CN106888180A - 信号检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种信号检测方法及其装置，该方法包含取出一信号的一第一周期成分与相邻于第一周期成分的至少一第二周期成分；将第一周期成分与至少一第二周期成分中的每一第二周期成分分别相减后平方，以计算出至少一第一平方值，再将其加总而取得一第一检测参数；将第一周期成分与至少一第二周期成分中的每一第二周期成分分别相加后平方，以计算出至少一第二平方值，再将其加总而取得一第二检测参数；将第二检测参数除以第一检测参数以取得一检测函数；当检测函数的数值大于或等于一临界值时，判断检测到信号，当检测函数的数值小于该临界值时，判断未检测到信号。

Description

信号检测方法及装置

技术领域

本发明涉及一种信号检测方法及装置，尤指一种可用于一通信系统的信号检测方法及装置。

背景技术

电力线通信(Power Line Communication，PLC)为近年来发展出的通信技术，其可将封包、数据或资讯利用现有电力线进行传输。由于电力线路涵盖的范围和普及度远高于目前各种有线的通信线路，使用者不需额外铺设线路，只需要透过电源插座即可进行数据传输。

由于电力线通信系统中的信号传递往往伴随着电力的传送，因此容易受到杂讯或直流信号的干扰。在已知技术中，信号的检测是在接收端设置一延迟相关器(delaycorrelator)，用来判断前置(preamble)信号中的重复周期信号。然而，上述延迟相关性的信号检测方式在杂讯较大时无法顺利检测出前置信号，特别是在电力线通信网路中，往往因为大量杂讯的存在而无法顺利进行信号检测。此外，当通道中直流信号较大时，也可能造成信号检测的误判，因而降低信号判断的可靠度，以造成整体信号处理效率的下降。有鉴于此，实有必要提出一种新的信号检测方法，以解决上述问题。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种用于一通信系统的信号检测方法及装置，其可用于例如电力线通信系统等杂讯较大的环境，能够有效降低杂讯和直流信号对信号检测所造成的干扰。

本发明揭示一种信号检测方法，用来检测一通信系统中的一信号。该信号检测方法包含有取出该信号的一第一周期成分与相邻于该第一周期成分的至少一第二周期成分；将该第一周期成分与该至少一第二周期成分中的每一第二周期成分分别相减后进行平方，以计算出至少一第一平方值，再将该至少一第一平方值加总，进而取得一第一检测参数；将该第一周期成分与该至少一第二周期成分中的每一第二周期成分分别相加后进行平方，以计算出至少一第二平方值，再将该至少一第二平方值加总，进而取得一第二检测参数；将该第二检测参数除以该第一检测参数，以取得一检测函数；以及当该检测函数的数值大于或等于一第一临界值时，判断检测到该信号，当该检测函数的数值小于该第一临界值时，判断未检测到该信号。

本发明另揭示一种信号检测装置，用来检测一通信系统中的一信号，该信号检测装置包含有一第一延迟单元、一第一运算单元、一第二运算单元、一除法器及一第一判断模块。该第一延迟单元可用来对该信号的一第一周期成分进行延迟，以取出相邻于该第一周期成分的一第二周期成分。该第一运算单元耦接于该第一延迟单元，其中，该第一运算单元包含有一减法器、一第一平方单元及一第一加总单元。该减法器可用来将该第一周期成分与该第二周期成分相减，以取得一相减结果。该第一平方单元可用来对该相减结果进行平方，以计算出一第一平方值。该第一加总单元可用来对一周期中的该第一平方值加总，以取得一第一检测参数。该第二运算单元耦接于该第一延迟单元，其中，该第二运算单元包含有一加法器、一第二平方单元及一第二加总单元。该加法器可用来将该第一周期成分与该第二周期成分相加，以取得一相加结果。该第二平方单元可用来对该相加结果进行平方，以计算出一第二平方值。该第二加总单元可用来对该周期中的该第二平方值加总，以取得一第二检测参数。该除法器耦接于该第一运算单元及该第二运算单元，可用来将该第二检测参数除以该第一检测参数，以取得一检测函数。该第一判断模块耦接于该除法器，可用来接收该检测函数，并于该检测函数的数值大于或等于一第一临界值时，判断检测到该信号，于该检测函数的数值小于该第一临界值时，判断未检测到该信号。

