CN101068127A - 一种无线通讯系统中实现帧同步的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线通讯系统中实现帧同步的方法，适用于在一帧内均匀发送SCH信号的发送方式，在发射端，同步信道信号和广播信道信号按照时分复用的方式发送；且每一个广播信道信号紧邻着一个同步信道信号，超前或者滞后邻近同步信道信号一定的时间间隔。本发明综合了SCH信号和BCH信号所包括的信息，具有准确度高，实现简单等优点。

Description

一种无线通讯系统中实现帧同步的方法

技术领域

本发明涉及数字通信领域，特别是涉及一种无线通讯系统的实现帧同步的方法，适用于基于OFDM(Orthogonal frequency division multiplexing，正交频分复用)技术的LTE(long term evolution，长期演进)系统，CDMA2000系统，WCDMA系统。

背景技术

当移动台初始接入系统或者在小区间进行切换时，移动台取得和系统的帧同步往往是一个必不可少的步骤。这里，帧同步定义为移动台获得接收数据的帧起始位置。在帧同步过程中，一般涉及两种信道：同步信道(SCH，synchronizationchannel)和广播信道(BCH，broadcast channel)。SCH信道一般提供系统帧同步的几个可能位置，而BCH则提供和特定小区相关的一些系统信息。

当SCH(或者BCH)一帧只发送一次时，一个通常的做法是在一帧的固定位置发送SCH(或者BCH)信号，移动台捕获SCH(或者BCH)信号后，移动台和系统的帧同步也就同时确定了。但是，当帧长比较长时(比如一帧长度为10ms)，如果SCH一帧只发送一次，移动台要捕获SCH往往需要很长的时间，无法满足实际系统的需要。因此，通常的做法是在一帧时间内多次发送SCH信号。当一帧时间包括多个SCH信号时，申请人以往提出了该情况下的同步信号发送方法，但是该方法仅适用于一帧内SCH信号非均匀发送的情况。当一帧内多次发送SCH信号，并且SCH信号均匀发送时，前面所述的帧同步方法无法直接应用。由于SCH是移动台需要最先捕获的信号，当SCH信号在一帧内均匀发送时，移动台可以很容易对捕获的多个SCH信号进行平均，具有实现复杂度低，SCH信号容易捕获等优点，因此，提出一种针对这种SCH发送方式的帧同步方法是非常必要的。

目前，现有技术中还没有适用于在一帧内均匀发送SCH信号时的帧同步方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种实现帧同步的方法，使得当一帧包括多个SCH信号和BCH信号，且SCH信号在一帧内均匀发送方式时，实现帧同步。

为实现本发明目的，本发明方法具体包括如下步骤：

设一帧的时间长度为L，一帧内发送同步信道信号的数目为N，一帧内发送广播信道信号的数目为K。

在发射端：

同步信道信号和广播信道信号按照时分复用的方式发送；且每一个广播信道信号紧邻着一个同步信道信号，超前或者滞后邻近同步信道信号一定的时间间隔；第k个广播信道信号相对其邻近的同步信道信号定时为t[k]，其中k＝1，2…K，t[k]大于0表示广播信道信号超前临近的同步信道信号，t[k]小于0表示广播信道信号滞后邻近的同步信道信号；

t[k]同时满足如下要求：

a、abs{t[k]}＜L/2N；

b、向量T[1]＝(t[1]，t[2]……t[K])的循环移位p位后，其中p＝2…K，对应的向量为T[p]＝(t[p]，t[p+1]…t[K]，t[1]，t[2]…t[p-1])；设T[p]和T[1]对应元素相同的数目为S[p]，则 $\frac{K-\mathrm{Max}\left\{S\right[p\left]\right\}}{\mathrm{Max}\left\{S\right[p\left]\right\}}>\mathrm{Thres};$ 其中，Thres是一个大于1的常数，abs{t[k]}表示t[k]的绝对值，Max{S[p]}表示s[p]的最大值。

通过上述实现帧同步的方法，综合了SCH信号和BCH信号所包括的信息，具有准确度高，实现简单等优点。

附图说明

图1包含本发明一种BCH和SCH信号发送定时示意图；

图2包含本发明另外一种BCH和SCH信号发送定时示意图；

图3包含本发明实施例接收端实现帧同步的流程图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例来详细介绍。

