空 隙(換句話說(shuō)，Tf=8x2Tc=16Tc)中占據(jù)持續(xù)時(shí)間為2Tc (例如/人幾 百皮秒至幾納秒)的第一時(shí)隙；脈沖3b在持續(xù)時(shí)間為T(mén)f的第二時(shí)間 間隔2的8個(gè)可用空隙中占據(jù)持續(xù)時(shí)間為2Tc的第三時(shí)隙；...；脈沖 3n在持續(xù)時(shí)間為T(mén)f的最后一個(gè)時(shí)間間隔N的8個(gè)可用空隙中占據(jù)持 續(xù)時(shí)間為2Tc的第七時(shí)隙。換句話說(shuō)，第一碼元根據(jù)階數(shù)為8的偽隨 機(jī)時(shí)跳碼發(fā)射1， 3,…，7。
類似地，第二碼元以表示為4a、 4b.....4n的第二串連續(xù)的N
個(gè)脈沖的形式發(fā)射。脈沖4a在持續(xù)時(shí)間為T(mén)f的第一時(shí)間間隔1的8 個(gè)可用空隙中占據(jù)持續(xù)時(shí)間為2Tc (例如幾百皮秒至幾納秒)的第五 時(shí)隙；^jc沖4b在持續(xù)時(shí)間為T(mén)f的第二時(shí)間間隔2的8個(gè)可用空隙中 占據(jù)持續(xù)時(shí)間為2Tc的第四時(shí)隙；...；脈沖4n在持續(xù)時(shí)間為T(mén)f的最
后一個(gè)時(shí)間間隔N的8個(gè)可用空隙中占據(jù)持續(xù)時(shí)間為2Tc的第一時(shí)隙。 換句話說(shuō)，第一碼元根據(jù)階數(shù)為8的偽隨機(jī)時(shí)跳碼發(fā)射5, 4, 1。
因此，在最大時(shí)期Ts=N. Tf后，每個(gè)碼元得以發(fā)射。
進(jìn)一步，在圖l示出的示例中，每個(gè)時(shí)隙分成兩部分，每個(gè)部分 的持續(xù)時(shí)間為T(mén)c，并且每個(gè)脈沖在時(shí)隙的一個(gè)部分上發(fā)射。這可通過(guò) 以PPM調(diào)制的方式發(fā)射碼元的事實(shí)來(lái)解釋。形成待發(fā)射的碼元的每個(gè) 數(shù)竿值因而確定了在各自時(shí)隙內(nèi)的相應(yīng)脈沖的位置。
因此，在所述示例中，已經(jīng)考慮到，形成第一碼元的所有數(shù)字值
是0，而形成第二碼元的所有數(shù)字值是1。所以，所有脈沖3a、 3b.....
3n設(shè)置在各自時(shí)隙的第一半中，而相反地，與第二碼元相關(guān)的所有脈 沖4a、 4b..... 4ni殳置在各時(shí)隙的第二半中。
當(dāng)然，其它類型的發(fā)射同樣是可能的。例如，如果采用OOK調(diào)
制來(lái)取代PPM調(diào)制，則脈沖4a、 4b.....4n發(fā)射，而脈沖3a、 3b.....