附图说明

图1为一电力线通信系统中一封包的前置信号格式的示意图。

图2为本发明实施例一信号检测流程的示意图。

图3A为本发明实施例一信号检测装置的示意图。

图3B为本发明实施例另一信号检测装置的示意图。

图4A为本发明实施例一前置信号及接收端电路进行前置信号检测的示意图。

图4B为直流信号存在时一前置信号及接收端电路进行前置信号检测的示意图。

图5为本发明实施例一匹配滤波器的示意图。

图6为本发明实施例匹配滤波结合检测函数的计算方式的示意图。

图7为直流信号存在时接收端电路结合检测函数及匹配函数以进行前置信号检测的示意图。

符号说明

L 周期

p[n] 周期成分

20 信号检测流程

200～212 步骤

30、30’ 信号检测装置

302 延迟单元

310、320 运算单元

312、322 减法器

314、324 平方单元

316、326 加总单元

318、328 置换单元

330 除法器

340 判断模块

S₁[n] 第一检测参数

S₂[n] 第二检测参数

ξ[n] 检测函数

50 匹配滤波器

502_1～502_(L-1) 延迟单元

504_1～504_L 乘法器

506 加总单元

508 判断模块

r[n] 接收信号

r[n]～r[n-(L-1)] 接收信号成分

p[n] 预设信号

p[L-1]～p[0] 预设信号成分

m[n] 匹配函数

η₁、η₂ 临界值

600 逻辑电路

具体实施方式

如上所述，在一般通信系统中，接收端采用一延迟相关器(delay correlator)来进行信号检测，延迟相关器会持续运作，以判断接收到的信号是否包含前置(preamble)信号中的重复周期信号。若判断出前置信号时，代表封包到达接收端，因此接收端会开始接收信号；若未判断出前置信号时，接收端则不会进行接收，并持续进行检测。

以电力线通信(Power Line Communication，PLC)系统的信号传输为例，接收端会持续判断是否检测到前置信号。根据电力线通信协定，每一封包的前置信号具有固定的周期性格式。请参考图1，图1为一电力线通信系统中一封包的前置信号格式的示意图。如图1所示，前置信号包含9个周期成分，每一周期成分的长度为L，6.5个周期成分为SYNCP，后方的2.5个反相的周期成分为SYNCM，在前置信号的最前端包含半个周期长度的信号。

延迟相关器的运作方式将前置信号延迟一个周期L之后，与其本身进行积分，其计算方式如下：

其中，p(t)和p(t-L)代表信号的两相邻周期成分，w(t)及w(t-L)则代表信号中的杂讯。由于p(t)和p(t-L)为相同周期信号的两周期成分，具有极高的相关性(即信号波形相同或近似相同)。因此，积分后可产生较大的输出值，接收端即可根据此输出值来判断是否接收到前置信号。然而，当通道中的杂讯较大或信号衰减量较多，造成杂讯远大于信号时，第(1)式可简化为：

在此情形下，延迟相关器只能检测到杂讯但无法检测到信号，因此，此信号检测方式无法适用于杂讯干扰较大且信号衰减较多的电力线通信系统。

另一方面，当延迟相关器接收到直流信号时，其输出的数值为：

其中，V_DC代表直流信号。在此情形下，直流信号V_DC会产生较大的输出值，可能造成接收端对前置信号的误判。若接收端误判前置信号到达时，会开始进行信号接收，后端在进行解码之后，会解出错误的数据并丢弃，造成运算资源的浪费且降低处理器的效率。

本发明提出了一种信号检测方法，可在接收端的数位逻辑电路中针对接收到的信号进行运算，以实现前置信号的检测。请参考图2，图2为本发明实施例一信号检测流程20的示意图。如图2所示，信号检测流程20可实现于一电力线通信系统的一接收端电路，用来检测封包的前置信号，其包含以下步骤：

步骤200：开始。

步骤202：取出信号的一第一周期成分与相邻于第一周期成分的至少一第二周期成分。

步骤204：将第一周期成分与至少一第二周期成分中的每一第二周期成分分别相减后进行平方，以计算出至少一第一平方值，再将至少一第一平方值加总，进而取得一第一检测参数。

步骤206：将第一周期成分与至少一第二周期成分中的每一第二周期成分分别相加后进行平方，以计算出至少一第二平方值，再将至少一第二平方值加总，进而取得一第二检测参数。

