无线系统的帧同步的方法、装置和无线系统.pdf

本发明实施例提供一种无线系统的帧同步的方法、装置和无线系统。无线系统的帧同步的方法包括：将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中N和K为正整数；将K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号；将K个延时信号的每一个与K个延时信号的每一个自身通过相关运算生成第二输出信号；将第一输出信号和第二输出信号进行抵消处理得到一序列数值，在一序列数值中获得最大值作为相关峰值，以根据相关峰值对应的时刻点确定帧头所在的位置。上述技术方案可以增强信号相关性，抑制频偏混叠对信号的影响，所获得的相关峰值能提高帧同步的正确性。

权利要求书一种无线系统的帧同步的方法，其特征在于，包括：
将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中N和K为正整数；
将所述K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号；
将所述K个延时信号的每一个与所述K个延时信号的每一个自身通过相关运算生成第二输出信号；
将所述第一输出信号和所述第二输出信号进行抵消处理得到一序列数值，在所述一序列数值中获得最大值作为相关峰值，以根据所述相关峰值对应的时刻点确定帧头所在的位置。
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号包括：
将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中第K支路输出第K延时信号且所述第K延时信号的延时量为K‑1个所述前导子序列的长度乘以符号周期时间。
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号包括：
将所述K个延时信号分别与前导子序列执行长度为所述前导子序列的长度的相关运算，输出K个第一信号，所述K个第一信号的乘积生成第一输出信号。
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述K个延时信号的每一个与所述K个延时信号的每一个自身通过相关运算生成第二输出信号包括：
将所述K个延时信号通过分别与自身执行长度为所述前导子序列的长度的相关运算，输出K个第二信号，所述K个第二信号的乘积生成第二输出信号。
根据权利要求1至4所述的方法，其特征在于，所述将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号之前，所述方法还包括：
N个接收天线接收M个发射天线发送的发射信号，其中所述M个发射天线中的一个所发送的所述发射信号的前导序列由K个周期排布的所述前导子序列生成，所述前导序列的长度为K倍所述前导子序列的长度，其中M为正整数。
根据权利要求5所述的装置，其特征在于，使用所述方法的无线系统中，所述无线系统的发射天线的个数M≥2且所述无线系统的接收天线的个数N≥2，且所述无线系统的发射机具有2个以上的本振且所述无线系统的接收机具有2个以上的独立的本振。
一种无线系统的帧同步的装置，其特征在于，包括：
延时模块，用于将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中N和K为正整数；
信号相关性增强模块，用于将所述延时模块输出的所述K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号；
相对频偏提取模块，用于将所述延时模块输出的所述K个延时信号的每一个与所述K个延时信号的每一个自身通过相关运算生成第二输出信号；
抵消模块，用于将所述信号相关性增强模块生成的所述第一输出信号和所述相对频偏提取模块生成的所述第二输出信号进行抵消处理得到一序列数值，在所述一序列数值中获得最大值作为相关峰值，以根据所述相关峰值对应的时刻点确定帧头所在的位置。
根据权利要求7所述的装置，其特征在于：
所述延时模块具体用于将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中第K支路输出第K延时信号且所述第K延时信号的延时量为K‑1个所述前导子序列的长度乘以符号周期时间。
根据权利要求7所述的装置，其特征在于：
所述信号相关性增强模块具体用于将所述K个延时信号分别与前导子序列执行长度为所述前导子序列的长度的相关运算，输出K个第一信号，所述K个第一信号的乘积生成第一输出信号。
根据权利要求7所述的装置，其特征在于：
所述相对频偏提取模块具体用于将所述K个延时信号通过分别与所述K个延时信号的每一个自身执行长度为所述前导子序列的长度的相关运算，输出K个第二信号，通过所述K个第二信号乘积生成第二输出信号。
根据权利要求7至10所述的装置，其特征在于，所述延时模块所使用的信号是N个接收天线中的一个所接收的M个发射天线发送的发射信号，其中所述M个发射天线中的一个所发送的所述发射信号的前导序列由K个周期排布的所述前导子序列生成，所述前导序列长度为K倍所述前导子序列长度，其中M为正整数。