3n不發(fā)射。
在下面的說(shuō)明中，將考慮根據(jù)上述原理發(fā)射的碼元的接收。 獲取和同步階段是接收機(jī)所執(zhí)行的第一階段，利用了時(shí)跳序列的
現(xiàn)有知識(shí)。接收機(jī)以z^知的方式識(shí)別序列，定位其起始時(shí)間，并從中
提取需要的時(shí)間基準(zhǔn)。
從該時(shí)刻起，4妄收枳4企測(cè)到傳纟番路徑并鎖定在該傳播J各徑上(無(wú)
線電傳播信道可具有多個(gè)路徑)。因此，接收機(jī)能夠精確地預(yù)測(cè)發(fā)射脈
沖的到達(dá)時(shí)間。
然后，接收機(jī)檢查這些脈沖中每一個(gè)的到達(dá)時(shí)間，以檢測(cè)脈沖在 這些時(shí)間每一個(gè)上實(shí)際存在或不存在。該檢查有利地包括將接收到的 信號(hào)的幅值與判斷閾值進(jìn)行比較。當(dāng)所述接收機(jī)是非相干類型時(shí)更是 如此。
應(yīng)該注意，在其它情況下，脈沖^r測(cè)可通過(guò)其它方式進(jìn)^f于。例如， 對(duì)于相干檢測(cè)或者相關(guān)性檢測(cè)的接收機(jī)，脈沖檢測(cè)有利地是公知的同 步才t測(cè)。
然后，接收機(jī)能做出與接收到的碼元的值相關(guān)的判斷，該判斷考 慮了最初執(zhí)行的脈沖的檢測(cè)。
為了簡(jiǎn)化的目的，根據(jù)本發(fā)明，下面將考慮僅發(fā)射兩個(gè)碼元與接
收機(jī)相對(duì)應(yīng)。如圖2所示，第一碼元S。(例如等于"0")根據(jù)由8個(gè) 二進(jìn)制元素構(gòu)成的字01010101而編碼，而第二碼元S,(例如等于"1") 才艮據(jù)由8個(gè)二進(jìn)制元素構(gòu)成的字10101010而編碼，根據(jù)上述原理，每 個(gè)二進(jìn)制元素在被發(fā)射時(shí)作為各無(wú)線電脈沖的對(duì)象。
因此，在挑選的示例中，每一個(gè)碼元S。和S包括等于0和1的數(shù) 字，換句話說(shuō)，其每一個(gè)包括4個(gè)0和4個(gè)1。因此0和1在每一個(gè) 所述碼元中具有相同的標(biāo)稱權(quán)重，都是4。
另外，這里假設(shè)使用OOK類型的調(diào)制來(lái)發(fā)射這些碼元。每一個(gè) 碼元S。和S,的發(fā)射因此包括4個(gè)脈沖(二進(jìn)制元素1)的發(fā)射與4個(gè) 其它脈沖(二進(jìn)制位0)的發(fā)射的交替。因此，可以理解，碼元S。和S 的每一個(gè)具有相同的能量。
常規(guī)地，對(duì)發(fā)射的碼元的判斷可在發(fā)射機(jī)處進(jìn)行，所述判斷如下 進(jìn)行通過(guò)將在基本上對(duì)應(yīng)于脈沖持續(xù)時(shí)間(Tc)的觀測(cè)窗內(nèi)接收到 的能量與檢測(cè)閱值相比較，從而確定接收到的二進(jìn)制元素的序列，然 后通過(guò)將確定的序列與各個(gè)碼元的代表相比較。在檢測(cè)閾值正確設(shè)置 的理想情況下，碼元時(shí)間(Ts)的特征是，根據(jù)上述的示例，在50% 的觀測(cè)窗中會(huì)檢測(cè)到脈沖，而在剩余的50%的觀測(cè)窗中檢測(cè)不到脈沖。
不適合的檢測(cè)閾值會(huì)引起虛警(檢測(cè)到脈沖但相應(yīng)的二進(jìn)制元素 為0)，或者漏檢測(cè)(未4企測(cè)到脈沖^f旦相應(yīng)的二進(jìn)制元素為1)。
不適合的閾值本質(zhì)上由錯(cuò)誤的初始調(diào)節(jié)引起，或者暫時(shí)地由例如 無(wú)線電條件的變化引起，在描述的示例中，不適合的閾值會(huì)產(chǎn)生檢測(cè) 到的為0的二進(jìn)制元素?cái)?shù)量與為1的二進(jìn)制元素?cái)?shù)量之間的不平衡。 實(shí)際上，由于碼元S。和&具有相同數(shù)量的0和1,因此這些二進(jìn)制元 素應(yīng)當(dāng)在接收才幾處確定的序列內(nèi)以相同比例出現(xiàn)。因此可以理解，閾 值的不合適使得形成每個(gè)發(fā)射碼元的二進(jìn)制元素的檢測(cè)出現(xiàn)偏差，并 且因此會(huì)引起接收機(jī)在發(fā)射碼元的確定方面性能較差。
