用于无线通讯系统中准确时间同步的方法及装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201080065763.4

申请日:

2010.03.29

公开号:

CN102812679A

公开日:

2012.12.05

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H04L 27/14申请日:20100329|||公开

IPC分类号:

H04L27/14

主分类号:

H04L27/14

申请人:

株式会社村田制作所

发明人:

杨冬; 朱毓杰; 郁燕兵

地址:

日本京都府

优先权:

专利代理机构:

上海专利商标事务所有限公司 31100

代理人:

张鑫

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内容摘要

本发明提供一种用于时间同步的方法及装置及其OFDMA接收器。前置项时序是藉由经接收符号的序列与参考前置项之间的时域中的二级相关而获得。该二级相关经进一步简化以在一级相关与该一级相关的对应延迟的结果之间执行共轭乘法。前置项边界是藉由来自该二级相关的结果的峰值而适应性地判定。以此方式,在低SNR、高频率偏差及大延迟扩展衰落频道中,达成具有稳固效能的时间同步。

权利要求书

1: 一种用于时间同步的方法, 其特征在于, 包含 : 接收符号的序列 ; 基于符号的该序列及参考前置项, 在时域中执行二级相关 ; 及 根据该二级相关的结果, 检测前置项符号。2: 如权利要求 1 的方法, 其特征在于, 执行二级相关进一步包含 : 基于符号的该序列及该参考前置项, 在时域中执行一级相关, 且获得该一级相关的结 果; 将该一级相关的该结果延迟预定时间周期 ; 对该一级相关的该结果执行共轭运算 ; 及 使该经延迟结果与该共轭结果相乘, 且获得该二级相关的该结果。3: 如权利要求 2 的方法, 其特征在于, 该预定时间周期与该参考前置项的周期相关联。4: 如权利要求 2 的方法, 其特征在于, 进一步包含 : 基于符号的该经接收序列的两个最高有效位及时域中的共轭参考前置项, 藉由四个实 数乘法器来执行复合乘法。5: 如权利要求 1 的方法, 其特征在于, 检测该前置项符号包含 : 比较该二级相关器的该结果的峰值与预设阈值 ; 及 在该峰值大于该预设阈值时, 直接定位该前置项符号 ; 在该二级相关器的该结果的该峰值等于或小于该预设阈值时, 比较该峰值与动态阈 值; 在该峰值大于该动态阈值时, 定位该前置项符号。6: 如权利要求 5 的方法, 其特征在于, 该动态阈值是基于先前峰值, 藉由使该先前峰值 与系数相乘来判定。7: 如权利要求 1 的方法, 其特征在于, 符号的该序列是周期性地重复。8: 如权利要求 1 的方法, 其特征在于, 符号的该序列是接收自基于 IEEE 802.16e 规格 的正交频分多址无线通讯系统。9: 一种用于时间同步的装置, 其特征在于, 包含 : 二级相关器, 其经组态以基于符号的经接收序列及参考前置项, 在时域中执行二级相 关; 及 耦接至该二级相关器的检测器, 该检测器经组态以根据该二级相关的结果来检测前置 项符号。10: 如权利要求 9 的装置, 其特征在于, 该二级相关器经组态以基于符号的该序列及该 参考前置项, 在时域中执行一级相关且获得该一级相关的结果、 将该一级相关的该结果延 迟预定时间周期、 对该一级相关的该结果执行共轭运算, 及使该经延迟结果与该共轭结果 相乘, 且获得该二级相关的该结果。11: 如权利要求 9 的装置, 其特征在于, 该二级相关器包含 : 一级相关器, 其经组态以基于符号的该序列及该参考前置项, 在时域中执行一级相关, 且获得该一级相关的结果 ; 延迟器, 其经组态以将该一级相关的该结果延迟预定时间周期 ; 复合共轭运算器, 其经组态以对该一级相关的该结果执行共轭运算 ; 及 2 乘法器, 其经组态以使该经延迟结果与该共轭结果相乘, 且获得该二级相关的该结果。12: 如权利要求 11 的装置, 其特征在于, 该预定时间周期是与该参考前置项的周期相 关联。13: 如权利要求 11 的装置, 其特征在于, 该一级相关器包含 : 复合共轭运算器, 其经组态以对该参考前置项执行共轭运算 ; 简化复合乘法器, 其经组态以使符号的该经接收序列的两个最高有效位与时域中的共 轭参考前置项相乘 ; 及 复合累加器, 其经组态以执行复合乘法结果的相加。14: 如权利要求 9 的装置, 其特征在于, 该检测器包含 : 第一比较器, 其经组态以比较该二级相关器的该结果的峰值与预设阈值 ; 耦接至该第一比较器的第二比较器, 该第二比较器经组态以在该二级相关器的该结果 的该峰值等于或小于该预设阈值时, 比较该峰值与动态阈值 ; 及 耦接至该第二比较器的动态阈值产生器, 该动态阈值产生器经组态以基于先前峰值产 生该动态阈值。15: 如权利要求 14 的装置, 其特征在于, 该动态阈值产生器包含 : 尖峰保留器, 其经组态以储存该先前峰值 ; 及 耦接至该尖峰保留器的系数控制器, 该系数控制器经组态以藉由使该先前峰值与系数 相乘来判定该动态阈值的量值。16: 如权利要求 9 的装置, 其特征在于, 符号的该序列是周期性地重复。17: 如权利要求 9 的装置, 其特征在于, 符号的该序列是接收自基于 IEEE802.16e 规格 的正交频分多址无线通讯系统。18: 一种接收器, 其特征在于, 包含 : 用于时间同步的装置, 该装置包含 : 二级相关器, 其经组态以基于符号的经接收序列及参考前置项, 在时域中执行二级相 关; 及 耦接至该二级相关器的检测器, 该检测器经组态以根据该二级相关的结果来检测前置 项符号 ; 及 耦接至该用于时间同步的装置的用于频率同步的装置, 其经组态以估计并补偿符号的 该经接收序列的载波频率偏差。19: 如权利要求 18 的接收器, 其特征在于, 该二级相关器经组态以基于符号的该序列 及该参考前置项, 在时域中执行一级相关, 且获得该一级相关的结果、 将该一级相关的该结 果延迟预定时间周期、 对该一级相关的该结果执行共轭运算, 及使该经延迟结果与共轭结 果相乘, 且获得该二级相关的该结果。20: 如权利要求 18 的接收器, 其特征在于, 该二级相关器包含 : 一级相关器, 该一级相关器经组态以基于符号的该序列及该参考前置项, 在时域中执 行一级相关, 且获得该一级相关的结果 ; 延迟器, 该延迟器经组态以将该一级相关的该结果延迟预定时间周期 ; 复合共轭运算器, 其经组态以对该一级相关的该结果执行共轭运算 ; 及 乘法器, 其经组态以使该经延迟结果与该共轭结果相乘, 且获得该二级相关的该结果。 321: 如权利要求 20 的权利要求, 其特征在于, 该预定时间周期是与该参考前置项的周 期相关联。22: 如权利要求 20 的接收器, 其特征在于, 该一级相关器包含 : 复合共轭运算器, 其经组态以对该参考前置项执行共轭运算 ; 简化复合乘法器, 其经组态以使符号的该经接收序列的两个最高有效位与时域中的共 轭参考前置项相乘 ; 及 复合累加器, 其经组态以执行复合乘法结果的相加。23: 如权利要求 18 的接收器, 其特征在于, 该检测器包含 : 第一比较器, 其经组态以比较该二级相关器的该结果的峰值与预设阈值 ; 耦接至该第一比较器的第二比较器, 该第二比较器经组态以在该二级相关器的该结果 的该峰值等于或小于该预设阈值时, 比较该峰值与动态阈值 ; 及 耦接至该第二比较器的动态阈值产生器, 该动态阈值产生器经组态以基于先前峰值来 产生该动态阈值。24: 如权利要求 23 的接收器, 其特征在于, 该动态阈值产生器包含 : 尖峰保留器, 其经组态以储存该先前峰值 ; 及 耦接至该尖峰保留器的系数控制器, 该系数控制器经组态以藉由使该先前峰值与系数 相乘来判定该动态阈值的量值。25: 如权利要求 18 的接收器, 其特征在于, 符号的该序列是周期性地重复。26: 如权利要求 18 的接收器, 其特征在于, 符号的该序列是接收自基于 IEEE 802.16e 规格的正交频分多址无线通讯系统。

