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    Vorrichtung (10) zur Präambeldetektion und Rahmensynchronisation, wobei zwischen Sender und Empfänger Datenpakete über Funk übertragen werden und den Datenpaketen jeweils eine bekannte Präambel mit einer Folge von Präambelabschnitten (B) vorangestellt ist, mit einer Korrelatoreinheit (20) zur Korrelation von Abtastwerten (r¶n¶) mit einem Präambelabschnitt (B), einer Akkumulatoreinheit (23) zur Akkumulation von Korrelationsergebnissen und einer Detektoreinheit (24) zur Detektion einer empfangenen Präambel anhand eines Vergleichs des Akkumulationsergebnisses mit einem Schwellwert.Device (10) for preamble detection and frame synchronization, wherein between the transmitter and receiver data packets are transmitted by radio and the data packets each preceded by a known preamble with a sequence of preamble sections (B), with a correlator unit (20) for correlation of samples (r¶ n¶) with a preamble section (B), an accumulator unit (23) for accumulating correlation results and a detector unit (24) for detecting a received preamble on the basis of a comparison of the accumulation result with a threshold value.
    公开号:DE102004025109A1
    申请号:DE200410025109
    申请日:2004-05-21
    公开日:2005-12-22
    发明作者:Stefan Fechtel
    申请人:Infineon Technologies AG；
    IPC主号:H04B1-707
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, mittels welchereine Präambeleines überFunk empfangenen Datenpakets detektiert werden kann. Insbesonderesind die Vorrichtung und das Verfahren dazu ausgelegt, einen Empfänger miteiner Rahmenstruktur eines von einem Sender empfangenen Funksignalszu synchronisieren.TheThe invention relates to a device and a method by means of whicha preambleone overRadio received data packets can be detected. EspeciallyFor example, the device and method are designed to include a receivera frame structure of a radio signal received by a transmitterto synchronize.
    [0002] InPaketübertragungssystemen,wie beispielsweise WLAN, ist den Nutzdaten eines Datenpakets einebekannte Präambelvorangestellt, um die empfängerseitigeAufsynchronisation zu unterstützen.Die Datenpakete haben unterschiedliche Längen und können zu nicht bekannten odernur ungenau bekannten Zeitpunkten beim Empfänger eintreffen. Daher mussder Empfängerzunächsteine Anfangssynchronisation (englisch: acquisition) durchführen, beiwelcher unter anderem die Präambelund damit der Empfang eines Datenpakets detektiert werden und anschließend diegenaue zeitliche Position der Präambelund damit die zeitliche Lage der nachfolgenden Nutzdaten bestimmtwerden.InPacket transmission systems,such as WLAN, the payload of a data packet is aknown preamblepreceded to the receiver sideTo support synchronization.The data packets have different lengths and can be unknown or unknownonly inaccurately known times arrive at the receiver. Therefore, mustthe recipientfirstperform an initial synchronization (English: acquisition), atwhich includes the preambleand thus the receipt of a data packet are detected and then theexact temporal position of the preambleand thus determines the temporal position of the subsequent user databecome.
    [0003] Problematischbei der Präambeldetektion (englisch:preamble detection) und der Rahmensynchronisation (englisch: timesynchronization) sind die empfängerseitigeUngewissheit überden Zeitpunkt des Eintreffens eines Datenpakets sowie die Eigenschaftendes Übertragungskanals.Ferner erfordert das Übertragungsprotokolloft eine schnelle Präambeldetektion,wie beispielweise beim WLAN 802.11a/g-Standard, bei welchem diePräambeldetektioninnerhalb von 4 μsnach Beginn des Datenpakets erfolgt sein muss.Problematicin the preamble detection (English:preamble detection) and the frame synchronization (English: timesynchronization) are the receiver sideUncertainty aboutthe time of arrival of a data packet as well as the propertiesthe transmission channel.Furthermore, the transmission protocol requiresoften fast preamble detection,such as the WLAN 802.11a / g standard, in which thepreamble detectionwithin 4 μsmust be done after the beginning of the data packet.
    [0004] DesWeiteren werden die Präambeldetektion unddie Rahmensynchronisation durch die nachfolgend aufgeführten Gegebenheitenerschwert: – Der Mehrwegekanal h = [h(–L1) ...h(0) ... h(+L2)] mit den zeitvarianten Kanalkoeffizienten h(i) istunbekannt. Ferner sind auch das Mehrwegeprofil E [|h(i)|2] und die Länge L = L1 + L2 des Mehrwegekanalsunbekannt. – DieNutz- und Rauschsignalpegel und demzufolge auch das Signal-zu-Rauschverhältnis sind ebenfallsunbekannt. – DasFrontend übtzu Beginn des Datenpaketempfangs unbekannte Einflüsse aus.Insbesondere verursachen die Einheiten RSSI (radio signal strengthindicator), AGC (automatic gain control) und VCO (voltage controlledoscillator) Signalpegel-, Frequenz- und Phasentransienten sowieeinen unbekannten Frequenzversatz, wodurch ein Teil der Präambel nichtdetektierbar ist und die ersten Abtastwerte stark verzerrt seinkönnen. – DiePräambelweist eine ungünstigeStruktur auf, welche die Bestimmung der genauen zeitlichen Positiondes Datenpakets erschwert. Beispielsweise weist die Präambel imWLAN 11a-Standard die Struktur [B B B B B B B B B B C1 C2 C1 C2C1] auf. Diese Präambelenthält10 B-Segmente mit einer jeweiligen Dauer von 0,8 μs und einerLänge von16 Präambelsymbolensowie 5 C-Segmente mit einer jeweiligen Dauer von 1,6 μs und einerLänge von32 Präambelsymbolen. DerBeginn der Präambelund damit auch der Beginn der Nutzdaten lässt sich nur durch eine Suchenach dem Übergangvon den B- zu den C-Segmenten bestimmen. Furthermore, the preamble detection and the frame synchronization are made difficult by the following conditions: - The multipath channel h = [h (-L1) ... h (0) ... h (+ L2)] with the time-variant channel coefficients h (i) is unknown. Furthermore, the multipath profile E [| h (i) | 2 ] and the length L = L1 + L2 of the multipath channel unknown. The useful and noise signal levels and consequently also the signal-to-noise ratio are also unknown. The frontend exercises unknown influences at the beginning of the data packet reception. In particular, the RSSI (radio signal strength indicator), AGC (automatic gain control) and VCO (voltage controlled oscillator) cause signal level, frequency and phase transients, as well as an unknown frequency offset, whereby part of the preamble is undetectable and the first samples strong can be distorted. The preamble has an unfavorable structure which makes it difficult to determine the exact temporal position of the data packet. For example, the preamble in the WLAN 11a standard has the structure [BBBBBBBBBB C1 C2 C1 C2 C1]. This preamble contains 10 B-segments with a duration of 0.8 μs each and a length of 16 preamble symbols as well as 5 C-segments with a duration of 1.6 μs each and a length of 32 preamble symbols. The beginning of the preamble and thus also the beginning of the user data can only be determined by a search for the transition from the B to the C segments.
    [0005] Bislangberuht die Präambeldetektionund Rahmensynchronisation auf der Autokorrelation periodischer Signalabschnitte.Dabei wird ausgenutzt, dass periodische Signale zwar durch die vorstehend genanntenEinflüsseverzerrt werden, aber bis auf Phasendrehungen und Transienten anden Übergängen periodischbleiben.So farbased the preamble detectionand frame synchronization on the autocorrelation of periodic signal portions.It is exploited that, although periodic signals by the aboveinfluencesbe distorted, but except for phase shifts and transientsthe transitions periodicallystay.
    [0006] Beider Autokorrelation zweier aufeinander folgender Signalabschnittemit bekannter Periodenlängeergibt sich am Ausgang des Korrelators immer dann ein flaches Maximumder Metrik, wenn der Korrelator ausschließlich Abtastwerte der gesuchten Präambel miteinanderkorreliert. Zur Veranschaulichung dieses Sachverhalts ist in 1 ein Datenpaket mit eineraus B-, C1- und C2-Segmenten bestehenden Präambel gezeigt. Die sich ausder Autokorrelation ergebende Metrik M ist ebenfalls dargestellt.In the autocorrelation of two successive signal sections with a known period length, a flat maximum of the metric results at the output of the correlator whenever the correlator exclusively correlates samples of the searched preamble with one another. To illustrate this fact is in 1 a data packet with a preamble consisting of B, C1 and C2 segments shown. The metric M resulting from the autocorrelation is also shown.
    [0007] Nachder Autokorrelation der Abtastwerte wird das sich daraus ergebendeSignal üblicherweise einerNachverarbeitung unterzogen, wie beispielsweise einer Schwellwertdetektionund Konsistenzprüfungen,um die Detektionswahrscheinlichkeit zu erhöhen und gleichzeitig die Fehlalarmrategering zu halten.Tothe autocorrelation of the samples will be the resultingSignal usually onePost-processing, such as threshold detectionand consistency checks,to increase the probability of detection and at the same time the false alarm rateto keep low.
    [0008] EinNachteil der Präambeldetektiondurch Autokorrelation ist eine hohe Latenz, da das Maximum der Metrikam Korrelatorausgang erst nach zwei Periodenlängen erreicht wird. Ein weiterer Nachteilder Autokorrelation ist die nur ungenaue Rahmensynchronisation,da die Metrik einen nur weichen Übergangbeim B-C-Übergangerkennen lässt. Fernerist die Autokorrelation störanfällig gegenüber unerwünschtenSignalen, die eine ähnlichePeriodenlängeaufweisen wie die gesuchte Präambel.OneDisadvantage of preamble detectiondue to autocorrelation is a high latency, since the maximum of the metricis reached at the correlator output only after two period lengths. Another disadvantagethe autocorrelation is the imprecise frame synchronization,because the metric is only a smooth transitionat the B-C junctionlets recognize. Furtheris the autocorrelation susceptible to undesirableSignals that have a similarperiod lengthlike the preamble you are looking for.
    [0009] Für die Präambeldetektionund die Rahmensynchronisation wurden bislang keine Vorrichtungen eingesetzt,die auf dem Prinzip der optimalen Detektion eines bekannten Signalsim Rauschen basieren, wobei das Signal einen unbekannten Mehrwege-Schwundkanal durchlaufenhat. Derartige Optimaldetektoren sind in dem Buch „StatisticalSignal Processing – Vol.II: Detection Theory" vonS. M. Kay, erschienen bei Prentice-Hall, 1998 beschrieben.For the preamble detection and the frame synchronization so far no devices have been used, which are based on the principle of the optimal detection of a known signal in the noise, the signal has passed through an unknown multipath fading channel. Such optimal detectors are described in the book "Statistical Signal Processing - Volume II: Detection Theory" by SM Kay, published by Prentice-Hall, 1998.
