專利名稱：在數(shù)字通信系統(tǒng)中檢測接收信號的幀邊界的方法及實現(xiàn)該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在數(shù)字通信系統(tǒng)中檢測*接收信號的幀邊界的 方法及裝置。
背景技術(shù)：
數(shù)字通信系統(tǒng)能夠在離散時間間隔內(nèi)發(fā)送/接收離散數(shù)量的電 形式或光形式的波之一，并且包括發(fā)送數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其中，表示為 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)或模擬信息的信息被數(shù)字化。隨著數(shù)字信息量的增加，對能夠快速且可靠地交換數(shù)字信息的 系統(tǒng)的要求也正在增加。另外，與傳統(tǒng)的模擬通^f言系統(tǒng)相比，凄t字 通信系統(tǒng)的優(yōu)點在于能夠容易地重新獲得信息以及容易地實J見系 統(tǒng)。因而，凄t字通信系統(tǒng)-故廣泛用于商業(yè)和軍事目的。乂人而，當(dāng)今 的數(shù)字通信系統(tǒng)可以被廣泛地用于各種領(lǐng)域，例如，數(shù)字廣播、有 線/無線互聯(lián)網(wǎng)、lt字光通信、衛(wèi)星通信、和凄t字移動通信。大多數(shù)數(shù)字通信系統(tǒng)將要發(fā)送的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(即， 一連串的比特 流)分為固定尺寸的幀單位。*接收才幾側(cè)接收連續(xù)幀形式的信號，并 且檢測幀邊界以從接收到的信號中提取正確的數(shù)據(jù)。在這種情況 下，幀邊界表示幀的開始位置或其結(jié)束位置。精確的幀邊界檢測是 信道延遲嚴(yán)重的多徑無線通信系統(tǒng)中的重要因素。圖1示出了正交頻分多址(OFDMA)時分雙工(TDD)幀結(jié) 構(gòu)的實例。圖1中所示的幀結(jié)構(gòu)遵循電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE) 802.16d/e標(biāo)準(zhǔn)。如圖1所示，下行鏈路(DL )幀是移動基站(即， 無線接入站(RAS))和便攜式裝置(即，便攜式用戶站(PSS)) 之間的連接。此外，DL幀包括DL前導(dǎo)、DL子幀和上行鏈路(UL ) 子幀。在下文中，在本說明書中所4吏用的"前導(dǎo)"是指包括在DL 幀中的DL前導(dǎo)。參考圖1，前導(dǎo)被分配給DL幀的第一符號。可以基于根據(jù)本 發(fā)明的一方面檢測到的幀邊界來識別前導(dǎo)的開始位置。其開始位置 被識別出的前導(dǎo)被用于估計載波頻率偏移以及^t索包括便攜式裝 置的小區(qū)。此外，前導(dǎo)還可以被用于恢復(fù)包括在幀中的某一數(shù)據(jù)符OFDM/OFDMA信號被作為符號單元發(fā)送。在時域內(nèi)連續(xù)地發(fā) 送OFDM/OFDMA符號的情況下，信號可能由于在多徑信道中發(fā)生 的符號延遲而重疊或失真。為了防止由于符號延遲引起的信號失 真，在連續(xù)符號之間插入保護(hù)間隔。在這種情況下，保護(hù)間隔長于 最大延遲擴(kuò)展。OFDM/OFDMA符號周期包括保護(hù)間隔和包括要發(fā) 送的數(shù)據(jù)的有效符號周期。接收端接收所發(fā)送的在保護(hù)間隔之間插 入的符號，如上所述。接收端去除保護(hù)間隔并從該符號中提取對應(yīng) 于有效符號周期的lt據(jù)。此后，*接收端對該數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)。為了防 止可能由于子載波的延遲而發(fā)生的正交性失真，復(fù)制信號中與有效 符號間隔的最后部分相對應(yīng)的一部分，并在保護(hù)間隔中將其插入符 號之前。這被稱為循環(huán)前綴(CP)。如上所述，由于前導(dǎo)也是一種 OFDM/OFDMA符號，所以CP ^皮插入前導(dǎo)符號之前。圖2是示出了才艮據(jù)IEEE 802.16d/e標(biāo)準(zhǔn)的,殳式(segment-wise ) 前導(dǎo)發(fā)送結(jié)構(gòu)的示圖。如圖2所示，每段的前導(dǎo)子載波以預(yù)定間隔 (例如，在圖2中，以3個子載波間隔)排列。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，將OFDM/OFDMA系統(tǒng)的發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)由發(fā)送端的快速4專立 葉逆變換(IFFT )模塊轉(zhuǎn)換為時域信號，并發(fā)送轉(zhuǎn)換后的信號。上 述才喿作^皮應(yīng)用于構(gòu)成幀內(nèi)的第一符號的前導(dǎo)。由于FFT/IFFT的頻 移特性，以在時域內(nèi)周期性地重復(fù)的信號的形式接收具有如圖2所 示的發(fā)送結(jié)構(gòu)的前導(dǎo)。作為實例，當(dāng)如圖2所示的段的數(shù)量為3時，時域內(nèi)的前導(dǎo)信 號包括如圖3所示的三個重復(fù)長度。如上所述，接收到的前導(dǎo)信號 具有每重復(fù)長度重復(fù)一次的特性。從而，可以通過使接收信號與通 過使接收信號延遲預(yù)定周期(例如，和重復(fù)長度一樣長)而獲得的 信號相關(guān)來檢測幀邊界。然而，當(dāng)FFT尺寸不是三的倍數(shù)時，每個重復(fù)長度可以被表示 為非整數(shù)值。作為實例，如圖3所示，每個重復(fù)長度可以被表示為 1024/3 = 341.33個樣本。在這種情況下，圖3是示出了根據(jù)IEEE 802.16d/e標(biāo)準(zhǔn)的當(dāng)FFT尺寸為1024個樣本并且段的凄t量為三時前 導(dǎo)信號的結(jié)構(gòu)的示圖。