專利名稱：一種定時度量的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信技術領域，特別是涉及一種定時度量的方法和裝置。
背景技術：
20世紀90年代以來，多載波技術成為寬帶無線通信的熱點技術。其中應 用該技術最有代表性的系統(tǒng)為采用OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交頻分復用)技術的WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access,全球微波互聯(lián)接入)系統(tǒng)。多載波技術引用中，基本思想 是將一個寬帶載波劃分成多個子載波，并在多個子載波上同時傳輸數(shù)據(jù)。在 多數(shù)的系統(tǒng)應用當中，子載波的寬度小于信道的相千帶寬，這樣在頻率選擇 性信道上，每個子載波上的衰落為平坦衰落，這樣就減少了符號間串擾，并 且不需要復雜的信道均衡，適合高速數(shù)據(jù)的傳輸。
WiMAX系統(tǒng)在小區(qū)搜索前期需要完成幀檢測和粗定時同步，在這之后才 能進行后續(xù)的小區(qū)標識識別和頻偏估計，因此粗定時的準確性直影響了小區(qū) 識別與頻偏估計性能。粗定時通過下行幀的前導信號Preamble來完成， Preamble用于確定移動臺和接入點之間何時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，傳輸進行時告 知其他移動臺以免沖突，同時傳送同步信號及幀間隔。Preamble完成傳輸后， 接收方才開始接收數(shù)據(jù)。
不同小區(qū)(Cell),不同扇區(qū)(Segment)使用的Preamble調制序列，有三種 類型的Preamble載波集合。
Preamble的載波集合由如下公式定義
<formula>formula see original document page 4</formula>
其中，Pre"w6/eCflmenS^為分配給Preamble的所有子載波Subcarrier集合， n為Preamble載波集合索引(0， 1,2)， k為索引，k=0, 1,…，567(FFT長度為 2048的系統(tǒng))。
如圖1所示，為Preamble調制序列時域特性示意圖，Preamble調制序列 包含在接收信號序列r (k)中，包括Sl、 S2和S3三段信號，且Sl、 S2和 S3三段信號在時域上重復。
如圖2所示，為現(xiàn)有技術中定時度量的方法流程圖，包括以下步驟
步驟201，計算觀測窗口中各段信號的互相關。
在OFDM系統(tǒng)中，信號的最小組成單位為一個OFDM符號。觀測窗口相 當于一個存儲接收到的信號的裝置，通過對觀測窗口中的信號的處理，可以 達到定時度量的目的，觀測窗口的寬度為一個OFDM符號的長度。
圖1中的接收信號序列r (k)依次進入觀測窗口 ，當Preamble調制序列 全部進入觀察窗口時，為了描述方便，將Preamble調制序列劃分為兩段，分 別稱為A段信號和B段信號，其中，A段信號包括S1和S2兩段信號，B段 信號包括S2和S3兩段信號，觀測窗口中A段信號和B段信號的互相關P (d)可由如下公式計算
2i-1
其中，L為一個OFDM符號長度的1/3, d為接收的信號進入觀測窗口的 起始時刻，m為一個取值在O到(2L-1)之間的變量。 步驟202，計算接收到的信號的能量。 d時刻接收到的信號的能量R (d)為
=。悄I2
步驟203,構造定時度量函數(shù)。 定時度量函數(shù)M (d)可由如下公式構造
步驟204，設立幀檢測門限，實現(xiàn)幀檢測和時間同步。
當定時度量函數(shù)M (d)的值超過幀檢測門限時，則認為有幀到來，并將 該定時度量函數(shù)超過幀檢測門限的峰值位置，即d時刻作為粗定時位置。
發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明過程中，發(fā)現(xiàn)Preamble調制序列為下行幀的第一
個符號，Preamble調制序列之前為上行符號以及上行符號與下行幀之間的保 護間隔，終端可能接收到一部分其他終端的上行信號，這一部分能量是不確 定的，有可能非常^f敖弱。