    [0010] EinOptimaldetektor besteht aus einem RAKE-Empfänger mit mehreren RAKE-Fingern.Jeder RAKE-Finger ermittelt den Energieanteil eines Übertragungswegs.Dazu enthältjeder RAKE-Finger einen Kreuzkorrelator und einen nicht-kohärenten Detektor.Die RAKE-Anteile werden gewichtet, aufsummiert und anschließend einemSchwellwertdetektor zugeführt.OneOptimal detector consists of a RAKE receiver with multiple RAKE fingers.Each RAKE finger determines the energy portion of a transmission path.Includeseach RAKE finger has a cross-correlator and a non-coherent detector.The RAKE shares are weighted, summed up and then oneThreshold detector supplied.
    [0011] ImErgebnis berechnet ein Optimaldetektor jeweils eine Metrik für die Hypothese,nach welcher das gesuchte Signal empfangen wurde, und eine Hypothesedafür,dass das gesuchte Signal nicht empfangen wurde. Anschließend wirdeine Schwellwertentscheidung durchgeführt. Eine optimale Detektion isttheoretisch jedoch nur unter folgenden Randbedingungen möglich: – DasMehrwegeprofil E[|h(i)|2], die Länge L und derRauschpegel sind bekannt. – DasFrontend übtkeine Einflüsseauf die Präambeldetektionaus. Insbesondere treten keine Phasentransienten durch VCO-Einschwingenund Frequenzversatz auf. – DasEmpfangssignal steht überdie gesamte Längeder gesuchten Präambelzur Verfügung. – DasZeitraster der gesuchten Präambelist bekannt, d.h. bestimmte Anfangszeitpunkte sind vorgegeben, wiebeispielsweise bei Zeitschlitzen in TDMA-basierten Mobilfunksystemen. As a result, an optimal detector calculates a metric each for the hypothesis according to which the signal sought was received and a hypothesis that the signal sought was not received. Subsequently, a threshold decision is made. However, optimal detection is theoretically possible only under the following conditions: - The multipath profile E [| h (i) | 2 ], the length L and the noise level are known. - The frontend exerts no influence on the preamble detection. In particular, no phase transients occur due to VCO settling and frequency offset. - The received signal is available over the entire length of the searched preamble. - The time frame of the preamble is known, ie certain start times are given, such as in time slots in TDMA-based mobile systems.
    [0012] Dievorstehend aufgeführtenRandbedingungen sind aufgrund der weiter oben aufgeführten erschwerendenGegebenheiten und der Forderung nach einer schnellen Präambeldetektionnicht erfüllt. ImEinzelnen sind das Mehrwegeprofil und das Signal-zu-Rauschverhältnis nicht genau bekannt,das Frontend erzeugt starke Phasentransienten, für die schnelle Präambeldetektionsteht nur ein kurzer Signalabstand zur Verfügung, und die Zeitpunkte, zudenen Datenpakete eintreffen, sind völlig unbekannt. Aus diesenGründenwurden Optimaldetektoren bislang nicht zur Präambeldetektion und Rahmensynchronisationeingesetzt.Thelisted aboveBoundary conditions are aggravating due to the above mentionedConditions and the demand for a fast preamble detectionnot fulfilled. in theIn particular, the multipath profile and the signal-to-noise ratio are not known exactly.The frontend generates strong phase transients for fast preamble detectionOnly a short signal interval is available, and the times, toowhich data packets arrive are completely unknown. From theseestablishSo far, optimal detectors have not been used for preamble detection and frame synchronizationused.
    [0013] Aufgabeder Erfindung ist, eine Vorrichtung zur Präambeldetektion zu schaffen,die unerwünschteStörsignalebesser als bisherige Vorrichtungen unterdrückt und eine geringe Latenzzeitaufweist. Insbesondere soll die Vorrichtung auch zur Synchronisationeines Empfängersmit einer Rahmenstruktur eines von einem Sender empfangenen Funksignals ausgelegtsein. In diesem Fall soll die Vorrichtung eine exaktere Rahmensyn chronisationermöglichen. DesWeiteren sollen ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung sowieein weiteres, der Vorrichtung entsprechendes Verfahren zur Präambeldetektionund insbesondere zur Rahmensynchronisation angegeben werden.taskthe invention is to provide a device for preamble detection,the unwantednoisebetter than previous devices suppressed and low latencyhaving. In particular, the device should also be used for synchronizationa recipientwith a frame structure of a radio signal received by a transmitterbe. In this case, the device should chronore a more accurate Rahmenynenable. OfFurthermore, a method for operating the device andanother, the device corresponding method for preamble detectionand in particular for frame synchronization.
    [0014] Dieder Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch dieMerkmale der unabhängigenPatentansprüche1, 11 und 14 gelöst.Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sindin den Unteransprüchenangegeben.TheThe invention is based task by theCharacteristics of the independentclaims1, 11 and 14 solved.Advantageous developments and refinements of the invention arein the subclaimsspecified.
    [0015] Einwesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, für die Präambeldetektionund insbesondere fürdie Rahmensynchronisation eine quasi-optimale Detektion einzusetzen.D.h. ein Optimaldetektor wird derart modifiziert, dass für den Betriebdieses quasi-optimalen Detektors nicht sämtliche oben genannten Randbedingungen,die Voraussetzung für einevollwertige optimale Detektion sind, erfüllt sein müssen.Oneessential idea of the invention is, for the preamble detectionand in particular forthe frame synchronization to use a quasi-optimal detection.That an optimal detector is modified so that for operationthis quasi-optimal detector does not meet all the above-mentioned boundary conditions,the prerequisite for aare full optimal detection, must be met.
    [0016] Beider erfindungsgemäßen Vorrichtungwird davon ausgegangen, dass zwischen einem Sender und einem Empfänger über FunkDatenpakete übertragenwerden, denen jeweils eine Präambelvorangestellt ist. Die Präambelenthälteine Folge von gleichen ersten Präambelabschnitten (bzw. Präambelsegmenten),welche sich jeweils aus einer identischen Folge von Präambelsymbolenzusammensetzen. Die Präambelist in dem Empfängerkomplett bekannt.atthe device according to the inventionIt is assumed that between a transmitter and a receiver via radioTransfer data packetseach with a preambleis preceded. The preamblecontainsa sequence of equal first preamble sections (or preamble segments),which each consist of an identical sequence of preamble symbolsput together. The preambleis in the receivercompletely known.
    [0017] Umeine Präambeldetektiondurchführenzu können,umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eineerste Korrelatoreinheit, eine erste Akkumulatoreinheit und eineerste Detektoreinheit.Arounda preamble detectioncarry outto be able tothe device according to the invention comprises afirst correlator unit, a first accumulator unit and afirst detector unit.
    [0018] Dieerste Korrelatoreinheit nimmt Abtastwerte der von dem Empfänger empfangenenFunksignale entgegen und korreliert diese mit der bekannten Präambelsymbolfolgedes ersten Präambelabschnitts.Thefirst correlator unit takes samples of the received from the receiverRadio signals and correlates these with the known preamble symbol sequenceof the first preamble section.
    [0019] Dievon der ersten Korrelatoreinheit ausgegebenen ersten Korrelationsergebnissewerden gegebenenfalls weiterverarbeitet und anschließend der erstenAkkumulatoreinheit zugeführt,welche durch Akkumulation der ihr zugeführten Werte eine erste Metrikgeneriert.Thefrom the first correlator unit output first correlation resultsbe further processed if necessary and then the firstAccumulator unit supplied,which by accumulation of the values supplied to it a first metricgenerated.
    [0020] Dieerste Detektoreinheit führteinen Vergleich der ersten Metrik mit einem ersten Schwellwert durch.Anhand dieses Vergleichs kann festgestellt werden, ob die Präambel vondem Empfängerempfangen wurde.Thefirst detector unit leadsa comparison of the first metric with a first threshold by.On the basis of this comparison it can be determined whether the preamble ofthe recipientwas received.
    [0021] Inder erfindungsgemäßen Vorrichtungwird keine Autokorrelation wie bei herkömmlichen, dem gleichen Zweckdienenden Vorrichtungen durchgeführt,sondern es wird wie bei einem Optimaldetektor eine Kreuzkorrelationder Abtastwerte der empfangenen Funksignale mit den bekannten Präambelsymbolenvorgenommen. Im Unterschied zu einem Optimaldetektor wird die Kreuzkorrelationnicht überdie gesamte Präambeldurchgeführt,sondern es wird erfindungsgemäß nur über dieLänge einesersten Präambelabschnittskorreliert und das daraus hervorgehende Korrelationsergebnis anschließend für eine Akkumulationherangezogen. Demnach ist es fürden Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtungnicht zwingend notwendig, dass die gesamte Länge der gesuchten Präambel zurVerfügungsteht.In the device according to the invention, no autocorrelation is carried out as in conventional devices serving the same purpose, but, as in an optimal detector, cross-correlation of the samples of the received radio signals with the known preamble symbol is achieved made bolen. In contrast to an optimal detector, the cross-correlation is not carried out over the entire preamble, but according to the invention it is correlated only over the length of a first preamble section and the resulting correlation result is subsequently used for an accumulation. Accordingly, it is not absolutely necessary for the operation of the device according to the invention that the entire length of the searched preamble is available.
    [0022] Daerfindungsgemäß bereitsnach der Zeitdauer eines ersten Präambelabschnitts eine Aussagedarübergemacht werden kann, ob ein Datenpaket mit der gesuchten Präambel inden Empfängereingegangen ist, wird die Latenzzeit aufgrund der Erfindung verkürzt. Beider herkömmlichenAutokorrelation muss nämlich über mindestenszwei erste Präambelabschnittekorreliert werden, bevor eine derartige Aussage gemacht werden kann.Therealready according to the inventiona statement after the time duration of a first preamble sectionabout thatcan be made, whether a data packet with the searched preamble inthe recipientis received, the latency is shortened due to the invention. atthe conventional oneAutocorrelation must namely over at leasttwo first preamble sectionsbe correlated before such a statement can be made.
    [0023] Einweiterer Unterschied der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber einemherkömmlichenOptimaldetektor ist, dass die parallelverarbeitende RAKE-Struktur,wie sie bei einem herkömmlichenOptimaldetektor zum Einsatz kommt, aufgehoben wur de. Statt der vormalsin den parallel geschalteten RAKE-Fingern durchgeführten Korrelationen werdennunmehr die Abtastwerte seriell in der ersten Korrelatoreinheitverarbeitet.OneAnother difference of the device according to the invention over ausualOptimal detector is that the parallel processing RAKE structure,as with a conventional oneOptimaldetektor is used, abrogated de. Instead of the formerin the parallel RAKE fingers performed correlationsnow the samples serially in the first correlator unitprocessed.
