專利名稱：一種閾值自適應(yīng)選擇的同步信號(hào)檢測(cè)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種閾值自適應(yīng)選擇的同步信號(hào)檢測(cè)方法和裝置，它屬于數(shù)字通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及在分組數(shù)字通信過(guò)程中實(shí)現(xiàn)同步信號(hào)檢測(cè)的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在分組數(shù)字通信領(lǐng)域中，特別是在無(wú)線分組數(shù)字通信系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)依照特定的幀格式間斷地發(fā)送數(shù)據(jù)包。比如在IEEE802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)的OFDM模式，以及IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)，HiperLAN2標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)發(fā)射分組數(shù)據(jù)格式都做了類似的規(guī)定(參見(jiàn)附圖1)。在發(fā)射數(shù)據(jù)之前加上固定的前導(dǎo)信號(hào)，用于同步，信道估計(jì)，頻偏校正等處理。
接收機(jī)在檢測(cè)到分組數(shù)據(jù)包后，開(kāi)始同步信號(hào)檢測(cè)的過(guò)程。同步信號(hào)檢測(cè)的通常方法是在接收機(jī)端采用一個(gè)相同的時(shí)域符號(hào)與接收基帶信號(hào)做互相關(guān)，根據(jù)得到的互相關(guān)序列的峰值來(lái)完成同步信號(hào)檢測(cè)。該方法的主要缺點(diǎn)在于，互相關(guān)序列的峰值檢測(cè)閾值是固定的，或者需要復(fù)雜的檢測(cè)過(guò)程來(lái)判定閾值而后確定同步位置。如果無(wú)線電信號(hào)通過(guò)多徑信道傳輸，特別是通過(guò)非視距(NLOS)多徑信道以及室內(nèi)多徑信道等復(fù)雜信道傳輸情況下，信道各徑能量平均，且主徑常常不在第一徑上。這樣，若采用相關(guān)峰最大值同步的方法，將會(huì)使得同步信號(hào)檢測(cè)的位置偏后，損失部分信號(hào)能量，并造成較嚴(yán)重的符號(hào)間干擾(ISI)；若采用固定閾值檢測(cè)的方法，在基帶信號(hào)通過(guò)接收機(jī)的AGC模塊完成能量歸一化后，由于峰值大小常常發(fā)生變化，閾值檢測(cè)的出錯(cuò)率大大增加。在附圖2與附圖3中，分別表示IEEE802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)OFDM模式的下行鏈路幀前導(dǎo)碼，在理想信道以及多徑信道下，接收信號(hào)能量歸一化后，相關(guān)值序列的輸出。從圖中可以看出，相關(guān)峰值的大小與多徑信道沖擊響應(yīng)直接相關(guān)，相關(guān)值序列的峰值差異很大。如果采用恒定閾值的方法，閾值選擇困難，容易導(dǎo)致同步失敗。
為此我們采用一種閾值自適應(yīng)選取的方法，在不同的多徑信道下都能很好的取得相關(guān)峰的位置，取得很好的同步效果。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決在多徑信道情況下，同步閾值選取困難及同步不準(zhǔn)確的問(wèn)題，本發(fā)明采用一種自適應(yīng)閾值獲取的方法，閾值的大小直接來(lái)源于接收到的基帶信號(hào)。同步裝置可以從當(dāng)前接收信號(hào)中提取出閾值信息，以適應(yīng)不同的信號(hào)大小以及不同的信道條件。該方法提高了各種復(fù)雜條件下的同步信號(hào)檢測(cè)成功率。
本發(fā)明提供了一種閾值可以自適應(yīng)選取的同步信號(hào)檢測(cè)方法，該方法包括下列步驟●發(fā)送的幀格式中，用于同步的幀前導(dǎo)碼由至少一個(gè)時(shí)域符號(hào)加上它的循環(huán)前綴組成●在分組檢測(cè)成功后，接收機(jī)采用相同的時(shí)域符號(hào)與接收到的基帶信號(hào)做互相關(guān)，得到相關(guān)值序列●在分組檢測(cè)成功的同時(shí)啟動(dòng)計(jì)數(shù)器工作，獲取時(shí)間窗口的位置●在一定的時(shí)間窗口內(nèi)，由其中相關(guān)值的最大值導(dǎo)出同步閾值●根據(jù)產(chǎn)生的閾值來(lái)確定相關(guān)序列下一個(gè)相關(guān)峰的位置，從而完成同步信號(hào)檢測(cè)過(guò)程上述步驟中的循環(huán)前綴是指該時(shí)域符號(hào)的最后一部分的復(fù)制，并置于該時(shí)域符號(hào)之前。時(shí)間窗口的位置由相關(guān)值序列中，由循環(huán)前綴引起的相關(guān)峰值在相關(guān)值序列中的位置確定，窗口大小近似為一個(gè)時(shí)域符號(hào)的大小，受窗口計(jì)數(shù)器控制。所采用的時(shí)域符號(hào)具有良好的相關(guān)特性，比如偽隨機(jī)序列，或如IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)中采用的前導(dǎo)符號(hào)，或者IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)OFDM模式中采用的前導(dǎo)符號(hào)。