根据权利要求11所述的装置，其特征在于，包括所述装置的无线系统中，所述无线系统的发射天线的个数M≥2且所述无线系统的接收天线的个数N≥2且所述无线系统的发射机具有2个以上的独立的本振且所述无线系统的接收机具有2个以上的独立的本振。
一种无线系统，其特征在于，包括发射机、M个发射天线、N个接收天线、接收机，所述接收机包括如权利要求7至12任一所述的无线系统的帧同步的装置：
所述发射机用于生成发射信号并发送到所述M个发射天线；
所述M个发射天线用于向所述N个接收天线发送所述发射信号；
所述N个接收天线用于接收所述M个发射天线发送的发射信号并发送到所述接收机；
所述接收机用于将所述N个接收天线的一路信号进行处理，其中
所述无线系统的帧同步的装置用于将所述N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中N和K为正整数；将所述K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号；将所述K个延时信号的每一个与所述K个延时信号的每一个自身通过相关运算生成第二输出信号；将所述第一输出信号和所述第二输出信号进行抵消处理得到一序列数值，在所述一序列数值中获得最大值作为相关峰值，以根据所述相关峰值对应的时刻点确定帧头所在的位置。
根据权利要求13所述的无线系统，其特征在于：
所述N个接收天线接收所述M个发射天线发送的发射信号，其中所述M个发射天线中的一个所发送的所述发射信号的前导序列由K个周期排布的所述前导子序列生成，所述前导序列长度为K倍所述前导子序列长度，其中M为正整数。
根据权利要求13或14所述的无线系统，其特征在于：
所述无线系统的发射天线的个数M≥2且所述无线系统的接收天线的个数N≥2且所述无线系统的发射机具有2个以上的独立的本振且所述无线系统的接收机具有2个以上的独立的本振。

说明书无线系统的帧同步的方法、装置和无线系统
技术领域
本发明涉及通信领域，并且更具体地，涉及无线系统的帧同步的方法、装置和无线系统。
背景技术
MIMO(英文为multiple input multiple output，中文为多输入多输出)系统是一种频率复用系统，该系统具有较高频谱利用率，与SISO（英文为single input single output，中文为单输入单输出）系统相比，M*N的MIMO系统的频谱利用率是SISO系统的Min(M,N)倍，其中M和N都为大于零的整数，M表示发射天线的个数，N表示接收天线的个数。
根据系统的射频结构和天线间距划分，MIMO系统可以分为集中式的MIMO系统和分布式的MIMO系统。一般来说集中式的MIMO系统的天线间距较小，例如一个基站连接多个天线，多个天线通常被放置于一处。分布式的MIMO系统天线间距较大，例如一个天线连接一个基站，由于每个基站间隔距离较大，所以每个天线间隔距离也较大。分布式MIMO系统与集中式的MIMO系统相比，分布式的MIMO系统能获得更高的分集增益，是未来无线通信MIMO系统发展的重要趋势。
然而，使用现有的帧同步方法，在分布式MIMO系统中会导致帧同步错误。因此，需要一种帧同步方法，能够适用于分布式MIMO系统。
发明内容
本发明实施例提供一种无线系统的帧同步的方法、装置和无线系统，能够提高无线系统的帧同步的准确率。
第一方面，提供了一种无线系统的帧同步的方法，包括：将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中N和K为正整数；将K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号；将K个延时信号的每一个与K个延时信号的每一个自身通过相关运算生成第二输出信号；将第一输出信号和第二输出信号进行抵消处理得到一序列数值，在一序列数值中获得最大值作为相关峰值，以根据相关峰值对应的时刻点确定帧头所在的位置。
在第一种可能的实现方式中，将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号包括：将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中第K支路输出第K延时信号且第K延时信号的延时量为K‑1个前导子序列的长度乘以符号周期时间。
结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，将K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号包括：将K个延时信号分别与前导子序列执行长度为前导子序列的长度的相关运算，输出K个第一信号，K个第一信号的乘积生成第一输出信号。
结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，将K个延时信号的每一个与K个延时信号的每一个自身通过相关运算生成第二输出信号包括：将K个延时信号通过分别与自身执行长度为前导子序列的长度的相关运算，输出K个第二信号，K个第二信号的乘积生成第二输出信号。
