TWI429225B

TWI429225B - 目標訊號判斷方法及其裝置

Info

Publication number: TWI429225B
Application number: TW098138847A
Authority: TW
Inventors: Ching Hsiang Chuang; Shao Ping Hung; Tien Hsin Ho
Original assignee: Mstar Semiconductor Inc
Priority date: 2009-11-16
Filing date: 2009-11-16
Publication date: 2014-03-01
Also published as: US9313057B2; TW201119276A; US20110119008A1

Description

目標訊號判斷方法及其裝置

本發明關於一種訊號接收方法與裝置，特別是一種利用延遲相關性以判斷目標訊號之訊號接收方法與裝置。

通訊系統接收訊號時會先執行封包偵測(packet detection)以確定收到的訊號是否為符合系統規範之目標訊號。當封包偵測之結果顯示接收到的訊號為符合系統規範之目標訊號時，則繼續接收處理訊號的步驟；當封包偵測之結果顯示接收到的訊號不符合系統規範之目標訊號時，則停止接收目前的訊號。

假使封包偵測錯誤，將原本應該接收的訊號誤判為非目標訊號，將使系統漏失訊號而使訊號不穩或不清楚；假使將原本不應該接收的訊號誤判為目標訊號，將使系統接收處理不相關的訊號因此浪費系統資源，而排擠到真正需要接收處理的訊號。因此，封包偵測的準確性攸關系統的正確性與穩定度。

當接收的訊號具有週期性時，一種名為延遲相關性(delay correlation)的偵測機制常被用於封包偵測。第一圖為經過取樣處理之接收訊號的示意圖，箭頭代表其饋入訊號處理電路(未繪示)的順序，r(t) 代表時間t 時的取樣資料，取樣資料的週期為N ，即，

r (t +N )=r (t )

而此訊號的延遲相關性係依據下式得出：

當上式的結果大於某個臨界值時，則可以判斷此時的輸入訊號為符合系統規範之目標訊號；若否，則表示可能接收到錯誤的訊號，而應停止接收目前的訊號。

由上式可以發現分母只跟r(t) 至r(t +N-1) 這N 個取樣資料相關，而忽略了分子中其他取樣資料(r(t +N) 至r(t +2N-1) )的影響。也就是說，計算分母時僅需N 個取樣值，參考的資訊比計算分子時少了一半。由於計算分母所需之取樣值比計算分子時少了一半，如此造成既有資訊的浪費。此外，因為上式之分子與分母之取樣點個數不同，分母所考慮到的能量部分只與分子中一半的取樣資料相關，亦即，分母未能反應出所有取樣資料的能量，如此將使計算出之延遲相關性之高峰區間較不穩定，增加判斷失誤的機會。因此，十分殷切需要發展出一種利用延遲相關性以更準確判斷目標訊號之目標訊號判斷方法及其裝置。

本發明之主要目的在於提供一種利用延遲相關性以更準確判斷目標訊號之目標訊號判斷方法及其裝置。

本發明提出一種利用延遲相關性以判斷一輸入訊號是否為一目標訊號的方法，包括：取樣該輸入訊號以產生2N個取樣值，該些取樣值具有一週期N，N為一正整數；以一第一運算法則計算該2N個取樣值以得到一第一數值；以一第二運算法則計算該2N個取樣值以得到一第二數值；根據該第一數值及該第二數值以得到一判斷值；以及根據該判斷值與一臨界值以判斷該輸入訊號是否為該目標訊號。

本發明更提出一種利用延遲相關性以判斷一輸入訊號是否為一目標訊號的裝置，包括：一取樣單元，用以取樣該輸入訊號以產生2N個取樣值，該2N個取樣值具有一週期N，N為一正整數；一延遲器，包括N個延遲單元，用以延遲該2N個取樣值中之N個取樣值以輸出N個延遲取樣值；一共軛乘法器，用以根據該N個延遲取樣值與該2N個取樣值中之N個未被延遲之取樣值進行共軛相乘以產生複數個共軛乘法數值；一計算裝置，用以計算該些共軛乘法以得到一判斷值；以及一判斷裝置，耦接於該計算裝置，用以根據該判斷值與一臨界值以判斷該輸入訊號是否為該目標訊號。

