在数字通信系统中检测接收信号的帧边界的方法及实现该方法的装置的制作方法

专利名称：在数字通信系统中检测接收信号的帧边界的方法及实现该方法的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在数字通信系统中检测*接收信号的帧边界的 方法及装置。
背景技术：
数字通信系统能够在离散时间间隔内发送/接收离散数量的电 形式或光形式的波之一，并且包括发送数据的系统，其中，表示为 数字数据或模拟信息的信息被数字化。随着数字信息量的增加，对能够快速且可靠地交换数字信息的 系统的要求也正在增加。另外，与传统的模拟通^f言系统相比，凄t字 通信系统的优点在于能够容易地重新获得信息以及容易地实J见系 统。因而，凄t字通信系统-故广泛用于商业和军事目的。乂人而，当今 的数字通信系统可以被广泛地用于各种领域，例如，数字广播、有 线/无线互联网、lt字光通信、卫星通信、和凄t字移动通信。大多数数字通信系统将要发送的数字数据(即， 一连串的比特 流)分为固定尺寸的帧单位。*接收才几侧接收连续帧形式的信号，并 且检测帧边界以从接收到的信号中提取正确的数据。在这种情况 下，帧边界表示帧的开始位置或其结束位置。精确的帧边界检测是 信道延迟严重的多径无线通信系统中的重要因素。图1示出了正交频分多址(OFDMA)时分双工(TDD)帧结 构的实例。图1中所示的帧结构遵循电气和电子工程师协会(IEEE) 802.16d/e标准。如图1所示，下行链路(DL )帧是移动基站(即， 无线接入站(RAS))和便携式装置(即，便携式用户站(PSS)) 之间的连接。此外，DL帧包括DL前导、DL子帧和上行链路(UL ) 子帧。在下文中，在本说明书中所4吏用的"前导"是指包括在DL 帧中的DL前导。参考图1，前导被分配给DL帧的第一符号。可以基于根据本 发明的一方面检测到的帧边界来识别前导的开始位置。其开始位置 被识别出的前导被用于估计载波频率偏移以及^t索包括便携式装 置的小区。此外，前导还可以被用于恢复包括在帧中的某一数据符OFDM/OFDMA信号被作为符号单元发送。在时域内连续地发 送OFDM/OFDMA符号的情况下，信号可能由于在多径信道中发生 的符号延迟而重叠或失真。为了防止由于符号延迟引起的信号失 真，在连续符号之间插入保护间隔。在这种情况下，保护间隔长于 最大延迟扩展。OFDM/OFDMA符号周期包括保护间隔和包括要发 送的数据的有效符号周期。接收端接收所发送的在保护间隔之间插 入的符号，如上所述。接收端去除保护间隔并从该符号中提取对应 于有效符号周期的lt据。此后，*接收端对该数据进行解调。为了防 止可能由于子载波的延迟而发生的正交性失真，复制信号中与有效 符号间隔的最后部分相对应的一部分，并在保护间隔中将其插入符 号之前。这被称为循环前缀(CP)。如上所述，由于前导也是一种 OFDM/OFDMA符号，所以CP ^皮插入前导符号之前。图2是示出了才艮据IEEE 802.16d/e标准的,殳式(segment-wise ) 前导发送结构的示图。如图2所示，每段的前导子载波以预定间隔 (例如，在图2中，以3个子载波间隔)排列。如本领域技术人员已知的，将OFDM/OFDMA系统的发送数据经由发送端的快速4專立 叶逆变换(IFFT )模块转换为时域信号，并发送转换后的信号。上 述才喿作^皮应用于构成帧内的第一符号的前导。由于FFT/IFFT的频 移特性，以在时域内周期性地重复的信号的形式接收具有如图2所 示的发送结构的前导。作为实例，当如图2所示的段的数量为3时，时域内的前导信 号包括如图3所示的三个重复长度。如上所述，接收到的前导信号 具有每重复长度重复一次的特性。从而，可以通过使接收信号与通 过使接收信号延迟预定周期(例如，和重复长度一样长)而获得的 信号相关来检测帧边界。然而，当FFT尺寸不是三的倍数时，每个重复长度可以被表示 为非整数值。作为实例，如图3所示，每个重复长度可以被表示为 1024/3 = 341.33个样本。在这种情况下，图3是示出了根据IEEE 802.16d/e标准的当FFT尺寸为1024个样本并且段的凄t量为三时前 导信号的结构的示图。如上所述，数字信号由离散样本构成。因此， 当重复长度被表示为非整数值时，在帧边界检测中可能出现误差 (error )。帧边界检测装置可能由于作为其长度的具有非整数值的重复 长度而经受峰加宽效应。