由本發(fā)明設(shè)計(jì)出的一種閾值可自適應(yīng)選取的同步信號(hào)檢測(cè)裝置，該裝置包含有下列模塊分組檢測(cè)器，相關(guān)器，窗口位置計(jì)數(shù)器，閾值估計(jì)器，同步位置判決器。分組檢測(cè)器的作用是檢測(cè)接收到的基帶信號(hào)中出現(xiàn)了數(shù)據(jù)分組以及獲知其近似的起始位置，可通過(guò)能量檢測(cè)或相關(guān)檢測(cè)等方式實(shí)現(xiàn)。相關(guān)器的作用是利用本地的時(shí)域符號(hào)與接收到的基帶信號(hào)做互相關(guān)，輸出相關(guān)值序列。窗口位置計(jì)數(shù)器的作用是，計(jì)數(shù)特定的時(shí)間長(zhǎng)度，以獲取閾值估計(jì)所用到的時(shí)間窗口。閾值估計(jì)器的作用是，在時(shí)間窗口內(nèi)求得相關(guān)值序列的最大值，由其導(dǎo)出同步閾值。閾值大小可以取為窗口內(nèi)最大值的正比例關(guān)系或取為最大值加上一個(gè)恒定數(shù)值等方法。同步位置判決器的作用是，根據(jù)同步閾值，在后續(xù)相關(guān)值序列中確定同步信號(hào)檢測(cè)的位置。
本發(fā)明的最大優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)同接收到的信號(hào)中提取同步閾值的方法，很好地處理了在不同信道條件以及不同AGC增益控制水平下相關(guān)峰大小變化與閾值固定引起的幀同步失效的技術(shù)問(wèn)題。從該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)效果看，對(duì)幾類SUI信道下SNR低至0dB時(shí)同步信號(hào)檢測(cè)成功率都在99％以上。這個(gè)結(jié)果已大大超出了普通方法的同步性能。


附圖1是IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)與IEEE802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)OFDM模式下行鏈路幀前導(dǎo)碼格式，(a)為802.11a的前導(dǎo)碼結(jié)構(gòu)，(b)為802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)OFDM模式下行鏈路的前導(dǎo)碼結(jié)構(gòu)。
附圖2是IEEE802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)OFDM模式下行鏈路幀前導(dǎo)碼，在加性高斯白噪聲(AWGN)信道下，接收信號(hào)能量歸一化后，相關(guān)值序列的輸出。
附圖3是IEEE802.16OFDM模式下行鏈路幀前導(dǎo)碼，在多徑信道下，接收信號(hào)能量歸一化后，相關(guān)值序列的輸出。
附圖4是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
附圖5是具體實(shí)例同步過(guò)程的示意圖。
具體實(shí)施例方式基于本發(fā)明的內(nèi)容，應(yīng)用于IEEE 802.16協(xié)議OFDM模式下的下行鏈路同步信號(hào)檢測(cè)過(guò)程，給出具體實(shí)施步驟。
基站發(fā)出的下行鏈路幀前導(dǎo)碼，格式如附圖1(b)所示，CP長(zhǎng)度為1/4的OFDM符號(hào)長(zhǎng)度，即CP長(zhǎng)度為64個(gè)采樣點(diǎn)，OFDM符號(hào)長(zhǎng)度為256個(gè)采樣點(diǎn)。
終端接收機(jī)同步信號(hào)檢測(cè)過(guò)程依附圖4與附圖5敘述如下1.接收機(jī)同樣以每個(gè)OFDM符號(hào)加CP共320個(gè)采樣點(diǎn)的采樣速率接收基帶復(fù)信號(hào)。分組檢測(cè)器(10)檢測(cè)成功后啟動(dòng)相關(guān)器(20)以及窗口位置計(jì)數(shù)器(30)工作。
2.相關(guān)器采用前導(dǎo)碼中后一個(gè)OFDM符號(hào)的128點(diǎn)時(shí)域符號(hào)，與輸入的基帶信號(hào)做互相關(guān)。相關(guān)器(20)輸出相關(guān)值序列給閾值估計(jì)器(40)以及同步位置判決器(50)。
3.窗口位置計(jì)數(shù)器(30)控制閾值估計(jì)器(40)的工作窗口大小為128個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)間，起始位置大約在相關(guān)值序列的第200點(diǎn)附近開(kāi)始，參見(jiàn)附圖5。閾值估計(jì)器(40)計(jì)算出窗口內(nèi)相關(guān)值的最大值為1.04。由最大值乘以系數(shù)α(α的值根據(jù)循環(huán)前綴的寬度調(diào)整，一般介于1到3之間，在這里取為1)得到同步閾值，大小為1.04。
4.同步位置判決器根據(jù)從相關(guān)器(20)得到的相關(guān)值序列以及閾值估計(jì)器(40)送來(lái)的同步閾值，在窗口位置計(jì)數(shù)器(30)的控制下從相關(guān)值序列的第328點(diǎn)附近開(kāi)始尋找第一個(gè)大于同步閾值的相關(guān)值，在相關(guān)值序列的第385點(diǎn)處，確定其為確切的同步位置。
