CN101399806B - 用于实现用于通信网络的前同步码技术的装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开了涉及前同步码序列的技术。例如，一种装置包括用于提供具有多个值的前同步码序列的模块，其中这些值的每一个对应于一正交频分复用(OFDM)副载波。这多个值可包括基于Hadamard矩阵经差分编码和加扰的行的多个值块。该装置还可包括用于从该前同步码序列产生OFDM经调制信号的调制模块。此外，公开了用于此类前同步码的检测的技术。

Description

用于实现用于通信网络的前同步码技术的装置和方法

背景技术

对于在数字通信系统中操作的设备，达成同步是很重要的，如此所传送的数据可被准确接收到。在许多网络中，信息是在具有嵌入的前同步码的分组中被传送的。前同步码包括为接收设备所知的值序列。一旦接收到分组，设备就可处理该分组的前同步码以获得时基同步。此外，设备可处理前同步码来执行各种操作，诸如频率偏移量估计、前同步码索引检测、和/或信道估计。 

IEEE802.16WiMAX(微波接入全球互操作性)网络在其所传送的分组中采用前同步码。将来的WiMAX实现(诸如目前正在开发中的IEEE802.16mWiMAX II网络)也将在其所传送的分组中采用前同步码。 

现行WiMAX系统交织副载波以获得三个副载波组。每一组每三取一地利用副载波并在时域中提供三子码元的周期性。由于快速傅里叶变换(FFT)尺寸不能被3除尽，因此现行的这种办法要求更复杂的接收机。而且，目前并没有对WiMAX前同步码采用差分编码——尽管已为对收到的前同步码的处理提议了一些差分解码算法。 

附图说明

图1和2是示例性装置示图。 

图3是进一步的示例性实现的示图。 

图4和5图解了示例性逻辑流程。 

图6和7是示出了例示说明性的性能特性的图表。 

图8是示例性系统的示图。 

具体实施方式

各种实施例可能一般地涉及前同步码序列。例如，实施例可提供基于Hadamard矩阵的差分编码构造的前同步码序列。此类Hadamard矩阵包括但不 限于Sylvester矩阵。例如，实施例可构造从128x128 Sylvester矩阵构造而来的128个实前同步码序列。此类前同步码要求的升压功率的量与现行移动WiMax(IEEE802.16e)系统的是相同的。 

此外，此类前同步码可使用快速检测算法来差分检测。例如，当采用此示例性的128个实前同步码序列时，前同步码检测仅需要1024次实数加法和256次实数乘法。这与现行IEEE802.16e WiMAX系统中采用的检测技术相比降低了两个数量级。 

此外，如本文中所描述的，前同步码可以具有时域重复性结构，这允许前同步码接收设备可采用简单的时域和频率同步算法(已知的Schmidl和Cox算法)。此外，这些前同步码可以具有类随机特性。而且，在实施例中，前同步码序列可以具有小于或等于5.1dB的平均峰均功率比(PAPR)。然而，实施例并不被限定于以上所描述的这些特征。 

各个实施例可包括一个或以上要素。要素可包括安排成执行某些操作的任何结构。视给定一组设计参数或性能约束所需，每一要素可被实现为硬件、软件、或其任何组合。尽管实施例可能是藉示例方式用按某种安排的有限数目的要素来描述的，但是实施例可视给定实现所需来包括按替换性安排的其它要素组合。值得注意的是，对“一个实施例”或“一实施例”的任何引述意味着结合该实施例描述的特定特征、结构、或特性被包括在至少一个实施例中。在说明书各处短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现不一定全部指同一实施例。 

图1示出了如本文所描述的可采用前同步码的装置100的实施例。装置100可包括各种要素。例如，图1示出了装置100可包括前同步码模块102、和调制模块104。然而，实施例并不被限定于这些描绘出的要素。装置100的要素可在硬件、软件、固件、或其任何组合中实现。 

前同步码模块102提供一个或以上前同步码序列，诸如前同步码序列120。这些前同步码序列各自包括多个值，其中每个值对应于一正交频分复用(OFDM)副载波。在实施例中，前同步码模块102可包括用于存储诸如前同步码序列120的一个或以上前同步码序列的存储介质(例如，存储器)。存储介质的示例在下文中提供。

