CN101247381B - 粗定时捕获方法、装置和移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种粗定时捕获方法，根据接收到的样点及延迟样本，获得比较能量序列后，对该比较能量序列进行峰值搜索，将搜索到的峰值样点确定为粗定时捕获样点，从而用于初始时间同步，算法有效可靠。同时，本发明实施例还公开了一种粗定时捕获装置和一种移动终端。

Description

粗定时捕获方法、装置和移动终端 

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及粗定时捕获技术。 

背景技术

近年来，以正交频分复用(OFDM)为代表的多载波调制技术越来越受到人们广泛关注，并在多种无线通信系统中得到普遍应用。对于不同的通信标准，如LTE、WiMAX、DVB，由于其帧结构不同，导致定时捕获方法存在较大的差异。 

实际应用中，由于无线通信环境的复杂性，以及不同系统中各种参数的差异性，单纯利用OFDM传统定时同步、频率同步方法获取帧边界、载频信息并不能获得较好的同步性能，甚至会出现完全失效的状况。 

为此，在设计定时捕获算法(包括初始同步、同步跟踪)时，要针对特定系统的通信环境及参数特性，进行算法的优化设计和性能评估。 

在Wimax(Worldwide Interoperability for Microwave Access，微波存取全球互通)系统中，相同扇区前导符号(preamble)的调制子载波具有隔3抽1的特点，即preamble符号的调制子载波个数是preamble可用子载波个数的1/3，但这1/3子载波是等间隔分布在Preamble可用带宽内的。因此，在扇区中央位置场景中，移动终端MS接收的preamble符号在时域上具有近似三段重复的特性，现有方案利用preamble近似三段重复的特性进行下行帧边界定时捕获。 

在实现本发明过程中，本发明的发明人发现现有技术中至少存在如下问题：由于Wimax是三扇区组网，不同扇区前导符号的调制子载波具有1/3频分特性，这导致在扇区边缘时，MS接收的preamble符号不再表现为近似三段重复的特性。因此，现有方案利用preamble近似三段重复的特性进行下行帧边界定时捕获在扇区边缘场景时会导致同步失败。

发明内容

本发明实施例解决的主要技术问题是提供粗定时捕获方法和装置及包括该装置的移动终端，通过比较能量序列峰值搜索进行帧边界功率跳变的捕获，从而用于初始时间同步。 

本发明实施例提供了一种粗定时捕获方法，主要包括： 

连续接收至少N个样点，其中N为收发保护间隔RTG与5毫秒时间之和对应的样点数目与延迟样点数目之和； 

根据所述接收到的样点的能量与延迟样点的能量获取自能量滑动累加变量； 

根据所述获取的自能量滑动累加变量以及延迟若干个样点的自能量滑动累加变量获取比较能量序列，所述比较能量序列为所述延迟若干个点的自能量滑动累加变量与所述获取的自能量滑动累加变量的比值，其中，自能量滑动累加变量延迟的样点数目为所述延迟样点数目； 

搜索所述比较能量序列的峰值样点，将所述搜索到的峰值样点确定为帧边界粗定时捕获样点。 

本发明实施例还提供了一种粗定时捕获装置，主要包括：接收单元，用于连续接收至少N个样点，其中N为RTG与5毫秒时间之和对应的样点数目与延迟样点数目之和； 

能量累加单元用于根据所述接收单元接收到的样点得到接收样点的能量，结合延迟样点的能量，获取自能量滑动累加变量； 

比较能量单元，用于根据所述能量累加单元获得的自能量滑动累加变量，结合延迟N_delay点的自能量滑动累加变量，获得比较能量序列，所述比较能量序列为所述延迟N_delay点的自能量滑动累加变量与所述能量累加单元获取的自能 量滑动累加变量的比值，其中，N_delay等于所述延迟样点的数目； 

