CN108347397B - 接收调制信号的接收器和对其进行同步的方法 - Google Patents

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Abstract

一种接收调制信号的接收器和对其进行同步的方法。根据本公开的实施例，一种调制信号的接收器包括信号混合器、同步检测器和数据解调器。信号混合器被配置为根据混合器频率执行信号的基带下变换，所述信号包括同步头和数据净荷。同步检测器被配置为：基于所述信号产生差分信号，执行差分信号与参考差分信号的互相关以产生互相关输出，分析互相关输出以检测同步头的结束。数据解调器被配置为响应于检测到同步头的结束而对数据净荷进行解调。

Description

接收调制信号的接收器和对其进行同步的方法
本申请要求于2017年1月25日提交的第62/450,261号美国专利申请以及于2017年2月23日提交的第15/441,149号美国专利申请的优先权和权益，所述美国专利申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本公开涉及无线通信***。尤其，本公开涉及一种接收调制信号的接收器和对其进行同步的方法。
背景技术
初始时序获取是基带无线调制解调器设计的基础，以使调制信号的接收器知道该信号的哪个部分构成数据净荷，从而可从该信号适当地提取有效数据。在很多无线通信标准(诸如，IEEE 802.15.4(ZigBee)标准)中，包括前导码和起始帧定界符(SFD)序列的同步头(SHR)通常包括在包含数据的物理层规范(PHY)包的开始处。例如，根据ZigBee标准，前导码可包括SFD之前的特定前导码模式的八次重复，其中，SFD指示SHR的结束和包数据的开始。接收器知道前导码，并利用这个知识来将准确的同步信息提供给全部的基带调制解调器块(诸如，数据解调器)。
然而，用于初始时序获取的传统技术通常具有一些缺点。一个缺点是：传统技术倾向于需要完整的前导码检测。完整的前导码检测依赖通过关联期望的模式(诸如，通过基于阈值通过关联方法)来检测全部的峰值。这意味着：在全部期望的前导码重复期间(针对ZigBee标准，≈128微秒)将需要高质量信号。检测较少次数的重复可能无法提供时序信息，并且降低检测阈值可能增加虚警的可能性。因此，需要完整的前导码检测的传统技术可易受前导码搜索中的延迟、前端处理和噪声的伤害。
传统技术的另一缺点是：前导码检测和SFD检测经常被实现为两种单独的硬件机制。例如，在通过一种硬件机制检测必要次数的连续前导码重复之后，另一种基于关联性的硬件机制将尝试SFD检测。用于前导码检测和SFD检测的独立的检测器可显著地增加接收器的硬件的数量和复杂度。
发明内容
根据本公开的实施例，一种接收调制信号的接收器包括信号混合器、同步检测器和数据解调器。信号混合器被配置为根据混合器频率执行信号的基带下变换，所述信号包括同步头和数据净荷。同步检测器被配置为：基于所述信号产生差分信号，执行差分信号与参考差分信号的互相关以产生互相关输出，分析互相关输出以检测同步头的结束。数据解调器被配置为响应于检测到同步头的结束而对数据净荷进行解调。
根据本公开的另一实施例，提供一种对接收调制信号的接收器进行同步的方法，所述接收器包括数据解调器和信号混合器。所述方法包括：通过信号混合器根据混合器频率执行信号的基带下变换，所述信号包括同步头和数据净荷；基于所述信号产生差分信号；执行差分信号与参考差分信号的互相关以产生互相关输出；分析互相关输出以检测同步头的结束；响应于检测到同步头的结束而对数据净荷进行解调。
附图说明
作为本公开的一部分而包括的附图示出了各种实施例以及上面给出的一般描述和下面给出的各种实施例的具体实施方式，以说明和教导这里描述的原理。
图1示出根据实施例的接收器的示例性示图。
图2示出根据实施例的示例性ZigBee格式的包。
图3示出根据实施例的复基带信号的示例性波形。
图4示出根据实施例的由用于前导码子集峰值检测和SFD检测的有限状态机执行的操作的示例性流程图。
图5示出根据实施例的用于前导码子集峰值检测和SFD检测的示例性流程图。
贯穿附图，出于示出的目的，附图中的图不必要按比例绘制，并且具有类似结构或功能的元件一般用相同的参考标记表示。附图仅意图帮助这里描述的各种实施例的描述，而不描述这里公开的教导的每个方面并不限制权利要求书的范围。
具体实施方式
