电信系统传输脉冲检测方法、接收装置和计算机程序产品 【技术领域】
本发明涉及数字电信系统中检测所传输的脉冲的技术。本发明特别考虑了在采用时分多址(time division access)技术的数字电信系统的可能应用，在这种技术中，数据块以脉冲形式传输而训练序列与所述数据块相关联地传输并且在接收机端接收。
当没有有用信息需要发送时就使得传输停止的断续传输(DTX)技术广泛应用于诸如蜂窝式数字系统的电信系统中，以减少广播干扰并且节省电池电力。
在大多数系统中，停止传输前会发送特殊脉冲，用信号通知开始“静寂”时间(silent period)，在这段时间里，没有用户信息需要传输。一旦有意义的数据需要传送，传输就立即恢复。这种特殊的方式迫使接收机在静寂时间必须检查所有脉冲，来检测传输是否已经恢复。
背景技术
已知通过利用信道编码中使用的奇偶校验位来进行这一检查：如果奇偶校验核实，认为该帧有效并且传输恢复；否则静寂时间继续。这种检测方案的错误率为2-p，其中p是奇偶校验位的个数。对于p的通常取值，错误率非常高。例如在时分同步码分多址(TD-SCDMA)语音信道中，p取值为8，相应的错误率为1/256(对GSM语音信道，p取值范围是3到6)。
另外，奇偶校验方法的单独使用要求接收机一直处于接收状态，会消耗更多电力。
【发明内容】
因此，本发明的目的是克服前述现有技术方案的固有不足。
根据本发明，借助于具备所附权利要求中提出的各项特征的方法能够实现上述的目的，这些权利要求合并在说明书中并构成其一部分。本发明还涉及相应地接收机和计算机程序产品，这些程序产品能够直接调入数字计算机存储器，而且包括软件代码部分，当所述程序产品在计算机上运行的时候，能够执行本发明的方法步骤。
本发明的典型实施例提供了一种检测蜂窝式数字电信系统的接收机中的静寂时间的方法。本发明的优选实施例是在蜂窝式数字电信系统的接收机中检测静寂时间从而允许暂停接收的方法。本发明的优选实施例打算在采用时分多址技术的数字通讯系统中使用，在这种技术中，训练序列以时隙脉冲格式呈现，因此能够对接收到的训练序列进行功率测量，以便与噪音估计进行比较。
【附图说明】
通过下面详细地描述和附图，本发明的其它目的、特征和优点将变得更加清楚，下面的描述和附图只作为非限定性的示例而提供，其中：
图1展示了根据本发明的方法中使用的信号的基本图；
图2展示了根据本发明的拒收有效帧错误率的基本图；
图3展示了接受无效帧错误率；
图4和图5展示了在强噪声信道条件下对σ＝1，2以及3(C/I＝0，-6和-9.5分贝)进行的相同的分析；
图6和图7展示了用N个脉冲进行功率估计(正交中置码，C/I＝-6分贝)的拒收有效帧错误率和用N个脉冲进行功率估计(正交中置码，C/I＝-6分贝)的接受无效帧错误率。
【具体实施方式】
在这里描述的方案的优选应用环境下，数据块传输通常需要多于一个脉冲，所有脉冲在训练序列功率和噪音估计中都有用。例如，在TD-SCDMA系统中，语音数据块传输利用同一无线资源(每时隙一个语音脉冲)，用8个相继的无线帧在40ms内完成(见the standards TSM 05.03 Channel Coding and3GPP TS 25.222 Multiplexing and channel coding(TDD)(TSM 05.03信道编码标准和3GPP TS 25.222多路复用和信道编码(TDD)标准))。
这两个标准对于本领域的技术人员是熟知的，不必在这里提供相应方法和系统的详细描述。因此，下面只详细描述有助于理解和实行本发明的示范实施例的那些特定的特征。
在考虑的系统中，有可能需要检测给定的接收信号是否包含与期望的发送脉冲关联的训练序列。
设Pu表示探测到的与数据块关联的训练序列的功率，Pn表示影响传输信道操作的噪声和干扰功率电平(即减损源(减损源s)对应的功率电平)。
把这两个功率电平Pu和Pn以例如如下形式组合起来，可以得到组合“静寂”参数：
α=PnPu---(1)]]>
即二者之比。
如果αmax为α的阈值，一般假定在蜂窝式数字电信系统的接收机中，可以在认为以α＞αmax接收到的所有脉冲是噪声，而认为α＜αmax的脉冲是传输脉冲的假设下检测静寂时间。
适当选择阈值αmax使得本方法的错误率最小。
实际上，有两种可能的错误：
-传输脉冲实际以α＞αmax接收(这导致错误地拒收传输脉冲)；
-虽然没有脉冲被传输，但是接收的信号α＜αmax(因此接收的信号被错
误解释为有效脉冲，而实际上只是干扰和噪声)。
