CN101116258B - 用于确定相关最大值的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于从相关值序列(112)中检测最大相关值的设备(100)。所述设备(100)包括装置(104),所述装置(104)用于根据相关值序列(112)的间隔A、B内的相关值确定基准值,待评估的相关值(120)在间隔A、B之外。用于确定阈值的装置(106)根据基准值(116)提供了阈值(118)。用于将待评估的相关值(120)与针对待评估的相关值(120)确定的阈值(118)进行比较的装置(108)被配置用于根据比较结果提供触发信号(114),所述触发信号(114)指示待评估的相关值(120)是否表示最大相关值。
Description
技术领域
本发明涉及用于确定相关最大值的设备和方法,具体可用于数字传输系统。
背景技术
为了使数字传输系统中的接收机能够与发射机所发送的数字信号同步,发射机发射接收机已知的数字信号。接收机的任务是确定所发送的信号的准确到达时间(TOA)。为了确定到达时间,计算数字接收信号和已知的数字传输信号之间的互相关。随后,检测互相关的幅度最大值,然后根据相关幅度最大值的位置确定该传输信号的到达时间。
如果在相关幅值的预定范围内和/或相关信号的索引1的预定范围内搜索相关幅度最大值,则可以通过确定预定范围内存在的所有相关幅度中的最大值来确定相关幅度最大值。
然而,如果在连续信号(即采样流)中搜索相关幅度最大值,则必须对于已经计算的相关幅度是否表示有效的局部最大值进行连续评估。为了确定这个局部最大值,必须根据当待评估的相关幅度超过阈值时相关幅度最大值在附近的规则来使用特定的阈值。然而,因为这种方法没有提供对改变的传输信道进行调整的可能性,所以这种方法不够灵活并且不精确。由此,可能造成对相关幅度最大值的错误确定。作为相关幅度最大值的错误确定的结果,传输系统中的发射机和接收机不可能同步,或者存在错误的数据传输。
US 5,818,868 A涉及对接收到的数据信号的识别。为此,从接收到的值组中产生平均值,并且基于这个平均值来产生阈值。然后,从该组中得到最大值,并将其与阈值进行比较。所描述的方法不适于根据连续信号断定最大值。
EP 0 654 913 A描述了一种系统,通过该系统可以确定接收到的代码信号基于哪些代码和相位。
US 5,585,429 A描述了一种用于从相关器的输出数据中产生同步脉冲的系统。为此,将合计FIFO所定义的多个输出数据,以获得阈值。将相关器的输出数据与这个阈值进行比较。如果输出数据的值大于阈值,则将产生同步脉冲。
US 6,748,007 B1描述了一种用于断定用于处理信号的阈值的方法。为了断定阈值,考虑预定时间间隔内的信号值。根据这些值断定最大值和平均噪声值。根据最大值和平均噪声值断定阈值。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于断定阈值以确定相关幅值是否为相关最大值的设备,以及一种用于检测相关最大值的设备,以及用于断定阈值以确定相关幅值是否为相关最大值并检测相关最大值的一种方法和一种计算机程序,以便能够根据相关幅值序列对相关最大值进行可靠地确定。
通过权利要求1所述的用于断定阈值的设备、权利要求11所述的用于检测相关最大值的设备、权利要求18所述的用于断定阈值的方法、权利要求19所述的用于检测相关最大值的方法、权利要求20所述的用于断定阈值或检测相关最大值的计算机程序来实现上述目的。
本发明提供了一种用于断定阈值以便根据相关幅值序列确定待评估的相关幅值是否为相关最大值的设备,该设备包括:
用于根据相关幅值序列的间隔内的相关幅值确定基准值的装置,待评估的值在间隔之外;以及
用于根据基准值来确定阈值的装置。
此外,本发明提供了一种用于根据相关幅值序列检测相关最大值的设备,该设备包括:
用于断定阈值的装置;以及
用于将待评估的相关幅值与针对待评估的相关幅值所断定的阈值进行比较的装置,该装置被配置用于根据比较结果来提供触发信号,该触发信号指示了待评估的相关幅值是否为相关最大值。
本发明基于以下发现:通过如下的可靠方式:通过在不考虑当前待评估的相关幅值的同时采用均值连续计算相关基数(correlationfloor),以及基于当前所计算的相关基数来实现关于最大值的判决,可以确定明显从相关基数中突出的局部最大值、以及相关幅度的噪声均值。
本发明方法能够可靠地识别相关幅值序列中的相关幅度最大值。具体地,甚至能够可靠地检测到相关幅值序列中的不确定连续序列中的相关幅度最大值。这有利于在传输系统中可靠地确定用于接收机同步的传输序列中的到达时间TOA。本发明方法的实质优点是:连续断定,以及在计算用于确定相关幅度最大值的阈值时对外部干扰效应的考虑。由此,对于改变的信道属性,以灵活的方式来调整阈值。
