借助于迭代相关系统而具有下行链路同步的移动终端 本发明涉及一种用于对一个输入信号的至少一部分以及至少一个编码信号的至少一部分进行相关的相关系统。
本发明还涉及一种通过检测至少一个编码信号而具有下行链路同步的移动终端,所述移动终端包含了一个用于接收无线电信号并将所述无线电信号转换成输入信号的接收机,并且包含了一个与所述接收机耦合的相关系统,该相关系统对所述输入信号的至少一部分以及至少一个编码信号的至少一部分进行相关,此外本发明还涉及一种用于对一个输入信号的至少一部分以及至少一个编码信号的至少一部分进行相关的方法,和一种用于对一个输入信号的至少一部分以及至少一个编码信号地至少一部分进行相关的处理器程序产品,以及一种通过检测至少一个编码信号来进行下行链路同步的方法,其中所述方法包括如下步骤:接收一个无线电信号,将所述无线电信号转换成一个输入信号,以及对所述输入信号的至少一部分以及至少一个编码信号的至少一部分进行相关。
举例来说,在时分同步-码分多址(TD-SCDMA)电信系统和/或通用移动陆地系统-频分双工(UMTS-FDD)电信系统中都使用了这种相关系统和这种移动终端,其中在下行链路同步信道上向移动终端重复发送一个同步码(编码信号)。移动终端则必须在不具有除同步码本身之外的任何先验知识的情况下快速准确地检测这个同步码。此外,移动终端还包含了一个相关系统,其中举例来说,该系统具有一个用于进行滑动相关的匹配滤波器。在进行了若干次滑动相关之后,最佳相关结果(例如最高相关峰值)表示最终结果。
从US5,982,763中可以了解到现有技术的相关系统。移动终端中的接收机(US5,982,763的图10中的单元602)接收一个源自基站并包含了编码信号的无线电信号,并且将所述无线电信号转换成输入信号。然后,与所述接收机耦合的相关系统(US5,982,763的图1中的单元102)对所述输入信号以及一个或多个编码信号进行相关,其中每个编码信号都被预先保存在终端存储器中。另外,所述相关系统还包含了一个或多个用于进行所述滑动相关的相关器。
特别地,由于已知的相关系统需要过多的处理能力,因此这种系统是非常不利的。而所述编码信号在下行链路信道上是重复发送的,因此将会使用到每一个完整时隙或者仅仅使用这个下行链路的每一个时隙的一部分,其中举例来说,每一个时隙的其他部分都将会用于数据。然后,所述滑动相关在每一个时隙上必须执行,其中每一个滑动相关都包含了贯穿所述输入信号预定部分的编码信号长度的滑动(码片对码片)。由于每个码片滑动上的每一个滑动相关都包含了一个或多个计算,因此这种计算的复杂性是非常高的。
特别地,本发明的一个目的是提供一种在前定义的并且只需要较少处理能力的相关系统。
依照本发明的相关系统的特征在于:所述相关系统包括一个控制器,用于控制执行迭代相关的所述相关系统,并且用于使至少一个所述信号的至少一部分的至少一个信息紧密度(informationcompactness)适应于下一个相关。
通过引入迭代相关,可以将先前相关结果用于(改善)下一个相关。此外,在先前相关结果仍可用于(改善)下一个相关的情况下,引入至少一个所述信号的可适应的信息紧密度(信息密度)可以极大地降低处理能力。由此允许以一种优化方式来执行迭代相关。
所述下一个相关通常是一个随后进行的相关,但这并不是绝对的。因此,在这里并不排除在前一个相关与下一个相关之间还存在着一个或多个其他相关。
特别地,本发明是以这样一种见解为基础的,其中复杂相关可以由复杂性较低的迭代相关所取代,此外,本发明尤其是以这样一种基本思想为基础的,其中相关的复杂性可以通过修改信息紧密度(信息密度)而被改进。
特别地,本发明解决了提供一个如前定义的并且只需要较少处理能力的相关系统的问题。
