專利名稱：用于數(shù)字通信系統(tǒng)的魯棒同步方案的系統(tǒng)、設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在基于分組的數(shù)字通信系統(tǒng)中同步的系統(tǒng)、設(shè)備和方法，基于分組的數(shù)字通信系統(tǒng)包括具有同時(shí)操作微微網(wǎng)(SOPs)的一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)。接收機(jī)已知的同步序列(前置碼(preamble))形成基于分組的數(shù)字通信系 統(tǒng)的組成部分。這個(gè)同步序列作為分組的剩余部分的前置碼發(fā)射(首先發(fā)送)。 具有多種設(shè)計(jì)該同步序列的方式。近來(lái)出現(xiàn)的一種方式是使用重復(fù)的序列或者 分等級(jí)的序列。這種方式已經(jīng)早在2003年7月、在作為下一代高速超寬帶 (UWB)系統(tǒng)的多頻帶COFDM (MBOA)提議下向正EE 802.15.3a任務(wù)組建i義。 前置碼由包含時(shí)域序列和頻域序列的序列組成。時(shí)域序列主要用于突發(fā)檢測(cè)、 定時(shí)誤差估計(jì)、頻率誤差估計(jì)和AGC設(shè)定。將延時(shí)的相關(guān)(delayed correlation)直接應(yīng)用于系統(tǒng)，例如MBOA系統(tǒng)并 不是有效的。首先，其沒(méi)有采用序列廣性。因此，它"看不見(jiàn)"被發(fā)射的序列 類型。結(jié)果，可以預(yù)料到它在同時(shí)操作的微微網(wǎng)(SOP)下執(zhí)行得較差。為了 識(shí)別序列需要進(jìn)行其它處理。其次，在較低的SNR、窄帶干擾以及DC偏置條 件下，它不能很好地執(zhí)行。因此，為了在這樣的條件下的快速獲取，需要某一形式的互相關(guān)。本發(fā)明的系統(tǒng)、設(shè)備和方法提供了與第二級(jí)延時(shí)的自相關(guān)器相組合的新的 和魯棒的分等級(jí)互相關(guān)器，將該互相關(guān)器的輸出用作為對(duì)該第二級(jí)相關(guān)器的輸 入。不失一般性，本發(fā)明的隨后的討論中使用了 MBOA提議的參數(shù)。MBOA提議是多頻帶方案，其中在每個(gè)頻帶中發(fā)射的時(shí)域序列可以描述為，"15到 (0.1)其中B是長(zhǎng)度為8的擴(kuò)展序列并且^ = k,...,"J是長(zhǎng)度為16的序列。建議兩個(gè) 序列的值對(duì)于每個(gè)微微網(wǎng)是獨(dú)特的。lt瞎列構(gòu)造一般被稱為分等級(jí)序列。整體 的，對(duì)于每個(gè)頻帶，長(zhǎng)度為128的序列被構(gòu)造為由如上面(0.1)所定義的長(zhǎng)度 為128的序列組成。還可以增加前綴(例如，附加最后的某些比特和只增加O)以增加所^l寸的序列的長(zhǎng)度。當(dāng)被鄉(xiāng)時(shí)，還可以^f柳傳統(tǒng)技術(shù)，例如FFT運(yùn)算鄉(xiāng)一步對(duì)與上述說(shuō)明相似的序列進(jìn)行處理以使頻譜變平。這樣的被后處理的序列可以給出它與原始的分等級(jí)序列不同的夕卜觀。然而，更近地看被后處理的序列顯露出該序列是 與原始序列相似的分等級(jí)序列。 一般的，同步算法是如下面部分所描述的基于 檢測(cè)隱藏的分等級(jí)序列。在WLAN中使用的最頻繁的相關(guān)技術(shù)是被接收的信號(hào)上的延時(shí)自相關(guān)。延 時(shí)的相關(guān)是以相關(guān)隨后序列的形式來(lái)組織的，其中延時(shí)等于一個(gè)序列(碼元) 的長(zhǎng)度。傳統(tǒng)的延時(shí)自相關(guān)可以表示為<formula>formula see original document page 6</formula>其中r(w)是接收的采樣，D是延時(shí)，J是相關(guān)窗口，并且"*"表示復(fù)共軛。接收的信號(hào)被建模如下= x(附)e力(2戀w) + (0.3)其中4—是信道和被發(fā)射序列的巻積結(jié)果，e是發(fā)射器和接收器之間的頻率誤差，T是采樣率，"表示發(fā)射器和接收器振蕩器之間的相位誤差，并且"(m)表示噪聲(或者不想要的干擾)。在上述模型中，我們己經(jīng)有意地忽略了采樣時(shí)鐘誤差，因?yàn)椴蓸訒r(shí)鐘誤差對(duì)相關(guān)的性能影響可以忽略。