    [0024] Diegenannten Modifikationen des Optimaldetektors führen im Ergebnis dazu, dassdie erfindungsgemäße Vorrichtungals Quasi-Optimaldetektor zur Präambeldetektioneingesetzt werden kann und darüberhinaus unerwünschteStörsignalebesser unterdrücktals bislang bekannte Vorrichtungen, die auf Autokorrelationsverfahrenbasieren.TheAs a result, modifications of the optimal detector result in thatthe device according to the inventionas a quasi-optimal detector for preamble detectioncan be used and abovein addition unwantednoisebetter suppressedhitherto known devices based on autocorrelation methodsbased.
    [0025] Vorzugsweiseist der ersten Korrelatoreinheit eine erste Mittelungseinheit nachgeschaltet.Die erste Mittelungseinheit bildet einen ersten Mittelwert aus denersten Korrelationsergebnissen und zwar über eine vorgegebene Anzahlvon aufeinander folgenden ersten Korrelationsergebnissen.Preferablythe first correlator unit is followed by a first averaging unit.The first averaging unit forms a first average of thefirst correlation results over a predetermined numberof consecutive first correlation results.
    [0026] Durchdie Mittelwertbildung übermehrere aufeinander folgende erste Korrelationsergebnisse werdenverschiedene Ausbreitungspfade der Funkübertragung berücksichtigt.Diese Aufgabe wird bei einem herkömmlichen Optimaldetektor vonden RAKE-Fingern übernommen.Folglich trägtdie genannte Maßnahmezu einer Vereinfachung der Vorrichtung bei. Ferner kann bei dererfindungsgemäßen Vorrichtungdie Anzahl der betrachteten Mehrwegepfade im Vergleich zu einemherkömmlichenOptimaldetektor reduziert werden.Bythe averaging overseveral consecutive first correlation resultsconsidered different propagation paths of radio transmission.This task is used in a conventional optimal detector oftaken over by the RAKE fingers.Consequently contributesthe said measureto a simplification of the device. Furthermore, at theDevice according to the inventionthe number of considered multipath paths compared to oneusualOptimal detector can be reduced.
    [0027] DesWeiteren ist zwischen die erste Korrelatoreinheit und die ersteMittelungseinheit vorteilhafterweise eine erste Betragsbildungseinheitgeschaltet. Die erste Betragsbildungseinheit erzeugt aus den erstenKorrelationsergebnisse die jeweiligen Beträge. Aufgrund dieser Maßnahme werdendie von Phasentransienten verursachten Effekte unterdrückt.OfFurther is between the first correlator unit and the first oneAveraging unit advantageously a first amount forming unitconnected. The first amount forming unit generates from the firstCorrelation results the respective amounts. Due to this measure will besuppresses the effects caused by phase transients.
    [0028] Gemäß einerweiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtungkann die Präambeldetektionenmit zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten durchgeführt werden.Eine schnelle Präambeldetektiondient zum frühzeitigen Aufspüren einesDatenpakets. Eine langsame Präambeldetektionliefert ein zuverlässigeresErgebnis als die schnelle Präambeldetektion.Wird die langsame Präambeldetektionim Anschluss an die schnelle Präambeldetektiondurchgeführt,so kann das mittels der schnellen Präambeldetektion ermittelte Ergebnis durchdie langsame Präambeldetektionentweder bestätigtoder verworfen werden.According to onefurther advantageous embodiment of the device according to the inventioncan the preamble detectionsbe performed at two different speeds.A fast preamble detectionis used for early detection of aData packet. A slow preamble detectiondelivers a more reliableResult as the fast preamble detection.Will the slow preamble detectionfollowing the fast preamble detectioncarried out,Thus, the result determined by means of the fast preamble detection canthe slow preamble detectioneither confirmedor discarded.
    [0029] Einebesonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtungdient der Rahmensynchronisation des Empfängers mit der Rahmenstrukturdes von dem Sender empfangenen Funksignals. Zu diesem Zweck istvorgesehen, dass die Präambelneben den ersten Präambelabschnittenmindestens einen zweiten Präambelabschnitt enthält und dassder mindestens eine zweite Präambelabschnittwiederum aus einer Folge von Präambelsymbolenaufgebaut ist. Ferner umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine zweiteKorrelatoreinheit, eine zweite Akkumulatoreinheit und eine zweite Detektoreinheit.Aparticularly preferred embodiment of the device according to the inventionserves the frame synchronization of the receiver with the frame structureof the radio signal received by the transmitter. For this purpose isprovided that the preamblenext to the first preamble sectionscontains at least a second preamble portion and thatthe at least one second preamble sectionagain from a sequence of preamble symbolsis constructed. Furthermore, the device according to the invention comprises a secondCorrelator unit, a second accumulator unit and a second detector unit.
    [0030] Diezweite Korrelatoreinheit korreliert die Abtastwerte der empfangenenFunksignale mit der bekannten Präambelsymbolfolgedes zweiten Präambelabschnitts.Nachdem überdie Längedes zweiten Präambelabschnittskorreliert wurde, wird das daraus erhaltene zweite Korrelationsergebnisgegebenenfalls weiterverarbeitet und anschließend der zweiten Akkumulatoreinheitzugeführt.Der zweiten Akkumulatoreinheit werden des Weiteren auch Werte, dieauf den ersten Korrelationsergebnissen basieren, zugeführt. Diezweite Akkumulatoreinheit erzeugt durch Akkumulation der ihr zugeführten Werteeine zweite Metrik. Die zweite Metrik wird von der zweiten Detektoreinheitmit einem zweiten Schwellwert verglichen. Anhand derartiger Vergleichekann der Rahmenbeginn des Funksignals lokalisiert werden.Thesecond correlator unit correlates the samples of the received onesRadio signals with the known preamble symbol sequenceof the second preamble section.After overthe lengthof the second preamble sectionis correlated, the resulting second correlation resultoptionally further processed and then the second accumulator unitfed.Furthermore, the second accumulator unit also has values thatbased on the first correlation results supplied. Thesecond accumulator unit generates by accumulation of the values supplied to ita second metric. The second metric is from the second detector unitcompared with a second threshold. Based on such comparisonsthe frame beginning of the radio signal can be localized.
    [0031] Aufgrundder Erweiterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung um den vorstehendbeschriebenen Verarbeitungspfad kann eine exaktere Rahmensynchronisationals bisher möglichdurchgeführtwerden. Der Grund dafürist, dass die zweite Metrik an den Übergängen zwischen den ersten undden zweiten Präambelabschnittendeutliche Spitzen aufweist.by virtue ofthe extension of the device according to the invention to the abovedescribed processing path can a more accurate frame synchronizationas previously possiblecarried outbecome. The reason for thisis that the second metric at the transitions between the first andthe second preamble sectionshas clear peaks.
    [0032] Fernerkann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Präambel mindestenseinen aus einer Präambelsymbolfolgebestehenden dritten Präambelabschnittaufweist. Eine dritte Korrelatoreinheit erzeugt dritte Korrelationsergebnisse,indem sie Abtastwerte mit der Präambelsymbolfolgedes dritten Präambelabschnittskorreliert. Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindungberücksichtigtdie zweite Akkumulatoreinheit bei der Bildung der zweiten MetrikzusätzlichWerte, die auf den dritten Korrelationsergebnissen basieren. Aufgrundder Einbeziehung des dritten Präambelabschnittserhöhtsich die Genauigkeit der Rahmensynchronisation.Furthermore, it can be advantageously provided in that the preamble has at least one third preamble section consisting of a preamble symbol sequence. A third correlator unit generates third correlation results by correlating samples with the preamble symbol sequence of the third preamble portion. In this advantageous embodiment of the invention, the second accumulator unit additionally takes into account values based on the third correlation results in the formation of the second metric. Due to the inclusion of the third preamble portion, the accuracy of the frame synchronization increases.
    [0033] Dieerste, zweite und gegebenenfalls dritte Korrelatoreinheit sind vorzugsweiseparallel geschaltet, sodass diese Korrelatoreinheiten zu einem Zeitpunktvon denselben Abtastwerten gespeist werden. Diese Maßnahme garantierteine schnellstmögliche Rahmensynchronisation.Thefirst, second and optionally third correlator unit are preferablyconnected in parallel, so that these correlator units at a timebe fed by the same samples. This measure guaranteesa fastest possible frame synchronization.
    [0034] Umdie serielle Verarbeitung der Abtastwerte zu ermöglichen, sind die erste Korrelatoreinheit und/oderdie zweite Korrelatoreinheit und/oder die dritte Korrelatoreinheitvorteilhafterweise jeweils in Form eines FIR (finite impulse response)-Filters ausgestaltet.Aroundto enable the serial processing of the samples are the first correlator unit and / orthe second correlator unit and / or the third correlator unitadvantageously designed in each case in the form of an FIR (finite impulse response) filter.
    [0035] Gemäß einerweiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtungsind zwischen die zweite Korrelatoreinheit und die zweite Akkumulatoreinheitbzw. zwischen die dritte Korrelatoreinheit und die zweite AkkumulatoreinheitMittelungseinheiten geschaltet. Die Mittelungseinheiten bilden jeweilseinen Mittelwert übereine vorgegebene Anzahl von aufeinander folgenden zweiten bzw. drittenKorrelationsergebnissen.According to onefurther advantageous embodiment of the device according to the inventionare between the second correlator unit and the second accumulator unitor between the third correlator unit and the second accumulator unitAveraging units switched. The averaging units each forman average overa predetermined number of consecutive second and third, respectivelyCorrelation results.
    [0036] Zurweiteren Unterdrückungder von Phasentransienten generierten Effekte sind vorteilhafterweiseBetragsbildungseinheiten der zweiten Korrelatoreinheit und/oderder dritten Korrelatoreinheit nachgeschaltet.tofurther suppressionthe effects generated by phase transients are advantageousAmount forming units of the second correlator unit and / ordownstream of the third correlator unit.
