一種基於基尼相關的信號檢測電路及方法
2023-05-29 01:19:16 2
一種基於基尼相關的信號檢測電路及方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於基尼相關的信號檢測電路及方法，該電路包括兩個比較器陣列、一個減法器陣列、兩個乘法器陣列，兩個加法器樹，一個除法器以及一個寄存器；比較器、減法器陣列分別為一個n×n的矩陣（n為信號長度），矩陣上的每一個元素分別作比較運算和減法運算；乘法器陣列為n2個2輸入的乘法器；加法器樹為一個n2個輸入的加法器；除法器完成2輸入除法運算；寄存器寄存相關運算的結果。當環境噪聲中含有脈衝噪聲成分時，匹配濾波器和積矩相關係數基本失效，而基尼相關在含有脈衝成分的噪聲環境中表現出其極佳的健壯性，包括十分接近真實值的數學期望以及較小的標準差。
【專利說明】-種基於基尼相關的信號檢測電路及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及通信【技術領域】，特別涉及一種用於雷達和聲吶測距及無線電通信的同 步捕獲中基於基尼相關的信號檢測電路及方法。
【背景技術】
[0002] 捕獲雷達和聲吶的回波信號進行延時檢測，以及在無線電通信中信號同步都需要 對接收信號進行信號檢測，判斷特定的信號是否已經被接收機所接收。因此，對接收信號 的信號檢測是一個十分重要的問題。目前，信號延時檢測的手段以匹配濾波器及以其為基 礎的改進型濾波器為主。匹配濾波器是一種在輸出信號信噪比最大化意義下的最優線性濾 波器。由於其形式簡單，易於實現，且理論證明完備，得到了廣泛的應用。但是匹配濾波器 是在假設環境噪聲為獨立的加性高斯白噪聲的前提下進行論證和設計的。而在真實環境 中，噪聲中經常會出現加性高斯白噪聲以外的成分。其中，脈衝噪聲是最為典型的環境噪聲 成分之一，可以由雲層放電，冰層破裂，生物的活動等原因產生。由於接收到的信號中混入 了脈衝噪聲，對應的一段時間內信噪比會迅速下降。在這一情況之下，匹配濾波器的性能 也會相應地下降，甚至失效。檢測接收到的信號中是否存在感興趣的信號片段，本質上是 能否在較高的概率下成功地判斷接收到的信號中是否包含著與已知的信號相似度高的信 號片段的問題。因此，我們可以使用相關分析中的相關係數來處理這一類問題。文獻中用 於相關分析的經典方法是使用積矩相關係數（Pearson' s Product Moment Correlation Coefficient, PPMCC)。而相關文獻已經證明，PPMCC對於信號中的脈衝噪聲極其敏感無法在 脈衝噪聲環境中很好地工作。
[0003] 為減少脈衝噪聲對信號的幹擾而產生的估計誤差，有效地對信號進行檢測，本 發明首次採用基尼相關（Gini Correlation)來對雷達和聲吶信號以及無線電通信信 號進行處理。 令版輒 i'表示η對原始數據，並由此得到一組新的數據對序列
【權利要求】
1. 一種基於基尼相關的信號檢測電路，其特徵在於，包括兩個比較器陣列、一個減法器 陣列、兩個乘法器陣列，兩個加法器樹，一個除法器以及一個寄存器； 信號Xl……XII、yl……yn同時分別送入相應的比較器、減法器陣列，其中信號Xl…… xn並行完成n2次比較操作，即sgn(xi - xj)其中（i, j=l......n)，而信號yl......yn並行完 成n2次比較操作和減法操作，即sgn(yi - yj)和yi - yj,其中（i, j=l......n),以上過程同 步進行，n為信號長度； 得到的比較，減法結果同時送入相應的乘法器陣列，分別同步完成n2次並行2輸入乘 法操作，即 sgn(xi - xj) (yi - yj)和 sgn(yi - yj) (yi - yj)，其中（i, j=l......n)； 得到的乘法結果同時送入相應的加法器樹，分別同步完成n2個輸入的並行加法操作，即 SL1 Hfl1SgnCxi - -巧》和sgn_ -巧)(+% ―妁），其中（i，j=l……n); 得到的加法結果送入2輸入除法器中，完成 (i, j=l......n);
得到的相關運算結果送入寄存器中。
2. 根據權利要求1所述的基於基尼相關的信號檢測電路，其特徵在於：比較器、減法器 陣列為分別為一個n X n的矩陣（n為信號長度)，矩陣上的每一個元素分別作比較運算和 減法運算；乘法器陣列為n2個2輸入的乘法器；加法器樹為一個n2個輸入的加法器；除法 器完成2輸入除法運算；寄存器寄存相關運算的結果。
3. -種基於基尼相關的信號檢測方法，其特徵在於，包括步驟： 51、 信號xl……xn、yl……yn同時分別送入相應的比較器、減法器陣列，其中信號 xl......xn並行完成n2次比較操作，即sgn(xi - xj) (i, j=l......n)，而信號yl......yn並行 完成n2次比較操作和減法操作，即sgn(yi - yj)和yi - yj,其中（i, j=l......n),以上過程 同步進行，n為信號長度； 52、 步驟Sl得到的比較，減法結果同時送入相應的乘法器陣列，分別同步完成n2次並 行 2 輸入乘法操作，即 sgn(xi - xj) (yi - yj)和 sgn(yi - yj) (yi - yj)，其中（i, j=l...... n)； 53、 步驟S2得到的乘法結果同時送入相應的加法器樹，分別同步完成n2個輸入的並 行加法操作，即 SL i Sf=, sgn(5cs - X1 }(y「y!> 和 Zf= i Zf=! SgnCyi -乃)(刃-),其中 (i, j=l......n);
54、 步驟S3得到的加法結果送入2輸入除法器中，完成' 其中（i，j=l......n); 55、 步驟S4得到的相關運算結果送入寄存器中。
【文檔編號】H04B17/20GK104333423SQ201410455266
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月9日 優先權日:2014年9月9日
【發明者】馬如豹, 徐維超, 林寶洪, 章雲 申請人:廣東工業大學