包检测的制作方法

专利名称：包检测的制作方法
技术领域：
0001本发明一般涉及超宽带(UWB)通信系统，且更具体涉及UWB 通信系统中的包检测。
背景技术：
0002无线通信系统通常通过围绕单个预定载频发射和接收信息来 通信。仅使用单个载频可因为信号干扰等因素导致对信息的有害影响。
0003UWB通信系统通常用宽频带上的信号通信，因而允许设备间 的有效带宽增加并最小化对任何特定频率的干扰影响。在UWB正交频 分复用(UWB-OFDM)通信系统中，信息是在围绕不同频率的大量通 信信道上接收的，且每个信道包括所发射包的信息。发射的包内的 OFDM符号是在大量子带上接收的，每个子带处于稍微不同的频率。 遗憾的是这些和其他类型的UWB通信系统可能要求重要处理从而执 行包检测。

发明内容
0004本发明提供在接收器中执行包检测的方法。在一个方面，该 方法包括确定所接收符号的信息和同步信息间的相关性度量；确定 一个或更多个接收的符号的能量值度量；以及判定是否基于相关性度 量和能量值度量己经检测到包。
0005在本方法内，在某些方面，确定相关性度量包括通过将一 个或更多个所接收符号的样本和同步信息的第一同步序列相关确定多 个样本相关性度量；以及通过将多个样本相关性度量和同步信息的第 二同步序列相关确定组相关性度量。在某些方面，同步信息包括第 一同步序列和第二同步序列，第一同步序列和第二同步序列中的每个 指示一个或更多个所接收符号被发射的模式。此外，能量值度量是多 个能量子区中一个能量子区内的值。0006在本方法内，在某些方面，判定是否已经检测到包是通过评 估相关性和能量值度量间的关系执行的，其中对于已经检测到包的判 定，较高的相关性度量要求较高的能量值度量。
0007可替换地，在某些方面，判定是否己经检测到包是通过评估 相关性度量和能量值度量间的关系执行的，其中对于已经检测到包的 判定，要求相关性度量和能量值度量间的比率大于所选能量阈值。在 某些方面，所选能量阈值是从多个预定能量阈值中选择的，且所选能 量阈值是能量值度量的指示。
0008可替换地，在某些方面，判定是否己经检测到包是通过评估 相关性度量和能量值度量间的关系执行的，其中对于已经检测到包的 判定，相关性度量的增加要求增加能量值度量，能量值度量的增加比 相关性度量的增加大。
0009可替换地，在某些方面，判定是否已经检测到包是通过评估 相关性度量和能量值度量间的关系执行的，其中对于还没有接收到包 的判定，能量值度量在预定的最小能量阈值以下。
0010本发明提供在接收器内的包检测单元。 一方面，包检测单元 包括相关模块，其被配置成接收一个或更多个符号并确定一个或更 多个符号的信息和同步信息间相关性的度量；能量值模块，其被配置 成接收一个或更多个符号并确定一个或更多个符号的能量值度量；以 及判定耦合到相关模块和能量值模块的包检测模块，所述包检测模块 被配置成接收相关性度量和能量值度量并判定是否己经根据相关性度 量和能量值度量检测到包。
0011在某些方面，相关模块包括样本相关模块，其被配置成确 定一个或更多个符号的样本与同步信息的第一序列之间的多个样本相 关性的度量；和组相关模块，其被配置成通过将样本相关性的度量和 同步信息的第二序列相关确定组相关性的度量。在某些方面，能量值 度量是多个能量子区中一个能量子区内的值。
0012在某些方面，包检测模块通过评估相关性度量和能量值度量 之间的关系判定是否已经检测到包，其中对于已经检测到包的判定， 相关性度量越高，则要求越高的能量值度量。
0013可替换地，在某些方面，包检测模块通过评估相关性度量和
7能量值度量之间关系判定是否已经检测到包，其中对于已经检测到包 的判定，相关性度量和能量值度量之间的比率要求要比预定阈值大。 在某些方面，预定阈值是从多个阈值中选择的，其中所选阈值是能量 值度量的指示。
0014可替换地，在某些方面，包检测模块通过评估相关性度量和 能量值度量间的关系判定是否已经检测到包，其中对于已经检测的包 的判定，相关性度量的增加要求增加能量值度量，能量值度量的增加 比相关性度量的增加大。
0015可替换地，在某些方面，包检测模块通过评估相关性度量和 能量值度量间的关系判定是否己经检测到包，其中对于还没有接收到 包的判定，能量值度量在预定的最小能量阈值以下。
0016本发明提供接收在UWB通信系统内发射的符号的接收器。在 某些方面，所述接收器包括接收包括符号的信号的接收器天线；耦 合到接收器天线的射频处理单元，用于将信号从模拟转换为数字格式； 耦合到射频处理单元的信号处理单元，该信号处理单元用于确定要丢 弃符号的第一多个样本并保持要传输的第二多个样本，其中该信号处 理单元包括包检测单元，该包检测单元被配置成根据信号的相关性度 量和能量值度量判定是否已经检测到包；以及耦合到信号处理单元的 快速傅立叶变换单元，其接收第二多个样本并将它们从时域变换为频 域。
0017在某些方面，包检测单元被配置成通过评估相关性度量和能 量值度量间的关系执行判定是否已经检测到包，其中对于已经检测到 包的判定，相关性度量越高要求的能量值度量越高。
0018本发明提供用于在接收器执行包检测的系统。在某些方面， 所述系统包括包检测单元，其中相关模块接收符号并确定符号的样 本和同步信息间相关性的度量；其中能量值模块接收符号并确定所接 收符号的能量值度量；以及其中耦合到相关模块和能量值度量模块的 包检测模块接收相关性度量和能量值度量，并根据相关性度量和能量 值度量判定是否已经检测到包，其中对于已经检测到包的判定，相关 性度量越高则要求能量值度量越高。