根据一个实施例,以预定的因子对所断定的相关基数进行加权。这里,对该阈值因子的有利选择取决于所预期的传输系统。阈值因子的使用具有以下优点:将明显地从相关基数中突出的最大值认为是实际的相关幅度最大值,并且可以用于确定到达时间。
根据另一个实施例,通过将被分成两个的平均窗放置在待评估的相关幅值的位置附近、以及对于分开的平均窗口内的相关幅值执行平均,来连续地计算相关基数。将平均分成两部分(即对可能的相关峰值之前和之后的相关基数的平均)有利于避免由于相关基数的突然增加而造成的错误检测。例如,当在接收信号中,最初只存在接收机噪声,但是随后开始传输非常强的干扰时,可能会发生这种在非常短时间内高达到一个单一采样的增加。然后,相关幅度将逐步增大,而不存在相关峰值。然而,实际上,由干扰所引起的较高的相关幅度也被认为是升高的相关基数,在该相关基数中,要对所搜索信号的峰值进行搜索。为了防止将相关基数的逐步增大错误检测为多次从先前的相关基数中突出的峰值,将平均窗口放置在相关峰值的可能位置之前和之后是有利的。
根据另一个实施例,在检测到相关幅度最大值之后紧跟预定等待时间段,在该预定等待时间段内不可再检测到其它相关幅度最大值。这种等待时间段具有以下优点:对于多路信道,将不再检测到随后路径的相关最大值。这里的等待时间段取决于两个连续相关最大值之间的期望距离,该距离是根据传输信号序列的设置产生的,用于所发出的信号内的同步。
根据另一个实施例,断定相关幅度曲线的反向点。具体地,在所检测到的主最大值之前,立即确定反向点。确定反向点具有以下优点:由于对于适合的传输信号,反向点对于多径传播没有相关幅度最大值那么敏感,所以可以明显更加准确地确定到达时间。这意味着,后续路径对反向点位置的影响没有对最大值位置的影响大。此外,反向点对于噪声具有更强的鲁棒性。
附图说明
下面将参考附图,对本发明的优选实施例进行更详细的说明,在附图中:
图1示出了用于检测相关最大值的设备,所述设备具有根据本发明实施例的用于断定阈值的设备;
图2是相关幅度信号的图示;
图3是具有滑动窗均值的相关幅度信号的另一个图示;
图4是相关幅度最大值的图示;
图5a是相关幅度信号的图示;
图5b是在根据阈值的相关峰值的检测之间的连接的图示;
图6是根据本发明的另一个实施例的用于检测相关最大值的设备的方框图;
图7是具有根据本发明实施例的用于检测相关幅度最大值的设备的接收机的方框图;以及
图8A到图8I是用于图7中所示的实施例的参数的概括。
具体实施方式
在对本发明的优选实施例的以下描述中,将相同或相似的附图标记用于各种附图中所表示的并具有相同行为的那些元素,从而省略了对这些元素的重复描述。
图1示出了用于检测相关最大值的设备100的方框图,设备100具有根据本发明的实施例用于断定阈值的设备102。根据本实施例,用于检测相关最大值的设备100是数据传输系统中接收机(图1中未示出)的一部分。为了使接收机与接收到的信号同步,接收机连续地执行接收到的信号值和存储在接收机中的已知发射信号值之间的互相关,这典型地在接收到的信号中周期出现。在接收机中计算的相关幅度形成了连续的相关幅值信号,即相关幅值的采样流。从相关幅值序列中搜索相关最大值,以确定所搜索的包括已知传输信号值的信号的到达时间。随后,将来自相关幅值序列的当前出现或当前待评估的相关幅度称为待评估的相关幅值。
用于断定阈值以确定待评估的相关幅值是否为相关最大值的设备102包括用于确定基准值的装置104以及用于确定阈值的装置116。用于检测相关最大值的设备100还包括比较装置108。
用于检测相关最大值的设备100被配置用于接收相关幅值序列112。由用于确定基准值的装置104接收相关幅值序列112。用于确定基准值的装置104被配置用于根据相关幅值序列112的子范围形成基准值116,并向用于确定阈值118的装置106提供所述基准值116。
用于确定阈值的装置106被配置用于根据基准值116来确定阈值118,并向比较装置108提供所述阈值118。
比较装置108被配置用于将当前待评估的相关幅值120与阈值118进行比较,该相关幅值120来自相关幅值序列112。根据比较结果,比较装置108被配置用于提供触发信号114。触发信号114指示了所评估的相关幅值120是相关最大值或相关最大、还是非相关最大。为此,比较装置108被配置用于将待评估的相关幅值120与阈值或限制值118进行比较。根据本实施例,触发信号114指示了在待评估的相关幅值120超过阈值118时的最大值。