把(0.3)帶入(0.2)，我們得到<formula>formula see original document page 6</formula>其中iV(一是不期望的信號(hào)項(xiàng)。假設(shè)信道是靜態(tài)的，理想的自相關(guān)峰值發(fā)生在 x(附)-x(m-D)時(shí)。亍頓這個(gè)，理想的峰值出現(xiàn)在/(附)=e-;2譜^(附—+ ) (0.5)注意，自相關(guān)的大小與頻率誤差無(wú)關(guān)。這使得這一技術(shù)對(duì)抗頻率誤差特別魯棒。此外，如果碼元間相位旋轉(zhuǎn)(s7D)較小，則/—)的實(shí)部包含適合用于峰值檢測(cè) 的有用信息。/—)的虛部受不想要的信號(hào)支配。一種替代方案是利用前置碼的分等級(jí)性質(zhì)并且已經(jīng)提出了一種延時(shí)的分等 級(jí)相關(guān)技術(shù)。這后一種技術(shù)是分等級(jí)延時(shí)的相關(guān)器，其包括在8個(gè)采樣上的第 一自相關(guān)，后隨有使用15個(gè)采樣的互相關(guān)。分等級(jí)延時(shí)的自相關(guān)在它對(duì)頻萌相位誤差的魯棒性方面繼承了傳統(tǒng)相關(guān)算法的性能益處并且容易實(shí)現(xiàn)。然而， 其并沒(méi)有利用擴(kuò)展序列B。因此，它看不見(jiàn)此序列的內(nèi)容。此外，由于內(nèi)部部 分實(shí)質(zhì)上是不像互相關(guān)技術(shù)那樣魯棒的自相關(guān)器，所以其共享了傳統(tǒng)自相關(guān)器 的某些弱點(diǎn)。爐實(shí)施例首先在序列B (即，解擴(kuò)序列B)上執(zhí)行相關(guān)，然后在序列A 上執(zhí)行相關(guān)。分等級(jí)互相關(guān)器繼承了傳統(tǒng)互相關(guān)器的屬性，即對(duì)于頻率誤差更 加敏感、但對(duì)于噪聲更加魯棒。然而，對(duì)于當(dāng)前的UWB應(yīng)用，由于因頻率誤 差而引起的碼元內(nèi)的相位旋轉(zhuǎn)可以忽略，所以互相關(guān)器對(duì)于頻率誤差并不敏感。本發(fā)明的方案具有下述優(yōu)點(diǎn)其對(duì)于噪聲和干擾是魯棒的，其直接提供了 頻率誤差而不需要任何額外計(jì)算，其提供了定位用于基于OFDM的調(diào)制的FFT 窗口所需要的信息，峰值的實(shí)部可以用于幀同步，并且最終，當(dāng)然其提供了用 于突發(fā)檢測(cè)目的的峰值。

圖1圖解了分等級(jí)互相關(guān)器的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖；圖2圖解了用于AWGN和CM4信道的相關(guān)器的仿真輸出，Z=8;圖3圖解了具有頻率誤差計(jì)算的同步方案的核心；圖4圖解了TFC1的仿真結(jié)果，其中減小《改進(jìn)了此TFC模式的性能，并 且顯示了^的較高值仍然提供了足夠的性能，對(duì)于110Mbps模式在10m仍然提供了<10"的誤差率；圖5圖解了 TFC3的仿真結(jié)果；圖6圖解了TFC5的仿真結(jié)果；圖7圖解了TFC5的仿真結(jié)果；以及圖8圖解了用于在基于分組的數(shù)字通信系統(tǒng)中同步的系統(tǒng)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解提供下述說(shuō)明是為了舉例說(shuō)明的目的而非限制。技術(shù)人員明白在本發(fā)明的精神和所附權(quán)禾腰求的范圍內(nèi)存拍艮多變化。 為了不模糊本發(fā)明，己知的功能和結(jié)構(gòu)的不必要的細(xì)節(jié)可從當(dāng)前的說(shuō)明書中省略。鑒于此，下述說(shuō)明是對(duì)于MBOA特別化的，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易 地把這些討論應(yīng)用到任何基于分組的數(shù)字通信系統(tǒng)中。在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)、設(shè)備和方法提供分等級(jí)互相關(guān)或者H-XCOIT方法是基于計(jì)算L一l M_l=2>》(附-M -軌 (0.6) 其使用(0.3)，產(chǎn)生= e"(2-rm+")2>乞咖—M — ",w(脅、+ (0.7)內(nèi)積對(duì)B序列進(jìn)行解擴(kuò)，而外部和(outer sum)是對(duì)A序列進(jìn)fi^科廣。注意這 個(gè)方法繼承了互相關(guān)技術(shù)的屬性，因?yàn)槠浣Y(jié)果取決于頻率偏移和相位誤差。