专利名称：适用于建筑密集城区的帧信号检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于建筑密集城区的高速图像传输系统，尤其涉及其中的帧信号检测 装置。
背景技术：
在已有的通信系统中，基于帧头序列的相关检测技术在很多场合下都有应用。请参见图1， 其为相关序列检测装置的典型结构图。所述相关序列检测装置包括帧头序列相关器、检测门 限生成器、帧检测器及最大径搜索器。在所述帧信号检测装置中，帧头序列相关器内部设置 一个本地序列存储器，用于将帧头序列预先存储下来。工作时，接收到的当前序列与本地序 列存储器中存储的帧头序列同时送入复数相关器，进行相关，然后再由累加器将一个帧头序 列各个样点的相关结果进行累加，累加的结果就是帧头序列相关的结果。所述检测门限生成 器内置一个门限寄存器，帧头序列相关器每输出一个相关结果，门限生成器就将门限寄存器 内的值和相关结果进行加权求和，来更新门限寄存器的值，这个计算结果就作为新的门限。 帧检测器则将相关结果和检测门限生成器生成的新的门限值进行比较，当相关结果超过门限 时，则认为检测到信号帧，最后使能所述帧检测器后级的最大径搜索器，使其从相关结果中 搜索多径信号的最大径。然而在建筑密集的城区，折射，扰射和散射现象比较严重，信道传输多径严重。由于多 径的影响，帧头序列相关峰被分散到各个径上，相关器输出的相关结果中没有尖锐的相关峰， 因此其和噪声径的相关结果差距不明显，难以超过捕获门限，容易造成失捕。因此，如何解 决现有帧检测技术存在的缺点实已成为本领域技术人员亟待解决的技术课题。发明内容本发明的目的在于提供一种适用于建筑密集城区的帧信号检测装置，以抵消多径的影响， 降低帧信号的失捕率。为了达到上述目的，本发明提供的适用于建筑密集城区的帧信号检测装置包括用于将 当前接收的信号序列与预先存储的序列进行相关以获得当前的相关结果的帧头序列相关器、 用于根据已生成的门限值与所述帧头序列相关器获得的当前相关结果生成当前信号径检测门
限值的信号径检测门限生成器、用于将当前所述帧头序列相关器获得的相关结果与所述信号 径检测门限生成器生成的当前信号径检测门限值进行比较以筛选出当前信号径的信号径筛选 器、用于将所述信号径筛选器筛选出的当前信号径的能量与已累加的信号径能量相加以获得 当前多径信号的总能量的信号径能量累加器、用于根据所述信号径检测门限生成器生成的当 前信号径检测门限值生成当前帧检测门限值的帧检测门限生成器、用于根据所述信号径能量 累加器获得的总能量及所述帧检测门限生成器生成的当前帧检测门限值判断帧信号是否已经 到达的帧检测器、用于当所述帧检测器判断出帧信号已经到达时根据所述帧头序列相关器的 各相关结果搜索出信号最大径的最大径搜索器。其中，所述信号径检测门限生成器生成的当前信号径检测门限值近似为预设的时间段内 各相关结果平均值的两倍，所述信号径筛选器包括第一比较器及由所述第一比较器控制的选 择器，所述信号径能量累加器包括利用时间滑动窗构成的积分器、与所述积分器相连接的加 法器及与所述加法器相连接的累加寄存器，所述最大径搜索器包括搜索信号最大径的最大径 能量搜索单元、用于将所述帧头序列相关器获得的当前相关结果延时的延时线及用于将所述 延时线输出的当前相关结果与所述最大径能量搜索单元已搜索到的信号最大径进行比较以判 断是否需要更新所述最大径能量搜索单元数据的第二比较器，其中，所述延时线采用的延时 值与所述时间滑动窗采用的延时值匹配，所述最大径搜索器还包括根据所述第二比较器的更 新信号更新所述信号最大径位置的最大径位置搜索单元。综上所述，本发明的适用于建筑密集城区的帧信号检测装置通过将多径信号的信号径从 噪声中筛选出来，并进行累加，当信号经能量累加器中的时间滑动窗正好包含了多径信号的 所有径时，累加器的输出就是所有信号径能量的和，由此可抵消多径的影响，恢复出信号的 总能量，进而检测出信号最大能量径，降低帧信号的失捕率，同时根据搜索到的信号最大径 位置可实现信号的粗同步。
图1为现有的帧信号检测装置的整体结构图。图2是本发明的适用于建筑密集城区的帧信号检测装置的整体结构图。图3是本发明的适用于建筑密集城区的帧信号检测装置的信号径筛选器和信号径能量累 加器原理结构图。图4是本发明的适用于建筑密集城区的帧信号检测装置的最大径搜索器原理结构图。
具体实施方式