可单独地或与其他特征和教导结合地利用这里描述的特征和教导中的每个来提供本***和方法。参照附图描述了单独地和结合地二者利用这些特征和教导中的很多的代表性示例。虽然这里的具体实施方式向本领域普通技术人员示出了用于实践本教导的方面的进一步细节，但是它不限制权利要求书的范围。因此，具体实施方式中公开的特征的组合是本公开的代表性示例，并可能不需要在广义上实践教导。
执行调制信号的接收器的初始时序同步的本***和方法可应用于无线通信***(包括，但不限于，ZigBee，IEEE 802.15.4和偏置正交相移键控(OQPSK)通信***)。总的来说，本***和方法提供针对接收器的低硬件复杂度的稳健初始时序获取，其中，接收器从调制信号的同步头恢复时序和/或频率偏移信息。
根据一个实施例，本***提供一种基于低速率和低成本OQPSK调制的无线通信中的用于初始时序获取的基于有限状态机(FSM)的前导码检测方案。本***提供通过部分地检测前导码以对前端暂态和失真稳健的子集峰值检测。部分检测可以是前导码信号的部分前部、部分中部或部分尾部。本***还提供前导码的结束检测。在一个实施例中，本***通过利用特殊的互相关属性来将共同匹配的滤波器用于前导码检测和前导码结束模式检测(例如，SFD检测)二者。
相应地，本***提供对由于前导码搜索中的延迟、前端处理和噪声引起的信号损害稳健的子集峰值检测。此外，通过具有共同匹配的滤波器(MF)降低了硬件复杂度。通过比较在两个不同时刻的MF输出，前导码检测的结束还是参数独立的。
图1示出根据实施例的接收器的示例性示图。可被实现在电子装置(诸如，基带调制解调器或其他电子收发器)中的接收器100包括信号混合器110、同步检测器120、数据解调器130和频率偏移估计器140。信号混合器110被配置为根据混合器频率执行信号(例如，在零-IF接收器的情况下的RF信号)的基带下变换。信号可包括同步头和数据净荷。同步检测器120被配置为基于信号产生差分信号，执行差分信号与参考差分信号的互相关以产生互相关输出，并分析互相关输出以检测同步头的结束。数据解调器130被配置为响应于检测到同步头的结束而将数据净荷解调。频率偏移估计器140被配置为：基于与峰值对应的互相关输出的值计算频率偏移，并通过根据计算的频率偏移使信号混合器110增加或减小混合器频率来补偿信号的频率偏移。同步检测器120包括延迟乘法器(delay-multiplier)121、匹配滤波器122、信号规范化器(signal normalizer)123和用于前导码检测的FSM 124。虽然图1示出这些元件作为单独的元件，但是这些元件中的一个或多个可被组合。
延迟乘法器121从信号混合器110接收输入信号r，其中，输入信号r可以是复基带信号。例如，信号r可包括ZigBee格式的包，其中，每个包包括同步头(SHR)201、PHYS头(PHY)202和包含传输的数据(诸如，图2所示的表示层服务数据单元(PSDU))的PHY净荷203。SHR可包含前导码和起始帧定界符(SFD)，其中，前导码具有零位的四个八位组(octet)，SFD具有含有序列“11100101”的位的八位组。
此外，信号r可被直接序列扩频(DSSS)编码，其中，直接序列扩频编码将四位的数据映射到32个码片(chip)或脉冲值，以增加对干扰或噪声的抵抗。例如，与不同的4位序列对应的每个数据符号可被映射到16个32码片伪随机噪声(PN)序列中的一个(诸如，下面表1中说明的那个)。PN序列通过循环移位和/或共轭(即，奇数索引的码片值的倒置)而彼此相关。
表1示例符号至码片映射
数据符号 位序列 码片值(c<sub>0</sub>c<sub>1</sub>...c<sub>30</sub>c<sub>31</sub>)
0 0000 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0
1 1000 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0
2 0100 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0
3 1100 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1
4 0010 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1
5 1010 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0