然 而，基于評(píng)估|/—)|2的峰值檢測(cè)很大程度上M^了對(duì)頻萄相位誤差的相依性。 然而，由于項(xiàng)一一A^ ，頻率誤差可以影響性能。對(duì)于UWB應(yīng)用，假設(shè)有40ppm的頻率偏移誤差，500MHz的采樣率，以及5GHz的中心RF頻率，則￡ = 40e-6x5e9/500e6 = 200e3/500e6 = 400e —6 。 最大相位旋車專因此等于 〃一( ')=, " + ，3。因此，頻率誤差的影響可以忽略。當(dāng)存在損害(impairement)，包括噪聲、多微微網(wǎng)、窄帶干擾以及DC偏置時(shí)，本發(fā)明的系 統(tǒng)、設(shè)備和方法提供了增強(qiáng)的性能。然而，與正被提出的某些替代技術(shù)相比， 增加了實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜性。圖l圖解了分等級(jí)相關(guān)器H-XcoiT的簡(jiǎn)化的框圖。參見(jiàn)圖3，通31采用第二級(jí)相關(guān)301，使用H-Xco訂100的輸出作為對(duì)第二 級(jí)相關(guān)301的輸入，同步器的性能可以極大地改進(jìn)。此第二步實(shí)際上是在下述 部分中描述的MMSE檢測(cè)器的一部分。注意，對(duì)于H-Xcorr，峰j戰(zhàn)生在/0) = /(w - Z)),譜+ ) (0.8) 其中D是在一個(gè)頻帶中在后續(xù)碼元之間的采樣的數(shù)量。在沒(méi)有不想要的信號(hào)(干 擾)的情況下，/(m)將等于信道脈沖響應(yīng)。因此，原則上，假設(shè)是靜態(tài)信道， 則人們可以如下地采用該信道的脈沖響應(yīng)的互相關(guān)/(w) = H /("! - /)/> - D — /) (0.9)其中，Z是不大于信道的延時(shí)擴(kuò)展的采樣的數(shù)量。在預(yù)期的峰值處，在上述方 程式中使用(0.8)會(huì)產(chǎn)生./(附)=e"MD|J|/(w-/)|2 + (0.10)/二0注意，上面的處理在一個(gè)步驟中完成了多個(gè)計(jì)算。第一，其直接提供了頻率誤 差，<formula>formula see original document page 9</formula>
第二 l六附)f的峰值與窗口z上信道的脈沖響應(yīng)的能量總和的峰值一致。此信息對(duì)于為基于OFDM的系統(tǒng)設(shè)定FFT窗口的開(kāi)始非常有用。第三，峰值的實(shí)部 用于幀同步檢測(cè)。最后，當(dāng)然，其提供了用于突發(fā)檢測(cè)目的的峰值。在隨后的 部分對(duì)這些再次進(jìn)4亍說(shuō)明。圖2給出了相關(guān)技術(shù)的三個(gè)版本的仿真輸出。注意來(lái)自第二級(jí)延時(shí)的自相 關(guān)器盼性能增益，尤其是在嚴(yán)重多徑和噪聲的情況下。也注意第二級(jí)相關(guān)器的 性能增益。峰值更加有別于其他兩種技術(shù)的峰值。輸入數(shù)據(jù)的第一部分是加到 相關(guān)器的隨機(jī)數(shù)據(jù)。無(wú)線通信系統(tǒng)中的首要操作是檢觀陏效信號(hào)(分組)的開(kāi)始一有時(shí)稱為突 發(fā)檢測(cè)或者峰值檢測(cè)。突發(fā)檢測(cè)通過(guò)評(píng)估相關(guān)輸出來(lái)完成。最頻繁地使用于突 發(fā)檢測(cè)的技術(shù)是基于將/(—的幅度與某個(gè)固定門限比較。門限值是噪聲電平、 AGC設(shè)定、和期望的信號(hào)強(qiáng)度的函數(shù)。通常，AGC被設(shè)定為在開(kāi)始時(shí)最大以 捕獲弱信號(hào)。由于這個(gè)方法是基于門限的，所以其對(duì)于門限值自然是敏感的并 且因此其性能可以被噪聲影響。本發(fā)明的1腿實(shí)施例是在H-Xcoit的輸出上的基于羅SE的峰值檢測(cè)器。 如上所表明的以及如下所顯示的，第二級(jí)相關(guān)器計(jì)算這個(gè)檢測(cè)器所需要的部分 計(jì)算?；?0.8)中描述的關(guān)系，H-Xcoir的輸出上的MMSE檢測(cè)器被描述為 arg 0#伝-/)一 - /— - Z) — /)「 } (0.12)此外，上述方程式的簡(jiǎn)化產(chǎn)生了argBiff 111_ Of + 一 D 一 0|2 一 2Re{/(w _ 一 D — }(0.13)亍OT (0.8)，估計(jì)在(0.13)中使用(0.14)且進(jìn)一步的簡(jiǎn)化產(chǎn)生[參見(jiàn)附錄](méi)arg,(0.15)其巾<formula>formula see original document page 10</formula>根據(jù)這些，注意在沒(méi)有加性干擾(AWGN等)的情況下 |2 4[W附)+ Z 2(附肌0) (0.16)其中等式是在峰值處成立的。