DE60213435T2

DE60213435T2 - Spitzenwerterkennung mit angepasstem filter

Info

Publication number: DE60213435T2
Application number: DE60213435T
Authority: DE
Inventors: Yonggang Du; Li Sun
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: NXP BV
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: EP1430626A2; DE60213435D1; JP2004533192A; WO2002103946A2; US20040151261A1; EP1430626B1; CN1531798A; US7801260B2; KR20030027035A; CN1314219C; JP4128525B2; ATE334519T1; ES2269706T3; WO2002103946A3; KR100914353B1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spitzenwerterkennung in einem elektrischen Signal und ein Gerät dafür.
Die Spitzenwerterkennung an einem Ausgang eines angepassten Filters in einem Funksender X, wie sie in 1 gezeigt ist, wird verbreitet verwendet, um einen Zeitbezugspunkt in einem Funksystem zu bestimmen, das einen Funksender X und einen Funkempfänger Y aufweist, wobei das angepasste Filter an eine Synchronisationssequenz s(i), i = 0, ..., N-1, die eine gute Selbstkorrelationseigenschaft aufweist, angepasst ist. Zum Beispiel weisen m-Sequenzen und Gold-Sequenzen (M.K. Simon usw. Spread Spectrum Communication Handbook, verbesserte Ausgabe, New York, McGraw-Hill Inc., 1994) diese gewünschte Eigenschaft auf. In 1 sendet ein Signalgenerator 10 in einem Sender 12 die Synchronisationssequenz über einen Kanal 14 zu einem Empfänger 16; und ein angepasstes Filter 18 des Empfängers korreliert die Filterübertragungsfunktion mit dem Eingangssignal. Der Spitzenwert der Korrelationsfunktion, der am Ausgang des angepassten Filters erscheint, wird in einem Spitzenwerterkennungsabschnitt 19 erkannt. Die Übertragungsfunktion h(i) des angepassten Filters ist h(i) = s(N-1-i), i = 0, ..., N-1. Unter idealen Umständen würde ein Spitzenwert zur Zeit t = t₀ + N-1 am Ausgang des angepassten Filters des Empfängers erscheinen, wobei t₀ die Funkausbreitungszeit von X zu Y ist. Wenn nach einer festen Verarbeitungszeit T die gleiche Synchronisationssequenz von Y zu X gesendet wird, wird der Sender X bei t = 2(t₀ + N-1) + T einen Spitzenwert am Ausgang seines angepassten Filters erkennen. Wenn angenommen wird, dass X T kennt, kann er aus der Umlaufverzögerung 2 t₀ und der Geschwindigkeit V₀ = 30 km/s der elektromagnetischen Welle leicht die Entfernung ableiten. Eine Schätzung der Entfernung wie diese ist ein Beispiel der Anwendung von Verfahren zur Spitzenwerterkennung.
Das gesendete Synchronisationssignal am Kanal kann als
ausgedrückt werden, und die Übertragungsfunktion des angepassten Filters kann als
ausgedrückt werden, wobei δ(t) die Diracs Delta-Funktion (Impuls) ist (A.V. Oppenheim, Digital Signal Processing, Prentice-Hall, Inc. 1975).
Die Spitzenwerterkennung erfolgt gewöhnlich durch den Vergleich des Ausgangswerts y(t) des angepassten Filters mit einer Schwelle ϕ. Wie bei jedem beliebigen linearen Filter wird der Ausgang des angepassten Filters durch die Faltung y(t) = s(t)·h(t) erhalten (John G. Proakis, Digital Communication, 3. Ausgabe, McGraw-Hill Inc., 1995). Unter idealen Umständen würde das angepasste Filter das Maximum P_m = E_s bei t = t₀ + N-1 ergeben, wobei E_s die Energie von s(i) ist. In praktischen Systemen ist das angepasste Filter einer Interferenz und Rauschen am Kanal ausgesetzt, weshalb mehr als ein Ausgangswert des angepassten Filters ϕ übersteigen kann, sofern ϕ so festgelegt ist, dass die Wahrscheinlichkeit, einen richtigen Spitzenwert zu erkennen, nicht null ist. Manchmal kann der Spitzenwert, der durch Interferenz und/oder Rauschen verursacht wird, sogar höher als der echte Spitzenwert sein. Manchmal kann aufgrund einer Unterdrückung durch Interferenz und/oder Rauschen kein echter Spitzenwert erkannt werden.
