CN100589473C - 一种正交频分复用系统的同步信号发送与检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种正交频分复用系统的同步信号发送与检测方法，其中发送方法通过循环移位使接收端粗同步的同步信号与本地参考信号进行圆周卷积的循环卷积的峰值位于不同的位置；其中检测方法在进行同步定时的同时利用上述位置特点进行循环前缀类型检测。这种方法，移动台获得同步信号定时的过程中，同时获得了同步信号所在OFDM符号的循环前缀长度类型。无须额外的步骤对循环前缀类型进行检测。由于，移动台获得同步信号定时的步骤是必须作的，因此本发明移动台不用增加开销就可获得同步信号的循环前缀类型；另外，相比对循环前缀类型进行盲检测的方式，本发明提供的方法还具有容易实现，检测准确率高等优点。

Description

一种正交频分复用系统的同步信号发送与检测方法

技术领域

本发明涉及正交频分复用系统，具体地涉及到带有多种循环前缀的基于正交频分复用系统的同步信号发送与检测方法。

背景技术

在正交频分复用系统中，每个OFDM(正交频分复用)符号都包括两部分：循环前缀部分和数据部分。循环前缀部分是数据部分后面部分的拷贝，它具有抵制符号间干扰与载波间干扰的双重作用。一般而言，循环前缀部分数据越长，其抵制符号间干扰与载波间干扰的能力也就越强。但是也有负面影响，循环前缀部分数据越长，系统的开销也就越大。在实际应用中，为了降低循环前缀的这种负面影响，系统通常支持多种循环前缀长度。系统可以根据环境，业务类型的差异灵活选择循环前缀的长度，比如在ETURA系统中，就支持两种循环前缀长度类型以适应不同的需求。

但是，循环前缀长度的灵活选择给移动台与系统同步带来了不利影响。。因为移动台在同步过程中还需要额外知道同步信号使用的循环前缀长度类型。通常，获取同步信号使用的循环前缀长度类型有两种方式：一种称为盲检测方法，这种方法的基本思路是：移动台尝试所有可能的循环前缀长度类型，根据每种循环前缀长度类型的计算量度结果，确定最为合适的循环前缀长度类型。另外一种方式是规定同步信号只在某一种特定循环前缀长度类型的OFDM符号上发送。这种方法需要标准的支持，并且，同步信号通常只是是在OFDM符号的部分载波上发送，这种强制规定给同步信号与其它信号的复用带来麻烦。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种正交频分复用系统的同步信号发送与检测方法，在获取同步定时的同时进行循环前缀类型检测，避免额外的循环前缀类型检测开销。

本发明的上述技术问题这样解决，提供一种正交频分复用系统的同步信号发送与检测方法，系统发送的同步信号在一个正交频分复用符号中发送，其数据部分为：x(0)，x(1)....x(2N-1)，并且满足如下条件：x(n)＝x(n+N)，n＝0，1...N-1，即该同步信号在时域是重复的，接收端同步同时进行循环前缀类型检测，包括以下步骤：

1.1)发送端对同步信号的数据部分按循环前缀类型进行循环移位使所述数据部分进行循环移位后的同步信号进行粗定时后的信号在接收端与本地参考同步信号进行圆周卷积的峰值位于不同位置；

1.2)接收端在进行同步定时过程中根据所述不同位置区分还原出所述循环前缀类型。

按照本发明提供的发送与检测方法，所述同步定时过程使用本地参考同步信号x^*(0)，x^*(N-1)，x^*(N-2)...x^*(1)，N为所述本地参考同步信号长度，包括以下具体步骤：

2.1)利用标准同步信号时域重复特性确定同步信号的粗定时数据r(0)...r(N-1)，r(N)...r(2N-1)；

2.2)计算量度c1：c1是r(0)....r(N-1)与本地参考同步信号x^*(0)，x^*(N-1)，x^*(N-2)...x^*(1)的圆周卷积；

2.3)计算量度c，c＝|c1|²，|z|表示z的模，z为任意表达式；

2.4)计算量度c中最大元素对应的索引k，根据k的数值范围和所述圆周卷积峰值规律衍变的对应规则决定同步信号的细定时位置与循环前缀类型。

按照本发明提供的发送与检测方法，所述步骤2.2)还包括计算量度c2：c2是r(N)....r(2N-1)与本地参考同步信号x^*(0)，x^*(N-1)，x^*(N-2)...x^*(1)的圆周卷积；所述步骤2.3)和2.4)中量度c＝|c1|²+|c2|²。