在这种情况下，峰加宽效应表示相对于一 连串连续接收到的信号，接收到的信号和通过将接收到的信号延迟 预定时间而获得的延迟信号的相关性形成了宽峰组(peak group ), 而不是在帧边界索引(index,标记)附近的锐峰。峰加宽效应可能 减d 、帧边界检测的精确度。为了防止出现如上所述的误差的效应，需要过采样三次。然而， 过采样三次还使相关长度增加了三倍。同样，由于需要三次共轭运 算、三次乘法运算等，相关计算复杂度增加了三倍。相关计算复杂度的增加表明实现帧边界4企测方法和装置所需的石更件和丰欠件资源 也会增力口。此外，在传统的帧边界才企测方法中，当准确地设置阈值时，性能可能显著退化。图4是示出了传统的帧边界检测方法的实例的流 程图。参考图4，在传统的帧边界才企测方法中，在才喿作410中，通 过将接收信号延迟预定周期来产生延迟信号。此外，在操作420和 430中，通过使用接收信号和延迟信号来计算接收信号的自相关值 P(n)和乘方R(n)。在操作440中，计算P(n)被归一化为R(n)的比專交 值M(n)。最后，在4喿作450中，将所计算出的M(n)和预定阈j直T2 进4亍比4交以确定帧边界。即，才艮据传统的帧边界4企测方法，通过将归一化后的自相关^直 和预定阈值进行比较来确定帧边界。因此，必须准确地设置阈值。 如果没有适当地设置阈值，则获得多于一个的帧边界索引。这将使 帧边界4企测的可靠性退化。也就是说，传统的帧边界检测方法具有诸如4妄收端的复杂性增 加和检测性能退化的缺点。上述缺点作为限制接收端的低功耗和高 效率i殳计的因素。这些特性可能不适合用于作为当前热点的无线通 信系统的便携式装置的帧边界检测方法。因此，本发明提出了一种能够在使用少量资源的同时更加精确 地检测接收信号中的帧边界的新技术。
发明内容
才支术问题本发明的 一方面在于在数字通信系统中更加精确地冲企测接收 信号中的帧边界。本发明的另一方面在于通过使用接收到的前导信号在时域内 的重复特性来设置能够实现高效检测操作的相关长度。本发明的另一方面在于通过构造包括一个循环前缀长度和凄丈 量比一帧内的重复长度总数d、一的重复长度的相关长度来改进检 测性能并降低复杂度。本发明的另一方面在于通过将确定计算出的自相关值的最大 值而不是将计算出的自相关值和预定阈值进行比较的操作用于帧 边界4全测来改进4企测性能。本发明的另 一方面在于通过使用非整数值的上取整(ceiling ) 运算、舍入运算、和下耳又整(floor)运算中的任意一种来确定构成 前导信号的重复长度，防止了由过采样导致的硬件和软件的复杂度 增力口。本发明的另 一 方面在于实现帧边界检测装置而不用对安装有 该装置的接收端进行过采样，从而能够实现例如低功耗、高效率、 和成本低的便携式装置。本发明的另一方面在于在基于OFDM/OFDMA的无线通4言系 统中通过精确的边界检测而使便携式用户站(PSS)能够利用准确 的定时接入远程接入站(RAS)，来改进整个系统和网络性能。本发明的另 一 方面在于当每个帧边界检测的结果对应于预定 准则时，通过对多个连续接收到的帧重复帧边界检测来获得稳定的 检测性能。技术方案根据本发明的一个方面，提供了 一种在数字通信系统中检测接收信号的帧边界的方法，该方法包括通过将接收信号延迟预定周 期来产生延迟信号；通过在时域内使接收信号与延迟信号在预定相 关长度内相关来计算相关值；以及将与通过重复该计算而获得的多 个相关值中的最大值对应的定时索引确定为帧边界索引。根据本发明的另一方面，提供了一种帧边界检测装置，包括 相关计算单元，通过在时域内使接收信号的预定数量的样本与通过 将接收信号延迟预定周期而获得的延迟信号在预定相关长度内相 关来计算相关值；以及最大值确定单元，确定通过重复该计算而获 得的多个相关值中的最大值。有益效果根据本发明实施例的帧边界检测方法和装置可以通过确定通 过重复计算而获得的多个相关值中的最大值以及计算在最大相关 值时的定时索引作为帧边界索《1来提高帧边界检测的精确度。此外，才艮据本发明实施例的帧边界4企测方法和装置可以通过^f吏 前导信号的重复长度近似为整数值(这有点困难，还可类似于"在 计算相关值时使前导信号的重复长度近似为整数而不对接收到的 信号进行过采样")来利用相关信号中的非过采样信号。因此，可 以减小用于相关计算的信号的样本数量(即，相关长度)，并且可 以降低帧边界检测方法和装置的复杂度。