CN1585287A - 识别一个超宽带脉冲序列的开头的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以脉冲序列形式发送数据的方法，该方法包括由一个数据帧DF的接收机执行的信号同步步骤，在该信号同步步骤期间，在一个信号检测步骤过程中对至少一个时间窗ΔT(0)进行搜索，以寻找一个脉冲序列的开头PSB，然后，则将所述时间窗再分割为预定数量的子时间窗ΔT(1)，然后在进一步的信号检测步骤过程中对这些子时间窗进行搜索，直到在所述子时间窗之一中检测到了这一开头PSB，然后用该子时间窗替换上一级时间窗ΔT(0)，直到所得到的子时间窗的宽度变得小于一个预定的最小宽度。本发明实现了无需对脉冲序列进行穷举变换就能够识别出所述序列的开头。

Description

识别一个超宽带脉冲序列的开头的方法

技术领域

本发明涉及一种在包括至少一个发射机和一个接收机的电信系统中发送数据的方法，所述收发信机用于在Np个时间窗期间发送由至少一个Np个脉冲的序列构成的信号，每个脉冲包含在一个时间片断内，该时间片断在其相应的时间窗中的位置由一个片断号确定。

背景技术

目前，正在为评价所谓的超宽带电信系统(也称为UWB系统)的相关性而对这样的数据传送方法进行研究。在这样的系统中，每个发射机都可借助由上述的片断号构成的识别标志来识别，这种识别标志本身是十分强健的并且因此可以稳定且准确地发送给所有可能存在的接收机。

在UWB系统中使用的脉冲非常的短，例如具有低于0.1毫微秒的持续时间，这为这样的系统提供了至少10GHz的带宽，带来了很高的灵活性，并且固此为这种系统带来了不胜枚举的可行应用。

上面所述的信号可以构成载波信号，可以通过对所述载波信号进行调制将信息编码到该载波信号上，例如可以对一个或多个脉冲序列进行相位或幅度调制。

在目前所使用的电信系统中，数据的发射机通常会在发送包含在调制信号中的真正的信息之前插入一个要被传送的报头。这个报头包括描述预定的参考符号的脉冲序列，这些参考符号是接收机预先知道的，从而所述接收机可以通过分析所接收到的代表所述参考符号的符号来判断发射机与接收机之间的通信条件实际上怎样影响发送数据。对所接收到的参考符号的这种分析使得接收机能够调整对携带着所述实际信息的其它脉冲序列所进行的处理。

接收机因此必须能够识别所接收到的参考符号，并且，为了这个目的，必须能够精确地识别携带着这样的参考符号的脉冲序列的开头。在本领域中，这种脉冲序列开头的识别通常称作检测和同步步骤。

在现有技术中，信号检测和同步通常是通过使用一个波形的滑动模型对接收天线的输出端得到的接收信号进行相关性分析来实现的，这一接收信号可能是单独由噪声构成的，或者(另外)也可以包括输入载波信号，而所述的波形的滑动模型中是这一载波信号应当具有的波形。

虽然这样的滑动相关性技术能够测定整个脉冲序列，并因此实现序列开头的检测与识别，但是这种技术实际上是不能照此应用到各个都小于0.1ns并且都包含在具有大约100ns的时间窗中的Np个脉冲的序列的检测中的。在这样的一个例子中，使用例如Np＝128和10ps的采样间隔，脉冲序列的整个持续时间的搜索将需要1.28×10⁶个连续的脉冲序列来完成并且于是将会持续16秒，这是不能接受的。

还应当注意到，在按照上面介绍的滑动相关技术执行脉冲序列的测定所需的相当多的时间内，发射机和接收机之间的通信条件可能会发生改变，即，这些设备之间的通信信道可能改变了，例如由于两个设备或者其中一个设备的移动，以致在单个信号检测和同步步骤期间通信条件就会发生改变，对由所述信号检测和同步步骤产生的结果的精度造成了不利的影响。携带脉冲序列的信号甚至可能在完成其完全检测之前就已经消失了。