    [0037] Einerstes erfindungsgemäßes Verfahren dientzum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung.In einem ersten Verfahrensschritt werden dabei die erste Korrelatoreinheit,die erste Akkumulatoreinheit und die erste Detektoreinheit in einemersten Betriebsmodus betrieben. Der erste Betriebsmodus zeichnetsich durch eine schnelle Präambeldetektion aus.Infolgedessen kann innerhalb kurzer Zeit eine erste Aussage über dasVorliegen einer Präambel gemachtwerden. Jedoch ist die Zuverlässigkeitdieser Aussage aufgrund der schnellen Messung gering. Aus diesemGrund wird in einem zweiten Verfahrensschritt ein zweiter Betriebsmodusaktiviert, der durch eine langsame Präambeldetektion gekennzeichnetist. Der Wechsel in den zweiten Betriebsmodus erfolgt in Abhängigkeitvon dem ersten Vergleich. Dies bedeutet beispielsweise, dass inden zweiten Betriebsmodus gewechselt wird, sobald im Zuge der schnellenPräambeldetektioneine Präambelmit einer gewissen Wahrscheinlichkeit detektiert wurde.Onefirst inventive method is usedfor operation of the device according to the invention.In a first method step, the first correlator unit,the first accumulator unit and the first detector unit in oneoperated first operating mode. The first operating mode is drawingcharacterized by a fast preamble detection.As a result, within a short time, a first statement about thePresented a preamblebecome. However, the reliability isthis statement due to the fast measurement low. For thisReason is a second operating mode in a second process stepactivated, characterized by a slow preamble detectionis. The change to the second operating mode is dependentfrom the first comparison. This means, for example, that inthe second operating mode is changed as soon as in the course of the fastpreamble detectiona preamblewas detected with a certain probability.
    [0038] Vorzugsweisekann des Weiteren vorgesehen sein, dass von dem zweiten Betriebsmodusin einen dritten Betriebsmodus gewechselt wird, wenn in dem zweitenVerfahrensschritt bestätigtwurde, dass eine Präambeldetektiert wurde. In dem dritten Betriebsmodus wird die Rahmensynchronisationdurchgeführt.Preferablymay further be provided that of the second operating modeis changed to a third mode of operation, if in the secondProcess step confirmedthat was a preamblewas detected. In the third mode of operation, the frame synchronizationcarried out.
    [0039] Mittelseines zweiten erfindungsgemäßen Verfahrenskann eine empfangene Präambeldetektiert werden. Dazu werden die nachfolgenden Verfahrensschrittedurchgeführt: (a) Korrelieren von Abtastwerten mit der Präambelsymbolfolgedes ersten Präambelabschnitts; (b) Akkumulieren von Werten, die auf den im Schritt (a) erzeugtenersten Korrelationsergebnissen basieren; und (c) Detektieren einer empfangenen Präambel anhand eines ersten Vergleichseiner im Schritt (b) erzeugten ersten Metrik mit einem ersten Schwellwert. By means of a second method according to the invention, a received preamble can be detected. For this purpose, the following method steps are carried out: (a) correlating samples with the preamble symbol sequence of the first preamble portion; (b) accumulating values based on the first correlation results generated in step (a); and (c) detecting a received preamble based on a first comparison of a first metric generated in step (b) with a first threshold value.
    [0040] Daszweite erfindungsgemäße Verfahren weistdieselben Vorteile gegenüberherkömmlichen, demgleichen Zweck dienenden Verfahren auf wie die erfindungsgemäße Vorrichtung.Thesecond inventive method hasthe same advantagesconventional, thesame method serving as the inventive device.
    [0041] DieErfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahmeauf die Zeichnungen nähererläutert.In diesen zeigen:TheInvention will now be described by way of example with reference to FIGcloser to the drawingsexplained.In these show:
    [0042] 1 einSchaubild zur Veranschaulichung einer mittels einer Autokorrelationgewonnenen Metrik gemäß dem Standder Technik; 1 FIG. 4 is a diagram illustrating a prior art metric obtained by an autocorrelation; FIG.
    [0043] 2 einBlockschaltbild eines Optimaldetektors gemäß dem Stand der Technik; 2 a block diagram of an optimal detector according to the prior art;
    [0044] 3 einBlockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Präambeldetektion und Rahmensynchronisationals Ausführungsbeispielder erfindungsgemäßen Vorrichtung; 3 a block diagram of a circuit arrangement for preamble detection and frame synchronization as an embodiment of the device according to the invention;
    [0045] 4 einBlockschaltbild eines als FIR-Filter ausgeführten Korrelators; 4 a block diagram of a designed as an FIR filter correlator;
    [0046] 5 einSchaubild zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrenszur Präambeldetektionund Rahmensynchronisation; und 5 a diagram illustrating an embodiment of the method according to the invention for preamble detection and frame synchronization; and
    [0047] 6 einBlockschaltbild einer Implementierung des als FIR-Filter ausgeführten Korrelators. 6 a block diagram of an implementation of the executed as an FIR filter correlator.
    [0048] In 2 istdas Blockschaltbild eines herkömmlichenOptimaldetektors 1 dargestellt. Der Optimaldetektor 1 bestehtim Wesentlichen aus einem RAKE-Empfänger mit L = L1 + L2 parallelgeschalteten RAKE-Fingern, von denen in 2 exemplarisch dieRAKE-Finger 2 und 3 dargestellt sind. Alle RAKE-Finger sind identischaufgebaut. Eingangsseitig weisen sie einen Kreuzkorrelator auf,dem ein Akkumulator, eine Betragsbildungseinheit und ein Multiplikatornachgeschaltet sind.In 2 is the block diagram of a conventional optimal detector 1 shown. The optimal detector 1 consists essentially of a RAKE receiver with L = L1 + L2 parallel RAKE fingers, of which in 2 exemplarily the RAKE fingers 2 and 3 are shown. All RAKE fingers are identically constructed. On the input side, they have a cross-correlator, to which an accumulator, an amount-forming unit and a multiplier are connected downstream.
    [0049] DieRAKE-Finger werden von dem Frontend mit Abtastwerten rn derempfangenen Funksignale gespeist. In jedem RAKE-Finger werden dieAbtastwerte rn zunächst einer Kreuzkorrelationunterworfen. Dabei werden die eingehenden Abtastwerte rn sukzessivemit den komplex konjugierten Symbolen pn* einerbekannten Folge multipliziert. Jedem RAKE-Finger ist ein anderesFolgeglied der bekannten Folge als Startwert für die Multiplikationen zugewiesen.The RAKE fingers are fed from the front end with samples r n of the received radio signals. In each RAKE finger, the samples r n are first subjected to cross-correlation. In this case, the incoming samples r n are successively multiplied by the complex conjugate symbols p n * of a known sequence. Each RAKE finger is assigned another follower of the known sequence as the starting value for the multiplications.
    [0050] DieErgebnisse der jeweiligen Korrelationen werden in den RAKE-Fingernmit Hilfe der Akkumulatoren aufsummiert. Danach werden die Beträge der einzelnenAkkumulationsergebnisse ermittelt. Bevor die Ausgangswerte der RAKE-Fingermittels eines Addierers 4 aufsummiert werden, wird dasAusgangssignal jedes RAKE-Fingers noch mit einem Wiener-Gewichtungsfaktorw gewichtet.The results of the respective correlations are summed up in the RAKE fingers by means of the accumulators. Then the amounts of the individual accumulation results are determined. Before the output values of the RAKE fingers using an adder 4 The output of each RAKE finger is weighted with a Wiener weighting factor w.
    [0051] DemAddierer 4 ist ein Schwellwertdetektor 5 nachgeschaltet.Der Schwellwertdetektor 5 vergleicht den von dem Addierer 4 erhaltenenWert mit einem vorgegebenen Schwellwert. Anhand dieses Vergleichstrifft der Schwellwertdetektor 5 eine Aussage darüber, obin dem empfangenen Funksignal die bekannte Folge enthalten ist.The adder 4 is a threshold detector 5 downstream. The threshold detector 5 compares that from the adder 4 obtained value with a predetermined threshold. Based on this comparison, the threshold detector hits 5 a statement as to whether the known sequence is contained in the received radio signal.
    [0052] In 3 istals Ausführungsbeispielder erfindungsgemäßen Vorrichtungein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung 10 gezeigt,die zur Präambeldetektionund Rahmensynchronisation ausgelegt ist. Die Schaltungsanordnung 10 basiertzwar auf dem Prinzip des in 2 gezeigtenOptimaldetektors 1, sie ist jedoch so modifiziert, dassmit ihr Präambeldetektionenund Rahmensynchronisationen vorgenommen werden können. In dem vorliegenden Ausführungsbeispielliegt der Funkübertragungzwischen Sender und Empfängerder WLAN-Standard zugrunde. Die am Anfang jedes Datenpakets stehendePräambelweist demnach die in 1 dargestellte Form auf.In 3 is an embodiment of the device according to the invention is a block diagram of a circuit arrangement 10 shown, which is designed for preamble detection and frame synchronization. The circuit arrangement 10 Although based on the principle of in 2 shown optimal detector 1 however, it is modified to allow preamble detection and frame synchronization. In the present embodiment, the wireless transmission between sender and receiver is based on the WLAN standard. The preamble at the beginning of each data packet therefore has the in 1 illustrated form.
    [0053] ZumZweck der Präambeldetektionund Rahmensynchronisation enthältdie Schaltungsanordnung 10 verschiedene Verarbeitungspfade.So dient der Verarbeitungspfad 11 zur Präambeldetektion, während derVerarbeitungspfad 12 zur Rahmensynchronisation ausgelegtist.For the purpose of preamble detection and frame synchronization, the circuitry includes 10 different processing paths. So serves the processing path 11 for preamble detection, while the processing path 12 designed for frame synchronization.
    [0054] Indem Verarbeitungspfad 11 sind ein Korrelator 20,eine Betragsbildungseinheit 21, ein Mittelungseinheit 22,ein Akkumulator 23 und ein Schwellwertdetektor 24 inder angegebenen Reihenfolge hintereinander geschaltet.In the processing path 11 are a correlator 20 , an amount formation unit 21 , an averaging unit 22 , an accumulator 23 and a threshold detector 24 connected in sequence in the order given.