如上所述，數(shù)字信號由離散樣本構(gòu)成。因此， 當(dāng)重復(fù)長度被表示為非整數(shù)值時，在幀邊界檢測中可能出現(xiàn)誤差 (error )。幀邊界檢測裝置可能由于作為其長度的具有非整數(shù)值的重復(fù) 長度而經(jīng)受峰加寬效應(yīng)。在這種情況下，峰加寬效應(yīng)表示相對于一 連串連續(xù)接收到的信號，接收到的信號和通過將接收到的信號延遲 預(yù)定時間而獲得的延遲信號的相關(guān)性形成了寬峰組(peak group ), 而不是在幀邊界索引(index,標(biāo)記)附近的銳峰。峰加寬效應(yīng)可能 減d 、幀邊界檢測的精確度。為了防止出現(xiàn)如上所述的誤差的效應(yīng)，需要過采樣三次。然而， 過采樣三次還使相關(guān)長度增加了三倍。同樣，由于需要三次共軛運 算、三次乘法運算等，相關(guān)計算復(fù)雜度增加了三倍。相關(guān)計算復(fù)雜度的增加表明實現(xiàn)幀邊界4企測方法和裝置所需的石更件和豐欠件資源 也會增力口。此外，在傳統(tǒng)的幀邊界才企測方法中，當(dāng)準(zhǔn)確地設(shè)置閾值時，性能可能顯著退化。圖4是示出了傳統(tǒng)的幀邊界檢測方法的實例的流 程圖。參考圖4，在傳統(tǒng)的幀邊界才企測方法中，在才喿作410中，通 過將接收信號延遲預(yù)定周期來產(chǎn)生延遲信號。此外，在操作420和 430中，通過使用接收信號和延遲信號來計算接收信號的自相關(guān)值 P(n)和乘方R(n)。在操作440中，計算P(n)被歸一化為R(n)的比專交 值M(n)。最后，在4喿作450中，將所計算出的M(n)和預(yù)定閾j直T2 進(jìn)4亍比4交以確定幀邊界。即，才艮據(jù)傳統(tǒng)的幀邊界4企測方法，通過將歸一化后的自相關(guān)^直 和預(yù)定閾值進(jìn)行比較來確定幀邊界。因此，必須準(zhǔn)確地設(shè)置閾值。 如果沒有適當(dāng)?shù)卦O(shè)置閾值，則獲得多于一個的幀邊界索引。這將使 幀邊界4企測的可靠性退化。也就是說，傳統(tǒng)的幀邊界檢測方法具有諸如4妄收端的復(fù)雜性增 加和檢測性能退化的缺點。上述缺點作為限制接收端的低功耗和高 效率i殳計的因素。這些特性可能不適合用于作為當(dāng)前熱點的無線通 信系統(tǒng)的便攜式裝置的幀邊界檢測方法。因此，本發(fā)明提出了一種能夠在使用少量資源的同時更加精確 地檢測接收信號中的幀邊界的新技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
才支術(shù)問題本發(fā)明的 一方面在于在數(shù)字通信系統(tǒng)中更加精確地沖企測接收 信號中的幀邊界。本發(fā)明的另一方面在于通過使用接收到的前導(dǎo)信號在時域內(nèi) 的重復(fù)特性來設(shè)置能夠?qū)崿F(xiàn)高效檢測操作的相關(guān)長度。本發(fā)明的另一方面在于通過構(gòu)造包括一個循環(huán)前綴長度和凄丈 量比一幀內(nèi)的重復(fù)長度總數(shù)d、一的重復(fù)長度的相關(guān)長度來改進(jìn)檢 測性能并降低復(fù)雜度。本發(fā)明的另一方面在于通過將確定計算出的自相關(guān)值的最大 值而不是將計算出的自相關(guān)值和預(yù)定閾值進(jìn)行比較的操作用于幀 邊界4全測來改進(jìn)4企測性能。本發(fā)明的另 一方面在于通過使用非整數(shù)值的上取整(ceiling ) 運算、舍入運算、和下耳又整(floor)運算中的任意一種來確定構(gòu)成 前導(dǎo)信號的重復(fù)長度，防止了由過采樣導(dǎo)致的硬件和軟件的復(fù)雜度 增力口。本發(fā)明的另 一 方面在于實現(xiàn)幀邊界檢測裝置而不用對安裝有 該裝置的接收端進(jìn)行過采樣，從而能夠?qū)崿F(xiàn)例如低功耗、高效率、 和成本低的便攜式裝置。本發(fā)明的另一方面在于在基于OFDM/OFDMA的無線通4言系 統(tǒng)中通過精確的邊界檢測而使便攜式用戶站(PSS)能夠利用準(zhǔn)確 的定時接入遠(yuǎn)程接入站(RAS)，來改進(jìn)整個系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)性能。本發(fā)明的另 一 方面在于當(dāng)每個幀邊界檢測的結(jié)果對應(yīng)于預(yù)定 準(zhǔn)則時，通過對多個連續(xù)接收到的幀重復(fù)幀邊界檢測來獲得穩(wěn)定的 檢測性能。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了 一種在數(shù)字通信系統(tǒng)中檢測接收信號的幀邊界的方法，該方法包括通過將接收信號延遲預(yù)定周 期來產(chǎn)生延遲信號；通過在時域內(nèi)使接收信號與延遲信號在預(yù)定相 關(guān)長度內(nèi)相關(guān)來計算相關(guān)值；以及將與通過重復(fù)該計算而獲得的多 個相關(guān)值中的最大值對應(yīng)的定時索引確定為幀邊界索引。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種幀邊界檢測裝置，包括 相關(guān)計算單元，通過在時域內(nèi)使接收信號的預(yù)定數(shù)量的樣本與通過 將接收信號延遲預(yù)定周期而獲得的延遲信號在預(yù)定相關(guān)長度內(nèi)相 關(guān)來計算相關(guān)值；以及最大值確定單元，確定通過重復(fù)該計算而獲 得的多個相關(guān)值中的最大值。有益效果根據(jù)本發(fā)明實施例的幀邊界檢測方法和裝置可以通過確定通 過重復(fù)計算而獲得的多個相關(guān)值中的最大值以及計算在最大相關(guān) 值時的定時索引作為幀邊界索《1來提高幀邊界檢測的精確度。