发明内容

本发明的目的在于通过提供一种发送上面所介绍的数据的方法来解决上述问题，该方法能够识别一个脉冲序列的开头，而不需要对所述序列进行穷举测定。

实际上，按照本文的起始段落的传送数据的方法的特征在于，依照本发明它包括至少一个信号同步步骤，在该信号同步步骤期间，在一个信号检测步骤过程中，对具有预定宽度的至少一个时间窗进行搜索，以寻找一个脉冲序列的开头，然后，如果在所述时间窗中检测到了脉冲序列的开头，则将所述时间窗再分割为预定数量的子时间窗，然后在进一步的信号检测步骤过程中对这些子时间窗进行搜索，以寻找所述脉冲序列的开头，直到在所述子时间窗之一中检测到了这一开头，然后用该子时间窗代替上一级时间窗，直到所得到的子时间窗的宽度变得小于一个预定的最小宽度。

在本发明的同步方法中，在整个期望脉冲序列持续时间期间，没有象公知的滑动相关技术中所做的那样对接收信号进行穷举搜索。而是将搜索限定为针对期望脉冲序列的选定部分。这一限定是因本发明的同步步骤和本领域中已经公知的检测与同步方法之间在目的上存在不同而得到的结果。

实际上，借助在期望脉冲序列的整个持续时间期间的滑动相关实现的公知的检测和同步方法的目的在于，精确地识别所检测序列的定时，而在按照本发明的同步步骤期间执行的检测步骤目的仅在于确定是否在给定的时间间隔及其进一步的子分割中开始了一个给定的脉冲序列。

在所要执行的第一个检测步骤期间，因此将对单独一个序列的整个持续时间逐步地进行搜索，每个步骤在与上面所介绍的相同条件下，具有达到10ns的持续时间，这意谓着Np＝128个脉冲的期望序列的整个持续时间的搜索应当仅需要1.28×10³个连续的脉冲序列来完成，并且将持续16毫秒，即，比按照上面介绍的滑动相关技术所需要的时间小一千倍。进一步的检测步骤当然会更快地执行，这是因为所要搜索的相关时间间隔将会更短。

按照本发明的一个具体的实施方式，在同步步骤期间所要执行的信号检测步骤执行起来可以远远快于目前使用的技术。

在单个信号检测步骤期间，对Np个包含由片断号确定的时间片断的检测窗进行检查，以寻找期望脉冲序列。

通过仅搜索由发射机的标识标志所确定的检测窗，本发明的这一具体实施方式能够进一步减少执行同步方法所需要的处理时间和功率，所述标识标志已经预先传送给了接收机。

在检查检测窗以寻找一个脉冲的检测步骤过程中，可以使用各种不同的技术。

按照本发明的这一具体实施方式的第一个变形，对每个检测窗的检查包括一个检测值的计算，该检测值是由接收信号与一连串Np个期望脉冲形式之间的相关系数在全部检测窗期间的平均值确定的，将这个检测值与一个预定阈值进行比较。

为方便起见，可以将相关系数值自乘到任何大于1的给定N次幂，以增大检测到具有期望组态的脉冲这一事件的统计相关性。

按照本发明的这一具体实施方式的第二个变形方案，对每个检测窗的检查包括一个检测值的计算，该检测值是由接收信号与一连串Np个期望脉冲形式之间的相关系数的平方值在全部检测窗期间的平均值确定的，将这个检测值与一个预定阈值进行比较。

如稍后将要进行解释的，使用平方相关值将会另外提供一种检测值计算的容易的实现方法。

上面提到的预定阈值最好是与接收信号的幅度无关的，以确保诸如信道衰减这样的通信条件不会对信号检测步骤的结果造成明显的影响。

按照其面向硬件的方面之一，本发明还涉及一种电信系统，该电信系统包括至少一个发射机和一个接收机，所述发射机用于在Np个时间窗期间发送由至少一个Np个脉冲的序列构成的信号，每个脉冲包含在一个时间片断内，该时间片断在其相应的时间窗中的位置是由一个片断号定义的，在所述系统中，接收机包括信号同步装置，该信号同步装置用于确定至少一个具有预定宽度的时间窗，由信号检测装置对其进行搜索，以寻找一个脉冲序列的开头，然后，如果在所述时间窗中检测到了脉冲序列的开头，则将所述时间窗再分割为预定数量的子时间窗，然后由所述信号检测装置对这些子时间窗依次进行搜索，以寻找所述脉冲序列的开头，直到在所述子时间窗之一中检测到了这一开头，然后用该子时间窗代替上一级时间窗，直到所得到的子时间窗的宽度变得小于一个预定的最小宽度。