0019在考虑了包括权利要求和附图的本文献后，本发明的这些和其他方面可得到更全面的理解，权利要求和附图是本文献的一部分。


0020图1图解说明按照本发明各方面的接收在UWB通信系统中发 射的信号，包括符号的接收系统的实施例。
0021图2图解说明按照本发明各方面的包检测单元的框图的实施 例。
0022图3图解说明按照本发明各方面的执行包检测的方法实施例 的流程图。
0023图4是按照本发明各方面的相关模块框图的实施例图示。0024图5图解说明按照本发明各方面确定相关性度量的方法实施 例的流程图。
0025图6图解说明按照本发明各方面的包检测模块的框图。0026图7是按照本发明各方面的相关模块框图的实施例图示。0027图8是判定是否已经检测到包或没有检测到包的决策区 (decisionregion)实施例的图示。
0028图9是判定是否已经检测到包或没有检测到包的决策区实施 例的另一个图示。
0029图IO是按照本发明各方面在UWB通信系统中发射的包框图 的实施例图示。
0030图11是按照本发明各方面的OFDM符号的时频交织发射实施 例图的图示。
0031图12是按照本发明各方面的在UWB通信系统中发射的包的 OFDM符号的时频码的表格。
具体实施例方式
0032图1图解说明按照本发明各方面接收在UWB通信系统中发射 的信号的接收系统。图1的接收系统包括接收器天线110，无线电频率 或射频(RF)处理模块120，信号处理模块130，数据处理模块140和 介质访问控制器(MAC)处理模块150。 RF处理模块120被配置成接 收在接收器天线110接收的模拟信号，放大该信号，将该信号从RF下 变换到基带并将该信号从模拟形式转换为数字形式。信号处理模块130
9被配置成接收表示RF处理模块120输出的输出信号，并执行通常在接 收系统的信号处理模块中执行的功能。这些功能通常包括包检测、帧 同步、自动增益控制和符号零前缀消除和其他功能。在某些实施例中， 信号处理模块130也被配置成接收指示参数的一个或更多个信号，根 据所述信号执行包检测，所述信号例如由MAC提供。0033包检测子模块135包括在信号处理模块130中。包检测子模 块135包括执行包检测的电路。在多数实施例中，该电路被配置成检 测具有预定义特征的信号的接收。包通常包括前导部分和数据部分， 前导部分包括预定义的特征，通常形式为预定义的信息，其中包检测 电路被配置成检测预定义信息的接收。
0034在一个实施例中，信号处理模块130被配置成接收指示大量 符号的信号从而在执行包检测之前进行分析。在另一个实施例中，信 号处理模块130被配置成接收指示同步信息的信号，包检测通过该信 号指示执行。在另一个实施例中，信号处理模块130被配置成接收指 示一个或更多个用在包检测中的预定能量阈值的信号。
0035数据处理模块140被配置成接收来自信号处理模块130的输 出并执行快速傅立叶变换(FFT)处理、解映射、去交织和解码。在某 些实施例中，FFT是128点FFT，而解映射是正交相移键控(QPSK) 或双载波调制(DCM)解映射。此外，在某些实施例中，模块140也 被配置成执行信道估计和相位估计。MAC处理模块150被配置成接收 数据处理模块140的输出。在某些实施例中，模块150也被配置成向 信号处理模块130提供诸如用在接收中的频带的信息，指示时间频率 跳跃方式的时频码或其他信息。
0036图2图解说明按照本发明各方面的包检测单元的框图。图2 的包检测单元包括相关模块310，能量值模块320和包检测模块330。 能量值模块320和相关模块310每个都被配置成接收在包检测单元接 收的符号的信息，并提供信息供包检测模块使用。
0037相关模块310被配置成确定接收的符号信息和同步信息之间 相关性的度量。通常包前导符号将包括预定义序列形式的同步信息。 因此，包括128个有用样本的前导符号例如可使这128个样本每个都 设定为特定的预定义值作为同步序列。因此，相关模块被配置成检测匹配特定的预定义值的样本序列的接收。
0038在某些实施例中，相关模块310被配置成确定两个级中相关 性的度量，考虑到已知结构的同步信息将被相关模块310用来确定相 关性的度量。例如，在某些实施例中，同步序列以已知的方式改变， 例如由重复的值组构成，该重复的值组由覆盖序列(cover s叫uence) 有效调制。在这类情形中，使第一级确定与值组的相关性而第二级确 定与覆盖序列的相关性是有利的。
0039在某些实施例中，相关模块310也被配置成接收指示符号数 目的信号，相关模块310根据这些符号确定相关性度量。此外，在某 些实施例中，相关模块310被配置成接收指示同步信息的一个或更多 个信号，相关性度量是通过同步信息确定的。该指示性信息可以是， 例如存储在这类序列的表格中的特定同步序列的索引代表(index representative)或特定同步序列自身。在其他实施例中，同步信息可预 存在图2的包检测单元中。
0040能量值模块320被配置成确定符号信息的能量值的度量。在 某些实施例中，能量值模块330被配置成通过预定数目的信息样本确 定能量值的度量。在一个实施例中，样本的数目对应于符号中样本的 数目。在一个实施例中，能量值模块通过确定每个符号样本的能量并 将符号的所有能量值求和来确定每个符号的能量值度量。在一个实施 例中，每个能量值被计算为每个样本的幅值平方值，且能量值的度量 是符号的所有或预定数目的幅值平方值的和。