此外，才艮據(jù)本發(fā)明實施例的幀邊界4企測方法和裝置可以通過^f吏 前導(dǎo)信號的重復(fù)長度近似為整數(shù)值(這有點困難，還可類似于"在 計算相關(guān)值時使前導(dǎo)信號的重復(fù)長度近似為整數(shù)而不對接收到的 信號進(jìn)行過采樣")來利用相關(guān)信號中的非過采樣信號。因此，可 以減小用于相關(guān)計算的信號的樣本數(shù)量(即，相關(guān)長度)，并且可 以降低幀邊界檢測方法和裝置的復(fù)雜度。長度的傅立葉變換后的時域信號以及還利用時域內(nèi)的前導(dǎo)信號的周期性重復(fù)特性，來自動計算時域內(nèi)的接收信號以及通過使接收信 號延遲預(yù)定周期而獲得的延遲信號。在這種情況下，不必每次均將 接收信號轉(zhuǎn)換至頻域以檢測幀邊界。因此，可以提高幀邊界檢測速 度。此外，可以通過僅使用少量的資源來構(gòu)造釆用該幀邊界檢測方 法的裝置。此外，根據(jù)本發(fā)明實施例的幀邊界檢測方法及裝置確定包括一 個循環(huán)前綴長度和數(shù)量比一幀內(nèi)的重復(fù)長度總數(shù)d、一的重復(fù)長度 的相關(guān)長度。因此，可以以最大相關(guān)長度執(zhí)行相關(guān)計算，其中，可 以提高相關(guān)計算的精確度并且可以減輕計算負(fù)擔(dān)。由此，可以快速 JU青確i也^企測幀邊界。此外，在基于OFDM/OFDMA的無線通信系統(tǒng)中，才艮才居本發(fā)明 實施例的幀邊界4全測方法及裝置可以快速且4青確地一企測發(fā)送信號 的幀邊界。因此，可以更有效地構(gòu)造采用或包4舌該方法和/或裝置的 便攜式裝置。此外，才艮據(jù)本發(fā)明實施例的幀邊界4全測方法及裝置確定重復(fù)長 度為341個和342個樣本中的任一種，CP長度為128個樣本，相 關(guān)長度為811個樣本，以及延遲周期為341個樣本。因此，在根據(jù) IEEE 802.16d/e標(biāo)準(zhǔn)的基于OFDM/OFDMA的無線通信系統(tǒng)中，可 以通過適當(dāng)?shù)姆椒?企測幀邊界，其中，F(xiàn)FT尺寸為1024個樣本， 以及l(fā)殳的凄t量為3。號延遲預(yù)定周期來重復(fù)地產(chǎn)生延遲信號，通過在時域內(nèi)使接收信號 和延遲信號在預(yù)定相關(guān)長度內(nèi)相關(guān)來計算相關(guān)值，以及將與多個相 關(guān)值中的最大值對應(yīng)的定時索引確定為幀邊界索引，來4是高幀邊界 檢測的精確度。此外，根據(jù)本發(fā)明實施例的幀邊界檢測裝置包括相關(guān)計算單 元，通過在時域內(nèi)使接收信號的預(yù)定數(shù)量的樣本與通過使接收信號 延遲預(yù)定周期而獲得的延遲信號在預(yù)定相關(guān)長度內(nèi)相關(guān)來計算相 關(guān)值；以及最大值確定單元，確定通過重復(fù)該計算而獲得的多個相 關(guān)值中的最大值。即，簡化了該裝置的配置。因此，可以4是高該裝 置的操作速度，并且可以降低功耗和制造成本。此外，才艮據(jù)本發(fā)明實施例的幀邊界才全測裝置的相關(guān)計算單元包 括移位寄存器、共軛器、乘法器和求和器。因此，可以減少用于相 關(guān)計算的存儲資源并且可以提高該裝置的操作性能。此外，構(gòu)成相關(guān)計算單元的求和器可以包括第一延遲線、第二 延遲線和加法器/減法器。因此，可以減少用于對乘積的結(jié)果求和的 存儲資源。此外，求和器可以包括絕對值計算器或平方絕對值計算器。因 此，可以通過估計由信道引起的信號失真、采樣誤差、和通過將重 復(fù)長度近似為整數(shù)值而引起的誤差來適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償由誤差導(dǎo)致的影 響。因此，可以計算可比專交的實相關(guān)j直。此外，才艮據(jù)本發(fā)明實施例的幀邊界4企測裝置的最大值確定單元 可以包括最大值存儲單元、相關(guān)值輸入單元、和比較器。因此，可 以通過僅存儲當(dāng)前相關(guān)值和與其對應(yīng)的索引信息，即，不通過存儲 通過重復(fù)該相關(guān)而獲得所有相關(guān)值，來有效地利用該裝置的存儲資 源。


從結(jié)合附圖得到的以下詳細(xì)描述中，本發(fā)明的以上和/或其他方 面和優(yōu)點將變得顯而易見并更加容易理解，其中圖1是示出了 IEEE 802.16d/e標(biāo)準(zhǔn)的OFDMATDD幀結(jié)構(gòu)的實 例的示圖；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的用于幀邊界檢測方法 及裝置的DL前導(dǎo)的段式前導(dǎo)發(fā)送結(jié)構(gòu)的示圖；圖3是示出了時域前導(dǎo)信號的結(jié)構(gòu)的示圖；圖4是示出了通過將歸一化后的相關(guān)值和預(yù)定閾值進(jìn)行比較來 確定幀邊界的傳統(tǒng)幀邊界檢測方法的流程圖；的數(shù)字通信系統(tǒng)的配置的框圖；置的數(shù)字通信系統(tǒng)中作為接收端的 一 個元件的初始同步才莫塊的內(nèi) 部配置的^f匡圖；圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的幀邊界檢測方法的流程圖；的時域前導(dǎo)信號和相關(guān)長度的結(jié)構(gòu)的示圖；圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的幀邊界檢測裝置的內(nèi)部配置 的框圖；圖10是示出了作為根據(jù)本發(fā)明實施例的幀邊界檢測裝置的元 件的相關(guān)計算單元的內(nèi)部配置的實例的示圖；圖11是示出了作為才艮據(jù)本發(fā)明實施例的幀邊界4企測裝置的相 關(guān)計算單元的元件的求和器的內(nèi)部配置的實例的示圖；器/減法器的內(nèi)部配置的實例的示圖；圖13是作為根據(jù)本發(fā)明實施例的幀邊界檢測裝置的元件的最 大值確定單元的內(nèi)部配置的實例的框圖；仿真結(jié)果的曲線圖。