由前同步码模块102提供的前同步码序列可根据本文中所描述的技术来安排和生成。如上文中所描述的，由前同步码模块102提供的前同步码序列可各自包括多个值。这多个值可包括基于Hadamard矩阵(例如，Sylvester矩阵)经差分编码和加扰的行的多个值块(例如，如下所描述的“A块”)。在这些块内，每隔一个值可以有一个空值。然而，如以下所描述的，实施例可采用在非零值之间有多个空值的A块。 

这多个值还可包括另外的值块(例如，如以下所描述的“B块”)。这些另外的块以及前述块可被交替地安排在前同步码序列中。这些另外的块可根据各种技术来生成。例如，这些另外的块可由空值构成。替换地，这些另外的块可各自包括交替的空值和随机值。然而，这些另外的块中的一个(例如，如以下所描述的块B₄)可包括多个连贯的空值。这可确保DC(直流)副载波被置空。 

除上述块之外，此类前同步码序列还可包括再另外的块。例如，此类前同步码序列可包括空值块(称为“空块”)。相应地，实施例可在前同步码序列开头提供第一空块，并在该前同步码序列的末尾提供第二空块。此类空块可提供保护带特征。 

调制模块104可从前同步码模块102接收前同步码序列，并根据OFDM技术调制它们以产生经调制的信号。这些调制技术可涉及各种操作，诸如对收到的前同步码序列执行快速傅里叶逆变换(IFFT)。 

例如，图1示出了接收前同步码序列120并产生相应的经调制前同步码信号122的调制模块104。在实施例中，此信号被包括在单个OFDM码元中。经调制前同步码信号122可跨过通信网络(例如，无线网络)被传送给一个或以上远程设备。例如，经调制信号122可跨过WiMAX或WiMAX II网络传送。一旦接收到，远程设备就可解调此信号，检测相应前同步码序列并以其来执行各种操作。例如，远程设备可使用检出的前同步码来获得时基同步，估计频率偏移量，检测前同步码索引，执行信道估计、和/或推导其它系统信息。然而，实施例并不被限定于这些示例。 

实施例可采用长度为512的前同步码序列。此类前同步码序列从左到右(或即从副载波0到副载波511)读可包括46个零、210个任意性值、1个零(用于DC副载波)、210个任意性值、和45个零。

此类序列的频域OFDM码元结构在以下表1中给出。 

  

块名	副载波	描述
			空块	0-45	最左的46个副载波(0-45)被置空。
A1	46-79	34个副载波(46-79)，分别包含频域信号a0，1，0，a1，1，0，…，a15，1，0，a16，1，0。
			B1	80-99	20个副载波(80-99)
A2	100-133	34个副载波(100-133)，分别包含频域信号a0，2，0，a1，2，0，…，a15，2，0，a16，2，0。
			B2	134-153	20个副载波(134-153)
A3	154-187	34个副载波(154-187)，分别包含频域信号a0，3，0，a1，3，0，…，a15，3，0，a16，3，0。
			B3	188-207	20个副载波(188-207)
A4	208-241	34个副载波(208-241)，分别包含频域信号a0，4，0，a1，4，0，…，a15，4，0，a16，4，0。
			B4	242-269	28个副载波(242-269)
A5	270-303	34个副载波(270-303)，分别包含频域信号a0，5，0，a1，5，0，…，a15，5，0，a16，5，0。
			B5	304-323	20个副载波(304-323)
A6	324-357	34个副载波(358-377)，分别包含频域信号a0，6，0，a1，6，0，…，a15，6，0，a16，6，0。
			B6	358-377	20个副载波(358-377)
A7	378-411	34个副载波(378-411)，分别包含频域信号a0，7，0，a1，7，0，…，a15，7，0，a16，7，0。
			B7	412-431	20个副载波(412-431)
A8	432-465	34个副载波(432-465)，分别包含频域信号a0，8，0，a1，8，0，…，a15，8，0，a16，8，0。
			空块	466-511	最右的46个副载波(466-511)被置空。

表1

上面在表1中所指示的结构包括块A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆、A₇和A₈(合称为“A块”)。表1中所指示的结构还包括块B₁、B₂、B₃、B₄、B₅、B₆和B₇。(合称为“B块”)。 

