专利名称：检测一个呼叫建立脉冲串的方法和接收机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种检测在一个数字无线电系统中的一个呼叫建立脉冲串(burst)的方法，在该数字无线电系统中一个呼叫是由一个某种包含一个已知的调整序列的呼叫建立脉冲串在一个预先判决的时隙中建立起来的；在该方法中，通过将一个取样的接收信号和一个已知的调整序列相关起来和通过计算每一个相关结果的脉冲响应的最大点的平均能量，来估算在一个时隙中的一个脉冲响应的最大点的位置和能量。
本发明能用于诸数字无线电系统，在这些系统中，当诸用户设备要和一个基站建立一个无线电联系时，诸用户设备发出一个特定的呼叫建立消息，并且在这些系统中，呼叫建立消息包含一个调整序列。典型地，在一个随机接入信道上将一个呼叫建立消息发送出去，这意味着消息的发送没有一个精确的预先判决的开始时刻和结束时刻。它是一个典型的随机接入信道，即在信道上的诸发送可能重合，所以可能不得不重复进行一次发送。基站不知道什么时候诸终端设备需要通信，所以它不能事先给它们分配发送的诸次序。
因为基站事先并不知道一个信号将到达的时刻，信号的功率电平，或信号的从呼叫建立信道的正常频率的可能的频率偏移，所以要求不断地检测在一个基站的一个呼叫建立消息。为了使一个消息的检测变得容易，消息通常包含许多预先已知的位，将一个预先已知的诸位的序列称为一个调整序列。因为能将一个调整序列用于计算信道的诸性能，如一个脉冲响应，并且通过它人们能够校正信道可能在一个信号中造成的任何诸畸变，所以通常将一个调整序列用于诸数字无线电系统中。
在现有技术的诸解决方法中，一个在给定时隙中接收的信号是否包含一个呼叫建立消息的判决是当一个被解码的所取的调整序列和一个已知的调整序列比较时在一个均衡器之后作出的。如果存在许多错误位，信号可能已经包含噪声而不是一个消息。应使呼叫建立尽可能地快速和可靠，因为这样就能使用户用得方便和舒服。能越快地检测出一个呼叫建立消息，就能越快地在一个基站和一个终端设备之间建立起一个呼叫。
本发明的目的是提供一种方法，用它能比以前较早地检测出一个呼叫建立消息。由本发明提供的方法也很可靠，并且能够或者就这样地使用本方法，或者可以将它和其它的诸方法结合起来使用。
这个目的是通过用一个在前面引言中描述的方法来实现的，该方法的特征在于平均包含在每一个相关结果的时隙的其它诸取样的诸相关结果中的能量，计算在脉冲响应的平均的最大能量和该时隙的其它诸取样的平均能量之间的比值，并且如果这个比值高于一个给定的阈值，则判决在有关的时隙中接收到一个呼叫建立脉冲串。
本发明也涉及一个数字无线电系统的接收机，该接收机包括一个用于对在一个给定的时隙中接收到的一个信号进行取样的变换器，用于将诸数字化的取样和一个已知的调整序列相关起来的装置，用于计算得到的诸相关结果的能量的装置，用于从计算的诸能量寻找一个给定顺序的一个取样串的诸最大值的装置，和用于平均对每一个取样找到的诸最大值的装置。本发明提供的接收机的特征在于接收机包括用于平均每一个取样的时隙的其它诸取样的能量的装置，和用于比较诸平均的最大能量值和其它的诸取样的诸能量值的装置。
因为需要的最大量的计算，即诸相关性的计算，在任何情形中都和脉冲响应的计算联系起来进行，所以本发明的方法实施起来既简单又快速。此外，因为比较的点不是如以前那样的一个固定的信噪比阈值，而是最大能量和其它诸抽头的平均能量的比值，该比值适应于信道的状态，所以本发明的方法适应于该信道。
下面，将参照在所附诸图中说明的诸例子较详细地描述本发明，其中
图1说明一个能应用本发明提供的一个方法的无线电系统，图2表示用在GSM系统中的一个呼叫建立脉冲串的结构，图3是一个说明本发明提供的一个接收机的结构的方框图，和图4较详细地说明本发明提供的一个接收机的结构。
本发明一般地能用于任何数字无线电系统，在该系统中一个用户设备通过将一个特定的呼叫建立消息发送给一个基站建立起一个呼叫，并且在该系统中呼叫建立消息包含一个预先已知的位序列，即，一个调整序列。图1说明一个典型的无线电系统的结构。该系统包括多个用户设备100-104，它们或者和在一个基站106的区域中的系统，如图中所示的终端设备100通信，或者是空闲的，如诸设备102和104。下面，将在一个数字GSM蜂窝式无线电系统中举例说明本发明，但是本发明并不限于此例。