按照这一系统的一个具体实施方式，信号检测装置用于对包含由片断号确定的时间片断的Np个检测窗进行检查，以寻找期望的脉冲序列。

按照这一具体实施方式的第一个变形，检测装置包括计算装置和比较装置，所述计算装置用于计算一个检测值，该检测值是由接收信号与一连串Np个期望脉冲形式之间的相关系数在全部检测窗期间的平均值确定的，所述比较装置用于将所述检测值与一个预定阈值进行比较。

按照这一具体实施方式的第二个变形，检测装置包括计算装置和比较装置，所述计算装置用于计算一个检测值，该检测值是由接收信号与一连串Np个期望脉冲形式之间的相关系数的平方值在全部检测窗期间的平均值确定的，所述比较装置用于将所述检测值与一个预定阈值进行比较。

按照这一第二个变形方案的一种可能存在的实施方式，所述计算装置包括：

.多个相关性分析模块，每个相关性分析模块将会在Np个检测窗期间被激活并且用于计算在所述检测窗期间由接收机接收到的信号和一个与所述相关性分析模块有关的特征信号之间的相关系数，

.多个累加模块，每个累加模块用于对由所述相关性分析模块之一得出的输出值进行累加，

.多个求平方模块，每个求平方模块用于产生所述累加模块之一的内容的平方值，和

.一个加法器，用于计算由求平方模块得出的输出值的总和，以产生检测值，该检测值将与预定阈值进行比较。

按照上述第二个变形的另一种可能存在的实施方式，所述计算装置包括：

.至少一个带通滤波器，用于向其馈入由接收机接收到的信号，

.一个采样模块，该采样模块在检测窗期间得以激活，并且将由带通滤波器得出的信号转换成一串数字采样，

.存储装置，该存储装置用于存储由采样模块得出的连续的多个采样串，

.一个加法器，用于得出一连串经累加的采样，每个经累加的采样是由存储在存储装置中的多个采样串中具有同一次序的所有采样的总和得出的，和

.一个积分器，用于计算由加法器得出的经累加的采样在全部检测窗期间的均方值，该均方值将构成检测值。

按照其面向硬件的方面的另一个方面，本发明还涉及一种用于在Np个时间窗期间接收由至少一个Np个脉冲的序列构成的信号的设备，每个脉冲包含在一个时间片断内，该时间片断在其相应的时间窗中的位置是由一个片断号定义的，该设备包括信号同步装置，该信号同步装置用于确定至少一个具有预定宽度的时间窗，由信号检测装置对其进行搜索，以寻找一个脉冲序列的开头，然后，如果在所述时间窗中检测到了脉冲序列的开头，则将所述时间窗再分割为预定数量的子时间窗，然后由所述信号检测装置对这些子时间窗依次进行搜索，以寻找所述脉冲序列的开头，直到在所述子时间窗之一中检测到了这一开头，然后用该子时间窗代替上一级时间窗，直到所得到的子时间窗的宽度变得小于一个预定的最小宽度。

按照这一接收设备的一种具体实施方式，所述信号检测装置用于对Np个包含由片断号确定的时间片断的检测窗进行检查，以寻找期望的脉冲序列。

包含在这一接收设备中的检测装置将因此能够执行依照上述的本发明的实施例的信号检测步骤。

附图说明

通过阅读下面结合附图给出的说明，上面提到的本发明的特征以及本发明的其它的特征将会表现得更加清晰，其中：

附图1是表示使用了本发明的一个电信系统的原理图；

附图2是表示构成了在这一电信系统中发射的载波信号的脉冲序列的时序图；

附图3是表示可用于产生这一序列的脉冲模式的时序图；

附图4是表示包括多个脉冲序列的数据帧的时序图；

附图5是表示按照本发明的信号同步方法的时序图；

附图6是表示按照本发明的信号检测步骤的时序图；

附图7是表示按照本发明的一个具体实施例的检测装置的框图；和

附图8是表示按照本发明的另一个具体实施例的检测装置的另一个框图。

具体实施方式

附图1表示实施了本发明的一个电信系统SYST。这个系统SYST包括至少一个发送装置TRD和一个接收装置RCD，该接收装置可以例如由移动电话构成。发送装置TRD用于发送由至少一个脉冲序列形成的信号Csg，其中所述脉冲序列为Np个时间窗上的Np个脉冲pj(j＝1到Np)的序列，每个脉冲都包含在一个时间片断中，该时间片断在其相应的时间窗中的位置是由片断号cj(j＝0到Np)定义的。