按照本发明提供的发送与检测方法，所述步骤2.1)包括：

2.1.1)计算量度M(k)：

r(n)为接收到的同步信号；

2.1.2)计算获得M(k)中最大值对应的索引，设为t，则r(n+t)就是同步信号的粗定时位置；

2.1.3)根据粗定时位置获得同步信号的粗定时数据：r(0)...r(N-1)，r(N)...r(2N-1)。

按照本发明提供的发送与检测方法，所述圆周卷积是：

$\mathrm{cl}=\left(\begin{array}{c}\mathrm{cl}\left(0\right)\\ \mathrm{cl}\left(1\right)\\ \mathrm{cl}\left(2\right)\\ ...\\ \mathrm{cl}(N-1)\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccccc}{x}^{*}\left(0\right),& x^{*}\left(1\right),& x^{*}\left(2\right)& ...& x^{*}(N-1)\\ x^{*}(N-1),& x^{*}\left(0\right),& x^{*}\left(1\right)& ...& x^{*}(N-2)\\ x^{*}(N-2),& x^{*}(N-1),& x^{*}\left(0\right)& ...& x^{*}(N-3)\\ ...& & & & \\ x^{*}\left(1\right),& x^{*}\left(2\right),& x^{*}\left(3\right)& ...& x^{*}\left(0\right)\end{array}\right)\×\left(\begin{array}{c}r\left(0\right)\\ r\left(1\right)\\ r\left(2\right)\\ ...\\ r(N-1)\end{array}\right)$

按照本发明提供的发送与检测方法，所述循环前缀类型是两种，循环前缀长度分别是L1和L2，对应所述循环移位分别是0和左移m+1位，对应所述数据部分分别是理想同步信号x(0)，x(1)....x(2N-1)和左移同步信号x(m+1)....x(2N-1)，x(0)....x(m)；m＝L2+D，0≤D≤N-L1-L2-2，2N是所述数据部分的长度。

按照本发明提供的发送与检测方法，D取最优值：

表示对z向上取整；

表示对z向下取整。

按照本发明提供的发送与检测方法，所述循环前缀类型是两种，对应所述循环移位分别是0和左移m+1位时，所述对应规则是：

a)当0≤k≤L1时，判定发送的同步信号采用循环前缀类型1，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置超前k个样点；

b)当L1+1≤k≤N-L2-D-2时，判定发送的同步信号采用循环前缀类型2，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置延后(N-L2-D-1-k)个样点；

c)当N-L2-D-1≤k≤N-D-1时，判定发送的同步信号采用循环前缀类型2，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置超前(k+L2+D-N)个样点；

d)当N-D≤k≤N-1时，判定发送的同步信号采用循环前缀类型1，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置延后(N-k-1)个样点。

按照本发明提供的发送与检测方法，所述循环前缀类型可以是三种，循环前缀长度分别是L1、L2和L3，对应所述循环移位分别是0、左移m+1位和左移p+1位，m＝N-L1-D-1，p＝N-L1-L2-2D-2；

其中，

表示对z向上取整；

表示对z向下取整。

按照本发明提供的发送与检测方法，所述对应规则是：

a)当0≤k≤L1时，判定发送的同步信号采用循环前缀类型1，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置超前k个样点；

b)当L1+1≤k≤L1+D时，判定发送的同步信号采用循环前缀类型2，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置延后(L1+D+1-k)个样点；

c)当L1+D+1≤k≤L1+D+1+L2时，判定发送的同步信号采用循环前缀类型2，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置超前(k-L1-D-1)个样点；

d)当L1+L2+D+2≤k≤L1+L2+2D+1时，判定发送的同步信号采用循环前缀类型3，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置延后(L1+L2+2D+2-k)个样点。

