CN101291310B - 宽带无线通信系统中的帧同步装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及宽带无线通信系统中的帧同步装置和方法。在移动台的帧同步装置中，时变相位旋转补偿器通过相邻信号样点之间的共轭相乘而消除了接收信号中带有的时变相位旋转。然后，经处理的信号被送至延迟相关器以计算两个连续帧之间的相关值。局部功率计算器获取以延迟相关值为中心的多个符号的平均功率。归一化器利用与延迟相关值对应的局部平均功率对延迟相关值进行归一化。最大值检测器从归一化的延迟相关值之中选择最大值，从而触发帧同步和定时信号。

Description

宽带无线通信系统中的帧同步装置和方法

技术领域

本发明涉及一种基于正交频分复用(OFDM)或正交频分复用多址(OFDMA)通信系统中的移动台(MS)的帧同步装置和方法。具体地说，本发明涉及一种基于TDD(时分双工)的OFDM或OFDMA通信系统中的移动台(MS)帧同步装置和方法。

背景技术

帧同步对于OFDM或OFDMA通信系统中的分组数据传输非常重要。在基于OFDM或OFDMA的通信系统(诸如IEEE802.16d/e系统)中，帧同步装置负责检测帧的开始时刻。利用检测到的开始时刻，根据固定的符号长度就可以将前导符号和随后的符号送至快速傅立叶变换(FFT)模块进行进一步处理。另一方面，大多数接收机需要自动频率校正(AFC)单元来校正移动台(MS)和基站(BS)之间的载波频率偏移(CFO)。AFC可以通过调整压控振荡器(VCO)或数控振荡器(NCO)来实现。如下面所描述的，对CFO的调整会影响帧同步性能。

图1示出了一种典型的TDD-OFDM/OFDMA系统帧结构，该帧包括下行链路(DL)子帧和上行链路(UL)子帧。接收/发送转换间隔(RTG)将UL子帧与DL子帧隔开，发送/接收(TTG)间隔将DL子帧与UL子帧隔开。帧的第一个符号是称为“前导符号(preamble)”的训练符号，它是帧开始的标志。在每帧中都发送前导符号，通常，其功率被规定为比正常数据符号功率高几个dB。前导符号的这种共有符号和功率提升的性质有助于帧同步的实现。

图2示出了传统的基于前导符号的帧同步装置。

如图2所示，在延迟相关器202中将两个相邻帧互相关，所得相关峰与前导符号的开始位置相对应。然而，AFC单元对频率的调节会影响前导符号的相关值。

假设先前帧的接收信号是r(n-Nf_rame)，其中，n为时域样点序号，N_frame是一帧时长内的样点数。令其归一化频率偏移为 ${\mathrm{\δf}}_1=\widetilde{\mathrm{\δ}}{f}_1/\mathrm{\Δf}$ ，Δf是子载波间距，

是MS和BS之间的CFO。可将该接收信号建模为公式(1)。

$r(n-N_{\mathrm{frame}})=r\′(n-N_{\mathrm{frame}})e^{-j2\mathrm{\πn\δ}{f}_1/N_{\mathrm{fft}}}---\left(1\right)$

其中，r′(n)表示来接收到的与发送机没有频率偏移的信号，N_fft是OFDM信号的FFT窗大小。

假设在频率偏移估计器206中估计出的频率偏移为，在当前帧到来之前AFC动作，即在频率偏移补偿器201中对频偏进行了补偿。残留频率偏移为：

${\mathrm{\δf}}_2={\mathrm{\δf}}_1-\widehat{\mathrm{\δ}}{f}_1---\left(2\right)$

这导致两帧之间的频率偏移差。可将当前帧的接收信号建模为公式(3)。

$r\left(n\right)=r\′\left(n\right)e^{-j2\mathrm{\πn\δ}{f}_2/N_{\mathrm{fft}}}---\left(3\right)$