将一个特定的随机接入信道RACH用在GSM中，以便建立一个从一个终端设备到一个基站的呼叫。当一个终端设备要建立一个无线电连接时，它将一个呼叫建立消息发送给一个基站，基站将它传送到系统，在该系统中诸资源被分配以便实现连接。在GSM中，用一个“成片(slotted)ALOHA协议”来建立一个呼叫。这意味着某一个时隙被分配用于一个呼叫建立消息，并且诸终端设备能将一个消息发送给一个在那个特定时隙中的基站。系统可能不知道诸终端设备什么时候要进行通信，所以一个终端设备到一个基站的第一条消息不能被协调。进一步，诸终端设备不知道信号的传播延迟的长度，所以诸消息在一个给定的时隙中随机地到达，来自多个终端设备的诸消息发生重合也是可能的。
因为基站事先不知道一个信号将到达的时刻，信号的功率电平，或信号的从呼叫建立信道的正常频率的可能的频率偏移，所以要求不断地检测一个消息，并且还应该迅速地可靠地处理它。为了比较容易地对一个消息解码，在一个呼叫建立消息中的一个调整序列要比GSM的其它诸消息中的长。一个GSM呼叫建立消息的结构在图2中予以说明。
一个呼叫建立消息包括一个41位的长调整序列200，36个信息位202，7个开始位204和3个结束位206。在一个呼叫建立消息中，用一个已知的调整序列。这样消息的总长度是87位，而一个正常的业务位是147位。因为在发送时刻不知道消息的传播延迟，所以消息将在为此目的分配的时隙中随机地延迟地到达一个基站。因为消息和时隙长度相比是短的，时隙如在和诸正常的消息的连接中那样是等长的，所以甚至当终端设备远离基站时它也能够发送在时隙内的消息。
一个呼叫建立消息可能以一个从时隙的开端计算的多达64位的延迟到达一个基站。这样，该消息可能被安置在一个时间窗中的64个不同的位置中。一个基站接收机将在时隙中接收到的一个信号和一个已知的调整序列相关起来，以便测量脉冲响应。能够通过将时隙的第一个42位，即，一个调整序列的长度，定义为一个时间窗，将它们和一个已知的调整序列相关起来，将时间窗移动一位并再次进行相关，和将这个过程重复希望的许多次，例如直到时隙已被通过为止，来影响相关性。这里得到的诸相关结果的数目是N。可将这些结果称为诸抽头。
为了定义一个消息的位置，通过平方得到的诸结果来计算接收的诸相关结果的能量Etot。然后在一个给定大小的一个时间窗口M的帮助下计算能量的最大点。典型地，窗口的大小是M=5，从而一次取五个平方的抽头，将它们的能量加起来，将窗口位移一个抽头，并再次计算总能量。经过所有的抽头，得到最大能量Emax的位置。将有最大能量的的时间窗口作为信道的脉冲响应。对每一个抽头平均脉冲响应的能量，即将脉冲响应的能量除以在时间窗口中包含的诸抽头的数目M。这样就得到平均能量Eave。
在本发明提供的方法中，然后计算其它诸抽头的平均能量Eave_rest，该能量，例如，可通过计算Etot-Emax和如此平均每一个抽头的结果，使得结果除以诸抽头数目减去在时间窗口中包含的诸抽头的数目，即N-M，得到。
在本发明的方法中，通过计算能量比值Eave／Eave_rest并且将这个比值和一个给定的阈值比较，能够作出一个是否在时隙中接收到一个实际的呼叫建立消息的判决。如果这个比值大于预先定义的阈值，则可以假设已经接收到一个呼叫建立消息。如果，在另一方面，这个比值小于该阈值，则还没有接收到消息。可通过诸测量和诸模拟对系统特别地定义阈值的正确值。
因为在任何情形都实施计算上最重要的部分，即诸相关性的计算，所以为实现本发明提供的一个方法仅需要在一个接收机中的几个时隙。
本发明提供的解决办法的另一个优点是诸抽头的最大能量和其它诸抽头的平均能量之比总是适应于信道的。在现有的诸方法中，已经将一个固定的信噪比用作一个阈值。实践已经表明如果一个信道被加载，即一个信道有了若干个同时的连接，则很容易超过信噪比阈值。在本发明提供的方法中，最大能量和与其比较的其它诸抽头的能量两者都在单个脉冲串内，所以测得的比值适应于信道。这个比值近似地为一个常数，而与信道负载无关。尽管比值的量度是一个预先定义的阈值，但是还要进行比较，以便能适应信道上的任何变化。
我们现在将研究一个由本发明在图3所示的方框图的基础上提供的一个接收机的结构的例子。接收机包括一个天线300，它将一个接收信号供给诸射频部分302，在诸射频部分302中，将信号变换到一个中频或基带频率。将信号308从诸射频部分传送到一个变换器304，在变换器304中根据一个已知的技术通过对信号进行取样将信号变换成数字形式。将数字化信号310传送到一个检测器方框306，在检测器方框306中检测信号。将信号312从检测器传送到接收机的其它诸部分。对于熟练的技术人员来说，制成的接收机自然地也包括其它诸部件，如诸滤波器，是显而易见的，但是因为它们对于当前的发明来说不是基本的，所以在这里就不描述它们了。