步骤208：将第二检测参数除以第一检测参数，以取得一检测函数。

步骤210：当检测函数的数值大于或等于一第一临界值时，判断检测到前置信号，当检测函数的数值小于第一临界值时，判断未检测到前置信号。

步骤212：结束。

以下针对信号检测流程20搭配图1所示的前置信号格示举例进行说明。

在电力线通信系统中，假设前置信号的一第一周期成分为p[n]，且周期长度为L，接收端可取出相邻于第一周期成分p[n]的至少一第二周期成分p[n-L]、p[n-2L]、p[n-3L]、...等(步骤202)。根据电力线通信的封包格式，前置信号包含连续7个相同的周期成分，扣除第一周期成分之外，上述至少一第二周期成分最多可包含6个周期成分。需注意的是，至少一第二周期成分的数量可根据系统需求以及不同通信系统的应用而进行调整，其不应以此为限。

接着，第一周期成分p[n]与至少一第二周期成分中的每一第二周期成分可分别相减后进行平方，以计算出至少一第一平方值，再将至少一第一平方值加总，进而取得一第一检测参数S₁[n](步骤204)。举例来说，若上述至少一第二周期成分包含有3个第二周期成分p[n-L]、p[n-2L]及p[n-3L]，第一检测参数S₁[n]可透过以下方式来计算：

其中，p代表周期成分中的信号，w代表相对应的杂讯。由第(4)式可知，第一检测参数S₁[n]中的3个主要成分为第一周期成分p[n]分别与第二周期成分p[n-L]、p[n-2L]及p[n-3L]相减后进行平方所取得的3个第一平方值。

此外，第一周期成分p[n]与至少一第二周期成分中的每一第二周期成分可分别相加后进行平方，以计算出至少一第二平方值，再将至少一第二平方值加总，进而取得一第二检测参数S₂[n](步骤206)。举例来说，若上述至少一第二周期成分包含有3个第二周期成分p[n-L]、p[n-2L]及p[n-3L]，第二检测参数S₂[n]可透过以下方式来计算：

其中，p代表周期成分中的信号，w代表相对应的杂讯。由第(5)式可知，第二检测参数S₂[n]中的3个主要成分为第一周期成分p[n]分别与第二周期成分p[n-L]、p[n-2L]及p[n-3L]相加后进行平方所取得的3个第二平方值。

为简化计算，在以下实施例中，至少一第二周期成分仅包含单一第二周期成分p[n-L]，在此情形下，第一检测参数S₁[n]及第二检测参数S₂[n]可分别简化为：

值得注意的是，两信号相加后平方加总可表示为信号的4倍能量，信号p[n]与p[n-L]为相同周期信号上的不同周期成分，因此，信号p[n]及p[n-L]具有相同波形，在此情形下，

p[n]＝p[n-L]； (8)

且信号p[n]与p[n-L]的能量可表示为：

另一方面，杂讯w[n]及w[n-L]的能量可表示为：

需注意的是，根据加成性白高斯杂讯(Additive White Gaussian Noise，AWGN)的特性，不同信号上的杂讯相关性为0，且杂讯与信号之间的相关性也为0，即

E[w[n]w[n-L]]＝E[w[n]p[n]]＝0； (11)

将第(8)～(11)式分别代入第(6)及(7)式可得到：

S₁[n]＝2Ew； (12)

S₂[n]＝4Ep+2Ew； (13)

因此，当计算出第一检测参数S₁[n]及第二检测参数S₂[n]之后，再将第二检测参数S₂[n]除以第一检测参数S₁[n]，即可取得检测函数ξ[n]如下(步骤208)：

其中，γ代表前置信号的讯杂比(Signal to Noise Ratio，SNR)。亦即，检测函数ξ[n]的数值等于二倍的讯杂比加1。另一方面，若接收端电路未收到周期性的信号而只有杂讯出现时，可得到

ξ[n]＝1； (15)

也就是说，检测函数ξ[n]在检测到前置信号时会出现大于1的数值，在未检测到信号时的数值则等于1。因此，可设定大于1的一临界值η₁，以在检测函数ξ[n]的数值大于或等于临界值η₁时，判断为检测到信号，并在检测函数ξ[n]的数值小于临界值η₁时，判断为未检测到信号(步骤210)。在一实施例中，亦可根据系统对讯杂比的需求来决定临界值大小，例如可设定当讯杂比γ大于或等于一最低讯杂比γ_min时判断为检测到信号，当讯杂比γ小于最低讯杂比γ_min时判断为未检测到信号，在此情形下，临界值η₁可设定为1+2γ_min。