说明书


用于无线通讯系统中准确时间同步的方法及装置

    【技术领域】
     本发明涉及正交频分多址 (OFDMA) 无线通讯, 且更具体而言, 是关于用于全球微 波互联接入 (WiMAX) 系统的时间同步方法。背景技术
     作为一种有前途的技术的正交频分复用 (OFDM) 广泛地用于无线通讯系统中, 该 正交频分复用将一频率选择性频道转换为频率平坦子频道的一集合, 频率平滑子频道的该 集合是藉由将输入高速数据串流分裂为众多低速子串流而达成。为了增强频率分配的效 率, 提议了正交频分多址 (OFDMA) 的技术以藉由将可用副载波划分为指派给相异使用者的 互斥丛集以用于同时传输而允许多个使用者存取同一频道。 副载波的正交性保证了对于多 重存取干扰的固有防护, 同时对动态副载波指派策略的采用向系统提供了资源管理的高灵 活性。 OFDMA 已成为用于无线都会网络的 IEEE 802.16 标准的一部分, 无线都会网络是作为 下一代宽带无线网络的一有前途的候选。 由于更精细的频率分配, 因此 OFDMA 信号解调对于时序误差及载波频率偏差极为 敏感。频率偏差的不准确补偿会破坏副载波间的正交性且产生载波间干扰 (ICI)。时序误 差导致符号间干扰 (ISI) 且产生严重的错误率降级。
     OFDMA 使用邻近符号之间的循环扩展以提供对于时间分散及时序偏差的固有防 护。在 WiMAX 标准 (IEEE 802.16e) 中, 采用循环前缀 (CP)。一旦在循环扩展内检测到符号 时序, 经接收的频谱就将保持恒定量值且仅仅导致相位旋转。但若在循环扩展外部检测到 符号时序, 则当前符号的量值及相位皆受邻近符号干扰, 此情形导致经接收的频谱中的不 可恢复的错误。
     在 OFDMA 下行链路程序中, 在基地台 (BS) 中 OFDMA 符号是在快速傅立叶逆变换 (IFFT) 之后产生且自频域中的载频调转换为时域中的信号, 而在行动台 (BS) 或用户台 (SS) 中, 应检测符号且在 FFT 单元之后将这些符号转换为频域中的载频调。前置项为藉由 预定伪随机序列及分时双工 (TDD) 帧中的最高功率调制的第一符号。因此, 其为用于检测 OFDMA 帧的开始位置及频道上的频率偏差的良好信号。
     基于前置项检测的现有技术 ( 如时间同步 ) 具有一些缺点。
     前置项检测的一风行方案采用延迟相关机制, 该延迟相关机制利用时域中的信号 的重复性质。典型算法为 CP 自动相关或基于 WiMAX 前置项中的模 3 周期性质的 M 相关, 其 中 M 为一等于 FFT 长度的三分之一的数字。但此等相关结果可具有一平线区, 该平线区影 响符号边界的位置且亦导致对在彼位置处的分数频率偏差的不准确估计。换言的, 其可导 致 ICI 误差。此外, M 相关由于前置项中的重复降级而在 WiMAX 系统的多小区部署中不良 地工作。因此, 延迟相关在低信噪比 (SNR) 频道或时间变化衰落频道的情况下仅仅提供粗 略时间同步。
     基于时域中的前置项交叉相关的另一技术可提供精细时间同步, 同时其对载波频 率偏差相当敏感且最好应在频率偏差补偿之后进行处理。此外, 此方法将由于模 3 性质而
     在 WiMAX 前置项中产生多个尖峰, 此情形使得尖峰检测困难。
     除了以上技术以外, 亦可使用经 BPSK 调制的前置项的共轭对称性质来执行符号 定时。 此方法产生若干锐峰, 其中最大尖峰位于前置项边界处, 但其实施需要许多复杂乘法 器及延迟分接头, 此情形对系统造成沉重负担。 发明内容 本文中所揭示的本发明包括一种用于准确时间同步的方法及装置及其接收器。 该 方法、 装置及接收器适用于 WiMAX 通讯系统或长期演进 (LTE) 计划。基于时域相关的特性 及符号序列的周期性性质, 藉由基于符号序列及参考前置项执行简化二级相关而获得了稳 固且准确的前置项同步。 前置项边界是基于由适应性尖峰检测器所检测的明显目标尖峰而 判定。有利地, 本发明允许对 OFDMA 帧的开始位置的简易检测且同时减小系统复杂性且在 低 SNR、 高频偏差或大延迟扩展衰落频道中提供稳固效能。
     在本发明的一实施例中, 提供一种用于时间同步的方法。 该方法可包括 : 接收符号 的序列 ; 基于符号的该序列及参考前置项在时域中执行二级相关 ; 及根据该二级相关的结 果检测一前置项符号。
     在本发明的另一实施例中, 提供一种用于时间同步的装置。 该装置可包括 : 二级相 关器, 其经组态以基于符号的经接收序列及参考前置项在时域中执行二级相关 ; 及耦接至 该二级相关器的检测器, 其中该检测器经组态以根据该二级相关的结果检测前置项符号。
     在本发明的又一实施例中, 提供一种 OFDMA 接收器。该接收器可包括用于时间同 步的装置及耦接至该用于时间同步的装置的用于频率同步的装置, 该用于频率同步的装置 经组态以估计并补偿符号的该经接收序列的载波频率偏差。该用于时间同步的装置可包 括: 二级相关器, 其经组态以基于符号的经接收序列及参考前置项在时域中执行二级相关 ; 及耦接至该二级相关器的检测器, 其中该检测器经组态以根据该二级相关的结果检测前置 项符号。
     附图说明
     图 1 为 OFDMA 接收器的方块图 ; 图 2 为根据本发明的一实施例的用于时间同步的装置的图 ; 图 3 为根据本发明的一实施例的二级相关器的图 ; 图 4 为根据本发明的一实施例的简化实数乘法器的图 ; 图 5 为根据本发明的一实施例的尖峰检测器的图 ; 图 6 为根据本发明的一实施例的用于时间同步及尖峰检测的方法的流程图 ; 图 7A 为图 2 中所展示的第一相关器 201 的输出的在正常频道中的仿真结果的曲 图 7B 为图 2 中所展示的第二相关器 202 的输出的在正常频道中的仿真结果的曲 图 7C 为图 2 中所展示的二级相关器的输出的在正常频道中的仿真最终结果的曲 图 8A 为图 2 中所展示的第一相关器 201 的输出的在不良延迟扩展频道中的仿真6线;
     线;
     线;
     CN 102812679 A说明书3/6 页结果的曲线 ;
     图 8B 为图 2 中所展示的第二相关器 202 的输出的在不良延迟扩展频道中的仿真 结果的曲线 ;