6 0110 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1
7 1110 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1
8 0001 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1
9 1001 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1
10 0101 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1
11 1101 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0
12 0011 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0
13 1011 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1
14 0111 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
15 1111 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0
因此，在Zigbee格式的信号的情况下，作为位序列“0000”的八次重复的前导码在DSSS编码后对应于码片序列“1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 01 0 1 1 1 0”的八次重复。为了便于描述，这里可交换地使用术语“码片”和“脉冲”。虽然表1中的码片值被示出为具有0或1的值，但是码片值可根据使用而可选择地具有-1或1的值。
图3示出根据实施例的信号r的示例性波形。作为OQPSK调制信号的下变换基带信号的信号r包括偏移码片期间Tc的同相分量(I)和正交分量(Q)。信号r是使用如下等式具体化的半正弦脉冲：
Figure GDA0002376531410000051
图3的示例性波形示出与图1的数据符号0对应的码片值。32个码片被划分成奇数组和偶数组，以产生同步分量和正交分量。
回去参照图1，延迟乘法器121将信号r的当前样本乘以具有预定延迟值的延迟共轭输入样本。也就是说，延迟乘法器121被配置为根据以下表达式产生差分信号：
Figure GDA0002376531410000052
其中，r表示信号，r★表示r的复共轭，z表示差分信号值，n表示样本时间索引，D表示可以是设计参数的延迟值，OSR表示过采样率。根据一个实施例，OSR的值是针对码片期间Tc＝0.5μs的每码片16次采样(即，32MHz采样)。
延迟乘法器121将输出zn提供给匹配滤波器122。匹配滤波器122可用于子集前导码峰值检测和前导码结束模式检测(例如，SFD检测)二者。匹配滤波器122将差分信号
Figure GDA0002376531410000053
与参考差分信号进行互相关。例如，匹配滤波器122可根据以下表达式执行差分信号与参考差分信号的互相关：
Figure GDA0002376531410000054
其中，C表示互相关输出，d表示参考差分信号，L表示参考差分信号的长度。
根据以下等式计算参考差分信号d：
Figure GDA0002376531410000055
其中，p表示同步头的前导码序列，p★表示p的复共轭，k表示样本时间索引。换言之，匹配滤波器122试图找到差分信号与前导码的一部分(即，前导码序列的八次重复中的一次)的延迟倍数(delay-multiple)之间的匹配。根据一个实施例，参考差分信号d可与32×OSR个样本(前导码的一次重复)一样长，并且互相关可在具有L≤32*OSR个样本的原始信号的下采样版本上被执行。
匹配滤波器122将互相关输出C提供给信号规范化器123，其中，信号规范化器123针对信号r的功率估计规范化输出C。例如，信号规范化器123可根据以下表达式规范化互相关输出C：
Figure GDA0002376531410000061
其中，P表示所述信号r的估计功率，M是C的规范化值。可如下使用信号r的移动平均来确定估计功率P：
Figure GDA0002376531410000062