请参阅图2，本发明的适用于建筑密集城区的帧信号检测装置至少包括帧头序列相关器、 信号径检测门限生成器、信号径筛选器、信号径能量累加器、帧检测门限生成器及帧检测器 最大径搜索器。所述帧头序列相关器用于将当前接收的信号序列与预先存储的序列进行相关以获得当前 的相关结果，本领域技术人员对其工作原理及结构己熟知，在此不再详述。所述信号径检测门限生成器用于根据已生成的门限值与当前所述帧头序列相关器获得的 相关结果生成当前信号径检测门限值，若所述己生成的门限值为^^M，获得的当前相关结果为cor ，则所生成的当前信号径检测门限值^e^ —朋W为Am^—"ew = a*Amy/ +《*(l —a)*cw，其中，a和K都为常数，在本实施方式中，a的值选为63/64，可使当前门限值近似的与前64个相关结果有关，保证门限值的平稳性；K的 值选为2，可使当前门限值近似为预设的时间段内各相关结果平均值的两倍，即近似为前64 个相关结果平均值的两倍，以保证能筛选出大部分的信号径。所述信号径筛选器用于将所述帧头序列相关器获得的当前相关结果与所述信号径检测门 限生成器生成的当前信号径检测门限值进行比较以筛选出当前信号径，请参见图3，所述信号 径筛选器包括第一比较器及由所述第一比较器控制的选择器(MUX1)，所述当前相关结果和信 号径检测门限值同时送入第一比较器中，当当前相关结果超过信号径检测门限值时，第一比 较器控制选择器输出当前相关结果，否则，选择器输出0。如图3中所示，当前相关结果包括 Pl至P7共7个大于信号径检测门限值的峰值，因此，所述选择器在7个峰值处输出相关结果， 而其余处输出为0。所述信号径能量累加器用于将所述信号径筛选器筛选出的当前信号径的能量与已累加的 信号径能量相加以获得当前多径信号的总能量，其包括利用时间滑动窗构成的积分器(如图3 所示，所述积分器由时间滑动窗和减法器构成)、与所述积分器相连接的加法器及与所述加法 器相连接的累加寄存器，其中，所述积分器的积分区间选为信道的有效多径时延大小，也就 是使时间窗的长度尽量接近信道时延的长度，这样可以保证能够将多径信号所有径的能量都 累加起来。由图3可知，筛选出的信号径能量分别送入所述时间滑动窗和其后累加部分，对 于某个特定的时刻，累加寄存器中的值就等于时间滑动窗中所有值的和，下一时刻累加器存 器的值就为当前时刻累加器存器的值加上移入时间滑动窗的值同时减去移出时间滑动窗的 值，即累加器存器的值保持为时间滑动窗中所有值的和。
所述帧检测门限生成器用于根据所述信号径检测门限生成器生成的当前信号径检测门限 值生成当前帧检测门限值，在本实施方式中，所述帧检测门限生成器生成的当前帧检测门限 值为信号径检测门限生成器产生的结果的8倍。所述帧检测器用于根据所述信号径能量累加器获得的总能量及所述帧检测门限生成器生 成的当前帧检测门限值判断帧信号是否已经到达，即所述帧检测器将信号径能量累加器的输 出的总能量和当前帧检测门限进行对比，当所述总能量超过检测门限时，则认为帧信号到达， 即所述帧检测器发出帧信号到达指示，请参见图4。所述最大径搜索器用于当所述帧检测器判断出帧信号已经到达时根据所述帧头序列相关 器的各相关结果搜索出信号最大径，其包括搜索信号最大径的最大径能量搜索单元、用于将 所述帧头序列相关器获得的当前相关结果延时的延时线、用于将所述延时线输出的当前相关 结果与所述最大径能量搜索单元已搜索到的信号最大径进行比较以判断是否需要更新所述最 大径能量搜索单元数据的第二比较器及根据所述第二比较器的更新信号更新所述信号最大径 位置的最大径位置搜索单元，其中，所述延时线采用的延时值与所述时间滑动窗采用的延时 值匹配，如图4所示，由于帧检测器需要信号径能量累加器累加了多径信号大部分径的能量 之后才能检测到帧，此时，信号最大径肯定己经出现，因此在最大径搜索器中需要对相关结 果进行一个延时，延时大小选为信道的有效多径时延大小，以保证当帧检测指示信号到达时， 最大径的值还在所述延时线中。所述最大径能量搜索单元包含一个最大径能量寄存器和一个 选择器(MUX2)，最大径能量寄存器的初始值为0，当延时线的当前输出和最大径能量寄存器 当前值输入至第二比较器后，若延时线的当前输出超过最大径能量寄存器的当前值时，认为 检测到一个更大径，第二比较器输出控制信号使选择器(MUX2)选通延时线的当前输出，进 而选择器((MUX2)将延时线的当前输出输入至最大径能量寄存器已进行更新；而若延时线 的当前输出未超过最大径能量寄存器的当前值时，最大径能量寄存器继续保持当前值。