专利名称：载波检测方法及载波检测电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测载波以便检测无线设备中的信号接收的方法和电路。
背景技术：
突发信号传输系统(burst signal transmission system)是周知的，诸如采用载波检测多址访问/碰撞回避(CSMA/CA)方案作为无线接入方案的无线局域网(LAN)系统。在这种突发信号传输系统中，基站每次只能与属于该基站的终端之一通信。
在突发信号传输系统中，当建立链接时，基站正常地将终端识别信息给予属于该基站的终端。当基站要向属于基站的终端之一发送突发信号时，基站将用于该终端的识别信息加到突发信号上，并且将突发信号发送给该终端。所有终端都测量发自基站的突发信号的接收信号功率级(以下称为“RSSI”(接收信号强度指示符))，将测量的RSSI值与预定的判决阈值(以下称为“载波检测阈值”)进行比较，以及如果测量的RSSI值超过了载波检测阈值，则判断检测到载波、并开始对接收信号的解调处理。如果测量的RSSI值小于载波检测阈值，则终端判断没有检测到载波，并且不起动解调处理(demodulatingprocess)。
当终端判断检测到载波时，该终端开始对接收信号的解调处理。在解调处理中，终端检测加到突发信号的开头的被称为前同步信号的已知固定模式，即检测符号定时(sysmbol timing)，以使它自己与突发信号同步。在符号定时检测之后，终端对前同步信号之后的突发信号数据解调，并根据加到突发信号上的终端识别信号来确定突发信号是否寻址到该终端。如果突发信号寻址到该终端，则该终端继续对终端识别信号之后的突发信号数据解调。如果突发信号不是寻址到该终端，则该终端停止对终端识别信号之后的突发信号数据解调。
例如，在日本专利待审公开No.2000-156666(JP P2000-156666A)中披露了以上常规载波检测处理。
然而，根据以上常规载波检测处理，即使终端收到干扰功率，当测量的RSSI值超过载波检测阈值时，终端也开始解调处理。因为至少直到符号定时检测完成，终端才能确定信号是否寻址到它自己的系统，因此不必要地执行了信号解调处理，直到符号定时检测结束为止。结果，解调电路不必要地操作，降低了通信效率。以上提到的术语“它自己的系统”代表终端所属的通信系统。在这种通信系统中，终端和基站根据由相应标准规定的通信方案和信号格式来彼此通信。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过确定在符号定时检测完成之前接收信号是否为寻址到自己的系统的信号来检测载波以便由此防止由于解调电路的不必要操作而造成通信效率降低的方法。
本发明的另一目的是提供一种能够确定在符号定时检测完成之前接收信号是否为寻址到自己的系统的信号，由此防止由于解调电路的不必要操作而造成通信效率降低的载波检测电路。
根据本发明的第一方面，提供一种在无线设备的接收器中检测载波的方法，该方法包括以下步骤确定接收信号的功率值，并将该功率值与预定的第一阈值进行比较；确定接收信号中包括的前同步(preamble)与表征无线设备所属的通信系统的预定前同步模式之间的相关值，并将相关值与预定的第二阈值进行比较；如果功率值超过第一阈值或相关值超过第二阈值，则判断检测到载波，并试验性地开始信号解调处理；以及如果判断在从判断检测到载波的时间起的预定第一时间间隔期间，相关值没有超过第二阈值，则停止已被试验性地起动的解调处理。
通过计算相关值并比较相关值与第二阈值，有可能确定接收信号是否寻址到无线设备所属的自己系统。利用根据第一方面的方法，因为一般可以在比符号定时检测所需的时间短的时间内计算相关值，并与第二阈值进行比较，因此如果根据相关值判断接收信号不是寻址到自己的系统，则已被试验性地起动的解调处理被停止，并且不被无用地执行，直到符号定时检测。此外，因为当功率值和相关值中任一个超过第一阈值或第二阈值时，命令解调电路试验性地开始解调处理，因此在收到寻址到自己的系统的信号的情况下，信号解调处理没有被延迟。
根据本发明的第二方面，提供一种在无线设备的接收器中检测载波的方法，该方法包括以下步骤确定接收信号的功率值，并将该功率值与预定的第一阈值进行比较；确定接收信号中包括的前同步与表征无线设备所属的通信系统的预定前同步模式之间的相关值，并将相关值与预定的第二阈值进行比较；以及如果功率值超过第一阈值并且相关值超过第二阈值，则开始信号解调处理。
