一种超宽带通信的前导码能量峰值检测器及检测方法技术

本发明专利技术适用于无线通信技术领域，提供了一种超宽带通信的前导码能量峰值检测器及检测方法，检测器包括：前导码相关器，用于计算接收信号和本地存储的前导码之间的相关值；最大相关值检测器，对一个symbol的分组的相关值进行最大相关值查找，将查找到的最大相关值的位置进行标记；预累加边界调整器，以查找到的最大相关值的位置为中心，在最小2M个数据的空间范围内顺序选择M个相关值数据；相关值预累加器，将每组对应的M个相关值数据进行预累加得到预累加值；能量检测器，对每组得到的预累加值进行局部加窗累加。通过设置预累加边界调整器和相关值预累加器，实现超宽带通信前导码接收器的峰值能量检测，减少所需的资源。减少所需的资源。减少所需的资源。

【技术实现步骤摘要】
一种超宽带通信的前导码能量峰值检测器及检测方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体是涉及一种超宽带通信的前导码能量峰值检测器及检测方法。

技术介绍

[0002]在超宽带(UWB)通讯系统中，由UWB发射设备通过一系列特殊的处理步骤将有效数据经由基于分组的UWB信道进行传输。在UWB接收设备中，接收到这个空中信道信号后，通过一系列的逆向步骤，得以恢复有效的通讯数据。IEEE Standard 802.15.4和802.15.4a中，充分描述了一种超宽带通信技术体系，协议描述了收发机发端工作体系，对于待发送基带数据格式规定了帧格式(UWB PPDU Format)，在UWB PPDU中SHR由SYNC(同步帧)与SFD(起始位置帧)组成。这些标准描述了系统的发射部分和接收部分这两者的所需功能，但是仅详细描述说明了系统的发射部分的实现细节。协议中未规定收发机接收端的实现细节，从而为实现者提供了如何执行接收部分的选择。
[0003]如图1所示，中国专利申请CN103222198B公开了一种符合IEEE Standard 802.15.4协议框架的UWB信号接收机的设计方案，其中关于前导码接收器的实现方式如下描述：ADC(模拟数字转换器)输出的3元码数据，经过复用器进入多相相关器，和本地存储的前导码进行相关运算，相关运算的结果发送给多相累加器，进行累加；累加器的累加结果送给多相能量检测器进行能量加窗，可以精确评估出在确定的过采样率及加窗长度下，实现能量检测所需要的硬件资源和运算量，例如，以2倍码片率来执行过采样，实现16路并行处理电路，其中每相处理电路以62.5MHz运行，选择加窗长度为512，则：每一相能量检测器，需要的资源为：512/16＝32个移位存储单元(32即为能量检测器中的n)、1个减法器(9位)、1个加法器(9位)以及一个平方或绝对值或LUT结构，注意，上述描述中，每个移位存储单元4bit是基于802.15.4协议的length 31 preamble code计算得到的，因为length 31 preamble code扩频前的序列长度为31，其中有15个0，非零数据(+或
‑
)个数为16,因此需要5bit表达0
‑
16的相关结果。如果是支持length 127 preamble code或别的协议，那么此处的存储单元需要的位数要根据情况进行计算选取。后续减法器和加法器的位数也是基于同样的前提计算选择。此外，还需注意，移位存储单元位数的计算，没有考虑平方或绝对值或LUT结构引起的位数变化。
[0004]因为使用16路并行结构，16路能量检测器总的资源消耗为：512个移位存储单元(每个单元5bit)、16个减法器(9位)、16个加法器(9位)以及16个平方或绝对值或LUT结构，在完成了上述并行计算之后，根据CN103222198B公开的方法，还需要对每一路运算结果进行求和，额外增加一个加法器。极其多的寄存器与组合逻辑电路资源，导致了能量峰值检测器极大的面积，增加了设计成本，而且在电路漏极翻转时，增加了极其庞大的动态功耗。即使大部分器件漏极不翻转，庞大数量的器件在深亚微米级工艺下静态功耗也非常可观。在某些低功耗IoT应用场景下，这一点会严重限制芯片的使用。
[0005]因此，需要提供一种超宽带通信的前导码能量峰值检测器及检测方法，旨在解决
上述问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种超宽带通信的前导码能量峰值检测器及检测方法，以解决上述
技术介绍
中存在的问题。
[0007]本专利技术是这样实现的，一种超宽带通信的前导码能量峰值检测方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]通过前导码相关器计算每个时刻的空间信号和本地存储的前导码之间的相关值；
[0009]通过最大相关值检测器对一个symbol(标识符)的分组的相关值进行最大相关值查找，并将查找到的最大相关值的位置进行标记；