如圖3所示，為現(xiàn)有技術中定時度量函數(shù)出現(xiàn)錯誤峰值時接收的信號的 能量示意圖。為了描述方便，將觀測窗口中接收的信號劃分為兩段，分別稱 為A段信號和B段信號，其中，A段信號包括S1和S2兩段信號，B段信號 包括S2和S3兩段信號。在A段信號和B段信號的能量相差很大時，定時度 量函數(shù)M (d)將在錯誤的位置出現(xiàn)峰值，導致幀檢測錯誤。下面以仿真結果 說明，仿真信道為VA (60km/h)，信噪比30dB，下4亍和上4亍分別25和23個 OFDM符號， 一個OFDM由凄t據(jù)部分和CP ( Circle Prefix, 循環(huán)前綴)組成， CP是一份附加在OFDM符號前面的數(shù)據(jù)符號的末尾部分。通過添加CP，能 夠保證信道處于正交狀態(tài)，防止了一個輔載波與另一個載波相混淆。設數(shù)據(jù) 部分1024個樣點，CP128個樣點,因此幀長為(1024+128)* (25+23 ) =55296 樣點。
如圖4所示，為現(xiàn)有技術中定時度量函數(shù)出現(xiàn)錯誤峰值時的仿真示意圖， 可以看到，定時度量函數(shù)在錯誤位置出現(xiàn)了峰值，導致定時錯誤。

發(fā)明內容
本發(fā)明實施例提供一種定時度量的方法和裝置，解決提高了觀測窗口中 的兩段進行互相關運算的信號能量相差較大時，定時度量函數(shù)產(chǎn)生錯誤峰值 的問題。
本發(fā)明實施例一方面提出一種定時度量的方法，包括以下步驟 根據(jù)前導符號preamble的在時域上的分段重復特性，將接收的信號劃分
為兩段信號，分別計算所述兩段信號的能量；
根據(jù)所述兩段信號的能量對所述兩段信號的互相關進行歸一化處理，將
所述歸 一化處理的結果作為定時度量函數(shù)。
另一方面，本發(fā)明實施例提出一種定時度量裝置，包括
劃分模塊，用于根據(jù)前導符號preamble的時域特性，將接收的信號劃分 為兩段信號；
計算模塊，用于計算所述劃分模塊劃分的所述兩段信號的能量；
歸一化模塊，用于根據(jù)所述計算模塊計算的所述兩段信號的能量對所述
兩段信號的互相關進行歸 一化處理；
執(zhí)行模塊，用于將所述歸一化模塊得到的所述歸一化的結果作為定時度 量函凄史。
本發(fā)明實施例的技術方案具有以下優(yōu)點，因為將接收的信號劃分為兩段 信號，并使用劃分后的兩段信號的能量，對該兩段信號的互相關進行歸一化 處理，從而，提高了粗定時檢測算法的魯棒性，降低了虛警概率。


圖1為Preamble調制序列時域特性示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術中定時度量的方法流程圖3為現(xiàn)有技術中定時度量函數(shù)出現(xiàn)錯誤峰值時接收的信號的能量示意
圖4為現(xiàn)有技術中定時度量函數(shù)出現(xiàn)錯誤峰值時的仿真示意圖5為本發(fā)明實施例中定時度量的方法流程圖6為本發(fā)明實施例中定時度量的一種具體實現(xiàn)方式流程圖7為本發(fā)明實施例中定時度量函數(shù)的構造流程圖8為本發(fā)明實施例中定時度量函數(shù)的仿真示意圖9為本發(fā)明實施例中定時度量裝置結構示意圖。
具體實施例方式
下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是 全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng) 造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面 結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述
如圖5所示，為本發(fā)明實施例中定時度量的方法流程圖，包括以下步驟: 步驟501,根據(jù)preamble的在時域上的分段重復特性，將接收的信號劃 分為兩段信號。