根據(jù)本發(fā)明，所產(chǎn)生的不平衡(即，在確定的序列中每個(gè)二進(jìn)制 元素的權(quán)重改變)在接收機(jī)內(nèi)得到補(bǔ)償。這通過(guò)之后對(duì)二進(jìn)制元素的 標(biāo)稱權(quán)重進(jìn)行恢復(fù)而得以實(shí)現(xiàn)，從而改善對(duì)發(fā)射碼元的值做出判斷的
過(guò)程。在該方式下，即便錯(cuò)誤的選擇了檢測(cè)閾值或者檢測(cè)閾值不合適， 但仍能對(duì)發(fā)送碼元的值做出相關(guān)的判斷。
下面在參考圖2描述的示例中說(shuō)明該補(bǔ)償機(jī)制。該附圖示出了以 二進(jìn)制元素表示的能被發(fā)射的每一個(gè)碼元S。和《。
序列&代表在由發(fā)射機(jī)發(fā)射了碼元(^或^)之后，由所述接收 才幾4妄收并4企測(cè)的連續(xù)的8個(gè)二進(jìn)制元素。該序列& ,即01111111 ，可 與碼元S。和《的每一個(gè)相比較?？梢钥吹剑琟與S。共同具有1個(gè)0(標(biāo) 號(hào)5)和4個(gè)1 (標(biāo)號(hào)6)。進(jìn)一步，A與S共同具有3個(gè)1 (標(biāo)號(hào)7)， 但沒(méi)有共同具有的0。
根據(jù)本發(fā)明，接收機(jī)應(yīng)用與表示在序列&中的每一個(gè)二進(jìn)制元素 0和1有關(guān)的權(quán)重，從而恢復(fù)這些二進(jìn)制元素0和1的標(biāo)稱權(quán)重，換 句話說(shuō)，即在恢復(fù)二進(jìn)制元素0和1在碼元S。和《中的比例。
在本示例中，序列&僅包括1個(gè)0和7個(gè)1。換句話說(shuō)，序列^中 0和1的權(quán)重分別是1和7，而在碼元&和S中它們的標(biāo)稱4又重均為4。 在進(jìn)行判斷時(shí)，例如可以通過(guò)乘積來(lái)進(jìn)行用于恢復(fù)標(biāo)稱權(quán)重的加權(quán)操 作，0和1的權(quán)重分別與系數(shù)p。和p,相乘，使得p。-7x Pl=4。
根據(jù)基于在接收機(jī)處確定的序列&做出判斷的一個(gè)示例，計(jì)算出 S,與S。的相關(guān)性以及&與&的相關(guān)性，每一個(gè)相關(guān)性均考慮了上述的 加權(quán):操作。
由于&與S。共同具有一個(gè)0和4個(gè)1，因此，^和S。相關(guān)性的一 個(gè)示例可如下計(jì)算C。=l x p。+4x Pi。從而，將上述的加權(quán)系數(shù)p。和p,
值代入，可以得到c。 =4+4 x 4/7=44/7。類似地，由于S,與&僅共同 具有3個(gè)1，因而S,與S,相關(guān)性可如下計(jì)算C。=3 x Pl。通過(guò)計(jì)算可以 得到C, =3 x 4/7=12/7。
在該示例中，C。的值比C,幾乎高4倍。因此，在具有相對(duì)較高程 度的確定度下，能夠判斷接收的序列&與碼元S。相對(duì)應(yīng)。
應(yīng)該注意的是，根據(jù)相同的示例且在沒(méi)有加權(quán)操作的情況下，&分 別與S。和S的相關(guān)性C;和C;會(huì)有各自的數(shù)值5和3。因此，即使在沒(méi) 有恢復(fù)0和1的標(biāo)稱權(quán)重的情況下，也可以判斷接收到的碼元對(duì)應(yīng)于
s。。但是，該判斷可能不太肯定，這是因?yàn)樵谠撉闆r下，c;的值不超過(guò)c;的兩倍。
在其它示例中也可以看出，在上文描述的本發(fā)明的原理下可以做 出正確的判斷，而根據(jù)常規(guī)的判斷機(jī)制，即缺少各種數(shù)字值的加權(quán)操 作的情況下，可能做出錯(cuò)誤的判斷。
