專利名稱：同步信號(hào)檢測電路裝置及其該裝置檢測同步信號(hào)的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)通信系統(tǒng)中的同步信號(hào)檢測電路裝置及該裝置檢測同步信號(hào)的檢測方法。
圖3是同步信號(hào)檢測器相關(guān)峰值輸出示意圖；圖4是短特征碼實(shí)部互相關(guān)運(yùn)算的數(shù)?；旌想娐方Y(jié)構(gòu)示意圖；圖5是短特征碼實(shí)部互相關(guān)運(yùn)算的數(shù)字電路結(jié)構(gòu)示意；圖表1是量化前的短特征碼Short Symbol值；圖表2是量化后的短特征碼Short Symbol量化值；圖表3是量化前的長特征碼Long Symbol值；圖表4是量化后的長特征碼Long Symbol量化值；具體實(shí)施方式
由

圖1及其它附圖、諸圖表，本發(fā)明涉及一種同步信號(hào)檢測電路裝置，該裝置至少包括一互相關(guān)運(yùn)算器、一相關(guān)峰值檢出器，其中，所述互相關(guān)運(yùn)算器是由輸入采樣信號(hào)與特征碼信號(hào)作互相關(guān)運(yùn)算的互相關(guān)運(yùn)算器，所述相關(guān)峰值檢出器是接收所述互相關(guān)運(yùn)算器輸出的互相關(guān)信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的門閥電壓進(jìn)行比較后檢測出同步頭的相關(guān)峰值運(yùn)算器，且所述的互相關(guān)運(yùn)算器其信號(hào)輸出端與所述的相關(guān)峰值運(yùn)算器的信號(hào)輸入端相連接。并且，所述的互相關(guān)運(yùn)算器包括至少一組特征碼實(shí)部和特征碼虛部各自分別與輸入實(shí)部或輸入虛部做互相關(guān)運(yùn)算的互相關(guān)運(yùn)算電路，所述互相關(guān)運(yùn)算電路的輸出端分別與至少一組加法電路相連，所述加法電路其輸入端與平方和運(yùn)算電路相連，所述平方和運(yùn)算電路與峰值檢出器的輸入端相連。并且，所述的互相關(guān)運(yùn)算器可以是一種如圖4所示的數(shù)模混合互相關(guān)運(yùn)算器，且由至少一組取樣保值電路、一組反向運(yùn)算放大器構(gòu)成。并且，所述的互相關(guān)運(yùn)算器可以是一種如圖5所示的數(shù)字互相關(guān)運(yùn)算器，且由至少一組十六個(gè)并行數(shù)字開關(guān)SWBank1、一組用于控制十六個(gè)并行數(shù)字開關(guān)的十六位移位寄存器SR，一組由并行數(shù)字開關(guān)SWBank1控制并且與輸入信號(hào)連接的復(fù)數(shù)位寄存器組RegBank，一組用于實(shí)現(xiàn)取值為0，1，-1的特征碼與輸入信號(hào)相乘運(yùn)算的十六級(jí)移位寄存器對(Cx0，Cx1，x為0至15的整數(shù)值)，一組與加法器連接的由移位寄存器對(Cx0，Cx1)控制的開關(guān)SWBank2，一組與控制開關(guān)SWBank2連接的加法器ADDB構(gòu)成，并且用于控制十六個(gè)并行數(shù)字開關(guān)SWBank1的十六位移位寄存器SR的初始狀態(tài)可設(shè)為1000000000000000；用于實(shí)現(xiàn)取值為0，1，-1的特征碼與輸入信號(hào)相乘運(yùn)算的十六級(jí)2比特移位寄存器對(Cx0，Cx1)的初始狀態(tài)可設(shè)為(0，0)(1，0)(0，0)(0，0)(0，0)(1，0)(0，0)(0，0)(1，0)(0，0)(0，1)(0，1)(0，1)(0，0)(1，0)(0，0)，并且移位寄存器SR及移位寄存器對的移位動(dòng)作由與輸入信號(hào)具有相同頻率的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行控制。同時(shí)，利用所述的裝置其檢測同步信號(hào)的檢測方法，該方法包括對互相關(guān)運(yùn)算器、相關(guān)峰值檢出器中的特征碼、特征碼與輸入采樣信號(hào)、輸入模擬信號(hào)與采樣保持器輸出模擬信號(hào)及相關(guān)峰值、同步頭的算式處理步驟，其中，同步頭信號(hào)的算式是s(t)=Σn=0M-1aC(t-nN)......