CN101217525A - 一种正交频分复用系统中实现下行帧同步的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正交频分复用系统中实现下行帧同步的方法和装置，适用于采用时分双工传送方式的系统；装置包括：功率冲击检测模块、小数倍频率偏移估计模块、补偿小数倍频率偏移模块、前导符号粗估计模块及前导符号细估计模块。本发明只需要最多一帧长度的数据，运算复杂度大大降低；能确保前导符号的判别不受频率偏移、时间偏移的影响；降低前导码序列号的错误概率；明显提高了低信噪比条件下帧同步的性能。

Description

一种正交频分复用系统中实现下行帧同步的方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信系统，尤其涉及一种正交频分复用系统中实现下行帧同步的方法和装置。

背景技术

无线信道的一个重要特点是多径传播，它使接收信号相互重叠，产生码间干扰。当传输速率较高时，信号持续时间越短，相应带宽越宽，若信号带宽超过信道相干带宽时，信道时间弥散特性将对接收信号产生频率选择性衰落。为了解决这个问题，人们提出了多载波调制技术。以OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，正交频分复用)为代表的多载波技术由于具有良好的抗频率选择性衰落性能好，较高的频带利用率的优点，近几年来受到越来越广泛的应用。

在采用时分双工(Time Division Duplex，TDD)传送方式的无线通信系统中，上下行链路占用同一频带，但下行链路和上行链路在时间上交替传输。例如，采用OFDM为核心技术的IEEE802.16标准的OFDMA(正交频分多址接入)协议就是采用TDD双工传送方式，图1是它的帧结构示意图。下行帧是基站向用户终端发射的信号，其起始符号为前导符号(Preamble)，其它为数据。上行帧是用户终端向基站发射的数据。上行帧和下行帧接收到的数据都会受到噪声污染。发送/接收传输间隔(Transmit/Receive TransitionGap，TTG)是下行帧转换到上行帧的转换时间；接收/发送传输间隔(Receive/Transmit Transition Gap，RTG)是上行帧转换到下行帧的转换时间。

在OFDM系统中，用户终端与基站要建立通信，首先必须完成初始接入帧同步，即找到一帧的起始位置。例如图1中的前导符号的起始位置就是一帧的起始位置。前导符号与其它数据相比具有以下特点：前导符号位于下行帧第一个OFDM符号位置，前导符号(图2为一个符号的时域结构示意图；图3为一个前导符号的频域结构示意图)是基站发送的前导码。前导码通常为PN(伪噪音)序列，该PN序列之间具有很好的自相关特性和互相关特性，前导码采用BPSK(二相相移键控)调制方式，前导码的功率比普通数据功率要大一些。不同的前导码作为小区基站的下行同步信息及其特定的标识号，是实现后续接入过程的重要参数。例如，在IEEE802.16e协议中规定了114个PN序列构成前导码集合，每个PN序列都作了编号，共有144个序列号。在初始接入帧同步时除了找到帧同步位置，还需要确定SS(用户终端)接收到的前导符号对应的PN序列的序列号。

OFDM系统中用户终端在初始开机和发生小区切换时，用户终端首先要与下行帧保持帧同步。实现序列号获取和下行帧定时信息获取，即获取下行帧起始位置信息后，才能完成后续的接入过程。这一过程的难点在于：用户终端刚开机或者小区切换时尚未知道下行帧的起始位置(即携有小区标识信息的下行帧前导符号的起始位置)，而且受载波频偏，信道畸变和衰落以及其它邻近小区信号的影响，因此难以用单一而有效的方法对其位置进行检测。

现有技术之一是采用时域相关法。该方法是根据前导符号与前导码集合的互相关性，将长度为最大帧长的接收OFDM时域信号频偏补偿后与前导码集合作时域相关，求出最大相关位置。即：

$\hat{n}=\underset{n,j}{\arg \max }\frac{{\left|\underset{l=0}{\overset{\mathrm{SymLen}-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}^{*}(n+l)c_j\left(l\right)\right|}^2}{\underset{l=0}{\overset{\mathrm{SymLen}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r^{*}(n+l)c_j\left(l\right)\right|}^2}$

式中c_j(l)为第j个前导码的第l个数据，r^*(n+l)为接收到第n+l个数据频偏补偿后取共轭，SymLen为符号长度。该方法的好处是能在进行帧同步的同时搜索出当前前导码的序列号。然而该方法的复杂度太高，它需要M×SymLen×P(M为一帧的长度，P为前导码的个数)次复数乘法。