搜索单元，用于搜索所述比较能量单元获得的比较能量序列的峰值样点，并将搜索到的峰值样点确定为帧边界粗定时捕获样点。 

本发明实施例还提供了一种移动终端，包括上述的粗定时捕获装置。 

本发明实施例提供的粗定时捕获方法和装置以及移动终端，通过比较能量序列峰值搜索进行帧边界功率跳变的捕获，从而用于初始时间同步，算法有效可靠，此外，由于利用搜索窗对比较能量序列进行划分后再进行峰值搜索，可以进一步控制粗定时捕获的误差范围，避免帧边界粗定时捕获的漏检或误检，保证粗定时算法的可靠性。 

附图说明

图1为本发明一实施例的粗定时捕获方法流程示意图； 

图2为本发明一实施例的粗定时捕获方法流程示意图； 

图3为本发明一实施例的粗定时捕获装置结构示意图； 

图4为本发明一实施例的粗定时捕获装置结构示意图； 

图5为本发明一实施例的粗定时捕获装置结构示意图。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。 

如图1所示，为本发明一实施例的粗定时捕获方法，该方法可以包括： 

S101，连续接收至少N个样点。 

其中N为收发保护间隔RTG(例如，全球微波互联接入时分双工WiMAXTDD)系统中BS的RTG)与5毫秒时间之和对应的样点数目与延迟样点数目之和，可以为： 

N＝T_{frame_5ms}/(T_b/N_fft)+RTG/(T_b/N_fft)+N_delay

其中，T_b表示一个OFDMA(正交频分多址)符号的持续时间，单位为s，N_fft表示OFDM调制中FFT/IFFT样点个数，则T_b/N_fft表示一个样点的持续时间，单位为s，T_{frame_5ms}/(T_b/N_fft)表示5毫秒时间对应的样点数，RTG/(T_b/N_fft)表示RTG对应的样点数，N_delay表示延迟样点数。 

S102，获取自能量滑动累加变量。 

根据接收到的样点的能量与延迟样点的能量获取自能量滑动累加变量。比如，可先获得接收到的样点的能量以及延迟样点的能量，具体的计算方法与现有技术基本相同，此处不再详细介绍。然后根据接收到的样点的能量与延迟样点的能量获取自能量滑动累加变量。例如，假设S101中接收到的样点数为N＝T_{frame_5ms}/(T_b/N_fft)+RTG/(T_b/N_fft)+N_delay，则可以通过以下方法获得自能量滑动累加变量： 

$\mathrm{Power}\left(d\right)=\underset{n=0}{\overset{N_{\mathrm{delayy}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r(n+d)\right|}^2$

其中，d＝0，1，...，T_{frame_5ms}/(T_b/N_fft)+RTG/(T_b/N_fft)-N_delay-1，表示Power(d)样点的时间索引。 

S103，获取比较能量序列。 

比较能量序列，也就是延迟N_delay点的自能量滑动累加变量与当前自能量滑动累加变量的比值。可以通过以下方法获得： 

${\mathrm{Power}}_{\mathrm{Compare}}\left(d_1\right)=\frac{\mathrm{Power}(d+N_{\mathrm{delay}})}{\mathrm{Power}\left(d\right)}$

其中，Power_Compare(d)表示比较能量序列，Power(d+N_delay)表示延迟N_delay点的自能量滑动累加变量，d₁＝0，1，...，T_{frame_5ms}/(T_b/N_fft)+Δ-3×N_delay-1，表示比较能量序列的时间索引。 

S104，搜索比较能量序列的峰值样点，将搜索到的峰值样点确定为帧边界粗定时捕获样点。 

对S103中获取的T_{frame_5ms}/(T_b/N_fft)+RTG/(T_b/N_fft)-N_delay个比较能量序列进行峰值搜索，将搜索到的峰值样点确定为帧边界粗定时捕获样点。 