     图 8C 为图 2 中所展示的二级相关器的输出的在不良延迟扩展频道中的仿真最终 结果的曲线 ;
     图 9 为不同频道中的时间同步失败率的曲线 ; 及
     图 10 为根据不同频率偏差的时间同步失败率的曲线。 具体实施方式
     在附图中, 以相同数字来表示在各种图中所说明的每一等同或近似等同的组件。 出于清楚的目的, 并非每一组件皆标识于每一附图中。
     当结合附图来参考本发明的实施例的以下描述时, 关于这些实施例的目的、 技术 解决方案及优势将变得更易于了解。
     图 1 说明 OFDMA 接收器的方块图。如图 1 中所展示, OFDMA 接收器通常包括时间 同步模块 10、 频率同步模块 12、 符号开窗模块 14、 快速傅立叶变换 (FFT) 处理器 16、 导频提 取器 18、 频道估计器与均衡器 20、 解映射器 22、 解调器 24, 及频道译码器 26。 该时间同步模块经组态以估计时序偏差且判定 OFDMA 帧边界。频率同步模块 12 经组态以估计并补偿经接收信号的载波频率偏差。详言的, 在频率同步模块 12 中, 可在时 域中估计分数载波频率偏差且可在频域中估计整数载波频率偏差。符号开窗模块 14 经组 态以藉由移除 OFDMA 符号的循环前缀来判定 FFT 窗口时序。FFT 处理器 16 经组态以将时 域信号转换为频域信号。频道估计器 20 经组态以根据由导频提取器 18 获得的可用导频信 息估计由无线频道引起的振幅及相位偏移。频道均衡器 20 移除无线频道的效应, 且允许解 映射及解调后续符号。解映射器 22 允许副载波置换, 且将副载波次序自实体副载波转换为 逻辑副载波。解调器 24 经组态以基于 IEEE 802.16e 中所使用的相移键控 (PSK) 或正交调 幅 (QAM) 方案将 OFDMA 载频调恢复为信息位。最后, 信息位串流是藉由一频道译码器 26 译 码, 该频道译码器 26 时常包括随机化、 前向误差校正编码及交错的镜像操作。
     大体上, 时间同步为整个 OFDMA 同步程序中的第一步骤且前置项为 OFDMA 帧中具 有最高功率且用以执行时间同步的第一符号。
     图 2 说明根据本发明的一实施例的用于准确时间估计的时间同步装置的图。如图 2 中所说明, 该时间同步装置可包括二级相关器 200 及耦接至该二级相关器 200 的检测器 204( 亦称作尖峰检测器 )。该二级相关器 200 可包括第一相关器 201、 第二相关器 202 及乘 法器 203。
     相关器 201 及 202 为用于实现符号的经接收序列 210( 例如, OFDMA 符号序列 ) 与 参考前置项 220 之间的交叉相关的两个一级相关器, 其可表示于等式 (1) 及等式 (2) 中。
     在等式 (1) 及等式 (2) 中, x 为由接收器中的模拟至数字转换器 (ADC) 产生的经接收 OFDMA 符号的复合序列 210, c 为参考前置项符号的序列 220, (.)* 表示复合共轭运算 器, m 为取样索引, L 为相关长度, N 为 FFT 大小且 M 为等于行动 WiMAX 中的 N 的三分之一的 预定时间周期。R1 指代第一一级相关器 201 且 R2 指代第二一级相关器 202。这些相关器的 相关结果记录为 及
     及为 R1 及 R2 的绝对值。在 WiMAX 规格中, 存在用于不同基地台及扇区的 114 个伪噪声 (PN) 序列, 这些伪 噪声 (PN) 序列常储存于行动台的内存中。在与基地台同步的前, 行动台可基于一已知前置 项索引自该内存读取一参考前置项, 该已知前置项索引是藉由蜂窝式系统中的一已知小区 搜寻程序而获得。
     在 IEEE 802.16e 中所定义的前置项具有具副载波的不同分配的三种类型的载波 集合, 可使用具有特定伪噪声码的加速 (boosted)BPSK 来调制这些载波集合。因为前置项 的载频调每三个副载波对准, 所以其展示时域中的具有长度 M 的三个伪周期信号的性质, 其中 M 等于底限 (N/3)。
     因此, 等式 (1) 中的相关结果 将有可能产生三个明显锐峰, 该三个明显锐峰位于前置项的 0、 1/3 及 2/3 符号长度处。 为了抑制无用尖峰, 二级相关器 200 可进一步包括一乘法器 203。 该乘法器 203 使 R1 与 R2 的共轭运算的结果相乘以强调目标尖峰。乘法器 203 的最终结果是表示于等式 (3) 中。
     有利地, 替代根据已知技术所产生的三个明显锐峰, 在以上所描述的实施例中仅 仅产生一个明显锐峰, 藉此促进了尖峰检测程序。此明显锐峰可接着用以判定准确的符号
     时序, 其中峰值为 的最大值, 表示为 此外, 等式 (3) 中所使用的前置项的两个重复部分之间的共轭乘法器可增大对时 域中的共同相位旋转的抗性, 该抗性通常由载波频率偏差引起。
     因为参考前置项展现 M 周期性的性质, 所以等式 (2) 中的 R2(m) 等效于时移 N-M 个 分接头的 R1(m), 其展示于等式 (4) 中。
     因此, 可如等式 (5) 中所展示重新撰写等式 (3) 中的 R(m), 且在等式 (6) 中给出
     在等式 (5) 中, 如可见, 将两个相关运算简化为一个相关运算、 一个延迟运算及一 共轭乘法, 其中几乎将硬件复杂性减小一半。
     等式 (6) 中的对应参考功率可表示于等式 (7) 中, 且一旦指定小区则计算该对应 参考功率。
     图 3 说明根据本发明的一实施例的简化二级相关器的图。第一相关器 201 包括复合共轭运算器 300、 L 个复合乘法器 301 及累加器 302。第二相关器 202 是藉由具有 (N-M) 个分接头的延迟器 303 实施, 该延迟器 303 将第一相关器 201 的输出延迟 N-M。在一实施例 中, 延迟器 303 是藉由先进先出内存 (FIFO) 来实施。有利地, 藉由此简化结构, 可将复合乘 法器的数目自 2*L+1 减小至 L+l。