在另一示例中，可如下使用无限脉冲响应(IIR)滤波器来确定估计功率P：
Pn＝α|xn|2+(1-α)Pn-1
在另一示例中，可使用在不同的调制解调器块(诸如，数字自动增益控制(AGC)块)计算的平均功率来确定估计功率P。信号规范化器123将规范化的互相关输出M提供给FSM124用于前导码子集峰值Mpeaks检测和前导码的结束检测。
图4示出根据实施例的由用于前导码子集峰值检测和SFD检测的有限状态机执行的操作的示例性流程图。虽然FSM 124被描述为执行下面的操作，但是本***和方法不限于此。例如，一些操作可由其他组件执行。
FSM 124从信号规范化器123接收互相关输出的样本(在401)。FSM 124确定是否已完成子集峰值检测(在402)。如果还没有完成子集峰值检测，则FSM 124检查样本是否为合理峰值(在403)。根据一个实施例，如果样本的幅度(i)大于阈值并且(ii)大于相邻样本的幅度，则该样本可以是合理峰值。
如果样本不是合理峰值，则FSM 124继续分析下一样本。如果样本是合理峰值，则FSM 124存储该样本作为峰值，以及存储该样本的索引(在404)。FSM 124确定是否在最近的数量为Kq的连续期望的峰值位置找到数量为Kp的对应于合理峰值的存储的样本，其中，Kp和Kq是自然数，Kp≤Kq(在405)。如果已在最近的Kq个期望的峰值位置找到Kp个峰值，则认为完成了子集峰值检测(在406)，FSM 124继续分析下一样本(在401)。类似地，如果还没有在最近的Kq个期望的峰值位置找到Kp个峰值，则FSM 124继续分析下一样本(在401)。
如果已完成子集峰值检测但是达到时限(在407)，则FSM 124确定初始同步已失败(在414)。然而，如果还没有达到时限，则FSM 124确定当前样本的样本索引是否对应于第一期望时间索引，其中，第一期望时间索引可以是期望由SFD产生的相关峰值的假定SFD峰值索引(在408)。如果样本索引等于假定SFD峰值索引，则FSM 124存储当前样本作为SFD_Peak(在409)。
如果样本索引不等于假定SFD峰值索引，则FSM 124确定样本索引是否对应于第二时间索引，其中，第二时间索引可以是假定前导码峰值索引(在410)。如果样本索引等于假定前导码峰值索引，则FSM 124存储当前样本作为Preamble_Peak(在411)。FSM 124将|Preamble_Peak|与|SFD_Peak|进行比较，以确定是否检测到SFD(在412)。如果|Preamble_Peak|<|SFD_Peak|，则认为检测到SFD(在413)。否则，FSM 124继续分析下一样本(在401)。
图5示出根据实施例的用于前导码子集峰值检测和SFD检测的示例性流程图。FSM确定互相关输出的样本是否均对应于峰值(在501)。FSM存储对应于峰值的每个样本的样本值和索引(在502)。FSM确定在数量为Kq的连续期望的峰值位置找到数量为Kp的存储的样本，其中，Kp和Kq是自然数，Kp≤Kq(在503)。FSM将在第一期望时间的互相关输出的第一样本与在第二期望时间的互相关输出的第二样本进行比较(在504)。第一期望时间可以是在最近的前导码峰值之后的28×OSR个样本，第二期望时间可以是在最近的前导码峰值之后的32×OSR个样本，其中，OSR表示过采样率。FSM响应于如下比较结果而检测到同步头的结束：
|第一样本|＞|第二样本|
(在505)。
如较早前所述，频率偏移估计器140可被配置为：基于与峰值对应的互相关输出的值计算频率偏移，并通过根据计算的频率偏移使信号混合器增加或减小混合器频率来补偿信号的频率偏移。根据一个实施例，频率偏移估计器140可根据如下表达式计算频率偏移
Figure GDA0002376531410000071
Figure GDA0002376531410000072
其中，
Figure GDA0002376531410000073
因此，鉴于以上，本***和方法的实施例提供具有针对接收器的低硬件复杂度的稳健初始时序获取，其中，接收器从调制信号的前导码恢复时序和/或频率偏移信息。根据一个实施例，本***和方法利用差分前导码符号(即，
Figure GDA0002376531410000081
)与第一SFD符号(符号索引14或b1110)在4个码片(即，具有16OSR的64个样本)远的延迟的差之间存在强互相关的属性，因而允许共同匹配的滤波器用于前导码子集峰值检测和前导码结束检测二者。