(1);]]>式中，S(t)為同步信號(hào)且由M個(gè)特征信號(hào)組成，a為表示信道衰減系數(shù)的一個(gè)常數(shù)，C(t)為特征碼信號(hào)，可以是實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)信號(hào)，N為特征碼信號(hào)碼元的個(gè)數(shù)；特征碼信號(hào)由N個(gè)碼元組成且算式是C(t)=Σi=0N-1ci(t-iT).......(2);]]>式中，ci(t)代表長度為T的一個(gè)碼元；特征信號(hào)的碼元與采樣信號(hào)的算式是 =Σm=0N-1{Re{s(m)}+jIm{s(m)}}{Re{C(m-k)}-jIm{C(m-k)}}.....(3);]]>=Σm=0N-1Re{s(m)}Re{C(m-k)}+Σm=0N-1Im{s(m)}Im{C(m-k)}]]>+jΣm=0N-1Im{s(m)}Re{C(m-k)}-jΣm=0N-1Re{s(m)}Im{C(m-k)}]]>式中，s(m)為接受到的信號(hào)的復(fù)數(shù)采樣值， 為碼元的共軛值，Re{ }，Im{ }表示復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部；并且，所述特征碼信號(hào)分為短特征碼信號(hào)和長特征碼信號(hào)，所述短特征碼信號(hào)的復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部其量化處理式分別是 所述長特征碼信號(hào)的復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部其量化處理式分別是 并且，所述短特征碼信號(hào)的實(shí)部與輸入采樣信號(hào)的互相關(guān)運(yùn)算式是Σm=0N-1Re{s(m)}Re{C(m-k)}=a{SH10+SH11+SH12-SH1-SH5-SH8-SH14}..(8).]]>另外，所述的同步頭信號(hào)是一種能夠被連續(xù)檢測到峰值的且相鄰峰值之間的間隔與算式算出的間隔長度相一致的由相關(guān)峰值檢出器檢測出的同步頭信號(hào)。
圖1所表示的是互相關(guān)運(yùn)算器與相關(guān)峰值檢出器之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，顯然，如何檢測到同步信號(hào)取決于相關(guān)峰值檢出器的前端輸出信號(hào)，其工作原理亦可由圖4或圖5示之。如果說接收到的無線信號(hào)中的同步信號(hào)s(t)是由M個(gè)特征信號(hào)組成的話，那么通過算式(1)、算式(2)即可算出同步信號(hào)及特征信號(hào)的值。并且，在算式2中碼元ci可以取實(shí)數(shù)值或復(fù)數(shù)值。當(dāng)ci為非整數(shù)時(shí)，為了簡化電路的復(fù)雜性，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行量化處理。當(dāng)然，對接收信號(hào)采樣后，與特征信號(hào)的碼元進(jìn)行如算式(3)所示的互相關(guān)運(yùn)算，即可得到如圖3所示的具有相關(guān)峰值的輸出信號(hào)，其相關(guān)峰值的時(shí)間間隔為N×T。對于互相關(guān)運(yùn)算器輸出的互相關(guān)信號(hào)，相關(guān)峰值檢出器通過預(yù)先設(shè)置的門閥電壓檢出具有較高電壓的相關(guān)輸出信號(hào)。由于同步信號(hào)的相關(guān)輸出中包含有相鄰峰值間隔時(shí)間為NT的N個(gè)相關(guān)峰值，因此通過判斷相關(guān)輸出信號(hào)中的相鄰峰值的間隔時(shí)間及峰值的個(gè)數(shù)，就可以判定接收到的信號(hào)是否含有同步頭信號(hào)。