按照本发明提供的发送与检测方法，所述发送端是基站，所述接收端是移动台。

本发明提供的正交频分复用系统的同步信号发送与检测方法，移动台获得同步信号定时的过程中，同时获得了同步信号所在OFDM符号的循环前缀长度类型。无须额外的步骤对循环前缀类型进行检测。由于，移动台获得同步信号定时的步骤是必须作的，因此本发明移动台不用增加开销就可获得同步信号的循环前缀类型；另外，相比对循环前缀类型进行盲检测的方式，本发明提供的方法还具有容易实现，检测准确率高等优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1为OFDM符号示意图；

图2具有第一种循环前缀的OFDM符号示意图；

图3具有第二种循环前缀的OFDM符号示意图；

图4包含对应图2的本发明同步信号的生成示意图；

图5包含对应图3的本发明同步信号的生成示意图；

图6包含本发明的同步信号检测流程图。

具体实施方式

首先，以两种循环前缀类型为例说明本发明基于正交频分复用技术的同步信号发送与检测方法关键步骤：

(一)发送：在该系统中，设FFT的大小为2N，有两种循环前缀，分别为循环前缀类型1和类型2，循环前缀中包括的样点数目分别为：L1，L2。不失一般性，对于循环前缀类型1，设系统发送的同步信号在一个OFDM符号中发送，其数据部分为：x(0)，x(1)....x(2N-1).并且满足如下条件：x(n)＝x(n+N)，n＝0，1...N-1.即，该信号在时域是重复的。设x(0)，x(1)...x(N)与其循环移位的互相关R(u)为：

$R\left(u\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left(n\right)x^{*}\left((n+u)\mathrm{mod}N\right)$

当u≠0时，

为一个非常小的数，理想的，

R(u)互相关应该满足如下条件：

对于循环前缀类型2，同步信号也在一个OFDM符号中发送，其数据部分为：

x(m+1)....x(2N-1)，x(0)....x(m).

其中，m是一个常数，满足如下条件

m＝L2+D                                (1)

其中，D也是一个常数，满足如下条件：

0≤D≤N-L1-L2-2                        (2)

D的一个较佳值为：

表示对x向上取整；                          (3)

表示对x向下取整；

(二)接收：在移动台侧，移动台检测同步信号的步骤可以描述为：

1.粗定时检测：利用同步信号的时域重复特性确定同步信号的粗定时。这个步骤属于现有技术。这一步通常可以把同步信号的定时误差限制在循环前缀范围内。

2.细定时检测与循环前缀长度类型检测：

设：

a.移动台的本地参考同步信号为：x^*(0)，x^*(N-1)，x^*(N-2)...x^*(1)。

b.根据粗定时获得的一个同步信号数据为：r(0)...r(N-1)，r(N)...r(2N-1).移动台细定时检测与循环前缀长度类型检测的步骤可以描述为：

2.1计算量度c1，c1是r(0)....r(N-1)与本地参考同步信号的圆周卷积；

2.2计算量度c2，c2是r(N)....r(2N-1)与本地参考同步信号的圆周卷积；

2.3计算量度c，c＝|c1|²+|c2|²，|x|表示x的模。

2.4计算量度c中最大元素对应的索引：设量度c中最大元素对应的索引为k，0≤k≤N-1。移动台可以根据下表确定同步信号的细定时位置与循环前缀类型：

k	判断规则
		0≤k≤L1	循环前缀类型1，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置超前k个样点。
L1+1≤k≤N-L2-D-2	循环前缀类型2，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置延后(N-L2-D-1-k)个样点。
		N-L2-D-1≤k≤N-D-1	循环前缀类型2，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置超前(k+L2+D-N)个样点。
N-D≤k≤N-1	循环前缀类型1，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置延后(N-k-1)个样点。