    [0055] Mittelsdes Korrelators 20 werden die in die Schaltungsanordnung 10 eingehendenAbtastwerte rn der empfangenen Funksignalemit den bekannten Symbolen des B-Segments der in 1 gezeigten Präambel kreuzkorreliert.Der Betrag der Ausgangswerte des Korrelators 20 wird vonder Betragsbildungseinheit 21 ermittelt. Die ermitteltenBeträge werdenin der Mittelungseinheit 22 einer Mittelwertsbildung unterzogen.Dabei ist vorgegeben, überwie viele Ausgangswerte ein Mittelwert gebildet wird. Anschließend werdendie Mittelwerte in dem Akkumulator 23 aufsummiert. Diedaraus erhaltene Metrik wird von dem Schwellwertdetektor 24 miteinem vorgegebenen Schwellwert verglichen. An dem Ausgangssignaldes Schwellwertdetektors 24 lässt sich ablesen, ob die B-Segmenteund damit die Präambelempfangen wurden.By means of the correlator 20 be in the circuit 10 incoming samples r n of the received radio signals with the known symbols of the B-segment of in 1 cross-correlated preamble shown. The amount of output values of the correlator 20 is from the amount formation unit 21 determined. The determined amounts are in the averaging unit 22 averaged. It is specified by how many initial values an average value is formed. Subsequently, the mean values in the accumulator 23 summed up. The resulting metric is taken from the threshold detector 24 compared with a predetermined threshold. On the output of the threshold detector 24 can be read whether the B-segments and thus the preamble were received.
    [0056] Indem Verarbeitungspfad 12 sind ein Korrelator 30,eine Betragsbildungseinheit 31 und eine Mittelungseinheit 32 inSerie geschaltet. Gleiches gilt für einen Korrelator 40,eine Betragbildungseinheit 41 und eine Mittelungseinheit 42.Die Ausgängeder Mittelungseinheiten 22, 32 und 42 sindmit den Eingängeneines Metrikprozessors 53 verbunden, welchem ein Schwellwertdetektor 54 nachgeschaltetist.In the processing path 12 are a correlator 30 , an amount formation unit 31 and an averaging unit 32 connected in series. The same applies to a correlator 40 , a unit of amount 41 and an averaging unit 42 , The outputs of the averaging units 22 . 32 and 42 are with the inputs of a metric processor 53 connected to which a threshold detector 54 is downstream.
    [0057] DieKorrelatoren 30 und 40 werden mit den Abtastwertenrn der empfangenen Funksignale gespeist.Die Korrelatoren 30 und 40 sowie die Betragsbildungseinheiten 31 und 41 unddie Mittelungseinheiten 32 und 42 arbeiten genausowie die bereits weiter oben beschriebenen entsprechenden Einheitendes Verarbeitungspfads 11. Der entscheidende Unterschiedzwischen den Verarbeitungspfaden 11 und 12 bestehtin den unterschiedlichen Korrelationskoeffizienten. Die Korrelatoren 30 und 40 korrelieren nämlich dieAbtastwerte rn mit den Symbolen des PräambelsegmentsC1. Da das C1-Segment sich aus den Untersegmenten C1a und C1b zusammensetzt,verwendet der Korrelator 30 die Symbole des UntersegmentsC1a als Korrelationskoeffizienten, während der Korrelator 40 zudiesem Zweck die Symbole des Untersegments C1b benutzt.The correlators 30 and 40 are fed with the samples r n of the received radio signals. The correlators 30 and 40 and the amount formation units 31 and 41 and the averaging units 32 and 42 work as well as the corresponding processing path units described above 11 , The crucial difference between the processing paths 11 and 12 consists in the different correlation coefficients. The correlators 30 and 40 Namely, the samples r n correlate with the symbols of the preamble segment C1. Since the C1 segment is composed of sub-segments C1a and C1b, the correlator uses 30 the symbols of the subsegment C1a as correlation coefficients, while the correlator 40 For this purpose the symbols of the subsegment C1b are used.
    [0058] DerMetrikprozessor 53 erhältdie gemittelten Korrelationsergebnisse sämtlicher Verarbeitungspfadeund ermittelt daraus durch Akkumulation eine Metrik, welche vondem Schwellwertdetektor 54 mit einem vorgegebenen Schwellwertverglichen wird. Anhand der Ergebnisse derartiger Vergleiche lässt sich diePosition des Übergangszwischen dem letzten B-Segment und dem ersten C1-Segment einer Präambel bestimmen.Sobald dieser Übergangermittelt wurde, kennt der Empfängerdie genaue Lage des empfangenen Datenpakets.The metric processor 53 obtains the averaged correlation results of all the processing paths and from accumulation determines therefrom a metric derived from the threshold detector 54 is compared with a predetermined threshold. On the basis of the results of such comparisons can be determine the position of the transition between the last B segment and the first C1 segment of a preamble. Once this transition has been detected, the receiver knows the exact location of the received data packet.
    [0059] In 4 istein FIR-Filter als möglicheRealisierungsform des Korrelators 20 dargestellt. Die Korrelatoren 30 und 40 können entsprechendausgestaltet sein. Um als Kreuzkorrelator dienen zu können, werdendie bekannten Symbole des B-Segments als Filterkoeffizienten desFIR-Filters 20 eingesetzt. Die Filterkoeffizienten sindfest eingestellt. Die Abtastwerte rn werdenzunächstin eine Verzögerungskette 60 eingegeben,aus welcher sie mit den entsprechenden Verzögerungen an Multiplizierer,von denen in 4 exemplarisch die Multiplizierer 61 und 62 dargestelltsind, weitergegeben werden. Jeder Multiplizierer multipliziert dieAbtastwerte rn jeweils mit einem fest vorgegebenenkomplex konjugierten Symbol des B-Segments. Die daraus erhaltenen Multiplikationsergebnissewerden von einem Addierer 63 aufsummiert.In 4 is an FIR filter as a possible realization of the correlator 20 shown. The correlators 30 and 40 can be designed accordingly. In order to serve as a cross-correlator, the known symbols of the B-segment are used as filter coefficients of the FIR filter 20 used. The filter coefficients are fixed. The samples r n are first in a delay chain 60 from which they are given with the corresponding delays to multipliers, of which in 4 exemplarily the multipliers 61 and 62 are passed on. Each multiplier multiplies the samples r n by a fixed complex conjugate symbol of the B segment. The multiplication results obtained from this are from an adder 63 summed up.
    [0060] In 5 istdie Funktionsweise der in 3 gezeigtenSchaltungsanordnung 10 schematisch dargestellt. Darüber hinauskann anhand des Schaubilds von 5 ein Ausführungsbeispielfür daserfindungsgemäße Verfahrenzur Präambeldetektionund Rahmensynchronisation erläutertwerden.In 5 is the functioning of in 3 shown circuit arrangement 10 shown schematically. In addition, based on the graph of 5 an embodiment of the inventive method for preamble detection and frame synchronization will be explained.
    [0061] Inder obersten, ersten Zeile von 5 ist dervordere Teil eines empfangenen Datenpakets, das in abgetasteterForm vorliegt, gezeigt. Das Datenpaket ist zusammengesetzt aus denB-, C1- und C2-Segmenten der -Präambelund den dahinter angeordneten Nutzdaten.In the top, first line of 5 is the front part of a received data packet that is in sampled form. The data packet is composed of the B, C1 and C2 segments of the preamble and the payload data arranged behind it.
    [0062] Inder zweiten Zeile von 5 sind die Ausgangssignale CORRder Korrelatoren 20, 30 und 40 gegendie Zeit t aufgetragen. Aus den Maxima der Ausgangssignale CORRwird ersichtlich, welches Präambelsegmentzu welchem Zeitpunkt detektiert wird.In the second line of 5 are the output signals CORR of the correlators 20 . 30 and 40 plotted against time t. It can be seen from the maxima of the output signals CORR which preamble segment is detected at what time.
    [0063] Gemäß der in 5 gezeigtenLage des empfangenen Datenpakets werden zunächst die Abtastwerte rn der empfangenen B-Segmente detektiert. Ein Maximum 70 desAusgangssignals CORR des Korrelators 20 ergibt sich, sobalddas in 4 gezeigte FIR-Filter 20 komplett mitden Abtastwerten rn eines B-Segments gefüllt ist.According to the in 5 shown position of the received data packet, the samples r n of the received B-segments are first detected. A maximum 70 the output signal CORR of the correlator 20 arises as soon as the in 4 shown FIR filters 20 is completely filled with the samples r n of a B-segment.
    [0064] Parallelzur Korrelation der Abtastwerte rn mit denSymbolen des B-Segments werden auch die Symbole des C1a- und desC1b-Untersegmentsmit den Abtastwerten rn korreliert. Zu Beginnergeben sich daraus keine Maxima, da den Abtastwerten rn nurempfangene B-Segmente zugrunde liegen. Das erste am Ausgang desKorrelators 30 beobachtbare Maximum ist das in 5 eingezeichneteMaximum 71. Das erste Maximum am Ausgang des Korrelators 40 istdas Maximum 72.Parallel to the correlation of the samples r n with the symbols of the B segment, the symbols of the C1a and C1b subsegments are also correlated with the samples r n . At the beginning, this results in no maxima, since the samples r n are based only on received B segments. The first at the output of the correlator 30 observable maximum is that in 5 drawn maximum 71 , The first maximum at the output of the correlator 40 is the maximum 72 ,
    [0065] Inder dritten Zeile von 5 ist die Mittelwertsbildung über dieeinzelnen Ausgangssignale CORR dargestellt. Zur Generierung derMittelwerte AVG wird jeweils übereine vorgegebene Anzahl von Abtastwerten rn gemittelt.In 5 ist das Zeitintervall, über welches gemittelt wird,durch die Breite des Rechtecks 73 veranschaulicht.In the third line of 5 the averaging over the individual output signals CORR is shown. In order to generate the average values AVG, averaged over a predetermined number of samples r n . In 5 is the time interval over which is averaged, by the width of the rectangle 73 illustrated.
    [0066] Indie vierte Zeile von 5 sind die Ausgangssignale ACCUdes Akkumulators 23 bzw. des Metrikprozessors 53 eingezeichnet.In the fourth line of 5 are the output signals ACCU of the accumulator 23 or the metric processor 53 located.
    [0067] DerAkkumulator 23 summiert die von der Mittelungseinheit 22 erzeugtenMittelwerte AVG auf. Daraus ergibt sich die ansteigende Gerade,welche in der vierten Zeile von 5 über dieMaxima des Ausgangssignals ACCU gelegt ist. Ein derartiges Ansteigender Maxima des von dem Akkumulator 23 generierten AusgangssignalsACCU zeigt an, dass B-Segmente der Präambel empfangen wurden. Einezu diesem Zweck durchgeführteSchwellwertdetektion kann beispielsweise so ausgelegt sein, dassdie Detektion einer Präambelangezeigt wird, sobald das von dem Akkumulator 23 erzeugteAusgangssignal ACCU erstmals einen vorgegebenen Wert überschreitet.The accumulator 23 sums up the of the averaging unit 22 averaged AVG. This results in the rising line, which in the fourth line of 5 is set above the maxima of the output signal ACCU. Such an increase in the maximums of the accumulator 23 generated output signal ACCU indicates that B-segments of the preamble have been received. A threshold value detection performed for this purpose can be designed, for example, such that the detection of a preamble is indicated as soon as that of the accumulator 23 generated output signal ACCU exceeds a predetermined value for the first time.