Bei diesem bestehenden Verfahren ergeben sich Nachteile, da der Spitzenwert möglicherweise nicht gefunden werden kann, wenn das Signal-Rausch-Verhältnis zu schlecht ist. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, sich dem Problem der genauen Spitzenwerterkennung durch Bereitstellen eines genaueren Verfahrens zur Spitzenwerterkennung zu widmen.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Erkennen eines Spitzenwerts/Wellentals in einem elektrischen Signal das Senden eines Synchronisationssignals von einem Sender zum Empfang durch einen Empfänger, wobei das Synchronisationssignal eine Synchronisationssequenz beinhaltet, die mit einem vorbestimmten Zeitabstand zwischen Wiederholungen wiederholt wird, wobei die Amplitude der Synchronisationssequenz zwischen Wiederholungen verändert wird.
WO 98/27684 beschreibt ein Verfahren zur Zeit- und Frequenzsynchronisation in einem TDMA-Kommunikationssystem. Das System ist dazu eingerichtet, eine Sequenz von Rufschlitzen zu senden, um eine Synchronisation zu erreichen. Die Rufschlitze werden mit einem höheren Leistungspegel als die anderen verkehrstragenden Schlitze gesendet. Die Rufschlitze werden durch Verfolgen der Empfangssignalstärkeinformation RSSI oder der Korrelationswerte identifiziert.
Der vorbestimmte Zeitabstand kann im Wesentlichen konstant sein.
Vorteilhaft gestattet die Wiederholung der Synchronisationssequenz und die Veränderung der Amplitude der Sequenz eine genauere Korrelation eines empfangenen Signals mit dem gesendeten Signal, um einen Spitzenwert oder ein Wellental im Synchronisationssignal zu erkennen.
Die Amplitude des Signals kann um einen Gewichtungsfaktor verändert werden, welcher Gewichtungsfaktor einen Mittelwert von ungefähr null aufweisen kann und eine Energie aufweisen kann, die auf ungefähr 1 normalisiert ist. Der Gewichtungsfaktor kann eine Amplitudenveränderungsfunktion oder eine Zeitsequenz sein und kann die Form a(jL) aufweisen, wobei L der vorbestimmte Zeitabstand zwischen Wiederholungen der Synchronisationssequenz ist, und j = 0, ..., K-1 ist.
Vorzugsweise wird das Synchronisationssignal durch einen Korrelator oder ein angepasstes Filter des Empfängers empfangen, welcher Empfänger Spitzenwerte vorzugsweise mit einem ersten Spitzenwertdetektor vorzugsweise durch einen Vergleich mit einer vorbestimmten Schwelle ϕ erkennt. Der Empfänger weist vorzugsweise einen Amplitudenkorrelator zum Korrelieren der Amplitudenveränderung auf.
Hierin erfolgende Verweise auf die Erkennung eines Spitzenwerts können auch als Verweise auf ein Wellental in einem Signal aufgefasst werden.