基于IEEE802.11a或HiperLAN2標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線局域網(wǎng)假定的同步信號(hào)由10個(gè)長度為0.8微秒(16個(gè)采樣值)的短特征信號(hào)(Short Symbol)和2個(gè)長度為1.6微秒(32個(gè)采樣值)的長特征信號(hào)(Long Symbo1)組成。參照圖表1，現(xiàn)將本發(fā)明應(yīng)用于基于IEEE802.11a或HiperLAN2標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線局域網(wǎng)(Broadband Wireless LAN)通信系統(tǒng)時(shí)，為了簡化電路的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性同時(shí)保持必要的運(yùn)算精度，由算式(4)、(5)即可對圖表1中的定點(diǎn)小數(shù)碼元的實(shí)部和虛部進(jìn)行量化處理。量化后的結(jié)果如圖表2所示。同理，算式(6)(7)是針對圖表3，即對每個(gè)長特征信號(hào)的定點(diǎn)小數(shù)碼元的實(shí)部和虛部進(jìn)行量化處理算式，其量化值如圖表4所示。另外，在算式(3)中所示的復(fù)數(shù)互相關(guān)運(yùn)算，由四項(xiàng)具有相似結(jié)構(gòu)的實(shí)數(shù)互相關(guān)運(yùn)算電路組成。因此，在說明其互相關(guān)運(yùn)算電路的設(shè)計(jì)方法時(shí)可以短特征信號(hào)的實(shí)部與輸入信號(hào)的實(shí)部的互相關(guān)運(yùn)算為例揭示彼此之間的關(guān)系。算式(8)可以用圖4或圖5所示電路加以實(shí)現(xiàn)。圖4所示的是互相關(guān)運(yùn)算數(shù)?；旌想娐方Y(jié)構(gòu)，圖中的SH1至SH14代表十四個(gè)采樣保持電路，NAMP1和NAMP2代表兩個(gè)反向運(yùn)算放大器，電容器的容量按圖中的比例取值。當(dāng)輸入模擬信號(hào)在動(dòng)作時(shí)鐘信號(hào)的控制下，經(jīng)采樣保持電路后，逐級(jí)移位，采樣保持電路的輸出模擬信號(hào)直接加到多輸入加減運(yùn)算電路中去，得到的輸出模擬信號(hào)由算式(9)表示。Aout=14{SH10+SH11+SH12-SH1-SH5-SH8-SH14}...(9).]]>并且，所述的互相關(guān)運(yùn)算器可以是一種如圖5所示的數(shù)字互相關(guān)運(yùn)算器，且由至少一組十六個(gè)并行數(shù)字開關(guān)SWBank1、一組用于控制十六個(gè)并行數(shù)字開關(guān)的十六位移位寄存器SR，一組由并行數(shù)字開關(guān)SWBank1控制并且與輸入信號(hào)連接的復(fù)數(shù)位寄存器組RegBank，一組用于實(shí)現(xiàn)取值為0，1，-1的特征碼與輸入信號(hào)相乘運(yùn)算的十六級(jí)移位寄存器對(Cx0，Cx1，x為0至15的整數(shù)值)，一組與加法器連接的由移位寄存器對(Cx0，Cx1)控制的開關(guān)SWBank2，一組與控制開關(guān)SWBank2連接的加法器ADDB構(gòu)成，并且用于控制十六個(gè)并行數(shù)字開關(guān)SWBank1的十六位移位寄存器SR的初始狀態(tài)可設(shè)為1000000000000000；用于實(shí)現(xiàn)取值為0，1，-1的特征碼與輸入信號(hào)相乘運(yùn)算的十六級(jí)2比特移位寄存器(Cx0，Cx1)的初始狀態(tài)可設(shè)為(0，0)(1，0)(0，0)(0，0)(0，0)(1，0)(0，0)(0，0)(1，0)(0，0)(0，1)(0，1)(0，1)(0，0)(1，0)(0，0)。并且移位寄存器SR及移位寄存器對的移位動(dòng)作由與輸入信號(hào)具有相同頻率的時(shí)鐘信號(hào)控制。
以上過程僅介紹了短特征碼與輸入信號(hào)的互相關(guān)運(yùn)算的電路實(shí)現(xiàn)方法，對于長特征碼與輸入信號(hào)的互相關(guān)運(yùn)算，只需將上述電路中的短特征碼改為長特征碼并將相應(yīng)的電路單元數(shù)作一下調(diào)整即可利用相似的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
圖表1 IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Short Symbol值