进一步地，还可以记录搜索到的峰值样点的时间索引，确定帧边界粗定时捕获样点的方式可以为根据记录的峰值样点的时间索引，将对应的峰值样点确定为帧边界粗定时捕获样点。 

此外，S104中搜索到的峰值样点确定为帧边界粗定时捕获样点，真实的粗定时样点需要将S104中搜索到的峰值样点的时间索引累加延迟样点数目个时间索引。 

如图2所示，为本发明一实施例的粗定时捕获方法。 

S201，连续接收N个样点。 

其中N为收发保护间隔RTG与5毫秒时间之和对应的样点数与Δ个样点数之和，其可以为： 

N＝T_{frame_5ms}/(T_b/N_fft)+RTG/(T_b/N_fft)+Δ 

T_{frame_5ms}/(T_b/N_fft)表示5毫秒时间对应的样点数，RTG/(T_b/N_fft)表示RTG对应的样点数，Δ为一个配置的参数。 

S202，获取自能量滑动累加变量。 

比如，可先获得接收到的样点的能量以及延迟样点的能量，具体的计算方法与现有技术基本相同，此处不再详细介绍。然后根据接收到的样点的能量与延迟样点的能量获取自能量滑动累加变量。 

例如，可以通过以下方法获得自能量滑动累加变量： 

$\mathrm{Power}\left(d\right)=\underset{n=0}{\overset{N_{\mathrm{delayy}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r(n+d)\right|}^2$

其中，d＝0，1，...，T_{frame_5ms}/(T_b/N_fft)+RTG/(T_b/N_fft)+Δ-2×N_delay-1表示自能量滑动累加变量样点的时间索引，也就是说，共有T_{frame_5ms}/(T_b/N_fft)+RTG/(T_b/N_fft)+Δ-2*N_delay个自能量滑动累加变量样点，N_delay表示延迟样点数目，r(0)表示第一个接收样点。 

进一步地，S201中的Δ至少大于N_delay。 

S203，获取比较能量序列。 

与S103类似地，可以通过以下方法获得比较能量序列。 

${\mathrm{Power}}_{\mathrm{Compare}}\left(d_1\right)=\frac{\mathrm{Power}(d+N_{\mathrm{delay}})}{\mathrm{Power}\left(d\right)}$

其中，d₁＝0，1，...，T_{frame_5ms}/(T_b/N_fft)+Δ-3×N_delay-1，表示比较能量序列的时间索引。 

S204，根据预先设置的搜索窗的长度将比较能量序列依次划分为M个搜索窗。 

其中，搜索窗的长度可以根据实际的需求(例如，精度需求)进行设定。当搜索窗的长度确定后，按照搜索窗长度大小将比较能量序列划分为M个搜索窗。其中，M为比较能量序列的样点个数与搜索窗大小的比值向上取整的结果。 

假设搜索窗长度为N_{Length_of_peak_search_window}，那么T_{frame_5ms}/(T_b/N_fft)+RTG/(T_b/N_fft)+Δ-3×N_delay点比较能量序类按时间索引从小到大的顺序，可以划分为 

个搜索窗。 

此外，，考虑到定时偏差范围，S201中接收到的样点数N可以大于或等于搜索窗的长度。 

S205，搜索每个搜索窗内的比较能量序列的峰值样点。 

根据S204中划分的M个搜索窗，搜索每个搜索窗内的比较能量序列的峰值样点，可以得到M个峰值样点，并记录这M个峰值样点对应的时间索引。 

S206，确定帧边界粗定时捕获样点。 

对S205中搜索到的M个峰值样点，按照峰值从大到小依次递减的顺序选出较大的若干个样点，也就是说在M个峰值样点选出峰值最大，次大...。依 此类推的若干个样点，并可以保存其对应的时间索引，具体选出多少个样点个数根据实际要求(例如算法复杂度)确定，将选择出的样点作为帧边界粗定时捕获样点，用于初始同步。所得到的粗定时捕获样点可用于后续的精定时捕获处理。 

由此可见，本发明实施例提供的粗定时捕获方法，通过比较能量序列峰值搜索进行帧边界功率跳变的捕获，从而用于初始时间同步，算法有效可靠。此外，由于利用搜索窗对比较能量序列进行划分后再进行峰值搜索，可以进一步控制粗定时捕获的误差范围，避免帧边界粗定时捕获的漏检或误检，保证粗定时算法的可靠性。 

本发明实施例中的粗定时捕获方法，可适用于需要进行定时捕获的场景，例如在Wimax(Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球微波互联接入)TDD(Time Division Duplex，时分双工)系统中，此方法在Wimax三扇区边缘和扇区中央场景下，都能获得较好的捕获性能。 