长度的傅立叶变换后的时域信号以及还利用时域内的前导信号的周期性重复特性，来自动计算时域内的接收信号以及通过使接收信 号延迟预定周期而获得的延迟信号。在这种情况下，不必每次均将 接收信号转换至频域以检测帧边界。因此，可以提高帧边界检测速 度。此外，可以通过仅使用少量的资源来构造釆用该帧边界检测方 法的装置。此外，根据本发明实施例的帧边界检测方法及装置确定包括一 个循环前缀长度和数量比一帧内的重复长度总数d、一的重复长度 的相关长度。因此，可以以最大相关长度执行相关计算，其中，可 以提高相关计算的精确度并且可以减轻计算负担。由此，可以快速 JU青确i也^企测帧边界。此外，在基于OFDM/OFDMA的无线通信系统中，才艮才居本发明 实施例的帧边界4全测方法及装置可以快速且4青确地一企测发送信号 的帧边界。因此，可以更有效地构造采用或包4舌该方法和/或装置的 便携式装置。此外，才艮据本发明实施例的帧边界4全测方法及装置确定重复长 度为341个和342个样本中的任一种，CP长度为128个样本，相 关长度为811个样本，以及延迟周期为341个样本。因此，在根据 IEEE 802.16d/e标准的基于OFDM/OFDMA的无线通信系统中，可 以通过适当的方法4企测帧边界，其中，FFT尺寸为1024个样本， 以及l殳的凄t量为3。号延迟预定周期来重复地产生延迟信号，通过在时域内使接收信号 和延迟信号在预定相关长度内相关来计算相关值，以及将与多个相 关值中的最大值对应的定时索引确定为帧边界索引，来4是高帧边界 检测的精确度。此外，根据本发明实施例的帧边界检测装置包括相关计算单 元，通过在时域内使接收信号的预定数量的样本与通过使接收信号 延迟预定周期而获得的延迟信号在预定相关长度内相关来计算相 关值；以及最大值确定单元，确定通过重复该计算而获得的多个相 关值中的最大值。即，简化了该装置的配置。因此，可以4是高该装 置的操作速度，并且可以降低功耗和制造成本。此外，才艮据本发明实施例的帧边界才全测装置的相关计算单元包 括移位寄存器、共轭器、乘法器和求和器。因此，可以减少用于相 关计算的存储资源并且可以提高该装置的操作性能。此外，构成相关计算单元的求和器可以包括第一延迟线、第二 延迟线和加法器/减法器。因此，可以减少用于对乘积的结果求和的 存储资源。此外，求和器可以包括绝对值计算器或平方绝对值计算器。因 此，可以通过估计由信道引起的信号失真、采样误差、和通过将重 复长度近似为整数值而引起的误差来适当地补偿由误差导致的影 响。因此，可以计算可比專交的实相关j直。此外，才艮据本发明实施例的帧边界4企测装置的最大值确定单元 可以包括最大值存储单元、相关值输入单元、和比较器。因此，可 以通过仅存储当前相关值和与其对应的索引信息，即，不通过存储 通过重复该相关而获得所有相关值，来有效地利用该装置的存储资 源。


从结合附图得到的以下详细描述中，本发明的以上和/或其他方 面和优点将变得显而易见并更加容易理解，其中图1是示出了 IEEE 802.16d/e标准的OFDMATDD帧结构的实 例的示图；图2是示出了根据本发明所属技术领域的用于帧边界检测方法 及装置的DL前导的段式前导发送结构的示图；图3是示出了时域前导信号的结构的示图；图4是示出了通过将归一化后的相关值和预定阈值进行比较来 确定帧边界的传统帧边界检测方法的流程图；的数字通信系统的配置的框图；置的数字通信系统中作为接收端的 一 个元件的初始同步才莫块的内 部配置的^f匡图；图7是示出了根据本发明实施例的帧边界检测方法的流程图；的时域前导信号和相关长度的结构的示图；图9是示出了根据本发明实施例的帧边界检测装置的内部配置 的框图；图10是示出了作为根据本发明实施例的帧边界检测装置的元 件的相关计算单元的内部配置的实例的示图；图11是示出了作为才艮据本发明实施例的帧边界4企测装置的相 关计算单元的元件的求和器的内部配置的实例的示图；器/减法器的内部配置的实例的示图；图13是作为根据本发明实施例的帧边界检测装置的元件的最 大值确定单元的内部配置的实例的框图；仿真结果的曲线图。
具体实施方式