为说明方便，设一帧的时间长度为L，一帧内发送SCH信号的数目为N，一帧内BCH信号的数目为K，一般来讲N大于K。图1、图2以基于OFDM技术的LTE系统为例，取帧长为10ms，一帧中BCH和SCH信号发送的次数为2次。其中，SCH信号在图中用包含竖线的矩形框表示，标号1，3分别表示一帧中的第1和第2个SCH符号；标号5表示下一帧第1个SCH信号。另外，在该实施例中，SCH信号是均匀发送的，SCH信号发送的间隔是5ms；BCH信号在图中用包含横线的矩形框表示。标号2，4分别表示一帧中的第1和第2个BCH符号；标号6表示下一帧第1个BCH信号。

本发明提供的实现帧同步方法，在发射端发送帧信息时，需满足如下条件：

SCH和BCH信号按照时分复用的方式发送，每一个BCH一定是紧邻着一个SCH，且超前或者滞后邻近SCH一定的时间间隔。当一帧内BCH发送数目为两个时，一个超前，一个滞后是比较优选的，如附图1、2所示。当然，BCH相对SCH的定时并不要求一定一个超前，一个滞后，交替出现。

第k(k＝1，2…K)个BCH信号相对其邻近的SCH信号定时为t[k]，t[k]大于0表示BCH超前临近的SCH信号，t[k]小于0表示BCH滞后邻近的SCH信号。

t[k]同时满足如下要求：

(1)、abs{t[k]}＜L/2N；

(2)、向量T[1]＝(t[1]，t[2]……t[K])的循环移位p(p＝2…K)位后，对应的向量为T[p]＝(t[p]，t[p+1]…t[K]，t[1]，t[2]…t[p-1])。设T[p]和T[1]对应元素相同的数目为S[p]，则 $\frac{K-\mathrm{Max}\left\{S\right[p\left]\right\}}{\mathrm{Max}\left\{S\right[p\left]\right\}}>\mathrm{Thres}.$ Thres是一个大于1的常数。

其中，abs{t[k]}表示t[k]的绝对值。Max{S[p]}表示S[p]的最大值，p＝2…K。

从图1中可以看出，SCH信号和BCH信号是时分复用的，并且每帧第1个BCH相对邻近SCH信号的定时为t[1]＝-τms；每帧第2个BCH相对邻近SCH信号的定时为t[2]＝τms。这里τ为正数且小于2.5ms(10/(2*2))。

图2给出了另外一种包含本发明的BCH和SCH信号发送定时示意图。与附图1不同之处在于：图2中每帧第1个BCH相对邻近SCH信号的定时为t[1]＝τms；

图1中每帧第1个BCH相对邻近SCH信号的定时为t[2]＝-τms。

图3给出了接收端的移动台实现帧同步的方法流程图。

步骤301：移动台利用接收信号中的SCH信号捕获SCH信号定时。SCH信号通常对于移动台是已知的，这里SCH信号一帧内会发送多次，因此，SCH信号的定时比较容易捕获。需要说明的是，这里不限定捕获SCH信号定时方法，现有技术中的方法，如接收信号和本地参考SCH信号匹配或者其它方法都可以应用。

步骤302：初始化循环变量m，m可以取[1，K]之间的一个值作为初始值为k，即m＝k，本实施例中m＝1；

步骤303：根据BCH相对SCH的定时向量T[m]，提取接收BCH信号。以附图1为例，T[1]＝(t[1]，t[2])＝(-τ，τ)；T[2]＝[τ，-τ]。设移动台收到的连续两个SCH信号为SCH信号3和SCH信号5，移动台可以根据BCH相对SCH的定时向量T[1]提取数据：即相对SCH信号3延时τms提取接收数据；相对SCH信号5超前τms提取数据。

步骤304：对接收信号进行解调解码，并对解码结果正确性进行判断。

这里简单说明，本发明中提到的编码、解码属于现有技术，接收机的采用的编码方法和发射机采用的编码方法对应，比如发射机采用Turbo编码，接收机则采用Turbo解码，当然，Turbo解码的方法也有很多种，可以根据成本、性能等选择合适的编码、解码方法。