进一步地，若上述计算方式采用多个第二周期成分与第一周期成分进行相减或相加的运算时，第一检测参数S₁[n]与第二检测参数S₂[n]会等比例提升。由于检测函数ξ[n]系第二检测参数S₂[n]与第一检测参数S₁[n]相除而得，在第一检测参数S₁[n]与第二检测参数S₂[n]等比例提升的情况下，不会影响检测函数ξ[n]的计算结果。

上述信号检测流程及方法可由数位逻辑电路来实现。请参考图3A，图3A为本发明实施例一信号检测装置30的示意图。如图3A所示，信号检测装置30包含有一延迟单元302、运算单元310及320、除法器330及判断模块340。延迟单元302可对前置信号的第一周期成分p[n]进行延迟，并取出相邻于第一周期成分p[n]的一第二周期成分(例如p[n-L])。运算单元310及320耦接于延迟单元302，可分别用来计算第一检测参数S₁[n]及第二检测参数S₂[n]。除法器330耦接于运算单元310及320，可将第二检测参数S₂[n]除以第一检测参数S₁[n]，以取得检测函数ξ[n]。判断模块340再接收检测函数ξ[n]以进行判断。当检测函数ξ[n]的数值大于或等于一第一临界值时，判断模块340会判断为检测到前置信号，当检测函数ξ[n]的数值小于第一临界值时，判断模块340会判断为未检测到前置信号。

详细来说，运算单元310包含有一减法器312、一平方单元314、一加总单元316及一置换单元318。减法器312可将第一周期成分p[n]与至少一第二周期成分中的一第二周期成分p[n-L]相减，以取得一相减结果。平方单元314可对相减结果进行平方，以计算出一第一平方值。加总单元316再对一周期中的第一平方值加总，以取得第一检测参数S₁[n]。也就是说，加总单元316可视为第(6)式中的加总符号Σ，以计算一周期中的第一平方值总和(即k＝0至k＝L-1的总和)。置换单元318可将该周期中的第一平方值置换为下一周期中的另一第一平方值，在此例中周期长度为L。也就是说，信号检测装置30可持续从通道中接收信号，并将新的信号取代旧的信号以持续产生新的计算结果。另一方面，运算单元320包含有一加法器322、一平方单元324、一加总单元326及一置换单元328。加法器322可将第一周期成分p[n]与至少一第二周期成分中的一第二周期成分p[n-L]相加，以取得一相加结果。平方单元324可对相加结果进行平方，以计算出一第二平方值。加总单元326再对一周期中的第二平方值加总，以取得第二检测参数S₂[n]。也就是说，加总单元326可视为第(7)式中的加总符号Σ，以计算一周期中的第二平方值总和(即k＝0至k＝L-1的总和)。置换单元328可将该周期中的第二平方值置换为下一周期中的另一第二平方值。也就是说，信号检测装置30可持续从通道中接收信号，并将新的信号取代旧的信号以持续产生新的计算结果。除此之外，加总单元316及326可简略地由一延迟器及一加法器所构成，置换单元318及328可简略地由一延迟器及一减法器所构成，如图3A所示。

值得注意的是，图3A的信号检测装置30的电路结构仅为本发明众多实施方式当中的一种。举例来说，请参考图3B，图3B为本发明实施例另一信号检测装置30’的示意图。如图3B所示，信号检测装置30’的运作方式及结构类似于信号检测装置30，故功能相同的信号及元件皆以相同符号表示。信号检测装置30’与信号检测装置30的主要差异在于，在信号检测装置30’的运算单元310及320中，电路排列方式为置换单元、加总单元及平方单元。在此情形下，置换单元可将一周期中的相减结果或相加结果置换为下一周期中的另一相减结果或另一相加结果。相较之下，在信号检测装置30的运算单元310及320中，电路排列方式为平方单元在前，置换单元及加总单元在后。尽管排列方式不同，但信号检测装置30’的电路结构仍可达到相同功效，即产生第一检测参数S₁[n]、第二检测参数S₂[n]，并据以计算出检测函数ξ[n]。关于信号检测装置30’的运作方式可参考前述针对信号检测装置30的说明，于此不赘述。