现在，将对本发明的实施例进行详细描述，在附图中示出了本 发明的实例，其中，在全文中类似的参考标号是指类似的元件。以 下，通过参考附图来描述实施例以解释本发明。在下文中，作为实例，将描述根据本发明的示例性实施例的在 基于OFDM/OFDMA (其为OFDM的特殊类型)的无线通信系统 中才企测帧边界的方法。然而，本发明并不限于此。即，按照帧单位 发送数字数据。此外，该帧包括能够识别帧边界的特定类型的识别 符，例如，DL前导。因此，本发明可以应用于用于使用这种识别 符来检测帧边界的所有方法及装置。的数字通信系统的配置的框图。此外，图6是示出了构成数字通信 系统的接收端的初始同步才莫块560的内部配置的框图。参考图5和图6，通信系统500包括发送端、信道和接收端。 发送端包括编码器510、交织器520、符号映射单元530、快速傅立 叶逆变换(IFFT)才莫块540和循环前缀(CP)添加器550。编码器 510将源信息转换为数字类型或者通过从表示为数字值的信息中去除冗余信息或多余信息来将源信息压缩为适合于发送的类型。如上 编码后的凄t字数据对于在块单元中的特定位置中发生的突发確晉误具有纟艮小的容限。因此，必须经由交织器520通过交织处理来4吏构 成数据的位分散。经由交织器520分散并由位串组成的数据被转换为适合于作为 符号单元发送的类型。符号映射单元530利用具有特定频率、特定 相位和特定幅度的载波来映射每个数据符号。采用使映射后的数据符号对应于物理子载波信号的各种方法。作为实例，可以采用使用 IFFT模块540将映射后的数据符号转换为时域信号的方法。当经由 产生信道延迟的介质(例如，多径衰落环境)传送时域转换后的信 号时，必须添加CP以防止如上所述的符号延迟。CP添力卩器550用 于添力口 CP。被处理为适合于发送的类型的数据经由各种类型的有线/无线 信道被发送至接收端。在这种情况下，通过信道的信号可能由于噪 声等而失真。因此，在操作561中，接收端检测接收到的信号中的 帧的边界，其中，帧为数据的发送单位。在操作562中，接收端估 计关于根据检测到的帧边界指定的每个帧的子载波频率偏移。而 且，在操作563中，通过使用估计出的偏移值来搜索包括接收端(例 如，便携式装置)的小区。即，执行初始同步。作为根据本发明的 帧边界检测装置的另一个实例，在操作563中小区搜索装置搜索更 精确的帧边界索引之前，在操作561中帧边界检测装置可以检测近 似的边界索引。当初始同步模块560校正信道的频率偏移，例如，基于根据检 测到的边界识别出的帧信息建立与发送端、与对应小区相对应的 RAS的连接时，可以通过以下描述的处理来4企测所发送的数据。^接收端通过〗吏用CP去除器570去除添加到时域信号中的CP。 此后，接收端将从其中去除了 CP的时域信号经由FFT模块580转 换为频域信号。解调器590从每个频域信号中提取符号信息。此外， 解调器590还通过将所提取的符号信息输入到解交织器5100中并 重新排列分散后的位串来重新构造原始发送消息。最后，解码器 5110用于获耳又在发送端纟皮编码并压缩的源信息。如上所述，4艮据本发明实施例的帧边界4企测方法及装置在完成 初始同步处理中是非常重要的。扭Z亍初始同步处理以/人在凄t字通信 系统的接收端中接收到的信号提取原始发送消息。而且，才艮据本发明实施例的帧边界4企测方法用于估计由信道引 起的频率偏移以及搜索包括便携式装置的小区。另外，为了与传统 技术进行精确比较，对本发明的详细描述将限于基于 OFDM/OFDMA的无线通信系统。然而，本发明并不限于此。即， 当按照帧单位发送数字数据并且该帧包括用于识别帧边界的特定 类型的识别符(例如，DL前导)时，本发明可应用于任何使用识 别符的帧边界4企测方法及装置。图7是示出了根据本发明实施例的检测接收信号的帧边界的方 法的流程图。如图7所示，在才喿作710中，通过偵j妄收信号延迟预 定周期来产生延迟信号。在操作720中，计算接收信号与延迟信号 之间的相关值。在操作730中，将与通过重复该计算而获得的多个 相关值中的最大值对应的定时索引确定为帧边界索引。根据如图7所示的这些操作的实施例的通过使接收信号与延迟 信号(其通过使接收信号延迟预定周期而获得)自相关来^r测帧边 界的方法基于位于帧边界的前导信号在时域内的周期重复特性。重 复信号图案(pattern)的长度是重复长度。当信号的预定数量的样 本关于连续接收到的信号和通过将该信号延迟重复长度而产生的延迟信号的样本相关时，相关值在前导的开始位置处(即，在帧边 界处)变为最大值。即，在揭:作730中，确定关于连续接收到的信 号计算出的相关值中的最大值。定时索引被确定为帧边界索引。