具體實施方式
現(xiàn)在，將對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)描述，在附圖中示出了本 發(fā)明的實例，其中，在全文中類似的參考標(biāo)號是指類似的元件。以 下，通過參考附圖來描述實施例以解釋本發(fā)明。在下文中，作為實例，將描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的在 基于OFDM/OFDMA (其為OFDM的特殊類型)的無線通信系統(tǒng) 中才企測幀邊界的方法。然而，本發(fā)明并不限于此。即，按照幀單位 發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。此外，該幀包括能夠識別幀邊界的特定類型的識別 符，例如，DL前導(dǎo)。因此，本發(fā)明可以應(yīng)用于用于使用這種識別 符來檢測幀邊界的所有方法及裝置。的數(shù)字通信系統(tǒng)的配置的框圖。此外，圖6是示出了構(gòu)成數(shù)字通信 系統(tǒng)的接收端的初始同步才莫塊560的內(nèi)部配置的框圖。參考圖5和圖6，通信系統(tǒng)500包括發(fā)送端、信道和接收端。 發(fā)送端包括編碼器510、交織器520、符號映射單元530、快速傅立 葉逆變換(IFFT)才莫塊540和循環(huán)前綴(CP)添加器550。編碼器 510將源信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字類型或者通過從表示為數(shù)字值的信息中去除冗余信息或多余信息來將源信息壓縮為適合于發(fā)送的類型。如上 編碼后的凄t字?jǐn)?shù)據(jù)對于在塊單元中的特定位置中發(fā)生的突發(fā)確晉誤具有纟艮小的容限。因此，必須經(jīng)由交織器520通過交織處理來4吏構(gòu) 成數(shù)據(jù)的位分散。經(jīng)由交織器520分散并由位串組成的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為適合于作為 符號單元發(fā)送的類型。符號映射單元530利用具有特定頻率、特定 相位和特定幅度的載波來映射每個數(shù)據(jù)符號。采用使映射后的數(shù)據(jù)符號對應(yīng)于物理子載波信號的各種方法。作為實例，可以采用使用 IFFT模塊540將映射后的數(shù)據(jù)符號轉(zhuǎn)換為時域信號的方法。當(dāng)經(jīng)由 產(chǎn)生信道延遲的介質(zhì)(例如，多徑衰落環(huán)境)傳送時域轉(zhuǎn)換后的信 號時，必須添加CP以防止如上所述的符號延遲。CP添力卩器550用 于添力口 CP。被處理為適合于發(fā)送的類型的數(shù)據(jù)經(jīng)由各種類型的有線/無線 信道被發(fā)送至接收端。在這種情況下，通過信道的信號可能由于噪 聲等而失真。因此，在操作561中，接收端檢測接收到的信號中的 幀的邊界，其中，幀為數(shù)據(jù)的發(fā)送單位。在操作562中，接收端估 計關(guān)于根據(jù)檢測到的幀邊界指定的每個幀的子載波頻率偏移。而 且，在操作563中，通過使用估計出的偏移值來搜索包括接收端(例 如，便攜式裝置)的小區(qū)。即，執(zhí)行初始同步。作為根據(jù)本發(fā)明的 幀邊界檢測裝置的另一個實例，在操作563中小區(qū)搜索裝置搜索更 精確的幀邊界索引之前，在操作561中幀邊界檢測裝置可以檢測近 似的邊界索引。當(dāng)初始同步模塊560校正信道的頻率偏移，例如，基于根據(jù)檢 測到的邊界識別出的幀信息建立與發(fā)送端、與對應(yīng)小區(qū)相對應(yīng)的 RAS的連接時，可以通過以下描述的處理來4企測所發(fā)送的數(shù)據(jù)。^接收端通過〗吏用CP去除器570去除添加到時域信號中的CP。 此后，接收端將從其中去除了 CP的時域信號經(jīng)由FFT模塊580轉(zhuǎn) 換為頻域信號。解調(diào)器590從每個頻域信號中提取符號信息。此外， 解調(diào)器590還通過將所提取的符號信息輸入到解交織器5100中并 重新排列分散后的位串來重新構(gòu)造原始發(fā)送消息。最后，解碼器 5110用于獲耳又在發(fā)送端纟皮編碼并壓縮的源信息。如上所述，4艮據(jù)本發(fā)明實施例的幀邊界4企測方法及裝置在完成 初始同步處理中是非常重要的。扭Z亍初始同步處理以/人在凄t字通信 系統(tǒng)的接收端中接收到的信號提取原始發(fā)送消息。而且，才艮據(jù)本發(fā)明實施例的幀邊界4企測方法用于估計由信道引 起的頻率偏移以及搜索包括便攜式裝置的小區(qū)。另外，為了與傳統(tǒng) 技術(shù)進(jìn)行精確比較，對本發(fā)明的詳細(xì)描述將限于基于 OFDM/OFDMA的無線通信系統(tǒng)。然而，本發(fā)明并不限于此。即， 當(dāng)按照幀單位發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并且該幀包括用于識別幀邊界的特定 類型的識別符(例如，DL前導(dǎo))時，本發(fā)明可應(yīng)用于任何使用識 別符的幀邊界4企測方法及裝置。圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的檢測接收信號的幀邊界的方 法的流程圖。如圖7所示，在才喿作710中，通過偵j妄收信號延遲預(yù) 定周期來產(chǎn)生延遲信號。在操作720中，計算接收信號與延遲信號 之間的相關(guān)值。在操作730中，將與通過重復(fù)該計算而獲得的多個 相關(guān)值中的最大值對應(yīng)的定時索引確定為幀邊界索引。根據(jù)如圖7所示的這些操作的實施例的通過使接收信號與延遲 信號(其通過使接收信號延遲預(yù)定周期而獲得)自相關(guān)來^r測幀邊 界的方法基于位于幀邊界的前導(dǎo)信號在時域內(nèi)的周期重復(fù)特性。