本發明提出一種於判斷目標訊號時之高峰區間較平滑與穩定之目標訊號判斷方法及其裝置，可降低判斷失誤的機會。

為了使　鈞局能更進一步瞭解本發明特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

為了使延遲相關性的計算能忠實反應對應於所有取樣資料的能量，可以利用以下的算式來計算訊號的延遲相關性：

分母包含了所有分子中所使用到的取樣資料，也就是對應所有取樣資料的能量皆會被考慮。將上式略為變化後可以得到：

分母同樣可以反應出對應所有分子中所用到的取樣資料的能量。

第二圖為根據本發明之一實施例所繪示之封包偵測裝置20之功能方塊圖，用以判斷一輸入訊號是否為符合系統規範之目標訊號，包括取樣單元210、延遲器230、共軛乘法器250、計算裝置270與判斷裝置290。

取樣單元210接收輸入訊號，於時間t-2N +1 至時間t 時，將輸入訊號取樣以輸出2N 個取樣值r(t-2N +1) 、r(t-2N +2) 、…、r(t-1) 及r(t) ，該2N 個取樣值具有一週期N ，N 為一正整數。

延遲器230將2N 個取樣值中之N 個取樣值r(t-2N +1) 、r(t-2N+2) 、…、r(t-N-1) 及r(t-N) 延遲一個輸入訊號之週期N 以輸出N 個延遲取樣值r’(t-N +1) 、r’(t-N +2) 、…、r’(t-1) 及r ’(t) 。需注意的是，延遲取樣值r’(t-N +1) 、r ’(t-N +2) 、…、r ’(t-1) 及r ’(t) 係分別等於取樣值r(t-2N +1) 、r(t-2N +2) 、…、r(t-N-1) 及r(t-N) ，而延遲器230亦可以一緩衝器或記憶體實現。

共軛乘法器250接收N 個延遲取樣值r’(t-N +1) 、r ’(t-N +2) 、…、r ’(t -1) 及r’(t) 與該2N 個取樣值中之N 個未被延遲之取樣值r(t-N +1) 、r(t-N +2) 、…、r(t-1) 及r(t) ，同理延遲取樣值係取樣值之延遲，故亦可以視為2N 個取樣值，並利用延遲相關性計算該N 個延遲取樣值及該N 個未被延遲之取樣值進行共軛相乘以得到複數個共軛乘法數值。

計算裝置270計算共軛乘法數值以得到一判斷值。判斷裝置290將判斷值與一臨界值比較，當判斷值大於臨界值時，則判斷此輸入訊號為符合系統規範之目標訊號；若否，則判斷其不為目標訊號。其中的臨界值與判斷值均可介於零與一之間，而取樣值與延遲取樣值為複數值。

第三圖為根據本發明之一實施例所繪示之封包偵測裝置30之功能方塊圖，包括取樣單元210、延遲器230、共軛乘法器250、計算裝置270與判斷裝置290。取樣單元210及延遲器230與前述類似，於此不加贅述。共軛乘法器250包括共軛轉換器251與乘法器253。乘法器253包括乘法單元2532及2534。

共軛轉換器251接收2N 個取樣值r(t-2N +1) 、r(t-2N +2) 、…、r(t-1) 及r(t) ，將其共軛化以輸出相對應之2N 個共軛數值r *(t-2N+1) 、r *(t-2N +2) 、…、r *(t-1) 及r *(t) 。乘法單元2532將N 個共軛數值r *(t-N +1) 、r *(t-N +2) 、…、r *(t-1) 及r *(t) 與N 個延遲取樣值r(t-2N +1) 、r(t-2N +2) 、…、r(t-N-1) 及r(t-N) 一對一相乘以得到N 個共軛乘法數值r *(t-k) ‧r(t-N-k),k =0, 1, ...,N -1。乘法單元2534將2N 個取樣值r(t-2N +1) 、r(t-2N +2) 、…、r(t-1) 及r(t) 與2N 個共軛數值r *(t-2N +1) 、r *(t-2N +2) 、…、r *(t-1) 及r *(t) 一對一相乘以得到2N 個共軛乘法數值r(t-k) ‧r *(t-k),k =0, 1, ..., 2N -1。

計算裝置270將N 個共軛乘法數值r *(t-k) ‧r(t-N-k),k =0, 1, ...,N -1相加以得到分子。其中計算分子所需之取樣值從r(t-2N +1) 至r(t) ，也就是說，計算分子需要2N 個取樣值。

計算裝置270並將2N 個共軛乘法數值r(t-k) ‧r *(t-k),k =0, 1, ...,2N -1相加以得到分母。其中計算分母所需之取樣值從r(t-2N +1) 至r(t) ，也就是說，計算分母同樣需要2N 個取樣值，參考資訊與計算分子一致。