根据本实施例,用于确定基准值的装置104被配置用于根据相关幅值序列112的相关幅值来形成基准值116,该相关幅值在相关幅值序列112的子域或间隔内,待评估的相关幅值112在间隔以外。用于确定基准值116的装置104被配置用于通过组合(例如对相关幅值序列112的间隔内的相关幅值的平均)形成基准值116。根据本实施例,根据用于确定基准值的装置104中间隔内的相关幅值来形成算术平均值。因此,基准值116与相关基数、或从中形成基准值116的间隔内的相关幅度的噪声平均值相对应。
根据另一个实施例(图1中未示出),在用于确定基准值的装置内,根据相关幅值序列的另一个间隔内的相关幅值形成另一个基准值,待评估的基准值位于该间隔和另一个间隔之间。根据本实施例,根据基准值和另一个基准值来确定公共基准值。例如,这可以通过对基准值和另一个基准值进行算术平均来实现。这里,相关幅值序列中的多个相关幅值可以位于该间隔和另一个间隔之间。根据本实施例,将待评估的相关幅值集中设置在该间隔和另一个间隔之间,并且该间隔和另一个间隔大小相等。
用于确定阈值108的装置106被配置用于根据基准值116来确定阈值118。为了能够将待评估的相关幅值120认为是实际相关幅度最大值,并能够将其用于确定传输序列的到达时间,待评估的相关幅值120必须满足峰值比相关基数高预定因子的准则。由基准值116来确定相关基数。因此,根据本实施例,通过将基准值116与阈值因子相乘,阈值118增长。阈值因子或加权因子取决于所预期的传输系统。用于确定阈值的装置106被配置用于使用预定的加权因子对基准值116进行加权,并由此断定阈值118。可以将加权因子永久地存储在用于确定阈值的装置106中,或者该加权因子可以是可变地可调的。
图2示出了相关幅度的连续计算的过程。相关幅值序列112包括在水平时间轴上标绘的时间上的连续相关幅值。在垂直方向上标绘相关幅值的绝对值。相关幅值序列112呈现出非常大量的局部最大值,然而这些局部最大值由于噪声和其他不期望的影响造成。只有一个局部最大值260明显从相关基数、相关幅度的噪声平均值中突出。
为了判决相关最大值是否在T时刻附近,在时刻T之前和之后估计该相关基数。可选地,也可以只在时刻T之前估计相关基数。这使得能够较快地确定待评估的相关幅值是否为相关幅度最大值。可以省却在时刻T之后、具体是在传输系统中可以排除突然增大的相关基数值时估计相关基数。
根据图2,时刻T定义了待评估的相关幅值260的到达时间或评估时间,相关幅值260是图2中的相关幅度最大值。根据本实施例,一方面,计算平均值块A上的相关基数,另一方面,计算平均值块B上的相关基数。平均值块A、B分别指出了相关幅值序列112的两个子间隔,在两个子间隔中计算基准值。根据本实施例,平均值块A、B的间隔大小相同,并且具有宽度windowlength_mean。因此,在平均值块A、B中,分别存在相关幅值序列112的相同数量的相关幅值或采样。
可选地,平均值块A、B可以具有不同的大小。平均值块A、B远离时刻T,时刻T与相关幅值序列112中待评估的相关幅值相对应。从图2中可以看出,不考虑点T周围的预定区域C,以避免造成错误判决。每种情况下所预期的点T之前和/或之后的非使用区域C是多个相关幅值或采样,多个相关幅值或采样的数量对应于差windowlength_total-windowlength_mean。参数windowlength_total定义了时刻T和平均值块A、B中距离时刻T最远的相关幅值采样所对应的时刻之间的采样的数量。
图3示出了下面也称之为corr的相关幅值序列112的另一个图示,以及与加权后的基准值116和/或加权后的相关基数相对应的阈值118的曲线。由于针对每个待评估的相关幅值120来对基准值116和阈值118进行连续计算,所以基准值116和阈值118是根据相关幅值序列112的单独采样的连续序列。在下文中,还将相关基数称为mean_corr,并将用于对基准值116进行加权的加权因子称为peakmean_tresh。
从图3中可以看出,相关幅值序列112包括多个单独的相关幅值或采样,360a、360b。由附图标记360a表示在时间上设置在相关幅值260之前的相关幅值,并由附图标记360b表示时间上连续的相关幅值。根据图2,由A、B来表示在T时刻处的待评估的相关幅值260周围的平均值块A、B。接下来,间隔C指示平均值块A、B之间的距离,将待评估的相关幅值260设置在间隔C的中间。