两帧的互相关由公式(4)给出如下：

$P_1\left(n\right)=\left|\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{sym}}}{\mathrm{\Σ}}}r(n+k)r^{*}(n+k-N_{\mathrm{frame}})\right|=|\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{sym}}}{\mathrm{\Σ}}}{r}^{,}(n+k)r^{,}(n+k-N_{\mathrm{frame}})e^{-j2\mathrm{\π}({\mathrm{\δf}}_1-{\mathrm{\δf}}_2)k/N_{\mathrm{fft}}}|---\left(4\right)$

这里，n表示对应输出相关值的时域样点序号，k表示OFDM符号内用于相关运算的样点序号，相关窗长度是一个符号，即N_sym。

如果不考虑两个连续帧之间的CFO差异，则由于接收的前导符号的相似性，在前导符号的开始处总会出现相关峰。然而，公式(4)中的每一项都带有由于CFO差异而引入的时变相位旋转

。该相位旋转在每一项中都改变，当把前导符号送进相关窗时，相位旋转把近似同相求和转变成矢量求和。尤其在CFO大的时候，会导致前导符号的相关峰不明显。因此，在此情况下难以搜索帧的开始，即，错误定时概率将增大。

通过在帧定时时段期间停止AFC调节可以解决该问题。然而，需要附加的来自于定时同步装置的反馈控制电路，并且会消耗更多的同步时间。

另一方面，采用传统方法，TDD-OFDM/OFDMA系统中的RTG和TTG容易导致错误帧检测。在传统方法中通常采用与相关值P₁(n)对应的符号功率P₂(n)来对其进行归一化以消除信道衰落的影响。在功率计算器203中通过下式计算当前符号的功率：

$P_2\left(n\right)=\left|\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{sym}}}{\mathrm{\Σ}}}r(n+k)r^{*}(n+k)\right|---\left(5\right)$

在归一化器204中用P₂(n)来对P₁(n)进行归一化，即：

$\mathrm{\ϵ}\left(n\right)=\frac{P_1\left(n\right)}{P_2\left(n\right)}---\left(6\right)$

在RTG/TTG以内及附近，归一化功率P₂(n)非常小。这时，在UL/DL子帧的结束端或起始端，相关器202将端部符号的几个样点与RTG或TTG结合在一起视为一个OFDM符号进行相关运算。几个残留样点容易紧密相关。这样，P₁(n)和P₂(n)之间的差别非常小，将导致RTG/TTG附近的归一化ε(n)经常大于前导符号的归一化相关值。该现象在RTG期间非常明显，因为当邻近用户发送信号时，移动台收到的UL功率可能比DL的功率高数十dB。

由于同一原因，在帧中没有数据传输的空符号或发射功率突变的符号附近，同样容易出现错误相关峰。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明。本发明致力于提供一种用于宽带无线通信系统的帧同步装置和方法，以克服现有帧同步装置和方法中存在的上述缺点和缺陷。

本发明的一个目的是提供一种用于帧检测的快速且可靠的装置和方法。

本发明的另一目的是提供一种用于在OFDM/OFDMA系统中减少实现下行链路同步所需时间的装置和方法。

本发明的又一目的是提供一种能够在同一帧中同时实现时间同步和频率同步的装置和方法。

本发明的另一目的是消除由于RTG和TTG而引起的错误帧检测。

本发明的又一目的是消除由于帧中的空符号或发射功率突变而引起的错误帧检测。

根据本发明的一方面，提供了一种用于宽带无线通信系统的帧同步装置，该帧同步装置可与具有m个接收天线的接收机结合使用，m是正整数，该帧同步装置包括：m个时变相位旋转补偿器，其输入为对应各接收分支的信号样点r₁(n)到r_m(n)，作用为消除所述信号样点r₁(n)到r_m(n)因载波频率偏移而带有的时变相位旋转，从而输出无时变相位旋转的信号样点D₁(n)到D_m(n)，n表示信号的时域样点序号；延迟相关器，其对信号样点D₁(n)到D_m(n)与延迟了一帧的信号样点D₁(n-N_frame)到D_m(n-N_frame)进行相关运算，N_frame是一帧时长内的样点数；局部功率计算器，其计算与延迟相关相对应的以延迟相关为中心的多个符号的局部平均功率；归一化器，其用局部功率计算器计算出的局部平均功率对延迟相关器计算出的延迟相关值进行归一化；以及最大值检测器，其从一帧时长内的归一化延迟相关值中检测最大值。