     在相关器 201 中, 大部分运算为乘法, 其中复合乘法器的数目为 L。应理解, 一个 复合乘法器包含四个实数乘法器及两个加法器。 使乘法器的数据宽度最小化可极大地减少 乘法器的运算。在本发明中, 仅仅经接收序列的两个最高有效位参与相关运算, 若 L 不是过 小, 则该两个最高有效位的相关效能略微降级。第一位为一正负号位, 且第二位用以区别 0 2 与 1。藉由此方法, 等式 (7) 中的参考功率等于 4L 。另外, 可使用一等效组合逻辑来替代 图 4 中所展示的实数乘法器的功能。有利地, 此简化的实数乘法器 400 易于在可程序化逻 辑器件 (PLD) 或特殊应用集成电路 (ASIC) 中实施。
     图 5 为根据本发明的一实施例的适应性检测器 204 的图。检测器 204 包括第一比 较器 503 及第二比较器 504, 及动态阈值产生器 500。第一比较器 503 比较当前最大相关值 与预设阈值 TH1 505。应注意, TH1 505 为基于参考功率 P 而经选择以符合不同 SNR 或 频道质量下的正常要求的固定值。在一实施例中, TH1 对参考功率的比率可选择为 0.5。在 正常情况下, 若当前最大相关值 大于预设阈值 TH1 505, 则可立即定位峰值的位置。在 此情况下不启用第二比较器 504。然而, 若频道条件非常差, 则相关度可能因不确定干扰而 降级, 且无法按阈值 TH1 来检测尖峰。在此情况下, 动态阈值产生器 500 负责对弱尖峰的检 测。动态阈值产生器 500 包括尖峰保留器 (preserver)501 及系数控制器 502。尖峰保留 器 501 经组态以保留由比较器 503 所检测的当前峰值。系数控制器 502 用以藉由使先前峰 值与特定系数 ( 通常使用 0.5) 相乘而产生新的阈值 ( 称为 TH2 506)。第一比较器 503 具 有判定第二比较器 504 的执行的优先权。第二比较器 504 仅在相关度变得非常低时才被触 发。接着第二比较器 504 比较当前最大相关值 与 TH2。以此方式, 可有效地检测尖峰而 不管信号频道处于良好条件下抑或处于差的条件下。
     图 6 为根据本发明的一实施例的用于时间同步及尖峰检测的方法的流程图。开始 时, 在步骤 601 处获得由 ADC 所转换的 OFDMA 符号的复合序列。 接下来, 在步骤 602 处, 加载 表示先前帧中的最大相关值的先前峰值, 且接着产生当前帧中所使用的动态阈值 TH2 506。 注意, 在起动时, 先前峰值可能不存在, 且应藉由一预设阈值来初始化 TH2。在步骤 603 处, 计算当前帧的二级相关, 且接着将相关结果 发送至比较器中。在步骤 604 处, 比较 的最 大值与 TH1。若最大值 骤 605, 在步骤 605 中比较
     大于预设阈值 TH1, 则程序进行至步骤 606, 在步骤 606 中直接 与 TH2。当检测到 且已输出其位置时, 终止该同步程序。输出此尖峰的位置且将该峰值储存于内存中, 其被用于下一帧的检测。 否则, 程序进行至步 在一实施例中, 步骤 603 处的二级相关包括 : 使符号的经接收序列与参考前置项 相关, 且藉此获得一级相关的结果 ; 延迟一级相关的结果 ; 对该一级相关的该结果执行共 轭运算 ; 及使经延迟结果与该共轭结果相乘且因此获得二级相关的结果。
     图 7A、 图 7B 及图 7C 分别为根据本发明的一实施例的第一相关器 201、 第二相关器 202 及二级相关器 200 的输出在正常频道中的经仿真结果的曲线。在一实施例中, 该模拟 是在加成性白高斯噪声 (AWGN) 频道中执行, 在该加成性白高斯噪声 (AWGN) 频道中 SNR 为 6dB 且频率偏差为零。如可见, 如图 7A 及图 7B 中所展示的一级相关的结果具有若干尖峰,而图 7C 中所展示的二级相关仅产生一个明显锐峰, 且尖峰检测器使用阈值 TH1 来处置该比 较。
     根据本发明的前述实施例, 使得该尖峰的半高全宽 (FWHM) 变窄至一取样间隔内。 因此, 阈值比较或最大值搜寻的方法可在一个取样点内达成相同准确度。
     图 8A、 图 8B 及图 8C 为根据本发明的一实施例的分别的第一相关器 201、 第二相关 器 202 及二级相关器 200 在不良延迟扩展衰落频道中的经仿真结果的曲线。 在一实施例中, 该模拟是在国际电信联盟 (ITU) 车辆 -A 频道中执行, 在国际电信联盟 (ITU) 车辆 -A 频道 中 SNR 为 -6dB 且行动速度为 120 公里每小时。在此情况下, 图 8A、 图 8B 中所展示的一级相 关的结果具有若干尖峰群组 801, 其中尖峰群组 801 包括多路径的尖峰。 与噪声及其它路径 尖峰相比较而言, 主要尖峰 802 并不非常突出。但在图 8C 中, 主要尖峰 802 为明显的且其 它路径的尖峰得以抑制, 其中尖峰检测器使用阈值 TH2 来处置该比较。
     图 9 为根据不同 SNR 及频道的时间同步失败率的曲线。图 9 中的曲线是个别地在 加成性白高斯噪声 (AWGN) 频道、 具有 3kmph 的速度的 ITU 行人 B 频道及具有 120kmph 的速 度的 ITU 车辆 -A 频道中仿真。可见, 本发明提供在时变衰落频道中在低 SNR 及高行动性条 件下的稳固时间检测。
     图 10 为根据不同频率偏差的时间同步失败率的曲线。图 10 中的曲线是在初始频 率偏差为 0、 0.2、 0.5 及 1.0 个副载波频率间隔时在具有 120kmph 的速度的 ITU 车辆 -A 频 道中仿真的。该结果已展示在本发明中的良好效能 ( 即使未完全地补偿频率偏差 ), 亦即, 二级相关对时域中的相位旋转不敏感。
     可藉由通用处理器、 数字信号处理器 (DSP)、 特殊应用集成电路 (ASIC)、 场可程序 化门阵列 (FPGA) 或其它可程序化逻辑器件 (PLD)、 离散闸或晶体管逻辑、 离散硬件组件或 其经设计以执行本文中所描述的功能的任何组合来实施或执行本发明中的实施例的全部 或一些。
     尽管已以特定针对结构特征及 / 或方法动作的语言描述了本发明, 但应理解, 附 加申请专利范围中所界定的本发明未必限于所描述的特定特征或动作。实情为, 揭示特定 特征及动作作为实施本发明的例示性形式。