不同小區(qū)(Cell)、不同扇區(qū)(Segment)使用的Preamble調制序列，有 三種類型的Preamble載波集合。
Preamble的載波集合由如下公式定義
其中，Prefl附WeCam'eWe《為分配給Preamble的所有子載波Subcarrier集合， n為Preamble載波集合索引(0,1,2)， k為索引，k=0, 1，…，567 (FFT長度 為2048的系統(tǒng))。
Preamble的子載波集合決定了 Preamble在時域上具有三段重復特性，根 據(jù)Preamble調制序列在時域上的分段重復性，可以對接收的信號進行分段。 如圖1所示，為Preamble調制序列時域特性示意圖，Preamble調制序列包含 在接收信號序列r(k)中，包括S1、 S2和S3三段信號，且S1、 S2和S3三 段信號在時域上重復，可以將Preamble調制序列劃分為兩段信號，分別稱為 A段信號和B段信號，其中，A段信號包括S1和S2兩段信號，B段信號包 括S2和S3兩段信號。
如果Preamble在時域上具有多段重復特性，可將接收的信號進行類似的 劃分。例如，Preamble調制序列中Sl、 S2、 S3和S4四段信號在時域上重復 時，可將Sl和S2兩段信號作為A段信號，S3和S4兩段信號作為B段信號； 也可以將S1、 S2和S3三段信號作為A段信號，將S2、 S3和S4三段信號作 為B段信號。
步驟502，分別計算劃分后的兩段信號的能量。
根據(jù)Preamble調制序列在時域上的分段重復性，可以將觀測窗口中的信 號進行分段。如果Preamble調制序列中Sl 、 S2和S3三段信號在時域上重復， 可將S1和S2兩段信號作為A段信號，S2和S3兩段信號作為B段信號，定 義d時刻A、 B兩^R信號的能量分別為
Prea附6/eC"rn'e尸iSeL = w十3 &
<formula>formula see original document page 9</formula>其中，L為一個OFDM符號長度的1/3， d為接收的信號進入觀測窗口的 起始時刻，m為一個取值在0到(2L-1)之間的變量。5見測窗口相當于一個 存儲接收到的信號的裝置，通過對觀測窗口中的信號的處理，可以達到定時 度量的目的，觀測窗口的寬度為一個OFDM符號的長度，接收的信號的時長 也為 一個OFDM符號的長度。
步驟503,根據(jù)兩段信號的能量對兩段信號的互相關進行歸一化處理。
觀測窗口中A段信號和B段信號的互相關P (d)為
<formula>formula see original document page 9</formula>
對A段信號和B段信號的互相關進行歸一化的結果為 M(一剛2
步驟504，將歸一化處理的結果作為定時度量函數(shù)。
將歸一化的結果M (d)作為定時度量函數(shù)，當定時度量函數(shù)的值超過設 定的幀檢測門限時，則認為有幀到來，并將該定時度量函數(shù)超過幀檢測門限 的峰值位置，即d時刻作為粗定時位置。
本發(fā)明實施例的技術方案具有以下優(yōu)點，因為將接收的信號劃分為兩段 信號，并使用劃分后的兩賴:信號的能量，對該兩賴:信號的互相關進行歸一化 處理，從而，提高了粗定時檢測算法的魯棒性，降低了虛警概率。
如圖6所示，為本發(fā)明實施例中定時度量的一種具體實現(xiàn)方式流程圖， 包括以下步驟
步驟601，根據(jù)preamble的在時域上的分段重復特性，將接收的信號劃 分為兩段信號。
不同小區(qū)(Cell)、不同扇區(qū)(Segment)使用的Preamble調制序列，有 三種類型的Preamble載波集合。
Preamble的載波集合由如下公式定義 Pre譜6/eQwr/enSe《=w + 3 - A
其中，Prea附6/eCam-enSW"為分酉己給Preamble的所有子栽波Subcarrier集合， n為Preamble載波集合索引(0, 1，2), k為索引，k=0, 1 ，…，567 (FFT長度 為2048的系統(tǒng))。