在上文描述的示例中，雖然碼元S。和《中的任何一個(gè)包括4個(gè)0 和4個(gè)1，但在序列&中，l相對(duì)于O具有的優(yōu)勢(shì)，這意味著脈沖的檢 測(cè)閾值過(guò)低。所以，S,中檢測(cè)到的為0的二進(jìn)制元素比&中檢測(cè)到的
為l的二進(jìn)制元素可靠，后者中的部分一定是錯(cuò)誤的。因而上文描述
的加權(quán)操作通過(guò)為二進(jìn)制元素0和1重新賦予其標(biāo)稱權(quán)重，而使得判
斷更可靠。這也使得錯(cuò)誤設(shè)置的檢測(cè)閾值得以補(bǔ)償，而無(wú)須對(duì)其修改。 對(duì)于任何接收到的新碼元可更新加權(quán)操作，或者可通過(guò)不太規(guī)則
的方式更新加權(quán)操作。
可以理解，上文描述的判斷模式構(gòu)建了簡(jiǎn)單的示例。當(dāng)然，序列
的數(shù)字值的加權(quán)操作也可在任何其他判斷算法中使用。類似地，所使
用的調(diào)制類型可能影響對(duì)數(shù)字值進(jìn)行的、用以恢復(fù)其標(biāo)稱權(quán)重的加權(quán)
操作的方式。
進(jìn)一步，應(yīng)該注意，在參考圖2描述的示例中，任何能被發(fā)射的 碼元包括相同數(shù)量的0和1。因此，由此而產(chǎn)生的加權(quán)操作目標(biāo)在于 恢復(fù)0和1之間的平衡。但是，可以理解的是，即使當(dāng)能夠被發(fā)射的 碼元中數(shù)字值呈非均勻分布(例如，40%的0和60%的1)時(shí)，所選 擇的加權(quán)操作需要使得確定的序列的每個(gè)數(shù)字值的標(biāo)稱權(quán)重(換句話 說(shuō)，例如，40%的0和60%的1 )得以恢復(fù)。
上文描述的操作在接收機(jī)內(nèi)進(jìn)行。有利地，上述操作的至少一些 通過(guò)包括適當(dāng)指令的計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行，所述計(jì)算機(jī)程序能在接收機(jī)中 載入和執(zhí)行。
如果需要，上文描述的操作可由檢測(cè)裝置執(zhí)行，所述檢測(cè)裝置可 采用硬件或軟件模塊的形式并可集成在接收機(jī)中。
作為一個(gè)變型，所述操作也可由可編程元件4丸行，所述可編程元 件例如為可被集成在接收機(jī)內(nèi)的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP )。
本發(fā)明的一個(gè)重要有益效果是，即使在通信中無(wú)線電條件發(fā)生了
變化，接收機(jī)在碼元檢測(cè)方面的性能規(guī)范也能得以保持。另外，由數(shù) 字值的加權(quán)操作所代表的數(shù)字補(bǔ)償不需要接收機(jī)在硬件方面的修改。 從軟件角度，執(zhí)行的數(shù)字操作相對(duì)較少。最后，在接收機(jī)處判斷的改 善并不影響發(fā)射。
如上所述，本發(fā)明在檢測(cè)閾值的優(yōu)化設(shè)置尤為關(guān)鍵的非相干接收 機(jī)情況下尤其具有優(yōu)勢(shì)。但是，本發(fā)明也適用于任何其它類型的接收
機(jī)，如相干4企測(cè)接收機(jī)或者相關(guān)性;險(xiǎn)測(cè)接收機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種由接收機(jī)檢測(cè)碼元的方法，每個(gè)碼元(S0，S1)由發(fā)射機(jī)以代表預(yù)定的數(shù)字值序列的連續(xù)脈沖(3a，3b，...，3n；4a，4b，...