重 復(fù)信號圖案(pattern)的長度是重復(fù)長度。當(dāng)信號的預(yù)定數(shù)量的樣 本關(guān)于連續(xù)接收到的信號和通過將該信號延遲重復(fù)長度而產(chǎn)生的延遲信號的樣本相關(guān)時，相關(guān)值在前導(dǎo)的開始位置處(即，在幀邊 界處)變?yōu)樽畲笾?。即，在?作730中，確定關(guān)于連續(xù)接收到的信 號計算出的相關(guān)值中的最大值。定時索引被確定為幀邊界索引。如上所述，不同于通過將歸 一化后的相關(guān)值與預(yù)定閾值進(jìn)行比 較來檢測幀邊界的傳統(tǒng)方法，根據(jù)本發(fā)明實施例的檢測方法計算多 個相關(guān)值中的最大值。因此，可以更加精確地檢測幀邊界。根據(jù)本發(fā)明的實施例，基于由發(fā)送系統(tǒng)選擇的FFT尺寸和段的 數(shù)量，接收信號的重復(fù)長度可以具有非整數(shù)值。作為實例，如上所 述，當(dāng)發(fā)送系統(tǒng)選擇1024個FFT和3個段時，前導(dǎo)信號的重復(fù)長 度為341.33。在如上重復(fù)長度為非整數(shù)值的情況下，在現(xiàn)有技術(shù)中， 執(zhí)行與段的數(shù)量一樣多次的過采樣。然而，在本發(fā)明中，通過使用 上取整操作、舍入操作、和下取整操作中的任意一種來將具有非整 數(shù)值的重復(fù)長度近似為整數(shù)值。即，可以通過對重復(fù)長度進(jìn)行近似 而不通過進(jìn)行過采樣來防止石更件和軟件復(fù)雜度的增加。然而，在重復(fù)長度的近似的情況下，在可以防止系統(tǒng)復(fù)雜度增 加的同時，可能降低幀邊界檢測的精確度。然而，仿真結(jié)果表明重 復(fù)長度的近似對幀邊界檢測的精確度沒有什么影響。此外，即使在 由誤差而導(dǎo)致干擾的情況下，誤差可以通過在初始同步才莫塊560的 小區(qū)搜索操作563中獲得的精確的幀檢測定時信息來補(bǔ)償。圖8是示出了在FFT尺寸為1024和段的數(shù)量為3時前導(dǎo)信號 和相關(guān)長度的結(jié)構(gòu)的示圖，例如，前導(dǎo)信號。參考圖8，時域前導(dǎo) 信號包括與CP的預(yù)定長度和FFT尺寸一樣多的樣本。如圖8所示， 通過對非整數(shù)值使用上取整操作、舍入操作、和下取整操作中的任 意一種來將前導(dǎo)信號的重復(fù)長度的樣本數(shù)量確定為341個或342個 樣本。即，通過對341.33的舍入或下取整操作，第一和第三重復(fù)長 度由341個樣本組成。此外，通過上取整操作，第二重復(fù)長度由342個樣本組成。除CP部分之外，這將前導(dǎo)信號的樣本數(shù)量保持為與 FFT尺寸相同的1024個才羊本。即，相關(guān)長度可以包4舌一個循環(huán)前 綴長度和數(shù)量比一幀內(nèi)的重復(fù)長度總數(shù)小一的重復(fù)長度。根據(jù)本發(fā)明的實施例，時域的前導(dǎo)信號包括將重復(fù)長度的樣本 數(shù)量作為其周期的特定信號圖案。從而，在用于圖案確定的自動計 算中所利用的延遲信號是通過使接收信號延遲重復(fù)周期的整數(shù)倍 而獲得的信號。此外，更長的相關(guān)長度提高了計算的精確性。因此， 可以使延遲信號延遲重復(fù)周期的整數(shù)倍的最小值。才艮據(jù)IEEE 802.16d/e標(biāo)準(zhǔn)，圖8所示的前導(dǎo)J言號由通過添加CP 的128個樣本、和FFT尺寸的1024個樣本而獲纟尋的1152個樣本構(gòu) 成。因此，相關(guān)長度為811個樣本，其中，對應(yīng)于重復(fù)長度的341 個樣本被從1152個樣本的總數(shù)中減去。參考圖8，由811個樣本構(gòu)成的相關(guān)長度包括CP。如上所述， CP是復(fù)制與每個所發(fā)送的符號相對應(yīng)的時域信號的后一部分中的 一部分的長度。從而，在圖8中，第一長度810和第二長度820對 應(yīng)于相同的信號圖案?？梢酝ㄟ^4吏第 一長度810和第二長度820相 關(guān)來獲得最大相關(guān)值。在這種情況下，計算出最大相關(guān)值作為其數(shù) 量等于或小于構(gòu)成信號幀的信號的樣本數(shù)量的相關(guān)值的最大值。除了接收信號延遲操作710、相關(guān)值計算操作720和幀邊界索 引確定操作730之外，根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的幀邊界檢測方法 還可以包4舌當(dāng)幀邊界4企測的結(jié)果對應(yīng)于預(yù)定準(zhǔn)則時，對隨時間連續(xù) 接收到的多個信號重復(fù)操作710、 720和730。即，可以通過重復(fù)這 些操作來進(jìn)一步提高幀邊界檢測的精確度。預(yù)定準(zhǔn)則的實例包括計算出的相關(guān)值的最大峰值何時不夠大 或者重復(fù)計算出的幀邊界索引的間隔偏差何時較大。然而，除了上述準(zhǔn)則之外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用用于重復(fù)構(gòu)成幀邊界檢測的 才喿作的至少一條準(zhǔn)則。此外，根據(jù)本發(fā)明實施例的幀邊界檢測裝置可以包括相關(guān)計 算單元，通過在時域內(nèi)使接收信號的預(yù)定數(shù)量的樣本與延遲信號 (其通過使接收信號延遲預(yù)定周期而獲得)在預(yù)定相關(guān)長度內(nèi)相關(guān) 來計算相關(guān)值；以及最大值確定單元，確定通過重復(fù)該計算而獲得 的多個相關(guān)值中的最大值。圖9是示出了幀邊界檢測裝置的內(nèi)部配置的框圖。參考圖9, 相關(guān)計算單元910使接收信號901和通過使接收信號901延遲預(yù)定 周期而獲得的延遲信號卯2相關(guān)。