利用根据第二方面的方法，只有当功率值和相关值分别超过第一阈值和第二阈值时，才命令接收器的解调电路开始信号解调处理。与根据第一方面的方法不同，如果接收信号寻址到自己的系统，则虽然信号解调处理可能被延迟，但是不会不必要地执行解调处理。
根据本发明的第三方面，提供一种被提供在无线设备接收器中的载波检测电路，该载波检测电路包括用于确定接收信号的功率值的装置；用于将功率值与预定的第一阈值进行比较的装置；用于确定接收信号中包括的前同步与表征无线设备所属的通信系统的预定前同步模式之间的相关值的装置；用于将相关值与预定的第二阈值进行比较的装置；用于如果功率值超过第一阈值或相关值超过第二阈值就判断检测到载波并试验性地命令无线设备的解调电路开始信号解调处理的装置；以及用于如果判断在从判断检测到载波的时间起的预定第一时间间隔期间相关值没有超过第二阈值就命令解调电路停止已被试验性地起动的解调处理的装置。
根据本发明的第四方面，提供一种被提供在无线设备接收器中的载波检测电路，该载波检测电路包括用于确定接收信号的功率值的装置；用于将功率值与预定的第一阈值进行比较的装置；用于确定接收信号中包括的前同步与表征无线设备所属的通信系统的预定前同步模式之间的相关值的装置；用于将相关值与预定的第二阈值进行比较的装置；以及用于如果功率值超过第一阈值并且相关值超过第二阈值就命令无线设备的解调电路开始信号解调处理的装置。
根据本发明，因为根据一般可以在比符号定时检测所需的时间短的时间内确定的前同步的相关(值)来确定接收信号是否寻址到自己的系统，因此防止解调电路不必要地操作。
由以下参考显示本发明例子的附图的说明，本发明的以上及其它目的、特征和优点将变得明显。
图1所示为结合有根据本发明实施例的载波检测电路的接收器的框图；以及图2所示为图1所示接收器的操作顺序的流程图。
具体实施例方式
如图1所示，接收器包括接收滤波器101、RSSI测量电路102、载波检测阈值比较电路103、相关检测电路104、载波相关检测阈值比较电路105、“或”电路106、解调电路107、符号定时检测定时器108、以及相关检测定时器109。载波检测电路由以下组成RSSI测量电路102、载波检测阈值比较电路103、相关检测电路104、载波相关检测阈值比较电路105、“或”电路106、以及相关检测定时器109。
接收滤波器101起信道选择滤波器的作用，并包括具有相同的I(同相)和Q(正交)分量的配置的数字滤波器。接收滤波器101可以是有限冲击响应(FIR)滤波器或无限冲击响应(IIR)滤波器。在这些滤波器中，FIR滤波器在稳定性方面更好。对于设计RIR滤波器，自然选择最优的窗函数，以及优化滚降系数以获得期望的频率特性。另外，也需要将模拟滤波器加到FIR滤波器上。向接收滤波器101提供通过10位或12位模数(A/D)转换器转换为数字信号的被检测正交分量(I和Q信号分量)。在该实施例中，例如I和Q信号分量的每一个都包括12位数字数据。接收滤波器101将接收信号的I和Q信号分量提供给RSSI测量电路102、相关检测电路104和解调电路107。
RSSI测量电路102接收已通过接收滤波器101的I和Q分量，并计算从I和Q信号分量的幅度确定的电功率即RSSI信号的滑动平均。可以将滑动平均时间窗设置为被加到帧或分组的开头上的前同步信号的周期。
前同步信号是根据例如用于突发信号传输系统的诸如IEEE802.11a或HIPERLAN/2的标准被规定为周知固定模式的周期信号。当发送突发信号时，通常将前同步信号加到帧或分组的开头上。例如，根据IEEE802.11a，短前同步信号S(-26，26)和长前同步信号L(-26，26)被规定为如下的周知固定模式S(-26，26)＝(13/6)1/2×{0，0，1+j，0，0，0，-1-j，0，0，0，1+j，0，0，0，-1-j，0，0，0，-1-j，0，0，0，1+j，0，0，0，0，0，0，0，-1-j，0，0，0，-1-j，0，0，0，1+j，0，0，0，1+j，0，0，0，1+j，0，0，0，1+j，0，0}；L(-26，26)＝{1，1，-1，-1，1，1，-1，1，-1，1，1，1，1，1，1，-1，-1，1，1，-1，1，-1，1，1，1，1，0，1，-1，-1，1，1，-1，1，-1，1，-1，-1，-1，-1，-1，1，1，-1，-1，1，-1，1，-1，1，1，1，1}。