Für jeden Ausgangswert y'(t_q) des Korrelators/angepassten Filters über einer Schwelle ϕ korreliert der Amplitudenkorrelator zur Zeit t_q vorzugsweise 2K-1 Ausgangswerte, vorzugsweise von y'(t_q – jL) bis y'(t_q + jL), des angepassten Filters/Korrelators mit der Amplitudenveränderungsfunktion a(jL), j = 0, ..., K-1. Die Ausgangswerte sind vorzugsweise im Wesentlichen gleich beabstandet, und vorzugsweise durch L getrennt. Es ist sehr wichtig, zu bemerken, dass y'(t_q) ein erkannter Spitzenwert des Korrelators/angepassten Filters ist, aber jede beliebige Abtastung des angepassten Filters zwischen y'(t_q – jL) und y'(t_q + jL), j = 1, ..., K-1, nicht notwendigerweise ein erkannter Spitzenwert des Korrelators/angepassten Filters ist. Der Amplitudenkorrelator nimmt vorzugsweise y'(t_q) und die anderen vorzugsweise 2K-1 Werte vorzugsweise von y'(t_q – jL) bis y'(t_q + jL), j = 1, ..., K-1, vom angepassten Filter/Korrelator, um eine Korrelationsfunktion mit K bekannten Gewichtungsfaktoren a(jL) zu berechnen.
Die maximalen Korrelationswerte von jedem Satz von K Amplitudenkorrelatorausgängen für jede erkannte Synchronisationssequenz werden dann vorzugsweise gegen eine zweite Schwelle θ verglichen. Werte, die die zweite Schwelle überschreiten, ergeben vorteilhaft eine hohe Wahrscheinlichkeit der Erkennung eines beabsichtigten Spitzenwerts, um dadurch einen beabsichtigten Zeitbezugspunkt zu ergeben.
Der Empfänger sendet das Synchronisationssignal dann vorzugsweise zum Sender, vorzugsweise mit einer vorbestimmten Verzögerung (T), die dem Sender vorzugsweise bekannt ist, wobei das Synchronisationssignal dem Empfänger vorzugsweise bekannt ist. Vorzugsweise empfängt ein angepasstes Filter des Senders das Signal vom Empfänger. Der Sender empfängt vorzugsweise das zurückgesendete Signal vom Empfänger und verarbeitet das empfangene Signal vorzugsweise auf die gleiche Weise, wie im Zusammenhang mit dem Empfänger beschrieben wurde.
Der Sender bestimmt dann vorzugsweise die Ausbreitungsverzögerungszeit t₀ zwischen dem Sender und dem Empfänger aus der Erkennungszeit (t'_m,s) des Spitzenwerts am Ausgang des Amplitudenkorrelators, die vorbestimmte Rücksendungsverzögerungszeit (T), und eine Beginnzeit t_s der Sendung des Synchronisationssignals, vorzugsweise auf Basis von t'_m,s = t_s + T + 2(t₀ + N-1). Hier gibt t'_m,s eine Bezugszeit an, die auf das Ende der ersten empfangenen Synchronisationssequenz in jedem gesendeten Synchronisationssignal verweist.
Die Dauer der Verzögerung zwischen Wiederholungen der Synchronisationssequenz kann größer als die Länge der Synchronisationssequenz sein. Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein System zur Erkennung eines Spitzenwerts/Wellentals in einem elektrischen Signal einen Sender und einen Empfänger, wobei der Sender dazu betriebsfähig ist, ein Synchronisationssignal zum Empfänger zu senden, welches Synchronisationssignal eine Synchronisationssequenz beinhaltet, die mit einem vorbestimmten Zeitabstand zwischen Wiederholungen wiederholt wird, und wobei die Amplitude des Synchronisationssignals zwischen Wiederholungen verändert wird.
Der Empfänger kann zumindest einen Korrelator/ein angepasstes Filter beinhalten, der/das vorzugsweise an die Form der Synchronisationssequenz angepasst ist.
Der Empfänger beinhaltet vorzugsweise einen Amplitudenkorrelator. Der Sender beinhaltet vorzugsweise zumindest ein angepasstes Filter.
Der Sender und der Empfänger können ein Positionierungssystem, ein Entfernungsmesssystem, ein Verzögerungsschätzungssystem, ein Synchronisationssystem, ein Zeitvorlaufsystem und/oder ein Zielerkennungssystem bilden, das dazu betriebsfähig ist, die im ersten Aspekt offenbarten Schritte durchzuführen.