[0010]以查找到的最大相关值的位置为中心，通过预累加边界调整器在最小2M个数据的空间范围内顺序选择M个相关值数据作为后续运算的数据，其中M表示预累加因子；
[0011]通过相关值预累加器将每组对应的M个相关值数据进行预累加得到预累加值；
[0012]通过能量检测器对每组得到的预累加值进行局部加窗累加，以便找到信号最强的区域；
[0013]通过能量峰值记录器查找能量峰值，记录能量峰值的位置，根据能量峰值的位置存储最大能量处的相关值，形成冲击响应。
[0014]作为本专利技术进一步的方案：所述计算每个时刻的空间信号和本地存储的前导码之间的相关值的步骤，具体为：在每个时钟周期，对输入数据和本地存储的前导码进行滑动相关运算，滑动相关运算的一方是最新接收到的N个数据样点，N个数据样点的数据量正好对应于一个前导帧；滑动相关运算的另一方，是本地存储的前导码样本。
[0015]作为本专利技术进一步的方案：所述以查找到的最大相关值的位置为中心的步骤之后还包括：根据最大相关值的位置进行计数器调整，调整后起始边界为：
[0016][0017]上式中，mod表示取模运算，Y代表调整后的帧内计数器值，X表示最大相关值的位置。
[0018]作为本专利技术进一步的方案：所述对每组得到的预累加值进行局部加窗累加的步骤中包括：按照选定的能量处理方式对每一组预累加值进行处理，所述能量处理方式包括取平方或者取绝对值，将处理完成的数值按滑动方式打入一组预累加值存储器阵列中，并通过能量检测器中的加法器做滑动累加；能量检测器中的加法器工作时，减法器同时在工作，在每个节拍，都是把最新输入的预累加值进行相加，但是要减去最早输入的一个预累加值。
[0019]本专利技术的另一目的在于提供一种超宽带通信的前导码能量峰值检测器，所述检测器包括：
[0020]前导码相关器，用于计算每个时刻的空间信号和本地存储的前导码之间的相关值；
[0021]最大相关值检测器，用于对一个symbol的分组的相关值进行最大相关值查找，并将查找到的最大相关值的位置进行标记；
[0022]预累加边界调整器，以查找到的最大相关值的位置为中心，在最小2M个数据的空
间范围内顺序选择M个相关值数据作为后续运算的数据，其中M表示预累加因子；
[0023]相关值预累加器，用于将每组对应的M个相关值数据进行预累加得到预累加值；
[0024]能量检测器，用于对每组得到的预累加值进行局部加窗累加，以便找到信号最强的区域；
[0025]能量峰值记录器，用于查找能量峰值，记录能量峰值的位置，根据能量峰值的位置存储最大能量处的相关值，形成冲击响应。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过预累加边界调整器和相关值预累加器的设置，实现了超宽带通信前导码接收器的峰值能量检测，且大大减少了所需的资源，并对性能影响极其微小，在对性能不是特别苛求，但是对成本和功耗要求更高的场合，使用本专利技术将更加符本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超宽带通信的前导码能量峰值检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：通过前导码相关器计算每个时刻的空间信号和本地存储的前导码之间的相关值；通过最大相关值检测器对一个标识符的分组的相关值进行最大相关值查找，并将查找到的最大相关值的位置进行标记；以查找到的最大相关值的位置为中心，通过预累加边界调整器在最小2M个数据的空间范围内顺序选择M个相关值数据作为后续运算的数据，其中M表示预累加因子，M属于正整数；通过相关值预累加器将每组对应的M个相关值数据进行预累加得到预累加值；通过能量检测器对每组得到的预累加值进行局部加窗累加；通过能量峰值记录器查找能量峰值，记录能量峰值的位置，根据能量峰值的位置存储最大能量处的相关值，形成冲击响应。2.根据权利要求1所述一种超宽带通信的前导码能量峰值检测方法，其特征在于，所述计算每个时刻的空间信号和本地存储的前导码之间的相关值的步骤，具体为：在每个时钟周期，对输入数据和本地存储的前导码进行滑动相关运算，滑动相关运算的一方是最新接收到的N个数据样点，N个数据样点的数据量正好对应于一个前导帧；滑动相关运算的另一方，是本地存储的前导码样本，N属于正整数。3.根据权利要求1所述一种超宽带通信的前导码能量峰值检测方法，其特征在于，所述以查找到的最大相关值的位置为中心的步骤之后还包括：根据最大相关值的位置进行计数器调整，调整后起始边界为：上式中，mod表示取模运算，Y代表调整后的帧内计数器值，X表示最大相关值的位置。4.根据权利要求1所述一种超宽带通信的前导码能量峰值检测方法，其特征在于，所述对每组得到的预累加值进行局部加窗累加的步骤中包括：按照选定的能量处理方式对每一组预累加值进行处理，所述能量处...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小，姜寒冰，
申请(专利权)人：杭州起盈科技有限公司，
类型：发明
国别省市：