现有技术之二是采用时延相关法。由于在每帧的开始发送相同的前导码，利用前导码重复特性引入的相关性来完成时域同步等功能。

$\hat{n}=\arg \max \frac{{\left|\underset{l=0}{\overset{\mathrm{SymLen}-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}^{*}(n+l)r(n+l+M)\right|}^2}{\underset{l=0}{\overset{\mathrm{SymLen}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r^{*}(n+l)r(n+l+M)\right|}^2}$

式中r^*(n+l)为第n+l个数据取共轭，r(n+l+M)为与第n+l个数据相隔一帧长度的数据(M为一帧的长度)。在获得定时同步位置并进行了频偏纠正后，在频域上利用前导码的互相关性，在所有的前导码集合中进行相关运算，相关峰值最大的那个为搜索到的前导码。

该方法非常适合在高斯白声信道和慢衰落信道中实现帧定时同步，也可以搜索到前导码的序列号。但是该方法在快衰落信道中，由于前后两帧的前导码符号相距一帧的长度，相关性会受到破坏；而且如果前后两帧发送的数据相同，帧同步就会受到很大的影响。另外，受到低信噪比高斯白噪声的影响，根据相关性求出的帧同步位置会模糊，这个时候用帧同步符号与前导码集合在频域进行相关运算，求得的前导码的序号错误概率很高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种OFDM系统中实现下行帧同步的方法和装置，适用于采用TDD传送方式的系统，能解决现有技术中下行帧同步运算复杂以及在低信噪比情况帧同步位置模糊，前导码序列号错误概率高的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种正交频分复用系统中实现下行帧同步的方法，适用于采用TDD传送方式的系统，包括如下步骤：

a、检测要同步的数据中的功率冲击符号；

b、根据任一功率冲击符号求出小数倍频率偏移，并对各功率冲击符号的N个有效数据及其前后各R个数据补偿小数倍频率偏移；其中N为各功率冲击符号中的有效数据个数；R为符号起始位置偏离准确位置的最大程度；

c、对补偿后的各功率冲击符号的N个有效数据进行快速傅立叶变换，得到频域的功率冲击符号，然后对该频域的功率冲击符号求实部与虚部的比值，找出超过实部比虚部阈值的最大实部与虚部的比值对应的功率冲击符号，对该符号的N个有效数据及其前后各R个数据与前导码集合作时域滑动相关，最大相关值对应的符号为前导符号，所述前导符号的起始位置是帧同步位置；最大相关值时的伪噪音码序号是前导码序列号。

进一步的，所述步骤a具体包括：

采用两个能量窗在要同步的数据中检测，两窗的长度都不大于循环前缀的长度，前一窗口和后一窗口检测到的能量之比为M_n；在连续的M_n大于能量比阈值的位置中找出最大M_n对应的位置，记录为功率冲击位置，也是功率冲击符号的起始位置。

进一步的，所述步骤b中，根据任一功率冲击符号求出小数倍频率偏移是指：

对任一个功率冲击符号，用其循环前缀与相隔N的数据进行自相关：

$\mathrm{\γ}=\frac{|\underset{l=0}{\overset{\mathrm{CPLen}}{\mathrm{\Σ}}}{r}^{*}\left(l\right)*r(l+N)|}{\underset{l=0}{\overset{\mathrm{CPLen}}{\mathrm{\Σ}}}|r^{*}\left(l\right)*r(l+N)|}$

其中，r^*(l)为该功率冲击符号的第l个数据取共轭，r(l+N)为该功率冲击符号的第l+N个数据，γ为自相关值；用自相关值的相位除以N得到小数倍频率偏移引入的相位；

所述步骤b中，根据小数倍频率偏移引入的相位进行小数倍频率偏移的补偿。

进一步的，所述步骤c中，根据下式求实部与虚部的比值RRI：

$\mathrm{RRI}=\frac{\underset{i=B_L}{\overset{N-3L-1-B_R}{\mathrm{\Σ}}}\left|\mathrm{Re}\right[Y\left(i\right)Y^{*}(i+L)Y^{*}(i+2L)Y(i+3L)\left]\right|}{\underset{i=B_L}{\overset{N-3L-1-B_R}{\mathrm{\Σ}}}\left|\mathrm{Im}\right[Y\left(i\right)Y^{*}(i+L)Y^{*}(i+2L)Y(i+3L)\left]\right|}$