Preamble的子載波集合決定了 Preamble在時域上具有三段重復特性，根 據(jù)Preamble調制序列在時域上的分段重復性，可以將接收的信號進行分段。 如圖1所示，為Preamble調制序列時域特性示意圖，Preamble調制序列包含 在接收信號序列r(k)中，包括S1、 S2和S3三段信號，且S1、 S2和S3三 段信號在時域上重復，可以將Preamble調制序列劃分為兩賴:信號，分別稱為 A段信號和B段信號，其中，A段信號包括SI和S2兩段信號，B段信號包 括S2和S3兩段信號。
步驟602，對接收的信號做滑動自相關。
滑動自相關的結果為劃分成的兩段信號的互相關，即
m=0
其中，L為一個OFDM符號長度的1/3， d為接收的信號進入觀測窗口的
起始時刻，m為一個取值在O到(2L-1)之間的變量。觀測窗口相當于一個
存儲接收到的信號的裝置，通過對觀測窗口中的信號的處理，可以達到定時
度量的目的，觀測窗口的寬度為一個OFDM符號的長度，接收的信號的時長
也為一個OFDM符號的長度。
可以采用遞推的算法減少計算量，即 P(c/)=尸(d — 1)+rJ+2w^+3丄一,—r二?！?+i
步驟603，分別計算劃分后的兩段信號的能量。
計算劃分的兩段信號的能量Rl和R2,定義d時刻A、 B兩段的能量分 別為<formula>formula see original document page 10</formula>
可以釆用遞推的算法減少計算量，即 <formula>formula see original document page 11</formula>
步驟604,根據(jù)兩段信號的能量對兩段信號的互相關進行歸一化處理。 對A段信號和B段信號的互相關進行歸一化處理的結果為 剛2
步驟605，將歸一化的結果作為定時度量函數(shù)。
如圖7所示，為本發(fā)明實施例中定時度量函數(shù)的構造流程圖。圖中分別 計算A段信號和B段信號的能量Rl (d)和R2 ( d )，以及A段信號和B段 信號的互相關P ( d )，并使用Rl ( d)和R2 ( d)對A段信號和B段信號的 互相關P (d)進行歸一化計算，得到定時度量函數(shù)M (d)，以進行幀檢測和 粗定時。
步驟606，設立幀4企測門限。
步驟607,當定時度量函數(shù)M (d)超過幀檢測門限時，判定有幀到來。
步驟608，將定時度量函數(shù)M ( d)超過幀檢測門限的峰值位置，即d時 刻作為粗定時位置。
下面以仿真結果說明，仿真信道為VA (60km/h)，信噪比30dB,下行上 行分別25和23個OFDM符號， 一個OFDM由數(shù)據(jù)部分和CP組成，設數(shù)據(jù) 部分1024個樣點，CP128個樣點，因此幀長為(1024+128 ) * ( 25+23 ) = 55296 樣點。
如圖8所示，為本發(fā)明實施例中定時度量函數(shù)的仿真示意圖，由于在構 造本發(fā)明實施例中的定時度量函數(shù)時，使用劃分后的兩段信號的能量對接收 到的信號的互相關進行歸一化處理；而背景技術中只是使用 一段信號對接收 到的信號的互相關進行歸一化處理。因此，在劃分后的兩段信號A段信號和 B段信號的能量相差很大時，背景技術中的定時度量函數(shù)會在錯誤位置出現(xiàn) 了峰值，導致定時錯誤；而本發(fā)明實施例中的定時度量函數(shù)不會在錯誤位置 出現(xiàn)了峰值，不會導致定時錯誤。
本發(fā)明實施例的技術方案具有以下優(yōu)點，因為將接收的信號劃分為兩段
信號，并使用劃分后的兩段信號的能量，對該兩段信號的互相關進行歸一化 處理，在劃分后的兩段信號的能量相差很大時也能夠準確地實現(xiàn)定時度量， 從而，提高了粗定時檢測算法的魯棒性，降低了虛警概率。
本發(fā)明實施例還適用于Preamble在時域上具有多段重復特性的情況，具 體實施方式與上一實施例大致相同，只是將接收的信號劃分為兩段信號的方 式可以有多種。例如，Preamble調制序列中Sl、 S2、 S3和S4四賴:信號在時 域上重復時，可將S1和S2兩段信號作為A段信號，S3和S4兩段信號作為 B段信號；也可以將Sl 、 S2和S3三段信號作為A段信號，將S2、 S3和S4 三段信號作為B段信號。劃分信號后的定時度量實現(xiàn)流程與上一實施例相同。
本發(fā)明實施例還提出一種定時度量裝置，該裝置可安裝在與基站通信的 終端設備上，用于實現(xiàn)幀檢測和粗定時。