由上述第二級(jí)相關(guān)器計(jì)算力一。理想的，其足以 檢驗(yàn)等式條件以確定輸入信號(hào)是否包含需要的前置碼。然而，在實(shí)際的系統(tǒng)中， 等式f^牛通常并不為真。因此，檢驗(yàn)下述條件以確定輸入信號(hào)是否包含有效的 前置碼。/—)|2 " > O) + / 2 O肌(w)(0.17)其中^是常數(shù)，&<1。自然地，假定(0.17)被滿足，則相關(guān)的峰值，艮口|/(< 的,I^成了用于鹿SE方案的點(diǎn)。通常，^與輸入SNR相關(guān)，SNR趣氐， ^越低。然而，由于關(guān)于SNR的信息不可得，所以、被設(shè)定為最低值，這使得 它對(duì)于遠(yuǎn)的信號(hào)上的觸發(fā)是敏感的。在這種情況下，不希望的臨近的信號(hào)可能 導(dǎo)致錯(cuò)誤的告警。為了避免這種情況，必須滿足附加的^rf牛<formula>formula see original document page 10</formula>其中N大約等于碼元長(zhǎng)度。在優(yōu)選實(shí)施例中，僅僅使用一階低通濾波器實(shí)現(xiàn)(近 似)，方程式的右手部分。注意必須仔細(xì)選擇A，使得不會(huì)發(fā)生不必要的錯(cuò) 誤檢測(cè)，尤其是在SOP和高AGC增益期間。示范值是^=0.5， N=128， Z= 18， yt2=12， &=〃/6， /fc4=^)C —max4/120。圖3是具有頻率誤差計(jì)算302的同步方案的核心的簡(jiǎn)化舉例說(shuō)明性圖。在MBOA提議中，幀同步是結(jié)束同步前置碼并且開(kāi)始OFDM碼元的點(diǎn)。 在優(yōu)選實(shí)施例中，經(jīng)修改的最大似然(ML)判決規(guī)則被用在差分的解調(diào)數(shù)據(jù)上。 理想的ML判決將基于以下發(fā)現(xiàn)對(duì)于所有g(shù)〉0 (0.19)其中W是比特的所有可能組合的組，并且/是差分編碼的幀同步遮蓋序列(cover sequence)的組。此外，這個(gè)的簡(jiǎn)化(由于《=±1)導(dǎo)致了2.《Re{./——-級(jí)K勺> g《ReJ(m—-說(shuō)K勺對(duì)于所有g(shù) >。 (0.20)在這一點(diǎn)，做出假設(shè)以簡(jiǎn)化該實(shí)現(xiàn)。第一，假設(shè)由頻率誤差引起的相位旋轉(zhuǎn)不 超過(guò)90°。第二，僅僅檢驗(yàn)(0.20)的左手項(xiàng)的一個(gè)組(所有l(wèi)s)。通過(guò)使用這 個(gè)，容易實(shí)現(xiàn)的判決采取下述形式S(《-1)sg攀e(/(附一-M)"l六附一-m)| "5><^|/(柳一-(0.21)人們還可以通過(guò)假設(shè)由頻率誤差引起的相位旋轉(zhuǎn)非常小來(lái)進(jìn)一步簡(jiǎn)化上述等 式。這產(chǎn)生了下述更加簡(jiǎn)化的判決規(guī)則。此規(guī)則用在下面給出的仿真中。 g (《-1) ReJ(附—-> & x g I ReJ(附一 -^)} | (0.22 )^是常數(shù)，0<&<1。對(duì)于MBOA， /"。與硬判刺直相反，該方法只是4頓軟 判決體的幀同步序歹啲差分檢測(cè)。注意，導(dǎo)致相位旋轉(zhuǎn)超過(guò)90°的高的頻率誤 差將使得幀同步檢測(cè)非常困難。然而，對(duì)于20ppm的晶體誤差，較低的3個(gè)頻 帶上的相位旋轉(zhuǎn)將不超過(guò)90。。對(duì)于較高的頻帶，應(yīng)當(dāng)對(duì)下面提供的幀同步檢測(cè) 以及頻率誤差估計(jì)進(jìn)行仔細(xì)考慮?？梢酝ㄟ^(guò)首先補(bǔ)償頻率誤差并使用非差分檢 測(cè)來(lái)獲得性能的改迸。為了評(píng)估本發(fā)明的4繼實(shí)施例盼性能，進(jìn)行了幾種仿真。圖4到7的圖顯 示了對(duì)于幾個(gè)仿真條件的仿真結(jié)果。每個(gè)點(diǎn)是在50000個(gè)噪聲實(shí)現(xiàn)上求平均(對(duì) 500分組仿真的100個(gè)信道中的每一個(gè))。