利用自適應數量傳輸路徑接收超寬帶信號的方法和系統的製作方法
2023-09-16 15:29:20 2
專利名稱：利用自適應數量傳輸路徑接收超寬帶信號的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及利用自適應數量傳輸路徑接收超寬帶信號的方法和系統。
背景技術：
利用超寬帶信號(也稱為UWB)的無線電通信技術不使用載頻。該技術不用調製信號或支持載波，而是利用具有小於1納秒的極短寬度的承載脈衝在基帶中直接傳輸要傳輸的信息，並且因此需要數GHz的很大帶寬。
因為這些脈衝以低功率傳輸，所以傳輸信號的功率譜密度很低。
因此UWB信號不是連續信號，而是具有很低周期比(cyclicalratio)的很短的脈衝序列。
通常情況下，通過偽隨機序列控制的時間跳動(跳時)，執行該類型信號傳輸的多路接入。可以通過波形因數或甚至連續脈衝的延遲，對信號進行幅度調製。
與利用載波的基本技術概念相比，發送和接收UWB信號的技術僅僅是這種技術，並且與檢測擴頻信號的技術類似。
特別地，用於UWB信號的「梳狀」接收機被設計用於在具有幹擾的環境下工作，其中，使用這些接收機的位置的布局產生了複雜的傳輸信道，由於很多次(secondary)傳輸路徑的原因，這些傳輸信道是變化的或緩慢變化的，並且，該布局實際上阻止了直接可見的傳輸路徑的存在。
為此原因，因此從當前技術所知的用於UWB信號的接收機通常具有被稱作「梳狀」的結構，該結構是從擴頻信號接收機的結構得到的。
如圖1A所示，上述UWB接收機包括經由梳子「單元」的接收支路，每個接收支路處理一個給定的接收路徑。根據接收機設計者所追求的目標，在將αi、αj、αN進行加權之後，重新組合各接收支路的輸出。
為了確保接收機的正確工作，必須分配其中一個接收支路，用來搜索脈衝的新的次和/或主傳輸路徑。因為「梳狀」UWB接收機具有「N」個單元或路徑，所以必須提供N+1個接收支路。
如圖1B所示，在梳狀UWB接收機的情況下，接收支路由模擬相關器、相關模式發生器和模擬積分器組成。由接收機的控制邏輯發起相對於所述接收支路的路徑跟蹤。
將梳狀UWB接收機同步時，該接收機的控制邏輯發起脈衝到達時間對應的模式的產生。這樣就產生了一個相關模式，該相關模式被配置為與接收的脈衝具有高的互相關(intercorrelation)值，而與白噪聲具有零互相關值。高中等互相關值表示存在直接脈衝或次脈衝。
圖1C示例性地描述了該原理在2-PPM數字調製情況下的一個例子，通過在時間上錯開的兩個脈衝A和B的傳輸，描述了二進位值0和1的傳輸。
配置該相關模式，使得對於與傳輸0值對應的非錯開脈衝(A)，互相關係數為正；而對於與傳輸1值對應的錯開脈衝(B)，互相關係數為負；沒有脈衝時，互相關係數為0。因此，該相關模式相對於對稱中心是對稱的。
然而，因為一個符號通常是在數個脈衝上進行編碼的，所以，相對於同一符號，必須將獲得的各脈衝的互相關係數的值進行積分，從而獲得該符號的全局相關係數值。將該值發送到接收機的控制邏輯，以便在該位置根據所用編碼方法解釋該值，從而得到所傳輸的符號。
圖1D示出了兩個同時具有偽隨機序列的用戶的PPM調製的情況下的另一個具體例子。該例子中，符號被重複了三次，所以每個用戶發送了三個表示相同符號的脈衝。因此，符號時間Ts被分成三個Tf幀，每個用戶在每個Tf幀中對單個唯一的脈衝進行了編碼。
根據屬於每個用戶的偽隨機序列的值，該脈衝在Tf幀中的位置相對於基本幀間隔是固定的。最後，當所示二進位傳輸是值1時，每個脈衝相對於每個基本幀間隔的開始點錯開時間長度δ，而當傳輸值0時，沒有錯開操作。
上述梳狀UWB接收機的複雜性過高，因為每個附加的單元都預示著對附加接收支路的積分。因此，鑑於積分、空間需求、成本和消耗方面的原因，對於該類型接收機可以具有的單元數量，限制是比較嚴格的。
實際上，很少能夠使梳狀UWB接收機具有多於4個單元，即五個可操作的接收支路。
因此，該類型接收機僅限於高級應用，其中，與連接質量方面的總體效果標準相比，成本標準是次要的。