0041包检测模块330被配置成接收指示由相关模块310确定的相 关性度量和指示能量值模块320确定的能量值的信号。包检测评估模 块330判定包是否是根据相关性的度量和能量值检测的。
0042在某些实施例中，包检测模块330被配置成判定是否通过评 估相关性度量和能量值间的关系已经检测到包。例如，在某些实施例 中，能量值越大则要求相关性度量越大，能量值越小则要求相关性度 量越小。
0043在某些实施例中，包检测模块330被配置成在能量值模块320 的输出指示能量值度量低于预定的最小能量阈值时判定没有检测到 包。预定的最小能量阈值可在包检测单元处被接收，如从外部源或可
ii编程寄存器接收，或预定的最小能量阈值可预存在包检测单元中。
0044在某些实施例中，包检测模块330也被配置成接收指示一个 或更多个预定能量阈值的一个或更多个信号，包检测通过预定能量阈 值判定或以这样的能量阈值预配置。例如，在某些实施例中，提供指 示能量阈值的三个信号，且相关性度量和能量值间的不同关系被用来 判定是否在这些阈值间检测到包。
0045图3图解说明按照本发明各方面执行包检测方法的实施例的 流程图。图3的方法包括相关性度量确定410、能量值度量确定420、 包检测判定430和包检测查询440。在某些实施例中，相关性度量确定 410是在能量值度量确定420后执行的。此外，在某些实施例中，确定 410和确定420基本同时执行。
0046更详细地，相关性度量确定410确定所接收符号的信息样本 和同步信息间相关性的度量。在大多数实施例中，执行的相关性度量 确定是符号样本和同步信息也就是同步序列间的互相关。
0047能量值度量确定420对预定数目的符号确定信息的能量值度
量。在一个实施例中，能量值度量是在符号周期上通过确定符号周期 中每个样本的幅值平方并在符号周期上对所有幅值平方值求和而确定
的。因此，每个样本的能量被确定且符号周期上的所有能量被求和从 而确定能量值的度量。
0048包检测判定430判定是否基于相关性度量和能量值度量已经 检测到包。在某些实施例中，包检测判定包括将分析的相关性度量和 能量值度量与所选能量阈值比较从而判定是否己经检测到包。
0049在某些实施例中，对于较高的能量值度量，包检测要求较高 的相关性度量。因此，随着相关性度量增加，预期能量值度量也会增 加，反之亦然。因此，要求增加相关性度量以指示对于增加能量值度 量已经检测到包。在这种情形中，在一个实施例中，判定430判定包 被检测到。
0050在某些实施例中，包检测判定430包括判定在能量值度量低 于预定的最小能量阈值时没有检测到包。包判定430可在接收预定的 能量最小阈值后执行。
0051在其他实施例中，包检测判定430包括比较器判定前的阈值确定。在阈值确定过程中，指示能量值度量的信号被接收。阈值是基 于能量值度量确定的。
0052在某些实施例中，阈值是从多个预定阈值中按照能量值度量 选择的。在某些实施例中，阈值和/或多个阈值是各自从外部寄存器接 收的。在其他实施例中，阈值和/或多个预定阈值是预存的。在某些实 施例中，阈值包括具有分子和分母部分的分数。
0053在其他实施例中，阈值确定可确定能量阈值和斜率阈值，每 个阈值都定义边界区用以判定是否检测到包或是否还没有检测到包。 在某些实施例中，能量阈值和斜率阈值可在阈值确定过程中提供或可 以在阈值确定前预存储和存取。
0054比较器判定包括接收相关性的度量、能量值的度量和阈值确 定过程中确定的阈值。比较器判定包括分析相关性的度量，能量值的 度量和阈值从而判定是否已经检测到包。
0055在某些实施例中，比较器判定包括判定是否通过评估相关性 度量和能量值度量间的关系已经检测到包。对于已经检测到包的判定， 相关性度量和能量值度量间的比率被要求大于预定阈值。在一个实施 例中，阈值是l。在其他实施例中，阈值是任意数，对于该阈值，相关 性度量的增加要求能量值度量的增加，该能量值度量的增加大于相关 性度量的增加。
0056在包检测查询440，如果没有检测到包，则过程返回到模块 410。如果检测到包，则如本领域技术人员公知的那样，过程返回且可 执行任意数目的操作作为检测的包的指示。在某些实施例中，可输出 信号。在其他实施例中，设备状态可改变。
0057图4是按照本发明各方面的相关模块的框图实施例的图示。 图4中相关模块包括样本相关模块510和组相关模块520。相关模块确 定一个或更多个符号的信息和第二同步序列修改的第一同步序列指示 的同步序列间的相关性度量。
0058样本相关模块510被配置成接收一个或更多个符号的信息， 并确定多个样本相关性的度量。每个样本相关性的度量都是预定数目 信息样本和第一同步序列间的相关性。在一个实施例中，预定数目的 信息样本预存在图4的相关模块中。在其他实施例中，图4的相关模块被配置成接收指示预定数目样本的信号。在某些实施例中，预存的 第一同步序列是从多个预存的潜在第一同步序列中选择的。第一同步
序列可在样本相关模块510接收，例如，从外部寄存器接收，或可以 预存在图4的相关模块中。
0059在某些实施例中，第一同步序列对应于一个或更多个符号的 一部分被发射的模式。在各种实施例中，该模式对时间是恒定的。在 其他实施例中，该模式可以是动态的并随时间改变。
