一种基于零相关带序列的帧同步检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于无线通信系统的帖同步检测方法，具体是一种基于零相关带 狂eroCorrelationZone,ZC幻序列的帖同步检测方法，属于无线通信技术领域。
【背景技术】
[0002] 在通信系统中，由于信号会受到信道衰落、噪声等影响，在传输过程中产生时延， 进而使得接收端不能正确判断信号的起始点。为了保证系统性能和提高传输质量及发射端 和接收端信号起始点的一致性，必须通过帖检测技术来确定帖的到来，进而通过同步技术 来准确估计出信号的起始点。
[0003] 随着IE邸802. 11设备的涌现，无线局域网技术经历了空前的发展，尤其是与 多输入多输出（MultipleI吨UtMultiple0u1:put,MIMO)和正交频分复用（Orthogonal 化equen巧DivisionMultiplexing, (FDM)技术的结合，使无线传输的速率和质量得到很 大的提高。但是，IE邸802. 11无线局域网（WirelessLocalArea化twork，WLAN)系统具 有随机性，也就是在接收端不能准确知道信号的起始位置。为了确保接收端和发射端信号 的一致性，需要帖检测和同步技术来判断信号帖的到来及信号帖的起始位置。现有的帖检 测技术是基于延时相关算法，在信噪比较低时，为了能够检测到帖，阔值也会设置的较小， 在运种情况下会出现噪声误判为帖的情况，帖检测的误检率会相应的增加，致使不能正确 判断帖的到来。本发明提出的基于零相关带狂eroCorrelationZone,ZC幻序列的帖同步 检测方法，利用互相关算法和自相关算法的联合使用可W克服在低信噪比情况下误检的问 题，能够很好的检测到帖的到来。
【发明内容】
[0004] 发明目的：为了解决在无线通信系统中现有的帖检测和时间同步技术的不足，本 发明提出了一种基于零相关带狂eroCorrelationZone,ZC幻序列的帖同步检测方法，利 用ZCZ序列的良好的自相关性、互相关性W及完全互补的特性设计一种前导序列，根据前 导序列的特性，利用互相关算法和自相关算法的联合使用来判断帖的到来，提高帖同步检 测的准确性。此方法也可W用在时间同步中，系统性能会有很好的改善。 阳0化]为了更清楚的理解本
【发明内容】
，首先介绍一下本发明所设及的ZCZ序列及前导码 的相关知识：ZCZ序列可W用ir(zV，0，Z')来表示，其中，N表示一条ZCZ序列的长度，Q表示 ZCZ序列的条数，Z为零相关区的长度。前导码由短训练字段（ShodTrainingFields,ST巧 和信道估计字段（化annelEstimationFields,CE巧两部分租成。STF包括ZCZ序列的K 次重复，用于自动增益控制（AutomaticGainControl)、帖检测（PacketEstimation)、粗 步页率同步（CoarseFrequencySynchronization)和时间同步（TimingSynchronization)。 CEF包含L个ZCZ序列，对于不同的传输带宽，但它们都有不同符号形式，用+、-来表示，主 要用于信道估计（QiannelEstimation)。
[0006] 对于多天线MIMO系统，发射天线数为NTx,接收天线数为NRx,其中接收天线数不 能大于发射天线数，发射天线数不能大于ZCZ序列的条数，即NRx《NTx，NTx《Q。在发送 端，每一条ZCZ序列组成一条前导码序列，每根发送天线发送一条前导码序列，且不同的天 线发射不同的前导码序列。针对运种发送模式，在接收端每根接收天线的接收信号选择一 条与其他接收天线不同的ZCZ序列进行帖同步检测。
[0007] 技术方案：一种基于零相关带序列的帖同步检测方法，基于ZCZ序列构成前导码 序列，利用前导码序列结构特征设计一种帖同步检测相关方法，所述方法为：首先，接收信 号先与本地ZCZ序列作互相关运算，再对互相关运算的结果作前后符号块之间的共辆点乘 运算，然后取出每个符号块的实部最大值与阔值相比较，根据比较的结果来判断是否有帖 的到来。
[0008] 一种基于零相关带狂ero Correlation Zone, ZC幻序列的帖同步检测方法具体包 括如下步骤：