已經構想了完全數位化的梳狀UWB接收機解決方案，其中在天線輸出端直接將接收信號數位化。然而，由於上述數位化信號完全基於軟體處理，所以該類型接收機的結構不再與傳統梳狀結構一致，由於當前模擬/數字轉換器不適用於該類型，並且當前數位訊號處理器不能實時地執行施加在上述數位訊號上的數字處理操作，所以，該類型解決方案當前是不可行的。
發明內容
本發明的目的是克服當前技術在使用梳狀UWB信號接收機中的所有缺點。
特別地，本發明的一個方面是使用一種接收超寬帶UWB信號的方法和系統，其物理結構與當前技術的梳狀UWB接收機的結構相比大大簡化。
本發明的另一個方面使用一種接收UWB信號的方法和系統，通過使用該方法和系統，上述結構簡化帶來操作成本的明顯降低。
本發明的另一個方面是使用一種接收超寬帶信號的方法和系統，通過使用該方法和系統，因為對有效處理的主和次傳輸路徑數量沒有物理限制，所以，儘管所用的結構顯著簡化，但卻實現了連接質量和總體效用的顯著提高。
最後，由於沒有對上述有效主和次路徑數量的物理限制，所以，本發明的另一方面是使用一種利用自適應數量的有效處理的傳輸路徑來接收超寬帶信號的方法和系統，從而優化發射機和接收機之間的無線連接質量，即使傳輸信道是在惡劣且變化的環境下建立的。
本發明涉及的UWB接收方法和系統用於所有類型的家用或專業設備的無線電連接，尤其用於與通過無線電/微波手段進行傳輸的信道相對應的、易變化的或受到幹擾的環境。
通過下面對附圖的描述和分析，可以更好地理解本發明。其中，圖1A至1D涉及當前技術；圖2示例性地描述了執行本發明涉及的方法的必要步驟的流程圖；圖3A至3D完全示例性地描述了在以2-PPM模式執行傳輸作為非限制性例子的情況下基於根據本發明涉及方法的複合相關模式檢測沿多個路徑傳輸的符號的時序圖，其中考慮了沿直接和次路徑傳輸的直接和次脈衝；圖4A完全示例性地以方框圖的形式描述了根據本發明主題的、具有自適應數量的傳輸路徑、用於接收UWB信號的系統的操作圖；圖4B示例性地描述了執行圖4A所示的本發明涉及的系統的操作流程圖。
發明詳述下面參考圖2及之後的附圖，詳細描述根據本發明主題的超寬帶信號接收方法和系統。
通常情況下，應該注意的是，超寬帶信號的傳輸過程與以上參考圖1A至1D的描述相對應，在這些條件下，本發明涉及的接收方法使得在一個符號時間Ts內接收到已調製的連續直接脈衝序列，每個脈衝沿至少一個直接傳輸路徑傳輸，多個分開的連續次脈衝與該脈衝序列相關聯，每個次脈衝沿著與該直接傳輸路徑分開的次傳輸路徑傳輸。
在這些條件下，尤其應該理解的是，每個直接脈衝對應於最短的傳輸時間，每個與上述直接脈衝相關聯的分開的連續次脈衝，相對於接收與這些次脈衝相關聯的直接脈衝的時間在時間上相繼錯開。
該直接傳輸路徑和次傳輸路徑根本沒有提供在這些路徑上傳輸的相應脈衝的反射數量的指示。然而，這些分開的連續次脈衝是由顯著增加的反射數量產生的，每個反射都是衰減源，並且認為該分開的連續次脈衝的幅度和能量根據它們的接收次序顯著下降。
因此，考慮脈衝IDij的傳輸，當使用例如2-PPM類型調製時，這些脈衝對應於例如圖1D所示的傳輸脈衝。在上述標號IDij中，下標i指圖1D的情況中的用戶1或2，下標j指根據分配給每個用戶的偽隨機碼在每個Tf幀中傳輸脈衝的次序。
作為非限制性例子並為了簡化描述，圖1D中分配給用戶i＝1、i＝2中每一個的偽隨機碼被認為相繼地與該符號時間的組成幀相對應，對於用戶1，上述用戶的偽隨機碼為j＝1、3、7，對於用戶2為j＝5、4、1。
為簡單起見，錯開時間δ與圖1D中的情況相同。
參考圖2，本發明涉及的方法包括在步驟A中，在相同接收電路上接收調製的連續直接脈衝序列及多個與各已調製的連續直接脈衝相關聯的次脈衝。
在這些條件下，直接脈衝序列及其關聯的次脈衝表示為{IDijk}k=0k=N]]>在該符號中，i和j分別表示用戶標號和符號時間Ts中的幀標號，k表示接收脈衝的次序，即直接脈衝和/或次脈衝的次序。