现在让我们从消息检测的观点并在图4所示的方框图的帮助下较详细地研究本发明提供的接收机的检测器方框306的结构和工作。将一个取样信号310输入方框，取样信号310可能包含分开的I和Q分支。根据现有的技术将信号加到一个相关器400，也将一个已知的调整序列420输入到相关器400。从相关器的输出端得到实数和虚数的诸抽头，将它们传送到计算装置402，在计算装置402中计算诸抽头的能量。能够通过平方计算能量。将平方后的诸抽头416传送到计算装置404，在计算装置404中寻找在一个给定的窗口中的诸抽头的最大点，最大点典型地是M=5个抽头。找到的最大点指出脉冲响应的位置。
也将从相关器400得到的诸相关结果422加到一个处理器414，将关于最大点的信息424加到处理器414。处理器选择包含在最大能量中的诸抽头426并将它们传送到接收机的其它诸部分。
将在计算装置404中找到的最大能量418传送到平均装置408，在平均装置408中将能量除以用于计算的诸抽头的数目M。对应地，将最大能量418加到计算装置406，也将计算的总能量416输入计算装置406，并且在计算装置406中从总能量减去最大能量。将如此得到的其它诸抽头的能量而不是在脉冲响应中得到的那些能量加到平均装置410，在平均装置410中对每一个抽头平均能量，即将能量除以诸抽头的数目N-M。
将诸平均能量从装置408和410加到处理装置412，在处理装置412中计算诸能量的比值，然后和一个现在的阈值428比较。将是否在有关的时隙中接收到一个消息的判决430加到接收机的其它诸部分。
虽然上面参照所附的诸图中说明的一个例子描述了本发明，但是我们应该懂得本发明并不限于此例，而是能在所附的权利要求书中公布的发明思想的范范畴内以许多方式加以变化。
权利要求
1．一种检测在一个数字无线电系统中的一个呼叫建立脉冲串的方法，在该系统中用一个包含一个已知的调整序列(200)的某种呼叫建立脉冲串在一个预先确定的时隙中建立一个呼叫；在本方法中，通过将一个取样的接收信号和一个已知的调整序列相关起来并通过计算每一个相关结果的脉冲响应的最大点的平均能量，估算在一个时隙中的一个脉冲响应的最大点的位置和能量，本方法的特征在于对每个相关的结果平均时隙的其它诸取样的诸相关结果中得到的能量，计算脉冲响应的平均的最大能量和时隙的其它诸取样的平均能量之间的比值，并且如果该比值高于一个给定的阈值，则判决在有关的时隙中接收到一个呼叫建立脉冲串。
2．一个根据权利要求1的方法，其特征在于在分配用于一个呼叫建立脉冲串的发送的每个时隙的开端，将接收的取样信号和一个取样串的一个已知的调整序列相关起来，将取样串位移一个希望的取样数并且再次进行相关，直到已经对想要的时隙进行了研究并得到了许多相关的结果为止；以及将诸相关结果平方，在诸平方的相关结果中寻找某些相邻的结果的一个和的最大值，将最大值用作信道的脉冲响应的能量值，和通过将该能量值除以用于计算的诸相邻结果的数目，平均得到的能量值。
3．一个根据权利要求2的方法，其特征在于通过将诸平方的相关结果加起来计算在时隙的其它诸取样的诸相关结果中得到的能量；和通过将得到的值除以用于计算的诸相关结果的数目，对每一个相关的结果平均如此得到的总能量。
4．一个在一个数字无线电系统中的接收机，接收机包括一个用于取样在一个给定的时隙中接收到的一个信号的变换器(304)，用于将诸数字化的取样和一个已知的调整序列相关起来的装置(400)，用于计算得到的诸相关结果的能量的装置(402)，用于从计算的诸能量寻找一个给定顺序的一个取样串的诸最大值的装置(404)，和用于平均对每一个取样找到的诸最大值的装置(408)，其特征在于接收机包括用于对每一个取样对时隙的其它诸取样的能量求平均的装置(410)，和用于比较诸平均的最大能量值和其它诸取样的诸能量值的装置(412)。
5．一个根据权利要求4的接收机，其特征在于接收机包括用于将一个给定大小的取样串的诸最大值从所有的平方的取样减去的装置(406)。
全文摘要
一种检测在一个数字无线电系统中的一个呼叫建立脉冲串的方法和一个接收机,接收机包括一个用于取样在一个给定的时隙中接收到的一个信号的变换器(304),用于将诸数字化的取样和一个已知的调整序列相关起来的装置(400),用于计算得到的诸相关结果的能量的装置(402),和用于从计算的诸能量寻找一个给定顺序的一个取样串的诸最大值的装置(404),平均对每个取样找到的诸最大值的装置(408)。为了改善检测一个呼叫建立脉冲串的可靠性,接收机包括用于对每一个取样平均时隙的其它诸取样的能量的装置(410),和用于比较诸平均的最大能量值和其它诸取样的诸能量值的装置(412)。
文档编号H04L7/02GK1206520SQ96199363
公开日1999年1月27日 申请日期1996年12月23日 优先权日1995年12月29日
发明者奥利·皮雷宁, 凯里·吉尔卡 申请人:诺基亚电信公司