根据上述帧同步装置，在AFC之后，时变相位旋转补偿器消除了接收信号样点中由于载波频率偏移(CFO)引起的时变相位旋转。而且，特别的是，在局部功率计算器处测得的功率是以延迟相关时刻为中心的几个符号的平均功率，这是为了补偿在RTG/TTG或空符号区附近进行相关时信号功率较弱的问题。

当选择m＝1时，所述帧同步装置就变成了用于单接收支路接收机的帧同步装置，即用于单天线系统(SISO)的帧同步装置。当m>1时，所述帧同步装置适用于具有接收分集(SIMO)或者多天线系统(MIMO)的帧同步装置。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于宽带无线通信系统的帧同步方法，该帧同步方法可与具有m个接收分支的接收机结合使用，m是正整数，该帧同步方法包括以下步骤：对应于m个接收天线的信号样点r₁(n)到r_m(n)，分别消除所述信号样点r₁(n)到r_m(n)因载波频率偏移而引起的时变相位旋转，从而输出无时变相位旋转的信号样点D₁(n)到D_m(n)，n表示时域样点序号；对信号样点D₁(n)到D_m(n)与延迟一帧的信号样点D₁(n-N_frame)到D_m(n-N_frame)进行相关运算，N_frame是一帧时长内的样点数；计算以对应的延迟相关为中心的无时变相位旋转的多个符号的局部平均功率；用局部功率计算步骤计算出的局部平均功率对延迟相关步骤计算出的延迟相关值进行归一化；以及从一帧时长内的归一化延迟相关值中检测最大值。

当选择m＝1时，所述帧同步方法就可用于单天线系统(SISO)。当m>1时，所述帧同步方法可用于具有接收分集(SIMO)或者多天线系统(MIMO)的接收机。

附图说明

结合附图阅读下面的详细说明，本发明的以上和其他目的、特征和优点将变得更加明显，在附图中：

图1示出了TDD-OFDM/OFDMA通信系统的帧结构；

图2是OFDM通信系统的传统帧同步装置的框图；

图3是根据本发明实施例的OFDM通信系统中的MS的帧同步装置的框图；

图4是根据本发明实施例的OFDM通信系统中的MS的帧同步装置的时变相位旋转补偿器的结构；

图5示出了时变相位旋转补偿器的效果；

图6是根据本发明实施例的OFDM通信系统中的帧同步装置的延迟相关器的结构；

图7是根据本发明实施例的OFDM通信系统中的帧同步装置的局部功率计算器的结构；以及

图8是根据本发明实施例的OFDM通信系统中具有两个接收分支的MS的帧同步装置的结构。

具体实施方式

本发明旨在提供一种TDD-OFDM/OFDMA系统中的鲁棒的帧定时装置和方法。

本发明进一步旨在减少对帧同步的时间需求以及使帧同步过程不受AFC操作的影响。

以下针对在每帧的开始都具有共同训练符号的OFDM系统进行说明。但本领域技术人员容易理解，下面所述的实施例同样适用于OFDMA系统。而且，对于下面使用的公式中和前面相同的符号，不加特殊说明的情况下，具有和前述符号相同的含义。

