[發(fā)明專利]用于檢測多層信號的組件和方法

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• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN104094570A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設計）人: 劉青崇
• 申請（專利權）人: 劉青崇
• 主分類號: H04L25/06
• 分類號: H04L25/06;H04L27/38
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 酆迅

技術領域

本發(fā)明涉及在通信系統(tǒng)中生成信號、發(fā)送信號和檢測信號的設備和方法。

背景技術

信號檢測是通信系統(tǒng)中的必要任務。通常在信息開始處發(fā)送前綴信號以用于信號檢測和參數(shù)估值。前綴信號也被稱為獨特字。前綴信號的設計等同于設計序列。前綴信號優(yōu)選具有優(yōu)良的相關性質(zhì)、良好的序列集合大小(family size)和高線性復雜度。相同的前綴信號被存儲在接收機中。接收機接收到信號，執(zhí)行與預先存儲的前綴信號的做相關，并與閾值比較。如果相關度不低于閾值，則接收機宣告檢測到信號，并使用接收到的信號和相關度用于參數(shù)估值、包括時間、相位和頻率。

傳統(tǒng)上，接收機必須計算接收到的信號與整個前綴信號的相關度。一個示例為發(fā)送最大長度序列，并且通過逐個樣本地計算接收到的信號與預先存儲的前綴信號的全相關度來檢測該序列。結果信號檢測的復雜度較高。在傳統(tǒng)的寬帶通信終端中，信號檢測器必須計算大量的乘法，該信號檢測器總是占用接收機的硬件的一大部分，并且是接收機中昂貴的模塊。某些信號檢測器對乘法要求之大讓市面上最快的硬件也無法支持。

在保持與傳統(tǒng)信號設計和檢測方法相同的檢測性能的同時，必須設計出具有優(yōu)良特征的新的信號以最小化信號檢測復雜度并降低信號檢測器成本。

1968年，Turyn非常簡要地引入了兩個序列的張量積的概念，作為將序列的定義移位到不同群的方式。張量積也被稱作兩個序列的克羅內(nèi)克積,或僅僅被稱為克羅內(nèi)克序列。Turyn沒有給出任何利用克羅內(nèi)克序列工作的硬件設計。

1991年，Karkkainen和Leppanen比較了使用克羅內(nèi)克序列的異步CDMA系統(tǒng)的性能與使用諸如Gold,Kasami和最大長度序列之類的傳統(tǒng)序列的通信系統(tǒng)的性能。他們考慮到將克羅內(nèi)克序列應用到兩個分量序列，包括：長度為11的Barker序列和長度為127的M序列；長度為31的Gold序列和長度為63的Gold序列；長度為11的Barker序列和長度為127的Gold序列；長度為11的Barker序列和長度為63的小Kasami序列。接收機首先對接收到的信號做相關以找到第一序列的正確相位。在對第一序列實現(xiàn)檢測和同步后，內(nèi)序列(第一序列)將被鎖定于接收到的信號，然后第二相關器開始搜索外序列(第二序列)的正確相位。這樣的用于克羅內(nèi)克序列的獲取方案的成功取決于接收機輸入信噪比(SNR)在E_b/N₀≥15dB處足夠大以準許可靠檢測到第一分量序列(內(nèi)序列)的自相關中的同相峰。設這一計要求第一序列的長度要大，系統(tǒng)信噪比要高，并且第二序列長度要小。作者指出內(nèi)分量序列的選擇并不關鍵，并且外分量序列(第二序列)長度必須比第一序列短很多。Barker序列是外序列的很好選擇。然而，不推薦用Barker序列作內(nèi)序列。研究表明，克羅內(nèi)克序列在異步CDMA系統(tǒng)中導致信噪比在E_b/N₀＝15dB處的0.5dB到1.0dB的劣化。該損失在通信系統(tǒng)中是相當大的。

1997年，Elders-Boll等人研究了通信系統(tǒng)中使用Turyn方法構造序列的序列獲取。研究顯示，與等長的最大長度序列比較，使用Turyn方法構造的序列在序列獲取時間上減少50％。然而，獲取僅考慮內(nèi)序列而沒有考慮外序列，因此帶來很大的性能損失。

1999年，劉給出了3層序列的示例。劉獨立提出了對每層信號分別運用三個相關器和三個信號檢測器來檢測3層序列。劉的方法的優(yōu)點在于能夠減小信號檢測器的硬件復雜度。其弱點在于要求在每一層信號執(zhí)行信號檢測，這是因為如果任何一層i≤3處的信號檢測器遺漏分量信號，則整個信號就未檢測到。

總而言之，此前的信號設計和檢測的方法都使用了整個信號的相關，其中相關是針對接收到的信號和預先存儲的整個信號逐個樣本來計算的。這些方法遵循傳統(tǒng)的理論和實踐，要求相關必須針對整個信號逐個樣本地來計算。就設計克羅內(nèi)克序列而言，現(xiàn)有技術僅考慮了兩個分量序列。就檢測克羅內(nèi)克序列而言，現(xiàn)有技術強調(diào)僅檢測內(nèi)分量序列。如果內(nèi)分量序列沒有被檢測到，則現(xiàn)有技術必然失敗。因為內(nèi)序列只包含整個克羅內(nèi)克序列能量的一部分，所以現(xiàn)有技術在檢測階段遺漏克羅內(nèi)克序列的概率很高。

發(fā)明內(nèi)容