其中，L为不为0的子载波间的间隔，B_L和B_R分别为左右保护子载波的个数，Y(i)是频域第i个子载波上的数据。

本发明还提供了一种OFDM系统中实现下行帧同步的装置，适用于采用TDD传送方式的系统，包括：

功率冲击检测模块，用于检测要同步的数据中的功率冲击符号；

小数倍频率偏移估计模块，用于根据所述功率冲击检测模块检测出的任一功率冲击符号求出小数倍频率偏移；

补偿小数倍频率偏移模块，用于根据所述小数倍频率偏移估计模块求出的小数倍频率偏移，对各功率冲击符号的N个有效数据及其前后各R个数据补偿小数倍频率偏移，R为符号起始位置偏离准确位置的最大程度；

前导符号粗估计模块，用于对补偿后的各功率冲击符号的N个有效数据进行快速傅立叶变换，得到频域的功率冲击符号，然后对该频域的功率冲击符号求实部与虚部的比值，找出超过实部比虚部阈值的最大实部与虚部的比值对应的功率冲击符号；

前导符号细估计模块，用于对所述前导符号粗估计模块找出的功率冲击符号的N个有效数据及其前后各R个数据与前导码集合作时域滑动相关，确定最大相关值对应的符号为前导符号，前导符号细估计模块还用于确定所述前导符号的起始位置是帧同步位置；最大相关值时的伪噪音码序号是前导码序列号。

进一步的，所述功率冲击检测模块检测要同步的数据中的功率冲击的位置和符号是指：

功率冲击检测模块采用两个能量窗在要同步的数据中检测，两窗的长度都不大于循环前缀的长度，前一窗口和后一窗口检测到的能量之比为M_n；在连续的M_n大于能量比阈值的位置中找出最大M_n对应的位置，记录为功率冲击位置，也是功率冲击符号的起始位置。

进一步的，所述小数倍频率偏移估计模块根据任一功率冲击符号求出小数倍频率偏移是指：

小数倍频率偏移估计模块对任一个功率冲击符号，用其循环前缀与相隔N的数据进行自相关：

$\mathrm{\γ}=\frac{|\underset{l=0}{\overset{\mathrm{CPLen}}{\mathrm{\Σ}}}{r}^{*}\left(l\right)*r(l+N)|}{\underset{l=0}{\overset{\mathrm{CPLen}}{\mathrm{\Σ}}}|r^{*}\left(l\right)*r(l+N)|}$

其中，r^*(l)为该功率冲击符号的第l个数据取共轭，r(l+N)为该功率冲击符号的第l+N个数据，γ为自相关值；用自相关值的相位除以N得到小数倍频率偏移引入的相位；

补偿小数倍频率偏移模块根据小数倍频率偏移引入的相位进行小数倍频率偏移的补偿。

进一步的，所述前导符号粗估计模块根据下式求实部与虚部的比值RRI：

$\mathrm{RRI}=\frac{\underset{i=B_L}{\overset{N-3L-1-B_R}{\mathrm{\Σ}}}\left|\mathrm{Re}\right[Y\left(i\right)Y^{*}(i+L)Y^{*}(i+2L)Y(i+3L)\left]\right|}{\underset{i=B_L}{\overset{N-3L-1-B_R}{\mathrm{\Σ}}}\left|\mathrm{Im}\right[Y\left(i\right)Y^{*}(i+L)Y^{*}(i+2L)Y(i+3L)\left]\right|}$

其中，L为不为0的子载波间的间隔，B_L和B_R分别为左右保护子载波的个数，Y(i)是频域第i个子载波上的数据。

本发明的有益效果如下：

本发明的方法和装置只需要最多一帧长度的数据，在这帧数据内检测出功率冲击符号后，只对要用到的功率冲击符号及其周围的数据补偿小数倍频率偏移，不需要对每个符号的数据补偿频率偏移。从功率冲击符号中确定出前导符号的粗估计后，再用可能的前导符号与前导码集合互相关，避免了更多符号与前导码集合的相关；这使得运算复杂度大大降低。根据CP(循环前缀)的相关性能较准确地估计出小数倍频率偏移，对功率冲击符号的频偏较准确的补偿，确保前导符号的判别不受频率偏移、时间偏移的影响；在前导符号粗估计周围，根据前导符号和前导码的互相关性既搜索出了准确的帧同步位置，又降低了前导码序列号的错误概率，这些都明显提高了低信噪比条件下帧同步的性能。