如图3所示，为本发明一实施例的一种粗定时捕获装置。该装置可以包括： 

接收单元301，连续接收至少N个样点，其中N为收发保护间隔RTG与5毫秒时间之和对应的样点数目与延迟样点数目之和； 

能量累加单元302，根据接收单元301接收到的样点得到接收样点的能量，结合延迟样点的能量，获取自能量滑动累加变量； 

比较能量单元303，用于根据能量累加单元302获得的自能量滑动累加变量，结合延迟N_delay点的自能量滑动累加变量，获得比较能量序列； 

搜索单元304，用于搜索比较能量单元303获得的比较能量序列的峰值样点，并将搜索到的峰值样点确定为帧边界粗定时捕获样点。 

进一步地，搜索单元304还可以用于记录搜索到的峰值样点的时间索引。 

上述装置搜索到的峰值样点为帧边界粗定时捕获样点，为了确定真实的粗 定时样点位置，如图4所示，本发明实施例提供了一种粗定时捕获装置，该装置可以包括： 

接收单元401，与接收单元301的功能基本相同； 

能量累加单元402，与能量累加单元302功能基本相同； 

比较能量单元403，与比较能量单元303功能基本相同； 

搜索单元404，与搜索单元304功能基本相同； 

时间累加单元405，用于将搜索单元404获取的帧边界粗定时捕获样点的时间索引累加所述延迟样点数目个时间索引，搜索单元404将累加了延迟样点数目个时间索引的样点确定为帧边界粗定时捕获样点。 

如图5所示，为本发明一实施例的一种粗定时捕获装置，该装置可以包括： 

接收单元501，用于连续接收N个样点，其中N为收发保护间隔RTG与5毫秒的时间之和对应的样点数与Δ个样点数之和，Δ为一个配置的参数，至少大于延迟样点数N_delay； 

能量累加单元502，用于根据接收单元501接收到的样点得到接收样点的能量，结合延迟样点的能量，获取自能量滑动累加变量； 

比较能量单元503，用于根据能量累加单元502获得的自能量滑动累加变量，结合延迟N_delay点的自能量滑动累加变量，获得比较能量序列； 

搜索窗划分单元504，用于根据搜索窗长度大小，将比较能量单元503获得的比较能量序列划分为M个搜索窗，其中，M为比较能量序列的样点个数与搜索窗长度的比值向上取整的结果； 

搜索单元505，用于根据搜索窗划分单元504划分的结果，搜索每个搜索窗内的峰值样点，并记录搜索到的峰值样点的时间索引； 

选择单元506，用于根据搜索单元505搜索到的M个峰值样点，按照峰值从大到小的递减顺序依次选择出较大的若干个样点，也就是说在M个峰值样点选出峰值最大，次大。。。。依此类推的若干个样点，并可以保存其对应的时间索引，具体选出多少个样点个数根据实际要求(例如算法复杂度)确定，搜 索单元505将选择出的样点作为帧边界粗定时捕获样点，用于初始时间同步。所得到的粗定时捕获样点可用于后续的精定时捕获处理。 

进一步地，在图5所示的粗定时捕获装置基础上，也可以包括时间累加单元，与图4中时间累加单元405功能基本相同，此处不另外进行图示。 

上述实施例中，即图3-5所描述的粗定时捕获装置，可以包括在移动终端中。该移动终端在开机或者网络切换等需要同步的情况下进行粗定时捕获，用于初始时间同步。 

综上，本发明实施例提供的粗定时捕获方法和装置以及移动终端，通过比较能量序列峰值搜索进行帧边界功率跳变的捕获，从而用于初始时间同步，算法有效可靠，此外，由于利用搜索窗对比较能量序列进行划分后再进行峰值搜索，可以进一步控制粗定时捕获的误差范围，避免帧边界粗定时捕获的漏检或误检，保证粗定时算法的可靠性。进一步地，此方法在Wimax三扇区组网和扇区中央场景下，都能获得较好的捕获性能。 

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中定时捕获的工作模式的过程可以通过程序指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于可读取存储介质中，该程序在执行时执行上述方法中的对应步骤。所述的存储介质可以如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。 