最大值確定單元920確定通過對 接收信號重復(fù)該計算而獲得的多個相關(guān)值903中的最大值，并且提 取對應(yīng)于最大值的定時索引。圖10示出了相關(guān)計算單元910的內(nèi)部配置的實例。參考圖10, 相關(guān)計算單元910可以包才舌預(yù)定長度的移位寄存器1010、共輒器 1020、乘法器1030、和求和器1040。在這種情況下，移4立寄存器 1010臨時存儲用于相關(guān)值的計算的接收信號。共軛器1020計算存 儲在移位寄存器1010中的接收信號卯l的第一樣本1002的復(fù)共軛^ 1004。乘法器1030將通過共輒器1020計算出的復(fù)共輒1004與存 卡者在移位寄存器1010中的4妻收信號901的第二沖羊本1003相乘。每 當(dāng)4妄收信號901的另一樣本#1存儲在移位寄存器1010中時，求和 器1040就對通過乘法器1030計算出的乘積1005的結(jié)果求和。存儲在圖10的移位寄存器1010中的r(l), r(2), ...， r(341)和 r(342)分別表示接收信號901的第一樣本，第二樣本，...，第341 樣本和第342樣本。即，當(dāng)通過使用移位寄存器來構(gòu)造產(chǎn)生延遲信 號的電路時，僅需要用于存儲由延遲長度確定的尺寸的存儲空間，而不需要用于存儲整個接收信號和整個延遲信號的存儲空間。因 》匕，可以更有凌文;也構(gòu)造該裝置。此外，圖11示出了求和器1040的內(nèi)部配置的實例。參考圖11， 求和器1040可以包括加法器/減法器。在這種情況下，加法器/減法 器在每次乘積1005結(jié)果的加法計算時均將第一延遲結(jié)果1102和第 二延遲結(jié)果與乘積1101的結(jié)果相加或者相減。在這種情況下，每 當(dāng)對隨時間連續(xù)接收到的信號901計算乘積1005的加法結(jié)果時， 第一延遲結(jié)果1102和第二延遲結(jié)果通過使乘積1005的力。法結(jié)果以 及乘積1005的累加和分別延遲預(yù)定周期而產(chǎn)生。如圖11所示，第一延遲結(jié)果通過使乘積結(jié)果延遲與"^妄收信號 的樣本數(shù)量(例如，811個樣本)相對應(yīng)的樣本周期而產(chǎn)生。在這 種情況下，第一延遲結(jié)果通過第一延遲線1110輸出。同樣，第二延 遲結(jié)果通過使乘積的求和結(jié)果延遲一個樣本周期而產(chǎn)生。在這種情 況下，第二延遲結(jié)果通過第二延遲線1130輸出。加法器/減法器1120包^^/口法器和減法器。加法器^1尋第二延遲 結(jié)果與對另一樣本進(jìn)行加法計算得到的乘積1101的結(jié)果相加。減法器從第二延遲結(jié)果中減去第 一延遲結(jié)果。具體地，第一延遲線和第二延遲線可以凈皮構(gòu)造為移位寄存器。 在這種情況下，移位寄存器對應(yīng)于第一延遲線的長度為811個樣本。 這是基于相關(guān)長度的尺寸而確定的。此外，移位寄存器對應(yīng)于第二 延遲線的長度為l個樣本。如上所述，當(dāng)利用移位寄存器構(gòu)造求和 器1040時，該裝置的存〗諸空間會更加有效。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，求和器1040還可以包括用于計 算通過加法器/減法器1120求和得到的乘積1006結(jié)果的絕對值或其 絕對值平方的絕對值計算器或者平方絕對值計算器1140。即，如果必要，可以輸出包括加法計算的輸出。在前導(dǎo)信號的每個重復(fù)長度 的信號完全匹配以及重復(fù)長度的邊界被精確設(shè)置的理想環(huán)境下，乘積1006的結(jié)果具有實值。然而，在受到由信道變化導(dǎo)致的采才羊i吳 差和信號失真、以及通過對重復(fù)長度的邊界進(jìn)4亍近似而導(dǎo)致的i吳差 干擾的實際前導(dǎo)信號中，乘積1006的結(jié)果(即，相關(guān)值)變?yōu)閺?fù) 值。因此，需要絕對值或絕對值的平方用于對表示為復(fù)值的相關(guān)^直 的大小進(jìn)行比較。圖12示出了構(gòu)成求和器1040的加法器/減法器1120的明確國己 置的實例。如上所述，加法器/減法器1120包括通過預(yù)定時鐘信號 1203激活的加法器和減法器。加法器可以在時鐘信號1203的上升 沿處將乘積1101的加法結(jié)果添加到加法運算1201的累加結(jié)果中。 在這種情況下，加法器的輸出連接至減法器的輸入，這使減法器能 夠在時鐘信號1203的下降沿的情況下從減法運算1202的結(jié)果中減 去第一延遲結(jié)果1102。當(dāng)輸入開始上升一次并隨后下降一次的時4中 信號時，從減法器的輸出端子輸出加法器/減法器1120的輸出4直 1006。此外，當(dāng)時鐘4言號在下降一次之后上升一次時，加法器/減法 器1120可以具有減法器的輸出可以連接至加法器的輸入的配置。 此夕卜，力口法器/減法器1120可以具有可以在時鐘信號1203的下降沿 的情況下觸發(fā)加法器以及可以在時鐘信號1203的上升沿的情況下 觸發(fā)減法器的配置。即，構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明實施例的幀邊界檢測裝置 的加法器/減法器1120的內(nèi)部配置并不限于圖12所示的實例。圖13是示出了圖9所示的最大^f直確定單元920的內(nèi)部配置的 實例的框圖。如圖13所示，最大值確定單元920可以包括相關(guān)值輸入單元 1310、最大值存儲單元1320和比較器1330。相關(guān)值輸入單元1310 接收對隨時間另外接收到的信號計算出的相關(guān)值903。最大值存4諸 單元1320存儲現(xiàn)有的最大值(其被與另外接收到的相關(guān)值卯3進(jìn)行比較)以及與其對應(yīng)的索引信息。比較器1330輸出另外接收到 的相關(guān)值和現(xiàn)有的最大值之間的較大值作為更新后的最大值。在這 種情況下，比較器1330的輸出(即，更新后的最大值)被存儲在 最大值存儲單元1320中。