除此之外，上述信号检测装置中仅包含单一延迟单元及二个运算单元，其电路结构可实现相关于单一第二周期成分p[n-L]的运算结果(即第(6)及(7)式)。在另一实施例中，一信号检测装置可包含多个延迟单元及二倍的运算单元，其中部分运算单元与运算单元310具有相似的结构，部分运算单元与运算单元320具有相似的结构。在此情形下，可将运算单元所产生的结果进一步加总，以实现相关于多个第二周期成分(如p[n-L]、p[n-2L]、p[n-3L]等)的运算结果(如第(4)及(5)式)。本领域具通常知识者可根据图3A、3B的电路结构及上述说明，推知多个第二周期成分的情形下的实现方式，于此不赘述。

请参考图4A，图4A为本发明实施例一前置信号及接收端电路进行前置信号检测的示意图。如图4A所示，前置信号大约在时间区间10000～20000之内被接收到，其中，每一方框代表前置信号的一周期成分，最后2个方框表示反相的周期成分，最前方的小方框代表半个周期长度的信号，其符合电力线通信所规范的前置信号格式(如图1所示)。图4A并绘示根据上述计算方式(第(4)～(15)式)所得到的第一检测参数S₁[n]、第二检测参数S₂[n]及检测函数ξ[n]的波形。由第4A图可知，在接收端电路尚未接收到前置信号时，检测函数ξ[n]持续位于0dB。接着，检测函数ξ[n]会在接收到前置信号时明显上升，随后因接收到前置信号后段的反相周期成分而下降至0dB以下。接收端即可根据系统需求，选择大于0dB的一临界值，并根据检测函数ξ[n]是否超过临界值来判断是否检测到前置信号。

值得注意的是，本发明的信号检测方法在杂讯较大或信号衰减量较大的情形之下仍然适用。详细来说，只要杂讯符合加成性白高斯杂讯的特性，计算出的检测函数ξ[n]数值必然会等于二倍的讯杂比加1。若接收端仅接收到杂讯时，检测函数ξ[n]的数值必然会等于1。当杂讯较大甚至大于信号强度的情况下，即使讯杂比再小，检测函数ξ[n]的数值仍会大于1。因此，相较于已知延迟相关器无法处理杂讯较大或信号衰减量较大的情况，本发明透过检测函数ξ[n]的计算所实现的信号检测方法在杂讯较大甚至大于信号强度的情况下仍可正常运作，具有更强大的信号检测能力。

除此之外，上述运算流程系以电力线通信系统的前置信号的检测作为范例，但不应以此为限。只要欲检测的信号具有周期特性，即可藉由不同周期成分之间的相减或相加来取得第一检测参数S₁[n]及第二检测参数S₂[n]，进而计算出检测函数ξ[n]以进行信号检测。

需注意的是，若接收到的信号存在直流偏压时，上述检测函数ξ[n]的计算方式仍可能会受到影响。举例来说，当直流信号存在时，第二检测参数S₂[n]会等于：

S₂[n]＝4Ep+2Ew+V_DC； (16)

其中，V_DC代表一直流信号。此外，由于第一检测参数S₁[n]为两信号相减，相减后第一检测参数S₁[n]将不存在直流成分。在此情形下，第二检测参数S₂[n]与第一检测参数S₁[n]相除而得的检测函数ξ[n]仍然具有直流成分。该直流成分可能会造成前置信号的误判。

请参考图4B，图4B为直流信号存在时一前置信号及接收端电路进行前置信号检测的示意图。如图4B所示，在接收到前置信号之前，由于直流信号的影响，造成检测函数ξ[n]上升或维持在高档，接收端可能因此而误判为已接收到前置信号，因而开始接收信号。

对此，本发明提出了匹配滤波(match filter)的方式，用来解决直流信号所造成的误判问题。同样地，匹配滤波亦可透过接收端的数位逻辑电路来实现，并可结合前述检测函数ξ[n]的计算方式，以进行信号检测。