例如，通常情況下，所示出的是，在每個Tf幀中，直接脈衝的次序被任意地設為等於0，即k＝0，次序k＝1至N為連續分開的次脈衝。
接收步驟A之後是步驟B，步驟B包括通過計算，生成一個由基本相關模式序列構成的複合相關模式。
一般情況下，所示出的是，在2-PPM調製的非限制性例子中，每個基本相關模式對應於作為模板的參考信號，如圖1C所示。
更精確地，所示出的是，基本相關模式序列包括第一基本相關模式，第一基本相關模式與每個直接脈衝相關聯，也就是說，與其在每個Tf幀中的位置對應於分配給每個用戶的偽隨機碼給出的位置的任何脈衝相關聯，當然，基本相關模式序列還包括連續基本相關模式，這些連續基本相關模式各與次序K(k∈[1，N])的連續次脈衝相關聯。
當然，與每個次脈衝關聯的連續基本相關模式，相對於與直接脈衝相關聯的第一基本相關模式，有一個時間錯開值，該值對應於一方面在直接傳輸路徑上次序k＝0的直接脈衝的傳輸時間和另一方面在相應次傳輸路徑上具有連續次序k∈[1，N]的相關聯的次脈衝的傳輸時間之間的傳輸時間差值。
參考圖2，在步驟B中，複合相關模式由下面的符號表示{MCCijk}k=0k=N]]>作為非限定性例子，為了生成上述複合相關模式，通過滑動相關(sliding correlation)，檢測在一個符號時間內接收的所有直接和次脈衝。已經發現，在一個符號時間內用這種方式執行的計算可用於之後的符號時間，原因在於，在一個符號時間內，或者如果必須在兩個連續符號時間內，傳輸信道被認為是基本不變的。下面將更詳細地描述執行和計算複合相關模式的過程。
步驟B之後是步驟C，步驟C包括計算與所述多個次脈衝相關聯的各直接脈衝和該複合相關模式之間的全局互相關係數的值。
在圖2的步驟C中，該操作表示為GCC=TkIDijk*MCCijk]]>上述關係指出的是，GCC表示全局互相關係數的值，該值是在與多個次脈衝相關聯的各直接脈衝和上述複合相關模式之間得到。
所指出的是，全局互相關係數GCC的值因此是通過為相同符號傳輸的各調製脈衝獲得的各直接和次脈衝的互相關係數求和而構成的，並且表示為每個用戶傳輸的符號的全局相關值。
因此，參考圖2的步驟C，計算全局互相關係數的操作包括計算每個基本互相關模式和與每個基本互相關模式關聯的直接或次脈衝之間的基本互相關係數，然後，在符號時間Ts內對所有基本互相關係數值進行積分。
現在參考圖3A、3B、3C和3D所示的脈衝時序圖，來描述圖2所示的步驟A、B和C的執行。
圖3A示出了圖1D的非限定性例子中的調製的連續直接脈衝序列和與每個直接脈衝相關聯的次脈衝序列。
通過陰影線和點區分示出了為用戶1和2生成的次序k＝0的直接脈衝，為了不使附圖過於複雜，次序k＞1的次脈衝被限制到k＝3。
尤其應該理解的是，相對於任意後續直接脈衝k＝0，諸如ID111至ID113之類的次脈衝位置可以是任意位置。
在這些條件下，參考上述約定，每個與相應的直接脈衝關聯的次脈衝的錯開時間θ11、θ12、θ13和θ21、θ22、θ23在每個連續幀間隔Tf內無變化地重複。
這樣，可以通過以下方式生成圖3B所示的複合相關模式；-在次序k＝0的各直接脈衝上，鎖定每個基本相關模式；-計算連續基本相關模式的互相關係數，生成該連續基本相關模式的時間間隔對應於以例如如圖1C所示的每個基本相關模式的組成模板的時間解析度；-僅選擇那些互相關結果大於某閾值的連續基本相關模式，例如，以便構成圖3B所示的複合相關模式。
在這些條件下，應該理解的是，上述複合相關模式實質上不僅由在次序k＝0的直接脈衝出現時產生的基本相關模式組成，而且也由與基本相關模式的互相關係數大於上述閾值的次序k＞1的次脈衝出現時產生的基本相關模式組成。
然後，如圖3C及3D所示，根據圖3B所示的複合相關模式和上述脈衝序列，執行計算每個用戶及直接脈衝和與之關聯的次脈衝的全局互相關係數GCC值的處理。
所指出的是，通常情況下，雖然根據直接脈衝及分配給各用戶的偽隨機碼，基本上在一個符號時間內進行複合相關模式的同步，但次脈衝的次序的區別不是絕對必要的，最終只考慮這些脈衝在符號時間Ts中的位置。