分組結(jié)構(gòu)是使得頭幾個(gè)碼元被填充以 OFDM ，之后跟隨有前置碼。這樣做是為了探測(cè)錯(cuò)誤檢測(cè)的影響。該結(jié)果 是對(duì)于完全獲取的，即，初始突發(fā)檢測(cè)后隨以幀同步檢測(cè)。對(duì)這個(gè)仿真^ffl雙 級(jí)配置。其他模式，即，分等級(jí)的自相關(guān)器和 瓜立的H-Xcorr并不象本發(fā)明的 后隨有MMSE檢測(cè)器的H-Xcorr那樣可靠。如早先所解釋的，跟隨H-Xcorr的 第二級(jí)相關(guān)器形成了MMSE檢測(cè)器的一部分。在圖6中，對(duì)于附近的信號(hào)以及 /0= 0.5的相當(dāng)高的誤差率是由正常OFDM信號(hào)上的錯(cuò)誤檢測(cè)(g卩，用于這個(gè)仿 真的分組的第一部分)導(dǎo)致的。這主要是由于1頓&的劍氐值、使得其對(duì)噪聲敏感而導(dǎo)致。原則上，這并不受漏檢概率影響(fall under)。盡管如此，給出這 個(gè)是為了舉例說(shuō)明低&值的影響。盡管這樣的值改進(jìn)了弱信號(hào)的性能，但它們 可以弓胞不想要的強(qiáng)能量信號(hào)的不必要檢測(cè)。注意在圖7所圖解的距離中不存 在錯(cuò)誤檢測(cè)。定時(shí)(FFT窗口的最佳開(kāi)始)眾所周知，最佳FFT窗口是基于在窗口中包括最大信道能量的窗口。如早 先所提至啲，l (m)l2的峰值對(duì)應(yīng)于Z的窗口內(nèi)信道脈沖響應(yīng)的總和的峰值。因 此，這個(gè)相關(guān)窗口的峰值形成了對(duì)于FFT窗口的開(kāi)始的參考。對(duì)于MBOA提 議，F(xiàn)FT窗口的開(kāi)始4腿地被設(shè)定為m一-Z-128。載波頻率誤差估計(jì)和校正鄉(xiāng)機(jī)和接收機(jī)之間的頻率誤差將導(dǎo)致載波間干擾和相位旋轉(zhuǎn)。對(duì)于UWB 系統(tǒng)，載波頻率誤差與載波間間隔相比非常小。例如，對(duì)于40ppm誤差和5GHz 中心頻率，頻率誤差是200KHz。這大約是載波間間隔的4.8%。這樣的頻率誤 差并不會(huì)由于載波間干擾而導(dǎo)致顯著的降級(jí)。然而，其仍然由于相位旋轉(zhuǎn)而導(dǎo) 致顯著的降級(jí)。因此必須補(bǔ)償頻率誤差。頻率誤差的補(bǔ)償可以分為粗和細(xì)補(bǔ)償。 使用數(shù)字混合器補(bǔ)償粗頻率誤差。在FFT之后使用相位旋轉(zhuǎn)^卜償細(xì)頻率誤差。由于中心頻率是從單個(gè)晶體中獲得的，考慮對(duì)于所有的頻帶僅需要一個(gè)頻 率誤差是有吸引力的。即使使用一個(gè)中心晶體，對(duì)于所有頻帶的頻率誤差也并 不相同。通常，在給定頻帶中的頻率誤差等于Ppm*Fc，其中ppm是晶體的百 萬(wàn)分率的誤差，以及Fc是晶體頻率。因此，頻率誤差將不相同。然而，由于中 心頻率是從一個(gè)晶體中獲得的，所以所有頻帶中的誤差具有一個(gè)確定的關(guān)系。 如果在頻帶之一中估計(jì)的頻率被嚴(yán)重干擾變得惡化，則人們可以使用這個(gè)信息 來(lái)改進(jìn)這個(gè)頻帶中的性能(即，消除離群值(outlier))。然而，*頻帶中頻率 誤差估計(jì)的準(zhǔn)確性取決于那個(gè)頻帶中信號(hào)的SNR。因?yàn)镾NR可以由于衰落和干 擾而改變，所以將一個(gè)頻帶的估計(jì)用于其他頻帶需要仔細(xì)考慮操作條件以避免 使估計(jì)的準(zhǔn)確性降級(jí)。仿真已經(jīng)顯示系統(tǒng)的性能可以通過(guò)在突發(fā)檢測(cè)之后可用的多個(gè)前置碼數(shù)據(jù) 上對(duì)估計(jì)求平均來(lái)改進(jìn)。因此，針頻帶的頻率誤差4頓下式計(jì)算 <formula>formula see original document page 12</formula> (0.23)這實(shí)質(zhì)上是平均在峰值處的相關(guān)的值，然后計(jì)算該角度， 一種精致的、但魯棒的技術(shù)。對(duì)于MBOA系統(tǒng)，對(duì)于TFC類型1和2， D=165*3。此外，MBOA前置碼包含遮蓋序列。因此，被D ^樣分開(kāi)的兩個(gè)碼元的遮蓋序列的積并不 是l并且戰(zhàn)平均將不起作用。幀同步序列是一個(gè)例子。因此，對(duì)于固OA， 上述等式被修改為『-一 —a"g/《如—-M) x 一[Re"(w— - M)}])￡ --^- (0.24 )2;r7D核心基帶前端的性能(同步、頻率誤差估計(jì)、定時(shí)誤差估計(jì))不被下述損 害影響是非常重要的。