[0009] 步骤1 :在接收端，接收信号ri(i= 1，2,…，NRx)先和一条与其他接收天线不同的 ZCZ序列作互相关运算，即接收信号与选用的ZCZ序列构成的循环移位矩阵共辆点乘，其中 表示第i根接收天线的接收信号。与之相对应的公式为
[0010]
(公式。
[0011] 其中II表示取绝对值，*表示取共辆，Xi, ,表示第i根接收天线的第j个符号 块，符号块包含N个符号，n表示符号块中的第几个符号，M表示作相关运算的符号块数且 M《K，K为短训练字段（ShodTrainingFields,ST巧包含的ZCZ序列块数，矩阵Zkw表 示选用的ZCZ序列的循环移位矩阵，可W用下式表示 為、出马JV-I???艺!-、2 马-，2之,.，1'乙i、N.…之!3 马，3艺1。1 马a…马-、4
[00。]Zky= ? ' * ?:??? (公式 2) > >' > ? *? ? .?1 ?.??、》' ?' gf,泣.?出H艺I.S4 一乙挣L」淀坤 阳013] 其中Zi,k(i= 1，2,…，NRx,k= 1，2,…，脚表示与第i根接收天线的接收信号Ti 作互相关运算的ZCZ序列的第k个符号，Zkw矩阵的第1列元素为选用的原ZCZ序列，第t列为第t-1列循环右移1位的序列，此时2《t《N。
[0014]步骤2:在步骤1中由（公式1)得到M个符号块，对上面的结果作自相关运算，也 就是将前后符号块对应的互相关值进行共辆点乘运算，公式可W表示为 阳015] 丫i,s= c\s? (公式3) N 阳016]知（公式 4) n=\
[0017]
:公式W
[0018]其中（公式4)表示每一符号块信号的能量，S= 1，2,…，M-1。
[0019] 步骤3:由（公式W得到M-I个符号块，对运M-I个符号块作前后符号块之间的 共辆点乘运算，公式为 阳020] Xim=b\m?bi,m"(公式 6)
[0021]挺" =ix邮1 (4.拆神WW (公式7) 阳〇2引
（公式8)
[0023]其中m= 1，2, ...，M-S。
[0024] 步骤4:由（公式8)得到M-2个符号块，取出每个符号块的实部最大值，用来与阔 值作比较，公式为
[00巧]曰i,m=max{real(n = 1, 2, ...,1-2 (公式 9) 阳0%] 其中max{}为取最大值，real0为取实部。
[0027] 步骤5 :将ai,m，m= 1，2,…，M-2与提前设定的阔值相比较，公式为
[0028]a1C(公式 10) 阳0巧]其中C为设定的阔值。
[0030] 步骤5中具体判断方法为：
[003U 若任意一根接收天线的ai,m，m= 1，2,…，M-2中存在大于等于C的值，则判断为 有帖到来； 阳03引若所有接收天线的ai,m，m= 1，2,…，M-2中不存在大于等于C的值，则判断为没 有帖到来；
[0033] 一种基于零相关带序列的帖同步检测方法也可W应用于时间同步中，时间同步的 原理和帖检测的原理类似，只不过根据前导码的特性，只需要确定第一个负脉冲的位置，就 可W确定时间同步的粗略位置。
[0034] 因为在帖同步检测技术中，需要通过一些值和阔值作比较，进而判断是否有帖的 到来，一般情况下是取出最大值与阔值作比较。在步骤1中通过观察接受信号与本地ZCZ 序列作互相关运算的结果，可W看出每一个符号块的最大值不能很好的突显出来，且结果 并没有一定的规律可循；再对互相关运算的结果作前后符号块之间的共辆点乘运算，可W 使一个符号块中的最大值突显出来，实现起来更加的容易。
[0035] 有益效果：与现有的在帖检测技术中使用的方法相比，本发明提供的基于零相关 带序列的前导码结构，该前导码具有一定的周期性，能够更加方便、灵活的使用。接收信号 序列与本地的ZCZ序列作互相关运算，再对互相关运算的结果作前后符号块之间的共辆点 乘运算，然后取出每个符号块的实部最大值与阔值作比较能够准确的判断帖的到来。此方 法也可W用在粗时间同步中，通过寻找第一个负脉冲来确定信号的位置。
【附图说明】
[0036] 图I为本发明实施例采用的前导码结构图；
[0037]图2为本发明实施例采用的天线的发送模式；
[0038] 图3为本发明基于ZCZ序列的帖同步检测方法的实现的帖检测流程图；
[0039]图4为本发明基于ZCZ序列的帖同步检测方法与延时相关算法误检率对比图，仿 真场景为：540MHz带宽，四个空间数据流。
【具体实施方式】 W40] 下面W毫米波无线局域网（I邸E802