Alle hierin beschriebenen Merkmale können in jeder beliebigen Kombination mit jedem beliebigen der obigen Aspekte kombiniert werden.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung, und um zu zeigen, wie Ausführungsformen der Erfindung zur Wirkung gebracht werden können, wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen eine bestimmte Ausführungsform beschrieben werden. Es zeigen
1 ein Diagramm eines herkömmlichen Spitzenwerterkennungssystems;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Spitzenwerterkennung nach der Erfindung; und
3 ein schematisches Diagramm eines Spitzenwerterkennungssystems.
In einem Funksystem kann ein Zeitbezugspunkt bestimmt werden, indem eine Synchronisationssequenz s(i), i = 0, ..., N-1 von einem Sender X 40 zu einem Empfänger Y 48 gesendet wird und der Spitzenwert am Ausgang eines angepassten Filters 44, h(i) = s(N-1-i), an Y erkannt wird. In praktischen Systemen ist die Genauigkeit dieser Spitzenwerterkennung durch Interferenz und Rauschen am Funkkanal beschränkt. Um die Spitzenwerterkennungsgenauigkeit zu erhöhen, schlagen wir vor, die Übertragung der gleichen Synchronisationssequenz K mal zu wiederholen. Der Abstand L zwischen Wiederholungen ist konstant, und die Amplitude der Synchronisationssequenz in jeder Wiederholung verändert sich gemäß einem gegebenen Veränderungsmuster a(jL), j = 0, ..., K-1. Der Empfänger Y 48 kennt L und a(jL), j = 0, ..., K-1. Nach dem Vergleich mit einer Schwelle kann das angepasste Filter 44 am Empfänger 48 Spitzenwerte, die sich aus wiederholt empfangenen Synchronisationssequenzen ergaben, oder Spitzenwerte, die durch Interferenz und/oder Rauschen verursacht wurden, liefern.
Um echte Spitzenwerte von unerwünschten Spitzenwerten zu unterscheiden, bestimmt jeder Ausgangsspitzenwert y'(t_q) des anlepassten Filters 2K-1 gleich beabstandete Ausgangsabtastungen des angepassten Filters von y'(t_q – iL) bis y'(t_q + iL), i = 1, ..., K-1, die zu einem Amplitudenkorrelator 45 geführt werden sollen, der an a(jL), j = 0, ..., K-1 angepasst ist. Mit diesen Eingaben berechnet der Amplitudenkorrelator 45 K Korrelationswerte mit a(jL), j = 0, ..., K-1. Der n-te Korrelationswert wird berechnet, um die Annahme zu erfüllen, dass y'(t_q) der Spitzenwert ist, der am Ende der n-ten empfangenen Synchronisationssequenz in einer Wiederholungskette erwartet wird. Dies erfolgt durch Korrelieren von K Eingangsabtastungen y'(t_q – (n-1)L + jL) mit a(jL), j = 0, ..., K-1. Wenn der s-te Korrelationswert z(t_q – (s-1)L) das Maximum dieser K Korrelationswerte ist, wird der Empfänger 48 z(t_q – (s-1)L) als den maximalen Korrelationswert, der mit y'(t_q) verbunden ist, zusammen mit der entsprechenden Korrelationsbeginnzeit t_q,s = t_q – (s-1)L aufzeichnen.
Durch diese Vorgangsweise werden alle Spitzenwerte y'(t_i), die zu jeder beliebigen Zeit t_i am Ausgang des angepassten Filters erkannt werden, zu einem entsprechenden maximalen Korrelationswert z(t_i,s) zur Korrelationsbeginnzeit t_i,s = t_i – (s-1)L führen. Nun vergleicht ein Spitzenwertdetektor 52, der dem Amplitudenkorrelator folgt, alle maximalen Korrelationswerte z(t_i,s) mit einer zweiten Schwelle. Wenn ein bestimmter Wert y'(t_m) tatsächlich der Spitzenwert am Ende der s-ten empfangenen Synchronisationssequenz ist, muss der Wert z(t_m,s), der mit diesem Wert y'(t_m) verbunden ist, statistisch sehr groß sein, und überschreitet er somit mit hoher Wahrscheinlichkeit die zweite Schwelle. Die Korrelationsbeginnzeit t_m,s, zu der der Amplitudenkorrelator 45 z(t_m,s) ergibt, definiert einen Zeitbezugspunkt, der höchstwahrscheinlich auf das Ende der ersten empfangenen Synchronisationssequenz hinweist.