这个信号Csg可以构成载波信号，可以通过发送装置TRD依靠对该载波信号Csg进行调制(例如通过对一个或多个脉冲序列进行相位或振幅调制)将信息编码在该载波信号上。

接收机REC配备有检测装置DET和同步装置SYNC，用于检测这样的传入信号Csg和识别包含在所述传入信号Csg中的脉冲序列的开头。

附图2以时序图的形式描述了这样一个传入信号Csg，按照图2，每个脉冲序列具有一个持续时间Tp，该持续时间Tp被分为各自具有持续时间Tf的时间窗，每个时间窗被再分为时间片断Tc，每个时间窗中的单个时间片断用于包含一个脉冲pj(j＝1到Np)，该单个时间片断是依靠一个片断号cj进行标识的。这样，通过由所有上述片断号cj(j＝0到Np)共同形成的识别标志Sg＝(c1，c2…cNp)，将可以识别出这个载波信号Csg的发射机，这个识别标志Sg本身相当强健并且因此可以稳定且准确地传送给所有可能存在的接收机。

附图3是另一个时序图，该时序图描绘了一种可以选用来构成上述脉冲的适当的波形p(t)。在这里所描述的例子中，将这个脉冲p(t)定义为高斯函数的二阶导数，它的数学表示式为：p(t)＝A·[1-4π(t/Tw)²]·exp(-2π(t/Tw)²)。当然，也可以使用本领域技术人员公知的其它脉冲波形来达到同样的目的。

附图4是再另一个时序图，该时序图描绘了由诸如上面介绍的脉冲序列那样的多个连续的脉冲序列形成的数据帧DF，这些脉冲序列中的每一个都具有一个总的持续时间Tp，定期地在两个这样的序列之间插入了保护间隔GI，以防止给定序列被下一个序列改变，这种改变可能是，例如，由所述脉冲序列之间的互调分量引起的。这样，这个数据帧DF就是由各自具有持续时间Tr并且各自包含一个上面所述的脉冲序列的连续帧构成的，其中Tr＝Tp+GI。

按照本发明，为了同步，要对这种数据帧DF应用的处理，用于接收所述数据帧DF的设备必须能够在给定的时间间隔ΔT期间检测到诸如上面所介绍的脉冲序列那样的一个脉冲序列的开头，这里可以将ΔT减小到预定的同步阈值ΔTt。

附图5表示由同步装置为了这个目的而执行的信号同步步骤。在信号同步步骤的初始阶段，将由检测装置搜索的时间窗的初始宽度设定为一个预定值ΔT(0)，该预定值随后将会迅速减小。然后通过在预期的脉冲序列的宽度Tr之内移动所述时间窗的位置对接收到的数据帧DF进行搜索，直到找到这一脉冲序列的开头PSB。然后将前一时间窗ΔT(0)分为子时间窗ΔT(1)，例如将其分为相等持续时间的P个子时间窗。在这个例子中，选择P等于3。然后由检测装置对这些子时间窗ΔT(1)中的每一个进行搜索，直到在这些子时间窗ΔT(1)之一中识别出所检测的脉冲序列的开头PSB，然后将该子时间窗ΔT(1)分为下一子时间窗ΔT(2)等等。

因此这个处理过程仅需要搜索所选定的时间窗ΔT(m)的内容，该时间窗ΔT(m)将具有远小于整个脉冲序列的宽度Tr的宽度，因此这一处理过程将非常迅速地收敛于这样一种状态：子时间窗(例如T(3)，未示出，该T(3)是由最近一个检测窗T(2)分出来的)的宽度变得小于一个预定的最小宽度Tmw，这意谓着，与公知的检测和同步方法相比，按照本发明的方法执行起来要快得多。