请参考图5，图5为本发明实施例一匹配滤波器50的示意图。如5图所示，匹配滤波器50包含有延迟单元502_1～502_(L-1)、乘法器504_1～504_L、一加总单元506及一判断模块508。延迟单元502_1～502_(L-1)可取出前置信号的L个信号成分(如r[n]、r[n-1]、r[n-2]、...、r[n-(L-1)])。乘法器504_1～504_L则用来接收一预设信号p[n]的L个预设信号成分p[L-1]、p[L-2]、...、p[0]，其中，每一乘法器分别将L个信号成分r[n]、r[n-1]、r[n-2]、...、r[n-(L-1)]中相对应的一信号成分与L个预设信号成分p[L-1]、p[L-2]、...、p[0]中相对应的一预设信号成分相乘，以产生L个相乘结果。加总单元506耦接于乘法器504_1～504_L，其可用来加总L个相乘结果，以产生一匹配函数m[n]。加总单元506可简略地由一加法器所构成。接着，判断模块508再根据匹配函数m[n]来判断是否检测到前置信号。

换句话说，当接收端进行匹配滤波时，会将接收到的前置信号与预设信号p[n]进行匹配。在一实施例中，预设信号p[n]可包含前置信号中的一周期信号(如第1图所示的周期成分p[n])。接收端可将前置信号与预设信号p[n]对应相乘之后加总，以产生匹配函数m[n]。更明确来说，接收端可持续从通道中接收信号r[n]，并取得信号r[n]与预设信号p[n]长度相同的部分，将其对应与预设信号p[n]相乘之后加总，接收到的信号可持续与预设信号p[n]相乘，以产生匹配函数m[n]。在此情形下，匹配函数m[n]可表示为：

其中，L为预设信号p[n]的长度，其可以是前置信号的一周期的长度。在其它实施例中，预设信号p[n]亦可包含多个前置信号周期，而不限于此。

根据信号的特性，两个独立且相关性低的信号相乘之后积分或加总会约等于0，然而，若相同的两信号相乘之后进行积分或加总，会得到非常大的数值。在匹配滤波的运作中，由于接收到的信号r[n]会持续与预设信号p[n]相乘，并在一段信号长度(即预设信号p[n]的长度)之内进行积分或加总，若相乘的信号r[n]区间恰好对应到预设信号p[n]并与预设信号p[n]具有相同或相似波形时，加总后可得到相当大的匹配函数m[n]数值；另一方面，若相乘的信号r[n]区间不同于预设信号p[n]的波形时，加总后得到的数值会接近0。在此情形下，当接收端接收到前置信号时，所产生的匹配函数m[n]会出现数个突波，每个突波出现的时间恰好为信号r[n]进行相乘的区间波形等于预设信号p[n]波形的时间点，而突波出现的周期大致等于前置信号的周期。

因此，当接收端电路取得匹配函数m[n]之后，即可根据是否出现突波来判断是否接收到前置信号。举例来说，可设定用于匹配函数m[n]的一临界值η₂，以在匹配函数m[n]的数值大于或等于临界值η₂时(即突波出现时)，判断为检测到信号，并在匹配函数m[n]的数值小于临界值η₂时，判断为未检测到信号。

另一方面，即使在接收端未接收到前置信号时出现直流信号，匹配函数仍不会出现突波(因直流信号的波形不同于预设信号p[n])。因此，透过匹配滤波的方式，能够有效避免直流信号造成信号检测的误判。

需注意的是，在电力线通信系统中，由于前置信号的信号格式及波形为已知，因此可将预设信号p[n]设定为与前置信号中一周期成分的波形相同，并用来与接收到的信号r[n]进行匹配。同样地，上述匹配滤波的运作方式也不应受限于电力线通信系统之前置信号检测，其亦可应用在其它通信系统或不同的信号。只要欲检测的信号具有周期特性，皆可透过匹配滤波的计算来进行信号检测。除此之外，本发明的匹配滤波可针对特定信号进行检测，即使欲检测的信号受到其它周期性杂讯的影响，只要该周期性杂讯的周期或波形与欲检测的信号周期或波形不同，皆不会影响特定信号的检测效果。