依照权利要求2中定义的本发明相关系统的第一实施例的优势在于:所述相关系统包含了一个比较器,用于将相关结果与至少一个阈值进行比较并且作为响应而产生一个比较结果,根据所述比较结果,所述比较器和所述控制器一起为下一个相关选择所述输入信号的所述部分内部的较小部分。
通过凭借所述比较结果来选择较小的部分,例如选择四个较小的部分,其中每一个部分大约是所述输入信号的所述部分的10%并且每一个部分都包含了一个超出所述阈值的相关结果(例如最高相关峰值),则下一个相关正好使用了4×10%=40%的初始部分并以降低的处理能力(初始处理能力的40%)寻找最佳相关结果(例如最高相关峰值)。
依照权利要求3中定义的本发明的相关系统的第二实施例的优势在于:为下一个相关增加至少所述较小部分的信息紧密度。
通过增加所述较小部分的信息紧密度(信息密度),可以改善下一个相关的精度。如果将所述四个较小部分的所述信息紧密度(信息密度)加倍,则所述下一个相关仍然使用的是40%的初始部分,其中降低的处理能力仍旧低于初始处理能力(然而现在则是初始处理能力的80%)。
依照权利要求4中定义的本发明的相关系统的第三实施例的优势在于:所述相关系统包括一个下取样器,用于产生所述输入信号并且耦合到模-数转换器的输出端,由此凭借所述比较结果并结合一个下取样因数来对所述模-数转换器的输出信号进行下取样。
通过引入所述下取样器,可以很容易地控制信息紧密度(信息密度),其中举例来说,所述下取样器可以是用于保存y个取样并且读出y/2、y/4等数目的取样的存储器,也可以是允许每两个或四个或其他数目的取样通过但是阻拦所有其他取样的开关。
依照权利要求5中定义的本发明的相关系统的第四实施例的优势在于:对下一个相关,所述下取样因数将会降低,由此提高所述下一个相关的所述信息紧密度。
通过降低下一个相关的所述下取样因数,例如将因数8经由因数4和因数2降低到因数1,则可以提高这些下一个相关的信息紧密度(信息密度)。由于所述下取样因数与所述下取样速率/频率互为倒数,因此所述下取样因数的所述降低与下取样速率/频率的提高是一致的。下取样因数的最小值是1,这意味着下取样速率/频率的最大值等于完全的过取样(over-samping)速率/频率。现在,迭代相关是与所述较小部分的所述选择一起以最佳方式执行的。毫无疑问,在下取样因数达到其最小值1之后,下取样速率/频率将会保持等于这个完全的过取样速率/频率,其中仍旧可能对较小部分进行进一步选择,因此并未排除所述进一步选择。
对每一个所述实施例而言,所述下一个相关通常是一个随后进行的相关,但这并不是绝对的。因此,并不排除在前一个相关与后一个相关之间还存在着一个或多个其他相关。
对依照本发明的移动终端、依照本发明的相关方法、依照本发明的处理器程序产品以及依照本发明的下行链路同步方法而言,其实施例与依照本发明的相关系统的实施例是一致的。
本发明的这些及其他方面将从下文描述的一个或多个实施例中变得清楚,并且是通过参考下文描述的一个或多个实施例而被阐明的。
图1以框图形式描述了一个依照本发明并包含了依照本发明的相关器系统的移动终端;以及
图2描述了一个用于说明依照本发明的方法和依照本发明的处理器程序产品的流程图。
图1以框图形式描述了一个依照本发明并且包含了一个相关系统1的移动终端10。相关器系统1包含了用于控制下取样器5的控制器3、相关器2以及比较器4。下取样器5的一个输入端形成了相关器系统1的一个输入端,而下取样器5的一个输出端则与相关器2的一个输入端相耦合,其中相关器2的一个输出端与比较器4的一个输入端相耦合。控制器3的控制输入/输出端与下取样器5、相关器2以及比较器4的控制输入/输出端相耦合。控制器3的控制输入端与相关器系统1的输入端相耦合。控制器3的另一个控制输入/输出端与解码器13的控制输入/输出端相耦合,解码器13的输入端与相关器系统1的所述输入端相耦合,并且解码器13的输出端与检测器14的输入端相耦合,而检测器14中用于产生解码/检测数据的输出端与控制器3的另一个控制输入端相耦合。其中举例来说,相关器2包含一个或多个匹配滤波器。