表1

第二步，结合附图以两种循环前缀类型为例说明本发明原理和详细步骤：

(一)循环前缀类型

图1为OFDM符号示意图，图1中矩形框中填充左斜线的部分为OFDM符号的循环前缀。矩形框中没有填充内容的为OFDM符号的数据部分，循环前缀部分通常是数据部分后面一段数据的重复。在接收机端，接收机解调OFDM信号时，循环前缀部分的内容通常都会被接收机丢弃，因此，在解调前，接收机必须事先获得OFDM符号的数据部分的位置。

由于环境、业务类型的差异，系统会选择不同的循环前缀类型。图2标识的是一个采用短循环前缀(循环前缀类型1)的子帧，其中，矩形框中填充左斜线的部分为OFDM符号的循环前缀，矩形框中没有填充内容的为OFDM符号的数据部分；图3标识的是一个采用长循环前缀(循环前缀类型2)的子帧，其中，矩形框中填充左斜线的部分为OFDM符号的循环前缀，矩形框中没有填充内容的为OFDM符号的数据部分。如图2和图3所示，由于循环前缀长度的差异，采用长循环前缀的子帧内有6个OFDM符号，采用短循环前缀的子帧内有7个OFDM符号。基于OFDM技术的LTE系统就采用了和图2和图3类似的帧结构。对于超远覆盖或者多播、广播信息传送的应用场景，系统会选用长循环前缀的子帧，此时，每个子帧有6个符号，可减小接收信号符号间干扰；对于一般应用，系统会选用短循环前缀的子帧，此时，每个子帧有7个符号，可提高系统的吞吐量。

(二)发送：

图4和图5采用本发明的同步信号的生成示意图。设FFT的大小为2N，有两种循环循环前缀，分别为循环前缀类型1和类型2，循环前缀中包括的样点数目分别为：L1，L2。对于循环前缀类型1，系统发送的同步信号在一个OFDM符号中发送，其数据部分为：x(0)，x(1)....x(2N-1).并且满足如下条件：x(n)＝x(n+N)，n＝0，1...N-1.即，该信号在时域是重复的。数据部分最后L1个数据被复制到循环前缀部分，如图4所示。另外，数据x(0)，x(1)....x(2N-1)满足如下条件：x(n)＝x(n+N)，n＝0，1...N-1.即，该信号在时域是重复的。设x(0)，x(1)...x(N)与其循环移位的互相关R(u)为：

$R\left(u\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left(n\right)x^{*}\left((n+u)\mathrm{mod}N\right)$

当u≠0时，

为一个非常小的数，理想的，

R(u)互相关应该满足如下条件：

图5则给出了循环前缀类型2情况下同步信号的生成示意图，对于循环前缀类型2，同步信号也在一个OFDM符号中发送，其数据部分为：

x(m+1)....x(2N-1)，x(0)....x(m).

这里，m是一个常数，满足如下条件：

m＝L2+D                        (1)

其中，D也是一个常数，满足如下条件：

0≤D≤N-L1-L2-2                (2)

D的一个较佳值为：

表示对x向上取整；                   (3)

表示对x向下取整；

从上面的描述可以看出，循环前缀类型2情况下的同步信号的数据部分是循环前缀类型1情况下数据部分的循环移位版本。利用这个特点，当粗同步的同步信号与本地参考信号进行圆周卷积时，对于不同类型的循环前缀，循环卷积的峰值将位于不同的位置，这在接收端移动台利用本地参考信号进行细定时时可以非常清楚的看出来。

(三)接收：

在移动台侧，移动台检测同步信号，具体如图6所示，包括以下步骤：

①粗同步：

在步骤601，移动台进行同步信号的粗同步。这一步主要利用同步信号的时域重复特性完成。这一步属于现有技术，简述如下，设移动台接收到的信号为r(n)，r(n+1)........。移动台的粗定时包括如下步骤：

1.计算如下量度：

$M\left(k\right)={\left|\underset{p=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}^{*}(n+k+p)r(n+k+p+N)\right|}^2,k=\mathrm{0,1}....2N-1---\left(4\right)$

2.计算获得M(k)中最大值对应的索引，设为t，则r(n+t)就是同步信号的粗定时位置。

不失一般性，设

a.根据同步信号的粗定时位置获得的同步信号数据为：

r(0)...r(N-1)，r(N)...r(2N-1).

b.移动台的本地参考同步信号序列为：x^*(0)，x^*(N-1)，x^*(N-2)...x^*(1).

