CN107231225B - 一种前导符序列检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种前导符序列检测方法及装置，检测方法包括，根据n时刻接收到的基带的I/Q两路的时域采样点信号，计算n时刻输入信号的功率；计算n时刻的信号相位；计算n时刻的信号瞬时频率；计算n时刻的信号瞬时频率向量的自相关值；判断所述自相关值是否超过噪声门限或自相关峰值，统计峰值计数值；判断所述峰值计数值是否大于预先设定的阈值，若大于预先设定的阈值，则确认峰值被找到，则认定已检测到前导符序列。本发明通过相对于现有的互相关运算检测方法，解决了检测复杂度高和检测功耗大的问题，实现了降低检测复杂度和提高检测效率的技术效果。

Description

一种前导符序列检测方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种前导符序列检测方法及装置。
背景技术
在许多通信系统中，以BLE(低功耗蓝牙)系统为例，常采用帧的形式传输数据，其中，每一帧中包含了1个字节的前导符序列，通过检测所述的前导符序列，可以来区分各帧。
现有技术中，常规采用互相关运算的前导符序列检测方法，导致了检测复杂度高、检测功耗大和检测效率低的技术问题。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种前导符序列检测方法及装置，解决了现有技术中存在的检测复杂度高、检测功耗大和检测效率低下的技术问题，实现了降低检测复杂度和提高检测效率的技术效果。
一种前导符序列检测方法，包括以下步骤：
A1、根据n时刻接收到的基带的I/Q两路的时域采样点信号，计算n时刻输入信号的功率；
A2、计算n时刻的信号相位；
A3、计算n时刻的信号瞬时频率；
A4、计算n时刻的信号瞬时频率向量的自相关值；
A5、判断所述自相关值是否超过噪声门限，超过则执行A6，否则清零自相关峰值和峰值计数值，认定未检测到前导符序列；
A6、判断所述自相关值是否超过自相关峰值，如果超过自相关峰值，则清零峰值计数值，认定未检测到前导符序列，并将所述自相关值设为自相关峰值；如果未超过自相关峰值，则峰值计数值加1；
A7、判断所述峰值计数值是否大于预先设定的阈值，若大于预先设定的阈值，则确认峰值被找到，则认定已检测到前导符序列；否则返回结果，未检测到前导符序列。
优选地，在A6之后还包括，计算所接收到的基带的I/Q两路的时域采样点信号的平均功率，如果未超过预先设定的噪声门限功率，则认为接收到的信号是噪声，接着清空所有缓存数据，认定未检测到前导符序列；如果大于噪声门限功率，则返回结果检测到前导符序列，同时返回当前采样点为粗略时间同步位置。该步骤过滤了噪声，提高前导符序列检测的精度。
一种前导符序列检测装置，包括：时域到相域转换模块，用于接收基带的I/Q两路的时域采样点信号，获取信号采样点的相位；相域到频域转换模块，用于获取n时刻的信号瞬时频率；自相关模块，用于获取n时刻的信号瞬时频率向量的自相关值；峰值搜寻和确认模块，用于判断所述自相关值是否超过噪声门限或自相关峰值、确认峰值是否被找到以及认定是否检测到前导符序列；所述时域到相域转换模块、相域到频域转换模块、自相关模块、峰值搜寻和确认模块依次相连。
优选地，前导符序列检测装置还包括：输入信号功率测量模块，用于计算接收的基带的I/Q两路的时域采样点信号的平均功率；噪声鉴别模块，用于比较所述平均功率和预先设定的噪声门限功率，如果未超过预先设定的噪声门限功率，则认为接收到的信号是噪声，清空所有缓存数据，认定未检测到前导符序列；否则返回结果检测到前导符序列，同时返回当前采样点为粗略时间同步位置；所述输入信号功率测量模块、噪声鉴别模块、峰值搜寻和确认模块依次相连。
一种低功耗蓝牙接收机，包括前导符序列检测装置，还包括GFSK解调装置和BLE解包装置，所述前导符序列检测装置、GFSK解调装置和BLE解包装置依次相连。
本发明实现了降低检测复杂度和提高检测效率的效果。
附图说明
图1为前导符序列检测方法的流程图；
图2为前导符序列检测方法的另一种流程图；
图3为前导符序列检测装置的结构框图；
图4为前导符序列检测装置的另一种结构框图；
图5为低功耗蓝牙接收机的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
图1为前导符序列检测方法的流程图。
在当前n时刻收到基带的I/Q两路的时域采样点信号；
计算n时刻输入信号的功率；
P(n)＝r(n)2+q(n)2-Gn
计算n时刻信号相位；
Figure BDA0001300868520000031
计算n时刻瞬时频率；
Figure BDA0001300868520000032
计算n时刻瞬时频率向量的自相关值R(n)；
Figure BDA0001300868520000033
其中，N为前导符采样点的个数，为8×OSR，OSR为过采样倍数，L为估计的多径的数目；
判断n时刻自相关是否超过噪声门限；
如果未超过噪声门限，清零自相关峰值Rpk与峰值计数值Pc，认定未检测到前导符序列，
如果n时刻自相关超过噪声门限，则比较自相关峰值Rpk与自相关值R(n)；
如果R(n)＞Rpk,设Rpk＝R(n)，Pc＝0
如果R(n)＜Rpk,Pc＝Pc+1
如果Pc＞M,M为预先设定的峰值确定阈值，则认为峰值已经找到，表示检测到前导符序列；否则返回结果未检测到前导符序列。
在另一种实施方式中，如图2，判断Pc与阈值的关系后，计算信号向量的平均功率；
Figure BDA0001300868520000034
如果
Figure BDA0001300868520000035
即平均功率大于噪声门限功率，则模块输出峰值确认和当前采样点位置为粗略同步,认定检测到前导符序列，否则认为是虚警，清空所有缓存数据,认定未检测到前导符序列。
实施例2
图3为前导符序列检测装置的一种结构框图。
前导符序列检测装置中，时域到相域转换模块、相域到频域转换模块、自相关模块和峰值搜寻和确认模块依次电连接，其中，时域到相域转换模块，用于接收基带的I/Q两路的时域采样点信号，获取信号采样点的相位；相域到频域转换模块，用于获取n时刻的信号瞬时频率；自相关模块，用于获取n时刻的信号瞬时频率向量的自相关值；峰值搜寻和确认模块，用于判断所述自相关值是否超过噪声门限或自相关峰值、确认峰值是否被找到以及认定是否检测到前导符序列。
在另一种实施方式中，与图2的流程相对应，前导符序列检测装置中，除图3中所示的几种模块外，还增加了输入信号功率测量模块、噪声鉴别模块，它们与峰值搜寻和确认模块依次电性相连，用于过滤噪声，提高检测精度，如图4所示。输入信号功率测量模块，用于计算接收的基带的I/Q两路的时域采样点信号的平均功率；噪声鉴别模块，用于比较所述平均功率和预先设定的噪声门限功率，如果未超过预先设定的噪声门限功率，则认为接收到的信号是噪声，则清空所有缓存数据，认定未检测到前导符序列。
实施例3
图5为低功耗蓝牙接收机的结构框图。
低功耗蓝牙接收机中，前导符序列检测模块、GFSK(高斯频移键控)解调装置和BLE(低功耗蓝牙)解包装置依次电连接，其中，前导符序列检测装置用于负责前导符序列的检测和村粗略时间同步，包括时域到相域转换模块，用于接收基带的I/Q两路的时域采样点信号，获取信号采样点的相位；相域到频域转换模块，用于获取n时刻的信号瞬时频率；自相关模块，用于获取n时刻的信号瞬时频率向量的自相关值；峰值搜寻和确认模块，用于判断所述自相关值是否超过噪声门限或自相关峰值，确认峰值是否被找到以及认定是否检测到前导符序列。输入信号功率测量模块，用于计算接收的基带的I/Q两路的时域采样点信号的平均功率；噪声鉴别模块，用于比较所述平均功率和预先设定的噪声门限功率，如果未超过预先设定的噪声门限功率，则认为接收到的信号是噪声，则清空所有缓存数据，认定未检测到前导符序列；
成功检测到前导符序列后，接收机的GFSK(高斯频移键控)解调装置和BLE(低功耗蓝牙)解包装置进行解调、接受和校验操作。