从图3中可以清楚地看出,为什么不在相关基数的计算中考虑在时刻T处所估计的采样260周围的特定区域C。因为在区域C中的相关基数明显低于区域A、B中的相关基数,在区域A、B中,峰值的影响使相关基数必须明显增加,所以空间隔C导致对相关最大值260的检测变得更容易。这个结果回到对传输序列的选择,从而导致产生相关峰值。在相关流最小的直接环境下,导致相关峰值的序列优选地用于这种相关序列。因此,根据相关序列来确定间隔C的宽度,该相关序列用于产生用于同步的相关峰值。
图4示出了在连续信号处理中检测最大值的另一个准则。在进行判决之前,根据本实施例,关于针对其向外部产生触发信号的新的最大值是否在附近,需要满足若干条件以避免检测到错误峰值。为此,除了当前待评估的相关幅度260以外,将另一个相关幅值360a与针对这些值260、360a所断定的相关基数值或阈值一起暂时存储在存储器(图中未示出)中。
随后,AK和BK应该是放置在存储器buffer_corr(图中未示出)中的相关幅值采样。AM和BM应该是存储器buffer_meancorr(图中未示出)中的相关基数的关联值。将AK称为最早采样,而将BK称为相关幅值序列112中的当前步骤中所包括的采样,使用BK做出针对AK的最大相关判决。从图4中可以看出,相关幅值AK、BK均在阈值118之上,并因此是可能的相关最大值。为了判决相关幅值AK、BK之一是否是相关最大值,在存储器buffer_corr中需要两个采样AK和BK。针对最大值,所估计的采样AK必须大于或等于最后读取的采样BK。
为了确定多路径信道的信号序列的到达时间,应该只估计第一信号路径的到达。因此,只有满足以上准则的第一最大值对于相关幅度最大值的检测是有益的。因此,优选地,在检测到第一最大值之后,在一定等待时间内切断检测器,使得不再检测后续路径。由于发射机通常周期性地发射接收机中已知的序列,并将该序列用于相关,以便能够连续确定位置和/或TOA,在等待时间段到期之后接通检测器,以便能够针对下一个传输信号的到达而确定其到达时间。
图5a示出了相关幅值序列112的一部分,具体为三个相关幅度最大值260、560、560′,其中相关最大值260、560′与实际最大相关幅值相对应,而相关最大值560是由多径传输引起的,因此不是针对同步的有效最大值。使用多径传播,除了直接路径的最大值的检测以外,可以以一定的延迟来检测一个或甚至若干个另外的峰值,然而对此不设置触发信号。在本实施例中,当检测到有效相关最大值时,将触发信号设置等于1。为了防止触发信号由多径传播所产生的最大值所复位,在预定等待时间段内对检测装置去激活。在本实施例中,等待时间段由minsamples_bw2peaks表示。需要外部参数minsamples_bw2peaks来表示相关序列112中处于最小值的多少个采样需要存在于两个有效峰值260、560′之间,以能够向外部给出触发信号。为此,如果所检测到的最后峰值发生在至少minsamples_bw2peaks采样之后,则存储检测到最后有效最大值的时间,并将内部参数samples_lastpeak设置成0值。对于1到minsamples_bw2peaks之间的所有其他值(参数samples_lastpeak中的2个),虽然可能满足其他条件,但是检测不到新的最大值。在图5a中,因为在相关幅值260被检测为有效最大值之后,相关幅值560存在于间隔minsamples_bw2peaks内,所以相关峰值560没有被检测为有效组合最大值。
根据另一个实施例,对从其中断定相关幅值的组合幅值、或信号进行上采样,以便使用比采样时钟更加改进的方式来执行对相关幅度最大值的检测。这只表示采样时钟中的关联相关幅值之间的内插的特定形式。因此,例如在组合部分相关之后,通过对复相关幅值进行上采样,可以实现到达时间的估计的精确度的提高。这通常是依靠零插入和低通滤波来实现的。随后,计算上采样后的复相关幅值的幅度,并且将该幅度用于另外的操作。通过上采样滤波器,采样可以变成负数。然而,对于负数值,可以不存在相关峰值,这也就是为什么排除比零小的采样的情况。有效相关幅值必须大于零。
为了在图4中的采样BK时刻处可以识别新的相关最大值,必须满足以下条件。作为第一条件,检测到的最后峰值必须发生在大于minsamples_bw2peaks采样的时间之后,也就是必须采用samples_lastpeak>minsamples_bw2peaks-1,因此在算法中必须采用samples_lastpeak=0。由此,减少了由于多径传播的干扰作用。
作为第二条件,图4中的相关幅值AK和相关基数AM必须大于零。
作为第三条件,图4中的相关幅值AK必须大于加权因子peakmean_thresh与相关基数值AM的乘积,即必须采用AK>peakmean_thresh*AMb。这保证了相关幅度AK在阈值之上。
作为第四条件,AK必须大于或等于BK,即必须采用AK≥BK。