高阈值αmax(即接近1的取值)能大幅减少由第一种条件导致的错误，但是会增加涉及第二种条件的错误。低阈值αmax的情况(即接近0的取值)正好相反。
因此必须选择阈值的最优取值，以便使总体错误概率最小化。
借助于脉冲训练序列可以估计探测到的训练序列功率Pu。相反，为了估计噪声和干扰功率Pn，需要与训练序列几乎正交的序列。
选定之后，有几种方法可以估计探测到的训练序列功率Pu以及噪声和干扰功率Pn。
下面给几个示例：
-接收信号与探测到的训练序列功率Pu以及噪声和干扰功率Pn之间的相关性；
-使用瑞克(rake)接收机技术，所述瑞克接收机技术利用探测到的训练序列功率Pu以及噪声和干扰功率Pn；
-使用联合检测技术，所述联合检测技术利用探测到的训练序列功率
Pu以及噪声和干扰功率Pn。
在TD-SCDMA系统，在每个时隙中训练序列都和信息一起传输，并且训练序列对应于基本中置码的循环位移(cyclic rotation)。每个单元(cell)与一个基本中置码相关联，这个基本中置码用于上行链路和下行链路脉冲传输，从标准规定的128个基本中置码集中选定(见TSM 05.02 Multiplexing andmultiple access on the radio path(TSM 05.02无线电波路径上的多路复用和多路存取)和3 GPP TS 25.221 Physical channels and mapping of transport channelsonto physical channels(3GPP TS 25.221物理信道以及将传输信道映射到物理信道(TDD))。
对于每个基本中置码，至少存在一个正交中置码，其可以选来作为用于估计噪声功率的序列。
下面的表1中提供了正交中置码的完全列表
表1 Mid# 正交中置码 1 4，16，51，53，56，57，60，74，87，92，100，109，126 2 8，31，39，44，89，124 3 16，95，126 4 1，8，14，37，62，92 5 51，56，58，106 6 15，66，71，77，99 7 33，36，40，48，127 8 2，4，42，70，74，100 9 37，45，58，74，81，101，107，120，125 10 19，33，34，49，66，110，118 11 20，27，45，60，117 12 72，83，86，96 13 18，43，49，77，83，84，86，93，108，121 14 4，16，37，44，56，57，69，105，111，124 15 6，36，61，66，90，112 16 1，3，14，62，100，111，120 17 52，55，72，79，108，115 18 13，30，40，63，71，79，112 19 10，38，65，66，80，96，98 20 11，45，54，56，101，106，111，116 21 29，49，52，85，113，119 22 59，96，97，115，123 23 34，55，65，66，73，98，113，121 24 26，107，111 25 47，53，81，89，100，102，116，122，128 26 24，42，101，109，124 27 11，107，111 28 30，43，71，75，93，96 29 21，68，71，86，94，115，118 30 18，28，65，66，79，85，91，93，108，115 31 2，58，81，87，95 32 43，76，80，93，110，113，114，115 33 7，10，34，52，76，79，84，85，86，94，108 34 10，23，33，43，71，75，79，80，84，85，90，98，99，103，108，118，123 35 44，53，92，106，117 36 7，15，38，48，67，96，99，104，119 37 4，9，14，46，70，81，107 38 19，36，68，73，76，94 39 2，81，92 40 7，18，66，77，84，93，97，113 41 61，65，73，90，94，104，115 42 8，26，45，53，54，105 43 13，28，32，34，65，71，79，90，98，121 44 2，14，35，70，87，106，122 45 9，11，20，42，56，101，105，109 46 37，50，87，102，106 47 25，57，69，107，122，126 