在另一較佳實施例中，計算裝置270分別累加各N 個共軛乘法數值，並分別將兩數開根號再相乘或將兩數相乘再開根號以得到另一分母或

判斷裝置290將分子除以分母以得到判斷值如下：

並將判斷值與一臨界值比較，當判斷值大於臨界值時，則判斷此輸入訊號為符合系統規範之目標訊號；若否，則判斷其不為目標訊號。其中的臨界值與判斷值均可介於零與一之間，而取樣值與延遲取樣值為複數值。

第四圖為根據本發明之另一實施例所繪示之封包偵測裝置40之功能方塊圖，包括取樣單元210、延遲器230、共軛乘法器250、計算裝置270與判斷裝置290。以下針對共軛乘法器250提出更詳細之說明，取樣單元210、延遲器230、計算裝置270及判斷裝置290與前述類似，於此不加贅述。共軛乘法器250包括共軛轉換器255與乘法器256。共軛轉換器255包括共軛轉換單元2552與2554。乘法器256包括乘法單元2562及2564。

共軛轉換單元2552接收N 個延遲取樣值r(t-2N +1) 、r(t-2N +2) 、…、r(t-N-1) 及r(t-N) ，將其共軛化以輸出N 個共軛延遲數值r *(t-2N +1) 、r *(t-2N +2) 、…、r *(t-N-1) 及r *(t-N) 。共軛轉換單元2554接收2N 個取樣值r(t-2N +1) 、r(t-2N +2) 、…、r(t-1) 及r(t) ，將其共軛化以輸出2N 個共軛數值r *(t-2N +1) 、r *(t-2N +2) 、…、r *(t-1) 及r *(t) 。

乘法單元2562將N 個取樣值r(t-N+1) 、r(t-N +2) 、…、r(t-1) 及r(t) 與N 個共軛延遲數值r *(t-2N +1) 、r *(t-2N +2) 、…、r *(t-N-1) 及r *(t-N) 一對一相乘以得到N 個共軛乘法數值r(t-k) ‧r ^* (t-N-k),k =0, 1, ...,N -1。乘法單元2564將2N 個取樣值r(t-2N +1) 、r(t -2N +2) 、…、r(t -1) 及r(t) 與2N 個共軛數值r *(t -2N +1) 、r *(t-2N +2) 、…、r *(t-1) 及r *(t) 一對一相乘以得到2N 個共軛乘法數值r(t-k) ‧r ^* (t-k),k =0, 1, ..., 2N -1。

第五圖為根據本發明之另一實施例所繪示之封包偵測裝置50之功能方塊圖，包括取樣單元210、延遲器230、共軛乘法器250、計算裝置270與判斷裝置290。共軛乘法器250包括共軛轉換器255與乘法器257。共軛轉換器255包括共軛轉換單元2552與2554。乘法器257包括乘法單元2572、2574及2576。取樣單元210、延遲器230、共軛轉換器255、計算裝置270及判斷裝置290與前述類似，乘法單元2572及2574亦分別與乘法單元2562及2564類似，於此不再贅述。

乘法單元2576將N 個延遲取樣值r(t -2N +1) 、r(t-2N +2) 、…、r(t-N-1) 及r(t-N) 與N 個共軛延遲數值r *(t-2N +1) 、r *(t-2N +2) 、…、r *(t-N-1) 及r *(t-N) 一對一相乘以得到N 個共軛乘法數值r(t-N-k) ‧r ^* (t-N-k),k =0, 1, ...,N -1。配合乘法單元2574計算之N 個共軛乘法數值r(t-k) ‧r ^* (t-k),k =0, 1, ...,N -1亦可以得到2N 個共軛乘法數值r(t-k) ‧r ^* (t-k),k =0, 1, ..., 2N -1。

第六圖為根據本發明之另一實施例所繪示之封包偵測裝置60之功能方塊圖，包括取樣單元210、延遲器230、共軛乘法器250、計算裝置270與判斷裝置290。共軛乘法器250包括共軛轉換器258與乘法器259。共軛轉換器258包括共軛轉換單元2582與2584。乘法器259包括乘法單元2592、2594及2596。取樣單元210、延遲器230、計算裝置270及判斷裝置290與前述類似，共軛轉換單元2582及2584亦分別與共軛轉換單元2552及2554類似，乘法單元2592、2594及2596亦分別與乘法單元2532、2574及2576類似，於此不再贅述。

第七圖為根據本發明之一實施例所繪示之封包偵測流程圖。步驟720，取樣該輸入訊號以產生2N個取樣值r(t-2N+1) 、r(t-2N+2) 、…、r(t-1) 及r(t),t=0,1,2, …，該些取樣值具有一週期N ，N 為一正整數。步驟740，以第一及第二運算法則分別計算該2N個取樣值以得到分子與分母。舉例而言，分子為或分母為或。步驟760，根據分子及分母以得到一判斷值。步驟780，根據判斷值與一臨界值以判斷該輸入訊號是否為該目標訊號。當判斷值大於臨界值時，則判斷此輸入訊號為符合系統規範之目標訊號；若否，則判斷其不為目標訊號。其中的臨界值與判斷值均可介於零與一之間，而取樣值為複數值。