附图6表示如何方便地在时间窗ΔT(m)内对脉冲序列进行检测，该时间窗ΔT(m)是通过初始时间窗ΔT(0)的第m次子分割得到的。按照本发明的这个实施例，包含在接收设备中的信号检测装置DET用于检查包含由片断号定义的时间片断的Np个检测窗Dj(m)(j＝1到Np)，以寻找属于期望脉冲序列的脉冲，这些脉冲在这个附图中用虚线表示。相应于第一片断号的第一时刻t1位于由初始时间窗ΔT(0)的第i次子分隔得到的时间窗ΔT(m)的中央，这样，就与所有其它的片断号一起确定了所有其它时刻tj(j＝2到Np)的位置。每个检测窗Dj(m)(j＝1到Np)的中心都位于这些时刻tj中的一个上，并且每个检测窗Dj(m)(j＝1到Np)都比单个时间片断持续时间Tc宽，并且具有持续时间ΔT(m)，这意谓着，执行这里所表示的DET的检测步骤，有助于为接收装置解决在下述过程中所存在的问题：确定是否在已知的识别标志引导下进行传送的并且预定由所述设备接收的脉冲序列已经或仍未在时间间隔ΔT(m)期间开始。

按照本发明的这个实施例的检测步骤，在寻找期望的脉冲过程中，仅需要搜索选定的中心位于时刻tj(j＝1到Np)时间窗Dj(m)，tj由它们各自相应的片断号定义。

这能够通过单个步骤来确定是否给定的脉冲序列已经在给定的时间间隔ΔT内开始或仍未开始，然而按照公知的滑动相关技术，上述结果只能在执行了许多的初等相关性分析之后才能确定，所述执行许多的初等相关性分析是用于实现所述给定的序列的整个持续时间Tp的穷尽搜索。

在这个附图中，还表示出了执行中心位于给定时刻tj并且是由分别等于tj-ΔT(m)/2和tj+ΔT(m)/2的上下边界限定出来的检测窗Dj(m)的搜索的一种可行的方法。在这个例子中，将计算一个检测值，这个检测值是由接收信号与一串Np个期望脉冲Epj之间的相关系数在全部检测窗上的平均值定义的。然后将这个检测值与一个预定阈值相比较。

这个检测值的计算是这样进行的：将代表各个期望脉冲的一连串Np个图形Epj从所有被搜索的检测窗Dj(m)的下边界tj-ΔT(m)/2向上边界tj+ΔT(m)/2连续移动一个量ε，并对每个ε值计算代表所述一连串Np个图形Epj的向量与代表接收信号的向量之间的标量积，并且累加连续计算出来的这种标量积的值，这样就构成了接收信号与一连串Np个期望脉冲形状Epj之间的相关系数。

最好对这个相关系数求平方，以相对于噪声波峰Fp可能产生上述标量积的有效值这种异常事件，强调所接收的脉冲Rp确实存在于检测窗Dj中这一事件，这一噪声波峰的幅度低于实际接收到的脉冲Rp的幅度。

本发明人此外还注意到，使用平方相关系数值还能够简化检测步骤的执行，现在将对此进行解释。在下文中，将把时间窗的持续时间ΔT(m)记为ΔT，脉冲序列的开头是在该持续时间ΔT(m)内进行搜索的，并且该时间窗ΔT(m)是通过初始时间窗T(0)的第m次子分割得到的。

如果将上面提到的平方相关系数记为(y|s(.-ε))²，其中s和y分别为代表期望信号s(t)和接收信号y(t)的向量，则相应的检测值可表示为二次型：

$Q\left(y\right)=\underset{\mathrm{\ϵ}}{E}\left\{{\left(y\right|s(.-\mathrm{\ϵ}))}^2\right\}$

如果Q(y)超过了一个预定的阈值(记为Tv)，则认为接收信号y(t)对应于状态H1，该状态为y(t)＝A·s(t-ε)+n(t)，t属于[-ΔT/2；Tp+ΔT/2]；如果Q(y)＜Ty，则认为接收信号y(t)对应于状态H0，其中y(t)＝n(t)，n(t)是由噪声构成的。

预定阈值Tv是根据选定的误判的概率(记为Pfa)而确定的，该Pfa是针对在处于状态H0时出现Q(y)＞Tv的可能性的最高可能值，y(t)于是表示为y(t)＝n(t)，这使得阈值ρ与期望或接收信号的幅度无关。