第一条件已经导致所有点都直接跟随在所检测到的最大值之后,这里排除了也满足第四条件的那些点。如果第一条件不存在,则根据图4需要三个采样AK、BK和CK,以检测最大值。在这种情况下,如果在图4中采样CK小于采样AK,并且如果采样AK将同时大于或等于采样BK,则在AK处将会存在最大值。
如果满足所有的四个条件,则设置触发信号trigger=1,并且将值AK与AM之比peak2mean传递到中央运算单元(图中未示出)。
图5b示出了用于根据阈值示出相关峰值的错误检测概率的图示。在水平轴上,相对于相关幅值表示阈值。将图5b中所示的错误概率应用于随机挑选的独立相关幅值,该独立相关幅值很可能是相关峰值的候选。如果要在相关幅值序列中检测相关峰值,则错误检测概率因此会相应增大。
除了由于所检测到的相关峰值的估计到达时间,还可以提供该估计的质量。为此,根据实施例,计算相关峰值(即认为是最大值的相关幅值)与关联相关基数之比。这个值越大,最大值的检测则越可靠。可选地,可以估计当前的信噪比SNR。根据本发明的实施例,使用这种SNR估计,并且将所估计的SNR作为质量值输出,以便能够评估最大值检测的可靠性。
当仅存在一个传播路径、和/或当第一路径明显强于后续路径、和/或当所有后续路径明显比第一路径晚到达并且比第一路径弱时,SNIR(SNIR=信号与噪声加干扰之比)是适合的质量测量。利用特定的设置,对于-20db到+10db之间的SNIR,SNIR估计是可靠的。为了断定SNIR估计,确定子采样光栅中的平方相关幅度的最大值。
对噪声、干扰和诸如量化和互调之类的其他干扰源的干扰的平均免疫力的估计出现于接收到的整个脉冲串期间。为此,预计只将第一可解路径作为有用信号。将所有后续路径当作干扰。因此,在两个路径无解地相互靠近时,可以估计高SNR。不过,第二路径可以严重地恶化对第一路径的TOA估计。其结果是,SNIR质量测量只适用于可解路径,其中的第一个路径是最强的。
在SNIR估计中,以及在将比特键入长脉冲串时,由于三个方面的影响而产生差错。首先,传输比特==0的发射序列的能量与传输比特==1存在微小差异。此外,在采样期间没有发现准确的相关峰值,而只在其边缘发现一个点时,产生差错。此外,频率偏移导致差错。
根据另一个实施例,在相关幅值序列112中,搜索预期窗口中的主最大值之前的反向点。这意味着,首先,确定主最大值,随后,在相关幅度曲线112上及时返回直至找到第一反向点。为了搜索反向点,需要对相关幅值函数112进行第一和第二微分。因为该方程只以采样方式出现,所以可以只以近似的并且仍然是采样的方式来计算微分。因此,反向点的位置最初只在过采样光栅或采样光栅中是可检测的。为了以较高精确度的方式来确定反向点的位置,最终也需要执行例如采样之间和/或反向点周围的采样时间之间的线性内插。根据对反向点位置的相当高的可解估计中,最终可以通过高精确度的方式来确定到达时间。例如,从图5a中可以得到相邻采样之间的内插。例如,由十字对单独的采样(例如最大相关幅度260、560、560’)进行标记,以及连接单独采样的连线表示单独采样的内插。
图6示出了用于根据相关幅值的连续序列112检测相关最大值的设备100的另一个实施例的图示。将相关幅值序列112作为输入112提供给检测设备100。依靠对相关最大值的检测,输出触发信号114。用于检测相关最大值的设备100包括用于断定阈值的设备102,设备102具有用于确定基准值的装置104和用于确定阈值的装置106。此外,用于检测相关最大值的设备100包括用于将阈值118与待评估的相关幅值120进行比较的装置108。
在本实施例中,用于确定基准值的装置104包括用于形成移动平均值的装置632、延迟装置634、以及加法装置636。用于形成连续均值的装置632被配置用于连续地形成相关幅值序列112中的接收到的相关幅值的均值。该均值由参数windowlength_mean所确定的间隔长度组成。将当前所提供的移动均值提供给加法装置636和延迟装置634作为第一基准值644。延迟装置634被配置用于将接收到的基准值644延迟多个采样,采样的数量取决于参数646 windowlength_total和windowlength_means。延迟装置634被配置用于将延迟后的基准值作为第二基准值648提供给加法装置。加法装置636被配置用于将从第一间隔中形成的第一基准值644与从相对不新近的间隔中形成的第二基准值648相加,并将其作为基准值650提供给用于确定阈值118的装置106。在本实施例中,用于确定阈值的装置106是乘法装置,用于将基准值650与预定常数相乘,并将乘积作为阈值118提供比较装置108。可选地,还可以在比较装置108中执行对基准值650的加权。