Genauer werden in einem Verfahren zur Spitzenwerterkennung und wie in 3 gezeigt ein angepasstes Filter 44 und ein Amplitudenkorrelator 45 in einem Empfänger 48 verwendet. Eine Synchronisationssequenz s(i), i = 0, ..., N-1, wird K mal von einem Sender ausgesendet. Ein Abstand L zwischen zwei benachbarten Synchronisationssequenzen ist konstant und einem Empfänger bekannt, doch die Amplitude jeder Synchronisationssequenz s_j(i), j = 0, ..., N-1, verändert sich nun gemäß a(jL)s_j(i), i = 0, ..., N-1. Ohne Verlust der Generalität kann die Energie von a(jL) auf Eins normalisiert werden, und ist der Mittelwert von a(jL) null, d.h.,
Das zusammengesetzte Synchronisationssignal s'(t) am Ausgang des Senders kann somit als
ausgedrückt werden, wobei·eine Faltungstätigkeit angibt.
Unter idealen Umständen (d.h., keine Interferenz und kein Rauschen) würden K Spitzenwerte von y'(t) = s'(t)·h(t) (wobei y'(t) der Ausgang des ersten angepassten Filters 44 und h(t) die Übertragungsfunktion des ersten angepassten Filters 44 ist, wie im Zusammenhang mit dem angepassten Filter 18 in der Einleitung beschrieben wurde) bei t = t₀ + N-1 + jL, j = 0, ..., K-1, als
erscheinen. In einer wirklichen Audioumgebung muss eine Schwelle ϕ verwendet werden, um jede beliebige Abtastung des angepassten Filters y'(t_i), die größer als ϕ ist, als einen Spitzenwert zu definieren. Die so definierten Spitzenwerte können ein erwünschter Spitzenwert a(jL)P_m sein, der am Ende der j-ten Synchronisationssequenz erscheint. Sie können auch ein Spitzenwert sein, der durch Interferenz und/oder Rauschen verursacht wird. Zusätzlich können diese erkannten Spitzenwerte aufgrund der Unterdrückungswirkung der Interferenz und/oder des Rauschens möglicherweise nicht alle erwünschten Spitzenwerte abdecken, die am Ende jeder empfangenen Synchronisationssequenz erwartet werden. Doch die bekannten Gewichtungsfaktoren a(jL), j = 0, .., K-1, der erwünschten Spitzenwerte machen es leichter, erwünschte Spitzenwerte von unerwünschten Spitzenwerten, die durch Interferenz und/oder Rauschen verursacht werden, zu unterscheiden. Es wird angenommen, dass es in praktischen Systemen Q erkannte Spitzenwerte y'(t_q) > ϕ, q = 1, ..., Q, gibt, von denen einige unerwünschte Spitzenwerte sein können, die durch Interferenz und/oder Rauschen erzeugt werden. Der Empfänger nimmt nun jeden erkannten Spitzenwert y'(t_q) bei t_q und K-1 gleich beabstandete Ausgangsabtastungen y'(t_q – jL) des angepassten Filters vor y'(t_q) wie auch K-1 gleich beabstandete Ausgangsabtastungen y'(t_q + jL) des angepassten Filters nach y'(t_q), j = 1, ..., K-1, um K Korrelationswerte mit den bekannten Amplitudengewichtungsfaktoren a(jL), j = 0, ..., K, zu berechnen.