附图说明

图1为现有OFDM系统中TDD方式下的帧结构示意图；

图2为现有OFDM系统中一个符号时域结构示意图；

图3为现有OFDM系统中前导码频域结构示意图；

图4为本发明应用实例中的OFDM系统中实现下行帧同步的装置结构示意图；

图5为本发明应用实例中用能量窗比值检测功率冲击的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。

本发明提供了一种OFDM系统中实现下行帧同步的方法，适用于采用TDD传送方式的系统，包括如下步骤：

A、根据前导符号的能量大于接收/发送传输间隔(RTG)的噪声能量这个特点，检测要同步的数据中的功率冲击符号，即找到各功率冲击的位置，该位置即功率冲击符号的起始位置，还可以记录所检测出的功率冲击的个数。

本步骤可以但不限于按以下方法实现：

采用两个能量窗在要同步的数据中检测，两窗的长度都取为不大于CPLen(CPLen为CP的长度)的值，前一窗口和后一窗口检测到的能量之比为M_n；Th为能量比阈值，根据经验或仿真结果设定，例如在信噪比为0dB时，可以设为1.8。在连续的M_n＞Th的位置中找出最大M_n对应的位置，记录为功率冲击位置，也是功率冲击符号的起始位置。

B、根据循环前缀的重复性，取任一功率冲击符号，求CP的相关值，从相关值的相位中可以较准确的求出小数倍频率偏移。

本步骤可以但不限于按以下方法实现：

对任一个功率冲击符号的CP求自相关(即用循环前缀与相隔N的数据进行自相关，N为快速傅立叶变换器件FFT的点数，即一个符号中有效数据的个数)，自相关计算如下式：

$\mathrm{\γ}=\frac{|\underset{l=0}{\overset{\mathrm{CPLen}}{\mathrm{\Σ}}}{r}^{*}\left(l\right)*r(l+N)|}{\underset{l=0}{\overset{\mathrm{CPLen}}{\mathrm{\Σ}}}|r^{*}\left(l\right)*r(l+N)|}$

r^*(l)为该功率冲击符号的第l个数据取共轭，r(l+N)为该功率冲击符号的第l+N个数据，γ为自相关值。因为自相关值的相位是小数倍频率偏移引入相位的N倍，所以用自相关值的相位除以N可以得到小数倍频率偏移引入的相位；用该引入的相位就可以进行小数倍频率偏移的补偿了。

C、对每个功率冲击符号的N个有效数据及其前后各R个数据补偿小数倍频率偏移，R为由于噪声的影响造成符号起始位置偏离准确位置的最大长度，根据经验或仿真结果设定，比如设为32；记录补偿小数倍频率偏移后的数据，每个功率冲击符号对应N+2R个数据。

D、根据前导符号是BPSK调制的特点，把补偿了小数倍频率偏移的各功率冲击符号的N个数据(不含前后各R个数据)作FFT(快速傅立叶变换)，得到频域的功率冲击符号，然后对该频域的功率冲击符号求实部与虚部的比值。超过实部比虚部阈值的最大实部与虚部的比值对应的功率冲击符号就是前导符号粗估计，准确的功率冲击符号N个有效数据在对应的N+2R个数据中。实部比虚部阈值根据经验或仿真结果设定，例如在信噪比为0dB时，设为1.5。

本步骤中，可以按下式求实部与虚部的比值RRI：

$\mathrm{RRI}=\frac{\underset{i=B_L}{\overset{N-3L-1-B_R}{\mathrm{\Σ}}}\left|\mathrm{Re}\right[Y\left(i\right)Y^{*}(i+L)Y^{*}(i+2L)Y(i+3L)\left]\right|}{\underset{i=B_L}{\overset{N-3L-1-B_R}{\mathrm{\Σ}}}\left|\mathrm{Im}\right[Y\left(i\right)Y^{*}(i+L)Y^{*}(i+2L)Y(i+3L)\left]\right|}$