因此，本發明涉及的方法在以下方面顯得尤其優越為了確保複合相關模式以及全局互相關係數值的計算操作，最終保持的脈衝數量可以很高且容易地選擇，比如，根據使用和執行本發明涉及的方法的特徵，對於每個直接脈衝，保持10個次脈衝。
特別地，可以通過考慮次脈衝的幅度和/或能量的級別或更簡單地考慮保持脈衝的有效數量，來指導保持脈衝數量的選擇。
這樣，對於一組可數的直接和次脈衝，考慮到兩個連續脈衝的時間區別，本發明涉及的方法包括保持最初N條路徑，上述最初N條路徑包括與關聯的調製脈衝的最短傳輸時間相對應的次序k＝0的直接路徑以及N-1條各與連續增長的次脈衝的傳輸時間相對應的次路徑。
在該解決方案中，參考圖3A和3B，所指出的是保持的次脈衝數量可以從相同幀中區分出任意直接脈衝並保持在兩個連續直接脈衝或甚至三個連續直接脈衝之間的次脈衝。以該方式保持的次脈衝數量使得最初N條路徑被定義和保持。
考慮到這組可數的直接脈衝和次脈衝，用於選擇次脈衝數量的另一種可能為保持使直接脈衝或次脈衝的幅度或能量最大的N條路徑。
當然，除了區分那些幅度和能量被認為是最大值的次序k＝0的直接脈衝之外，該類型的操作方法還包括根據其幅度和/或能量來區分次脈衝，以便保持具有最大幅度和/或能量的N個脈衝。
然而，應該理解的是，關於本發明涉及的方法的執行，如果只利用與直接脈衝關聯的次脈衝的數量N來區分，很可能被發現比利用上述脈衝的幅度和/或能量標準來區分效果差。
無論如何，可以根據最初N條路徑的選擇標準以便執行更快的處理，或相反，根據該傳輸環境中的直接脈衝和次脈衝的最大幅度和/或能量相對應的N條路徑的選擇標準，來適應保持路徑的數量N。因此，這種類型的操作方法使通過超寬帶信號的連接質量得到優化。
如圖3B中的時序圖所示，關於計算複合相關模式的操作，所指出的是，該過程包括通過至少一個符號時間Ts上的相關，根據直接脈衝或次脈衝，建立連續直接脈衝與次脈衝的傳輸時間及其之間的傳輸時間差值的傳輸信道映像；然後通過滑動相關，更新傳輸信道的映像，從而更新次傳輸路徑以及必要時直接傳輸路徑的出現和消失，並在至少一個符號時間內建立複合相關模式，作為該傳輸信道的更新映像。
現在參考圖4A和4B詳細描述本發明涉及的接收表示符號的超寬帶信號的系統。
如圖4A所示，本發明涉及的該系統包括調製的連續脈衝序列的共用接收電路，即次序k＝0的直接脈衝和次序k＞0的次脈衝的共用接收電路。
作為非限定性例子，該共用接收電路包括天線An和構成天線放大器的低噪聲放大器LNA。
它們還包括裝置1，用於通過至少一個符號時間Ts上的相關，根據直接脈衝或次脈衝，建立連續直接脈衝與次脈衝的傳輸時間及其之間的傳輸時間差值的傳輸信道映像；如上所述，關於本發明涉及的方法，獲取與更新裝置1通過滑動相關，更新次傳輸路徑和主傳輸路徑的出現和消失，並且，當然，在至少一個符號時間內建立複合相關模式，即上述模式MCCijk。
如圖4A所示，獲取與更新裝置1發送表示傳輸信道映像的路徑列表信號，在圖4中該路徑列表被表示為LT，例如，每符號時間Ts傳輸該列表。
作為非限制性例子，所指出的是，該路徑列表信號可以與在該符號時間內必須連續產生每個基本相關模式以生成上述複合相關模式MCCijk的時間的指定相對應。
以與複合相關模式MCCijk相同的方式，所指出的是，路徑列表信號LT指示的時間相對於與各直接脈衝關聯的第一基本相關模式的時間當然有一個時間錯開值，該值是直接脈衝在直接傳輸路徑上的傳輸時間和關聯的次脈衝在相應次傳輸路徑上傳輸的傳輸時間之間的傳輸時間差值。
另外，本發明涉及的系統包括單獨相關裝置2，其接收用於直接和次傳輸路徑的路徑列表信號LT，該單獨相關裝置2計算與多個次脈衝關聯的各直接脈衝和複合相關模式MCCijk之間的全局互相關係數GCC的值。
下面參考圖4A更詳細地描述獲取與更新裝置1。
根據第一實施例，上述獲取與更新裝置1包括全局獲取與跟蹤相關裝置，其用11表示，並且該裝置11接收公用接收電路發送的連續脈衝序列，並發送一個表示為GAC1的全局獲取相關係數值。