根據(jù)以上配置，必須存儲所有計算出的 相關(guān)值以獲得最大值。即，僅存儲當(dāng)前的最大值和與其對應(yīng)的索引 信息。因此，可以筒化該裝置的配置并且還可以減小存4諸空間。才艮據(jù)本發(fā)明的另 一 個實施例的幀邊界檢測裝置可以包括4妄收 從基于OFDM/OFDMA的無線通信系統(tǒng)發(fā)送的信號的便攜式裝置。在本說明書中所使用的"便攜式裝置"包括通信裝置，例如， 個人數(shù)字蟲奪窩(PDC)電話、個人通信服務(wù)(PCS)電話、個人手 持電話系統(tǒng)(PHS)電話、碼分多址(CDMA) -2000 (IX, 3X ) 電話、寬帶CDMA電話、雙帶/雙才莫式電話、全球移動通信標(biāo)準(zhǔn) (GSM )電話、移動寬帶系統(tǒng)(MBS )電話、數(shù)字多i某體廣4番(DMB ) 終端、智能電話、和正交頻分復(fù)用(OFDM )及OFDMA通信裝置； 便攜式終端，例如，個人數(shù)字助手(PDA)、手持PC、筆記本式計 算機(jī)、膝上型計算機(jī)、WiBro終端、MP3播放器、和MD播放器； 以及所有類型的基于手持的無線通信裝置，包括提供國際漫游月良務(wù) 和擴(kuò)展的移動通信服務(wù)的國際移動電信(IMT) -2000。此外，"侵_ 攜式裝置"可以包括預(yù)定的通信才莫塊，例如，OFDMA才莫塊、CDMA 模塊、藍(lán)牙模塊、紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(IrDA)模塊、有線/無線LAN卡 和*提供有能夠經(jīng)由GPS追蹤位置的全球定位系統(tǒng)(GPS )芯片的無 線通信裝置。此外，"便攜式裝置"還可以包括能夠播放多媒體以 及執(zhí)行特定計算操作的微處理器。此夕卜，在本說明書中所使用的"數(shù)字通信系統(tǒng)"可以是基于IEEE 802.16d/e標(biāo)準(zhǔn)、WiBro、和WiMAX中的任意一種的無線通信系統(tǒng)。圖14是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的幀邊界檢測方法及裝置的 仿真結(jié)果的曲線圖。
參考圖14，示出了通過采用根據(jù)本發(fā)明實施例的檢測接收信號 的幀邊界的方法而得到的仿真結(jié)果。當(dāng)應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明實施例的幀 邊界檢測方法時，檢測到的具有最大相關(guān)值輸出的定時是第1152 個符號。因此，可以將第1152個符號確定為幀邊界?？梢钥闯觯?利用通過將CP和一幀內(nèi)的FFT的總數(shù)相加而獲得的結(jié)果所確定的 幀邊界沒有誤差。
如上所述，本發(fā)明可以應(yīng)用于通常的數(shù)字通信系統(tǒng)。然而，在 基于OFDM/OFMDA的數(shù)字通信系統(tǒng)中的便攜式裝置的情況下，必 須快速且精確地檢測發(fā)送信號的幀邊界，以建立與對應(yīng)于包括i"更攜 式裝置的小區(qū)的RAS的連接并穩(wěn)定地與RAS傳送數(shù)據(jù)。
即，基于通過4艮據(jù)本發(fā)明實施例的幀邊界檢測方法及裝置而才企 測到的幀邊界，對相應(yīng)幀的頻率偏移進(jìn)行估計?？梢酝ㄟ^位于幀邊 界的前導(dǎo)信號來搜索包括便攜式裝置的小區(qū)。本發(fā)明的實施例涉及 一種用于快速且精確地檢測建立與RAS的連接以及穩(wěn)定地與RAS 傳送數(shù)據(jù)所必需的幀邊界信息的方法及裝置。因此，本發(fā)明應(yīng)用于 安裝在便攜式裝置中的幀邊界檢測裝置，特別是在基于 OFDM/OFMDA的凄t字通4言系鄉(xiāng)克中。
本發(fā)明的實施例包括計算機(jī)可讀介質(zhì)，該介質(zhì)包括實現(xiàn)通過計 算才幾具體化的各種4喿作的計算才幾指令。該介質(zhì)還可以單獨地或者與 程序指令結(jié)合地包括數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、表格等。介質(zhì)和程序指 令可以是為了本發(fā)明的目的而特別設(shè)計和構(gòu)造的介質(zhì)和程序指令， 或者它們可以是在計算機(jī)軟件領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知并可得到的 那類介質(zhì)和程序指令。計算機(jī)可讀介質(zhì)的實例包括諸如硬盤、軟 盤和石茲帶的》茲介質(zhì)；-清如CD ROM盤的光學(xué)介質(zhì)；-渚如光磁專欠盤的磁光介質(zhì)；以及被具體配置為存儲并執(zhí)行程序指令的硬件裝置， 例如，只讀存儲器件(ROM)和隨機(jī)存取存儲器(RAM)。介質(zhì)還 可以是諸如光線路或金屬線、波導(dǎo)管等的傳輸介質(zhì)，包括傳輸表示 程序指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等的信號的載波。程序指令的實例包括諸如由 編譯器生成的機(jī)器代碼以及包括可由使用解釋器的計算機(jī)執(zhí)4亍的 高級語言^碼的文件。
盡管已示出并描述了本發(fā)明的 一 些示例'性，但本發(fā)明并不限于 上述實施例。相反地，本領(lǐng)域4支術(shù)人員應(yīng)理解，在不背離由所附4又 利要求及其等同物限定的本發(fā)明的原理和精神的前提下，可以對這 些實施例進(jìn)行改變。
權(quán)利要求