本发明人发现，可以对上述的二次型进行简化，以使其计算简便。事实上，注意到y|s(.-ε)＝^Ty·s(.-ε)＝^Ts(.-ε)·y，其中y和s是列矩阵，而^Ty是列矩阵y的转置行矩阵，则Q(y)可以写为这样的形式：Q(y)＝^Ty·Q·y，其中Q是一个具有与y的元素无关的元素的矩阵。

本发明人还注意到，这个矩阵Q相当地空，并且可表示为下述形式：

$Q=\left[\begin{array}{ccccc}0& 0& 0& 0& 0\\ 0& M& & M& 0\\ 0& & & & 0\\ 0& M& & M& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right],$

其中M是仅仅基于期望脉冲p(t)的波形而计算出来的子矩阵，矩阵Q中每个子矩阵M的位置是由前面提到的检测窗Dj的位置决定的，即，每个子矩阵M的中心位于矩阵Q的点a_l，r上，在这个矩阵中它们的坐标是(tl；tr)，其中l和r＝1到Np。

如果各个脉冲p(t)是附图3中所介绍的那样，则各个子矩阵M可以，例如由 $M=\underset{\mathrm{\ϵ}}{E}\{{(\mathrm{Tw}/2)}^{2}p(.-\mathrm{\ϵ})\·p_T(.-\mathrm{\ϵ})\}$ 来定义。

本发明人还注意到，各个子矩阵M还可以写成对角线矩阵的形式，该对角线矩阵具有由对应于各自的特征向量Vi(i＝1到k)的特征值形成的对角线元素，从而二次型Q(y)可以整理为：

$Q\left(y\right)=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Np}}{\mathrm{\Σ}}}{\∫}_{\mathrm{Dj}}\mathrm{Vi}(t-\mathrm{tj})y\left(t\right)\mathrm{dt}\right)}^2,$

这可以通过将接收信号y(t)输入到k个相关性分析模块中来实现，其中每一个在Np个检测窗期间得以激活并且用于计算在所述时间窗期间所述接收信号y(t)与一个代表与所述相关性分析模块有关的特征向量Vi的特征信号之间的相关系数，然后对由所述相关性分析模块得出的输出值进行累加并在求和之前对其求平方，以产生Q(y)的值，该值构成检测值，该检测值将与预定阈值ρ进行比较。

附图7示意性地表示检测装置DET，在该检测装置中，由计算装置CP计算上述的二次型Q(y)，以产生一个检测值Dv，由比较装置CM对该检测值Dv与阈值Tv进行比较，该比较装置CM可以由一个用于得出双态输出信号OS的简单的运算放大器构成，该双态输出信号OS的值将会判定是否已经检测到了输入脉冲。计算装置CP在连续检测窗Dj期间借助一个使能信号EN得以激活，并且包括：

.多个相关性分析模块CRMi(i＝1到k)，每个相关性分析模块将会在Np个检测窗期间得以激活并且用于计算在所述检测窗期间由接收机接收到的信号Y和一个代表与所述相关性分析模块CRMi有关的特征向量Vi的特征信号之间的相关系数，

.多个累加模块ACMi(i＝1到k)，每个累加模块用于对由所述相关性分析模块CRMi得出的输出值进行累加，

.多个求平方模块SQMi(i＝1到k)，每个求平方模块用于产生所述累加模块ACMi之一的内容的平方值，和

.一个加法器ADD，用于计算由求平方模块SQMi得出的输出值的总和，以产生检测值Dv，将使该检测值与预定的阈值Tv进行比较。

这样的实施方案相当的简单并且可以以很低的成本完成。而且，所有上述的模块都可以由模拟电路来形成。与吉尔伯特(Gilbert)单元相结合的整流滤波器可以例如便利地构成各个相关性分析模块，求平方模块可以通过馈入相同的输入信号的吉尔伯特单元来形成，等等。模拟电路由于它们的高处理速度和不需要任何采样而广为人知，这将能够进一步减小执行按照本发明的这个实施例的信号检测步骤所需的处理功率和时间。

附图8表示检测装置DET的另一个实施例，其中计算装置CP实施下述原理：

本发明人发现，通过实施高斯变形，上述的二次型Q(y)的表达式可以整理为：

$Q\left(y\right)=\underset{\mathrm{DNp}}{\∫}{(H*y)}^2\left(t\right)\mathrm{dt},$

其中符号*表示卷积运算，并且 $H=\left(\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{Np}-\mathrm{tj}}\right)*h$