更精確地，所指出的是，以與圖1B所示的當前技術設備相似的方式，該全局獲取相關裝置11包括相關器112、積分器或求和積分器113以及基本同步模式SEM1的發生器111。
獲取與更新裝置1還包括信道掃描與跟蹤模塊10，其接收上述全局獲取與跟蹤相關裝置11發送的全局獲取相關係數值GAC1以及單獨相關裝置2發送的全局互相關係數值GCC。
信道掃描與跟蹤模塊10發送上述關於實現本發明涉及的方法的直接和次傳輸路徑的列表LT，以及在該符號時間內發送同步信號ST1到構成獲取與更新裝置11的基本同步模式發生器111。
特別地，同步信號ST1與圖3B中所示的時序圖在位置(1)相對應。
在這些條件下，通過滑動相關獲取信道的映像之後，基本同步模式發生器111發送一組基本同步模式SEM1，其形成一個獲取相關模式，該獲取相關模式基本上對應於在傳輸信道沒有顯著變化的情況下可以預測每個直接脈衝或與之關聯的次脈衝的存在時產生的基本相關模式的存在。
關於通過滑動相關的獲取和跟蹤處理的更詳細描述，可以參考例如Robert Fleming，Cherie Kushner，Gary Robert，Uday Nandiwada，AEther Wire Location Inc發表的題目為「Rapid Acquisition forUltra-Wideband Localizers」的文章。上述文章可在網址http//www.aetherwire.com獲得。
作為非限制性例子，所指出的是，同步信號ST1在該符號時間內當然被同步。
到這裡，如上所述，根據每個用戶的偽隨機碼以及每個偽隨機碼產生的直接脈衝的位置，再根據路徑列表LT，信道掃描與跟蹤模塊10可以產生同步信號ST1。
在一個變形結果中，可以根據基本同步模式發生器111保存的偽隨機碼，執行圖3B的位置(2)所示的產生基本同步模式的時間的選擇，然後將同步信號ST1換算為構成一個時間基準的連續等距脈衝序列，例如，該等距脈衝被與兩個連續直接和/或次脈衝的區分解析度相對應的時間段分開。在每個符號時間TS重複這些脈衝。
因此，應該理解的是，圖3B的位置(2)中所示的信號與基本同步模式發生器111發送到全局獲取相關裝置的相關器122的獲取相關模式相對應。
上述操作方法，根據與傳輸信道變化性相關的直接和次傳輸路徑的出現和/或消失，基於單獨相關裝置發送的先前符號時間的全局相關係數值GCC，通過滑動相關，更新後面符號時間的路徑列表信號LT。
尤其應該理解的是，在穩定狀態下，即，當傳輸信道不變時，從一個符號時間到另一個符號時間的路徑列表信號LT基本不變。
相反，當次脈衝消失或出現時，例如，發送到相關器122的獲取相關模式被修改，當然，相應的全局相關係數值GAC1也被修改。
對相關係數值GCC和GAC1進行比較，從而保持獲取相關模式的修改，並且，更新後面符號時間的路徑列表信號LT，以便最終更新單獨相關裝置2的相關處理。
無論如何，應該理解的是，在平衡的位置建立信道之後，即，當信道不變時，信道掃描與跟蹤模塊發送的路徑列表信號LT是利用單獨相關裝置發送的全局互相關係數值GCC最大時接收的連續脈衝序列、通過複合相關時間形成的。
對於該單獨相關裝置，如圖4A所示，所指出的是，以與全局獲取相關裝置相似的方式，該單獨相關裝置包括相關器22，從共用接收電路接收連續脈衝序列；積分器或求和積分器23，根據相關器22發送的基本相關值，計算全局相關係數值GCC；以及符號確定電路24，接收全局相關係數值GCC。
另外，單獨相關裝置2包括接收控制電路20，接收上述路徑列表信號LT；及基本相關模式發生器21，接收由接收控制模塊20發送的信號。基本相關模式發生器21發送圖3B的位置(2)所示的複合相關模式21。
對於接收控制模塊20，所指出的是，根據路徑列表信號LT，該模塊發送與上述相關時間相對應的觸發脈衝序列。根據為接收控制模塊20發送的每個觸發脈衝生成的基本相關模式，以該方式獲得的脈衝序列使得生成複合相關模式，如圖3B的位置(2)處的例子所示。