這里描述的模塊以及單元既可以采用硬件實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件實(shí)現(xiàn)，或軟硬件的組合方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明技術(shù)方法并不局限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員應(yīng)理解的是可在本發(fā)明范圍內(nèi)做各種形式和細(xì)節(jié)上的改變。即本發(fā)明可用于符合IEEE 802.11a標(biāo)準(zhǔn)、IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)OFDM模式系統(tǒng)以及其他采用類似前導(dǎo)符號(hào)的系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明提供了一種閾值可以自適應(yīng)選取的同步信號(hào)檢測(cè)方法，該方法包括下列步驟●發(fā)送的幀格式中，用于同步的幀前導(dǎo)碼由至少一個(gè)時(shí)域符號(hào)加上它的循環(huán)前綴組成●在分組檢測(cè)成功后接收機(jī)采用相同的時(shí)域符號(hào)與接收到的基帶信號(hào)做互相關(guān)，得到相關(guān)值序列●同時(shí)啟動(dòng)窗口計(jì)數(shù)器工作，獲取時(shí)間窗口的位置●在一定的時(shí)間窗口內(nèi)，由其中相關(guān)值的最大值導(dǎo)出同步閾值●根據(jù)產(chǎn)生的閾值來(lái)確定相關(guān)序列下一個(gè)相關(guān)峰的位置，從而完成同步信號(hào)檢測(cè)過(guò)程
2.如權(quán)利要求1所述，其特征在于，循環(huán)前綴是指該時(shí)域符號(hào)的最后一部分的復(fù)制，并置于該時(shí)域符號(hào)之前。
3.如權(quán)利要求1所述，其特征在于，時(shí)間窗口的位置根據(jù)相關(guān)值序列中循環(huán)前綴導(dǎo)致的相關(guān)峰位置確定，窗口大小近似為一個(gè)時(shí)域符號(hào)長(zhǎng)度。
4.如權(quán)利要求1所述，其特征在于，所采用的時(shí)域符號(hào)具有良好的相關(guān)特性。
5.本發(fā)明涉及一種閾值可自適應(yīng)選取的同步信號(hào)檢測(cè)裝置，該裝置具有下列模塊分組檢測(cè)器，相關(guān)器，窗口位置計(jì)數(shù)器，閾值估計(jì)器，同步位置判決器。
6.如權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于，所述分組檢測(cè)器的作用是檢測(cè)接收的基帶信號(hào)中出現(xiàn)了數(shù)據(jù)分組以及獲知其近似的起始位置。
7.如權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于，所述相關(guān)器的作用是利用本地的時(shí)域符號(hào)與接收到的基帶信號(hào)做互相關(guān)，輸出相關(guān)值序列。
8.如權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于，所述窗口位置計(jì)數(shù)器的作用是，計(jì)數(shù)特定的時(shí)間長(zhǎng)度，以獲取閾值估計(jì)所用到的時(shí)間窗口。
9.如權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于，所述閾值估計(jì)器的作用是，在時(shí)間窗口內(nèi)求得相關(guān)值序列的最大值，由其導(dǎo)出同步閾值。
10.如權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于，所述同步位置判決器的作用是，根據(jù)同步閾值，在后續(xù)相關(guān)值序列中確定分組信號(hào)同步的位置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種閾值可以自適應(yīng)選取的同步信號(hào)檢測(cè)方法和裝置。該方法中用于同步的幀前導(dǎo)信號(hào)由至少一個(gè)時(shí)域符號(hào)加上它的循環(huán)前綴組成。接收機(jī)產(chǎn)生一個(gè)相同的時(shí)域符號(hào)與之相關(guān)，利用得到相關(guān)值序列來(lái)完成同步信號(hào)檢測(cè)。其特征在于(1)發(fā)射機(jī)按特定的幀前導(dǎo)碼格式發(fā)射數(shù)據(jù)；(2)在一定的時(shí)間窗口內(nèi)，由相關(guān)值序列的最大值導(dǎo)出同步閾值；(3)根據(jù)同步閾值來(lái)確定相關(guān)值序列下一個(gè)相關(guān)峰的位置，從而完成同步信號(hào)檢測(cè)過(guò)程。采用該方法得到的相關(guān)峰閾值能自動(dòng)適應(yīng)不同多徑信道以及不同輸入信號(hào)能量的情況，提高了在各種復(fù)雜條件下的同步信號(hào)檢測(cè)正確率。
文檔編號(hào)H04L7/00GK101034970SQ200610056779
公開(kāi)日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2006年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月8日
發(fā)明者滕煒亮, 劉立國(guó) 申請(qǐng)人:北京中電華大電子設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司