如上所述，不同于通过将归 一化后的相关值与预定阈值进行比 较来检测帧边界的传统方法，根据本发明实施例的检测方法计算多 个相关值中的最大值。因此，可以更加精确地检测帧边界。根据本发明的实施例，基于由发送系统选择的FFT尺寸和段的 数量，接收信号的重复长度可以具有非整数值。作为实例，如上所 述，当发送系统选择1024个FFT和3个段时，前导信号的重复长 度为341.33。在如上重复长度为非整数值的情况下，在现有技术中， 执行与段的数量一样多次的过采样。然而，在本发明中，通过使用 上取整操作、舍入操作、和下取整操作中的任意一种来将具有非整 数值的重复长度近似为整数值。即，可以通过对重复长度进行近似 而不通过进行过采样来防止石更件和软件复杂度的增加。然而，在重复长度的近似的情况下，在可以防止系统复杂度增 加的同时，可能降低帧边界检测的精确度。然而，仿真结果表明重 复长度的近似对帧边界检测的精确度没有什么影响。此外，即使在 由误差而导致干扰的情况下，误差可以通过在初始同步才莫块560的 小区搜索操作563中获得的精确的帧检测定时信息来补偿。图8是示出了在FFT尺寸为1024和段的数量为3时前导信号 和相关长度的结构的示图，例如，前导信号。参考图8，时域前导 信号包括与CP的预定长度和FFT尺寸一样多的样本。如图8所示， 通过对非整数值使用上取整操作、舍入操作、和下取整操作中的任 意一种来将前导信号的重复长度的样本数量确定为341个或342个 样本。即，通过对341.33的舍入或下取整操作，第一和第三重复长 度由341个样本组成。此外，通过上取整操作，第二重复长度由342个样本组成。除CP部分之外，这将前导信号的样本数量保持为与 FFT尺寸相同的1024个才羊本。即，相关长度可以包4舌一个循环前 缀长度和数量比一帧内的重复长度总数小一的重复长度。根据本发明的实施例，时域的前导信号包括将重复长度的样本 数量作为其周期的特定信号图案。从而，在用于图案确定的自动计 算中所利用的延迟信号是通过使接收信号延迟重复周期的整数倍 而获得的信号。此外，更长的相关长度提高了计算的精确性。因此， 可以使延迟信号延迟重复周期的整数倍的最小值。才艮据IEEE 802.16d/e标准，图8所示的前导J言号由通过添加CP 的128个样本、和FFT尺寸的1024个样本而获纟寻的1152个样本构 成。因此，相关长度为811个样本，其中，对应于重复长度的341 个样本被从1152个样本的总数中减去。参考图8，由811个样本构成的相关长度包括CP。如上所述， CP是复制与每个所发送的符号相对应的时域信号的后一部分中的 一部分的长度。从而，在图8中，第一长度810和第二长度820对 应于相同的信号图案。可以通过4吏第 一长度810和第二长度820相 关来获得最大相关值。在这种情况下，计算出最大相关值作为其数 量等于或小于构成信号帧的信号的样本数量的相关值的最大值。除了接收信号延迟操作710、相关值计算操作720和帧边界索 引确定操作730之外，根据本发明的另一实施例的帧边界检测方法 还可以包4舌当帧边界4企测的结果对应于预定准则时，对随时间连续 接收到的多个信号重复操作710、 720和730。即，可以通过重复这 些操作来进一步提高帧边界检测的精确度。预定准则的实例包括计算出的相关值的最大峰值何时不够大 或者重复计算出的帧边界索引的间隔偏差何时较大。然而，除了上述准则之外，本领域技术人员可以采用用于重复构成帧边界检测的 才喿作的至少一条准则。此外，根据本发明实施例的帧边界检测装置可以包括相关计 算单元，通过在时域内使接收信号的预定数量的样本与延迟信号 (其通过使接收信号延迟预定周期而获得)在预定相关长度内相关 来计算相关值；以及最大值确定单元，确定通过重复该计算而获得 的多个相关值中的最大值。图9是示出了帧边界检测装置的内部配置的框图。参考图9, 相关计算单元910使接收信号901和通过使接收信号901延迟预定 周期而获得的延迟信号卯2相关。最大值确定单元920确定通过对 接收信号重复该计算而获得的多个相关值903中的最大值，并且提 取对应于最大值的定时索引。图10示出了相关计算单元910的内部配置的实例。参考图10, 相关计算单元910可以包才舌预定长度的移位寄存器1010、共辄器 1020、乘法器1030、和求和器1040。在这种情况下，移4立寄存器 1010临时存储用于相关值的计算的接收信号。共轭器1020计算存 储在移位寄存器1010中的接收信号卯l的第一样本1002的复共轭^ 1004。