最後，在使用本發明涉及的設備的一個變形中，如圖4A所示，所指出的是，該設備可以包括多個全局獲取與跟蹤相關裝置，即上述裝置11和虛線示出的12。該全局獲取與跟蹤相關裝置與上述裝置11是相同的，因此，其具有相似的標號，122表示相關器，123表示積分器或求和積分器，121表示基本同步模式發生器，SEM2表示基本同步模式。
可以提供兩個或多個全局獲取與跟蹤相關裝置，信道掃描與跟蹤模塊10對於所有上述裝置是共用的。
在該類型情況下，信道掃描與跟蹤模塊10接收圖4A中相應的全局獲取相關係數GAC1、GAC2的值，而發送上述圖4A中所示的多個同步信號ST1、ST2。
這樣，全局獲取與跟蹤相關裝置11、12等每一個都包括相互關聯的基本同步模式發生器111和121。它們中的每一個均接收信道掃描與跟蹤模塊10發送的特定相關時間列表信號，即，信號ST1和ST2及之後的信號。這些信號可以與錯開的諸如幀段之類的時間段相對應，例如，這些段是連續且互補的。這使得通過互補連續時間段和滑動相關生成連續基本同步相關模式序列，並且，以這種方式，使得通過構成多個全局獲取與跟蹤相關裝置的全局獲取與跟蹤相關裝置的數量來劃分傳輸信道的映像的獲取時間。
因此，圖4A所示的本發明涉及的系統的操作方法可以按以下方式由圖4B描述。
當建立連接時，調用初始化步驟100，其中，初始化圖4A所示的接收系統，具體地，例如，將所有計算值復位到0。
初始化完成後，步驟100之後跟隨步驟101，步驟101通過上述滑動相關來探測信道及搜索同步。如上所述，根據用於每個用戶的偽隨機碼以及接收、發送脈衝並從而接收脈衝的位置，考慮上述偽隨機碼，執行該步驟。通過在檢測每個主脈衝位置之後檢測和標記主路徑，主相關峰值的出現使得圖4A所示的本發明涉及的接收系統與發射機同步。然後，在這種情況下，檢測表示次傳輸路徑的存在的次相關峰值，並且因此更新全局相關係數GCC和全局獲取相關係數GAC的值。
然後，信道掃描與跟蹤模塊10識別待處理的路徑，並通過與當前技術設備相同的方式，可選地給它們分配加權係數，並如上所述標註連續脈衝的相應傳輸時間。
應該注意的是，根據本發明涉及的方法和系統的具體操作方法，可以通過保持N條最強路徑或最初N條路徑或必要時兩種方式的折衷，來進行路徑選擇。
執行同步之後，利用得到的同步，步驟101之後執行單路徑接收步驟102，該步驟期間，可以執行路徑選擇。
作為非限制性例子，一種特別有利的選擇過程可以包括處理到達的第一路徑，然後逐個地添加後面的路徑，直到考慮附加的路徑不再增加全局信噪比為止。
執行步驟102之後，當獲得單路徑接收時，即，已經接收到主路徑並且也確定了次脈衝的傳輸路徑的選擇時，然後，可以使用上述選擇。
在這種情況下，相關器之一，圖4A的相關器22在接收模式下工作，而獲取與跟蹤相關裝置11的相關器112根據滑動相關進行工作，以便保持傳輸信道的映像的更新。在圖4B的步驟103執行該操作，然後，以多路徑模式進行接收。
尤其應該理解的是，信道掃描與跟蹤模塊檢測傳輸路徑的出現和消失，並跟蹤上述路徑。可以根據上述能量標準或信噪比標準進行路徑的跟蹤。
因此，應該理解的是，信道掃描與跟蹤模塊10從而提供路徑的動態處理，在使用加權係數時分配和修改加權係數，並改變處理路徑列表，從而改變路徑列表信號LT，以重新更新。
在這些條件下，應該理解的是，對於更新傳輸信道的映像，以這種方式採用的跟蹤處理可以保持連接質量的目標。
操作103之後是多路接收操作104，操作104包括更新路徑的選擇，即，更新路徑列表LT。在圖4B中，從步驟104返回到步驟103的箭頭表明多路接收、信道掃描和路徑列表LT更新的連續特徵。
最後，當通信結束時，如果必須的話，重新返回初始化步驟。
參考圖4B，所指出的是，在快速變化的傳輸信道的情況下，即信道具有很大變化性，通過利用多個全局獲取相關裝置11、12等，可以很大程度地加速傳輸信道的跟蹤處理。