在根据IEEE802.11a的采用正交频分复用(OFDM)方案作为调制处理的通信系统中，短前同步信号S(-26，26)使用52个副载波中的12个。快速傅立叶变换(FFT)周期被设置为3.2微秒。频域中的信号在设置的FFT周期中进行逆快速傅立叶变换(IFFT)，然后信号进行正交相移键控(QPSK)，以获得由每一个都具有0.8微秒的周期的10个固定模式信号组成的重复信号。长前同步信号L(-26，26)包括具有根据二进制相移键控(BPSK)的20个频分复用(FDM)符号长度即0.8微秒的固定模式。
根据IEEE802.11a，短前同步信号优选地应该用于信号检测、自动增益控制(AGC)启动、载波频率误差粗调、以及符号定时检测。长前同步信号优选地应该用于信道估计和载波频率误差微调。因此，将RSSI测量电路102中的移动平均时间窗设置为0.8微秒。
RSSI测量电路102将计算的RSSI值传送给载波检测阈值比较电路103。
载波检测阈值比较电路103接收来自RSSI测量电路102的RSSI值，并将收到的RSSI值与预定的阈值(TH1)进行比较。如果RSSI值超过了阈值TH1，则载波检测阈值比较电路103确定检测到载波，并将载波检测信号提供给“或”电路106。
相关检测电路104接收已通过接收滤波器101的I和Q分量，并计算在收到的信号中包括的短前同步信号与预定的前同步模式之间的相关值。预定的前同步模式是与自己的系统中使用的前同步有关的模式。在相关检测电路104能够计算短前同步信号与固定模式的相关值的范围内，相关检测电路104可以是任何电路。例如，相关检测电路104可以是用于利用包括把时间轴上的固定模式作为系数的匹配滤波器的主滤波器、用移动平均功率对相关值规格化的规格化电路，或者是可以在与周期信号相同的周期中操作以提高信噪(SN)比的复IIR滤波器和用于收集由于衰减环境而按时分散的滞后波的功率以提高SN比的FIR滤波器(移动平均滤波器)的组合。作为选择，相关检测电路104可以是用于使输入信号延迟周期(0.8微秒)的时间，以及随后使当前收到的信号与在前一个周期中收到的信号相关的电路。相关检测电路104将计算的相关值提供给载波相关检测阈值比较电路105。
载波相关检测阈值比较电路105从相关检测电路104接收相关值。如果收到的相关值超过了预定的阈值(TH2)，则载波相关检测阈值比较电路105判断检测到载波相关，即收到的信号是寻址到自己的系统，并将载波相关检测信号提供给“或”电路106和解调电路107。即使当载波相关检测阈值比较电路105检测到一个短前同步模式、或者当载波相关检测阈值比较电路105检测到两个或三个短前同步模式时，载波相关检测阈值比较电路105就可以判断检测到载波相关。在处理时间方面，实用的是，当载波相关检测阈值比较电路检测到一个短前同步模式时，它判断检测到载波相关。
“或”电路106从载波检测阈值比较电路103接收载波检测信号，并且还从载波相关检测阈值比较电路105接收载波相关检测信号。当“或”电路106收到载波检测信号和载波相关检测信号中任一信号时，“或”电路106试验性地判断检测到载波，并输出用于命令解调电路107开始信号解调处理的信号。当“或”电路106判断检测到载波时，“或”电路106输出用于命令符号定时检测定时器108和相关检测定时器109开始它们的计数处理的信号。
当符号定时检测定时器108从“或”电路106收到计数开始信号时，符号定时检测定时器108开始测量预置的时间。当符号定时检测定时器108完成测量预置的时间时，它将代表计数处理结束的信号传送给解调电路107。符号定时检测定时器108要测量的时间比在检测到寻址到自己的系统的信号时符号定时检测所花的时间稍长。在该实施例中，符号定时检测定时器108要测量的时间被设置为大约12微秒。
当相关检测定时器109从“或”电路106收到计数开始信号时，相关检测定时器109开始测量预置的时间。当相关检测定时器109完成测量预置的时间时，它将代表计数处理结束的信号传送给解调电路107。相关检测定时器109要测量的时间比在检测到寻址到自己的系统的信号时相关检测所花的时间稍长。一般，相关检测定时器109要测量的时间比符号定时检测所花的时间短。在该实施例中，相关检测定时器109要测量的时间被设置为大约6微秒。
当解调电路107从“或”电路106收到用于开始解调处理的信号时，解调电路107试验性地开始解调从接收滤波器101收到的信号。然而，如果在解调电路107从相关检测定时器109收到代表计数处理结束的信号之前没有从载波相关检测阈值比较电路105收到载波相关检测信号，则解调电路107判断接收器收到的信号不是寻址到自己的系统，并临时停止已被试验性地起动的解调处理。此外，如果在解调电路107从符号定时检测定时器108收到代表计数处理结束的信号之前符号定时检测没有完成，则解调电路107判断接收器收到的信号不是寻址到自己的系统，并临时停止已被试验性地起动的解调处理。