乘法器1030将通过共辄器1020计算出的复共辄1004与存 卡者在移位寄存器1010中的4妻收信号901的第二冲羊本1003相乘。每 当4妄收信号901的另一样本#1存储在移位寄存器1010中时，求和 器1040就对通过乘法器1030计算出的乘积1005的结果求和。存储在图10的移位寄存器1010中的r(l), r(2), ...， r(341)和 r(342)分别表示接收信号901的第一样本，第二样本，...，第341 样本和第342样本。即，当通过使用移位寄存器来构造产生延迟信 号的电路时，仅需要用于存储由延迟长度确定的尺寸的存储空间，而不需要用于存储整个接收信号和整个延迟信号的存储空间。因 》匕，可以更有凌文;也构造该装置。此外，图11示出了求和器1040的内部配置的实例。参考图11， 求和器1040可以包括加法器/减法器。在这种情况下，加法器/减法 器在每次乘积1005结果的加法计算时均将第一延迟结果1102和第 二延迟结果与乘积1101的结果相加或者相减。在这种情况下，每 当对随时间连续接收到的信号901计算乘积1005的加法结果时， 第一延迟结果1102和第二延迟结果通过使乘积1005的力。法结果以 及乘积1005的累加和分别延迟预定周期而产生。如图11所示，第一延迟结果通过使乘积结果延迟与"^妄收信号 的样本数量(例如，811个样本)相对应的样本周期而产生。在这 种情况下，第一延迟结果通过第一延迟线1110输出。同样，第二延 迟结果通过使乘积的求和结果延迟一个样本周期而产生。在这种情 况下，第二延迟结果通过第二延迟线1130输出。加法器/减法器1120包^^/口法器和减法器。加法器^1寻第二延迟 结果与对另一样本进行加法计算得到的乘积1101的结果相加。减法器从第二延迟结果中减去第 一延迟结果。具体地，第一延迟线和第二延迟线可以净皮构造为移位寄存器。 在这种情况下，移位寄存器对应于第一延迟线的长度为811个样本。 这是基于相关长度的尺寸而确定的。此外，移位寄存器对应于第二 延迟线的长度为l个样本。如上所述，当利用移位寄存器构造求和 器1040时，该装置的存〗诸空间会更加有效。根据本发明的另一个实施例，求和器1040还可以包括用于计 算通过加法器/减法器1120求和得到的乘积1006结果的绝对值或其 绝对值平方的绝对值计算器或者平方绝对值计算器1140。即，如果必要，可以输出包括加法计算的输出。在前导信号的每个重复长度 的信号完全匹配以及重复长度的边界被精确设置的理想环境下，乘积1006的结果具有实值。然而，在受到由信道变化导致的采才羊i吴 差和信号失真、以及通过对重复长度的边界进4亍近似而导致的i吴差 干扰的实际前导信号中，乘积1006的结果(即，相关值)变为复 值。因此，需要绝对值或绝对值的平方用于对表示为复值的相关^直 的大小进行比较。图12示出了构成求和器1040的加法器/减法器1120的明确國己 置的实例。如上所述，加法器/减法器1120包括通过预定时钟信号 1203激活的加法器和减法器。加法器可以在时钟信号1203的上升 沿处将乘积1101的加法结果添加到加法运算1201的累加结果中。 在这种情况下，加法器的输出连接至减法器的输入，这使减法器能 够在时钟信号1203的下降沿的情况下从减法运算1202的结果中减 去第一延迟结果1102。当输入开始上升一次并随后下降一次的时4中 信号时，从减法器的输出端子输出加法器/减法器1120的输出4直 1006。此外，当时钟4言号在下降一次之后上升一次时，加法器/减法 器1120可以具有减法器的输出可以连接至加法器的输入的配置。 此夕卜，力口法器/减法器1120可以具有可以在时钟信号1203的下降沿 的情况下触发加法器以及可以在时钟信号1203的上升沿的情况下 触发减法器的配置。即，构成根据本发明实施例的帧边界检测装置 的加法器/减法器1120的内部配置并不限于图12所示的实例。图13是示出了图9所示的最大^f直确定单元920的内部配置的 实例的框图。如图13所示，最大值确定单元920可以包括相关值输入单元 1310、最大值存储单元1320和比较器1330。相关值输入单元1310 接收对随时间另外接收到的信号计算出的相关值903。最大值存4诸 单元1320存储现有的最大值(其被与另外接收到的相关值卯3进行比较)以及与其对应的索引信息。比较器1330输出另外接收到 的相关值和现有的最大值之间的较大值作为更新后的最大值。