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1、(10)申请公布号 CN 102812679 A (43)申请公布日 2012.12.05 CN 102812679 A *CN102812679A* (21)申请号 201080065763.4 (22)申请日 2010.03.29 H04L 27/14(2006.01) (71)申请人 株式会社村田制作所 地址 日本京都府 (72)发明人 杨冬 朱毓杰 郁燕兵 (74)专利代理机构 上海专利商标事务所有限公 司 31100 代理人 张鑫 (54) 发明名称 用于无线通讯系统中准确时间同步的方法及 装置 (57) 摘要 本发明提供一种用于时间同步的方法及装置 及其 OFDMA 接收器。前置项。

2、时序是藉由经接收符 号的序列与参考前置项之间的时域中的二级相关 而获得。该二级相关经进一步简化以在一级相关 与该一级相关的对应延迟的结果之间执行共轭乘 法。前置项边界是藉由来自该二级相关的结果的 峰值而适应性地判定。以此方式, 在低 SNR、 高频 率偏差及大延迟扩展衰落频道中, 达成具有稳固 效能的时间同步。 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.09.25 (86)PCT申请的申请数据 PCT/CN2010/071380 2010.03.29 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/120212 EN 2011.10.06 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 6 。

3、页 附图 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 6 页 附图 7 页 1/3 页 2 1. 一种用于时间同步的方法, 其特征在于, 包含 : 接收符号的序列 ; 基于符号的该序列及参考前置项, 在时域中执行二级相关 ; 及 根据该二级相关的结果, 检测前置项符号。 2. 如权利要求 1 的方法, 其特征在于, 执行二级相关进一步包含 : 基于符号的该序列及该参考前置项, 在时域中执行一级相关, 且获得该一级相关的结 果 ; 将该一级相关的该结果延迟预定时间周期 ; 对该一级相关的该结果执行共轭运算 ; 及 使该经延迟结果与该共轭结果相乘。

4、, 且获得该二级相关的该结果。 3. 如权利要求 2 的方法, 其特征在于, 该预定时间周期与该参考前置项的周期相关联。 4. 如权利要求 2 的方法, 其特征在于, 进一步包含 : 基于符号的该经接收序列的两个最高有效位及时域中的共轭参考前置项, 藉由四个实 数乘法器来执行复合乘法。 5. 如权利要求 1 的方法, 其特征在于, 检测该前置项符号包含 : 比较该二级相关器的该结果的峰值与预设阈值 ; 及 在该峰值大于该预设阈值时, 直接定位该前置项符号 ; 在该二级相关器的该结果的该峰值等于或小于该预设阈值时, 比较该峰值与动态阈 值 ; 在该峰值大于该动态阈值时, 定位该前置项符号。 6.。

5、 如权利要求 5 的方法, 其特征在于, 该动态阈值是基于先前峰值, 藉由使该先前峰值 与系数相乘来判定。 7. 如权利要求 1 的方法, 其特征在于, 符号的该序列是周期性地重复。 8. 如权利要求 1 的方法, 其特征在于, 符号的该序列是接收自基于 IEEE 802.16e 规格 的正交频分多址无线通讯系统。 9. 一种用于时间同步的装置, 其特征在于, 包含 : 二级相关器, 其经组态以基于符号的经接收序列及参考前置项, 在时域中执行二级相 关 ; 及 耦接至该二级相关器的检测器, 该检测器经组态以根据该二级相关的结果来检测前置 项符号。 10. 如权利要求 9 的装置, 其特征在于,。

6、 该二级相关器经组态以基于符号的该序列及该 参考前置项, 在时域中执行一级相关且获得该一级相关的结果、 将该一级相关的该结果延 迟预定时间周期、 对该一级相关的该结果执行共轭运算, 及使该经延迟结果与该共轭结果 相乘, 且获得该二级相关的该结果。 11. 如权利要求 9 的装置, 其特征在于, 该二级相关器包含 : 一级相关器, 其经组态以基于符号的该序列及该参考前置项, 在时域中执行一级相关, 且获得该一级相关的结果 ; 延迟器, 其经组态以将该一级相关的该结果延迟预定时间周期 ; 复合共轭运算器, 其经组态以对该一级相关的该结果执行共轭运算 ; 及 权 利 要 求 书 CN 1028126。

7、79 A 2 2/3 页 3 乘法器, 其经组态以使该经延迟结果与该共轭结果相乘, 且获得该二级相关的该结果。 12. 如权利要求 11 的装置, 其特征在于, 该预定时间周期是与该参考前置项的周期相 关联。 13. 如权利要求 11 的装置, 其特征在于, 该一级相关器包含 : 复合共轭运算器, 其经组态以对该参考前置项执行共轭运算 ; 简化复合乘法器, 其经组态以使符号的该经接收序列的两个最高有效位与时域中的共 轭参考前置项相乘 ; 及 复合累加器, 其经组态以执行复合乘法结果的相加。 14. 如权利要求 9 的装置, 其特征在于, 该检测器包含 : 第一比较器, 其经组态以比较该二级相关。

8、器的该结果的峰值与预设阈值 ; 耦接至该第一比较器的第二比较器, 该第二比较器经组态以在该二级相关器的该结果 的该峰值等于或小于该预设阈值时, 比较该峰值与动态阈值 ; 及 耦接至该第二比较器的动态阈值产生器, 该动态阈值产生器经组态以基于先前峰值产 生该动态阈值。 15. 如权利要求 14 的装置, 其特征在于, 该动态阈值产生器包含 : 尖峰保留器, 其经组态以储存该先前峰值 ; 及 耦接至该尖峰保留器的系数控制器, 该系数控制器经组态以藉由使该先前峰值与系数 相乘来判定该动态阈值的量值。 16. 如权利要求 9 的装置, 其特征在于, 符号的该序列是周期性地重复。 17. 如权利要求 9。

9、 的装置, 其特征在于, 符号的该序列是接收自基于 IEEE802.16e 规格 的正交频分多址无线通讯系统。 18. 一种接收器, 其特征在于, 包含 : 用于时间同步的装置, 该装置包含 : 二级相关器, 其经组态以基于符号的经接收序列及参考前置项, 在时域中执行二级相 关 ; 及 耦接至该二级相关器的检测器, 该检测器经组态以根据该二级相关的结果来检测前置 项符号 ; 及 耦接至该用于时间同步的装置的用于频率同步的装置, 其经组态以估计并补偿符号的 该经接收序列的载波频率偏差。 19. 如权利要求 18 的接收器, 其特征在于, 该二级相关器经组态以基于符号的该序列 及该参考前置项, 在。

10、时域中执行一级相关, 且获得该一级相关的结果、 将该一级相关的该结 果延迟预定时间周期、 对该一级相关的该结果执行共轭运算, 及使该经延迟结果与共轭结 果相乘, 且获得该二级相关的该结果。 20. 如权利要求 18 的接收器, 其特征在于, 该二级相关器包含 : 一级相关器, 该一级相关器经组态以基于符号的该序列及该参考前置项, 在时域中执 行一级相关, 且获得该一级相关的结果 ; 延迟器, 该延迟器经组态以将该一级相关的该结果延迟预定时间周期 ; 复合共轭运算器, 其经组态以对该一级相关的该结果执行共轭运算 ; 及 乘法器, 其经组态以使该经延迟结果与该共轭结果相乘, 且获得该二级相关的该结。

11、果。 权 利 要 求 书 CN 102812679 A 3 3/3 页 4 21. 如权利要求 20 的权利要求, 其特征在于, 该预定时间周期是与该参考前置项的周 期相关联。 22. 如权利要求 20 的接收器, 其特征在于, 该一级相关器包含 : 复合共轭运算器, 其经组态以对该参考前置项执行共轭运算 ; 简化复合乘法器, 其经组态以使符号的该经接收序列的两个最高有效位与时域中的共 轭参考前置项相乘 ; 及 复合累加器, 其经组态以执行复合乘法结果的相加。 23. 如权利要求 18 的接收器, 其特征在于, 该检测器包含 : 第一比较器, 其经组态以比较该二级相关器的该结果的峰值与预设阈值。