48 7，36 49 10，13，21，67，73，75，79，108，119 50 46，56，82，101，128 51 1，5，54，58，62，81，87，89，102，109 52 17，21，33，65，79，99 53 1，25，35，42，54，56，82，107，109 54 20，42，51，53，56，64，69，74，82，111，124 55 17，23，63，84，98 56 1，5，14，20，45，50，53，54，100，102，107，111，116，117，122，128 57 1，14，47，62，87，105 58 5，9，31，51 59 22，73，94，103 60 1，11，64，87，105，111，128 61 15，41，83，108，110，113 62 4，16，51，57，82，117，120，124 63 18，55，72，77，84，93，103，112 64 54，60 65 19，23，30，41，43，52，66，67，86，91，118，119 66 6，10，15，19，23，30，40，65，112 67 36，49，65，76，84，90 68 29，38 69 14，47，54，100，106，116，117，128 70 8，37，44，102，105 71 6，18，28，29，34，43，96，97 72 12，17，63，76，77，83，90，96，119，121 73 23，38，41，49，59，96，98，114 74 1，8，9，54，88，92，106，107，120，125 75 28，34，49，98，119 76 32，33，38，67，72，77，79，84，86，90，91，103，115，121 77 6，13，40，63，72，76，78，83，86，110 78 77，113，115 79 17，18，30，33，34，43，49，52，76，83，112，121 80 19，32，34，86，93 81 9，25，31，37，39，51，88，109，111，128 82 50，53，54，62，109，124 83 12，13，61，72，77，79，110，121 84 13，33，34，40，55，63，67，76 85 21，30，33，34，113，114，127 86 12，13，29，33，65，76，77，80，91，96，115 87 1，31，44，46，51，57，60，88，102 88 74，81，87，116，122 89 2，25，51，116 90 15，34，41，43，67，72，76，108，113 91 30，65，76，86 92 1，4，35，39，74，111，125，128 93 13，28，30，32，40，63，80 94 29，33，38，41，59 95 3，31，125，126 96 12，19，22，28，36，71，72，73，86，110 97 22，40，71 98 19，23，34，43，55，73，75，119 99 6，34，36，52，113 100 1，8，16，25，56，69，102，116，122，125 101 9，20，26，45，50，124 102 25，46，51，56，70，87，100，107 103 34，59，63，76 104 36，41，110 105 14，42，45，57，60，70，109，126 106 5，20，35，44，46，69，74，128 107 9，24，27，37，47，53，56，74，102，128 108 13，17，30，33，34，49，61，90 109 1，26，45，51，53，81，82，105，111，117，120 110 10，32，61，77，83，96，104，115 111 14，16，20，24，27，54，56，60，81，92，109，120 112 15，18，63，66，79 113 21，23，32，40，61，78，85，90，99 114 32，73，85，119 115 17，22，29，30，32，41，76，78，86，110，119 116 20，25，56，69，88，89，100，124，128 117 11，35，56，62，69，109 118 10，29，34，65，127 119 21，36，49，65，72，75，98，114，115 120 9，16，62，74，109，111，126 121 13，23，43，72，76，79，83 122 25，44，47，56，88，100 123 22.34 124 2，14，26，54，62，82，101，116 125 9，74，92，95，100，128 126 1，3，47，95，105，120 127 7，85，118 128 25，50，56，60，69，81，92，106，107，116，125