在这 种情况下，比较器1330的输出(即，更新后的最大值)被存储在 最大值存储单元1320中。根据以上配置，必须存储所有计算出的 相关值以获得最大值。即，仅存储当前的最大值和与其对应的索引 信息。因此，可以筒化该装置的配置并且还可以减小存4诸空间。才艮据本发明的另 一 个实施例的帧边界检测装置可以包括4妄收 从基于OFDM/OFDMA的无线通信系统发送的信号的便携式装置。在本说明书中所使用的"便携式装置"包括通信装置，例如， 个人数字虫奪窝(PDC)电话、个人通信服务(PCS)电话、个人手 持电话系统(PHS)电话、码分多址(CDMA) -2000 (IX, 3X ) 电话、宽带CDMA电话、双带/双才莫式电话、全球移动通信标准 (GSM )电话、移动宽带系统(MBS )电话、数字多i某体广4番(DMB ) 终端、智能电话、和正交频分复用(OFDM )及OFDMA通信装置； 便携式终端，例如，个人数字助手(PDA)、手持PC、笔记本式计 算机、膝上型计算机、WiBro终端、MP3播放器、和MD播放器； 以及所有类型的基于手持的无线通信装置，包括提供国际漫游月良务 和扩展的移动通信服务的国际移动电信(IMT) -2000。此外，"侵_ 携式装置"可以包括预定的通信才莫块，例如，OFDMA才莫块、CDMA 模块、蓝牙模块、红外数据协会(IrDA)模块、有线/无线LAN卡 和*提供有能够经由GPS追踪位置的全球定位系统(GPS )芯片的无 线通信装置。此外，"便携式装置"还可以包括能够播放多媒体以 及执行特定计算操作的微处理器。此夕卜，在本说明书中所使用的"数字通信系统"可以是基于IEEE 802.16d/e标准、WiBro、和WiMAX中的任意一种的无线通信系统。图14是示出了根据本发明实施例的帧边界检测方法及装置的 仿真结果的曲线图。
参考图14，示出了通过采用根据本发明实施例的检测接收信号 的帧边界的方法而得到的仿真结果。当应用根据本发明实施例的帧 边界检测方法时，检测到的具有最大相关值输出的定时是第1152 个符号。因此，可以将第1152个符号确定为帧边界。可以看出， 利用通过将CP和一帧内的FFT的总数相加而获得的结果所确定的 帧边界没有误差。
如上所述，本发明可以应用于通常的数字通信系统。然而，在 基于OFDM/OFMDA的数字通信系统中的便携式装置的情况下，必 须快速且精确地检测发送信号的帧边界，以建立与对应于包括i"更携 式装置的小区的RAS的连接并稳定地与RAS传送数据。
即，基于通过4艮据本发明实施例的帧边界检测方法及装置而才企 测到的帧边界，对相应帧的频率偏移进行估计。可以通过位于帧边 界的前导信号来搜索包括便携式装置的小区。本发明的实施例涉及 一种用于快速且精确地检测建立与RAS的连接以及稳定地与RAS 传送数据所必需的帧边界信息的方法及装置。因此，本发明应用于 安装在便携式装置中的帧边界检测装置，特别是在基于 OFDM/OFMDA的凄t字通4言系乡克中。
本发明的实施例包括计算机可读介质，该介质包括实现通过计 算才几具体化的各种4喿作的计算才几指令。该介质还可以单独地或者与 程序指令结合地包括数据文件、数据结构、表格等。介质和程序指 令可以是为了本发明的目的而特别设计和构造的介质和程序指令， 或者它们可以是在计算机软件领域中的技术人员已知并可得到的 那类介质和程序指令。计算机可读介质的实例包括诸如硬盘、软 盘和石兹带的》兹介质；-清如CD ROM盘的光学介质；-渚如光磁專欠盘的磁光介质；以及被具体配置为存储并执行程序指令的硬件装置， 例如，只读存储器件(ROM)和随机存取存储器(RAM)。介质还 可以是诸如光线路或金属线、波导管等的传输介质，包括传输表示 程序指令、数据结构等的信号的载波。程序指令的实例包括诸如由 编译器生成的机器代码以及包括可由使用解释器的计算机执4亍的 高级语言^码的文件。
尽管已示出并描述了本发明的 一 些示例'性，但本发明并不限于 上述实施例。相反地，本领域4支术人员应理解，在不背离由所附4又 利要求及其等同物限定的本发明的原理和精神的前提下，可以对这 些实施例进行改变。
权利要求