如圖9所示，為本發(fā)明實施例中定時度量裝置結構示意圖，包括
劃分模塊卯l ，用于根據(jù)前導符號preamble的在時域上的分段重復特性， 將接收的信號劃分為兩段信號。
不同小區(qū)(Cell)、不同扇區(qū)(Segment)使用的Preamble調制序列，有 三種類型的Preamble載波集合。
Preamble的載波集合由如下公式定義
Pr e腦6/eCam'enS^n = w + 3 &
其中，PreflwWeCam>r5W 為分配給Preamble的所有子載波Subcarrier集合， n為Preamble載波集合索引(0，1，2), k為索引，k=0， 1 ， ... ， 567 ( FFT長度 為2048的系統(tǒng))。
Preamble的子載波集合決定了 Preamble在時域上具有三段重復特性，根 據(jù)Preamble調制序列在時域上的分段重復性，可以將接收的信號進行分段。 如果Preamble調制序列中Sl、 S2和S3三段信號在時域上重復，可將Sl和 S2兩段信號作為A段信號，S2和S3兩段信號作為B段信號。
如果Preamble在時域上具有多段重復特性，可將接收的信號進行類似的 劃分。例如，Preamble調制序列Sl、 S2、 S3和S4四賴:信號在時域上重復時， 可將Sl和S2兩段信號作為A段信號，S3和S4兩賴:信號作為B段信號。
互相關模塊902，用于計算觀測窗口中各段信號的互相關。 觀測窗口中劃分后的A段和B段信號的互相關P (d)為
<formula>formula see original document page 13</formula>
其中，L為一個OFDM符號長度的1/3, d為接收的信號進入觀測窗口的 起始時刻，m為一個取值在0到(2L-1)之間的變量。觀測窗口相當于一個 存儲接收到的信號的裝置，通過對觀測窗口中的信號的處理，可以達到定時 度量的目的，觀測窗口的寬度為一個OFDM符號的長度，接收的信號的時長 也為 一個OFDM符號的長度。
計算模塊卯3，用于計算劃分模塊901劃分的兩段信號的能量。
d時刻A、 B兩^殳信號的能量分別為
<formula>formula see original document page 13</formula>
歸一化模塊904，用于根據(jù)計算模塊903計算的兩段信號的能量對兩段信 號的互相關進行歸 一化處理。
歸一化處理具體包括用兩段信號的互相關的平方除以兩段信號的能量。 對A段信號和B段信號的互相關進行歸一化的結果為
乖=剛2
執(zhí)行模塊905，用于將歸一化模塊904得到的歸一化的結果作為定時度量 函數(shù)，以實現(xiàn)定時度量。
將歸一化的結果M (d)作為定時度量函數(shù)。 設定模塊906，用于設定幀檢測門限。
判定模塊907 ，用于當執(zhí)行模塊905得到的定時度量函數(shù)M ( d)超過設 定模塊906設定的幀檢測門限時，判定有幀到來。
定時模塊908，用于將執(zhí)行模塊905得到的定時度量函數(shù)M ( d)超過設 定模塊設定的幀檢測門限的峰值位置，即d時刻作為粗定時位置。
OFDM系統(tǒng)發(fā)送的Preamble的數(shù)據(jù)部分具有分段近似性，本發(fā)明實施例 僅給出了 Preamble調制序列三段近似重復的情況，實際上，本發(fā)明技術方案 可應用于Preamble調制序列任意段近似重復的情況。
本發(fā)明實施例還可擴展至多天線OFDM系統(tǒng)，Preambe符號由其中的一 根天線發(fā)射。
本發(fā)明實施例的技術方案具有以下優(yōu)點，因為將接收的信號劃分為兩段 信號，并使用劃分后的兩段信號的能量，對兩段信號的互相關進行歸一化處 理，從而，提高了粗定時檢測算法的魯棒性，降低了虛警概率。
通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到本 發(fā)明可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)，當然也可以通過硬 件，但很多情況下前者是更佳的實施方式?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技 術方案本質上或者說對現(xiàn)有技術做出貢獻的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體