为了保持正交属性，对基本中置码要进行相同的循环位移，这可以根据TSM 05.02和3GPP TS 25.221提供的规则进行。
下面将要描述这里举例说明的方案在没有断续接收(DRX)的断续传输(DTX)中的静寂时间检测中的应用。断续接收和断续传输一起使用，以便在传输停止的时候暂停接收。
如上所述，在DTX技术中，停止传输之前，会发送特殊的脉冲，以发信号通知静寂时间的开始。一旦有新的信息，就使用相应传输信道发送相应的数据块。因此，在静寂时间里，接收机端必须检查接收到的脉冲，以便检测传输是否已经恢复。
使用没有DRX的DTX技术使得能够连续接收信号，因此在接收机端有可能利用有关同一数据块的所有脉冲。
如果B表示传输数据块所用的脉冲的个数，那么可以改写前面引入的关系式(1)，把组合“静寂”参数α表示为：
α=Σi=1BPniΣi=1BPui---(2)]]>
其中Pni和Pui分别表示第i个脉冲的噪声和干扰功率以及“有用”功率。
对一大组“全或无”传输的脉冲进行功率估计，可以减小此方法的错误率，增加参数α的可靠性。
阈值αmax的优化必须考虑B的取值：当B增大的时候，可以允许较小的阈值αmax取值。
当进行发送的传输信道采用了“对角”交织方案时，出现B的选择的特殊情况。显然，即使只有一个数据块需要传输，对角交织强制脉冲携带并传输相继的两个数据块的信息。因此，为了避免错误，脉冲数B设置为传输数据块使用的脉冲个数的一半。
下面将要描述这里举例说明的方案在有DRX的DTX静寂时间检测中的应用。
已经指出，DRX与DTX一起使用，以便在传输停止的时候暂停接收。
可是不能先验地知道静寂时间的持续时间，这迫使接收机检查是否传输了数据块。因此，只有当使用B大于1的B个脉冲传输数据块时，才有可能应用DRX。在这种情况下，可以选择数N个脉冲(1≤N＜B)并用于检查是否传输了数据块。组合“静寂”参数α重新定义为：
α=Σi=1NPniΣi=1NPui---(3)]]>
其中符号的含义与前面所述相同。
如果在最后B-N个脉冲期间，α＞αmax(即没有传输数据块)，接收就停止。较大的N值确保可靠的静寂系数α估计，而且也缩短接收暂停的时间。
在没有DRX的情况中已经指出，当所使用的传输信道采用对角交织方案时，脉冲数B的值设置为传输数据块所用脉冲数目的一半。
下面说明对于TSM系统中的应用的阈值α的优化，并展示在选择正交序列以估计训练序列功率Pn、噪音和干扰功率Pu以及涉及阈值α选择的总体错误率时的优势。
在TSM系统中，DTX技术主要应用于语音信道。在TSM 06.81Discontinuous Transmission(DTX)for Enhanced Full Rate(EFR)speech trafficchannel(TSM 06.81增强型全速率(EFR)语音通信信道的断续传输(DTX))和TSM 06.41“Discontinuous Transmission(DTX)for Half Rate speech trafficchannel(TSM 06.41半速率语音通信信道的断续传输(DTX))”中分别详细叙述了增强型全速率(EFR)和半速率(HR)语音信道的DTX特征。
为了最好地符合这些标准，这里举例说明的方案包括如下特征：
-由专用帧(SID帧)表示静寂时间的开始，而用普通语音帧恢复传输，
-用于传输语音帧(数据块)的脉冲(无线帧)的数量设置为等于8，
-EFR和HR传输信道都采用对角交织，以及
-训练序列由基本中置码循环位移给出，并且长度优选144个码片。
由于采用对角交织，可用于静寂参数α估计的脉冲数等于4(B＝8/2＝4)。
图1描述了对评估这里描述的方案的性能并优化αmax取值很有用的系统模型。其中{ml}代表传输的中置码(带QPSK符号)，{n}是标准方差为σ的独立高斯分布随机变量的向量，用于模拟热噪声和干扰，最后，{y}表示接收到的信号。
通过接收到的信号{y}分别与期望的中置码序列和选择用于估计噪声功率Pn的中置码的相关，进行对训练序列功率Pu以及噪声和干扰功率Pn的估计。