第八圖A為根據習知技藝所量測出之訊號的延遲相關性的高峰區間圖。第八圖B為根據本發明之一實施例所繪示之訊號的延遲相關性的高峰區間圖。由於本發明計算分母所需之取樣值與分子相同，分母參考計算分子中所有取樣值之能量，因為計算判斷值之分子與分母之取樣點個數相同，亦即，所牽涉之能量一致，可使計算出之判斷值之高峰區間較平滑與穩定(比較第八圖A及B之高峰區間)，降低判斷失誤的機會。因此，本發明提出一種利用延遲相關性以更準確判斷目標訊號之目標訊號判斷方法及其裝置。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

本案圖式中所包含之各元件列示如下：

20、30、40、50、60．．．封包偵測裝置

210．．．取樣單元

230．．．延遲器

250．．．共軛乘法器

251、255、258．．．共軛轉換器

253、256、257、259．．．乘法器

2532、2534、2562、2564、2572、2574、2576、2592、2594、2596．．．乘法單元

2552、2554、2582、2584．．．共軛轉換單元

270．．．計算裝置

290．．．判斷裝置

本案得藉由下列圖式及說明，俾得更深入之了解：

第一圖為經過取樣處理之接收訊號的示意圖。

第二圖為根據本發明之一實施例所繪示之封包偵測裝置之功能方塊圖。

第三圖為根據本發明之另一實施例所繪示之封包偵測裝置之功能方塊圖。

第四圖為根據本發明之另一實施例所繪示之封包偵測裝置之功能方塊圖。

第五圖為根據本發明之另一實施例所繪示之封包偵測裝置之功能方塊圖。

第六圖為根據本發明之另一實施例所繪示之封包偵測裝置之功能方塊圖。

第七圖為根據本發明之一實施例所繪示之封包偵測流程圖。

第八圖A為根據習知技藝所量測出之訊號的延遲相關性之高峰區間圖。

第八圖B為根據本發明之一實施例所繪示之訊號的延遲相關性的高峰區間圖。

Claims

一種利用延遲相關性以判斷一輸入訊號是否為一目標訊號的方法，包括：取樣該輸入訊號以產生2N個取樣值，該些取樣值具有一週期N，N為一正整數；以一第一運算法則計算該2N個取樣值以得到一第一數值；以一第二運算法則計算該2N個取樣值以得到一第二數值；根據該第一數值及該第二數值以得到一判斷值；以及根據該判斷值與一臨界值以判斷該輸入訊號是否為該目標訊號；其中該第一運算法則係將該2N個取樣值其中之N個取樣值共軛化以得到N個共軛數值，並將該N個共軛數值與該2N個取樣值中之另外N個取樣值一對一相乘並累加以得到該第一數值。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第二運算法則係將該2N個取樣值與其自身之共軛值相乘並累加，以得到該第二數值。
如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該第二運算法則係將該2N個取樣值其中之N個取樣值與其自身之共軛值相乘並累加而後取其平方根以得到一第一平方根值，並將該2N個取樣值中之另外N個取樣值與其自身之共軛值相乘並累加而後取其平方根以得到一第二平方根值，將第一平方根值與第二平方根值相乘以得到該第二數值。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該判斷之步驟係根據該判斷值與該臨界值之大小決定，當該判斷值大於或等於該臨界值時，則判斷該輸入訊號係為該目標訊號，當該判斷值小於該臨界值時，則判斷該輸入訊號係不為該目標訊號。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該判斷值係為該第一數值除以該第二數值之商。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該些取樣值係為複數值。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該判斷值係介於零與一之間。
如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該臨界值係介於零與一之間。
一種利用延遲相關性以判斷一輸入訊號是否為一目標訊號的裝置，包括：一取樣單元，用以取樣該輸入訊號以產生2N個取樣值，該2N個取樣值具有一週期N，N為一正整數；一延遲器，用以延遲該2N個取樣值中之N個取樣值以輸出N個延遲取樣值；一共軛乘法器，用以根據該N個延遲取樣值與該2N個取樣值中之N個未被延遲之取樣值進行共軛相乘以產生複數個共軛乘法數值；一計算裝置，耦接於該共軛乘法器，用以計算該些共軛乘法數值以得到一判斷值；以及一判斷裝置，耦接於該計算裝置，用以根據該判斷值與一臨界值以判斷該輸入訊號是否為該目標訊號；其中該判斷值係為一第一數值除以一第二數值之商，該共軛乘法器係將該N個延遲取樣值與該N個未被延遲之取樣值之共軛值一對一相乘，或將該N個未被延遲之取樣值與該N個延遲取樣值之共軛值一對一相乘，以得到該些共軛乘法數值之一部分，且該計算裝置計算該一部分之共軛乘法數值以得到該第一數值。