Es ist wichtig, zu bemerken, dass y'(t_q) kein erwünschter Spitzenwert sein kann, und die K-1 gleich beabstandeten Ausgangsabtastungen y'(t_q – jL)/ y'(t_q + jL) vor/nach y'(t_q) ein erwünschter Spitzenwert sein können, oder auch nicht. Doch wenn y'(t_q) ein erwünschter Spitzenwert ist, kann der Empfänger stets eine perfekte Übereinstimmung zwischen a(jL), j = 0, ..., K, und den Amplituden der K erwünschten Spitzenwerte erbringen, wenn er K unterschiedliche Korrelationen ausprobiert. Die n-te Korrelation wird unter der Annahme berechnet, dass y'(t_q) der Spitzenwert ist, der am Ende der n-ten empfangenen Synchronisationssequenz erwartet wird. Eine perfekte Übereinstimmung wird erreicht, wenn a(jL) in der Korrelationsberechnung die Position des Spitzenwerts trifft, der sich aus der j-ten empfangenen Synchronisationssequenz in einem zusammengesetzten Synchronisationssignal s'(t) ergab.
So beginnt der Empfänger 48 die erste Korrelation unter der Annahme, dass y'(t_q) der Spitzenwert ist, der am Ende der ersten empfangenen Korrelationssequenz erwartet wird. Der erste Korrelationswert
wird somit durch Korrelieren von y'(t_q) und K-1 folgenden Ausgangsabtastungen y'(t_q + jL) des angepassten Filters mit a(jL) erhalten. Folglich wird der n-te Korrelationswert z(t_q – (n-1)L) unter der Annahme erhalten, dass y'(t_q) der Spitzenwert ist, der am Ende der n-ten empfangenen Synchronisationssequenz erwartet wird. Dies erfolgt durch Korrelieren von K Ausgangsabtastungen y'(t_q – (n-1)L + jL) des angepassten Filters mit a(jL), j = 0, ..., K-1,
Wenn der s-te Korrelationswert z(tq – (s-1)L) das Maximum der K Korrelationswerte ist, wird der Empfänger z(t_q – (s-1)L) als den maximalen Korrelationswert, der mit y'(t_q) verbunden ist, zusammen mit der entsprechenden Korrelationsbeginnzeit t_q,s = t_q – (s-1)L aufzeichnen. Wenn mehr als ein Korrelationswert, der mit y'(t_q) verbunden ist, den gleichen maximalen Korrelationswert ergibt, wird einer davon zufällig als z(tq – (s-1)L) gewählt.
Durch diese Vorgangsweise werden alle Spitzenwerte y'(t_i), die zu jeder beliebigen Zeit t_i als der Ausgang des angepassten Filters erkannt werden, zu einem entsprechenden maximalen Korrelationswert z(t_i,s) am Ausgang des Amplitudenkorrelators führen. Die entsprechende Korrelationsbeginnzeit ist t_i,s = t_i – (s-1)L. Es ist offensichtlich, dass dann, wenn y'(t_i) tatsächlich ein erwünschter Spitzenwert am Ende der s-ten empfangenen Synchronisationssequenz ist, der zugehörige maximale Korrelationswert z(t_i,s) aufgrund der perfekten Übereinstimmung statistisch sehr groß sein muss. Da t_i auf das Ende der s-ten empfangenen Synchronisationssequenz hinweist, weist t_i,s = t_i – (s-1)L außerdem automatisch auf das Ende der ersten empfangenen Synchronisationssequenz hin.
Der gewünschte Zeitbezugspunkt t_i,s kann bestimmt werden, wenn ein Spitzenwertdetektor, der dem Amplitudenkorrelator folgt, alle maximalen Korrelationswerte z(t_i,s) mit einer zweiten Schwelle θ vergleicht. Es ist möglich, θ so zu wählen, dass alle Werte von z(t_m,s), die θ überschreiten, einen Zeitbezugspunkt definieren, und die entsprechenden Korrelationsbeginnzeiten t_m,s mit hoher Wahrscheinlichkeit auf das Ende des ersten empfangenen Synchronisationssignals a(0)s₀(i) in einem zusammengesetzten Synchronisationssignal s'(t) hinweisen.