除了所述相关器系统1之外,移动终端10还包含了解码器13、检测器14以及接收机11,其中接收机11的输入端与天线耦合,其输出端则与模-数转换器12的输入端相耦合,所述模-数转换器12的输出端与相关系统1的所述输入端以及解码器13的输入端相耦合。
依照现有技术,通过检测至少一个编码信号具有下行链路同步的移动终端10包含了一个用于接收无线电信号并将所述无线电信号转换成输入信号的接收机11,此外还包含了一个与所述接收机11耦合并对所述输入信号的至少一部分以及至少一个编码信号的至少一部分进行相关的相关系统1。
举例来说,在时分同步-码分多址(TD-SCDMA)电信系统和/或通用移动陆地系统-频分双工(UMTS-FDD)的电信系统中使用了这种相关系统1和移动终端10,其中在下行链路同步信道上向移动终端10重复发送一个同步码(编码信号),而移动终端10必须在不具有除了同步码自身之外的任何先验知识的情况下快速准确地检测这个同步码。此外,移动终端10还包含了一个相关系统1,其中举例来说,所述相关系统1具有一个用于进行滑动相关的匹配滤波器。在执行了若干次滑动相关之后,最佳相关结果(类似例如最高相关峰值)表示最终结果。
从US5,982,763中可以了解到现有技术中的相关系统。移动终端10的接收机11(US5,982,763的图10中的单元602)接收一个源自基站并包含了编码信号的无线电信号,并且将所述无线电信号转换成输入信号。然后,与所述接收机11耦合的相关系统1(US5,982,763的图1中的单元102)对所述输入信号以及一个或多个编码信号进行相关,其中所述编码信号的每个都被预先保存在终端存储器中,其中举例来说,所述终端存储器构成了控制器3的一部分。另外,所述相关系统1还包含了一个或多个用于执行所述滑动相关的相关器2。
特别地,由于已知的相关系统1需要过多的处理能力,因此这种系统是非常不利的。而所述编码信号在下行链路信道上是重复发送的,因此将会使用每一个完整时隙或者仅仅使用这个下行链路的每一个时隙的一部分,其中每一个时隙的其他部分则被用于例如数据。然后,所述滑动相关在每一个时隙上必须执行,其中每一个滑动相关都包含了贯穿所述输入信号预定部分的编码信号长度的滑动(码片对码片)。由于每个码片滑动上的每一个滑动相关都包含了一个或多个计算,因此这种计算的复杂性是非常高的。
特别地,本发明的一个目的是提供一种先前定义的需要较少处理能力的相关系统1。
依照本发明的相关系统1的特征在于:所述相关系统1包括一个控制器3,用于控制执行迭代相关的所述相关系统1,并且用于使至少一个所述信号的至少一部分的至少一个信息紧密度适应于下一个相关。
通过引入迭代相关,可以将先前相关结果用于(改善)下一个相关。此外,在先前相关结果仍可用于(改善)下一个相关的情况下,通过引入至少一个所述信号的可适应信息紧密度(信息密度),可以极大降低处理能力。这允许以一种优化方式来执行迭代相关。
所述下一个相关通常是一个随后发生的相关,但这并不是绝对的。因此,在这里并不排除在前一个相关与下一个相关之间还存在着一个或多个其他相关。
依照本发明的相关系统1的第一实施例的优势在于:所述相关系统1包含了一个比较器4,用于将相关结果与至少一个阈值进行比较并且作为响应产生一个比较结果,此外,依靠所述比较结果,所述比较器1和所述控制器3一起为下一个相关选择所述输入信号的所述部分内部的较小部分。
通过凭借所述比较结果来选择较小的部分,例如选择四个较小的部分,其中每一个部分大约是所述输入信号的所述部分的10%(或1%)并且每一个部分都包含了一个超出所述阈值的相关结果(例如相关峰值),那么下一个相关正好使用了4×10%(或1%)=40%(或4%)的初始部分并以降低的处理能力(初始处理能力的40%(或4%))寻找最佳相关结果(例如最高相关峰值)。