②细定时检测：同步信号的细定时检测与循环前缀长度类型检测可以用步骤602～605描述：

在步骤602，计算量度c1，量度c1等于r(0)....r(N-1)与本地参考同步信号的圆周卷积。设c1＝(c1(0)，c1(1)...c1(N-1))T，c1的计算公式如下：

$\mathrm{cl}=\left(\begin{array}{c}\mathrm{cl}\left(0\right)\\ \mathrm{cl}\left(1\right)\\ \mathrm{cl}\left(2\right)\\ ...\\ \mathrm{cl}(N-1)\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccccc}{x}^{*}\left(0\right),& x^{*}\left(1\right),& x^{*}\left(2\right)& ...& x^{*}(N-1)\\ x^{*}(N-1),& x^{*}\left(0\right),& x^{*}\left(1\right)& ...& x^{*}(N-2)\\ x^{*}(N-2),& x^{*}(N-1),& x^{*}\left(0\right)& ...& x^{*}(N-3)\\ ...& & & & \\ x^{*}\left(1\right),& x^{*}\left(2\right),& x^{*}\left(3\right)& ...& x^{*}\left(0\right)\end{array}\right)\×\left(\begin{array}{c}r\left(0\right)\\ r\left(1\right)\\ r\left(2\right)\\ ...\\ r(N-1)\end{array}\right)---\left(5\right)$

为便于理解前面提出的同步信号发送方法，设同步信号的循环前缀类型是循环前缀类型1，根据同步信号的粗定时位置获得的同步信号数据为理想同步信号的一个定时超前版本，为便于讨论，这个不考虑信道的影响，设r(0)...r(N-1)，＝x(N-t)，x(N-t+1)...x(N-1)....x(N-t-1)，t＝0，1.2...L1.观察前面的圆周卷积公式(5)，利用前面描述的同步信号循环移位相关的性质

当u≠0时，

为一个非常小的数，理想的，

(

)，可以发现，当x(N-t)，x(N-t+1)...x(N-1)....x(N-t-1)与本地参考信号进行圆周卷积后，圆周卷积c1的峰值将位于c1的第t个元素位置处。

再看另外一种假设，设同步信号的循环前缀类型是循环前缀类型1，根据同步信号的粗定时位置获得的同步信号数据为理想同步信号的一个定时延后版本，设r(0)...r(N-1)，＝x(p)，x(p+1)...x(N-1)，x(0)....x(p-1).p＝1，2...P.(P为最大可能的定时延后数目，需要指出的时，用于发送的同步信号具有时域重复特性，移动台根据粗定时获得的同步信号，绝大部分情况是理想同步信号的一个定时超前版本，由于前面描述的粗同步信号属于成熟算法，这里不再对其进行深入描述)观察前面的圆周卷积公式(5)，可以发现，当x(N-p)，x(N-p+1)...x(N-1)....x(N-p-1)与本地参考信号进行圆周卷积后，圆周卷积c1的峰值将位于c1的第(N-p)个元素位置处。

再看第三种假设，设同步信号的循环前缀类型是循环前缀类型2，设发送的同步信号的数据部分为：x(L2+D+1)....x(N-1)，x(0)...x(L2+D)，x(L2+D+1)....x(N-1)，x(0)...x(L2+D)。根据同步信号的粗定时位置获得的同步信号数据为理想同步信号的一个定时超前版本，设

r(0)...r(N-1)，＝x(L2+D+1-t)，x(L2+D+1-t+1)...x(N-1)，x(0)....x(L2+D-t).t＝0，1....L2。观察前面的圆周卷积公式(5)，可以发现，当x(L2+D+1-t)，x(L2+D+1-t+1)...x(N-1)，x(0)...x(L2+D-t)与本地参考信号进行圆周卷积后，圆周卷积c1的峰值将位于c1的第(N-L2-D-1+t)个元素位置处。