0060组相关模块520被配置成接收指示样本相关模块510输出和 第二同步序列的信号，并确定预定数目样本的组相关性的度量。每个 组相关性的度量是样本相关性和第二同步序列间相关性的度量。在某 些实施例中，预定数目的符号预存在图4的相关模块中。在其他实施 例中，图4的相关模块被配置成接收指示预定数目符号的信号。
0061在某些实施例中，第二同步序列预存在图4的相关模块中。 预存的第二同步序列是从多个预存的第二同步序列中选择的。在某些 实施例中，第二同步序列没有预存在图4的相关模块中。在这些实施 例中，相关模块被配置成接收指示第二同步序列的信号。此外，在某 些实施例中，第二同步序列对应于有效覆盖序列，该有效覆盖序列应 用至)J原同步序歹U (proto-synchronization sequence)产生同步序歹U。在多 种实施例中，同步序列或模式对于时间可以是恒定的。在其他实施例 中，模式是动态的，且例如根据哪些时频跳跃模式被用于数据发射而 改变。
0062图5图解说明按照本发明各方面的确定相关性度量的方法实 施例的流程图。图5的方法包括在组相关性度量确定620之前的样本 相关性度量确定610。该方法确定一个或更多个符号的信息、第一同步 序列和第二同步序列间的相关性的度量。该方法为预定数目的符号做 出确定。
0063更详细地，样本相关性度量确定610接收一个或更多个符号 的信息和第一同步序列并确定多个样本相关性的度量。每个样本相关 性度量是一个或更多个符号信息的预定数目样本和第一同步序列间的 相关性。样本相关性度量确定610确定预定数目符号的样本相关性的 度量。0064在某些实施例中，样本相关性度量确定610包括确定样本相 关性度量，其中每个样本相关性度量是一个或更多个符号的信息间的 相关性，其中每个符号的信息是作为样本组接收的。每个组中的每个 样本与第一同步序列中的相应值相关。每个样本相关性度量是通过求 和每组样本的相关值确定的。
0065在某些实施例中，样本相关性度量确定610是在访问预存的 第一同步序列后执行的。该预存的第一同步序列可从多个预存第一同 步序列中选择。
0066此外，在某些实施例中，第一同步序列对应于发射一个或更 多个符号的模式。在多种实施例中，该模式对时间是恒定的。在其他 实施例中，该模式是动态的并按照发射一个或更多个符号的模式的变 化改变。
0067在一个实施例中，每个组中的样本数目是预定的。在某些实 施例中，样本的数目等于第一同步序列中值的数目且对所有组都是相 同的。在某些实施例中，其中每个接收的符号预期有128个信息样本， 每组中有8个样本，第一同步序列有8个值并且有16个组。因此，每 组中8个样本中的一个与第一同步序列中8个值中的一个值相关。组 的相关值求和，结果是样本相关性的度量。通过为一个或更多个符号 的每组样本重复该过程，样本相关性度量确定步骤确定多个样本相关 性度量。
0068组相关性度量确定620接收样本相关性的度量和第二同步序 列并确定组相关性度量。每个组相关性度量是样本相关性度量和第二 同步序列间的相关性。因此，在某些实施例中，当符号的预定数目大 于1时，在组相关性度量确定620确定相关性之前，为预定数目的符 号重复样本相关性度量确定610和组相关性度量确定620。
0069在某些实施例中，组相关性度量确定620包括接收大量样本 相关性度量并使每个样本相关性度量和第二同步序列内的相应值相 关。可为每个相关的值确定幅值平方值，且将所有幅值平方值求和得 到中间组相关性的度量。
0070可以获得指示中间组相关性度量的信号和指示预定数目符号 的信号，为这些预定数目的符号累加中间组相关性。中间组相关性被
15累加并求和从而确定相关性的度量。
0071在某些实施例中，组相关性度量确定是在访问所选预存的第 二同步序列后执行的。预存的第二同步序列可从多个预存的第二同步 序列中选取。在其他实施例中，组相关性度量确定是在接收不是预存 的第二同步序列后执行的。此外，在某些实施例中，第二同步序列对 应于发射一个或更多个符号的模式。在各种实施例中，该模式对时间 是恒定的。在其他实施例中，该模式是动态的，并且按照发射一个或 更多个符号的模式的变化改变。
0072在某些实施例中，当样本相关性度量和基本与样本相关性度 量相同的第二同步序列中的值相关时，相关的结果是+ 1。在某些实施 例中，当样本相关性度量和与样本相关性度量基本不同的第二同步序 列中的值相关时，相关的结果是一l。
0073在某些实施例中，指示一个或更多个符号的数目的预定数被 预存且没有被接收，为所述一个或更多个符号确定中间组相关性。
0074图6图解说明按照本发明各方面的包检测模块的框图。图6 中包检测模块包括相关性度量采集模块710、能量值度量采集模块720、 阈值确定模块730和比较器模块740。图6的包检测模块被配置成接收 相关性度量采集模块710的输出、能量值度量采集模块720的输出和 阈值确定模块730的输出。图6的包检测模块也被配置成判定是否已 经基于接收的输出检测到包。
0075相关性度量采集模块710被配置成接收指示相关模块的输出 的信号。在某些实施例中，相关性度量采集模块710被配置成接收相 关性度量。
0076能量值度量采集模块720被配置成接收指示能量值模块输出 的信号。在某些实施例中，能量值度量采集模块720被配置成接收年 能量值的度量。