将参考图2按时间顺序来描述图1所示的接收器的信号接收操作。
在步骤201中，将已通过接收滤波器101的接收信号提供给RSSI测量电路102和相关检测电路104，RSSI测量电路102计算RSSI值，并且相关检测电路104计算相关值。
在步骤202中，载波检测阈值比较电路103从RSSI测量电路102接收RSSI值，并将RSSI值与阈值TH1进行比较。类似，载波相关检测阈值比较电路105从相关检测电路104接收相关值，并将相关值与阈值TH2进行比较。如果载波检测阈值比较电路103和载波相关检测阈值比较电路105判断RSSI值和相关值分别超过了阈值TH1和TH2，则载波检测阈值比较电路103和载波相关检测阈值比较电路105的每一个都将高电平信号“H”传送给“或”电路106。重复步骤201和202，直到载波检测阈值比较电路103和载波相关检测阈值比较电路105中至少之一输出高电平信号“H”。
如果在步骤202中载波检测阈值比较电路103和载波相关检测阈值比较电路105中至少之一输出高电平信号“H”，则“或”电路106在步骤203中试验性地判断检测到载波，并命令符号定时检测定时器108和相关检测定时器109开始它们的计数处理，以及命令解调电路107开始信号解调处理。符号定时检测定时器108和相关检测定时器109被配置成，当在其中分别过去了大约12微秒和大约6微秒时将时间过去信号传送给解调电路107。
在步骤205中，解调电路107确定在它从相关检测定时器109收到代表大约6微秒的时间的过去的信号之前是否从载波相关检测阈值比较电路105收到载波相关检测信号，即确定在大约6微秒的时间间隔期间相关值是否变得大于TH2。如果解调电路107没有收到载波相关检测信号，则在步骤209中解调电路107停止已被试验性地起动的解调处理。在步骤210中，判断是否检测到载波。在步骤210之后，载波检测电路返回到等待接收信号的等待状态，并且从步骤201重复新的处理周期。
如果在步骤205中，解调电路107在大约6微秒的时间间隔期间收到了载波相关检测信号，则在步骤206中解调电路107确定在它从符号定时检测定时器108收到代表大约12微秒的时间的过去的信号之前是否检测到符号定时。如果在解调电路107从符号定时检测定时器108收到代表大约12微秒的时间的过去的信号之前没有检测到符号定时，则即使解调电路107在大约6微秒的时间间隔期间收到了载波相关检测信号，控制也转到步骤209，在步骤209中解调电路107停止已被试验性地起动的解调处理。在步骤210中，判断没有检测到载波。此后，从步骤201重复新的处理周期。
如果在步骤206中在大约12微秒的时间过去之前检测到符号定时，则解调电路107继续解调处理。此后，解调处理前进到步骤208中的结束。随后，载波检测电路返回到等待接收信号的等待状态，并且从步骤201重复新的处理周期。
在图1所示的接收器中，可以用“与”电路代替“或”电路106，并且可以省去相关检测定时器109。根据这种更改，只有当载波检测阈值比较电路103输出载波检测信号并且载波相关检测阈值比较电路105输出载波相关检测信号时，解调电路107才开始信号解调处理。如果此时收到的信号是寻址到自己的系统，则使信号解调处理延迟载波相关检测所需的时间。然而，如果收到的信号不是寻址到自己的系统，则根本不执行任何不必要的解调处理。关于图1所示的接收器，因为试验性地开始解调处理，因此不是使解调处理的开始延迟，而是有可能不必要执行解调处理长达载波相关检测所需的时间。
可以用专用硬件来实施根据该实施例的载波检测电路，或者可以通过把用于执行载波检测电路的功能的程序记录在计算机可读记录介质中、将该程序读入要用作载波检测电路的计算机中、以及执行读取的程序来实施根据该实施例的载波检测电路。计算机可读记录介质可以是诸如软盘、磁光盘、只读光盘(CD-ROM)等的记录介质，或者是诸如被并入计算机系统中的硬盘设备的存储设备。作为选择，可以通过诸如因特网的网络将程序读入计算机中。
虽然利用具体的术语描述了本发明的优选实施例，但是这种描述仅仅是说明性的，并且应该理解在不背离以下权利要求的精神或范围的情况下、可以进行变化和更改。
权利要求