    [0068] DesWeiteren ist in der vierten Zeile von 5 auch dieFunktionsweise des Metrikprozessors 53 veranschaulicht.Der Metrikprozessor 53 akkumuliert die von den Mittelungseinheiten 22, 32 und 42 zurVerfügunggestellten Mittelwerte AVG. In dem vorliegenden Ausführungsbeispielwerden die einzelnen Mittelwerte AVG der Mittelungseinheiten 22, 32 und 42 jeweilsmit einem Zeitversatz von jeweils der Länge eines B-Segments aufsummiert.Dieser Zusammenhang ist in 5 durchdie Rechtecke 74, 75 und 76 veranschaulicht.Währendder Zeitdauer, die durch die Breite des Rechtecks 74 wiedergegeben ist, werdendie von der Mittelungseinheit 22 ausgegebenen MittelwerteAVG akkumuliert. Entsprechendes gilt für das Rechteck 75 unddie von der Mittelungseinheit 32 erzeugten MittelwerteAVG sowie fürdas Rechteck 76 und die von der Mittelungseinheit 42 erzeugtenMittelwerte AVG.Furthermore, in the fourth line of 5 also the operation of the metric processor 53 illustrated. The metric processor 53 accumulates those of the averaging units 22 . 32 and 42 provided mean AVG. In the present embodiment, the individual average values AVG of the averaging units 22 . 32 and 42 each summed with a time offset of each the length of a B-segment. This connection is in 5 through the rectangles 74 . 75 and 76 illustrated. During the time taken by the width of the rectangle 74 is reproduced by the averaging unit 22 average values AVG accumulated. The same applies to the rectangle 75 and that of the averaging unit 32 generated averages AVG as well as for the rectangle 76 and that of the averaging unit 42 generated mean AVG.
    [0069] AlsErgebnis liefert der Metrikprozessor 53 ein AusgangssignalACCU, von welchem in 5 ein mit dem Bezugszeichen 77 versehenerAusschnitt wiedergegeben ist. Solange lediglich Korrelationsergebnisse,denen nur Abtastwerte rn von B-Segmenten zugrundeliegen, in den Metrikprozessor 53 eingehen, ergeben sichals Ausgangssignal ACCU nur kleine Maxima. Diese Maxima beruhenauf der Akkumulation der von der Mittelungseinheit 22 bereitgestellten Mittelwerte AVG. Sobald jedoch auch Korrelationsergebnisse,die auf Abtastwerten rn der empfangenenC1a- und C1b-Untersegmente basieren, zu der Akkumulation erstmalsbeitragen, ergibt sich das aus 5 ersichtlicheMaximum des Ausgangssignals ACCU des Metrikprozessors 53.Dieses Maximum wird genau zu dem Zeitpunkt erreicht, zu welchemdie Maxima 71 und 72 des Ausgangssignals CORRder Korrelatoren 30 und 40 zu dem AusgangssignalACCU beitragen. Nach Erreichen des beschriebenen Maximums gehenin den Korrelator 20 keine Abtastwerte rn,denen ein B-Segment zugrunde liegt, mehr ein, sodass das AusgangssignalACCU wieder auf einen kleineren Wert zurückfällt.As a result, the metric processor provides 53 an output signal ACCU, of which in 5 one with the reference numeral 77 rendered section is reproduced. As long as only correlation results, which are based on samples r n of B-segments, are included in the metric processor 53 enter, arise as output signal ACCU only small maxima. These maxima are based on the accumulation of the averaging unit 22 provided averages AVG. But as soon as Korre This results from the fact that lation results based on samples r n of the received C1a and C1b sub-segments contribute to the accumulation for the first time 5 apparent maximum of the output signal ACCU of the metric processor 53 , This maximum is reached exactly at the time when the maxima 71 and 72 the output signal CORR of the correlators 30 and 40 contribute to the output signal ACCU. After reaching the maximum described go into the correlator 20 no samples r n , on which a B segment is based, more, so that the output signal ACCU falls back to a smaller value.
    [0070] Anhanddes beschriebenen Maximums des Ausgangssignals ACCU des Metrikprozessors 53 kannauf den Übergangzwischen den empfangenen B-Segmenten und dem ersten C1-Segment geschlossenwerden. Beispielsweise kann dazu eine Schwellwertdetektion durchgeführt werden,welche anzeigt, dass das Ausgangssignal ACCU des Metrikprozessors 53 einenvorgegebenen Schwellwert überschrittenhat.Based on the described maximum of the output signal ACCU of the metric processor 53 can be closed on the transition between the received B segments and the first C1 segment. For example, a threshold detection can be performed for this, which indicates that the output signal ACCU of the metric processor 53 has exceeded a predetermined threshold.
    [0071] Nachfolgendwird ein Ausführungsbeispiel deserfindungsgemäßen Verfahrenszum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.Dieses Ausführungsbeispielnimmt Bezug auf die in 3 dargestellte Schaltungsanordnung 10.An exemplary embodiment of the method according to the invention for operating the device according to the invention will now be described. This embodiment makes reference to FIGS 3 illustrated circuit arrangement 10 ,
    [0072] Eswird davon ausgegangen, dass sich die Schaltungsanordnung 10 zunächst ineinem Bereitschaftsmodus befindet. Sobald die Schaltungsanordnung 1 vonaußen,beispielsweise von der RSSI-Einheit,ein Triggersignal erhält,wechselt sie von dem Bereitschaftsmodus in den Betriebsmodus „Präambeldetektion" und aktiviert dieBauelemente des Verarbeitungspfads 11, welche zur Präambeldetektion benötigt werden.It is assumed that the circuitry 10 initially in a standby mode. Once the circuit 1 from the outside, for example from the RSSI unit, receives a trigger signal, it changes from the standby mode to the operating mode "preamble detection" and activates the components of the processing path 11 , which are needed for preamble detection.
    [0073] Sobalddas Ausgangssignal ACCU des Akkumulators 23 ein bestimmtesKriterium erfüllt,startet die Schaltungsanordnung 10 eine schnelle Präambeldetektion.Das Kriterium kann beispielsweise darin bestehen, dass die Maximades Ausgangssignals ACCU einen vorgegebenen ersten Schwellwert erstmals überschreiten.Once the output signal ACCU of the accumulator 23 meets a certain criterion, the circuit starts 10 a fast preamble detection. The criterion may be, for example, that the maximums of the output signal ACCU exceed a predetermined first threshold for the first time.
    [0074] Sofernbei der schnellen Präambeldetektion dieMaxima des Ausgangssignals ACCU des Akkumulators 23 einenvorgegebenen zweiten Schwellwert erstmals überschreiten, welcher beispielsweise höher liegenkann als der erste Schwellwert, wird anstelle der schnellen einelangsame Präambeldetektiondurchgeführt.Die langsame Präambeldetektion zeichnetsich im Vergleich zu der schnellen Präambeldetektion durch eine höhere Zuverlässigkeitaus.If, in the fast preamble detection, the maximums of the output signal ACCU of the accumulator 23 exceed a predetermined second threshold for the first time, which may for example be higher than the first threshold, a slow preamble detection is performed instead of the fast. The slow preamble detection is characterized by a higher reliability compared to the fast preamble detection.
    [0075] Sofernjedoch im Zuge der schnellen Präambeldetektionder zweite Schwellwert von dem Ausgangssignal ACCU innerhalb einesvorgegebenen Zeitraums nicht erreicht wird, wird eine Fehldetektion deklariertund die Schaltungsanordnung kehrt in den Betriebsmodus „Präambeldetektion" oder in den Bereitschaftsmoduszurück.Providedhowever in the course of the fast preamble detectionthe second threshold of the ACCU output within onea predetermined period is not reached, a misdetection is declaredand the circuitry returns to the "preamble detection" or standby mode of operationback.
    [0076] NachAbschluss der langsamen Präambeldetektionwechselt die Schaltungsanordnung 10 in den Betriebsmodus „Rahmensynchronisation". In diesem Betriebsmoduswerden neben den Bauelemen ten des Verarbeitungspfads 11 auchdiejenigen des Verarbeitungspfads 12 aktiviert. Sobaldin diesem Betriebsmodus das Ausgangssignal ACCU des Metrikprozessors 53 erstmalseinen vorgegebenen dritten Schwellwert überschreitet, ist die Positiondes B-C1-Übergangsgefunden. Bevor die Schaltungsanordnung 10 danach wiederin den Bereitschaftsmodus zurückkehrt,wird eine erfolgreiche Rahmensynchronisation deklariert und dieweitere Verarbeitung des empfangenen Datenpakets getriggert. Sofernjedoch der dritte Schwellwert von dem Ausgangssignal ACCU innerhalbeines vorgegebenen Zeitraums nicht erreicht wird, wird eine Fehldetektiondeklariert und die Schaltungsanordnung kehrt in den Betriebsmodus „Präambeldetektion" oder in den Bereitschaftsmoduszurück.Upon completion of the slow preamble detection, the circuitry changes 10 in the operating mode "frame synchronization." In this operating mode, in addition to the building elements of the processing path 11 also those of the processing path 12 activated. Once in this mode of operation, the output signal ACCU of the metric processor 53 first exceeds a predetermined third threshold, the position of the B-C1 junction is found. Before the circuit 10 then returns to standby mode, a successful frame synchronization is declared and further processing of the received data packet is triggered. However, if the third threshold is not reached by the output signal ACCU within a predetermined period of time, a misdetection is declared and the circuit returns to the operating mode "preamble detection" or to the standby mode.
    [0077] Beidem vorstehend beschriebenen Verfahren ist es sinnvoll, die ersten,zweiten und dritten Schwellwerte jeweils in weiten Grenzen, mitgeringen Schrittweiten und unabhängigvoneinander programmierbar auszulegen.atIn the method described above, it makes sense to use the first,second and third thresholds each within wide limits, withsmall increments and independentbe designed programmable from each other.
    [0078] In 6 istdas Blockschaltbild einer möglichenRealisierung des FIR-Filters 20 dargestellt. Die Korrelatoren 30 und 40 können ähnlich ausgeführt sein.In 6 is the block diagram of a possible implementation of the FIR filter 20 shown. The correlators 30 and 40 may be similar.