，4n)的形式發(fā)射，所述數(shù)字值在各預(yù)定序列內(nèi)具有各自的標(biāo)稱權(quán)重，所述方法包括如下步驟-在接收機(jī)處接收由所述發(fā)射機(jī)發(fā)射的、與碼元(S0，S1)基本對(duì)應(yīng)的連續(xù)脈沖；-確定與接收的所述連續(xù)脈沖相對(duì)應(yīng)的數(shù)字值序列(Sr)，所述數(shù)字值在所確定的序列中具有各自的權(quán)重；以及-根據(jù)所確定的數(shù)字值序列判斷接收的碼元，所述判斷包括所確定的序列的數(shù)字值的加權(quán)操作，選擇所述加權(quán)操作以恢復(fù)所述數(shù)字值的各自的標(biāo)稱權(quán)重。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，由所述發(fā)射機(jī)發(fā)射的、與碼 元基本對(duì)應(yīng)的所述連續(xù)脈沖根據(jù)偽隨機(jī)時(shí)跳序列發(fā)射。
3. 如權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的方法，其中，由所述發(fā)射機(jī) 來(lái)調(diào)制。
4. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，由所述發(fā)射機(jī)發(fā) 所述脈沖發(fā)射的方式來(lái)調(diào)制。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在由所述發(fā)射機(jī) 發(fā)射的、與碼元基本對(duì)應(yīng)的所述連續(xù)脈沖中，各個(gè)脈沖(3a， 3b,3n; 4a， 4b,…，4n)的持續(xù)時(shí)間(Tc)在幾百皮秒至幾納秒的范圍 內(nèi)。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述發(fā)射機(jī)和所 述接收機(jī)使用超寬帶無(wú)線電通信技術(shù)。
7. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，確定與接收的所 述連續(xù)脈沖相對(duì)應(yīng)的數(shù)字值序列(Sj包括將接收的所述連續(xù)脈沖 中的各個(gè)脈沖(3a, 3b，…，3n; 4a, 4b， ...， 4n)的能量與至少一 個(gè)給定閾值相比較。
8. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，判斷接收的碼元 包括計(jì)算所確定的數(shù)字值序列(&)與能夠從所述發(fā)射機(jī)發(fā)射的各 個(gè)所述碼元(S。， S)的相關(guān)性，以及確定與最佳相關(guān)性相對(duì)應(yīng)的碼 元，以及，相關(guān)性的計(jì)算包括對(duì)所確定的數(shù)字值序列與能夠從所述 發(fā)射機(jī)發(fā)射的各個(gè)所述碼元的共有數(shù)字值(5-7)進(jìn)行的計(jì)數(shù)操作， 所述計(jì)數(shù)操作也將各自的加權(quán)系數(shù)用于數(shù)字值，從而恢復(fù)所述數(shù)字值 的各自的標(biāo)稱權(quán)重。
9. 一種設(shè)計(jì)用來(lái)檢測(cè)碼元的接收機(jī)，每個(gè)碼元(S。， 由發(fā)射 才幾以代表預(yù)定的lt字值序列的連續(xù)脈沖(3a， 3b，…，3n; 4a, 4b，...， 4n)的形式發(fā)射，所述數(shù)字值在各預(yù)定序列內(nèi)具有各自的標(biāo)稱權(quán)重， 所述接收機(jī)包括-用于接收由所述發(fā)射機(jī)發(fā)射的、與碼元(S。，《)基本對(duì)應(yīng)的 連續(xù)脈沖的裝置；-用于確定與接收的所述連續(xù)脈沖相對(duì)應(yīng)的數(shù)字值序列(&)的 裝置，所述數(shù)字值在所確定的序列中具有各自的權(quán)重；以及-用于根據(jù)所確定的數(shù)字值序列判斷接收的碼元的裝置，所述用 于判斷接收的碼元的裝置包括用于對(duì)所確定的序列的數(shù)字值進(jìn)行加 權(quán)操作的裝置，以恢復(fù)所述數(shù)字值的各自的標(biāo)稱權(quán)重。