再看第四种假设，设同步信号的循环前缀类型是循环前缀类型2，设发送的同步信号的数据部分为：x(L2+D+1)....x(N-1)，x(0)...x(L2+D)，x(L2+D+1)....x(N-1)，x(0)...x(L2+D)。根据同步信号的粗定时位置获得的同步信号数据为理想同步信号的一个定时延后版本，设

r(0)...r(N-1)，＝x(L2+D+1+p)，x(L2+D+1+p+1)...x(N-1)，x(0)....x(L2+D+p).观察前面的圆周卷积公式(5)，可以发现，当x(L2+D+1+p)，x(L2+D+1+p+1)...x(N-1)，x(0)....x(L2+D+p)与本地参考信号进行圆周卷积后，圆周卷积c1的峰值将位于c1的第(N-L2-D-1-p)个元素位置处。

从上面的分析可以看出，通过合理的设计循环前缀类型2的同步信号相对于循环前缀类型1的延时，移动台可以在对同步信号进行细定时的同时获得循环前缀长度类型。如前所述，移动台根据粗定时获得的同步信号，绝大部分情况是理想同步信号的一个定时超前版本，因此，对于这种定时超前的情况需要重点考虑。当定时超前时，对于循环前缀类型1，圆周卷积c1的峰值索引范围为[0，L1]。为了避免混淆，对于循环前缀类型2，圆周卷积c1的峰值索引期望范围应该是[L1+1，N-1]，为了达到这个目的，循环前缀类型2相对于循环前缀类型1的循环移位数目应该满足如下关系：

L2≤m≤N-L1-2                              (6)

不失去一般性，设m＝L2+D，D则需要满足前面提到的公式(2)，即：

0≤D≤N-L1-L2-2

此时，对于循环前缀类型2，圆周卷积c1的峰值索引范围是[N-L2-D-1，N-D-1]。

此时还有N-L1-L2-2个位置可以用来对定时延迟的情况进行判定，当D取较佳值(公式3)，即：

表示对x向上取整；

表示对x向下取整；

移动台可以判定的最大定时延迟的范围对于循环前缀类型1/2是相同的。

当然，根据数字信号处理原理，r(N-1)....r(0)与本地参考同步信号的圆周卷积可以利用傅立叶变换高效实现。

在步骤603，计算量度c2，r(N)....r(2N-1)与本地参考同步信号的圆周卷积。计算方法与步骤402完全相同。

需要之处的是，这一步并不是必须步骤，比如，移动台所处的信道的信噪比很高，这一步就可以省略。

在步骤604，计算量度c，c＝|c1|²+|c2|²，|x|表示x的模。当步骤403省略时，

c＝|c1|²

在步骤605，计算量度c中最大元素对应的索引：设量度c中最大元素对应的索引为k，0≤k≤N-1。由于循环前缀类型2发送的同步信号是循环前缀类型1的循环移位版本，量度c中最大元素对应的索引可以认为是循环前缀类型、接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置的同步偏差二元函数，移动台可以根据下表确定同步信号的细定时位置与循环前缀类型：

k	判断规则
		0≤k≤L1	循环前缀类型1，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置超前k个样点。
L1+1≤k≤N-L2-D-2	循环前缀类型2，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置延后(N-L2-D-1-k)个样点。
		N-L2-D-1≤k≤N-D-1	循环前缀类型2，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置超前(k+L2+D-N)个样点。
N-D≤k≤N-1	循环前缀类型1，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置延后(N-k-1)个样点。

表1

最后，本发明不限制于两种循环前缀类型，可以任意多种循环前缀类型，下面以三种循环前缀类型的最佳实施例为例来进一步说明本发明：

(一)循环移位

设FFT的大小为2N，有三种循环前缀，分别为循环前缀类型1，2和3，循环前缀中包括的样点数目分别为：L1，L2，L3。不失一般性，

①对于循环前缀类型1，设系统发送的同步信号在一个OFDM符号中发送，其数据部分为：x(0)，x(1)....x(2N-1).并且满足如下条件：x(n)＝x(n+N)，n＝0，1...N-1.即，该信号在时域是重复的。设x(0)，x(1)...x(N)与其循环移位的互相关R(u)为：

$R\left(u\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left(n\right)x^{*}\left((n+u)\mathrm{mod}N\right)$

当u≠0时，

为一个非常小的数，理想的，

R(u)互相关应该满足如下条件：

②对于循环前缀类型2，同步信号也在一个OFDM符号中发送，其数据部分为：

x(m+1)....x(2N-1)，x(0)....x(m).