可使用硬件元件、软件元件或二者的组合来实现本***和方法的各种实施例。硬件元件的示例可包括：处理器、微处理器、电路、电路元件(例如，晶体管、电阻器、电容器、电感器等)、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑门、寄存器，半导体器件、芯片、微型芯片、芯片集等。软件的示例可包括：软件组件、程序、应用程序、计算机程序、***程序、机器程序、操作***软件、中间件、固件、软件模块、例程、子例程、函数、方法、程序、软件界面、应用程序接口(API)、指令集、计算代码、计算机代码、代码段、计算机代码段、字、值、符号或它们的任意组合。确定是否使用硬件元件和/或软件组件实现实施例可根据任意数量的因素(诸如，期望的计算速率、功率级、热容限、处理周期预算、输入数据速率、输出数据速率、存储器资源、数据总线速度和其他设计或性能限制)而变化。
可通过存储在机器可读介质上的代表性指令来实现至少一个实施例的一个或多个方面，其中，机器可读介质代表处理器内的各种逻辑，代表性指令当被机器读取时使得机器制造用于执行这里描述的技术的逻辑。作为“IP核”公知的这样的代表可被存储在有形的机器可读介质上，并被供应给各种消费者或生产设施以载入到实际制造逻辑或处理器的制造机器中。
虽然已经参照各种实施方式描述了这里阐述的特定特征，但是该说明书不意图被解释为限制的含义。因此，对本公开所属领域的技术人员是清楚的这里描述的实施方式的各种修改以及其他实施方式被认为在本公开的精神和范围内。
出于说明的目的，已经参照特定实施例描述了前面的描述。然而，上面的示出性讨论不意图是彻底的或者将权利要求书的范围限制到公开的精确形式。鉴于上面的教导，很多修改和变化是可行的。选择这些实施例，以最好地说明权利要求书和他们的实际应用下的原理，因而使本领域技术人员能够如适于盘算的特定用途地那样最好地使用具有各种修改的这些实施例。

Claims (36)

1.一种调制信号的接收器，所述接收器包括：
信号混合器，被配置为根据混合器频率执行信号的基带下变换，所述信号包括同步头和数据净荷；
同步检测器，被配置为：
基于所述信号产生差分信号，
执行差分信号与参考差分信号的互相关以产生互相关输出，
分析互相关输出以检测同步头的结束；
数据解调器，被配置为响应于检测到同步头的结束而对数据净荷进行解调，
其中，分析互相关输出以检测同步头的结束的步骤包括：
确定互相关输出的样本是否均对应于峰值；
存储对应于峰值的每个样本的样本值和索引；
确定在数量为Kq的连续期望的峰值位置找到数量为Kp的存储的样本，其中，Kp和Kq是为正整数的自然数，Kp≤Kq；
将在第一期望时间的互相关输出的第一样本与在第二期望时间的互相关输出的第二样本进行比较，其中，第一期望时间表示期望通过所述信号的起始帧定界符产生相关峰值的时间，第二期望时间表示期望通过前导码产生相关峰值的时间；
响应于如下比较结果而检测到同步头的结束：
|第一样本|＞|第二样本|，
其中，|第一样本|表示互相关输出的第一样本的绝对值幅度，|第二样本|表示互相关输出的第二样本的绝对值幅度。
2.如权利要求1所述的接收器，其中，同步检测器还包括：延迟乘法器，被配置为根据以下表达式产生差分信号：
Figure FDA0003435237700000011
其中，r表示所述信号，r＊表示r的复共轭，z表示差分信号值，n表示样本时间索引，D表示延迟值，OSR表示过采样率。
3.如权利要求2所述的接收器，其中，同步检测器还包括：匹配滤波器，被配置为根据以下表达式执行差分信号与参考差分信号的互相关：
Figure FDA0003435237700000021
其中，C表示互相关输出，d表示参考差分信号，L表示参考差分信号的长度，×表示乘法符号，i表示样本时间索引。
4.如权利要求3所述的接收器，其中，根据以下表达式计算参考差分信号d：
Figure FDA0003435237700000022
其中，p表示同步头的前导码序列，p★表示p的复共轭，k表示样本时间索引。
5.如权利要求3所述的接收器，其中，同步检测器还包括：信号规范化器，被配置为根据以下表达式规范化互相关输出：
Figure FDA0003435237700000023
其中，P表示所述信号r的估计功率，M是C的规范化值，×表示乘法符号。
6.如权利要求4所述的接收器，其中，前导码序列对应于ZigBee格式的数据包的前导码序列。
7.如权利要求1所述的接收器，其中，第一期望时间是在最近的前导码峰值之后的28×OSR个样本，第二期望时间是在最近的前导码峰值之后的32×OSR个样本，其中，OSR表示过采样率。