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (10)

1.一种粗定时捕获方法，其特征在于，包括：

连续接收至少N个样点，其中N为收发保护间隔RTG与5毫秒时间之和对应的样点数目与延迟样点数目之和；

根据所述接收到的样点的能量与延迟样点的能量获取自能量滑动累加变量；

根据所述获取的自能量滑动累加变量以及延迟若干个样点的自能量滑动累加变量获取比较能量序列，所述比较能量序列为所述延迟若干个点的自能量滑动累加变量与所述获取的自能量滑动累加变量的比值，其中，所述自能量滑动累加变量延迟的样点数目为所述延迟样点数目；

搜索所述比较能量序列的峰值样点，将所述搜索到的峰值样点确定为帧边界粗定时捕获样点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：记录所述搜索到的峰值样点的时间索引，

所述将搜索到的峰值样点确定为帧边界粗定时捕获样点包括：根据所述记录的时间索引，将对应的峰值样点确定为帧边界粗定时捕获样点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搜索所述比较能量序列的峰值样点，将所述搜索到的峰值样点确定为帧边界粗定时捕获样点包括：

采用预先设置的搜索窗长度将所述比较能量序列按照时间索引依次划分为M个搜索窗，其中M为所述比较能量序列的样点个数与所述搜索窗长度的比值向上取整的结果；

搜索每个搜索窗内的比较能量序列的峰值样点，并记录所述峰值样点的时间索引；

根据搜索到的M个峰值样点，按照峰值从大到小的递减顺序依次选择出较大的若干个样点，将选择出的样点确定为帧边界粗定时捕获样点。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述将搜索到的峰值样点确定为帧边界粗定时捕获样点之后还包括：

将所述帧边界粗定时捕获样点的时间索引累加若干个时间索引，将累加了若干个时间索引的样点确定为帧边界粗定时捕获样点，其中，累加的时间索引数目为所述延迟样点的数目。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收的样点数目N大于或等于搜索窗长度。

6.一种粗定时捕获装置，其特征在于，包括：

接收单元，用于连续接收至少N个样点，其中N为RTG与5毫秒时间之和对应的样点数目与延迟样点数目之和；

能量累加单元，用于根据所述接收单元接收到的样点得到接收样点的能量，结合延迟样点的能量，获取自能量滑动累加变量；

比较能量单元，用于根据所述能量累加单元获得的自能量滑动累加变量，结合延迟N_delay点的自能量滑动累加变量获得比较能量序列，所述比较能量序列为所述延迟N_delay点的自能量滑动累加变量与所述能量累加单元获取的自能量滑动累加变量的比值，其中，N_delay等于所述延迟样点的数目；

搜索单元，用于搜索所述比较能量单元获得的比较能量序列的峰值样点，并将搜索到的峰值样点确定为帧边界粗定时捕获样点。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述搜索单元还用于记录所述峰值样点的时间索引，并根据所述时间索引将所述搜索到的峰值样点确定为粗定时捕获样点。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

搜索窗划分单元，用于根据预先设置的搜索窗长度，将所述比较能量单元获得的比较能量序列划分为M个搜索窗，其中，M为所述比较能量序列的样点个数与所述搜索窗长度的比值向上取整的结果；

所述搜索单元，用于根据所述搜索窗划分单元划分的结果，搜索每个搜索窗内的峰值样点，并记录所述峰值样点的时间索引；

选择单元，用于根据所述搜索单元搜索到的M个峰值样点，按照峰值从大到小的递减顺序依次选择出较大的若干个样点；

所述搜索单元将所述选择单元选择出的样点确定为帧边界粗定时捕获样点。

9.根据权利要求6-8任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

累加单元，用于将所述搜索单元获取的帧边界粗定时捕获样点的时间索引累加若干个时间索引，其中，累加的时间索引数目为所述延迟样点的数目，

所述搜索单元将累加了若干个时间索引的样点确定为帧边界粗定时捕获样点。

10.一种移动终端，其特征在于，该移动终端包括权利要求6-9任一项所述的粗定时捕获装置。

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