1. DC偏置通常，某些殘余DC信號(hào)來(lái)自于RF/ADC前端?？梢匀菀椎乜闯鰧?duì)于DC 輸入的互相關(guān)器的輸出是0。這是由于參考序列的零均值的事實(shí)所導(dǎo)致。由于所 有其他處理都是J頓H-Xcoir的輸出進(jìn)行的，那么，因而斷定整體系纟頓于DC偏置并不敏感。2. 窄帶干擾(NBI)對(duì)于緩漫變化的窄帶干擾，H-Xcoir盼性狀與具有DC輸入的相同，艮卩，對(duì) 于緩慢變化的NBI并不敏感。然而，對(duì)于快速變化的NBI， N-Xcorr性能取決 于本地參考序列和干擾者的互相關(guān)屬性。然而，考慮序列的偽隨機(jī)性質(zhì)和干擾 的確定性性質(zhì)，H-Xcorr的輸出顯著低于干擾者的功率并且因此預(yù)期有非常小的 性能影響。3. 同時(shí)操作的微微網(wǎng)(SOP)使用與MMSE檢測(cè)器結(jié)合的H-Xcorr提供了對(duì)不希望的信號(hào)，例如SOP 的有力拒絕。這在上面提供的仿真結(jié)果中被圖解?，F(xiàn)在參考圖8，圖解了用于在包括至少一個(gè)同時(shí)操作的微微網(wǎng)的基于分組 的數(shù)字通信系統(tǒng)中同步的系統(tǒng)800。系統(tǒng)800包括分等級(jí)互相關(guān)器(H-Xcorr) 計(jì)算模塊100，其包括解擴(kuò)計(jì)算模塊801，用于解擴(kuò)包括具有固定長(zhǎng)度的分等級(jí) 同步序歹啲輸入信號(hào)，并且輸出從解擴(kuò)輸入信號(hào)中計(jì)算的第一相辦列。系統(tǒng) 800還包括最小均方誤差(MMSE)檢測(cè)器803，其包括第二級(jí)自相關(guān)器計(jì)算模 塊301，用于接收第一相關(guān)的序列并計(jì)算被延時(shí)固定長(zhǎng)度的第二相關(guān)的序列，以 及峰值計(jì)算模塊804，用于接收第二序列并從中計(jì)算頻率誤差和具有實(shí)部的峰值。此外，檢測(cè)器803 l柳,魏設(shè)定用于基于OFDM的調(diào)制的FFT窗口的開(kāi) 始，峰值的實(shí)部用于檢測(cè)幀同步，并且峰值用于突發(fā)檢測(cè)的目的。盡管本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)被圖解和描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白 這里描述的系統(tǒng)、設(shè)備和方法是舉例說(shuō)明性的，并且在不脫離本發(fā)明的真實(shí)范 圍的情況下可以進(jìn)行各種改變和修改，并且可以用等同物代替其要素。此外， 可以在不脫離其中心范圍的情況下，進(jìn)行很多修改，以使本發(fā)明的教導(dǎo)適應(yīng)于 特定的同步情況。因此，并不打算讓本發(fā)明限于被公開(kāi)作為對(duì)于執(zhí)行本發(fā)明所 構(gòu)想的最佳模式的特定實(shí)施例，而是本發(fā)明包括落在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所 有實(shí)施例。附錄方程式(0.15)的推導(dǎo)(0.13)可以被重新寫為一)+ ;72(柳)-2^Re{/(w —/)/(附-D-/)—(-) + X/ ))} (0.25)z=o僅僅考慮，方程式的左手項(xiàng)和進(jìn)一步展開(kāi)，我們發(fā)現(xiàn)z(附)=§ Re{/(m - /)/* (附-D - /)(cos(/ ) - 7 sin(/ ))} =cosM)!^ Re{/(w — -!) — /)} + sinIm(/(附-/)/* (附—D — /)}(0.26)在，方程式中IOT (0.9)和(0.14)，產(chǎn)生咖)=74^阿/(附)}|^{/(柳-/).,(附-"-/)} + 1111{/(—}§1111{/(附-/)/> — /)-/)),=0 ,=0(0.27)其等于= ^"[Re Re{|J /(w — /)/*— Z) — /)} + Im{/(/ )} Im{|J /(附—/)/ (附—D — /)}A一) '=。(0.28)再次^ffl (0.9)，我們發(fā)現(xiàn)z(附)=^^[Re(六w)) Re{.7(w)} + Im{/(w)} Im{/(m)}] (0.29)產(chǎn)生z(w) = i^ (0.30) /72(m)這在(0.25)中4OT，產(chǎn)生(0.15)。
權(quán)利要求