图3是根据本发明实施例的OFDM系统的单天线接收机中的帧同步装置的框图。

如图3所示，帧同步装置包括：时变相位旋转补偿器301，其接收信号r(n)，并消除信号r(n)由于CFO而带有的时变相位旋转，输出经时变相位旋转补偿后的信号样点D(n)；延迟相关器302，其用于对输入的信号D(n)与延迟一帧的信号D(n-N_frame)进行相关，输出延迟相关值P₁(n)；局部功率计算器303，其用于计算以延迟相关为中心的多个符号的平均功率，输出对应于该延迟相关的局部平均功率值P₂(n)；归一化器304，其用延迟相关的局部平均功率值P₂(n)对所述延迟相关值P₁(n)进行归一化；以及最大值检测器305，其用于从一帧的归一化延迟相关中检测最大值。

为了避免由于两个连续帧之间的频率偏移差而引起的错误帧定时，采用时变相位旋转补偿器301来消除额外相位旋转。

图4示出了时变相位旋转补偿器301的结构。在时变相位旋转补偿器301中将输入样点r(n)与其存储在寄存器中的先前样点r(n-1)进行共轭相乘。这等于根据公式(7)将两个样点的角度相减。

$D\left(n\right)=r\left(n\right)r^{*}(n-1)=r\′\left(n\right)e^{-j2\mathrm{\πn\δ}{f}_1/N_{\mathrm{fft}}}r\′(n-1)e^{-j2\mathrm{\π}(n-1)\mathrm{\δ}/f_1/N_{\mathrm{fft}}}=D\′\left(n\right)e^{-j2\mathrm{\π\δ}{f}_1/N_{\mathrm{fft}}}---\left(7\right)$

其中，δf₁是当前帧的归一化频率偏移，D′(n)表示没有频率偏移的信号样点。

在公式(7)中，额外相位旋转是恒定的，并且不随着D(n)中的n改变。同理对于前一帧信号，经过上述差分处理后有：

$D(n-N_{\mathrm{frame}})=r(n-N_{\mathrm{frame}})r^{*}(n+1-N_{\mathrm{frame}})$

$=r\′(n-N_{\mathrm{frame}})r\′(n+1-N_{\mathrm{frame}})e^{-j2\mathrm{\π\δ}{f}_2/N_{\mathrm{fft}}}$

$=D\′(n-N_{\mathrm{frame}})e^{-j2\mathrm{\π\δ}{f}_2/N_{\mathrm{fft}}}---\left(8\right)$

其中，δf₂是前一帧的归一化频率偏移。这样，每个样点所带有的时变相位旋转被抵消；并且在新差分接收序列中的每个样点在一帧时长中带有固定的相位旋转，如图5所示。

把差分信号D(n)看作接收信号，在延迟相关器302中计算时域相关。

图6示出了延迟相关器302的结构。在延迟相关器302中，将输入样点D(n)与延迟一帧的样点D(n-N_frame)相关。相关窗长度为OFDM符号长度N_sym。请注意，与公式(4)中的延迟相关计算不同，公式(9)的和式是在半个延迟的符号和半个即将到来的符号所含样点中进行的。在公式(9)中，通过取模运算进一步消除由CFO导致的相位旋转。结果，使帧同步装置的相关与AFC操作没有关系。这可以使AFC自由工作而不用考虑其对帧定时的影响。

$P_1\left(n\right)=\left|\underset{k=-N_{\mathrm{sym}}/2+1}{\overset{N_{\mathrm{sym}}/2}{\mathrm{\Σ}}}D(n+k)D^{*}(n+k-N_{\mathrm{frame}})\right|$

$=|e^{-j2\mathrm{\π}({\mathrm{\δf}}_1-{\mathrm{\δf}}_2)/\mathrm{Nfft}}\underset{k=-N_{\mathrm{sym}/2}+1}{\overset{N_{\mathrm{sym}}/2}{\mathrm{\Σ}}}D\′(n+k)D\′(n+k-N_{\mathrm{frame}})|$

$=|\underset{k=-N_{\mathrm{sym}/2}+1}{\overset{N_{\mathrm{sym}}/2}{\mathrm{\Σ}}}D\′(n+k)D\′(n+k-N_{\mathrm{frame}})|$