其中，L为不为0的子载波间的间隔，B_L和B_R分别为左右保护子载波的个数，Y(i)是频域第i个子载波上的数据。

当然实际应用中也可以用其它方式求，但上式为较优方式，可以消除时间偏移、相位偏移的影响。

E、对粗估计的前导符号对应的N+2R数据与前导码集合作时域滑动相关，每次相关的数据长度为N；滑动步长为m，m与误差精度成正比，比如m为1时，准确位置的误差精度为1，m为2时，准确位置的误差精度为2；但m又与运算次数成反比，因此m的选择是根据精度和运算量的要求选取一折中值。共求得2R/m*P(P为前导码的个数)个相关值。确定最大相关值对应符号为精确的前导符号，该符号起始位置是帧同步位置，最大相关值时的PN码序号就是前导码序列号。

本发明还提供了一种OFDM系统中实现下行帧同步的装置，适用于采用TDD传送方式的系统，包括：

功率冲击检测模块，用于对要同步的数据进行功率冲击检测，检测其中的功率冲击符号，即找到各功率冲击的位置，该位置即功率冲击符号的起始位置，还可以记录所检测出的功率冲击的个数。

小数倍频率偏移估计模块，用于在所述功率冲击检测模块检测出的功率冲击符号中选择任一个，对其求循环前缀的相关值，从相关值的相位中求出小数倍频率偏移。

补偿小数倍频率偏移模块，用于根据所述小数倍频率偏移估计模块得到的小数倍频率偏移，对各功率冲击符号及其前后各R个数据做小数倍频偏补偿。

前导符号粗估计模块，用于对所述补偿小数倍频率偏移模块进行过小数倍频偏补偿后的功率冲击符号的N个数据作FFT，得到频域的功率冲击符号，然后对该频域的功率冲击符号求实部与虚部的比值；将超过实部比虚部阈值的最大实部与虚部的比值对应的功率冲击符号作为粗估计的前导符号。

前导符号细估计模块，用于对所述前导符号粗估计模块得到的粗估计的前导符号对应的N+2R个数据与前导码集合作时域滑动相关，每次相关的数据长度为N；滑动步长为m。共求得2R/m*P(P为前导码的个数)个相关值；确定最大相关值对应的符号为精确的前导符号，该符号起始位置是帧同步位置，相应的PN码序号就是前导码序列号，将所确定的前导符号及前导码序列号作为帧同步结果输出。

各模块的具体实现及各参数同前文所述。

下面用本发明的一个应用实例进一步加以说明。

在以下详细描述中，只显示并且描述了本发明的优选实施例，只是说明发明人实现本发明的一种模式。显而易见，本发明的实施例能够在各个明显方面进行修改，所有这些都没有离开本发明。相应地，应该将说明书与附图当作实质上是说明性的，而不是限定性的。

本应用实例中OFDM系统中实现下行帧同步的装置结构如图4所示：

功率冲击检测模块401，用于对要同步的帧同步数据作功率冲击检测，检测出功率冲击的个数，各功率冲击的位置和符号。

功率冲击检测模块401采用以下的能量检测方法检测出输入数据功率冲击的位置和个数。如图5所示，窗口A和窗口B为两个能量窗，两窗的长度都取为不大于CPLen(CPLen为CP的长度)的值，窗口A和窗口B检测到的能量用A_n和B_n表示，定义检测变量：

$M_n=\frac{A_n}{B_n},$

Th取为能量比阈值(根据经验设定)，本实例中设为1.8。在连续的M_n＞Th的位置中找出最大M_n对应的位置，记录为功率冲击位置，也是该功率冲击符号的起始位置。

小数倍频率偏移估计模块402，用于对任一功率冲击符号作CP相关，从相关值的相位中求出小数倍频率偏移。

小数倍频率偏移估计模块402对第一(也可以任选一个)个功率冲击符号的CP求自相关(循环前缀与相隔N的数据进行相关)，本实例中N为1024，自相关计算如下式：

$\mathrm{\γ}=\frac{|\underset{l=0}{\overset{\mathrm{CPLen}}{\mathrm{\Σ}}}{r}^{*}\left(l\right)*r(l+N)|}{\underset{l=0}{\overset{\mathrm{CPLen}}{\mathrm{\Σ}}}|r^{*}\left(l\right)*r(l+N)|}$

r^*(l)为该功率冲击符号的第l个数取共轭，r(l+N)为该功率冲击符号的第l+N个数，γ为自相关值。因为自相关值的相位是小数倍频率偏移引入相位的N倍，所以从自相关值可以计算出小数倍频率偏移引入相位，从而进行小数倍频偏的补偿。