圖表2 IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Short Symbol值的量化值

圖表3 IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Long Symbol值

圖表4 IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Long Symbol值的量化值

權(quán)利要求
1.一種同步信號(hào)檢測電路裝置，至少包括一互相關(guān)運(yùn)算器、一相關(guān)峰值檢出器，其特征是，所述互相關(guān)運(yùn)算器是由輸入采樣信號(hào)與特征碼信號(hào)作互相關(guān)運(yùn)算的互相關(guān)運(yùn)算器，所述相關(guān)峰值檢出器是接收所述互相關(guān)運(yùn)算器輸出的互相關(guān)信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的門閥電壓進(jìn)行比較后檢測出同步頭的相關(guān)峰值運(yùn)算器，且所述的互相關(guān)運(yùn)算器其信號(hào)輸出端與所述的相關(guān)峰值運(yùn)算器的信號(hào)輸入端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步信號(hào)檢測電路裝置，其特征是，所述的互相關(guān)運(yùn)算器包括至少一組特征碼實(shí)部和特征碼虛部各自分別與輸入實(shí)部或輸入虛部做互相關(guān)運(yùn)算的互相關(guān)運(yùn)算電路，所述互相關(guān)運(yùn)算電路的輸出端分別與至少一組加法電路相連，所述加法電路其輸入端與平方和運(yùn)算電路相連，所述平方和運(yùn)算電路與峰值檢出器的輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的同步信號(hào)檢測電路裝置，其特征是，所述的互相關(guān)運(yùn)算器是一種數(shù)模混合互相關(guān)運(yùn)算器，且由至少一組取樣保值電路、一組反向運(yùn)算放大器構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的同步信號(hào)檢測電路裝置，其特征是，所述的互相關(guān)運(yùn)算器是一種對取值僅為0，-1，1的特征碼，而對輸入的模擬信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算的數(shù)字互相關(guān)運(yùn)算器，且由至少一組十六個(gè)并行數(shù)字開關(guān)SWBank1、一組用于控制十六個(gè)并行數(shù)字開關(guān)的十六位移位寄存器SR，一組由并行數(shù)字開關(guān)SWBank1控制并且與輸入信號(hào)連接的復(fù)數(shù)位寄存器組RegBank，一組用于實(shí)現(xiàn)取值為0，1，-1的特征碼與輸入信號(hào)相乘運(yùn)算的十六級(jí)2比特移位寄存器對(Cx0，Cx1，x為0至15的整數(shù)值)，一組與加法器連接的由移位寄存器對控制的開關(guān)SWBank2，一組與控制開關(guān)SWBank2連接的加法器ADDB構(gòu)成。并且用于控制十六個(gè)并行數(shù)字開關(guān)SWBank1的十六位移位寄存器SR的初始狀態(tài)可設(shè)為1000000000000000；十六級(jí)二比特移位寄存器對(Cx0，Cx1)的初始狀態(tài)可設(shè)為(0，0)(1，0)(0，0)(0，0)(0，0)(1，0)(0，0)(0，0)(1，0)(0，0)(0，1)(0，1)(0，1)(0，0)(1，0)(0，0)，并且移位寄存器SR及移位寄存器對的移位動(dòng)作由與輸入信號(hào)具有相同頻率的時(shí)鐘信號(hào)控制的電路構(gòu)成。