结合第一方面或第一方面的上述可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号之前，方法还包括：N个接收天线接收M个发射天线发送的发射信号，其中M个发射天线中的一个所发送的发射信号的前导序列由K个周期排布的前导子序列生成，前导序列的长度为K倍前导子序列的长度，其中M为正整数。
结合第一方面或第一方面的上述可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，使用方法的无线系统中，无线系统的发射天线的个数M≥2且无线系统的接收天线的个数N≥2，且无线系统的发射机具有2个以上的本振且无线系统的接收机具有2个以上的独立的本振。
第二方面，提供了一种无线系统的帧同步的装置，包括延时模块、信号相关性增强模块、相对频偏提取模块和抵消模块，其中延时模块，延时模块，用于将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中N和K为正整数；信号相关性增强模块，用于将延时模块输出的K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号；相对频偏提取模块，用于将延时模块输出的K个延时信号的每一个与K个延时信号的每一个自身通过相关运算生成第二输出信号；抵消模块，用于将信号相关性增强模块生成的第一输出信号和相对频偏提取模块生成的第二输出信号进行抵消处理得到一序列数值，在一序列数值中获得最大值作为相关峰值，以根据相关峰值对应的时刻点确定帧头所在的位置。
在第一种可能的实现方式中，延时模块具体用于将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中第K支路输出第K延时信号且第K延时信号的延时量为K‑1个前导子序列的长度乘以符号周期时间。
结合第二方面，在第二种可能的实现方式中，信号相关性增强模块具体用于将K个延时信号分别与前导子序列执行长度为前导子序列的长度的相关运算，输出K个第一信号，K个第一信号的乘积生成第一输出信号。
结合第二方面，在第三种可能的实现方式中，相对频偏提取模块具体用于将K个延时信号通过分别与K个延时信号的每一个自身执行长度为前导子序列的长度的相关运算，输出K个第二信号，通过K个第二信号乘积生成第二输出信号。
结合第二方面或第二方面的上述可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，延时模块所使用的信号是N个接收天线中的一个所接收的M个发射天线发送的发射信号，其中M个发射天线中的一个所发送的发射信号的前导序列由K个周期排布的前导子序列生成，前导序列长度为K倍前导子序列长度，其中M为正整数。
结合第二方面或第二方面的上述可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，包括装置的无线系统中，无线系统的发射天线的个数M≥2且无线系统的接收天线的个数N≥2，且无线系统的发射机具有2个以上的独立的本振且无线系统的接收机具有2个以上的独立的本振。
第三方面，提供了一种无线系统，包括发射机、M个发射天线、N个接收天线、接收机，该接收机包括上述无线系统的帧同步的装置：发射机用于生成发射信号并发送到M个发射天线；M个发射天线用于向N个接收天线发送发射信号；N个接收天线用于接收M个发射天线发送的发射信号并发送到接收机；接收机用于将N个接收天线的一路信号进行处理，其中无线系统的帧同步的装置用于将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中N和K为正整数；将K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号；将K个延时信号的每一个与K个延时信号的每一个自身通过相关运算生成第二输出信号；将第一输出信号和第二输出信号进行抵消处理得到一序列数值，在一序列数值中获得最大值作为相关峰值，以根据相关峰值对应的时刻点确定帧头所在的位置。
在第一种可能的实现方式中，N个接收天线接收M个发射天线发送的发射信号，其中M个发射天线中的一个所发送的发射信号的前导序列由K个周期排布的前导子序列生成，前导序列长度为K倍前导子序列长度，其中M为正整数。
结合第三方面或第三方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，无线系统的发射天线的个数M≥2且无线系统的接收天线的个数N≥2，且无线系统的发射机具有2个以上的独立的本振且无线系统的接收机具有2个以上的独立的本振。
上述技术方案可以增强信号相关性，抑制频偏混叠对信号的影响，所获得的相关峰值能提高帧同步的正确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是集中式MIMO系统的示意框图。
图2是分布式MIMO系统的示意框图。
图3是集中式MIMO系统的信号收发的示意框图。
图4是分布式MIMO系统的信号收发的示意框图。