0077阈值确定模块730被配置成接收指示能量值度量采集模块720 输出的信号并基于该信号确定能量阈值。在某些实施例中，能量阈值 是按照模块720的输出从多个预定能量阈值中选择的。在某些实施例 中，阈值确定模块730被配置成从外部寄存器接收能量阈值和/或多个 预定能量阈值。在其他实施例中，能量阈值和/或多个预定能量阈值预存在阈值确定模块730中。
0078在某些实施例中，被确定的能量阈值包括具有分子和分母部 分的分数，它们都是从阈值确定模块730输出到比较器模块740的。
0079比较器模块740被配置成接收相关性度量采集模块710的输 出、能量值度量采集模块720的输出和阈值确定模块730的输出，并 判定是否已经基于接收的输出检测到包。
0080在某些实施例中，比较器模块740被配置成判定是否通过评 估相关性度量和能量值度量间的关系已经检测到包，其中对于己经检 测到包的判定，要求相关性度量采集模块710的输出和能量值度量采 集模块720间的比率大于预定阈值。在一个实施例中，该阈值为1。在 其他实施例中，该阈值可以是任何数，对于该阈值，相关性度量的增 加要求能量值度量的增加，该能量值度量的增加大于相关性度量的增 加。
0081在其他实施例中，比较器模块740被配置成构建决策区，用 于判定是否己经检测到包或没有检测到包。参考图9和10，每个决策 区都由指示多个预定能量阈值的信号和指示多个预定线斜率的信号构 成。
0082比较器模块740被配置成分别将相关性采集模块的输出和能 量值采集模块的输出映射到能量值度量轴和相关性度量轴上。关于映 射的值是在指示检测到包的决策区内还是在指示没有检测到包的决策 区内的判定被做出。
0083参考图8，能量值小于最低能量阈值，即能量阈值1的子区 940是指示没有发现包的决策区。因此，比较器模块740被配置成对于 具有小于最小能量阈值，即能量阈值1的能量值度量的符号判定没有 检测到包。 0084在一个实施例中，相关性采集模块的输出和能量值采集模块 的输出分别是相关性度量和能量值度量。
0085区域930由能量阈值1和2界定，且包括指示对于映射到线 斜率970指示的线以下的决策区中的相关性度量和能量值度量，没有 检测到包的决策区，和指示对于映射到线斜率970指示的线以上的决 策区中的相关性度量和能量值度量，已经检测到包的决策区。0086区域920由能量阈值2和3界定，且包括指示对于映射到线 斜率960指示的线以下的决策区中的相关性度量和能量值度量，没有 检测到包的决策区，和指示对于映射到线斜率960指示的线以上的决 策区中的相关性度量和能量值度量，己经检测到包的决策区。
0087区域910由能量阈值3界定，且包括指示对于映射到线斜率 950指示的线以下的决策区中的相关性度量和能量值度量，没有检测到 包的决策区，和指示对于映射到线斜率950指示的线以上的决策区中 的相关性度量和能量值度量，己经检测到包的决策区。在某些实施例 中，线斜率950包括导致具有向下倾斜的线斜率950的分子和分母。
0088在某些实施例中，指示已经检测到包的决策区例示当由能量 值度量(ec)归一化的相关性度量(cc)大于相应能量子区的线斜率时 的情形。该情形可写为
^斜率=||或者
能量值度量 分子一相关性度量 分母<0，
其中分子和分母都是赋给预定能量阈值的值。如果上面的不等式成立， 则判定检测到包。
0089图9是决策区的另一个实施例，比较器模块740可用该决策 区来判定是否已经检测到包。决策区是用定义子区1040、 1030、 1020、 1010的多个能量阈值和线斜率1070、 1060、 1050形成的，类似于参考 图8的说明。在某些实施例中，线斜率1050包括使其具有向下斜率的 分子和分母。在该实施例中，提供指示已经检测到包的决策区下边界 的线被连接。这可通过分别以多个相关性阈值(CC—Thresh)中的一个 和多个预定能量阈值(Energy—Thresh)中的一个偏移相关性度量(cc) 和能量值度量(ec)而考虑各轴上的各自偏移实现。
0090例如，在一个实施例中，为了判定已经检测到包，对于子区 1020，下面的不等式必须成立
cc-CC —r服g甜2 iV 7M2 _分子
-缓五7 Gr一77/愿i/2 > D五MW2 —分母
其中CC一THRESH2计算如下 M/M1
— D￡M)M1 —其中NUM2/DENOM2表示线斜率1060，而ENERGY一THRESH2表示 能量阈值2。因此，对于第三段，我们得到
cc-CC—r//i ￡S//3 WM3 =分子
ec - 一77// ￡5//3 > D￡M M3 _分母
其中CC一THRESH3计算如下
— D五MW2 — — 一
其中NUM2/DENOM2表示线斜率1060，而ENERGY—THRESH2禾口
ENERGYJTHRESH3分别表示能量阈值2和能量阈值3。0091图7是按照本发明各方面的相关模块框图实施例的图示。图7 中相关模块包括第一相关模块810和第二相关模块820。相关模块也被 配置成确定一个或更多个符号的信息、第一同步序列和第二同步序列 间相关性的度量。
0092第一相关模块810被配置成接收在执行包检测的单元接收的 一个或更多个符号的信息，并接收第一同步序列。第一相关模块810 被配置成确定多个样本相关性的度量。每个样本相关性度量是预定数 目的信息样本和第一同步序列间的相关性。第一相关模块810被配置 成接收一个或更多个符号的信息作为样本组。第一相关模块810被配 置成将每个组中每个样本和第一同步序列内的相应值相关。第一相关 模块810被配置成通过求每组样本的相关值的和确定每个样本相关性 度量。