用于检测相关最大值的设备100包括另一个延迟装置652,该延迟装置652被配置用于将相关幅值序列112中的相关幅值延迟由参数654 windowlength_total所定义的多个采样,并将其提供给比较装置108。这保证了比较装置108在已定义的评估时间处接收待评估的相关幅值120,以及对于待评估的相关幅值120所计算的阈值118。此外,将参数656 peakmean_thresh和minsamples_bw2peaks提供给比较装置108。
在对用于检测相关最大值的设备100的以下描述中,将另一个延迟装置652称为块0-6-1,将用于计算均值的装置632称为块0-6-2,将延迟装置634称为块0-6-3,将加法装置636称为块0-6-4,将乘法装置106称为块0-6-5,以及将比较装置108称为块0-6-6。通过信号Net13向块0-6-1和块0-6-2提供相关幅值序列112。块0-6-1通过信号Net76连接到块0-6-6。块0-6-3和块0-6-4通过Net49连接到块0-6-2。块0-6-3通过Net50连接到块0-6-4。块0-6-4通过Net55连接到块0-6-5,以及块0-6-5通过Net67连接到块0-6-6。在数据类型的仿真环境下(图中未示出),所提到的Net可以是实际存在的,并且可以包括数据率B_block_4(tbc)。
将用于检测相关最大值的设备100称为块0-6。在块0-6中,将找到所有相关最大值,并且针对每个找到的最大值,向功能层0(图中未示出)提供触发脉冲。因此,如果没有检测到新的最大值,则该层的输出触发只拥有0值,以及如果检测到了最大值,则该层的输出触发拥有值1。为了在相关信号输入112中找到所有相关峰值,并响应于找到相关峰值而输出触发脉冲,首先需要在层0-6处计算输入信号Input的相关基数,借助于该相关基数,每个采样都可以在块0-6-6中的该层的结束处对于是否存在新的最大值做出判决。为了在装置104中计算相关基数,需要参数windowlengh_mean和windowlength_total,将这些参数从外部传递到层次结构的该层中。
首先,在块0-6-2中,在windowlengh_mean采样长度的窗口上计算到达输入端的信号Input的移动均值。针对对于当前待评估的相关幅值120是否是相关最大值的判决,必须在该点之前和之后考虑相关基数,但是同时,不考虑该点周围的预定区域,以避免块0-6-6中的错误判决。认为该点之前和/或之后的未使用区域的幅度分别是(windowlength_total-windowlengh_mean)采样。
为了满足上述两个条件,在块0-6-4中,将在块0-6-3中延迟了(2*windowlength_total-windowlengh_mean)采样的信号与从平均中产生的信号相加。在图2中,这与将平均值块A与平均值块B相加相对应。
因为两个平均值块A、B(图2中所示)的相加需要使功率加倍,所以在块0-6-5将输入信号的采样乘以0.5。将在相关基数的计算结尾处获得的信号称为mean_corr。
对于由平均值块A、B所产生以导致了对于待评估的相关幅值的判决的组合基数值,在块0-6-1中,将到达输入端处的相关信号延迟(windowlength_total)采样。将延迟后的相关信号称为corr。此时,可以将两个信号corr和mean_corr传递到块0-6-6中,以便确定相关最大值的位置。
此时,将在之前已经在层0-6处计算的信号corr和mean_corr施加到块0-6-6。这里,corr指延迟后的相关信号,而mean_corr指相关基数的相应的关联值。
此外,在层0-6-6中,也需要从外部传递到这个层的参数peakmean_thresh和minsamples_bw2peaks。
对于一对输入采样(corr、mean_corr)中的每个,块0-6-6提供了具有元素0或1的输出采样触发。针对每个检测到的最大值,在采样时钟B_clock_4中向外部输出1,否则输出0。
在块0-6-6的开始处,将内部参数samples_lastpeak设置为0值。利用参数samples_lastpeak以避免由于多径传播的峰值的错误检测。
在可以对于是否存在最大值进行判决之前,信号corr的两个连续采样最初需要存在于buffer_corr中,并且信号mean_corr中的两个关联值需要存在于buffer_meancorr中。