进一步地，上述匹配滤波的运作方式可搭配检测函数ξ[n]的计算，以实现更准确的信号检测。请参考图6，图6为本发明实施例匹配滤波结合检测函数ξ[n]的计算方式的示意图。如图6所示，当接收端电路接收到信号r[n]时，可同时对信号r[n]进行检测函数ξ[n]的计算以及匹配滤波的处理。详细来说，接收端电路可透过不同周期成分的相减及相加运算取得第一检测参数S₁[n]及第二检测参数S₂[n]，再将两者相除以计算出检测函数ξ[n]。接着，可判断检测函数ξ[n]的数值是否大于临界值η₁，并将判断结果输出至一逻辑电路600。例如可在检测函数ξ[n]的数值大于或等于临界值η₁时输出1，并在检测函数ξ[n]的数值小于临界值η₁时输出0。另一方面，接收端电路可透过匹配滤波的运算，将信号r[n]与预设信号p[n]相乘，以计算出匹配函数m[n]。接着，可判断匹配函数m[n]的数值是否大于临界值η₂，并将判断结果输出至逻辑电路600。例如可在匹配函数m[n]的数值大于或等于临界值η₂时输出1，并在匹配函数m[n]的数值小于临界值η₂时输出0。在此例中，逻辑电路600可透过一与门(AND gate)来实现，在此情况下，接收端电路只有在检测函数ξ[n]的数值大于或等于临界值η₁，且匹配函数m[n]出现突波且其峰值大于或等于临界值η₂的情况下，才判断为检测到信号。反之，若检测函数ξ[n]的数值小于临界值η₁或匹配函数m[n]的数值小于临界值η₂时，则判断为未检测到信号。如此一来，可避免直流信号被误判为前置信号。

请参考图7，图7为直流信号存在时，接收端电路结合检测函数ξ[n]及匹配函数m[n]以进行前置信号检测示意图。如图7所示，在接收到前置信号之前，即使直流信号的存在造成检测函数ξ[n]维持在高档，但由于匹配函数m[n]并未出现突波，接收端仍可正确地判断为未接收到信号。当接收到前置信号时，检测函数ξ[n]会上升，同时匹配函数m[n]也出现突波，接收端即可判断为接收到前置信号，进而开始进行数据接收。

值得注意的是，本发明可藉由检测函数的计算以及匹配滤波的处理，有效地进行信号检测。本领域具通常知识者当可据以进行修饰或变化，而不限于此。举例来说，上述实施例皆用来处理电力线通信系统中的前置信号；但在其它实施例中，亦可用来处理其它通信系统中的信号，如上所述，只要欲检测的信号具有周期特性，皆可透过本发明的方式来进行信号检测。除此之外，本发明第一检测参数S₁[n]及第二检测参数S₂[n]的计算系采用第一周期成分与相邻的至少一第二周期成分分别进行相减或相加之后加总而得。在其它实施例中，任何不同周期成分之间皆可彼此相减或相加，而不限于此，此外，用来进行运算的至少一第二周期成分亦可包含任意数量的周期成分。若欲提升信号检测的可靠度，可采用数量较多的周期成分来进行运算，这是因为愈多周期成分所包含的杂讯相关性愈低，能够更有效地消除杂讯对信号检测的影响。另一方面，图6的电路结构仅为本发明众多实施方式当中的一种，检测函数的计算和匹配滤波的处理亦可透过其它方式进行结合，以实现准确的信号检测。

综上所述，本发明提出了一种信号检测方法及装置，信号检测方法可用于例如电力线通信系统等存在较大杂讯或信号衰减量较大的通信系统中，能够有效降低杂讯和直流信号对信号检测所造成的干扰。透过本发明的信号检测方法所计算出的检测函数在杂讯较大甚至大于信号强度时仍可正常运作，具有强大的信号检测能力。匹配滤波则可用来避免通道上的直流信号对信号检测造成干扰。同时，本发明的信号检测装置可简单地透过数位逻辑电路来实现，其可透过数个加法器、乘法器及延迟器的组成来实现检测函数及匹配滤波的计算。如此一来，透过匹配滤波的运作搭配检测函数的计算，能够准确地实现信号检测，使得接收端有效进行数据接收。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (17)