0093在一个实施例中，图7的相关模块被配置成接收指示第一同 步序列的信号。第一同步序列可在图7的相关模块从外部寄存器接收。 在其他实施例中，第一同步序列预存在相关模块中。
0094在一个实施例中，每组中样本的数目是预定的。在某些实施 例中，样本的数目等于第一同步序列中值的数目，且对于所有组都是 相等的。
0095在某些实施例中，其中每个接收的符号预期具有128个信息 样本，每个组中有8个样本，第一同步序列中有8个值，并有16个组。 因此，每组中8个样本中的一个是与第一同步序列的8个值中的一个 相关。组的相关值被求和并且结果是样本相关性的度量。第一相关模 块810被配置成通过为一个或更多个符号内的每个组重复该过程而确
19定多个样本相关性度量。
0096在某些实施例中，在图7的相关模块中预存指示一个或更多 个符号的数目的预定数，所述符号的样本相关性度量将被确定。在其 他实施例中，图7的相关模块被配置成接收指示一个或更多个符号的 数目的信号。
0097此外，在某些实施例中，第一同步序列对应于发射一个或更 多个符号的模式。在各种实施例中，该模式对时间是恒定的。在其他 实施例中，该模式是动态的并且根据发射一个或更多个符号的模式的 变化改变。
0098在某些实施例中，当每组中的样本基本等于第一同步序列中 的值时，图7的相关模块被配置成执行自相关。在其他实施例中，当 每组中的样本基本不等于第一同步序列中的值时，第一相关模块810 被配置成执行互相关。
0099在某些实施例中，当样本与基本等于该样本的第一同步序列 中的值相关时，相关结果是+ 1。在某些实施例中，当样本与基本不等 于该样本的第一同步序列中的值相关时，则相关的结果为一1。
00100第二相关模块820包括样本相关性相关器(sample correlation correlator) 830和累加器840。第二相关模块830被配置成接收指示第 一相关模块810的输出的信号和第二同步序列，并确定一个或更多个 符号上的组相关性度量。第二同步序列可在图7的相关模块从外部寄 存器接收或可预存在相关模块中。
00101在某些实施例中，第二同步序列对应于发射一个或更多个符 号的模式。在多种实施例中，该模式对时间是恒定的。在其他实施例 中，该模式是动态的并且根据发射一个或更多个符号的模式动态改变。
00102样本相关性相关器830被配置成接收大量样本相关性的度量 并关联每个样本相关性度量和第二同步序列内的相应值。多个样本相 关性度量中的每个都是一个符号度量的指示。样本相关性相关器830 也被配置成确定每个相关值的幅值平方值和求所有幅值平方值的和从 而产生中间组相关性的度量。
00103在某些实施例中，当样本相关性和与基本等于该样本相关性 的第二同步序列中的值相关时，相关的结果是+1。在某些实施例中，
20当样本相关性和与该样本相关性基本正相反的第二同步序列中的值相 关吋，相关的结果是一l。
00104累加器840被配置成接收指示中间组相关性度量的信号和指 示预定数目符号的信号，对于该预定数目的符号，中间组相关性将被 累加。840被配置成累积预定数目的中间组相关性度量并求中间组相关 性度量的和从而确定相关性度量。
00105在某些实施例中，指示一个或更多个符号的数目的预定数预 存在图7的相关模块中，对于该数目的符号，中间组相关性将被确定。
00106在图7的相关模块的某些实施例中，相关模块被配置成根据 已知的同步信息结构在两级中确定相关性的度量。因为具有与同步序 列信息匹配的样本值的接收符号被发射，所以相关模块可这样执行。 诸如图1所述的MAC处理单元确定发射符号样本的模式，且因此确定 适当的同步信息。
00107在第一级，对于具有分组成多个组的样本的符号，使每组样 本值匹配同步信息的已知第一级同步序列(或具有正相反值)。因此， 当样本值与已知的第一级同步序列相关时，样本相关性的度量是1 (或 当样本值与第一级同步序列值正相反时为一l)。
00108在第二级中，对于多个样本相关性，因为每个第一级同步序 列是已知的且每组样本是以已知值发射的，所以如果在发射过程中信 号没有失真，则多个样本相关性中的每一个将匹配第二级同步序列的 每个值。
00109第二级同步序列由一组值组成，这些值指示符号是否以和第 一级同步序列的值相同的样本值(对于该样本值，第二级同步序列值 将是1)或正相反的样本值(对于该样本值，第二级同步序列值是一l) 发射。
00110在一个实施例中，在第一级中，符号的8个复数样本与相应 的8个值的第一级同步序列相关。根据发射信号的模式，第一级同步 序列是7个可能序列中的一个。相关值是作为第一中间结果确定的。 在一个实施例中，这些值的相关是通过以第一级同步序列值乘以样本 值并对其结果求和实现的。
00111在第二级中，16个第一中间结果与第二级同步序列相关，根据发射信号的模式，该第二级同步序列是7个可能序列中的一个。相 关结果是第二中间结果。确定第二中间结果的幅值平方且为任意数目 的符号重复该过程。确定一个或更多个第二中间结果的幅值平方并对 其求和。该结果是相关性的度量。