5.一種如權(quán)利要求1所述的裝置其檢測同步信號(hào)的檢測方法，其特征是，所述方法包括對互相關(guān)運(yùn)算器、相關(guān)峰值檢出器中的特征碼、特征碼與輸入采樣信號(hào)、輸入模擬信號(hào)與采樣保持器輸出模擬信號(hào)及相關(guān)峰值、同步頭的算式處理步驟，其中，同步頭信號(hào)的算式是s(t)=Σn=0M-1aC(t-nN)........(1);]]>式中，S(t)為同步信號(hào)且由M個(gè)特征信號(hào)組成，a為表示信道衰減系數(shù)的一個(gè)常數(shù)，C(t)為特征碼信號(hào)，可以是實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)信號(hào)，N為特征碼信號(hào)碼元的個(gè)數(shù)；特征碼信號(hào)由N個(gè)碼元組成且算式是C(t)=Σi=0N-1ci(t-iT)......(2);]]>式中，ci(t)代表長度為T的一個(gè)碼元；特征信號(hào)的碼元與采樣信號(hào)的算式是 =Σm=0N-1{Re{s(m)}+jIm{s(m)}}{Re{C(m-k)}-jIm{C(m-k)}}....(3);]]>=Σm=0N-1Re{s(m)}Re{C(m-k)}+Σm=0N-1Im{s(m)}Im{C(m-k)}]]>+jΣm=0N-1Im{s(m)}Re{C(m-k)}-jΣm=0N-1Re{s(m)}Im{C(m-k)}]]>式中，s(m)為接受到的信號(hào)的復(fù)數(shù)采樣值， 為碼元的共軛值，Re{ }，Im{ }表示復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部；并且，所述特征碼信號(hào)分為短特征碼信號(hào)和長特征碼信號(hào)，所述短特征碼信號(hào)的復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部其量化處理式分別是 所述長特征碼信號(hào)的復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部其量化處理式分別是
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測方法，其特征是，所述短特征碼信號(hào)的實(shí)部與輸入采樣信號(hào)的互相關(guān)運(yùn)算式是Σm=0N-1Re{s(m)}Re{C(m-k)}=a{SH10+SH11+SH12-SH1-SH5-SH8-SH14}...(8).]]>
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測方法，其特征是，所述的同步頭信號(hào)是一種能夠被連續(xù)檢測到峰值的且相鄰峰值之間的間隔與算式算出的間隔長度相一致的由相關(guān)峰值檢出器檢測出的同步頭信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種OFDM通信系統(tǒng)同步信號(hào)檢測電路裝置及其該裝置檢測同步信號(hào)的檢測方法，所述裝置至少包括一互相關(guān)運(yùn)算器、一相關(guān)峰值檢出器，其中，所述互相關(guān)運(yùn)算器是由輸入采樣信號(hào)與特征碼信號(hào)作互相關(guān)運(yùn)算的互相關(guān)運(yùn)算器，所述相關(guān)峰值檢出器是接收所述互相關(guān)運(yùn)算器輸出的互相關(guān)信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的門閥電壓進(jìn)行比較后，通過對相鄰峰值的時(shí)間間隔的判定，檢測出同步頭的相關(guān)峰值運(yùn)算器，且所述的互相關(guān)運(yùn)算器其信號(hào)輸出端與所述的相關(guān)峰值運(yùn)算器的信號(hào)輸入端相連接。以該裝置檢測同步信號(hào)的檢測方法包括對互相關(guān)運(yùn)算器、相關(guān)峰值檢出器中的信號(hào)的定義并且對定義中的特征碼、特征碼與輸入采樣信號(hào)、寄存器及其設(shè)定的初值、輸入模擬信號(hào)與采樣保持器輸出模擬信號(hào)及相關(guān)峰值、同步頭的算式處理步驟，最終實(shí)現(xiàn)同步信號(hào)的檢測。
文檔編號(hào)H04L27/26GK1427564SQ0114455
公開日2003年7月2日 申請日期2001年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月20日
發(fā)明者陳杰, 蔡春雷, 壽國梁, 吳南健, 楊軍 申請人:北京六合萬通微電子技術(shù)有限公司