此结构交织空副载波(即，每隔一个副载波有一个空副载波)。例如，B块中的奇数副载波被置空。这种特征提供了重要的时域牵连。更具体地，空副载波的这种交织提供了其前半部分等于其后半部分的相应时域OFDM信号。结果，已知的Schmidl-Cox算法可被应用于初始时频偏移量估计。 

用于表1的结构的设计技术是基于可对其执行快速相关计算法的Hadamard矩阵——诸如Sylvester矩阵(其为Hadamard矩阵的子类)——差分编码。 

现在根据表1提供前同步码序列的示例。如上所述，这些前同步码序列可以是基于Hadarmard矩阵(诸如Sylvester矩阵)的。相应地，在描述此类前同步码序列的生成之前，首先描述Sylvester矩阵的构造。令Sylvester矩阵H2被定义为： 

$H_2=\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right)$

对于任何m≥2，被递归地定义为： 

$H_{2^m}=\left(\begin{array}{cc}{H}_{2^{m-1}}& H_{2^{m-1}}\\ H_{2^{m-1}}& -H_{2^{m-1}}\end{array}\right).$

如上所表达的

被称为2^m维的Sylvester矩阵。根据表1的前同步码序列是根据以下所描述的技术从H₁₂₈差分地构造而来的。 

如上所描述的，表1的前同步码序列包括8个A块(A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆、A₇、A₈)。现在描述这些块的填充。 

每个A块的长度为34。此外，每个A块中每隔一个副载波有一个空副载波。因此，对于每个块A_i，其中i＝1，2，…，8，仅需要标识出以下值：a_0，i，0，a_1，i，0，…，a_15，i，0，a_16，i，0。 

在实施例中，128个前同步码序列(由i＝1，2，…，128索引)是分别从H₁₂₈的行i＝1，2，…，128差分地构造而来的(通过差分编码)。H₁₂₈的每一行是长度为128的序列，其可被认为是8个连贯的长度为16的序列的块。 

考虑H₁₂₈的任意性行i(1≤i≤128)，并将其记为b₁，b₂，…，b₁₂₈，相应的8 个长度为16的块分别被提供。这些块可表达为：b₁，b₂，…，b₁₆，b₁₇，b₁₈，…，b₃₂，…，b₁₁₃，b₁₁₄，…，b₁₂₈。 

在实施例中，块A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆、A₇、A₈是分别通过由固定二进制加扰序列S₁，S₂，…，S₈对b₁，b₂，…，b₁₆，b₁₇，b₁₈，…，b₃₂，…，b₁₁₃，b₁₁₄，…，b₁₂₈的经差分编码的版本进行加扰来构造的。加扰序列S₁，S₂，…，S₈长度全部都为17。换言之，S_i＝s_0，i，s_1，i，…，s_15，i，s_16，i，i＝1，2，…，8，其中对于0≤j≤16，s_j，i∈{-1，1}。在实施例中，这些加扰序列S₁，S₂，…，S₈分别由以下矩阵的行1、2、…、8给出： 

$\left(\begin{array}{ccccccccccccccccc}-1& 1& 1& 1& -1& -1& 1& 1& 1& 1& -1& -1& -1& -1& -1& 1& -1\\ 1& 1& 1& 1& 1& -1& 1& 1& -1& -1& 1& -1& -1& -1& -1& -1& 1\\ -1& -1& -1& -1& 1& 1& -1& -1& 1& -1& -1& -1& -1& -1& -1& 1& -1\\ 1& 1& -1& -1& 1& -1& 1& 1& 1& 1& -1& -1& -1& -1& -1& -1& 1\\ -1& 1& 1& -1& -1& 1& 1& 1& 1& -1& -1& -1& 1& -1& -1& 1& 1\\ -1& 1& -1& 1& -1& 1& -1& 1& 1& 1& 1& -1& -1& 1& -1& 1& 1\\ 1& 1& -1& -1& 1& -1& 1& 1& 1& -1& 1& -1& -1& 1& -1& 1& 1\\ 1& 1& 1& 1& -1& -1& -1& 1& 1& -1& 1& 1& -1& 1& 1& -1& 1\end{array}\right)$