在使用2-PPM調製傳輸UWB脈衝和每符號重複三幀的例子中，例如，可以利用全局相關裝置進行通過幀和幀時間的獲取和跟蹤。
最後，當保持該掃描與跟蹤模塊10選擇的每條保持路徑的權重時，可以在單獨全局相關裝置2的基本相關模式發生器21中執行該加權操作，然後在上述發生器21向每個基本模式施加與關聯路徑的加權係數成比例的幅度。在這種情況下，如果必須的話，可以添加圖中21a所示的控制該模式幅度的設備。
上面已經描述了接收表示符號的超寬帶信號的方法和系統，其有效之處尤其在於相關裝置的數量實際上縮減到兩個，即如上所述的確保實際接收的單獨相裝置和全局獲取相關裝置。此外，由於處理路徑的數量是自適應的，所以本發明涉及的方法和系統顯得尤其優越之處在於該自適應特徵是由操作期間選擇和適應處理接收路徑的數量的能力帶來的。
通過這種方式，根據本發明主題的接收機適於動態地修改它的特性並因此有效地適應由諸如連接質量、獨立性限制和傳輸信道變化性之類的參數特徵指示的操作環境。最後，處理路徑的數量不限於物理實現的偶然性，而是由例如信噪比值相關的標準或具體能量標準來限制。
權利要求
1.接收表示符號的超寬帶信號的方法，在傳輸信道上傳輸的該信號在一個符號時間內包括調製的連續直接脈衝序列，每個脈衝沿至少一個直接傳輸路徑傳輸，多個分開的連續次脈衝與該脈衝序列關聯，所述次脈衝各沿一個次傳輸路徑傳輸，該方法的特徵在於，在相同的接收電路上接收所述調製的連續直接脈衝序列和與每個所述調製的連續直接脈衝關聯的所述多個次脈衝，所述方法包括—產生由基本相關模式序列構成的複合相關模式，所述基本相關模式序列包括與每個直接脈衝關聯的第一基本相關模式以及各與連續次脈衝關聯的連續基本相關模式，所述連續基本相關模式相對於所述第一基本相關模式有一個時間錯開值，該值為所述直接脈衝在所述直接傳輸路徑上的傳輸時間和所述關聯的次脈衝在相應的次傳輸路徑上傳輸的傳輸時間之間的時間差；—計算與所述多個次脈衝關聯的各直接脈衝和所述複合相關模式之間的全局互相關係數值，從而獲得所述符號的全局相關值，該值為各所述直接和次脈衝的互相關係數之和，所述直接和次脈衝是為同一符號發射的各調製脈衝而獲得的。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述計算全局互相關係數值的步驟包括—計算每個基本互相關模式和與每個所述基本互相關模式關聯的直接或次脈衝之間的基本互相關係數；—在所述符號時間內，對該組基本互相關係數值進行積分，從而傳輸表示所述信號全局相關值的全局互相關係數值。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，對於一組可數的脈衝，即在一條直接路徑上或多條次傳輸路徑的次路徑上傳輸的直接脈衝和次脈衝，所述方法包括保持最初N條路徑，所述最初N條路徑包括所述關聯的調製脈衝的最短傳輸時間對應的直接路徑和各連續增長的次脈衝傳輸時間對應的N-1條次路徑。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，對於一組可數的脈衝，即在一條直接路徑上或多條次傳輸路徑的次路徑上傳輸的直接脈衝和次脈衝，所述方法包括保持所述直接脈衝或次脈衝的幅度最大的N條路徑。
5.根據權利要求3或4所述的方法，其特徵在於，根據最初N條路徑的選擇標準，或根據依照傳輸條件的所述直接脈衝和所述次脈衝的最大幅度對應的N條路徑的選擇標準，來適應保持路徑的數量N，從而使得通過超寬帶信號的連接質量得到優化。
6.根據權利要求1到5中任一所述的方法，其特徵在於，所述產生複合相關模式的步驟包括—通過至少一個符號時間上的相關，根據直接脈衝或次脈衝，建立所述連續直接脈衝與次脈衝的傳輸時間及其之間的傳輸時間差值的傳輸信道映像；—通過滑動相關，更新所述傳輸信道的所述映像，從而更新次傳輸路徑和/或所述直接傳輸路徑的出現和消失，並在至少一個符號時間內建立作為所述傳輸信道的更新映像的所述複合相關模式。