12、 ; 耦接至该第一比较器的第二比较器, 该第二比较器经组态以在该二级相关器的该结果 的该峰值等于或小于该预设阈值时, 比较该峰值与动态阈值 ; 及 耦接至该第二比较器的动态阈值产生器, 该动态阈值产生器经组态以基于先前峰值来 产生该动态阈值。 24. 如权利要求 23 的接收器, 其特征在于, 该动态阈值产生器包含 : 尖峰保留器, 其经组态以储存该先前峰值 ; 及 耦接至该尖峰保留器的系数控制器, 该系数控制器经组态以藉由使该先前峰值与系数 相乘来判定该动态阈值的量值。 25. 如权利要求 18 的接收器, 其特征在于, 符号的该序列是周期性地重复。 26. 如权利要求 18 的接收器, 其。

13、特征在于, 符号的该序列是接收自基于 IEEE 802.16e 规格的正交频分多址无线通讯系统。 权 利 要 求 书 CN 102812679 A 4 1/6 页 5 用于无线通讯系统中准确时间同步的方法及装置 技术领域 0001 本发明涉及正交频分多址 (OFDMA) 无线通讯, 且更具体而言, 是关于用于全球微 波互联接入 (WiMAX) 系统的时间同步方法。 背景技术 0002 作为一种有前途的技术的正交频分复用 (OFDM) 广泛地用于无线通讯系统中, 该 正交频分复用将一频率选择性频道转换为频率平坦子频道的一集合, 频率平滑子频道的该 集合是藉由将输入高速数据串流分裂为众多低速子串流。

14、而达成。为了增强频率分配的效 率, 提议了正交频分多址 (OFDMA) 的技术以藉由将可用副载波划分为指派给相异使用者的 互斥丛集以用于同时传输而允许多个使用者存取同一频道。 副载波的正交性保证了对于多 重存取干扰的固有防护, 同时对动态副载波指派策略的采用向系统提供了资源管理的高灵 活性。 OFDMA已成为用于无线都会网络的IEEE 802.16标准的一部分, 无线都会网络是作为 下一代宽带无线网络的一有前途的候选。 0003 由于更精细的频率分配, 因此 OFDMA 信号解调对于时序误差及载波频率偏差极为 敏感。频率偏差的不准确补偿会破坏副载波间的正交性且产生载波间干扰 (ICI)。时序误。

15、 差导致符号间干扰 (ISI) 且产生严重的错误率降级。 0004 OFDMA 使用邻近符号之间的循环扩展以提供对于时间分散及时序偏差的固有防 护。在 WiMAX 标准 (IEEE 802.16e) 中, 采用循环前缀 (CP)。一旦在循环扩展内检测到符号 时序, 经接收的频谱就将保持恒定量值且仅仅导致相位旋转。但若在循环扩展外部检测到 符号时序, 则当前符号的量值及相位皆受邻近符号干扰, 此情形导致经接收的频谱中的不 可恢复的错误。 0005 在 OFDMA 下行链路程序中, 在基地台 (BS) 中 OFDMA 符号是在快速傅立叶逆变换 (IFFT) 之后产生且自频域中的载频调转换为时域中的。

16、信号, 而在行动台 (BS) 或用户台 (SS) 中, 应检测符号且在 FFT 单元之后将这些符号转换为频域中的载频调。前置项为藉由 预定伪随机序列及分时双工 (TDD) 帧中的最高功率调制的第一符号。因此, 其为用于检测 OFDMA 帧的开始位置及频道上的频率偏差的良好信号。 0006 基于前置项检测的现有技术 ( 如时间同步 ) 具有一些缺点。 0007 前置项检测的一风行方案采用延迟相关机制, 该延迟相关机制利用时域中的信号 的重复性质。典型算法为 CP 自动相关或基于 WiMAX 前置项中的模 3 周期性质的 M 相关, 其 中 M 为一等于 FFT 长度的三分之一的数字。但此等相关结。

17、果可具有一平线区, 该平线区影 响符号边界的位置且亦导致对在彼位置处的分数频率偏差的不准确估计。换言的, 其可导 致 ICI 误差。此外, M 相关由于前置项中的重复降级而在 WiMAX 系统的多小区部署中不良 地工作。因此, 延迟相关在低信噪比 (SNR) 频道或时间变化衰落频道的情况下仅仅提供粗 略时间同步。 0008 基于时域中的前置项交叉相关的另一技术可提供精细时间同步, 同时其对载波频 率偏差相当敏感且最好应在频率偏差补偿之后进行处理。此外, 此方法将由于模 3 性质而 说 明 书 CN 102812679 A 5 2/6 页 6 在 WiMAX 前置项中产生多个尖峰, 此情形使得尖。

18、峰检测困难。 0009 除了以上技术以外, 亦可使用经 BPSK 调制的前置项的共轭对称性质来执行符号 定时。 此方法产生若干锐峰, 其中最大尖峰位于前置项边界处, 但其实施需要许多复杂乘法 器及延迟分接头, 此情形对系统造成沉重负担。 发明内容 0010 本文中所揭示的本发明包括一种用于准确时间同步的方法及装置及其接收器。 该 方法、 装置及接收器适用于 WiMAX 通讯系统或长期演进 (LTE) 计划。基于时域相关的特性 及符号序列的周期性性质, 藉由基于符号序列及参考前置项执行简化二级相关而获得了稳 固且准确的前置项同步。 前置项边界是基于由适应性尖峰检测器所检测的明显目标尖峰而 判定。。

19、有利地, 本发明允许对 OFDMA 帧的开始位置的简易检测且同时减小系统复杂性且在 低 SNR、 高频偏差或大延迟扩展衰落频道中提供稳固效能。 0011 在本发明的一实施例中, 提供一种用于时间同步的方法。 该方法可包括 : 接收符号 的序列 ; 基于符号的该序列及参考前置项在时域中执行二级相关 ; 及根据该二级相关的结 果检测一前置项符号。 0012 在本发明的另一实施例中, 提供一种用于时间同步的装置。 该装置可包括 : 二级相 关器, 其经组态以基于符号的经接收序列及参考前置项在时域中执行二级相关 ; 及耦接至 该二级相关器的检测器, 其中该检测器经组态以根据该二级相关的结果检测前置项符。

20、号。 0013 在本发明的又一实施例中, 提供一种 OFDMA 接收器。该接收器可包括用于时间同 步的装置及耦接至该用于时间同步的装置的用于频率同步的装置, 该用于频率同步的装置 经组态以估计并补偿符号的该经接收序列的载波频率偏差。该用于时间同步的装置可包 括 : 二级相关器, 其经组态以基于符号的经接收序列及参考前置项在时域中执行二级相关 ; 及耦接至该二级相关器的检测器, 其中该检测器经组态以根据该二级相关的结果检测前置 项符号。 附图说明 0014 图 1 为 OFDMA 接收器的方块图 ; 0015 图 2 为根据本发明的一实施例的用于时间同步的装置的图 ; 0016 图 3 为根据本。

21、发明的一实施例的二级相关器的图 ; 0017 图 4 为根据本发明的一实施例的简化实数乘法器的图 ; 0018 图 5 为根据本发明的一实施例的尖峰检测器的图 ; 0019 图 6 为根据本发明的一实施例的用于时间同步及尖峰检测的方法的流程图 ; 0020 图 7A 为图 2 中所展示的第一相关器 201 的输出的在正常频道中的仿真结果的曲 线 ; 0021 图 7B 为图 2 中所展示的第二相关器 202 的输出的在正常频道中的仿真结果的曲 线 ; 0022 图 7C 为图 2 中所展示的二级相关器的输出的在正常频道中的仿真最终结果的曲 线 ; 0023 图 8A 为图 2 中所展示的第一相。