依照本发明的相关系统1的第二实施例的优势在于:对于下一个相关,增加至少所述较小部分的信息紧密度。
通过增加所述较小部分的信息紧密度(信息密度),可以改善下一个相关的精度。在所述四个较小部分的所述信息紧密度(信息密度)加倍的情况下,所述下一个相关仍然使用的是仅仅40%(或4%)的初始部分,其中降低的处理能力仍旧低于初始处理能力(然而现在是初始处理能力的80%(或8%))。
依照本发明的相关系统1的第三实施例的优势在于:所述相关系统1包括一个下取样器5,用于产生所述输入信号并且耦合到模一数转换器12的输出端,由此可以根据所述比较结果并结合一个下取样因数来对所述模-数转换器12的输出信号进行下取样。
通过引入所述下取样器5,可以很容易地控制信息紧密度(信息密度),其中举例来说,所述下取样器5可以是用于保存y个取样并且读出y/2、y/4等数目的取样的存储器,也可以是允许每两个或每四个或其他数目的取样通过但是阻拦所有其他取样的开关。
依照本发明的相关系统1的第四实施例的优势在于:对下一个相关,所述下取样因数将会降低,从而提高所述下一个相关的所述信息紧密度。
通过降低下一个相关的所述下取样因数,例如将因数8经由因数4和因数2降低到因数1,为下一个相关提高信息紧密度(信息密度)。由于所述下取样因数与所述下取样速率/频率互为倒数,因此所述下取样因数的所述降低与下取样速率/频率的提高是一致的。下取样因数的最小值是1,这意味着下取样速率/频率的最大值等于完全的过取样速率/频率。而现在迭代相关则是与所述较小部分的所述选择一起以最佳方式执行的。毫无疑问,在下取样因数达到其最小值1之后,下取样速率/频率将会保持等于这个完全的过取样速率/频率,其中仍旧可能对较小部分进行进一步选择并且因此并未排除所述进一步选择。
对每一个所述实施例而言,所述下一个相关通常是一个随后进行的相关,但这并不是绝对的。因此,并不排除在前一个相关与后一个相关之间还存在着一个或多个其他相关。
特别地,本发明是以这样一种见解为基础的,其中复杂相关可以由复杂性较低的迭代相关所取代,此外,本发明尤其是以这样一种基本思想为基础的,其中相关的复杂性可以通过修改信息紧密度(信息密度)而被改进。
特别地,本问题解决了提供先前定义的需要较低处理能力的相关系统的问题。
因此,从更实际的角度出发,经由所述天线抵达的无线电信号被提供给接收机11并且被转换成一个模拟输入信号,所述模拟输入信号则是由模-数转换器12数字化成一个数字输入信号。这些信号包含一个类似同步码的编码信号,其中所述信号是重复传送的,并且出于同步目的而必须对这个信号进行检测。为了能够执行这个检测,数字输入信号是在不具有除编码信号自身之外的任何先验知识的情况下通过相关系统1而与所述编码信号相关的,其中所述编码信号保存在例如一个终端存储器中,而所述终端存储器可以形成控制器3的一部分。举例来说,模-数转换器12对模拟输入信号进行过取样,其中执行所述操作的频率是与一个码片周期相对应的频率的四倍,由此允许对无线电信号中的巨大噪声波动和/或巨大相位波动进行处理。结果,数字输入信号包含了四倍以上的取样,这样一来,在对这种接收信号以及存储信号进行相关的时候将会需要很大的处理能力。UMTS-FDD系统中的下行链路同步则至少需要四倍的过取样速率/频率。在相关过程末端(因此,当下取样因数等于1时),最终取样速率/频率必须是与一个码片周期相对应的频率的四倍,以便满足系统需求。在TD-SCDMA系统中,最终取样速率/频率在最低限度上必须是与一个码片周期相对应的频率的八倍(因此,当下取样因数等于1时),以便满足系统需要。