其中，n表示对应输出相关值的时域样点序号，k表示OFDM符号内用于相关运算的样点序号。

为了解决在整个RTG/TTG时段内的错误帧检测，采用具有如图7所示的结构的局部功率计算器303。与图2中的功率计算器203不同，通过下式(10)计算以时刻k为中心的连续γ个符号的平均功率，γ为正整数：

$P_2\left(n\right)=\left|\frac{1}{\mathrm{\γ}}\underset{k=-\mathrm{\γ}{N}_{\mathrm{sym}}/2+1}{\overset{\mathrm{\γ}{N}_{\mathrm{sym}}}{\mathrm{\Σ}}}D(n+k)D^{*}(n+k)\right|---\left(10\right)$

要注意的是，在考虑精确度和可靠性两者的情况下，γ＝3是最佳选择。

在归一化器304中，通过公式(11)利用局部平均功率P₂(n)对延迟相关值P₁(n)进行归一化：

$\mathrm{\ϵ}\left(n\right)=\frac{P_1\left(n\right)}{P_2\left(n\right)}---\left(11\right)$

因为归一化功率是γ(例如3、4)个符号的平均功率，而不是一个符号的功率，所以消除了整个RTG或TTG时段内的异常相关峰。

考虑到DL/UL中存在的空符号，将延迟相关器和局部功率计算器都设计成对称结构。相关窗位于局部功率计算窗的中心，这样就平衡了传输中功率提升或空传输等突发性功率变化对定时的影响。

在最大值检测器305中，在一帧时长的相关输出之中选择最大相关值，即：

$t_{\mathrm{frame}}=\underset{n=1:N_{\mathrm{frame}}}{\arg \max }\left(\mathrm{\ϵ}\left(n\right)\right)---\left(12\right)$

时刻t_frame对应于前导符号的中心，可以将其偏移半个符号长度作为帧定时时钟。同时，可以基于该输出定时信号来估计频率偏移并将其反馈给AFC以进行补偿。因此，在同一帧中可以同时实现时间同步和频率同步。

可将本发明中的上述方法进一步扩展到多接收分支(多天线)接收机，例如MIMO系统、SIMO系统中的MS装置。可以利用诸如选择性组合或最大比组合(MRC)的合并方法来组合各个接收分支的相关输出。

图8是根据本发明实施例的二接收分支接收机的帧同步装置的框图，其中采用了基于MRC的合并方法。

如图8所示的帧同步装置，包括：时变相位旋转补偿器801和802、延迟相关器803、局部功率计算器804、归一化器805以及最大值检测器806。时变相位旋转补偿器801和802、归一化器805以及最大值检测器806，与图3中的时变相位旋转补偿器301、归一化器304以及最大值检测器305在结构和功能上均相同，在此不再对它们进行详细描述。

其中，各接收分支中的时变相位旋转补偿器801和802分别对接收信号进行共轭相乘，然后依照公式(13)和公式(14)在延迟相关器803和局部功率计算器804中计算延迟相关值P₁(n)和局部功率值P₂(n)：

$P_1\left(n\right)=\left|\underset{k=-N_{\mathrm{sym}}/2+1}{\overset{N_{\mathrm{sym}}/2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{D}_i(n+k)D_i^{*}(n+k-N_{\mathrm{frame}})\right|---\left(13\right)$

$P_2\left(n\right)=\left|\frac{1}{\mathrm{\γ}}\underset{k=-\mathrm{\γ}{N}_{\mathrm{sym}}/2+1}{\overset{\mathrm{\γ}{N}_{\mathrm{sym}}/2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{D}_i(n+k)D_i^{*}(n+k)\right|---\left(14\right)$

其中，m是接收机中的天线的数量，例如，在图8所示的实施例中，m＝2。

需要说明的是，本发明的范围还包括用于执行上述帧同步方法的计算机程序以及记录有该程序的计算机可读记录介质。作为记录介质，这里可以使用计算机可读的软盘、硬盘、半导体存储器、CD-ROM、DVD、磁光盘(MO)以及其它介质。