1.一种信号检测方法，用来检测一通信系统中的一信号，该信号检测方法包含有：

取出该信号的一第一周期成分与相邻于该第一周期成分的至少一第二周期成分；

将该第一周期成分与该至少一第二周期成分中的每一第二周期成分分别相减后进行平方，以计算出至少一第一平方值，再将该至少一第一平方值加总，进而取得一第一检测参数；

将该第一周期成分与该至少一第二周期成分中的每一第二周期成分分别相加后进行平方，以计算出至少一第二平方值，再将该至少一第二平方值加总，进而取得一第二检测参数；

将该第二检测参数除以该第一检测参数，以取得一检测函数；以及

当该检测函数的数值大于或等于一第一临界值时，判断检测到该信号，当该检测函数的数值小于该第一临界值时，判断未检测到该信号。

2.如权利要求1所述的信号检测方法，其特征在于，该检测函数的数值等于二倍的讯杂比加1。

3.如权利要求1所述的信号检测方法，其特征在于，该通信系统为一电力线通信系统。

4.如权利要求3所述信号检测方法，其特征在于，该信号为该电力线通信系统中传送的一前置信号。

5.如权利要求1所述的信号检测方法，其特征在于，还包含有：

对该信号执行一匹配滤波运作。

6.如权利要求5所述信号检测方法，其特征在于，该匹配滤波运作包含有：

将该信号与一预设信号进行匹配，以取得一匹配函数；以及

当该匹配函数的数值大于或等于一第二临界值且该检测函数的数值大于或等于该第一临界值时，判断检测到该信号，当该匹配函数的数值小于该第二临界值或该检测函数的数值小于该第一临界值时，判断未检测到该信号。

7.如权利要求6所述的信号检测方法，其特征在于，将该信号与该预设信号进行匹配，以取得该匹配函数的步骤包含有：

将该信号与该预设信号对应相乘之后加总，以产生该匹配函数。

8.如权利要求6所述的信号检测方法，其特征在于，该预设信号包含一前置信号中的至少一周期信号。

9.一种信号检测装置，用来检测一通信系统中的一信号，该信号检测装置包含有：

一第一延迟单元，用来对该信号的一第一周期成分进行延迟，以取出相邻于该第一周期成分的一第二周期成分；

一第一运算单元，耦接于该第一延迟单元，其中，该第一运算单元包含有：

一减法器，用来将该第一周期成分与该第二周期成分相减，以取得一相减结果；

一第一平方单元，用来对该相减结果进行平方，以计算出一第一平方值；以及

一第一加总单元，用来对一周期中的该第一平方值加总，以取得一第一检测参数；

一第二运算单元，耦接于该第一延迟单元，其中，该第二运算单元包含有：

一加法器，用来将该第一周期成分与该第二周期成分相加，以取得一相加结果；

一第二平方单元，用来对该相加结果进行平方，以计算出一第二平方值；以及

一第二加总单元，用来对该周期中的该第二平方值加总，以取得一第二检测参数；

一除法器，耦接于该第一运算单元及该第二运算单元，用来将该第二检测参数除以该第一检测参数，以取得一检测函数；以及

一第一判断模块，耦接于该除法器，用来接收该检测函数，并于该检测函数的数值大于或等于一第一临界值时，判断检测到该信号，于该检测函数的数值小于该第一临界值时，判断未检测到该信号。

10.如权利要求9所述的信号检测装置，其特征在于，该第一运算单元及该第二运算单元分别另包含有：

一置换单元，用来将该周期中的该相减结果或该相加结果置换为下一周期中的另一相减结果或另一相加结果。

11.如权利要求9所述的信号检测装置，其特征在于，该第一运算单元及该第二运算单元分别另包含有：

一置换单元，用来将该周期中的该第一平方值或该第二平方值置换为下一周期中的另一第一平方值或另一第二平方值。

12.如权利要求9所述的信号检测装置，其特征在于，该检测函数的数值等于二倍的讯杂比加1。

13.如权利要求9所述的信号检测装置，其特征在于，该通信系统为一电力线通信系统。

14.如权利要求13所述的信号检测装置，其特征在于，该信号为该电力线通信系统中传送的一前置信号。

15.如权利要求9所述的信号检测装置，其特征在于，还包含有一匹配滤波器，该匹配滤波器包含有：

多个第二延迟单元，用来取出该信号的多个信号成分；

多个乘法器，用来接收一预设信号的多个预设信号成分，其中，该多个乘法器中每一乘法器分别将该多个信号成分中相对应的一信号成分与该多个预设信号成分中相对应的一预设信号成分相乘，以产生多个相乘结果；以及

一第三加总单元，耦接于该多个乘法器，用来加总该多个相乘结果，以产生一匹配函数。

16.如权利要求15所述的信号检测装置，其特征在于，该匹配滤波器另包含有：

一第二判断模块，用来于该匹配函数的数值大于或等于一第二临界值且该第一判断模块判断该检测函数的数值大于或等于该第一临界值时，判断检测到该信号，于该匹配函数的数值小于该第二临界值或该第一判断模块判断该检测函数的数值小于该第一临界值时，判断未检测到该信号。

17.如权利要求15所述的信号检测装置，其特征在于，该预设信号包含一前置信号中的一周期信号。