补偿小数倍频率偏移模块403，用于对每个功率冲击符号N个有效数据前后各R个数据范围内补偿小数倍频率偏移，记录补偿小数倍频率偏移后的数据，每个功率冲击对应N+2R个数据。

补偿小数倍频率偏移模块403对每个功率冲击符号中的N个有效数据(不含CP)及其前后各R(R在本实施例中取为32)个数据补偿小数倍频率偏移。

前导符号粗估计模块404，用于把补偿了小数倍频率偏移的功率冲击符号的N个数(不含2R个数)作FFT，求实部比虚部。超过实部比虚部阈值的最大实部比虚部值对应的功率冲击符号确定为前导符号粗估计。

前导符号粗估计模块404把每个功率冲击符号中补偿了小数倍频率偏移的N个有效数据作FFT，按下式求实部比虚部值：

$\mathrm{RRI}=\frac{\underset{i=B_L}{\overset{N-3L-1-B_R}{\mathrm{\Σ}}}\left|\mathrm{Re}\right[Y\left(i\right)Y^{*}(i+L)Y^{*}(i+2L)Y(i+3L)\left]\right|}{\underset{i=B_L}{\overset{N-3L-1-B_R}{\mathrm{\Σ}}}\left|\mathrm{Im}\right[Y\left(i\right)Y^{*}(i+L)Y^{*}(i+2L)Y(i+3L)\left]\right|}$

Y(i)是频域第i个子载波上的数据，L为不为零的子载波间的间隔，在本实施例中取为3，B_L和B_R分别为左右保护子载波个数。由于该式不受时间偏移，相位偏移，整数倍频率偏移的影响，小数倍频率偏移已经补偿，所以超过实部比虚部阈值(大于1，根据经验设定，本实例中设为1.5)的最大实部比虚部对应的功率冲击符号是前导符号的粗估计。

前导符号细估计模块405，用于对前导符号粗估计的N+2R数据与时域前导码集合作滑动相关，相关的数据长度为N，滑动步长在本实施例中取为1(为了帧同步位置更准确，取最小单位)，共有2R*P(P在本实施例中取为114)个相关值。选取最大相关值时的位置为前导符号N个有效数据的起始位置，前导符号的起始位置为帧同步位置；选取最大相关值时的PN序号为当前帧前导码序列号。

以上是本发明的一种实施例，旨在为本领域技术人员提供一种详细的实现方案，当然本发明不只限于这种实施例，还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种正交频分复用系统中实现下行帧同步的方法，适用于采用时分双工TDD传送方式的系统，其特征在于，包括如下步骤：

a、检测要同步的数据中的功率冲击符号；

b、根据任一功率冲击符号求出小数倍频率偏移，并对各功率冲击符号的N个有效数据及其前后各R个数据补偿小数倍频率偏移；其中N为各功率冲击符号中的有效数据个数；R为符号起始位置偏离准确位置的最大程度；

c、对补偿后的各功率冲击符号的N个有效数据进行快速傅立叶变换，得到频域的功率冲击符号，然后对该频域的功率冲击符号求实部与虚部的比值，找出超过实部比虚部阈值的最大实部与虚部的比值对应的功率冲击符号，对该符号的N个有效数据及其前后各R个数据与前导码集合作时域滑动相关，最大相关值对应的符号为前导符号，所述前导符号的起始位置是帧同步位置；最大相关值时的伪噪音码序号是前导码序列号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a具体包括：

采用两个能量窗在要同步的数据中检测，两窗的长度都不大于循环前缀的长度，前一窗口和后一窗口检测到的能量之比为M_n；在连续的M_n大于能量比阈值的位置中找出最大M_n对应的位置，记录为功率冲击位置，也是功率冲击符号的起始位置。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b中，根据任一功率冲击符号求出小数倍频率偏移是指：

对任一个功率冲击符号，用其循环前缀与相隔N的数据进行自相关：

$\mathrm{\γ}=\frac{|\underset{l=0}{\overset{\mathrm{CPLen}}{\mathrm{\Σ}}}{r}^{*}\left(l\right)*r(l+N)|}{\underset{l=0}{\overset{\mathrm{CPLen}}{\mathrm{\Σ}}}|r^{*}\left(l\right)*r(l+N)|}$

其中，r^*(l)为该功率冲击符号的第l个数据取共轭，r(l+N)为该功率冲击符号的第l+N个数据，γ为自相关值；用自相关值的相位除以N得到小数倍频率偏移引入的相位；