其中，m的一个较佳值为：

m＝N-L1-D-1.

其中，

表示对x向上取整；

表示对x向下取整；

(1’)

③对于循环前缀类型3，同步信号也在一个OFDM符号中发送，其数据部分为：

x(p+1)....x(2N-1)，x(0)....x(p).

其中，p的一个较佳值为：

p＝N-L1-L2-2D-2.

其中，

表示对x向上取整；

表示对x向下取整；

(1”)

(二)对应规则

k	判断规则
		0≤k≤L1	循环前缀类型1，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置超前k个样点。
L1+1≤k≤L1+D	循环前缀类型2，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置延后(L1+D+1-k)个样点。
		L1+D+1≤k≤L1+D+1+L2	循环前缀类型2，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置超前(k-L1-D-1)个样点。
L1+L2+D+2≤k≤L1++L2+2D+1	循环前缀类型3，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置延后(L1+L2+2D+2-k)个样点。
		L1++L2+L3+2D+3≤k≤L1+L2+L3+2D+2	循环前缀类型3，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置超前(k-L1-L2-2D-2)个样点
L1+L2+2D+3≤k≤L1+L2+L3+3D+2	循环前缀类型1，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置延后(L1+L2+L3+3D+3-k)个样点

表2

Claims (10)

1、一种正交频分复用系统的同步信号发送与检测方法，其特征在于，系统发送的同步信号在一个正交频分复用符号中发送，其数据部分为：x(0)，x(1)....x(2N-1)，并且满足如下条件：x(n)＝x(n+N)，n＝0，1...N-1，即该同步信号在时域是重复的，接收端同步同时进行循环前缀类型检测，包括以下步骤：

1.1)发送端对同步信号的数据部分按循环前缀类型进行循环移位使所述数据部分进行循环移位后的同步信号进行粗定时后的信号在接收端与本地参考同步信号进行圆周卷积的峰值位于不同位置；

1.2)接收端在进行同步定时过程中根据所述不同位置区分还原出所述循环前缀类型。

2、根据权利要求1所述发送与检测方法，其特征在于，所述同步定时过程使用本地参考同步信号x^*(0)，x^*(N-1)，x^*(N-2)...x^*(1)，N为所述本地参考同步信号长度，包括以下具体步骤：

2.1)利用同步信号时域重复特性确定同步信号的粗定时数据

r(0)...r(N-1)，r(N)...r(2N-1)；

2.2)计算量度c1：c1是r(0)....r(N-1)与本地参考同步信号

x^*(0)，x^*(N-1)，x^*(N-2)...x^*(1)的圆周卷积；

2.3)计算量度c，c＝|c1|²，|z|表示z的模，z为任意表达式；

2.4)计算量度c中最大元素对应的索引k，根据k的数值范围和所述圆周卷积峰值规律衍变的对应规则决定同步信号的细定时位置与循环前缀类型。

3、根据权利要求2所述发送与检测方法，其特征在于，所述步骤2.2)还包括计算量度c2：c2是r(N)....r(2N-1)与本地参考同步信号x^*(0)，x^*(N-1)，x^*(N-2)...x^*(1)的圆周卷积；所述步骤2.3)和2.4)中量度c＝|c1|²+|c2|²。