1.一種在數(shù)字通信系統(tǒng)中檢測接收信號的幀邊界的方法，所述方法包括通過將所述接收信號延遲預(yù)定周期來產(chǎn)生延遲信號；通過在時域內(nèi)使所述接收信號與所述延遲信號在預(yù)定相關(guān)長度內(nèi)相關(guān)來計算相關(guān)值；以及將與多個相關(guān)值中的最大值對應(yīng)的定時索引確定為幀邊界索引。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述^t字通信系統(tǒng)是基于 正交頻分復(fù)用(OFDM)或正交頻分多址(OFDMA)的無線 通信系統(tǒng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述接收信號是傅立葉變 換后的時域信號并且包括以預(yù)定時間周期重復(fù)的重復(fù)長度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述重復(fù)長度通過對非整 數(shù)值進(jìn)行上取整操作、舍入操作、和下取整才喿作中的任意一種 來確定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述相關(guān)長度包括一個循 環(huán)前綴長度以及數(shù)量比一幀內(nèi)的重復(fù)長度總數(shù)d、一的重復(fù)長度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述重復(fù)長度是341個樣本和342個樣本中的任意一種，所述循環(huán)前綴的長度為128個樣本， 所述相關(guān)長度為811個樣本，以及 所述延遲周期為341個樣本。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括當(dāng)幀邊界才全測的結(jié)果對應(yīng)于預(yù)定準(zhǔn)則時，對隨時間連續(xù) 接收到的多個信號重復(fù)進(jìn)行所述接收信號的延遲、所述相關(guān)值 的計算和所述幀邊界索引的確定。
8. —種幀邊界索引才企測裝置，包4舌相關(guān)計算單元，通過在時域內(nèi)使接收信號的預(yù)定數(shù)量的 樣本與通過將所述接收信號延遲預(yù)定周期而獲得的延遲信號 在預(yù)定相關(guān)長度內(nèi)相關(guān)來計算相關(guān)值；以及最大值確定單元，確定多個相關(guān)值中的最大值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述幀邊界索引檢測裝置 包4舌在^妄收/人基于OFDM和OFDMA中的至少一種的無線通 信系統(tǒng)發(fā)送的信號的便攜式裝置中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述相關(guān)計算單元包括預(yù)定長度的移位寄存器，臨時存儲用于相關(guān)值的所述計 算的所述接收信號；共軛器，計算存儲在所述移位寄存器中的所述接收信號 的第一樣本的復(fù)共軛；乘法器，將通過所述共軛器計算出的所述復(fù)共軛與存儲 在所述移位寄存器中的所述接收信號的第二樣本相乘；以及求和器，每當(dāng)所述接收信號的另一樣本被存儲在所述移 位寄存器中時，對通過所述乘法器計算出的乘積的結(jié)果求和。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的裝置，其中，所述求和器包括第一延遲線，通過將所述乘積的結(jié)果延遲與所述接收信 號的多個樣本相對應(yīng)的多個樣本周期來產(chǎn)生第一延遲結(jié)果；第二延遲線，通過將所述乘積的求和結(jié)果延遲一個才羊本 周期來產(chǎn)生第二延遲結(jié)果；以及加法器/減法器，將所述乘積的結(jié)果加到所述第二延遲結(jié) 果中并從所述第二延遲結(jié)果中減去所述第 一延遲結(jié)果。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述求和器還包括絕 對值計算器或者平方絕對值計算器，計算通過所述加法器和所述減法器獲得的所述求和結(jié)果的絕對值、或者其所述絕對^直的平方。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的裝置，其中，所述移位寄存器的長度 為342，以及所述接收信號包括811個樣本。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述最大值確定單元包括最大值存儲單元，存儲關(guān)于在時間上連續(xù)接收到的所述 多個信號的多個相關(guān)值中的最大值；相關(guān)值輸入單元，接收對隨時間另外接收到的信號計算 出的相關(guān)l直；以及比較器，將存儲在所述最大值存儲單元中的所述最大值 與通過所述相關(guān)值輸入單元接收的所述另外接收到的信號的 計算出的相關(guān)值進(jìn)行比較。
15. —種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，存儲用于實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方 法的程序。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在數(shù)字通信系統(tǒng)中檢測接收信號的幀邊界的方法，該方法包括通過將接收信號延遲預(yù)定周期來產(chǎn)生延遲信號；通過在時域內(nèi)使接收信號與延遲信號在預(yù)定相關(guān)長度內(nèi)相關(guān)來計算相關(guān)值；以及將與通過重復(fù)該計算而獲得的多個相關(guān)值中的最大值對應(yīng)的定時索引確定為幀邊界索引。根據(jù)本發(fā)明的實施例，在包括循環(huán)前綴的有限長度內(nèi)執(zhí)行時域內(nèi)的相關(guān)計算而不進(jìn)行過采樣。因此，可以提高幀邊界檢測的精確度，并且還可以降低硬件和軟件的復(fù)雜度。
文檔編號H04L7/02GK101405985SQ200780009905
公開日2009年4月8日 申請日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月29日
發(fā)明者尹正男, 崔埈相, 金宰亨 申請人:Posdata株式會社