其中h是用于馈入接收信号y(t)的带通滤波器的传递函数，这个带通滤波器的传递函数h将连续地延迟tNp-tj，这个带通滤波器的脉冲响应是根据上述矩阵M确定的并且覆盖了期望脉冲p(t)的整个宽度Tw。

这样，二次型Q(y)可整理为：

$Q\left(y\right)=\underset{-\mathrm{\ΔT}/2}{\overset{\mathrm{\ΔT}/2}{\∫}}{[\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\δ}}_{-\mathrm{tj}}*{\mathrm{\υ}|}_{\mathrm{Dj}}]}^2\left(t\right)\mathrm{dt}$

其中υ(t)＝h*y(t)，υ_lDj表示信号υ(t)对检测窗Dj的限制条件。

表达式

可以解释为代表带通滤波器的输出信号的Np个小段的同相和，这些小段位于检测窗Dj的中央。

为了计算这一同相和，可以采样Np个小段，然后将其存储在存储装置当中，然后通过将同一次序的所有采样相加计算同相和，在需要对所述采样进行预处理的情况下，将同一次序的经过重新计算的采样相加来计算同相和。

依据这些原理，按照附图7所示的另一种实施方式，计算装置CP包括：

.至少一个带通滤波器BPF，用于向其馈入由接收机接收到的信号Y，

.一个通过时钟信号Ck进行同步的采样模块SMP，这个采样模块SMP在检测窗Dj(j＝1到Np)期间得以激活，并且将由带通滤波器BPF得出的信号转换成S个数字采样的各种串SDSj，

.存储装置MEM，该存储装置用于存储采样模块SMP得出的S个采样的连续串SDSj(j＝1到Np)，

.一个加法器ADD，用于得出一连串S个经累加的采样，每个经累加的采样是由存储在存储装置MEM中的S个采样的多个串SDSj(j＝1到Np)中具有同一次序Rkl(l＝1到S)的所有采样的总和得出的，以及

.一个积分器INT，用于计算由加法器ADD得出的S个经累加的采样在全部检测窗期间的均方值，该均方值将构成检测值Dv，由比较装置CM将该检测值与一个预定的阈值Tv进行比较。

这种实现方案相当简单并且可以以较低的成本实现。如果证明接收信号Y的带宽过大以致无法作为整体由一个单独的带通滤波器PBF进行处理，则所述滤波器可以由多个并联排列并且覆盖接收信号Y的带宽的每个子分割的较窄的带通滤波器构成。

Claims (13)

1.一种在包括至少一个收发信机和一个接收机的电信系统中发送数据的方法，所述发射机用于在Np个时间窗期间发送由至少一个Np个脉冲的序列构成的信号，每个脉冲包含在一个时间片断内，该时间片断在其相应的时间窗中的位置是由一个片断号定义的，所述方法包括至少一个信号同步步骤，在该信号同步步骤期间，在一个信号检测步骤过程中，对具有预定宽度的至少一个时间窗进行搜索，以寻找一个脉冲序列的开头，然后，如果在所述时间窗中检测到了脉冲序列的开头，则将所述时间窗再分割为预定数量的子时间窗，然后在进一步的信号检测步骤过程中对这些子时间窗进行搜索，以寻找所述脉冲序列的开头，直到在所述子时间窗之一中检测到了这一开头，然后用该子时间窗代替上一级时间窗，直到所得到的子时间窗的宽度变得小于一个预定的最小宽度。

2.如权利要求1所述的方法，按照该方法，在每个信号检测步骤过程中，对Np个包含由片断号确定的时间片断的检测窗进行检查，以寻找期望脉冲序列。

3.如权利要求2所述的方法，按照该方法，对每个检测窗的检查包括一个检测值的计算，该检测值是由接收信号与一连串Np个期望脉冲形式之间的相关系数在全部检测窗期间的平均值确定的，将这个检测值与一个预定阈值进行比较。

4.如权利要求2所述的方法，按照该方法，对每个检测窗的检查包括一个检测值的计算，该检测值是由接收信号与一连串Np个期望脉冲形式之间的相关系数的平方值在全部检测窗期间的平均值确定的，将这个检测值与一个预定阈值进行比较。