    [0079] Beidem vorliegenden Ausführungsbeispiel sinddie Filterkoeffizienten des FIR-Filters 20, welche diekomplex konjugierten Symbole des B-Segments sind, auf die sehr einfachenSymbole {–1,0, 1} + j·{–1, 0, 1}abgebildet worden. Diese Vereinfachung führt zu keinen nennenswertenVerlusten, jedoch wird dadurch die Filterung auf eine Anzahl vonAdditionen reduziert. Infolge dieser Vereinfachung kann das FIR-Filter 20 durchzwei Reihen von hintereinander geschalteten Registern realisiertwerden, wobei die Register entsprechend der berechneten Additionen mitzwei Addierern verbunden sind. Die Addierer erzeugen ausgangsseitigden Real- und Imaginärteil desAusgangssignals CORR.In the present embodiment, the filter coefficients of the FIR filter 20 , which are the complex conjugate symbols of the B-segment, have been mapped to the very simple symbols {-1, 0, 1} + j * {-1, 0, 1}. This simplification does not result in any significant losses, but this reduces the filtering to a number of additions. As a result of this simplification, the FIR filter 20 by two series of registers connected in series, the registers being connected to two adders according to the calculated additions. The adders generate on the output side the real and imaginary part of the output signal CORR.
    [0080] Diein 3 gezeigten Mittelungseinheiten 22, 32 und 42 können ebenfallsvereinfacht werden, indem sie so ausgeführt werden, dass sie eine vorgegebeneAnzahl aufeinander folgender Korrelationswerte lediglich aufsummieren.Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Mittelungseinheiten 22, 32 und 42 dieKorrelationswerte mit einem insbesondere festen Gewichtungsfaktor,beispielsweise 1, 1/2, 1/4, beaufschlagen. Sowohl die Anzahl deraufzusummierenden Korrelationswerte als auch der Gewichtungsfaktorkönneninsbesondere programmierbar ausgelegt sein.In the 3 shown averaging units 22 . 32 and 42 may also be simplified by being made to merely sum up a predetermined number of consecutive correlation values. Furthermore, it can be provided that the averaging units 22 . 32 and 42 the correlation values with a particular apply a fixed weighting factor, for example, 1, 1/2, 1/4. Both the number of correlation values to be summed up and the weighting factor can be designed to be programmable in particular.
    [0081] Beidem Akkumulator 23 sollte die zeitliche Akkumulationstiefedurch eine Gewichtung mit einem so genannten „forgetting factor" begrenzt werden,um einen numerischen Überlaufbei fortlaufendem Betrieb zu vermeiden.At the accumulator 23 the temporal accumulation depth should be limited by a weighting with a so-called "forgetting factor", in order to avoid a numerical overflow during continuous operation.
    [0082] Für den Fallvon OFDM-Modulation (WLAN) kann die durch die Rahmensynchronisationermittelte Position vorteilhafterweise korrigiert werden. Mit Hilfe einesfesten Verschiebungsparameters (englisch: timing headroom) kanndas FFT-Fenster so angeordnet werden, dass die Vor- und Nachläufer derKanalimpulsantwort möglichstmittig in das OFDM-Schutzintervall (englisch: guard interval) fallen.Der Verschiebungsparameter ist vorzugsweise programmierbar.In the caseOFDM modulation (WLAN) can be used by the frame synchronizationdetermined position are advantageously corrected. With help of afixed displacement parameter (English: timing headroom) canthe FFT window can be arranged so that the fore and after runners of theChannel impulse response possiblein the center of the OFDM guard interval.The shift parameter is preferably programmable.
    权利要求:
    Claims (19)
    [1]
    Vorrichtung (10) zur Präambeldetektionund insbesondere zur Synchronisation eines Empfängers mit einer Rahmenstruktureines von einem Sender empfangenen Funksignals, wobei – zwischendem Sender und dem EmpfängerDatenpakete überFunk übertragenwerden und die Vorrichtung (10) Abtastwerte (rn)der empfangenen Funksignale entgegennimmt und – den Datenpaketenjeweils eine bekannte Präambel vorangestelltist, wobei die Präambeleine Folge von gleichen ersten Präambelabschnitten (B) aufweist unddie ersten Präambelabschnitte(B) jeweils eine Folge von Präambelsymbolenaufweisen, mit – einerersten Korrelatoreinheit (20) zur Korrelation von Abtastwerten(rn) mit der Präambelsymbolfolge des erstenPräambelabschnitts(B), – einerersten Akkumulatoreinheit (23) zur Akkumulation von Werten,die auf den von der ersten Korrelatoreinheit (20) erzeugtenersten Korrelationsergebnissen (CORR) basieren, und – einerersten Detektoreinheit (24) zur Detektion einer empfangenenPräambelanhand eines ersten Vergleichs einer von der ersten Akkumulatoreinheit (23)erzeugten ersten Metrik (ACCU) mit einem ersten Schwellwert.Contraption ( 10 ) for preamble detection and in particular for synchronization of a receiver with a frame structure of a radio signal received by a transmitter, wherein - between the transmitter and the receiver data packets are transmitted by radio and the device ( 10 ) Receives samples (r n ) of the received radio signals and - the data packets are preceded by a known preamble, the preamble having a sequence of equal first preamble sections (B) and the first preamble sections (B) each having a sequence of preamble symbols, a first correlator unit ( 20 ) for the correlation of samples (r n ) with the preamble symbol sequence of the first preamble section (B), - a first accumulator unit ( 23 ) for accumulating values that are based on that of the first correlator unit ( 20 ) first correlation results (CORR) are generated, and - a first detector unit ( 24 ) for detecting a received preamble on the basis of a first comparison of one of the first accumulator unit ( 23 ) generated first metric (ACCU) with a first threshold.
    [2]
    Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, – dasszwischen die erste Korrelatoreinheit (20) und die ersteAkkumulatoreinheit (23) eine erste Mittelungseinheit (22)zur Mittelwertsbildung von ersten Korrelationsergebnissen (CORR) geschaltetist, wobei die erste Mittelungseinheit (22) derart ausgestaltetist, dass sie einen ersten Mittelwert (AVG) über eine vorgegebene Anzahlvon aufeinander folgenden ersten Korrelationsergebnissen (CORR)bildet.Contraption ( 10 ) according to claim 1, characterized in that - between the first correlator unit ( 20 ) and the first accumulator unit ( 23 ) a first averaging unit ( 22 ) for averaging first correlation results (CORR), wherein the first averaging unit ( 22 ) is configured to form a first average (AVG) over a predetermined number of successive first correlation results (CORR).
    [3]
    Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, – dassder ersten Korrelatoreinheit (20) eine erste Betragsbildungseinheit(21) zur Betragsbildung der ersten Korrelationsergebnisse(CORR) nachgeschaltet ist.Contraption ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that - the first correlator unit ( 20 ) a first amount forming unit ( 21 ) is followed by the magnitude of the first correlation results (CORR).
    [4]
    Vorrichtung (10) nach einem oder mehreren dervorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, – dassdie Vorrichtung (10) derart ausgestaltet ist, dass einePräambeldetektionmit zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten durchführbar ist,wobei die langsamere Präambeldetektioneine zuverlässigere Präambeldetektionals die schnellere Präambeldetektionerlaubt.Contraption ( 10 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that - the device ( 10 ) is configured such that a preamble detection with two different speeds is feasible, the slower preamble detection allows a more reliable preamble detection than the faster preamble detection.
    [5]
    Vorrichtung (10) nach einem oder mehreren dervorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, – dassdie Präambelmindestens einen zweiten Präambelabschnitt(C1a) aufweist und der mindestens eine zweite Präambelabschnitt (C1a) eine Folgevon Präambelsymbolenaufweist, und – dassdie Vorrichtung (10) ferner umfasst: – eine zweiteKorrelatoreinheit (30) zur Korrelation von Abtastwerten(rn) mit der Präambelsymbolfolge des mindestenseinen zweiten Präambelabschnitts (C1a), – eine zweiteAkkumulatoreinheit (53) zur Akkumulation von Werten, dieauf den ersten Korrelationsergebnissen (CORR) basieren, und vonWerten, die auf den von der zweiten Korrelatoreinheit (30)erzeugten zweiten Korrelationsergebnissen (CORR) basieren, und – einerzweiten Detektoreinheit (54) zur Detektion eines Rahmenbeginnsanhand eines zweiten Vergleichs einer von der zweiten Akkumulatoreinheit (53)erzeugten zweiten Metrik (ACCU) mit einem zweiten Schwellwert.Contraption ( 10 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that - the preamble has at least one second preamble section (C1a) and the at least one second preamble section (C1a) comprises a sequence of preamble symbols, and - that the device ( 10 ) further comprises: - a second correlator unit ( 30 ) for the correlation of samples (r n ) with the preamble symbol sequence of the at least one second preamble section (C1a), - a second accumulator unit ( 53 ) for accumulating values based on the first correlation results (CORR) and values based on those obtained by the second correlator unit ( 30 ) second correlation results (CORR) are generated, and - a second detector unit ( 54 ) for detecting a frame start on the basis of a second comparison of one of the second accumulator unit ( 53 ) generated second metric (ACCU) with a second threshold.
    [6]
    Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurchgekennzeichnet, – dassdie Präambelmindestens einen dritten Präambelabschnitt(C1b) aufweist und der mindestens eine dritte Präambelabschnitt (C1b) eine Folgevon Präambelsymbolenaufweist, – dassdie Vorrichtung (10) ferner eine dritte Korrelatoreinheit(40) zur Korrelation von Abtastwerten (rn) mitder Präambelsymbolfolgedes mindestens einen dritten Präambelabschnitts(C1b) umfasst, und – dassdie zweite Akkumulatoreinheit (53) zur Akkumulation vonWerten, die auf den ersten Korrelationsergebnissen (CORR) basieren,und von Werten, die auf den zweiten Korrelationsergebnissen (CORR) basieren,und von Werten, die auf den von der dritten Korrelatoreinheit (40)erzeugten dritten Korrelationsergebnissen (CORR) basieren, ausgelegtist.Contraption ( 10 ) according to claim 5, characterized in that - the preamble has at least a third preamble section (C1b) and the at least one third preamble section (C1b) has a sequence of preamble symbols, - that the device ( 10 ) a third correlator unit ( 40 ) for correlating samples (r n ) with the preamble symbol sequence of the at least one third preamble portion (C1b), and - that the second accumulator unit ( 53 ) for accumulating values based on the first correlation results (CORR) and values based on the second correlation results (CORR) and values based on values obtained from the third correlator unit (CORR). 40 ) generated third correlation results (CORR).