出于例示说明的目的，现在描述分别使用b₁，b₂，…，b₁₆和b₁₇，b₁₈，…，b₃₂以及加扰序列S₁和S₂来编码A₁和A₂。A₃，A₄，A₅，A₆，A₇和A₈的编码是类似的。 

块A₁的编码涉及C_i和D_i。此编码始于设置C₀＝1。自此，i＝1，2，…，16的C_i的值通过差分编码生成如下： 

C_i＝C_i-1b_i，i＝1，2，…，16。 

进而，D_i的值生成如下： 

D_i＝C_is_i，1，i＝0，1，，…，16。 

结果，块A₁随后由D₀，D₁，…，D₁₆来填充。 

以类似方式，块A₂的编码涉及C_i和D_i。此编码始于设置C₁₇＝1。自此，i＝18，19，…，33的C_i——的值生成如下： 

C_i＝C_i-1b_i-1，i＝18，19，…，33 

进而，D_i的值生成如下： 

D_i＝C_is_i-17，2，i＝17，18，…，33。 

结果，块A₂随后由D₁₇，D₁₈，…，D₃₃来填充。 

在生成A块时采用加扰序列S₁，S₂，…，S₈是达到两个目的。首先，加扰序列 控制上述前同步码序列的PAPR。第二，加扰序列使得前同步码序列看起来是随机的。相应地，以上所示的矩阵的加扰序列是使用计算机搜索来选择的。此搜索确保所有构造出的前同步码序列(对应于H₁₂₈的行1，2，…，128的经加扰版本)的PAPR全部都是很低的(例如，小于8.3dB)，并且这些前同步码序列看起来是随机的。值得注意的是，这种加扰对于所有A块而言是同样的。 

如上所述，表1的前同步码序列包括7个B块(B₁，B₂，B₃，B₄，B₅，B₆，B₇)。现在描述这些块的填充。 

B块可根据不同技术来填充。例如，第一种技术涉及全用空副载波填充块B₁，B₂，...，B₇。通过这种技术，这些块充当保护带。在WiMAX和WiMAX II环境的上下文中，可采用这些保护带，因为每个接入终端与诸邻蜂窝小区的基站可能具有不同频率偏移量。相应地，这些空副载波的存在可提高接入终端检出前同步码的概率。 

用于填充B块的第二种技术涉及随机值的插入。例如，块B₁，B₂，B₃，B₅，B₆，B₇(其每一个的长度为20)可各自根据以下形式来填充： 

z₁，0，z₂，0，…，z₁₀，0， 

其中z₁，z₂，…，z₁₀是随机的±1序列。 

此外，根据此第二种技术，块B₄(长度为28)可根据以下形式来填充： 

z₁，0，z₂，0，…，z₆，0，z₇，0，0，0，z₈，0，…z₁₃，0， 

其中z₁，z₂，…，z₁₃是随机的±1序列。 

由此，此填充技术确保副载波256(DC副载波)被置空。对于每个差分Sylvester前同步码编号1，2，…，128，这些随机块可被最优化(藉由随机搜索)成使得所构造出的序列的PAPR很低。从以上描述显而易见的是，每个具有根据第二种技术填充的B块的前同步码具有209个非零副载波。 

用于填充B块的第一种和第二种技术可能适用于不同情形。例如，如上所述，第一种技术(其全用空副载波填充块B₁、B₂、…B₇)允许B块充当保护带。 

然而，沿行捕获过程时，设备可能期望从前同步码序列获得信道估计。在 此类情形中，具有根据第二种技术(具有随机的插入值)填充的B块可提升信道估计质量。这种提升的程度可能取决于信道估计质量、检出概率、和PAPR之间的权衡。然而，具有根据第二种技术填充的B块的前同步码可提升信道估计质量并降低所有序列的PAPR。 

尽管有着有关这些技术的差异，但是根据这些技术中的任一种填充的前同步码皆可服从相同的快速检测和时频偏移量估计算法。 

在无线通信中，传送的信号在其传输介质(例如，无线信道)中发生畸变。为了准确接收信号，接收设备可使用对该信道的知识(经由已知方法获得或估计)并执行相干检测。替换地，当接收设备对该信道不具备知识时，它可假定前同步码序列的毗邻元素上的信道效应大致相等。这允许使用如本文中所描述的差分检测技术和/或算法。 