为了降低处理能力,在接收机11与模-数转换器12这一侧与另一侧的相关器2之间引入了下取样器5。其中举例来说,下取样器5包括一个存储器,用于在每一个定义了所述数字输入信号预定部分的预定时间间隔保存y个取样以及分别读出y/4、y/2或y个取样,此外,所述下取样器5也可以包括一个开关,以便分别允许传送每四个、两个或每个取样并且阻拦所有其他取样,以便很容易地控制信息紧密度(信息密度)。对第一个相关来说,在源自和/或保存在模-数转换器12中的所有取样中每隔三个取样将会选择一个取样,以便经由相关器2来执行一个或多个滑动相关。因此,应该注意,在这里应该使用的要么是所述编码信号中每隔三个取样中的一个取样,要么应该将所述输入信号中来自这四个取样的其他三个取样定义成等于零。举例来说,除了比较部分之外,比较器4还包含了功率测量部分、和/或功率计算部分、和/或平均部分和/或峰值检部部分,其中所述比较器4对第一相关结果以及例如由控制器3产生的一个或多个阈值进行比较,而第一比较结果则被提供给控制器3。
响应于这个第一比较结果,包含选择部分的控制器3将会选择所述预定部分内的较小部分,例如可以将所述较小部分称为窗口。举例来说,在这里可以选择四个窗口,每一个窗口都包含了一个超出所述一个或多个阈值的峰值并且每一个窗口都是预定部分的10%或1%。控制器3通知相关器2将这些窗口用于第二相关,此外,所述控制器3还包含了一个用于适配信息紧密度的自适应部分,如此使得对于所述第二相关,在源自和/或保存在模-数转换器12中的所有取样中每隔一个取样就选择一个取样,以便经由相关器2来执行一个或多个滑动相关,然而现在仅仅为所述四个窗口执行相关。控制器3向下取样器5告知执行了包含一个或多个滑动相关的所述第二相关,比较器4对第二相关结果以及例如由控制器3产生的一个或多个阈值进行比较,其中第二比较结果将被提供给控制器3。
响应于这个第二比较结果,控制器3要么选择所述较小部分(窗口)内部的更小部分,要么选择少量(例如从四个中选出两个)所述较小部分(窗口),以便将其用于第三相关。举例来说,选择四个窗口,每一个窗口都包含了一个超出所述一个或多个阈值的峰值并且每一个窗口都是预定部分的1%或0.1%,此外也可以从四个窗口中选出两个窗口。控制器3告知相关器2将这些新近规定新窗口用于第三相关,并且进一步适配信息紧密度(信息密度),以便使得对于所述第三相关,从源自和/或保存在模-数转换器12中的取样中选择每一个取样,以便经由相关器2来执行一个或多个滑动相关,但是现在所述相关是为所述新近规定的窗口执行的。控制器3向下取样器5告知执行了包含一个或多个滑动相关的所述第三相关,并且比较器4对第三相关结果以及一个或多个例如由控制器3产生的阈值进行比较,其中第三比较结果将被提供给控制器3。并且举例来说,最终结果是借助于第三比较结果而被选择的,结果移动终端10将会与基站同步。
然后,举例来说,如果在移动终端10需要识别它所在的小区的情况下,则将扩展码从基站发送到移动终端10,其中再一次通过滑动相关并且经由相关器2而对所述扩展码进行了检测,由此用到或者未曾用到下取样器5。一旦识别了所述扩展码,则控制器3将这些码提供给包含解扩部分的解码器13,此后,检测器14可以产生(重建)那些从基站发射到移动终端10的数据,其中举例来说,所述检测器包含了一个导频符号辅助相干检测部分和/或一个Rake接收机部分。
作为选择和/或除了使用下取样器5之外,在这里也可以通过适配模-数转换器12使用的过取样频率和/或可以通过将另一个下取样器放入(集成到)模-数转换器12来适配输入信号的信息紧密度(信息密度),然后则需要由控制器3来控制所述模-数转换器12。
通常,无线电信号和输入信号中的编码信号是从基站重复发送到移动终端10的,但在其他系统中并不排除只传送一次这种编码信号并且随后将其存入移动终端10的情况,其中举例来说,所述编码信号可以保存在接收机11和/或模-数转换器12的缓存器中。