1、一種用于在基于分組的數(shù)字通信系統(tǒng)中同步的設(shè)備(300)，該基于分組的數(shù)字通信系統(tǒng)包括至少兩個(gè)操作為微微網(wǎng)的通信裝置，該設(shè)備包括分等級(jí)的互相關(guān)器(H-Xcorr)裝置(100)，接受包括具有固定長(zhǎng)度的分等級(jí)同步序列的輸入信號(hào)并從中輸出第一相關(guān)序列；以及檢測(cè)器(803)，包括第二級(jí)自相關(guān)器裝置(301)，接收第一相關(guān)序列并輸出 id="icf0001" file="A2006800459010002C1.tif" wi="9" he="5" top= "68" left = "27" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>作為被延時(shí)所述固定長(zhǎng)度的第二相關(guān)序列，并根據(jù)所述第二序列確定所述輸入信號(hào)是否包括有效前置碼。
2、 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備(300)，其中所述輸入信號(hào)包括時(shí)域序列和頻士或序列并且所述時(shí)域序列是所述分等級(jí)同步序列。
3、 如權(quán)利要求2所述的設(shè)備(300)，其中所述分等級(jí)序列被描述為其中B是長(zhǎng)度為8的擴(kuò)展序列，^^。,...,U是長(zhǎng)度為16的序列，并且兩個(gè)序列的值對(duì)于微微網(wǎng)是獨(dú)特的。
4、 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備(300)，其中所述檢測(cè)器是最小均方誤差 (畫SE)檢測(cè)器。
5、 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備(300)，其中所述H-Xcoit裝置包括解擴(kuò)計(jì)算 模塊(801)，用于計(jì)算；解擴(kuò)所述序列B的內(nèi)積；以及 解擴(kuò)所述序列A的外部和。
6、 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備(300)，其中所述第二級(jí)裝置(301)包括峰 值計(jì)算模塊(804)，用于計(jì)算所述第二相關(guān)序列/(附)的峰值，所述峰值具有實(shí) 部并且所述峰值被所述MMSE檢測(cè)器(803) i頓以確定所述輸入信號(hào)是否包 括有效前置碼。
7、 如權(quán)禾腰求6所述的設(shè)備(300),其中所述峰值計(jì)算模塊(804)還被 配置為使用所述第二相關(guān)序列來(lái)評(píng)估一組預(yù)定條件以便識(shí)別來(lái)自非期望的附近 的信號(hào)的錯(cuò)誤告警。
8、 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備(300)，還包括一階低通濾波器(805)，用于預(yù)定該組^(牛。
9、如權(quán)利要求6所述的設(shè)備(300)，其中所述峰值計(jì)^^莫土央還被配置為:直接把頻率誤差計(jì)算為—e(7(附—))2"7D其中T是采樣率，而D是在一個(gè)頻帶中隨后碼元之間的多傾樣； 計(jì)算卩(—|2的峰值為在窗口 Z上信道脈沖響應(yīng)的能量總和的峰值，其中Z是不大于所述信道的d延時(shí)擴(kuò)展的多個(gè)采樣；為基于OFDM的調(diào)制設(shè)定FFT窗口的開(kāi)始； 使用所述峰值的實(shí)部進(jìn)行幀同步的檢測(cè)；以及 將所述峰值用于突發(fā)檢測(cè)的目的。
10、 如權(quán)禾腰求9所述的設(shè)備(300)，其中對(duì)于所述幀同步的檢測(cè)，在差 分解調(diào)數(shù)據(jù)上使用修改的最大似然(ML)判決規(guī)則。
11、 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備(300),其中對(duì)于MBOA提議，所述FFT 窗口的開(kāi)始^t選地設(shè)定為mp^-Z-128。
12、 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備(300)，其中，機(jī)和接收機(jī)之間的頻率誤差包括分別m粗補(bǔ)償和細(xì)補(bǔ)償進(jìn)行補(bǔ)償?shù)拇诸l率誤差和細(xì)頻率誤差。
13、 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備(300)，還被配置為包括數(shù)字混合器和相位 旋轉(zhuǎn)器，使用所述數(shù)字混合器補(bǔ)償所述粗頻率誤差，并且在FFT之后使用所述 相位旋轉(zhuǎn)m卜償所述細(xì)頻率誤差。