00112在一个实施例中，对于TFC卜(1:"1-1 1 1-1 1}，发射的 符号样本值是(l -l-l-lll-lll-l-l-lll-lll-l-l-lll-lll陽l -1 -1 1 1 -1 1 -1 1 1 1 -1曙l 1 -1 -1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1誦l -1 1 1 -1 1 1 -1 -1 -1 1 1 -l 1 -l 1 1 1 -l -l 1 -l -l 1 1 1 -l -l 1 -l 1 -l -l -l 1 1 -l 1 -l 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -l -1 1 1 -1 1 -1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 1 1國l 1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 1}。当这些值与TFC 1相关时，在没有信号失真的理想情形中， 样本相关性是{1 1 1卜l -1 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 1 l)，这对于TFC 1是与第 二级同步序列相同的序列。因此，将样本相关性和第二级同步序列相 关导致高相关性度量。
00113图10是按照本发明各方面在UWB通信系统中发射的包框图 实施例的图示。图11的包包括包同步序列1110、信道估计序列1120、 包头1130和数据(载荷)段1140，每个都含一个或更多个OFDM符 号。包同步序列1110和信道估计序列1120形成包的前导1150。
00114包同步序列1110包括具有判定是否检测到包的预定序列的 符号。在某些实施例中，包同步序列1110也用于帧同步和自动增益控 制。参考图1和2，包同步序列1110中的每个符号是分别在接收器天 线110和接收器天线210接收的。参考图1和2，每个符号的样本分别 是在判定是否已经检测到包的信号处理单元130、 230接收的。
00115在其中包包含短前导的一个实施例中，包同步序列1110包 括12个OFDM符号。在其中包包含长前导的其他实施例中，包同步 序列1110包括24个OFDM符号。在某些实施例中，信道估计序列1220j 含六个OFDM符号，包头1120包括12个OFDM符号，而数据(载荷) 段1140含取决于数据(载荷)段1140中字节数的OFDM符号数量。
00116图11是按照本发明各方面的OFDM符号实施例的示意图。 每个OFDM符号包括构成保护间隔1210、零前缀1220和数据样本1230 的样本。数据样本1230构成稍后在FFT处理单元中变换的符号的一部 分，如图1所示。00117发射前，零前缀样本和保护间隔样本都被设定为零。零前缀 样本用于增加的有效发射器功率，而保护时间间隔样本用于缓冲由于 频率跳跃时发生的频率变化导致的任何瞬态效应。在一个实施例中， 发生时频交织的频率跳跃。保护时间间隔样本被设置的时间对应于在 其上打算发生频率跳跃的时间间隔。因此，保护间隔样本被假定是无 效的，因此在基带处理中不会进一步被使用。
00118在图11所示的实施例中，保护间隔1210含5个样本，零前 缀1220含32个样本，而数据样本1230含128个样本。每个时间样本 是在528MHz频率采样的，对应于1/528 MHz的采样周期。在其他实 施例中，采样频率和相应的采样周期可设定为其他值。165个样本是在 接收器接收的，其接收顺序为数据样本，零前缀样本，然后是保护 间隔样本。因此，零前缀样本实际是后缀，因为它们在数据样本之后； 然而，零前缀样本在这里应被称为"零前缀样本"。另外，在其他实施 例中，可采用循环前缀而非零前缀。
00119图12是按照本发明各方面的时间频率码(TFC)表。OFDM 符号是在表示UWB通信系统中部分信道的多个子带上发射的。OFDM 符号的发射模式由TFC规定。TFC由MAC处理单元确定，如图1中 所示的MAC处理单元。OFDM符号的样本是通过其发射符号的TFC 的指示。
00120在某些实施例中，UWB通信系统中三个信道子带有7个TFC。 时间单位k对应于包括在OFDM符号中的时间样本在特定子带上发射 的时间。逻辑信道利用频率子带，其中任意一个逻辑信道一次最多使 用单个频率子带。本发明的实施例不限于图12中给出的TFC，因为其 他实施例的TFC也是可能的并被预见。例如，TFC可包括更少或更多 数目的子带，如图12所示，且TFC可涉及子带集合上的不同时频交织 模式。如图12所示，例如，对于TFC二1或2，每第三个OFDM符号 在同一子带上发射。
00121因此，提供用于包检测的方法和系统。虽然，参考某些实施 例说明了本发明，但应该认识到本发明包括权利要求及本公开支持的 其非实质性变化。
2权利要求
1. 一种在接收器中执行包检测的方法，该方法包括确定一个或更多个所接收符号的信息和同步信息间相关性的度量；确定一个或更多个所述所接收符号的能量值的度量；以及基于所述相关性的度量和所述能量值的度量判定是否已经检测到包。
2. 如权利要求1所述的方法，其中确定所述相关性度量包括通过将所述一个或更多个所接收符号的样本和所述同步信息的第一同步序列相关确定多个样本相关性的度量；以及通过将所述多个样本相关性的度量和所述同步信息的第二同步序列相关确定组相关性度量。
3. 如权利要求1所述的方法，其中所述同步信息包括第一同步序列；以及第二同步序列，所述第一同步序列和第二同步序列中的每个指示所述一个或更多个所接收符号被发射的模式。