所述 最大径位置搜索单元由一个偏移位置计数器、 一个最大径位置寄存器和一个选择器(MUX3) 组成。偏移计数器是一个由帧检测器输出的帧信号到达指示控制的计数器，当帧检测器检测 到帧信号之后计数器开始计数，并使其计数的值指示当前延时线输出值相对帧检测信号的采 样序号。当延时线的当前输出超过最大径能量寄存器的当前值时，第二比较器输出的控制信 号使选择器(MUX3)选通偏移位置计数器的结果来更新最大径位置寄存器。当延时线的当前 输出未超过最大径能量寄存器的当前值时，最大径位置寄存器保持当前值。此外，当所述帧 检测器发出的帧信号到达指示输入至所述第二比较器和所述偏移位置计数器后，可使所述第 二比较器和所述偏移位置计数器不再正常工作。
综上所述，本发明的适用于建筑密集城区的帧信号检测装置通过将多径信号的信号径从 所有的结果中筛选出来，并进行累加，当信号径能量累加器中的时间滑动窗正好包含了多径 信号的所有径时，信号径能量累加器的输出就是所有信号径能量的和，从而消除多径对信号 相关峰的影响，降低在多径严重的环境中的失捕概率，同时可根据获得的信号最大径的位置 实现信号的粗同步。
权利要求
1.一种适用于建筑密集城区的帧信号检测装置，其特征在于包括帧头序列相关器，用于将当前接收的信号序列与预先存储的序列进行相关以获得当前的相关结果；信号径检测门限生成器，用于根据已生成的门限值与所述帧头序列相关器获得的当前相关结果生成当前信号径检测门限值；信号径筛选器，用于将当前所述帧头序列相关器获得的相关结果与所述信号径检测门限生成器生成的当前信号径检测门限值进行比较以筛选出当前信号径；信号径能量累加器，用于将所述信号径筛选器筛选出的当前信号径的能量与已累加的信号径能量相加以获得当前多径信号的总能量；帧检测门限生成器，用于根据所述信号径检测门限生成器生成的当前信号径检测门限值生成当前帧检测门限值；帧检测器，用于根据所述信号径能量累加器获得的总能量及所述帧检测门限生成器生成的当前帧检测门限值判断帧信号是否已经到达；最大径搜索器，用于当所述帧检测器判断出帧信号已经到达时根据所述帧头序列相关器的各相关结果搜索出信号最大径。
2. 如权利要求l所述的适用于建筑密集城区的帧信号检测装置，其特征在于所述信号 径检测门限生成器生成的当前信号径检测门限值近似为预设的时间段内各相关结果 平均值的两倍。
3. 如权利要求l所述的适用于建筑密集城区的帧信号检测装置，其特征在于所述信号 径筛选器包括第一 比较器及由所述第一 比较器控制的选择器。
4. 如权利要求1所述的适用于建筑密集城区的帧信号检测装置，其特征在于所述信号 径能量累加器包括利用时间滑动窗构成的积分器、与所述积分器相连接的加法器及与 所述加法器相连接的累加寄存器。
5. 如权利要求4所述的适用于建筑密集城区的帧信号检测装置，其特征在于所述最大 径搜索器包括搜索信号最大径的最大径能量搜索单元、用于将所述帧头序列相关器获 得的当前相关结果延时的延时线及用于将所述延时线输出的当前相关结果与所述最 大径能量搜索单元已搜索到的信号最大径进行比较以判断是否需要更新所述最大径 能量搜索单元数据的第二比较器，其中，所述延时线采用的延时值与所述时间滑动窗 采用的延时值匹配。
6. 如权利要求5所述的适用于建筑密集城区的帧信号检测装置，其特征在于所述最大径 搜索器还包括根据所述第二比较器的更新信号更新所述信号最大径位置的最大径位 置搜索单元。
全文摘要
一种适用于建筑密集城区的帧信号检测装置，其先由帧头序列相关器将当前接收的信号序列与预先存储的序列进行相关以获得当前的相关结果，然后根据当前相关结果生成当前信号径检测门限值从而使信号径筛选器能将信号径从噪声中筛选出，再由信号径能量累加器将筛选出的信号径能量予以累加，同时由帧检测门限生成器根据所述当前信号径检测门限值生成当前帧检测门限值，当当前累加的信号径能量超过当前帧检测门限值时即认为检测到了信号最大径，最后由最大径搜索器搜索出信号最大径，如此可抵消了多径的影响，降低帧信号的失捕率。
文档编号H04L1/20GK101114842SQ20071004281
公开日2008年1月30日 申请日期2007年6月27日 优先权日2007年6月27日
发明者万溢萍, 刘海涛, 华 姜, 建 姜, 施玉松, 晨 陈 申请人:中科院嘉兴中心微系统所分中心