如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中該共軛乘法器係將該2N個取樣值與其自身之共軛值一對一相乘以得到該些共軛乘法數值之一部分，且該計算裝置計算該一部分之共軛乘法數值以得到該第二數值。
如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中該共軛乘法器係將該2N個取樣值其中之N個取樣值與其自身之共軛值相乘以得到一第一組之N個共軛乘法數值，並將該2N個取樣值中之另外N個取樣值與其自身之共軛值相乘以得到一第二組之N個共軛乘法數值，且該計算裝置累加該第一組之N個共軛乘法數值而後取其平方根以得到一第一平方根值，並累加該第二組之N個共軛乘法數值而後取其平方根以得到一第二平方根值，以及將第一平方根值與第二平方根值相乘以得到該第二數值，或者，該計算裝置累加該第一組之N個共軛乘法數值與累加該第二組之N個共軛乘法數值，將兩數相乘取其平方根以得到該第二數值。
如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中該共軛乘法器包括：一共軛轉換器，用以共軛化該2N個取樣值以輸出相對應之2N個共軛數值；以及一乘法器，用以接收該2N個取樣值、該2N個共軛數值與該N個延遲取樣值，並將該2N個共軛數值中之N個共軛數值與該N個延遲取樣值一對一相乘以輸出一第一組共軛乘法數值，以及將該2N個取樣值與該2N個共軛數值一對一相乘以輸出一第二組之共軛乘法數值；其中該計算裝置係計算該第一組之共軛乘法數值與該第二組之共軛乘法數值以得到該判斷值。
如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中該共軛乘法器包括：一共軛轉換器，用以分別共軛化該2N個取樣值與該N個延遲取樣值，以輸出相對應之2N個共軛數值與N個共軛延遲數值；以及一乘法器，用以接收該2N個取樣值、該2N個共軛數值與該N個共軛延遲數值，並將該2N個取樣值中之N個取樣值與該N個共軛延遲數值一對一相乘以輸出一第一組共軛乘法數值，以及將該2N個取樣值與該2N個共軛數值一對一相乘以輸出一第二組共軛乘法數值；其中該計算裝置係計算該第一組共軛乘法數值與該第二組共軛乘法數值以得到該判斷值。
如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中該共軛乘法器包括：一共軛轉換器，用以分別共軛化該2N個取樣值與該N個延遲取樣值，以輸出相對應之2N個共軛數值與N個共軛延遲數值；以及一乘法器，用以接收該2N個取樣值中之N個取樣值、該2N個共軛數值中之N個共軛數值、該N個延遲取樣值與該N個共軛延遲數值，並將該N個共軛延遲數值與該N個取樣值一對一相乘以輸出一第一組共軛乘法數值，將該N個取樣值與該N個共軛數值一對一相乘以輸出一第二組共軛乘法數值，以及將該N個延遲取樣值與該N個共軛延遲數值一對一相乘以輸出一第三組共軛乘法數值；其中該計算裝置係計算該第一組共軛乘法數值、該第二組共軛乘法數值與該第三組共軛乘法數值以得到該判斷值。
如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中該共軛乘法器包括：一共軛轉換器，用以分別共軛化該2N個取樣值與該N個延遲取樣值，以輸出相對應之2N個共軛數值與N個共軛延遲數值；以及一乘法器，用以接收該2N個取樣值中之N個取樣值、該2N個共軛數值中之N個共軛數值、該N個延遲取樣值與該N個共軛延遲數值，並用以將該N個延遲取樣值與該N個共軛數值一對一相乘以輸出一第一組共軛乘法數值，將該N個取樣值與該N個共軛數值一對一相乘以輸出一第二組共軛乘法數值，以及將該N個延遲取樣值與該N個共軛延遲數值一對一相乘以輸出一第三組共軛乘法數值；其中該計算裝置係計算該第一組共軛乘法數值、該第二組共軛乘法數值與該第三組共軛乘法數值以得到該判斷值。
如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中該判斷值係介於零與一之間。
如申請專利範圍第16項所述之裝置，其中該臨界值係介於零與一之間。
如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中該些取樣值係為複數值。