8.如权利要求1所述的接收器，还包括：频率偏移估计器，被配置为：
基于存储的样本值计算频率偏移；
通过根据计算的频率偏移使信号混合器增加或减小混合器频率来补偿所述信号的频率偏移。
9.一种对调制信号的接收器进行同步的方法，所述接收器包括数据解调器和信号混合器，所述方法包括：
通过信号混合器根据混合器频率执行信号的基带下变换，所述信号包括同步头和数据净荷；
基于所述信号产生差分信号；
执行差分信号与参考差分信号的互相关以产生互相关输出；
分析互相关输出以检测同步头的结束；
响应于检测到同步头的结束而操作数据解调器来对数据净荷进行解调，
其中，分析互相关输出以检测同步头的结束的步骤包括：
确定互相关输出的样本是否均对应于峰值；
存储对应于峰值的每个样本的样本值和索引；
确定在数量为Kq的连续期望的峰值位置找到数量为Kp的存储的样本，其中，Kp和Kq是为正整数的自然数，Kp≤Kq；
将在第一期望时间的互相关输出的第一样本与在第二期望时间的互相关输出的第二样本进行比较，其中，第一期望时间表示期望通过所述信号的起始帧定界符产生相关峰值的时间，第二期望时间表示期望通过前导码产生相关峰值的时间；
响应于如下比较结果而检测到同步头的结束：
|第一样本|＞|第二样本|，
其中，|第一样本|表示互相关输出的第一样本的绝对值幅度，|第二样本|表示互相关输出的第二样本的绝对值幅度。
10.如权利要求9所述的方法，其中，根据以下表达式产生差分信号：
Figure FDA0003435237700000031
其中，r表示所述信号，r＊表示r的复共轭，z表示差分信号值，n表示样本时间索引，D表示延迟值，OSR表示过采样率。
11.如权利要求10所述的方法，其中，根据以下表达式执行差分信号与参考差分信号的互相关：
Figure FDA0003435237700000032
其中，C表示互相关输出，d表示参考差分信号，L表示参考差分信号的长度，×表示乘法符号，i表示样本时间索引。
12.如权利要求11所述的方法，其中，根据以下表达式计算参考差分信号d：
Figure FDA0003435237700000033
其中，p表示同步头的前导码序列，p★表示p的复共轭，k表示样本时间索引。
13.如权利要求11所述的方法，其中，在分析之前根据以下表达式规范化互相关输出：
Figure FDA0003435237700000041
其中，P表示所述信号r的估计功率，M是C的规范化值，×表示乘法符号。
14.如权利要求12所述的方法，其中，前导码序列对应于ZigBee格式的数据包的前导码序列。
15.如权利要求9所述的方法，其中，第一期望时间是在最近的前导码峰值之后的28×OSR个样本，第二期望时间是在最近的前导码峰值之后的32×OSR个样本，其中，OSR表示过采样率。
16.如权利要求9所述的方法，还包括：
基于存储的样本值计算频率偏移；
通过根据计算的频率偏移使信号混合器增加或减小混合器频率来补偿所述信号的频率偏移。
17.一种调制信号的接收器，所述接收器包括：
同步检测器，被配置为检测信号中的同步头的结束，所述信号包括同步头和数据净荷，其中，同步检测器被配置为：
基于所述信号产生差分信号，
执行差分信号与参考差分信号的互相关以产生互相关输出，
将样本索引等于假定起始帧定界符峰值索引的互相关输出的第一样本和样本索引等于假定前导码峰值索引的互相关输出的第二样本进行比较，
响应于互相关输出的第一样本的幅度大于互相关输出的第二样本的幅度的比较结果，检测到同步头的结束。
18.如权利要求17所述的接收器，其中，互相关输出的第一样本对应于在期望通过所述信号的起始帧定界符产生相关峰值的第一期望时间的样本索引，互相关输出的第二样本对应于在期望通过前导码产生相关峰值的第二期望时间的样本索引。
19.如权利要求17所述的接收器，其中，同步检测器还包括：延迟乘法器，被配置为根据以下表达式产生差分信号：
Figure FDA0003435237700000042
其中，r表示所述信号，r★表示r的复共轭，z表示差分信号值，n表示样本时间索引，D表示延迟值，OSR表示过采样率。
20.如权利要求19所述的接收器，其中，同步检测器还包括：匹配滤波器，被配置为根据以下表达式执行差分信号与参考差分信号的互相关：
Figure FDA0003435237700000051
其中，C表示互相关输出，d表示参考差分信号，L表示参考差分信号的长度，×表示乘法符号，i表示样本时间索引。
