一种基于基尼相关的信号检测电路及方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于基尼相关的信号检测电路及方法，该电路包括两个比较器阵列、一个减法器阵列、两个乘法器阵列，两个加法器树，一个除法器以及一个寄存器；比较器、减法器阵列分别为一个n×n的矩阵（n为信号长度），矩阵上的每一个元素分别作比较运算和减法运算；乘法器阵列为n2个2输入的乘法器；加法器树为一个n2个输入的加法器；除法器完成2输入除法运算；寄存器寄存相关运算的结果。当环境噪声中含有脉冲噪声成分时，匹配滤波器和积矩相关系数基本失效，而基尼相关在含有脉冲成分的噪声环境中表现出其极佳的健壮性，包括十分接近真实值的数学期望以及较小的标准差。
【专利说明】-种基于基尼相关的信号检测电路及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信【技术领域】，特别涉及一种用于雷达和声呐测距及无线电通信的同 步捕获中基于基尼相关的信号检测电路及方法。
【背景技术】
[0002] 捕获雷达和声呐的回波信号进行延时检测，以及在无线电通信中信号同步都需要 对接收信号进行信号检测，判断特定的信号是否已经被接收机所接收。因此，对接收信号 的信号检测是一个十分重要的问题。目前，信号延时检测的手段以匹配滤波器及以其为基 础的改进型滤波器为主。匹配滤波器是一种在输出信号信噪比最大化意义下的最优线性滤 波器。由于其形式简单，易于实现，且理论证明完备，得到了广泛的应用。但是匹配滤波器 是在假设环境噪声为独立的加性高斯白噪声的前提下进行论证和设计的。而在真实环境 中，噪声中经常会出现加性高斯白噪声以外的成分。其中，脉冲噪声是最为典型的环境噪声 成分之一，可以由云层放电，冰层破裂，生物的活动等原因产生。由于接收到的信号中混入 了脉冲噪声，对应的一段时间内信噪比会迅速下降。在这一情况之下，匹配滤波器的性能 也会相应地下降，甚至失效。检测接收到的信号中是否存在感兴趣的信号片段，本质上是 能否在较高的概率下成功地判断接收到的信号中是否包含着与已知的信号相似度高的信 号片段的问题。因此，我们可以使用相关分析中的相关系数来处理这一类问题。文献中用 于相关分析的经典方法是使用积矩相关系数（Pearson' s Product Moment Correlation Coefficient, PPMCC)。而相关文献已经证明，PPMCC对于信号中的脉冲噪声极其敏感无法在 脉冲噪声环境中很好地工作。
[0003] 为减少脉冲噪声对信号的干扰而产生的估计误差，有效地对信号进行检测，本 发明首次采用基尼相关（Gini Correlation)来对雷达和声呐信号以及无线电通信信 号进行处理。 令版輒 i'表示η对原始数据，并由此得到一组新的数据对序列
【权利要求】
1. 一种基于基尼相关的信号检测电路，其特征在于，包括两个比较器阵列、一个减法器 阵列、两个乘法器阵列，两个加法器树，一个除法器以及一个寄存器； 信号Xl……XII、yl……yn同时分别送入相应的比较器、减法器阵列，其中信号Xl…… xn并行完成n2次比较操作，即sgn(xi - xj)其中（i, j=l......n)，而信号yl......yn并行完 成n2次比较操作和减法操作，即sgn(yi - yj)和yi - yj,其中（i, j=l......n),以上过程同 步进行，n为信号长度； 得到的比较，减法结果同时送入相应的乘法器阵列，分别同步完成n2次并行2输入乘 法操作，即 sgn(xi - xj) (yi - yj)和 sgn(yi - yj) (yi - yj)，其中（i, j=l......n)； 得到的乘法结果同时送入相应的加法器树，分别同步完成n2个输入的并行加法操作，即 SL1 Hfl1SgnCxi - -巧》和sgn_ -巧)(+% ―妁），其中（i，j=l……n); 得到的加法结果送入2输入除法器中，完成 (i, j=l......n);
得到的相关运算结果送入寄存器中。
2. 根据权利要求1所述的基于基尼相关的信号检测电路，其特征在于：比较器、减法器 阵列为分别为一个n X n的矩阵（n为信号长度)，矩阵上的每一个元素分别作比较运算和 减法运算；乘法器阵列为n2个2输入的乘法器；加法器树为一个n2个输入的加法器；除法 器完成2输入除法运算；寄存器寄存相关运算的结果。
3. -种基于基尼相关的信号检测方法，其特征在于，包括步骤： 51、 信号xl……xn、yl……yn同时分别送入相应的比较器、减法器阵列，其中信号 xl......xn并行完成n2次比较操作，即sgn(xi - xj) (i, j=l......n)，而信号yl......yn并行 完成n2次比较操作和减法操作，即sgn(yi - yj)和yi - yj,其中（i, j=l......n),以上过程 同步进行，n为信号长度； 52、 步骤Sl得到的比较，减法结果同时送入相应的乘法器阵列，分别同步完成n2次并 行 2 输入乘法操作，即 sgn(xi - xj) (yi - yj)和 sgn(yi - yj) (yi - yj)，其中（i, j=l...... n)； 53、 步骤S2得到的乘法结果同时送入相应的加法器树，分别同步完成n2个输入的并 行加法操作，即 SL i Sf=, sgn(5cs - X1 }(y「y!> 和 Zf= i Zf=! SgnCyi -乃)(刃-),其中 (i, j=l......n);
54、 步骤S3得到的加法结果送入2输入除法器中，完成' 其中（i，j=l......n); 55、 步骤S4得到的相关运算结果送入寄存器中。
【文档编号】H04B17/20GK104333423SQ201410455266
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月9日 优先权日:2014年9月9日
【发明者】马如豹, 徐维超, 林宝洪, 章云 申请人:广东工业大学