为了估计前面所述的可能发生的两种类型的错误，如下选择中置码序列{ml}：
-在对拒收帧错误率(传输语音帧但是α＞αmax)的检测中，{ml}对应于期望的中置码序列；
-在对接收无效帧(即噪声脉冲)错误率(没有语音帧传输，但是α＜αmax)的检测中，{ml}对应于期望的基本中置码的不同的循环位移(即，假定是同一个单元内的另一个用户在同一时隙传输)或者空序列(即，假定在同一个时隙中没有用户在传输)。
在不使用DRX的DTX的情况下，进行完全估计，即在静寂参数α估计中利用四个无线帧。
已经考虑了所有可能的情况，其中阈值αmax的优化值连同对应的方法性能一起被列出。
这里所举例说明的方案的性能，即错误率，用拒收有效帧，被拒收的传输帧的百分比，和接受无效帧，非传输帧中接受帧的百分比来估计。
图2是σ＝2(C/I＝-6分贝)时作为阈值αmax的函数的拒收有效帧错误率。
图2中的参数CC代表期望的中置码{ml}同用于估计Pn的中置码之间的互相关：CC＝0对应于正交中置码，CC＝10和CC＝40分别为标准中定义的128个中置码集合中估计出的平均和最差的情况。
就像期望的，使用正交中置码能够大幅降低错误率。
图3是σ＝2(C/I＝-6分贝)时作为阈值αmax的函数的接收无效帧错误率。
参数CC′代表期望中置码和干扰中置码({ml})之间的互相关，而CC″代表用于估计Pn的中置码和{ml}之间的相关。
图3的图表说明随着阈值αmax变小，这种方法准许丢弃更大比例的无效帧。另一方面，阈值αmax的小值增加被丢弃的有效帧的数目。最佳阈值αmax是能够保证可忽略的有效帧丢失率的最小值。
通过设定该阈值为10-4，从图2可以得出，在选择正交(最佳情况)或随机中置码(最差情况)时，阈值的最佳取值分别约为0.25和0.55。
最后，从图3得到接受无效帧的平均比例，对σ＝0.55约为4·10-2，对σ＝0.25约为5.10-4。这两者之间的差距表明了使用正交中置码的好处。
在图4和5中，对σ＝1，2和3(C/I＝0，-6和-9.5分贝)条件下的互相关的平均情况进行了相同的分析，表明本方法在强噪声信道条件下的表现也同样出色。
下文的表2分别给出了没有DRX、有具有一个、两个、或三个自由无线帧(RF)的DRX的配置下，阈值αmax的最佳取值。这些结果用上述统计方法得到，并且在画在图6和图7中。
如下表2给出优化的αmax值和性能结果 B N αmax拒收有效帧比率 接受无效帧比率没有DRX 4 4 0.25＜10-4 5.10-4具有1个自由RF的DRX 4 3 0.25＜10-4 2.10-3具有2个自由RF的DRX 4 2 0.3＜10-4 2.10-2具有3个自由RF的DRX 4 1 0.4＜10-4 10-1
如表2所说明，αmax的最佳取值与参数N(用于估计α的无线脉冲数目)有关，取值在0.25到0.4之间。对应的接受无效帧错误率取值在5·10-4到10-1之间。有趣的是，错误地接受语音块的最终比例可通过给接受无效帧错误率乘以2-p而获得，其中，在TSM EFR和HR语音信道中，p(校验位个数)等于8。
在蜂窝式数字电信系统的接收机中检测静寂时间使得能够有效拒绝没有传输的脉冲，大幅减小只使用奇偶校验标准所得到的错误率。在蜂窝式数字电信系统的接收机中检测这种静寂时间使得能够在接收到“没有传输的”数据块的时候，暂停接收，也称为断续接收技术(DRX)。就像示范那样，在蜂窝式数字电信系统的接收机中检测静寂时间在采用时分多址技术的数字通讯系统中的应用很有优势，在时分多址技术中，训练序列以时隙脉冲格式呈现。
这里举例说明的方案适用于TD-SCDMA的两种标准变体，移动TD-SCDMA系统(TSM)和TDD低码片速率(TDD-LCR)，其中的训练序列对应于每个脉冲中传输的中置码。只要做很小的修改来使本方法匹配新的帧格式和训练序列，就能够应用于GSM或时分多址的其它标准。
这里描述的方案被适配为以专用硬件或者处理器架构的形式实现，在此公开的基础上实现这样的架构涉及本领域的技术人员的普通的设计能力的应用。
或者，这里描述的方案也可以借助于适当的计算机程序产品，通过对诸如数字信号处理器或者DSP的通用处理器架构进行编程来实现。同样地，在此公开的基础上，适当地对通用处理器架构进行编程落入本领域的技术人员的普通编程能力中。
显然，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，这里所示出的示范实施例的许多改变对本领域一般技术人员是显而易见的。