4、根据权利要求2所述发送与检测方法，其特征在于，所述步骤2.1)包括：

2.1.1)计算量度M(k)： $M\left(k\right)={\left|\underset{p=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}^{*}(n+k+p)r(n+k+p+N)\right|}^2,k=\mathrm{0,1}....2N-1,$

r(n)为接收到的同步信号；

2.1.2)计算获得M(k)中最大值对应的索引，设为t，则r(n+t)就是同步信号的粗定时位置；

2.1.3)根据粗定时位置获得同步信号的粗定时数据：r(0)...r(N-1)，r(N)...r(2N-1)。

5、根据权利要求2所述发送与检测方法，其特征在于，所述圆周卷积是：

$c1=\left(\begin{array}{c}c1\left(0\right)\\ c1\left(1\right)\\ c1\left(2\right)\\ ...\\ c1(N-1)\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccccc}{x}^{*}\left(0\right),& x^{*}\left(1\right),& x^{*}\left(2\right)& ...& x^{*}(N-1)\\ x^{*}(N-1),& x^{*}\left(0\right),& x^{*}\left(1\right)& ...& x^{*}(N-2)\\ x^{*}(N-2),& x^{*}(N-1),& x^{*}\left(0\right)& ...& x^{*}(N-3)\\ ...& & & & \\ x^{*}\left(1\right),& x^{*}\left(2\right),& x^{*}\left(3\right)& ...& x^{*}\left(0\right)\end{array}\right)\×\left(\begin{array}{c}r\left(0\right)\\ r\left(1\right)\\ r\left(2\right)\\ ...\\ r(N-1)\end{array}\right).$

6、根据权利要求1所述发送与检测方法，其特征在于，所述循环前缀类型是两种，循环前缀长度分别是L1和L2，对应所述循环移位分别是0和左移m+1位，对应所述数据部分分别是理想同步信号x(0)，x(1)....x(2N-1)和左移同步信号x(m+1)....x(2N-1)，x(0)....x(m)；m＝L2+D，0≤D≤N-L1-L2-2，2N是所述数据部分的长度。

7、根据权利要求6所述发送与检测方法，其特征在于，D取最优值：

表示对z向上取整；

表示对z向下取整。

8、根据权利要求2或4所述发送与检测方法，所述循环前缀类型是两种，循环前缀长度分别是L1和L2，对应所述循环移位分别是0和左移m+1位，对应所述数据部分分别是理想同步信号x(0)，x(1)....x(2N-1)和左移同步信号x(m+1)....x(2N-1)，x(0)....x(m)；m＝L2+D，0≤D≤N-L1-L2-2，2N是所述数据部分的长度，其特征在于，所述对应规则是：

a)当0≤k≤L1时，判定发送的同步信号采用循环前缀类型1，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置超前k个样点；

b)当L1+1≤k≤N-L2-D-2时，判定发送的同步信号采用循环前缀类型2，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置延后(N-L2-D-1-k)个样点；

c)当N-L2-D-1≤k≤N-D-1时，判定发送的同步信号采用循环前缀类型2，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置超前(k+L2+D-N)个样点；

d)当N-D≤k≤N-1时，判定发送的同步信号采用循环前缀类型1，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置延后(N-k-1)个样点。

9、根据权利要求1所述发送与检测方法，其特征在于，所述循环前缀类型可以是三种，循环前缀长度分别是L1、L2和L3，对应所述循环移位分别是0、左移m+1位和左移p+1位，m＝N-L1-D-1，p＝N-L1-L2-2D-2；

其中，

表示对z向上取整；

表示对z向下取整。

10、根据权利要求2所述发送与检测方法，所述循环前缀类型分为三种，循环前缀长度分别是L1、L2和L3，对应所述循环移位分别是0、左移m+1位和左移p+1位，m＝N-L1-D-1，p＝N-L1-L2-2D-2；

其中，

表示对z向上取整；

表示对z向下取整；

其特征在于，所述对应规则是：

a)当0≤k≤L1时，判定发送的同步信号采用循环前缀类型1，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置超前k个样点；

b)当L1+1≤k≤L1+D时，判定发送的同步信号采用循环前缀类型2，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置延后(L1+D+1-k)个样点；

c)当L1+D+1≤k≤L1+D+1+L2时，判定发送的同步信号采用循环前缀类型2，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置超前(k-L1-D-1)个样点；

d)当L1+L2+D+2≤k≤L1+L2+2D+1时，判定发送的同步信号采用循环前缀类型3，并且接收信号r(0)相对于同步信号的理想定时位置延后(L1+L2+2D+2-k)个样点。

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