尽管以上仅选择了优选实施例来例示本发明，但是本领域技术人员根据这里公开的内容，很容易在不脱离由所附权利要求限定的发明范围的情况下进行各种变化和修改。上述实施例的说明仅是例示性的，而不构成对由所附权利要求及其等同物所限定的发明的限制。

Claims (20)

1.一种用于宽带无线通信系统的帧同步装置，该帧同步装置能与具有m个接收天线的接收机结合使用，m是正整数，

该帧同步装置包括：

m个时变相位旋转补偿器，它们分别输入来自于m个接收支路的信号样点r₁(n)到r_m(n)，通过分别将针对各个接收支路的两个连续信号样点共轭相乘来消除所述信号样点r₁(n)到r_m(n)因载波频率偏移而带有的时变相位旋转，从而输出无时变相位旋转的信号D₁(n)到D_m(n)，n表示时域样点序号；

延迟相关器，其对信号D₁(n)到D_m(n)与延迟了一帧的信号D₁(n-Nf_rame)到D_m(n-Nf_rame)在一相关窗长度内进行相关运算，N_frame是一帧时长内的样点数；

局部功率计算器，其计算以对应的延迟相关为中心的无时变相位旋转的多个连续符号的局部平均功率；

归一化器，其将延迟相关器计算出的延迟相关值除以局部功率计算器计算出的局部平均功率，以得到归一化延迟相关值；以及

最大值检测器，其从一帧时长内的归一化延迟相关值中检测最大值，并将该最大值对应的时刻确定为前导符号的中心，以实现帧同步。

2.根据权利要求1所述的帧同步装置，其中，所述时变相位旋转补偿器通过按下式将两个连续信号样点r_i(n)和r_i(n-1)共轭相乘来消除所述时变相位旋转：

D_i(n)＝r_i(n)r_i ^*(n-1)，

其中，i＝1，2，……m。

3.根据权利要求2所述的帧同步装置，其中，所述延迟相关器通过下式，利用存储在缓冲器中的前一帧信号与当前帧信号计算差分相关值：

$P_1\left(n\right)=\left|\underset{k=-N_{\mathrm{sym}}/2+1}{\overset{N_{\mathrm{sym}}/2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{D}_i(n+k)D_i^{*}(n+k-N_{\mathrm{frame}})\right|,$

其中，N_sym表示相关窗长度，k表示相关符号内的样点序号。

4.根据权利要求3所述的帧同步装置，其中，相关窗长度等于一个符号。

5.根据权利要求3所述的帧同步装置，其中，相关窗是以所计算的延迟相关为中心的中心窗。

6.根据权利要求3所述的帧同步装置，其中，所述局部功率计算器通过下式计算以对应的延迟相关为中心的γ个符号的局部平均功率：

$P_2\left(n\right)=\left|\frac{1}{\mathrm{\γ}}\underset{k=-\mathrm{\γ}{N}_{\mathrm{sym}}/2+1}{\overset{\mathrm{\γ}{N}_{\mathrm{sym}}/2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{D}_i(n+k)D_i^{*}(n+k)\right|,$

其中γ是正整数。

7.根据权利要求6所述的帧同步装置，其中，γ＝3是局部功率计算器的最佳参数。

8.根据权利要求6所述的帧同步装置，其中，所述归一化器通过下式利用对应于延迟相关值的局部平均功率对延迟相关值进行归一化：

$\mathrm{\ϵ}\left(n\right)=\frac{P_1\left(n\right)}{P_2\left(n\right)}.$

9.根据权利要求8所述的帧同步装置，其中，所述最大值检测器通过下式从在一帧时长内所输出的归一化延迟相关值之中检测最大值：

$t_{\mathrm{frame}}=\underset{n=1:N_{\mathrm{frame}}}{\arg \max }\left(\mathrm{\ϵ}\left(n\right)\right),$