4. 如权利要求1所述的方法，其中所述能量值的度量是多个能量子区中一个能量子区内的值。
5. 如权利要求1所述的方法，其中判定是否已经检测到包是通过评估所述相关性的度量和所述能量值的度量间的关系执行的，其中对于已经检测到包的判定，较高的相关性的度量要求较高的能量值的度量。
6. 如权利要求1所述的方法，其中判定是否已经检测到包是通过评估所述相关性的度量和所述能量值的度量间的关系执行的，其中对于已经检测到包的判定，所述相关性的度量和所述能量值的度量间的比率被要求高于所选的能量阈值。
7. 如权利要求6所述的方法，其中所选能量阈值是从多个预定能量阈值中选择的，且所选能量阈值是所述能量值的度量的指示。
8. 如权利要求1所述的方法，其中判定是否已经检测到包是通过评估所述相关性的度量和所述能量值的度量间的关系执行的，其中对于已经检测到包的判定，所述相关性的度量的增加要求所述能量值的度量的增加，且所述能量值的度量的增加大于所述相关性的度量的增加。
9. 如权利要求1所述的方法，其中判定是否已经检测到包是通过评估所述相关性的度量和所述能量值的度量间的关系执行的，其中对于还没有检测到包的判定，所述能量值的度量在预定的最小能量阈值以下。
10. —种接收器中的包检测单元，所述包检测单元包括相关模块，其被配置成接收一个或更多个符号并确定所述一个或更多个符号的信息与同步信息间相关性的度量；能量值模块，其被配置成接收所述一个或更多个符号并确定所述一个或更多个符号的能量值的度量；以及包检测模块，其耦合至所述相关模块和所述能量值模块，所述包检测模块被配置成接收所述相关性的度量和所述能量值的度量，并根据所述相关性的度量和所述能量值的度量判定是否已经检测到包。
11. 如权利要求IO所述的包检测单元，其中所述相关模块包括样本相关模块，其被配置成确定所述一个或更多个符号的样本与所述同步信息的第一序列间样本相关性的多个度量；以及组相关模块，其被配置成通过将所述样本相关性的度量和所述同步信息的第二序列相关而确定组组相关性度量。
12. 如权利要求10所述的包检测单元，其中所述能量值的度量是多个能量子区中一个能量子区内的值。
13. 如权利要求IO所述的包检测单元，其中所述包检测模块通过评 估所述相关性的度量和所述能量值的度量间的关系判定是否己经检测 到包，其中对于已经检测到包的判定，较高的相关性度量要求较高的 能量值度量。
14. 如权利要求IO所述的包检测单元，其中所述包检测模块通过评 估所述相关性的度量和所述能量值的度量间的关系判定是否已经检测 到包，其中对于已经检测到包的判定，所述相关性的度量和所述能量 值的度量间的比率被要求高于预定阈值。
15. 如权利要求14所述的包检测单元，其中所述预定阈值是从多个 阈值中选择的阈值，其中所选阈值是所述能量值的度量的指示。
16. 如权利要求10所述的包检测单元，其中所述包检测模块通过评 估所述相关性的度量和所述能量值的度量间的关系判定是否已经检测 到包，其中对于检测到包的判定，所述相关性的度量的增加要求所述 能量值的度量的增加，且所述能量值的度量的增加高于所述相关性的 度量的增加。
17. 如权利要求IO所述的包检测单元，其中所述包检测模块通过评 估所述相关性的度量和所述能量值的度量间的关系判定是否已经检测 到包，其中对于还没有接收到包的判定，所述能量值的度量低于预定 的最小能量阈值。
18. —种接收在UWB通信系统中发射的符号的接收器，所述接收 器包括接收器天线，其用于接收包括一个或更多个符号的信号； 射频处理单元，其耦合到所述接收器天线，用于将所述信号从模拟转换为数字格式；信号处理单元，其耦合到所述射频处理单元，所述信号处理单元用于确定要丢弃的符号的第一多个样本，并保留要传输的第二多个样本，其中所述信号处理单元包括包检测单元，其被配置成根据所述一 个或更多个符号的相关性的度量和能量值的度量判定是否已经检测到 包；以及快速傅立叶变换单元，其耦合到所述信号处理单元，用于接收所 述第二多个样本，并将所述第二多个样本从时域变换到频域。
19. 如权利要求18所述的接收器，其中所述包检测单元被配置用于 通过评估所述相关性的度量和所述能量值的度量间的关系执行是否已 经检测到包的判定，其中对于已经检测到包的判定，较高的相关性的 度量要求较高的能量值的度量。
20. —种用于在接收器执行包检测的系统，所述系统包括-包检测单元；其中相关模块被配置成接收符号并确定所述符号的样本和同步信 息间相关性的度量；其中能量值模块被配置成接收所述符号并确定所接收的符号的能 量值的度量；以及其中包检测模块耦合到所述相关模块和所述能量值模块的度量， 并被配置成接收所述相关性的度量和所述能量值的度量，并根据所述 相关性的度量和所述能量值的度量判定是否已经检测到包，其中对于已经检测到包的判定，较高的相关性的度量要求较高的 能量值的度量。
全文摘要
提供在接收器中执行包检测的装置和方法。该装置被配置成确定一个或更多个接收的符号的信息和同步信息间相关性的度量。该装置也被配置成确定一个或更多个接收的符号的能量值的度量。该装置还被配置成基于一个或更多个接收的符号的相关性度量和能量值度量判定是否已经检测到包。
文档编号H04L27/06GK101467409SQ200680036362
公开日2009年6月24日 申请日期2006年8月16日 优先权日2005年8月16日
发明者R.颜, R·H·马海德瓦帕, S·提布林克, T·艾图尔 申请人:伟俄内克斯研究公司