1.一种在数字通信系统中检测接收信号的帧边界的方法，所述方法包括通过将所述接收信号延迟预定周期来产生延迟信号；通过在时域内使所述接收信号与所述延迟信号在预定相关长度内相关来计算相关值；以及将与多个相关值中的最大值对应的定时索引确定为帧边界索引。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述^t字通信系统是基于 正交频分复用(OFDM)或正交频分多址(OFDMA)的无线 通信系统。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述接收信号是傅立叶变 换后的时域信号并且包括以预定时间周期重复的重复长度。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述重复长度通过对非整 数值进行上取整操作、舍入操作、和下取整才喿作中的任意一种 来确定。
5. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述相关长度包括一个循 环前缀长度以及数量比一帧内的重复长度总数d、一的重复长度。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中所述重复长度是341个样本和342个样本中的任意一种，所述循环前缀的长度为128个样本， 所述相关长度为811个样本，以及 所述延迟周期为341个样本。
7. 根据权利要求1所述的方法，还包括当帧边界才全测的结果对应于预定准则时，对随时间连续 接收到的多个信号重复进行所述接收信号的延迟、所述相关值 的计算和所述帧边界索引的确定。
8. —种帧边界索引才企测装置，包4舌相关计算单元，通过在时域内使接收信号的预定数量的 样本与通过将所述接收信号延迟预定周期而获得的延迟信号 在预定相关长度内相关来计算相关值；以及最大值确定单元，确定多个相关值中的最大值。
9. 根据权利要求8所述的装置，其中，所述帧边界索引检测装置 包4舌在^妄收/人基于OFDM和OFDMA中的至少一种的无线通 信系统发送的信号的便携式装置中。
10. 根据权利要求8所述的装置，其中，所述相关计算单元包括预定长度的移位寄存器，临时存储用于相关值的所述计 算的所述接收信号；共轭器，计算存储在所述移位寄存器中的所述接收信号 的第一样本的复共轭；乘法器，将通过所述共轭器计算出的所述复共轭与存储 在所述移位寄存器中的所述接收信号的第二样本相乘；以及求和器，每当所述接收信号的另一样本被存储在所述移 位寄存器中时，对通过所述乘法器计算出的乘积的结果求和。
11. 根据权利要求IO所述的装置，其中，所述求和器包括第一延迟线，通过将所述乘积的结果延迟与所述接收信 号的多个样本相对应的多个样本周期来产生第一延迟结果；第二延迟线，通过将所述乘积的求和结果延迟一个才羊本 周期来产生第二延迟结果；以及加法器/减法器，将所述乘积的结果加到所述第二延迟结 果中并从所述第二延迟结果中减去所述第 一延迟结果。
12. 根据权利要求11所述的装置，其中，所述求和器还包括绝 对值计算器或者平方绝对值计算器，计算通过所述加法器和所述减法器获得的所述求和结果的绝对值、或者其所述绝对^直的平方。
13. 根据权利要求IO所述的装置，其中，所述移位寄存器的长度 为342，以及所述接收信号包括811个样本。
14. 根据权利要求8所述的装置，其中，所述最大值确定单元包括最大值存储单元，存储关于在时间上连续接收到的所述 多个信号的多个相关值中的最大值；相关值输入单元，接收对随时间另外接收到的信号计算 出的相关l直；以及比较器，将存储在所述最大值存储单元中的所述最大值 与通过所述相关值输入单元接收的所述另外接收到的信号的 计算出的相关值进行比较。
15. —种计算机可读存储介质，存储用于实现权利要求1所述的方 法的程序。
全文摘要
本发明提供了一种在数字通信系统中检测接收信号的帧边界的方法，该方法包括通过将接收信号延迟预定周期来产生延迟信号；通过在时域内使接收信号与延迟信号在预定相关长度内相关来计算相关值；以及将与通过重复该计算而获得的多个相关值中的最大值对应的定时索引确定为帧边界索引。根据本发明的实施例，在包括循环前缀的有限长度内执行时域内的相关计算而不进行过采样。因此，可以提高帧边界检测的精确度，并且还可以降低硬件和软件的复杂度。
文档编号H04L7/02GK101405985SQ200780009905
公开日2009年4月8日 申请日期2007年3月16日 优先权日2006年3月29日
发明者尹正男, 崔埈相, 金宰亨 申请人:Posdata株式会社