因此,对于输入采样的第一对(corr、mean_corr),向外部输出输出信号trigger=0,而无需进行判决。一旦读入了第二采样对,则可以针对第一读入的相关采样来做出对于最小值的判决。如果这是最大值,则设置参数samples_lastpeak=1以及设置trigger=1,即向外部输出1。然而,如果不存在最大值,则在触发信号中传递0。
因为这只是在第(n+1)个输出采样“位置”获得了对于是否在第n个相关采样corr中检测到新的最大值的信息,所以这导致了与输入信号相比输出信号延迟了1。
在另一个处理中,在对于最大值进行判决之前,缓冲器中的最早采样buffer_corr由新的输入采样corr所代替,并且因此,由输入采样mean_corr来代替缓冲器中的最早采样buffer_meancorr。此外,将trigger设置为0,并且如果参数samples_lastpeak不同于0,则将其增加1。然后,如果对该参数,samples_lastpeak=minsamples_bw2peaks-1是真的,则将samples_lastpeak重新设置等于0,并且直到最大值的下一次检测才改变此值。
图7示出了具有根据本发明的实施例的用于检测最大相关幅值的设备100的接收机的方框图。混频器772以采样时钟B_clock,将混频到(复合)基带的接收信号770传递到滤波器774。滤波器774连接到混频器772的下游。由匹配滤波器774所产生的接收信号与后续相关块776中的已知信号序列相关。相关块776被配置用于连续地提供相关幅值,随后根据该相关幅值确定最大值。可以在随后的上采样块778中对相关幅值进行上采样。在用于检测相关最大值的后续设备中,计算相关最大值的位置并输出触发信号。
在随后的图8a到8i中,定义了前述参数。
参数windowlength_total定义了用于平均的采样的数量,加上那些在平均中没有考虑的采样,这是因为这些采样位于此间隔和待评估的相关幅值之间。
参数windowlengh_mean定义了用于平均的采样的数量。
参数peakmean_thresh描述了必须由相关和相关的平均值之比超过的阈值。
参数minsamples_bw2peaks描述了两个可检测的峰值之间的最小差。
参数peak2mean定义了在检测到峰值的情况下相关幅值与相关基数之比取一个小数位。
参数t_noprecorrvals定义了期望相关峰值之前的相关幅值的数量。
参数t_SNIRcorrfact定义了针对T脉冲串的估计SNIR的长度修正因子。
参数t_SNIRtresh定义了所估计的SNIR的阈值,根据该阈值,认为在T脉冲串中所检测到的峰值是有效的。
toa定义了T脉冲串开始的估计到达时间,T脉冲串是接收机已知的并用于相关的信号序列。
即使在前述实施例中,参考了数字通信系统,本发明方法还可以用于检测针对所需要的值的任意序列的阈值和/或最大值。如果该值的序列是相关值或相关幅值的序列,则这些可以通过互相关、自相或其他类型的相关来断定。单独相关幅度还可以由单独部分相关幅值组成。可以使用相关幅度最大值的检测和/或相关幅度最大值的出现时间、以及因而接收到的值序列的到达时间,除了同步以外,还可用于所有任何其他目的,在其中,要确定用于相关的已知序列的到达时间。
依靠环境,用于断定阈值的本发明方法以及用于检测最大相关幅值的本发明方法可以以硬件或软件来实现。可以在数字存储介质中执行该实现,具体是具有电可读控制信号的盘或CD,该电可读控制信号可以与可编程计算机系统合作,以便执行相应的方法。通常,本发明还存在于具有存储在机器可读载体中的程序代码的计算机程序产品,以便在计算机程序产品在计算机上运行时执行本发明方法。换言之,本发明因此可以实现为具有用于在计算机程序在计算机上运行时执行本方法的程序代码的计算机程序。
Claims (16)
1.一种用于根据相关幅值序列(112)检测相关最大值的设备(100),所述设备包括:
用于断定阈值(118)的装置(102),用于根据相关幅值序列(112)确定待评估的相关幅值(120;260)是否是相关最大值,其中所述用于断定的装置(102)包括:
用于确定基准值的装置(104),所述用于确定基准值的装置(104)实现用于将分成两部分的平均窗放置在待评估的相关幅值(120;260)附近,以确定相关幅值序列(112)的相关幅值的第一间隔(A)和另一个间隔(B),其中,第一间隔(A)和另一个间隔(B)中的每一个都包括预定数量的相关幅值,并且待评估的相关幅值位于第一间隔(A)和另一个间隔(B)之间,以及
其中,用于确定基准值的装置(104)还实现用于根据第一间隔(A)内的相关幅值确定基准值(116)、以及根据另一个间隔(B)内的相关幅值确定另一个基准值;以及
所述用于断定的装置(102)还包括:用于根据所述基准值(116)和另一个基准值来确定阈值(118)的装置(106);