Claims (5)

1.一种前导符序列检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1、根据n时刻接收到的基带的I/Q两路的时域采样点信号，计算n时刻输入信号的功率；
A2、计算n时刻的信号相位；
A3、计算n时刻的信号瞬时频率；
A4、计算n时刻的信号瞬时频率向量的自相关值；
A5、判断所述自相关值是否超过噪声门限，超过则执行A6，否则清零自相关峰值和峰值计数值，认定未检测到前导符序列；
A6、判断所述自相关值是否超过自相关峰值，如果超过自相关峰值，则清零峰值计数值，认定未检测到前导符序列，并将所述自相关值设为自相关峰值；如果未超过自相关峰值，则峰值计数值加1；
A7、判断所述峰值计数值是否大于预先设定的阈值，若大于预先设定的阈值，则表示已检测到前导符序列；否则返回结果，未检测到前导符序列。
2.根据权利要求1所述的前导符序列检测方法，其特征在于，在A6之后还包括，计算所接收到的基带的I/Q两路的时域采样点信号的平均功率，如果未超过预先设定的噪声门限功率，则认为接收到的信号是噪声，接着清空所有缓存数据，认定未检测到前导符序列；如果大于噪声门限功率，则返回结果检测到前导符序列，同时返回当前采样点为粗略时间同步位置。
3.一种前导符序列检测装置，其特征在于，包括：
时域到相域转换模块，用于接收基带的I/Q两路的时域采样点信号，获取信号采样点的相位；
相域到频域转换模块，用于获取n时刻的信号瞬时频率；
自相关模块，用于获取n时刻的信号瞬时频率向量的自相关值；
峰值搜寻和确认模块，用于判断所述自相关值是否超过噪声门限，超过则继续判断所述自相关值是否超过自相关峰值，否则清零自相关峰值和峰值计数值，表示未检测到前导符序列；所述自相关值如果超过自相关峰值，则清零峰值计数值，表示未检测到前导符序列，并将所述自相关值设为自相关峰值；如果未超过自相关峰值，则峰值计数值加1；接着判断所述峰值计数值是否大于预先设定的阈值，若大于预先设定的阈值，则表示已检测到前导符序列；否则返回结果，未检测到前导符序列；
所述时域到相域转换模块、相域到频域转换模块、自相关模块、峰值搜寻和确认模块依次相连。
4.根据权利要求3所述的前导符序列检测装置，其特征在于，还包括：
输入信号功率测量模块，用于计算接收的基带的I/Q两路的时域采样点信号的平均功率；
噪声鉴别模块，用于比较所述平均功率和预先设定的噪声门限功率，如果未超过预先设定的噪声门限功率，则认为接收到的信号是噪声，清空所有缓存数据，认定未检测到前导符序列；否则返回结果检测到前导符序列，同时返回当前采样点为粗略时间同步位置；
所述输入信号功率测量模块、噪声鉴别模块、峰值搜寻和确认模块依次相连。
5.一种低功耗蓝牙接收机，其特征在于，包括权利要求3或4所述的前导符序列检测装置，还包括GFSK解调装置和BLE解包装置，所述前导符序列检测装置、GFSK解调装置和BLE解包装置依次相连。
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