22、关器 201 的输出的在不良延迟扩展频道中的仿真 说 明 书 CN 102812679 A 6 3/6 页 7 结果的曲线 ; 0024 图 8B 为图 2 中所展示的第二相关器 202 的输出的在不良延迟扩展频道中的仿真 结果的曲线 ; 0025 图 8C 为图 2 中所展示的二级相关器的输出的在不良延迟扩展频道中的仿真最终 结果的曲线 ; 0026 图 9 为不同频道中的时间同步失败率的曲线 ; 及 0027 图 10 为根据不同频率偏差的时间同步失败率的曲线。 具体实施方式 0028 在附图中, 以相同数字来表示在各种图中所说明的每一等同或近似等同的组件。 出于清楚的目的, 并非每一组件。

23、皆标识于每一附图中。 0029 当结合附图来参考本发明的实施例的以下描述时, 关于这些实施例的目的、 技术 解决方案及优势将变得更易于了解。 0030 图 1 说明 OFDMA 接收器的方块图。如图 1 中所展示, OFDMA 接收器通常包括时间 同步模块 10、 频率同步模块 12、 符号开窗模块 14、 快速傅立叶变换 (FFT) 处理器 16、 导频提 取器 18、 频道估计器与均衡器 20、 解映射器 22、 解调器 24, 及频道译码器 26。 0031 该时间同步模块经组态以估计时序偏差且判定 OFDMA 帧边界。频率同步模块 12 经组态以估计并补偿经接收信号的载波频率偏差。详言。

24、的, 在频率同步模块 12 中, 可在时 域中估计分数载波频率偏差且可在频域中估计整数载波频率偏差。符号开窗模块 14 经组 态以藉由移除 OFDMA 符号的循环前缀来判定 FFT 窗口时序。FFT 处理器 16 经组态以将时 域信号转换为频域信号。频道估计器 20 经组态以根据由导频提取器 18 获得的可用导频信 息估计由无线频道引起的振幅及相位偏移。频道均衡器 20 移除无线频道的效应, 且允许解 映射及解调后续符号。解映射器 22 允许副载波置换, 且将副载波次序自实体副载波转换为 逻辑副载波。解调器 24 经组态以基于 IEEE 802.16e 中所使用的相移键控 (PSK) 或正交调。

25、 幅 (QAM) 方案将 OFDMA 载频调恢复为信息位。最后, 信息位串流是藉由一频道译码器 26 译 码, 该频道译码器 26 时常包括随机化、 前向误差校正编码及交错的镜像操作。 0032 大体上, 时间同步为整个 OFDMA 同步程序中的第一步骤且前置项为 OFDMA 帧中具 有最高功率且用以执行时间同步的第一符号。 0033 图 2 说明根据本发明的一实施例的用于准确时间估计的时间同步装置的图。如图 2 中所说明, 该时间同步装置可包括二级相关器 200 及耦接至该二级相关器 200 的检测器 204( 亦称作尖峰检测器 )。该二级相关器 200 可包括第一相关器 201、 第二相关。

26、器 202 及乘 法器 203。 0034 相关器 201 及 202 为用于实现符号的经接收序列 210( 例如, OFDMA 符号序列 ) 与 参考前置项 220 之间的交叉相关的两个一级相关器, 其可表示于等式 (1) 及等式 (2) 中。 0035 0036 0037 在等式 (1) 及等式 (2) 中, x 为由接收器中的模拟至数字转换器 (ADC) 产生的经 说 明 书 CN 102812679 A 7 4/6 页 8 接收 OFDMA 符号的复合序列 210, c 为参考前置项符号的序列 220, (.)* 表示复合共轭运算 器, m 为取样索引, L 为相关长度, N 为 FF。

27、T 大小且 M 为等于行动 WiMAX 中的 N 的三分之一的 预定时间周期。R1指代第一一级相关器 201 且 R2指代第二一级相关器 202。这些相关器的 相关结果记录为及及为 R1及 R2的绝对值。 0038 在 WiMAX 规格中, 存在用于不同基地台及扇区的 114 个伪噪声 (PN) 序列, 这些伪 噪声 (PN) 序列常储存于行动台的内存中。在与基地台同步的前, 行动台可基于一已知前置 项索引自该内存读取一参考前置项, 该已知前置项索引是藉由蜂窝式系统中的一已知小区 搜寻程序而获得。 0039 在 IEEE 802.16e 中所定义的前置项具有具副载波的不同分配的三种类型的载波 。

28、集合, 可使用具有特定伪噪声码的加速 (boosted)BPSK 来调制这些载波集合。因为前置项 的载频调每三个副载波对准, 所以其展示时域中的具有长度 M 的三个伪周期信号的性质, 其中 M 等于底限 (N/3)。 0040 因此, 等式(1)中的相关结果将有可能产生三个明显锐峰, 该三个明显锐峰位于 前置项的 0、 1/3 及 2/3 符号长度处。 0041 为了抑制无用尖峰, 二级相关器200可进一步包括一乘法器203。 该乘法器203使 R1与 R2的共轭运算的结果相乘以强调目标尖峰。乘法器 203 的最终结果是表示于等式 (3) 中。 0042 0043 有利地, 替代根据已知技术所。

29、产生的三个明显锐峰, 在以上所描述的实施例中仅 仅产生一个明显锐峰, 藉此促进了尖峰检测程序。此明显锐峰可接着用以判定准确的符号 时序, 其中峰值为 的最大值, 表示为 0044 此外, 等式 (3) 中所使用的前置项的两个重复部分之间的共轭乘法器可增大对时 域中的共同相位旋转的抗性, 该抗性通常由载波频率偏差引起。 0045 因为参考前置项展现M周期性的性质, 所以等式(2)中的R2(m)等效于时移N-M个 分接头的 R1(m), 其展示于等式 (4) 中。 0046 0047 因此, 可如等式 (5) 中所展示重新撰写等式 (3) 中的 R(m), 且在等式 (6) 中给出 0048 00。

30、49 0050 在等式 (5) 中, 如可见, 将两个相关运算简化为一个相关运算、 一个延迟运算及一 共轭乘法, 其中几乎将硬件复杂性减小一半。 0051 等式 (6) 中的对应参考功率可表示于等式 (7) 中, 且一旦指定小区则计算该对应 参考功率。 0052 0053 图 3 说明根据本发明的一实施例的简化二级相关器的图。第一相关器 201 包括复 说 明 书 CN 102812679 A 8 5/6 页 9 合共轭运算器 300、 L 个复合乘法器 301 及累加器 302。第二相关器 202 是藉由具有 (N-M) 个分接头的延迟器 303 实施, 该延迟器 303 将第一相关器 20。

31、1 的输出延迟 N-M。在一实施例 中, 延迟器 303 是藉由先进先出内存 (FIFO) 来实施。有利地, 藉由此简化结构, 可将复合乘 法器的数目自 2*L+1 减小至 L+l。 0054 在相关器 201 中, 大部分运算为乘法, 其中复合乘法器的数目为 L。应理解, 一个 复合乘法器包含四个实数乘法器及两个加法器。 使乘法器的数据宽度最小化可极大地减少 乘法器的运算。在本发明中, 仅仅经接收序列的两个最高有效位参与相关运算, 若 L 不是过 小, 则该两个最高有效位的相关效能略微降级。第一位为一正负号位, 且第二位用以区别 0 与 1。藉由此方法, 等式 (7) 中的参考功率等于 4L。