其中，t_frame对应于最大归一延迟相关值的出现时刻。

10.根据权利要求1到9中的任一项所述的帧同步装置，其中，m＝1适用于单天线系统的帧同步装置，m＞1适用于具有接收分集或者多天线系统的帧同步装置。

11.一种用于宽带无线通信系统的帧同步方法，该帧同步方法能与具有m个接收天线的接收机结合使用，m是正整数，

该帧同步方法包括以下步骤：

时变相位旋转补偿步骤，将来自于m个接收支路的信号样点r₁(n)到r_m(n)进行处理，通过分别将针对各个接收支路的两个连续信号样点共轭相乘来消除所述信号样点r₁(n)到r_m(n)中因载波频率偏移而引起的时变相位旋转，从而输出无时变相位旋转的信号D₁(n)到D_m(n)，n表示时域样点序号；

延迟相关步骤，其对信号D₁(n)到D_m(n)与延迟了一帧的信号D₁(n-N_frame)到D_m(n-N_frame)在一相关窗长度内进行相关运算，N_frame是一帧时长内的样点数；

局部功率计算步骤，其计算以对应的延迟相关为中心的无时变相位旋转的多个连续符号的局部平均功率；

归一化步骤，其将延迟相关步骤计算出的延迟相关值除以局部功率计算步骤计算出的局部平均功率，以得到归一化延迟相关值；以及

最大值检测步骤，其从一帧时长内的归一化延迟相关值中检测最大值，并将该最大值对应的时刻确定为前导符号的中心，以实现帧同步。

12.根据权利要求11所述的帧同步方法，其中，所述时变相位旋转补偿步骤包括：通过按下式将两个连续信号样点r_i(n)和r_i(n-1)共轭相乘来消除所述时变相位旋转：

D_i(n)＝r_i(n)r_i ^*(n-1)，

其中，i＝1，2，……m。

13.根据权利要求12所述的帧同步方法，其中，所述延迟相关步骤将当前帧信号与前一帧信号通过下式计算差分相关值：

$P_1\left(n\right)=\left|\underset{k=-N_{\mathrm{sym}}/2+1}{\overset{N_{\mathrm{sym}}/2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{D}_i(n+k)D_i^{*}(n+k-N_{\mathrm{frame}})\right|,$

其中，N_sym是表示相关窗长度的样点数，k表示相关符号内的样点序号。

14.根据权利要求13所述的帧同步方法，其中，相关窗长度等于一个符号。

15.根据权利要求13所述的帧同步方法，其中，相关窗是以所计算的延迟相关为中心的中心窗。

16.根据权利要求13所述的帧同步方法，其中，所述局部功率计算步骤通过下式计算以对应的延迟相关为中心的γ个符号的局部平均功率：

$P_2\left(n\right)=\left|\frac{1}{\mathrm{\γ}}\underset{k=-\mathrm{\γ}{N}_{\mathrm{sym}}/2+1}{\overset{\mathrm{\γ}{N}_{\mathrm{sym}}/2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{D}_i(n+k)D_i^{*}(n+k)\right|,$

其中γ是正整数。

17.根据权利要求16所述的帧同步方法，其中，γ＝3是进行局部功率计算的最佳参数。

18.根据权利要求16所述的帧同步方法，其中，所述归一化步骤通过下式利用对应于延迟相关值的局部平均功率对延迟相关值进行归一化：

$\mathrm{\ϵ}\left(n\right)=\frac{P_1\left(n\right)}{P_2\left(n\right)}.$

19.根据权利要求18所述的帧同步方法，其中，所述最大值检测步骤通过下式从在一帧时长内输出的归一化的延迟相关值之中检测最大值：

$t_{\mathrm{frame}}=\underset{n=1:N_{\mathrm{frame}}}{\arg \max }\left(\mathrm{\ϵ}\left(n\right)\right),$

其中，t_frame对应于最大归一化延迟相关值的出现时刻。

20.根据权利要求11到19中的任一项所述的帧同步方法，其中，m＝1适用于单天线系统的帧同步方法，m＞1适用于具有接收分集或者多天线系统的帧同步方法。

Images