14、 一種用于在基于分組的數(shù)字通信系統(tǒng)中同步的方法，該基于分組的數(shù) 字通信系統(tǒng)包括至少兩個(gè)操作為微微網(wǎng)的通信裝置，該方法包括提供分等級(jí)的互相關(guān)器(H-Xcorr)計(jì)算模塊(100);由所提供的H-Xcorr (100)接受輸入信號(hào)，所述輸入信號(hào)包括具有固定長(zhǎng) 度的分等級(jí)同步序列；由所ffl-Xcorr輸出從所接受的輸入信號(hào)計(jì)算的第一相關(guān)序列；由包括第二級(jí)自相關(guān)器計(jì)算模塊(301)的最小均方誤差(MMSE)檢觀螺 接收所述輸出的第一相，列；由所述第二級(jí)(301)計(jì)算被延時(shí)所述固定長(zhǎng)度的第二相關(guān)序列；以及由所述檢測(cè)器根據(jù)所述第二序列確定所述輸入信號(hào)是否包括有效前置碼。
15、 如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述分等級(jí)序列被描述為其中B是長(zhǎng)度為8的擴(kuò)展序列并且^4 = {a。，...a15}是長(zhǎng)度為16的序列，并且兩個(gè) 序列的值對(duì)于微微網(wǎng)是獨(dú)特的；并且所述提供H-Xcorr的步驟還包括在其中提供解擴(kuò)計(jì)算模塊以計(jì)算解擴(kuò)所述 序列B的內(nèi)積以及解擴(kuò)所述序列A的外部和的步驟。
16、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第二級(jí)還被配置為包括峰值計(jì)算 ?！姥?，其執(zhí)行計(jì)算所述第二相關(guān)序列的峰值的步驟，所述峰值具有實(shí)部并且所 述峰值被所述MMSE檢測(cè)器艦以確定所述輸入信號(hào)是否包括有效前置碼。
17、 一種用于在基于分組的數(shù)字通信系統(tǒng)中同步的系統(tǒng)(800)，該基于分 組的數(shù)字通信系統(tǒng)包括至少兩個(gè)操作為微微網(wǎng)的通信裝置，該系統(tǒng)包括.-分等級(jí)的互相關(guān)器(H-Xcoir)計(jì)算模塊(100)，其包撤科廣計(jì)算模塊(801)， 用于解擴(kuò)包括具有固定長(zhǎng)度的分等級(jí)同步序列的輸入信號(hào)(806)，并輸出/人所 解擴(kuò)的輸入信號(hào)計(jì)算的第一相關(guān)序列(802);最小均方誤差(固SE)檢測(cè)器(803)，其包括-i滯二級(jí)自相關(guān)器計(jì)算模士央(301)，其接收所述第一相關(guān)序列(802)并計(jì) 算被延時(shí)所述固定長(zhǎng)度(807)的第二相關(guān)序列；以及ii:峰值計(jì)算模i央(804)，用于接收所述第二序列(807)并從中計(jì)算頻率誤 差(808)和具有實(shí)部的峰值(809);其中，所述檢測(cè)器(803)使用峰值(809)來(lái)設(shè)定用于基于OFDM調(diào)制的 FFT窗口 (810)的開(kāi)始，所述峰值的實(shí)部用于檢測(cè)幀同步(811)，并且所述峰 值用于突發(fā)檢測(cè)(812)。
全文摘要
接收機(jī)已知的同步序列(前置碼)形成基于分組的數(shù)字通信系統(tǒng)的組成部分。這樣的數(shù)字通信系統(tǒng)中的第一操作是檢測(cè)有效信號(hào)(分組)的開(kāi)始。本發(fā)明提供了用于魯棒地檢測(cè)前置碼的方案的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。本發(fā)明的方案具有下述優(yōu)點(diǎn)其對(duì)于噪聲和干擾是魯棒的，其直接提供了頻率誤差而不需要任何額外計(jì)算，其提供了定位用于一基于OFDM的調(diào)制的FFT窗口所需要的信息，其提供了可以用于幀同步的峰值的實(shí)部，并且最終，其提供了用于突發(fā)檢測(cè)目的的峰值。
文檔編號(hào)H04B1/69GK101326733SQ200680045901
公開(kāi)日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2006年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月8日
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