10. —種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括代碼指令，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序 產(chǎn)品被載入接收機(jī)的計(jì)算機(jī)處理裝置并由所述計(jì)算機(jī)處理裝置運(yùn)行 時(shí)，所述代碼指令用于執(zhí)行如權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的方法。
11. 一種用于4全測(cè)碼元的裝置，每個(gè)碼元(《SQ，《)由發(fā)射機(jī)以 代表預(yù)定的數(shù)字值序列的連續(xù)脈沖(3a， 3b，…，3n; 4a, 4b，…， 4n)的形式發(fā)射，所述數(shù)字值在各預(yù)定序列內(nèi)具有各自的標(biāo)稱權(quán)重， 所述檢測(cè)裝置包括-用于獲取由所述發(fā)射機(jī)發(fā)射的、與碼元(S。， 基本對(duì)應(yīng)的 連續(xù)脈沖的裝置；-用于確定與接收的所述連續(xù)脈沖相對(duì)應(yīng)的數(shù)字值序列(S,)的 裝置，所述數(shù)字值在所確定的序列中具有各自的權(quán)重；以及-用于根據(jù)所確定的數(shù)字值序列判斷接收的碼元的裝置，所述用 于判斷接收的碼元的裝置包括用于對(duì)所確定的序列的數(shù)字值進(jìn)行加 權(quán)操作的裝置，以恢復(fù)所述數(shù)字值各自的標(biāo)稱權(quán)重。
12. —種用于檢測(cè)碼元的可編程元件，每個(gè)碼元(51。， 由發(fā) 射機(jī)以代表預(yù)定的數(shù)字值序列的連續(xù)脈沖(3a， 3b， ...， 3n; 4a， 4b，...， 4n)的形式發(fā)射，所述數(shù)字值在各預(yù)定序列內(nèi)具有各自的標(biāo)稱權(quán)重， 所述可編程元件包括-用于獲取由所述發(fā)射機(jī)發(fā)射的、與碼元(S。， & )基本對(duì)應(yīng)的 連續(xù)脈沖的裝置；-用于確定與接收的所述連續(xù)脈沖相對(duì)應(yīng)的數(shù)字值序列(&)的 裝置，所述數(shù)字值在所確定的序列中具有各自的權(quán)重；以及-用于根據(jù)所確定的數(shù)字值序列判斷接收的碼元的裝置，所述用 于判斷接收的碼元的裝置包括用于對(duì)所確定的序列的數(shù)字值進(jìn)行加 權(quán)操作的裝置，以恢復(fù)所述數(shù)字值各自的標(biāo)稱權(quán)重。
全文摘要
一種由接收機(jī)檢測(cè)碼元的方法，每個(gè)碼元(S₀，S₁)由發(fā)射機(jī)以代表預(yù)定的數(shù)字值序列的連續(xù)脈沖(3a，3b，…，3n；4a，4b，…，4n)的形式發(fā)射，所述數(shù)字值在各預(yù)定序列內(nèi)具有各自的標(biāo)稱權(quán)重。根據(jù)該方法，在接收機(jī)處接收由所述發(fā)射機(jī)發(fā)射的、與碼元(S₀，S₁)基本對(duì)應(yīng)的連續(xù)脈沖。確定與接收的所述連續(xù)脈沖相對(duì)應(yīng)的數(shù)字值序列(S_r)，所述數(shù)字值在所確定的序列中具有各自的權(quán)重。根據(jù)所確定的數(shù)字值序列選擇接收的碼元，所述選擇包括所確定的序列的數(shù)字值的加權(quán)操作，以恢復(fù)所述數(shù)字值的各自的標(biāo)稱權(quán)重。
文檔編號(hào)H04B1/69GK101371451SQ200780002238
公開(kāi)日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2007年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月10日
發(fā)明者伯努瓦·米斯科培恩, 簡(jiǎn)·施沃雷爾 申請(qǐng)人:法國(guó)電信公司