这里显示或未曾显示的每一个方框可以是100%的硬件、100%软件或是这二者的混合。在这里显示或未曾显示的每一个方框可以与所显示和/或未曾显示的每一个其他方框集成。特别地,由于相关系统1包含了多种数字信号处理技术,因此可以很有利地集成所述相关系统。所述接收机11、模-数转换器12、解码器13和检测器14中的每一个可以包含自己的处理器和/或存储器、缓存器等等,也可以使用相关系统1(的一部分)。此外,相关系统1的某些部分可以包含自己的处理器和/或存储器、缓存器等等。
在图2的流程图中阐述了一种根据本发明的方法以及一种根据本发明的处理器程序产品,其中下列方框具有下列含意:
方框100:开始;转到101;
方框101:举例来说,通过引入一个下取样因数来降低所述输入信号的至少一部分和/或所述编码信号的至少一部分的信息紧密度(信息密度);转到102;
方框102:对于给定的信息紧密度(信息密度)以及一个或多个给定窗口,对所述输入信号的至少一部分以及所述编码信号的至少一部分进行相关,以及将一个或多个相关结果与一个或多个阈值进行比较;转到104;
方框104:是否信息紧密度(信息密度)会因为例如所述下取样因数等于1而变得标准?如果是,则转到105,如果否,则转到103;
方框103:通过例如降低所述下取样因数(或是提高互为倒数的下取样速率/频率)来提高所述输入信号的至少一部分和/或所述编码信号的至少一部分的信息紧密度(信息密度),并且根据一个或多个比较结果来选择所述输入信号的所述部分内的窗口;转到102;
方框105:选择最好的比较结果作为最终结果,现在移动终端被同步;转到106;
方框106:停止。
对依照本发明对输入信号的至少一部分以及至少一个编码信号的至少一部分进行相关的方法来说,其特征在于所述方法包括以下步骤:对所述相关进行控制,以便执行迭代相关并使至少一个所述信号的至少一部分的信息紧密度适应于下一个相关。对依照本发明,对输入信号的至少一部分以及至少一个编码信号的至少一部分进行相关的处理器程序产品来说,其特征在于:所述处理器程序产品包含了对所述相关进行控制以便执行迭代相关并使至少一个所述信号的至少一部分的信息紧密度适应于下一个相关的功能。其中举例来说,所述步骤和功能如下所示:
第一个步骤/功能包括启动所述方法/处理器程序产品(方框100)。然后,第二个步骤/功能包括通过例如引入一个下取样因数来降低所述输入信号的至少一部分和/或所述编码信号的至少一部分的信息紧密度(信息密度)(方框101)。第三个步骤/功能包括对于给定的信息紧密度(信息密度)以及一个或多个给定窗口,对所述输入信号的至少一部分以及所述编码信号的至少一部分进行相关,以及将一个或多个相关结果与一个或多个阈值相比较(方框102)。第四个步骤/功能包括检查信息紧密度(信息密度)是否会因为例如所述下取样因数等于或不等于1而变得标准(方框104)。如果不标准,那么第四个步骤/功能包括通过例如降低所述下取样因数(或提高互为倒数的下取样速率/频率)来提高所述输入信号的至少一部分和/或所述编码信号的至少一部分的信息紧密度(信息密度),并且凭借一个或多个比较结果来选择所述输入信号的所述部分内的窗口(方框103),其后执行的则是所述第三个步骤/功能,然而所述第三步骤/功能现在是在具有了更新信息等等的情况下进行的。如果标准的话,则接下来的步骤/功能包括将最佳比较结果选作最终结果,移动终端现在被同步(方框105)。然后,后续的最终步骤/功能包括结束所述方法/处理器程序产品(方框107)。
当然,在这里并未排除其他步骤/功能,例如通过对循环数目进行计数来避免出现无限循环的计数步骤/功能,通过将比较结果相互比较来查明处理进行程度的比较步骤/功能,以及更新阈值等等的更新步骤/功能。