5.如权利要求3或4中任何一项所述的方法，按照该方法，所述预定阈值与接收信号的幅度无关。

6.一种电信系统，该电信系统包括至少一个收发信机和一个接收机，所述发射机用于在Np个时间窗期间发送由至少一个Np个脉冲的序列构成的信号，每个脉冲包含在一个时间片断内，该时间片断在其相应的时间窗中的位置是由一个片断号定义的，在所述系统中，接收机包括信号同步装置，该信号同步装置用于确定至少一个具有预定宽度的时间窗，由信号检测装置对其进行搜索以寻找一个脉冲序列的开头，然后，如果在所述时间窗中检测到了脉冲序列的开头，则将所述时间窗再分割为预定数量的子时间窗，然后由所述信号检测装置对这些子时间窗依次进行搜索，以寻找所述脉冲序列的开头，直到在所述子时间窗之一中检测到了这一开头，然后用该子时间窗代替上一级时间窗，直到所得到的子时间窗的宽度变得小于一个预定的最小宽度。

7.如权利要求6所述的电信系统，在该电信系统中，信号检测装置用于对Np个包含由片断号确定的时间片断的检测窗进行检查，以寻找期望的脉冲序列。

8.如权利要求7所述的电信系统，在该电信系统中，检测装置包括计算装置和比较装置，所述计算装置用于计算一个检测值，该检测值是由接收信号与一连串Np个期望脉冲形式之间的相关系数在全部检测窗期间的平均值确定的，所述比较装置用于将所述检测值与一个预定阈值进行比较。

9.如权利要求7所述的电信系统，在该电信系统中，检测装置包括计算装置和比较装置，所述计算装置用于计算一个检测值，该检测值是由接收信号与一连串Np个期望脉冲形式之间的相关系数的平方值在全部检测窗期间的平均值确定的，所述比较装置用于将所述检测值与一个预定阈值进行比较。

10.如权利要求9所述的电信系统，在该电信系统中，所述计算装置包括：

.多个相关性分析模块，每个相关性分析模块将会在Np个检测窗期间得以激活并且用于计算在所述检测窗期间由接收机接收到的信号和一个与所述相关性分析模块有关的特征信号之间的相关系数，

.多个累加模块，每个累加模块用于对由所述相关性分析模块之一得出的输出值进行累加，

.多个求平方模块，每个求平方模块用于产生所述累加模块之一的内容的平方值，和

.一个加法器，用于计算由求平方模块得出的输出值的总和，以产生检测值，该检测值将与预定的阈值进行比较。

11.如权利要求9所述的电信系统，在该电信系统中，所述计算装置包括：

.至少一个带通滤波器，用于向其馈入由接收机接收到的信号，

.一个采样模块，该采样模块在检测窗期间得以激活，并且将由带通滤波器得出的信号转换成一串数字采样，

.存储装置，该存储装置用于存储由采样模块得出的连续的采样串，

.一个加法器，用于得出一连串经累加的采样，每个经累加的采样是由存储在存储装置中的多个采样串中具有同一次序的所有采样的总和得出的，和

.一个积分器，用于计算由加法器得出的经累加的采样在全部检测窗期间的均方值，该均方值将构成检测值。

12.一种用于在Np个时间窗期间接收由至少一个Np个脉冲的序列构成的信号的设备，每个脉冲包含在一个时间片断内，该时间片断在其相应的时间窗中的位置是由一个片断号定义的，该设备包括信号同步装置，该信号同步装置用于确定至少一个具有预定宽度的时间窗，由信号检测装置对其进行搜索，以寻找一个脉冲序列的开头，然后，如果在所述时间窗中检测到了脉冲序列的开头，则将所述时间窗再分割为预定数量的子时间窗，然后由所述信号检测装置对这些子时间窗依次进行搜索，以寻找所述脉冲序列的开头，直到在所述子时间窗之一中检测到了这一开头，然后用该子时间窗代替上一级时间窗，直到所得到的子时间窗的宽度变得小于一个预定的最小宽度。

13.如权利要求12所述的设备，在该设备中，所述信号检测装置用于对Np个包含由片断号确定的时间片断的检测窗进行检查，以寻找期望的脉冲序列。

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