現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使 得一臺終端設備(可以是手機，個人計算機，服務器，或者網(wǎng)絡設備等) 執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述的方法。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的 普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進 和潤飾，這些改進和潤飾也應^見本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1、一種定時度量的方法，其特征在于，包括以下步驟根據(jù)前導符號preamble在時域上的分段重復特性，將接收的信號劃分為兩段信號，分別計算所述兩段信號的能量；根據(jù)所述兩段信號的能量對所述兩段信號的互相關進行歸一化處理，將所述歸一化處理的結果作為定時度量函數(shù)。
2、 如權利要求1所述定時度量的方法，其特征在于，所述接收的信號的 時長為一個正交頻分復用OFDM符號的長度。
3、 如權利要求1所述定時度量的方法，其特征在于，所述歸一化處理具 體包括用所述兩段信號的互相關的平方除以所述兩段信號的能量。
4、 如權利要求1所述定時度量的方法，其特征在于，所述將歸一化處理 的結果作為定時度量函數(shù)之后，還包括設定幀檢測門限，當所述定時度量函數(shù)超過所述幀檢測門限時，則判定 有幀到來。
5、 如權利要求4所述定時度量的方法，其特征在于，所述定時度量函數(shù) 的值超過幀檢測門限之后，還包括將所述定時度量函數(shù)超過所述幀檢測門限的峰值位置作為粗定時位置。
6、 一種定時度量裝置，其特征在于，包括劃分模塊，用于根據(jù)前導符號preamble的在時域上的分段重復特性，將 接收的信號劃分為兩段信號；計算模塊，用于計算所述劃分模塊劃分的所述兩段信號的能量；歸一化模塊，用于根據(jù)所述計算模塊計算的所述兩段信號的能量對所述 兩段信號的互相關進行歸 一化處理；執(zhí)行模塊，用于將所述歸一化模塊得到的所述歸一化的結果作為定時度量函數(shù)。
7、 如權利要求6所述定時度量裝置，其特征在于，所述接收的信號的時 長為一個正交頻分復用OFDM符號的長度。
8、 如權利要求6所述定時度量裝置，其特征在于，所述歸一化處理具體 包括用所述兩段信號的互相關的平方除以所述兩段信號的能量。
9、 如權利要求6所述定時度量裝置，其特征在于，還包括 設定模塊，用于設定幀檢測門限；判定模塊，用于當所述執(zhí)行模塊得到的所述定時度量函數(shù)超過所述設定 模塊設定的所述幀檢測門限時，判定有幀到來。
10、 如權利要求6所述定時度量的裝置，其特征在于，還包括 定時模塊，用于將所述執(zhí)行模塊得到的所述定時度量函數(shù)超過所述設定模塊設定的所述幀檢測門限的峰值位置作為粗定時位置。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種定時度量的方法，包括以下步驟根據(jù)前導符號preamble在時域上的分段重復特性，將接收的信號劃分為兩段信號，分別計算所述兩段信號的能量；根據(jù)所述兩段信號的能量對所述兩段信號的互相關進行歸一化處理，將所述歸一化處理的結果作為定時度量函數(shù)。本發(fā)明實施例的技術方案使用觀測窗口中劃分后的兩段信號的能量，對兩段信號的互相關進行歸一化處理，提高了粗定時檢測算法的魯棒性，降低了虛警概率。
文檔編號H04L27/26GK101340420SQ20081014745
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月18日 優(yōu)先權日2008年8月18日
發(fā)明者亞 林 申請人:華為技術有限公司