图5是集中式MIMO系统采用现有的帧同步方法得到的相关峰值的示意图。
图6A和图6B是分布式MIMO系统采用现有的帧同步方法得到的相关峰值的示意图。
图7是根据本发明实施例的无线系统的帧同步方法的示意流程图。
图8是根据本发明另一实施例的无线系统的帧同步方法的示意流程图。
图9是本发明实施例的发射信号的帧结构90的示意图。
图10是本发明实施例的无线系统的帧同步的方法的效果示意图。
图11是本发明实施例的无线系统的帧同步的装置的示意框图。
图12是本发明另一实施例的无线系统的帧同步的装置的示意框图。
图13是本发明实施例的无线系统的示意框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的技术方案，可以应用于各种通信系统，例如：全球移动通信系统（GSM，global system of mobile communication），码分多址（CDMA，code division multiple access）系统，宽带码分多址（WCDMA，wideband code division multiple access wireless）系统，通用分组无线业务（GPRS，general packet radio service）系统，长期演进（LTE，long term evolution）系统等。
用户设备（UE，user equipment），也可称之为移动终端（mobile terminal）、移动用户设备等，可以经无线接入网（例如，RAN，radio access network）与一个或多个核心网进行通信，用户设备可以是移动终端，如移动电话（或称为“蜂窝”电话），用户设备还可以是具有移动终端的计算机，例如，可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置，它们与无线接入网交换语言和/或数据。
基站，可以是GSM或CDMA系统中的基站（BTS，base transceiver station），也可以是WCDMA系统中的基站（NodeB），还可以是LTE系统中的演进型基站（eNB或e‑NodeB，evolutional Node B），本发明并不限定。
另外，本文中术语“系统”和“网络”在本文中常被可互换使用。本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
图1是集中式MIMO系统的示意框图。集中式MIMO系统的基带模块输出n（n为大于0的整数）路中心频率为0的带限信号，其中n路带限信号中的每一路经过中频模块进行上变频成为中频带限信号，再经过射频模块进行上变频成为射频带限信号以通过天线向空间发射出去。集中式MIMO系统的最大特点是多个天线（如附图1中的天线11）间距较小，系统中的n个中频模块被放置在同一位置，系统中的n个射频模块及n个天线被放置在与n个中频模块不同的另一位置，那么n个中频模块采用同一个本振，例如附图1中的本振1，n个射频模块采用同一个本振，如图1所示，射频1、射频2、…和射频n的本振信号均来源于本振2。
图2是分布式MIMO系统的示意框图。分布式MIMO系统的基带模块输出n（n为大于0的整数）路中心频率为0的带限信号，其中n路带限信号中的每一路经过中频模块进行上变频成为中频带限信号，再经过射频模块进行上变频成为射频带限信号以通过天线向空间发射出去。由于分布式MIMO系统的n个中频模块被放置在同一位置，那么n个中频模块采用同一个本振，例如附图2中的本振1。但是，与集中式MIMO系统最大的不同在于，分布式MIMO系统的n个天线（如附图2中的天线21）的间距较大，而每一个天线是和每一个射频模块集成在一起的，两者构成一个子系统，所以n个子系统中的每一个子系统被安置在不同位置，那么n个射频模块中的每个射频模块采用了不同的本振，例如本振1、本振2、…和本振n，如图2所示，射频模块1的本振信号来源于本振1，以此类推，射频模块n的本振信号来源于本振n，显然，射频1、射频2、…和射频n的本振信号均不同。
分布式MIMO系统和集中式MIMO系统如以上所述的本振差别，造成了2个MIMO系统接收信号的不同。
射频本振频率有一定的漂移性，称为频偏，例如15GHz±5PPM（英文为Parts Per Million，中文为百万分之一），不同本振的频偏不同。
对于集中式MIMO系统，为简化说明，假设信号同时到达接收端，请参阅图3，图3是集中式MIMO系统的信号收发的示意框图，发射端（TX）的信号流程参考图1的说明，接收端（RX）的信号流程是与发射端对应的逆过程。通过多个天线中的每一个天线从空间接收了n个射频带限信号，经过射频模块进行下变频成为中频带限信号，再经中频模块进行下变频成为中心频率为0的n个带限信号以输入至集中式MIMO系统的基带模块。
在集中式MIMO系统中，如图3所示，h11、h21、h12、…和h1n、h2n是信道增益系数，x1（t）、x2（t）、...和xn（t）分别是发送端（TX）的中频模块执行上变频后输出的中频信号，y1（t）、y2（t）、...和yn（t）分别是接收端（RX）的射频模块执行下变频后输出的中频信号。