Es ist zu beachten, dass dann, wenn zwei erwünschte Spitzenwerte y'(t₁) und y'(t₂), die zum gleichen zusammengesetzten Synchronisationssignal s'(t) gehören, z(t_m1,s1) > θ und z(t_m2,s2) > θ ergeben, t_m1,s1= t_m2,s2 ist, wenn z(t_m1,s1) und z(t_m2,s2) die Korrelationswerte der perfekten Übereinstimmung für y'(t_m1) bzw. y'(t_m2) sind.
Für dieses neue Verfahren zur Erkennung des Zeitbezugspunkts können viele Anwendungen gefunden werden. Um zum Beispiel die Umlaufzeit 2 t₀ zu bestimmen, kann der Empfänger die Übertragung des gleichen zusammengesetzten Synchronisationssignals s'(t) zu t = t_m,s + T beginnen. Der Sender kann dann annehmen, dass der maximale Korrelationswert z(t_m,s) > θ, der an seinem Amplitudenkorrelatorausgang erkannt wird, bei t_m,s = 2(t₀ + N-1) + T erscheint, sofern er die Übertragung der ersten Synchronisationssequenz bei t = 0 begonnen hat. Somit wird t₀ bestimmt.
Im Allgemeinen besteht keine Anforderung, dass L > N-1 ist. Doch für L > N-1 kann das drahtlose System für das neue Verfahren zur Spitzenwerterkennung wie in 2 vereinfacht werden, worin ein Signalgenerator 20 die Synchronisationssequenz erzeugt, und die Sequenz zu einer Kombinationseinrichtung bei 22 weitergibt, die den Gewichtungsfaktor 23 hinzufügt. Bei 24 wird das Signal gesendet, um bei 44 am angepassten Filter 44 des Empfängers empfangen zu werden. Bei 28 wird die Abtastungsauswahl durchgeführt, worauf die Amplitudenkorrelation bei 30 und die Spitzenwerterkennung bei 32 folgt.
Das hierin offenbarte Verfahren ist in einer Vielfalt von Systemen und Vorrichtungen anwendbar, die in 3 allgemein gezeigt sind und ein Positionierungssystem, ein Entfernungsmesssystem, ein Verzögerungsschätzungssystem, ein Synchronisationssystem, ein Zeitvorlaufsystem und/oder ein Zielerkennungssystem oder Vorrichtungen für alle obigen beinhalten können. In 3 ist ein Sender 40 gezeigt, der einen Signalgenerator 42, ein erstes angepasstes Filter 50, einen Amplitudenkorrelator 51, eine Signalkombiniereinrichtung 45, ein Spitzenwerterkennungsmittel 58 und ein Korrelationsmittel 60 aufweist, und ein Empfänger 48 gezeigt, der ein erstes angepasstes Filter 44, einen Amplitudenkorrelator 45, ein Spitzenwerterkennungsmittel 52, ein Korrelationsmittel 54 und ein Rücksendemittel 56 aufweist.
Das Verfahren und die Vorrichtungen, die hierin offenbart sind, weisen dahingehend bedeutende Vorteile gegenüber Systemen des Stands der Technik auf, dass sowohl die Wiederholung der Synchronisationssequenz als auch die Wiederholung bei unterschiedlichen Amplituden eine genauere Spitzenwerterkennung und daher eine genauere Entfernungsmessung usw. auf Basis der Geschwindigkeit der Ausbreitung der Welle und des Umlaufs vom Sender zum Empfänger und zurück gestattet.