21.如权利要求20所述的接收器，其中，根据以下表达式计算参考差分信号d：
Figure FDA0003435237700000052
其中，p表示同步头的前导码序列，p★表示p的复共轭，k表示样本时间索引。
22.如权利要求20所述的接收器，其中，同步检测器还包括：信号规范化器，被配置为根据以下表达式规范化互相关输出：
Figure FDA0003435237700000053
其中，P表示所述信号r的估计功率，M是C的规范化值，×表示乘法符号。
23.如权利要求21所述的接收器，其中，前导码序列对应于ZigBee格式的数据包的前导码序列。
24.如权利要求18所述的接收器，其中，第一期望时间是在最近的前导码峰值之后的28×OSR个样本，第二期望时间是在最近的前导码峰值之后的32×OSR个样本，其中，OSR表示过采样率。
25.如权利要求17所述的接收器，还包括：
信号混合器，被配置为根据混合器频率执行调制信号的基带下变换，以生成所述信号；
数据解调器，被配置为响应于检测到同步头的结束而对数据净荷进行解调；
频率偏移估计器，被配置为：
基于与峰值对应的互相关输出的值计算频率偏移；
通过根据计算的频率偏移使信号混合器增加或减小混合器频率来补偿所述信号的频率偏移。
26.一种对调制信号的接收器进行同步的方法，所述方法包括：
接收信号，所述信号包括同步头和数据净荷；
基于所述信号产生差分信号，
执行差分信号与参考差分信号的互相关以产生互相关输出，
将样本索引等于假定起始帧定界符峰值索的互相关输出的第一样本和样本索引等于假定前导码峰值索引的互相关输出的第二样本进行比较，
响应于互相关输出的第一样本的幅度大于互相关输出的第二样本的幅度的比较结果，检测到同步头的结束。
27.如权利要求26所述的方法，其中，互相关输出的第一样本对应于在期望通过所述信号的起始帧定界符产生相关峰值的第一期望时间的样本索引，互相关输出的第二样本对应于在期望通过前导码产生相关峰值的第二期望时间的样本索引。
28.如权利要求26所述的方法，其中，基于所述信号产生差分信号的步骤包括：根据以下表达式产生差分信号：
Figure FDA0003435237700000061
其中，r表示所述信号，r＊表示r的复共轭，z表示差分信号值，n表示样本时间索引，D表示延迟值，OSR表示过采样率。
29.如权利要求28所述的方法，其中，执行差分信号与参考差分信号的互相关以产生互相关输出的步骤包括：根据以下表达式执行差分信号与参考差分信号的互相关：
Figure FDA0003435237700000062
其中，C表示互相关输出，d表示参考差分信号，L表示参考差分信号的长度，×表示乘法符号，i表示样本时间索引。
30.如权利要求29所述的方法，还包括：
根据以下表达式计算参考差分信号d：
Figure FDA0003435237700000071
其中，p表示同步头的前导码序列，p★表示p的复共轭，k表示样本时间索引。
31.如权利要求29所述的方法，还包括：
在执行互相关之后，根据以下表达式规范化互相关输出：
Figure FDA0003435237700000072
其中，P表示所述信号r的估计功率，M是C的规范化值，×表示乘法符号。
32.如权利要求30所述的方法，其中，前导码序列对应于ZigBee格式的数据包的前导码序列。
33.如权利要求27所述的方法，其中，第一期望时间是在最近的前导码峰值之后的28×OSR个样本，第二期望时间是在最近的前导码峰值之后的32×OSR个样本，其中，OSR表示过采样率。
34.如权利要求26所述的方法，还包括：
通过信号混合器根据混合器频率执行调制信号的基带下变换，以生成所述信号；
响应于检测到同步头的结束而操作数据解调器，以对数据净荷进行解调；
基于与峰值对应的互相关输出的值计算频率偏移；
通过根据计算的频率偏移使信号混合器增加或减小混合器频率来补偿所述信号的频率偏移。
35.如权利要求26所述的方法，其中，执行差分信号与参考差分信号的互相关以产生互相关输出的步骤包括：使用匹配滤波器执行差分信号与参考差分信号的互相关以产生互相关输出。
36.如权利要求35所述的方法，其中，使用匹配滤波器执行差分信号的互相关的步骤包括：
使用匹配滤波器执行差分信号与参考差分信号的互相关，以产生互相关输出的第一样本和互相关输出的第二样本。
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