判断解码结果是否正确有很多方法，比如检测解码结果是否能通过CRC检测：如果能通过，说明解码正确；否则，说明解码错误。

步骤305：如果解码正确，则帧同步完成，即实现了和T[m]中第一个元素t[m]对应的SCH信号是一帧中的第m个SCH信号。

步骤306：如果解码错误，则判断m是否小于K(一帧中BCH信号的发送次数)：如果m不小于K，说明当前信道恶劣，帧同步检测失败。移动台利用新接收的数据重新执行步骤检测302～306，即转到步骤302。如果m小于K，执行步骤307。

步骤307：把m在原先的基础上加1。重新执行步骤303～306，即转到步骤303。

如果步骤302中，m的取值不是1，那么，解码结果不正确时，判断m是否等于k-1：如果不等，m＝(m+1)Mod K，其中Mod表示求模操作，然后转到步骤303；如果等于，初始化m＝k，然后转到步骤302。

简单的讲，就是当m初始取值不为1时，步骤306增加一个求模操作，而当m初始取值等于1时，这个操作实际上可以省略。

熟悉本技术领域的人员应理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；凡是依本发明作等效变化与修改，都被本发明的范围所涵盖。

Claims (6)

1、一种无线通讯系统中实现帧同步的方法，设一帧的时间长度为L，一帧内发送同步信道信号的数目为N，一帧内发送广播信道信号的数目为K，其特征在于，在发射端：

同步信道信号和广播信道信号按照时分复用的方式发送；且每一个广播信道信号紧邻着一个同步信道信号，超前或者滞后邻近同步信道信号一定的时间间隔；第k个广播信道信号相对其邻近的同步信道信号定时为t[k]，其中k＝1，2…K，t[k]大于0表示广播信道信号超前临近的同步信道信号，t[k]小于0表示广播信道信号滞后邻近的同步信道信号；

t[k]同时满足如下要求：

a、abs{t[k]}＜L/2N；

b、向量T[1]＝(t[1]，t[2]……t[K])的循环移位p位后，其中p＝2…K，对应的向量为T[p]＝(t[p]，t[p+1]…t[K]，t[1]，t[2]…t[p-1])；设T[p]和T[1]对应元素相同的数目为S[p]，则 $\frac{K-\mathrm{Max}\left\{S\right[p\left]\right\}}{\mathrm{Max}\left\{S\right[p\left]\right\}}>\mathrm{Thres};$ 其中，Thres是一个大于1的常数，abs{t[k]}表示t[k]的绝对值，Max{S[p]}表示S[p]的最大值。

2、如权利要求1所述的实现帧同步的方法，其特征在于，当一帧内发送两个广播信道信号时，其中一个广播信道信号超前同步信道信号，另一个广播信道信号滞后同步信道信号。

3、如权利要求1或2所述的实现帧同步的方法，其特征在于，在接收端还包括如下步骤：

步骤1、移动台从接收的数据中捕获同步信道信号，获得同步信道信号的定时；

步骤2、设接收的广播信道信号相对同步信道信号的定时为T[m]，m＝k，k为[1，K]之间的任一个值；

步骤3、根据同步信道信号定时和广播信道相对接收的同步信道信号的定时向量T[m]，提取接收的广播信道信号；

步骤4、对接收的广播信道信号进行解调解码，判断解码的结果是否正确，如果正确，帧同步完成；否则，转到步骤5；

步骤5、判断m是否等于k-1：如果不等，令m＝(m+1)Mod K，转到步骤3，其中Mod表示求模操作；否则，转到步骤2。

4、如权利要求1或2所述的实现帧同步的方法，其特征在于，在接收端还包括如下步骤：

步骤1、移动台从接收的数据中捕获同步信道信号，获得同步信道信号的定时；

步骤2、设接收的广播信道信号相对同步信道信号的定时为T[m]，m＝1；

步骤3、根据同步信道信号定时和广播信道相对接收的同步信道信号的定时向量T[m]，提取接收的广播信道信号；

步骤4、对接收的广播信道信号进行解调解码，判断解码的结果是否正确，如果正确，帧同步完成；否则，转到步骤5；

步骤5、判断m是否小于K：如果m小于K，令m＝m+1，转到步骤3；如果m不小于K，转到步骤2。

5、如权利要求3所述的帧同步的方法，其特征在于，所述步骤4中，检测解码结果是否能通过CRC检测：能通过，则解码正确；不能通过，则解码错误。

6、如权利要求4所述的帧同步的方法，其特征在于，所述步骤4中，检测解码结果是否能通过CRC检测：能通过，则解码正确；不能通过，则解码错误。

Images