7.接收表示符號的超寬帶信號的系統，在傳輸信道上傳輸的該信號在一個符號時間內包括調製的連續直接脈衝序列，每個調製脈衝沿至少一個直接傳輸路徑傳輸，多個分開的連續次脈衝與該脈衝序列關聯，所述次脈衝各沿一個次傳輸路徑傳輸，其特徵在於，該系統至少包括—共用接收裝置，用於接收所述調製連續脈衝序列和與每個所述調製連續直接脈衝關聯且連接到所述共用接收裝置的所述多個次脈衝；—獲取與更新裝置，用於通過至少一個符號時間上的相關，根據直接脈衝或次脈衝，獲取和更新連續直接脈衝與次脈衝的傳輸時間及其之間的傳輸時間差值的傳輸信道映像，所述獲取與更新裝置通過滑動相關，更新次傳輸路徑和/或所述主傳輸路徑的出現和消失，並且，在至少一個符號時間上，建立一個由連續基本相關模式序列構成的複合相關模式，所述連續基本相關模式各與一個直接脈衝和多個連續次脈衝關聯，每個連續基本相關模式相對於與每個直接脈衝關聯的所述第一基本相關模式有一個時間錯開值，該值為所述直接脈衝在所述直接傳輸路徑上的傳輸時間與關聯的次脈衝在相應的次傳輸路徑上傳輸的傳輸時間之間的傳輸時間差，所述獲取與更新裝置傳輸表示所述傳輸路徑映像的路徑列表信號；—單獨相關裝置，該裝置接收直接和次傳輸路徑的路徑列表信號，該裝置計算與所述多個次脈衝關聯的各直接脈衝和所述複合相關模式之間的全局互相關係數值，從而獲得所述符號的全局相關值，該值是各所述直接和次脈衝的互相關係數之和，所述直接和次脈衝是為相同符號發射的各調製脈衝而得到的。
8.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述獲取與更新裝置包括—至少一個全局獲取與跟蹤相關裝置，該裝置從所述共用接收裝置接收所述連續脈衝序列，並發送一個全局獲取相關係數值；—信道掃描與跟蹤模塊，該模塊至少接收所述全局獲取相關係數值和所述全局相關係數值，並且，一方面發送直接和次傳輸路徑的所述路徑列表信號，另一方面向所述全局獲取與跟蹤相關裝置發送同步信號。
9.根據權利要求8所述的系統，其特徵在於，所述全局獲取與跟蹤相關裝置包括—相關器與求和積分器，所述相關器接收收到的所述連續脈衝序列，所述求和積分器發送所述獲取相關係數值；—基本同步模式發生器，該發生器接收所述同步信號並向所述相關器發送獲取相關模式，所述同步信號包括連續基本相關模式時間序列，從而，根據依照所述傳輸信道的變化性的直接和次傳輸路徑的出現和消失，基於所述單獨相關裝置發送的先前時間符號的全局相關係數值，通過滑動相關，更新後面符號時間的路徑列表信號。
10.根據權利要求7到9中任一所述的系統，其特徵在於，所述信道掃描與跟蹤模塊發送的所述路徑列表信號是通過所述複合相關時間利用所述單獨相關裝置發送的所述全局互相關係數值最大時接收到的所述連續脈衝序列形成的。
11.根據權利要求8到10中的任一所述的系統，其特徵在於，該系統包括多個全局獲取與跟蹤相關裝置，所述多個全局獲取與跟蹤相關裝置接收所述收到的連續脈衝序列，每個全局獲取與跟蹤相關裝置與一個基本同步模式發生器關聯，由全局獲取與跟蹤相關裝置和與之關聯的所述基本模式發生器形成的組合件接收所述信道掃描與跟蹤模塊發送的特定相關時間列表信號，所述特定相關時間列表信號對應於錯開的時間段，從而通過連續互補時間段以及通過滑動相關，產生連續基本相關模式序列，並且通過構成所述多個全局獲取與跟蹤相關裝置的全局獲取與跟蹤相關裝置的數量來大致地劃分所述傳輸信道的映像的獲取時間。
12.根據權利要求7到11中任一所述的系統，其特徵在於，所述單獨相關裝置至少包括—基本相關模式發生器，並且與該發生器關聯，—加權模塊，用於對構成所述複合相關模式的至少一個基本相關模式進行加權。
全文摘要
本發明涉及一種利用自適應數量傳輸路徑接收超寬帶信號的方法和系統。根據本發明，傳輸信號在符號時間T
文檔編號H04B1/69GK1726653SQ200380106589
公開日2006年1月25日 申請日期2003年12月15日 優先權日2002年12月17日
發明者伯努瓦·米什科普埃因, 讓·施沃埃雷爾, 埃裡克·巴蒂 申請人:法國電訊