32、2。另外, 可使用一等效组合逻辑来替代 图 4 中所展示的实数乘法器的功能。有利地, 此简化的实数乘法器 400 易于在可程序化逻 辑器件 (PLD) 或特殊应用集成电路 (ASIC) 中实施。 0055 图 5 为根据本发明的一实施例的适应性检测器 204 的图。检测器 204 包括第一比 较器 503 及第二比较器 504, 及动态阈值产生器 500。第一比较器 503 比较当前最大相关值 与预设阈值 TH1 505。应注意, TH1 505 为基于参考功率 P 而经选择以符合不同 SNR 或 频道质量下的正常要求的固定值。在一实施例中, TH1 对参考功率的比率可选择为 0.5。在 正常。

33、情况下, 若当前最大相关值大于预设阈值 TH1 505, 则可立即定位峰值的位置。在 此情况下不启用第二比较器 504。然而, 若频道条件非常差, 则相关度可能因不确定干扰而 降级, 且无法按阈值 TH1 来检测尖峰。在此情况下, 动态阈值产生器 500 负责对弱尖峰的检 测。动态阈值产生器 500 包括尖峰保留器 (preserver)501 及系数控制器 502。尖峰保留 器 501 经组态以保留由比较器 503 所检测的当前峰值。系数控制器 502 用以藉由使先前峰 值与特定系数 ( 通常使用 0.5) 相乘而产生新的阈值 ( 称为 TH2 506)。第一比较器 503 具 有判定第二比。

34、较器 504 的执行的优先权。第二比较器 504 仅在相关度变得非常低时才被触 发。接着第二比较器 504 比较当前最大相关值与 TH2。以此方式, 可有效地检测尖峰而 不管信号频道处于良好条件下抑或处于差的条件下。 0056 图 6 为根据本发明的一实施例的用于时间同步及尖峰检测的方法的流程图。开始 时, 在步骤601处获得由ADC所转换的OFDMA符号的复合序列。 接下来, 在步骤602处, 加载 表示先前帧中的最大相关值的先前峰值, 且接着产生当前帧中所使用的动态阈值 TH2 506。 注意, 在起动时, 先前峰值可能不存在, 且应藉由一预设阈值来初始化 TH2。在步骤 603 处, 计。

35、算当前帧的二级相关, 且接着将相关结果 发送至比较器中。在步骤 604 处, 比较 的最 大值与 TH1。若最大值大于预设阈值 TH1, 则程序进行至步骤 606, 在步骤 606 中直接 输出此尖峰的位置且将该峰值储存于内存中, 其被用于下一帧的检测。 否则, 程序进行至步 骤 605, 在步骤 605 中比较与 TH2。当检测到且已输出其位置时, 终止该同步程序。 0057 在一实施例中, 步骤 603 处的二级相关包括 : 使符号的经接收序列与参考前置项 相关, 且藉此获得一级相关的结果 ; 延迟一级相关的结果 ; 对该一级相关的该结果执行共 轭运算 ; 及使经延迟结果与该共轭结果相乘且。

36、因此获得二级相关的结果。 0058 图 7A、 图 7B 及图 7C 分别为根据本发明的一实施例的第一相关器 201、 第二相关器 202 及二级相关器 200 的输出在正常频道中的经仿真结果的曲线。在一实施例中, 该模拟 是在加成性白高斯噪声 (AWGN) 频道中执行, 在该加成性白高斯噪声 (AWGN) 频道中 SNR 为 6dB 且频率偏差为零。如可见, 如图 7A 及图 7B 中所展示的一级相关的结果具有若干尖峰, 说 明 书 CN 102812679 A 9 6/6 页 10 而图7C中所展示的二级相关仅产生一个明显锐峰, 且尖峰检测器使用阈值TH1来处置该比 较。 0059 根据本。

37、发明的前述实施例, 使得该尖峰的半高全宽 (FWHM) 变窄至一取样间隔内。 因此, 阈值比较或最大值搜寻的方法可在一个取样点内达成相同准确度。 0060 图 8A、 图 8B 及图 8C 为根据本发明的一实施例的分别的第一相关器 201、 第二相关 器202及二级相关器200在不良延迟扩展衰落频道中的经仿真结果的曲线。 在一实施例中, 该模拟是在国际电信联盟 (ITU) 车辆 -A 频道中执行, 在国际电信联盟 (ITU) 车辆 -A 频道 中 SNR 为 -6dB 且行动速度为 120 公里每小时。在此情况下, 图 8A、 图 8B 中所展示的一级相 关的结果具有若干尖峰群组801, 其中。

38、尖峰群组801包括多路径的尖峰。 与噪声及其它路径 尖峰相比较而言, 主要尖峰 802 并不非常突出。但在图 8C 中, 主要尖峰 802 为明显的且其 它路径的尖峰得以抑制, 其中尖峰检测器使用阈值 TH2 来处置该比较。 0061 图 9 为根据不同 SNR 及频道的时间同步失败率的曲线。图 9 中的曲线是个别地在 加成性白高斯噪声 (AWGN) 频道、 具有 3kmph 的速度的 ITU 行人 B 频道及具有 120kmph 的速 度的 ITU 车辆 -A 频道中仿真。可见, 本发明提供在时变衰落频道中在低 SNR 及高行动性条 件下的稳固时间检测。 0062 图 10 为根据不同频率偏。

39、差的时间同步失败率的曲线。图 10 中的曲线是在初始频 率偏差为 0、 0.2、 0.5 及 1.0 个副载波频率间隔时在具有 120kmph 的速度的 ITU 车辆 -A 频 道中仿真的。该结果已展示在本发明中的良好效能 ( 即使未完全地补偿频率偏差 ), 亦即, 二级相关对时域中的相位旋转不敏感。 0063 可藉由通用处理器、 数字信号处理器 (DSP)、 特殊应用集成电路 (ASIC)、 场可程序 化门阵列 (FPGA) 或其它可程序化逻辑器件 (PLD)、 离散闸或晶体管逻辑、 离散硬件组件或 其经设计以执行本文中所描述的功能的任何组合来实施或执行本发明中的实施例的全部 或一些。 00。

40、64 尽管已以特定针对结构特征及 / 或方法动作的语言描述了本发明, 但应理解, 附 加申请专利范围中所界定的本发明未必限于所描述的特定特征或动作。实情为, 揭示特定 特征及动作作为实施本发明的例示性形式。 说 明 书 CN 102812679 A 10 1/7 页 11 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102812679 A 11 2/7 页 12 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 102812679 A 12 3/7 页 13 图 6 说 明 书 附 图 CN 102812679 A 13 4/7 页 14 图 7A 图 7B 说 明 书 附 图 CN 102812679 A 14 5/7 页 15 图 7C 图 8A 说 明 书 附 图 CN 102812679 A 15 6/7 页 16 图 8B 图 8C 说 明 书 附 图 CN 102812679 A 16 7/7 页 17 图 9 图 10 说 明 书 附 图 CN 102812679 A 17 。

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