    [7]
    Vorrichtung (10) nach Anspruch 5 oder 6,dadurch gekennzeichnet, – dassdie erste, die zweite und gegebenenfalls die dritte Korrelatoreinheit(20, 30, 40) parallel geschaltet sind,sodass die Korrelatoreinheiten (20, 30, 40)zu einem Zeitpunkt die Korrelation derselben Abtastwerte (rn) durchführen.Contraption ( 10 ) according to claim 5 or 6, characterized in that - the first, the second and optionally the third correlator unit ( 20 . 30 . 40 ) are connected in parallel so that the correlator units ( 20 . 30 . 40 ) perform the correlation of the same samples (r n ) at a time.
    [8]
    Vorrichtung (10) nach einem oder mehreren dervorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, – dassdie erste Korrelatoreinheit (20) und/oder die zweite Korrelatoreinheit(30) und/oder die dritte Korrelatoreinheit (40)jeweils in Form eines FIR-Filters (20) ausgestaltet sind.Contraption ( 10 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that - the first correlator unit ( 20 ) and / or the second correlator unit ( 30 ) and / or the third correlator unit ( 40 ) each in the form of an FIR filter ( 20 ) are configured.
    [9]
    Vorrichtung (10) nach einem oder mehreren derAnsprüche5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, – dass zwischen die zweiteKorrelatoreinheit (30) und die zweite Akkumulatoreinheit(53) eine zweite Mittelungseinheit (32) zur Mittelwertsbildungvon zweiten Korrelationsergebnissen (CORR) geschaltet ist, wobeidie zweite Mittelungseinheit (32) derart ausgestaltet ist,dass sie einen zweiten Mittelwert (AVG) über eine vorgegebene Anzahlvon aufeinander folgenden zweiten Korrelationsergebnissen (CORR) bildet,und/oder – dasszwischen die dritte Korrelatoreinheit (40) und die zweiteAkkumulatoreinheit (53) eine dritte Mittelungseinheit (42)zur Mittelwertsbildung von dritten Korrelationsergebnissen (CORR)geschaltet ist, wobei die dritte Mittelungseinheit (42)derart ausgestaltet ist, dass sie einen dritten Mittelwert (AVG) über einevorgegebene Anzahl von aufeinander folgenden dritten Korrelationsergebnissen(CORR) bildet.Contraption ( 10 ) according to one or more of claims 5 to 8, characterized in that - between the second correlator unit ( 30 ) and the second accumulator unit ( 53 ) a second averaging unit ( 32 ) for averaging second correlation results (CORR), wherein the second averaging unit ( 32 ) is configured to form a second average (AVG) over a predetermined number of consecutive second correlation results (CORR), and / or that between the third correlator unit ( 40 ) and the second accumulator unit ( 53 ) a third averaging unit ( 42 ) for averaging third correlation results (CORR), the third averaging unit ( 42 ) is configured to form a third average (AVG) over a predetermined number of successive third correlation results (CORR).
    [10]
    Vorrichtung (10) nach einem oder mehreren derAnsprüche5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, – dass der zweiten Korrelatoreinheit(30) eine zweite Betragsbildungseinheit (31) zurBetragsbildung der zweiten Korrelationsergebnisse (CORR) nachgeschaltetist, und/oder – dassder dritten Korrelatoreinheit (40) eine dritte Betragsbildungseinheit(41) zur Betragsbildung der dritten Korrelationsergebnisse(CORR) nachgeschaltet ist.Contraption ( 10 ) according to one or more of claims 5 to 9, characterized in that - the second correlator unit ( 30 ) a second amount forming unit ( 31 ) is connected downstream of the magnitude of the second correlation results (CORR), and / or - that of the third correlator unit ( 40 ) a third amount forming unit ( 41 ) is followed by the magnitude of the third correlation results (CORR).
    [11]
    Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung (10) nacheinem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: (a)Betreiben der ersten Korrelatoreinheit (20), der erstenAkkumulatoreinheit (23) und der ersten Detektoreinheit(24) in einem ersten Betriebsmodus mit einer schnellenPräambeldetektion;und (b) Wechseln in einen zweiten Betriebsmodus mit einer langsamenPräambeldetektionin Abhängigkeit vondem ersten Vergleich.Method for operating the device ( 10 ) according to one or more of the preceding claims, comprising the steps of: (a) operating the first correlator unit ( 20 ), the first accumulator unit ( 23 ) and the first detector unit ( 24 ) in a first mode of operation with fast preamble detection; and (b) switching to a second mode of operation with slow preamble detection in response to the first comparison.
    [12]
    Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch – einenSchritt (c), bei dem in Abhängigkeitvon dem ersten Vergleich von dem zweiten Betriebsmodus in einendritten Betriebsmodus gewechselt wird, wobei in dem dritten Betriebsmodusdie zweite Korrelatoreinheit (30), die zweite Akkumulatoreinheit(53) und die zweite Detektoreinheit (54) betriebenwerden.Method according to claim 11, characterized by a step (c), in which, depending on the first comparison, a change is made from the second operating mode into a third operating mode, wherein in the third operating mode the second correlator unit ( 30 ), the second accumulator unit ( 53 ) and the second detector unit ( 54 ) operate.
    [13]
    Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, – dass indem dritten Betriebsmodus zusätzlichdie dritte Korrelatoreinheit (40) betrieben wird.Method according to claim 12, characterized in that - in the third operating mode additionally the third correlator unit ( 40 ) is operated.
    [14]
    Verfahren zur Präambeldetektionund insbesondere zur Synchronisation eines Empfängers mit einer Rahmenstruktureines von einem Sender empfangenen Funksignals, wobei – zwischendem Sender und dem EmpfängerDatenpakete überFunk übertragenwerden und die empfangenen Funksignale abgetastet werden und – den Datenpaketenjeweils eine bekannte Präambel vorangestelltist, wobei die Präambeleine Folge von gleichen ersten Präambelabschnitten (B) aufweist unddie ersten Präambelabschnitte(B) jeweils eine Folge von Präambelsymbolenaufweisen, mit den Schritten: (a) Korrelieren von Abtastwerten(rn) mit der Präambelsymbolfolge des erstenPräambelabschnitts(B); (b) Akkumulieren von Werten, die auf den im Schritt (a)erzeugten ersten Korrelationsergebnissen (CORR) basieren; und (c)Detektieren einer empfangenen Präambelanhand eines ersten Vergleichs einer im Schritt (b) erzeugten erstenMetrik (ACCU) mit einem ersten Schwellwert.Method for preamble detection and in particular for synchronization of a receiver with a frame structure of a radio signal received by a transmitter, wherein - between the transmitter and the receiver data packets are transmitted via radio and the received radio signals are sampled and - the data packets are preceded by a known preamble, wherein the preamble comprises a series of equal first preamble portions (B) and the first preamble portions (B) each comprise a sequence of preamble symbols, comprising the steps of: (a) correlating samples (r n ) with the preamble symbol sequence of the first preamble portion (B); (b) accumulating values based on the first correlation results (CORR) generated in step (a); and (c) detecting a received preamble based on a first comparison of a first metric (ACCU) generated in step (b) with a first threshold.
    [15]
    Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, – dass nachdem Schritt (a) aus den ersten Korrelationsergebnissen (CORR) einerster Mittelwert (AVG) gebildet wird, wobei der erste Mittelwert(AVG) über einevorgegebene Anzahl von aufeinander folgenden ersten Korrelationsergebnissen(CORR) gebildet wird.Method according to claim 14, characterized in that- that afterthe step (a) from the first correlation results (CORR)first average (AVG) is formed, the first mean(AVG) over onepredetermined number of successive first correlation results(CORR) is formed.
    [16]
    Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, – dass nachdem Schritt (a) aus den ersten Korrelationsergebnissen (CORR) derBetrag gebildet wird.Method according to claim 14 or 15, characterized- that afterthe step (a) from the first correlation results (CORR) ofAmount is formed.
    [17]
    Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis16, dadurch gekennzeichnet, – dass die Präambeldetektionmit zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten durchgeführt wird,wobei die langsamere Präambeldetektioneine zuverlässigerePräambeldetektionals die schnellere Präambeldetektionerlaubt.Method according to one or more of claims 14 to16, characterized- that the preamble detectionis performed at two different speeds,the slower preamble detectiona more reliablepreamble detectionas the faster preamble detectionallowed.
    [18]
    Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis17, dadurch gekennzeichnet, – dass die Präambel mindestenseinen zweiten Präambelabschnitt(C1a) aufweist und der mindestens eine zweite Präambelabschnitt (C1a) eine Folgevon Präambelsymbolenaufweist, und – dassferner folgende Schritte ausgeführtwerden: (d) Korrelieren von Abtastwerten (rn)mit der Präambelsymbolfolgedes mindestens einen zweiten Präambelabschnitts(C1a); (e) Akkumulieren von Werten, die auf den ersten Korrelationsergebnissen(CORR) basieren, und von Werten, die auf den im Schritt (d) erzeugtenzweiten Korrelationsergebnissen (CORR) basieren; und (f) Detektiereneines Rahmenbeginns anhand eines zweiten Vergleichs einer im Schritt(e) erzeugten zweiten Metrik (RCCU) mit einem zweiten Schwellwert.Method according to one or more of claims 14 to 17, characterized in that - the preamble has at least one second preamble section (C1a) and the at least one second preamble section (C1a) comprises a sequence of preamble symbols, and - that further steps are carried out: (d) correlating samples (r n ) with the preamble symbol sequence of the at least one second preamble portion (C1a); (e) accumulating values based on the first correlation results (CORR) and values based on the second correlation results (CORR) generated in step (d); and (f) detecting a frame start based on a second comparison of a second metric (RCCU) generated in step (e) with a second threshold.
    [19]
    Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, – dass diePräambelmindestens einen dritten Präambelabschnitt(C1b) aufweist und der mindestens eine dritte Präambelabschnitt (C1b) eine Folgevon Präambelsymbolenaufweist, – dassdurch Korrelieren von Abtastwerten (rn)mit der Präambelsymbolfolgedes mindestens einen dritten Präambelabschnitts(C1b) dritte Korrelationsergebnisse (CORR) erzeugt werden, und – dass imSchritt (e) Werte, die auf den ersten Korrelationsergebnissen (CORR)basieren, und Werte, die auf den zweiten Korrelationsergebnissen(CORR) basieren, und Werte, die auf den dritten Korrelationsergebnissen(CORR) basieren, akkumuliert werden.A method according to claim 18, characterized in - that the preamble comprises at least one third preamble section (C1b) and said at least one third preamble section (C 1b) has a sequence of preamble symbols, - that by correlating samples (r n) with the Präambelsymbolfolge of at least third correlation results (CORR) are generated, and that in step (e) values based on the first correlation results (CORR) and values based on the second correlation results (CORR) and values, which are based on the third correlation results (CORR) are accumulated.
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    同族专利:
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