Claims

Verfahren zum Erkennen eines Spitzenwerts/Wellentals in einem elektrischen Signal beinhaltend das Senden eines Synchronisationssignals von einem Sender (40) zum Empfang durch einen Empfänger (48), wobei das Synchronisationssignal eine Synchronisationssequenz beinhaltet, die mit einem vorbestimmten Zeitabstand zwischen Wiederholungen wiederholt wird, wobei das Synchronisationssignal durch ein erstes Korrelationsmittel (44) empfangen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der Synchronisationssequenz zwischen Wiederholungen gemäß einem Gewichtungsfaktor verändert wird, und der Ausgang des ersten Korrelationsmittels in einem Amplitudenkorrelator (45) am Empfänger (48) mit dem Gewichtungsfaktor korreliert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Zeitabstand im Wesentlichen konstant ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Gewichtungsfaktor eine Amplitudenveränderungsfunktion oder eine Zeitsequenz ist, die die Form a(jL) aufweist, wobei L ein vorbestimmter Zeitabstand zwischen Wiederholungen des Synchronisationssignals ist, und j = 0, ..., K-1 ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Empfänger (48) Spitzenwerte durch Vergleichen des Ausgangs des ersten Korrelationsmittels mit einer vorbestimmten Schwelle ϕ erkennt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Amplitudenkorrelator (45) zur Zeit t_q für jeden Ausgangswert y'(t_q) des ersten Korrelationsmittels, der einen Wert über der vorbestimmten Schwelle ϕ aufweist, K von 2K-1 Ausgangswerten des ersten Korrelationsmittels mit der Amplitudenveränderungsfunktion a(jL) korreliert, wobei die 2K-1 Ausgangsabtastungen des ersten Korrelationsmittels von y'(t_q – jL) bis y'(t_q + jL), j = 0, ..., K-1, reichen.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Ausgangswerte des ersten Korrelationsmittels im Wesentlichen gleich beabstandet sind.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die maximalen Korrelationswerte für jeden Satz von K Amplitudenkorrelatorausgängen für jede erkannte Synchronisationssequenz gegen eine zweite Schwelle θ verglichen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorbestimmte Zeitabstand zwischen Wiederholungen der Synchronisationssequenz größer als die Länge der Synchronisationssequenz ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Korrelationsmittel ein angepasstes Filter oder ein Korrelator ist.
Empfänger (48), umfassend ein erstes Korrelationsmittel (44), das dazu eingerichtet ist, ein Synchronisationssignal von einem Sender zu empfangen, das eine Synchronisationssequenz umfasst, die mit einem vorbestimmten Zeitabstand zwischen Wiederholungen wiederholt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der Synchronisationssequenz zwischen Wiederholungen gemäß einem Gewichtungsfaktor verändert wird; wobei der Empfänger ferner einen Amplitudenkorrelator (45) umfasst, der dazu eingerichtet ist, den Ausgang des ersten Korrelationsmittels mit dem Gewichtungsfaktor zu korrelieren.
Empfänger (48) nach Anspruch 10, umfassend einen ersten Spitzenwertdetektor, um durch Vergleichen des Ausgangs des ersten Korrelationsmittels (44) mit einer vorbestimmten Schwelle ϕ Spitzenwerte im Ausgang des ersten Korrelationsmittels zu erkennen. (p2, 27)
Empfänger (48) nach Anspruch 10 oder 11, umfassend einen zweiten Spitzenwertdetektor (52), um alle maximalen Korrelationswerte z(t_i,s) am Ausgang des Amplitudenkorrelators (45) mit einer zweiten Schwelle θ zu vergleichen.
Empfänger (48) nach Anspruch 10 bis 12, umfassend ein Rücksendemittel (56), um das Synchronisationssignal zum Sender zurückzusenden.
Empfänger (48) nach Anspruch 10 bis 13, wobei das erste Korrelationsmittel ein angepasstes Filter oder einen Korrelator umfasst.
System, umfassend einen Empfänger (48) nach einem der Ansprüche 10 bis 14 und einen Sender (40), wobei der Sender dazu eingerichtet ist, das Synchronisationssignal zum Empfänger zu senden.