所述步骤b中，根据小数倍频率偏移引入的相位进行小数倍频率偏移的补偿。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c中，根据下式求实部与虚部的比值RRI：

$\mathrm{RRI}=\frac{\underset{i=B_L}{\overset{N-3L-1-B_R}{\mathrm{\Σ}}}\left|\mathrm{Re}\right[Y\left(i\right)Y^{*}(i+L)Y^{*}(i+2L)Y(i+3L)\left]\right|}{\underset{{i=B}_L}{\overset{N-3L-1-B_R}{\mathrm{\Σ}}}\left|\mathrm{Im}\right[Y\left(i\right)Y^{*}(i+L)Y^{*}(i+2L)Y(i+3L)\left]\right|}$

其中，L为不为0的子载波间的间隔，B_L和B_R分别为左右保护子载波的个数，Y(i)是频域第i个子载波上的数据。

5.一种OFDM系统中实现下行帧同步的装置，适用于采用TDD传送方式的系统，其特征在于，包括：

功率冲击检测模块，用于检测要同步的数据中的功率冲击符号；

小数倍频率偏移估计模块，用于根据所述功率冲击检测模块检测出的任一功率冲击符号求出小数倍频率偏移；

补偿小数倍频率偏移模块，用于根据所述小数倍频率偏移估计模块求出的小数倍频率偏移，对各功率冲击符号的N个有效数据及其前后各R个数据补偿小数倍频率偏移，R为符号起始位置偏离准确位置的最大程度；

前导符号粗估计模块，用于对补偿后的各功率冲击符号的N个有效数据进行快速傅立叶变换，得到频域的功率冲击符号，然后对该频域的功率冲击符号求实部与虚部的比值，找出超过实部比虚部阈值的最大实部与虚部的比值对应的功率冲击符号；

前导符号细估计模块，用于对所述前导符号粗估计模块找出的功率冲击符号的N个有效数据及其前后各R个数据与前导码集合作时域滑动相关，确定最大相关值对应的符号为前导符号，前导符号细估计模块还用于确定所述前导符号的起始位置是帧同步位置；最大相关值时的伪噪音码序号是前导码序列号。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述功率冲击检测模块检测要同步的数据中的功率冲击的位置和符号是指：

功率冲击检测模块采用两个能量窗在要同步的数据中检测，两窗的长度都不大于循环前缀的长度，前一窗口和后一窗口检测到的能量之比为M_n；在连续的M_n大于能量比阈值的位置中找出最大M_n对应的位置，记录为功率冲击位置，也是功率冲击符号的起始位置。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述小数倍频率偏移估计模块根据任一功率冲击符号求出小数倍频率偏移是指：

小数倍频率偏移估计模块对任一个功率冲击符号，用其循环前缀与相隔N的数据进行自相关：

$\mathrm{\γ}=\frac{|\underset{l=0}{\overset{\mathrm{CPLen}}{\mathrm{\Σ}}}{r}^{*}\left(l\right)*r(l+N)|}{\underset{l=0}{\overset{\mathrm{CPLen}}{\mathrm{\Σ}}}|r^{*}\left(l\right)*r(l+N)|}$

其中，r^*(l)为该功率冲击符号的第l个数据取共轭，r(l+N)为该功率冲击符号的第l+N个数据，γ为自相关值；用自相关值的相位除以N得到小数倍频率偏移引入的相位；

补偿小数倍频率偏移模块根据小数倍频率偏移引入的相位进行小数倍频率偏移的补偿。

8.如权利要求5所述的装置；其特征在于，所述前导符号粗估计模块根据下式求实部与虚部的比值RRI：

$\mathrm{RRI}=\frac{\underset{i=B_L}{\overset{N-3L-1-B_R}{\mathrm{\Σ}}}\left|\mathrm{Re}\right[Y\left(i\right)Y^{*}(i+L)Y^{*}(i+2L)Y(i+3L)\left]\right|}{\underset{{i=B}_L}{\overset{N-3L-1-B_R}{\mathrm{\Σ}}}\left|\mathrm{Im}\right[Y\left(i\right)Y^{*}(i+L)Y^{*}(i+2L)Y(i+3L)\left]\right|}$

其中，L为不为0的子载波间的间隔，B_L和B_R分别为左右保护子载波的个数，Y(i)是频域第i个子载波上的数据。

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