其中,所述用于根据相关幅值序列(112)检测相关最大值的设备(100)还包括:
用于将待评估的相关幅值(120;260)与针对待评估的相关幅值所确定的阈值(118)进行比较的装置(108),所述用于比较的装置(108)被配置用于根据所述比较结果来提供触发信号(114),所述触发信号指示待评估的相关幅值是否是相关最大值。
2.如权利要求1所述的用于检测的设备,其中,所述用于确定基准值的装置(104)被配置用于通过从第一间隔(A)和另一个间隔(B)内的相关幅值中得到均值来确定基准值(116)和另一个基准值。
3.如权利要求1所述的用于检测的设备,其中,用于确定阈值的装置(106)被配置用于通过使用预定的加权因子给基准值(116)加权来确定阈值(118)。
4.如权利要求1所述的用于检测的设备,所述用于断定的装置(102)还具有用于根据接收序列和发射序列之间的相关来确定相关幅值序列(112)中的相关幅值的相关装置(776)。
5.如权利要求1所述的用于检测的设备,其中,在待评估的相关值(120;260)与第一间隔(A)和/或另一个间隔(B)之间存在相关幅值序列(112)中的多个(C)相关幅值。
6.如权利要求5所述的用于检测的设备,其中,在待评估的值(120;260)与第一间隔(A)和/或另一个间隔(B)之间变化的相关幅值的数量(C)取决于发射序列的长度。
7.如权利要求1所述的用于检测的设备,其中,相关幅值序列(112)中的相关幅值在时间上连续;以及
其中,用于确定基准值的装置(104)包括平均值装置(632),所述平均值装置(632)用于提供根据另一个间隔(B)内的相关幅值的所述另一个基准值,作为与第一间隔(A)的间隔大小和另一个间隔(B)的间隔大小相对应的多个相关幅值的移动平均值;以及
延迟装置(634),用于提供根据第一间隔(A)内的相关幅值的所述基准值(116)作为延迟后的基准值,所述延迟装置(634)被配置用于根据第一间隔(A)的宽度和第一间隔(A)与另一个间隔(B)之间的距离来对移动平均值进行延迟;以及
加法装置(636),用于将移动平均值和延迟后的基准值相加。
8.如权利要求1所述的用于检测的设备,其中,相关幅值序列(112)中的相关幅值是互相关幅值。
9.如权利要求1所述的用于检测的设备,其中,相关幅值序列(112)是相关幅值的连续序列。
10.如权利要求1所述的用于检测的设备,所述用于比较的装置(108)还包括用于存储待评估的先前相关幅值(360a)的存储装置,此外所述比较装置(108)还被配置用于根据待评估的相关幅值(120)与先前所存储的相关幅值(360a)的比较来提供触发信号(114)。
11.如权利要求1所述的用于检测的设备,其中,所述用于比较的装置(108)包括去激活装置,由于检测到最大相关幅值,所述去激活装置被配置用于在预定等待时间段内对比较装置进行去激活,所述等待时间段取决于两个周期性连续的相关最大值之间的预定时间距离。
12.权利要求1所述的用于检测的设备,还包括用于确定相关幅值序列(112)的反向点的装置,所述装置被配置用于响应于所检测到的相关最大值来提供与最大相关幅值之前的反向点的出现有关的时间信息。
13.如权利要求12所述的用于检测的设备,其中,所述时间信息指示在相关最大值和反向点之间变化的相关幅值的数量。
14.如权利要求12所述的用于检测的设备,还包括配置用于对相关幅值序列(112)进行内插的内插装置,以及
用于确定反向点的装置,被配置用于基于所述内插来执行对反向点的计算。
15.如权利要求1所述的用于检测的设备,还包括用于确定所检测的相关最大值的幅度和基准值之差的装置。
16.一种用于根据相关幅值序列检测相关最大值的方法,所述方法包括:
断定阈值(118);以及
将待评估的相关幅值(120;260)与针对待评估的相关幅值所断定的阈值(118)进行比较,然后根据所述比较结果,提供触发信号(114),所述触发信号指示待评估的相关幅值是否是相关最大值,
其中断定阈值的步骤包括:
将分成两部分的平均窗放置在待评估的相关幅值附近,以确定相关幅值序列(112)的相关幅值的第一间隔(A)和另一个间隔(B),其中,第一间隔(A)和另一个间隔(B)中的每一个都包括预定数量的相关幅值,并且待评估的相关幅值位于第一间隔(A)和另一个间隔(B)之间;
根据第一间隔(A)内的相关幅值确定基准值(116),以及根据另一个间隔(B)内的相关幅值确定另一个基准值;以及
根据所述基准值和另一个基准值来确定阈值(118)。
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