1.一种在无线设备的接收器中检测载波的方法，包括以下步骤确定接收信号的功率值，并将该功率值与预定的第一阈值进行比较；确定所述接收信号中包括的前同步与表征无线设备所属的通信系统的预定前同步模式之间的相关值，并将所述相关值与预定的第二阈值进行比较；如果所述功率值超过所述第一阈值或所述相关值超过所述第二阈值，则判断检测到载波，并试验性地开始解调处理；以及如果判断在从判断检测到载波的时间起的预定第一时间间隔期间所述相关值没有超过所述第二阈值，则停止已被试验性地起动的所述解调处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定第一时间间隔比在检测到载波之后检测符号定时之前所需的时间短。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括步骤如果在从判断检测到载波的时间起的预定第二时间间隔期间没有检测到符号定时，则停止已被试验性地起动的所述解调处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其中从接收信号的I分量和Q分量来计算所述功率值。
5.一种在无线设备的接收器中检测载波的方法，包括以下步骤确定接收信号的功率值，并将该功率值与预定的第一阈值进行比较；确定所述接收信号中包括的前同步与表征无线设备所属的通信系统的预定前同步模式之间的相关值，并将所述相关值与预定的第二阈值进行比较；以及如果所述功率值超过所述第一阈值并且所述相关值超过所述第二阈值，则开始解调处理。
6.一种设置在无线设备的接收器中的载波检测电路，包括用于确定接收信号的功率值的装置；用于将功率值与预定的第一阈值进行比较的装置；用于确定所述接收信号中包括的前同步与表征无线设备所属的通信系统的预定前同步模式之间的相关值的装置；用于将所述相关值与预定的第二阈值进行比较的装置；用于如果所述功率值超过所述第一阈值或所述相关值超过所述第二阈值就判断检测到载波并试验性地命令无线设备的解调电路开始解调处理的装置；以及用于如果判断在从判断检测到载波的时间起的预定第一时间间隔期间所述相关值没有超过所述第二阈值就命令所述解调电路停止已被试验性地起动的所述解调处理的装置。
7.根据权利要求6所述的电路，其中所述预定第一时间间隔比在检测到载波之后检测符号定时之前所需的时间短。
8.根据权利要求6所述的电路，进一步包括用于如果在从判断检测到载波的时间起的预定第二时间间隔期间没有检测到符号定时就停止已被试验性地起动的所述解调处理的装置。
9.一种设置在无线设备的接收器中的载波检测电路，包括用于确定接收信号的功率值的装置；用于将功率值与预定的第一阈值进行比较的装置；用于确定所述接收信号中包括的前同步与表征无线设备所属的通信系统的预定前同步模式之间的相关值的装置；用于将所述相关值与预定的第二阈值进行比较的装置；以及用于如果所述功率值超过所述第一阈值并且所述相关值超过所述第二阈值就命令无线设备的解调电路开始解调处理的装置。
10.一种无线设备接收器，包括解调电路；用于确定接收信号的功率值的装置；用于将功率值与预定的第一阈值进行比较的装置；用于确定所述接收信号中包括的前同步与表征无线设备所属的通信系统的预定前同步模式之间的相关值的装置；用于将所述相关值与预定的第二阈值进行比较的装置；用于如果所述功率值超过所述第一阈值或所述相关值超过所述第二阈值就判断检测到载波并试验性地命令解调电路开始解调处理的装置；以及用于测量从判断检测到载波的时间起的预定第一时间间隔的装置；其中，如果判断在所述预定第一时间间隔期间所述相关值没有超过所述第二阈值，则停止已被试验性地起动的所述解调处理。
11.根据权利要求10所述的接收器，进一步包括用于测量从判断检测到载波的时间起的比所述预定第一时间间隔长的预定第二时间间隔的装置；其中，如果在所述预定第二时间间隔期间所述解调电路没有检测到符号定时，则停止已被试验性地起动的所述解调处理。
全文摘要
公开了一种载波检测方法及载波检测电路，该载波检测电路具有用于确定接收信号的功率值的电路；用于确定接收信号中包括的前同步与表征无线设备所属的通信系统的预定前同步模式之间的相关值的电路；用于如果功率值超过第一阈值或相关值超过第二阈值就判断检测到载波并试验性地命令无线设备的解调电路开始信号解调处理的电路；以及用于如果判断在预定第一时间间隔期间相关值没有超过第二阈值就命令解调电路停止已被试验性地起动的解调处理的电路。
文档编号H04L7/04GK1677966SQ200510062778
公开日2005年10月5日 申请日期2005年3月30日 优先权日2004年3月31日
发明者福田阳介 申请人:日本电气株式会社