实施例提供了用于前同步码序列检测的技术(例如，差分检测技术)。通过此类技术，可有利地使用减少的演算次数来检出前同步码。结果，可在更少的时间里检出前同步码。 

参照以上所描述的前同步码，此类检测技术可涉及对j＝1，2，…，8的每个长度为34的块A_j来演算一长度为16的检测度量。此检测度量被表达为Mj[i]，其中j＝1，2，··，16，且i＝1，2，··，16。 

这种检测度量的生成涉及传达收到的前同步码值的序列R[i](也称为收到字)。例如，R[i](其中i＝1，2，…，17)和R[i](其中i＝18，19，…，34)分别表示与A₁的非零副载波(即，副载波46、48、50、…、78)和A₂的非零副载波(即，副载波100、102、…、132)相对应的频域收到字。 

对每个块，计算M_j[i]。如上所述，这些度量的每一个是一长度为16的序列。根据以下表达式为A₁计算M₁[i]并为A₂计算M₂[i]。 

M₁[i]＝R[i].s_i，1.R[i+1]^*s_i+1，1，i＝1，2，…，16；以及 

M₂[i-17]＝R[i-17].s_i-17，2.R[i-16]^*s_i-16，2，i＝18，19，…，33。 

以类似方式，可为A₃、A₄、A₅、A₆、A₇和A₈构造出M_j[i]。 

以上表达式指示度量M_j[i]是通过解扰收到字并相关(差分解码)连贯的经解扰字来获得的。这些解扰和相关操作类似于以上在A块的生成中描述的相关和加扰操作。

基于通信信道跨诸A块频率平坦这一假定，并利用本文中所描述的前同步码是实向量这一事实，可如下所描述地执行进一步操作。 

例如，一旦演算出度量M_j[i]，就可构造向量R₁，其如下所示： 

R₁＝M₁[1]，…M₁[16]，M₂[1]，…M₂[16]，M₃[1]，…M₃[16]，…M₈[1]，…M₈[16]。 

从R₁，可确定对应于收到的前同步码值的前同步码索引。此确定可能涉及获得向量R₁的实部，其表达为R(R₁)。更具体地，R(R₁)可通过以逐分量方式应用实部算子R_(.)来从向量R₁分别地获得。 

一旦获得向量R₁的实部，就检出H₁₂₈中与R(R₁)具有最大相关的(诸)行i₁。由此，可检出前同步码索引i₁。当使用表1的前同步码序列格式时，向量R(R₁)的计算需要256次实数乘法和128次加法。由此，可通过确定基于收到的值序列的度量(例如，R(R₁))与在生成相应一组前同步码序列时所使用的矩阵(例如，H₁₂₈)的每一行之间的相关来检出前同步码序列。基于这些相关，可选择检出的前同步码序列。例如，可选择与最大相关值相对应的前同步码序列。 

现在描述计算H₁₂₈所有的行与R(R₁)的相关的快速算法。H₁₂₈所有的行与R(R₁)的相关可关于实向量X＝(x₁，x₂，…，x₁₂₈)来表达。由此，计算H₁₂₈所有的行与X＝(x₁，x₂，…，x₁₂₈)的相关相当于计算乘积H₁₂₈X^T。 

令I₂表示2×2单位矩阵。对于i＝1，2，…7，令  $U_i=I_2\⊗I_2\⊗\·\·\·I_2\⊗H_2\⊗I_2\⊗\·\·\·\⊗I_2$ ，其中H₂出现在第i个位置(左起)。自此得出： 

H₁₂₈＝U₇U₆…U₁。 

由此，可执行以下递归相关操作： 

H₁₂₈X^T＝U₇(U₆(…U₂(U₁X^T))…)。 

此操作涉及以下乘积的递归演算： 

U₁X^T，U₂(U₁X^T)，…，U₇(U₆(…U₂(U₁X^T))…) 

由此，此操作需要7个乘法级，其中每一级包括128次实数加法(减法被计为加法)。相应地，H₁₂₈X^T的计算需要7*128＝896次实数加法。 

从以上描述得出，对于表1的前同步码序列格式，差分检测器可用8*128＝1024次实数加法和256次实数乘法实现整个检测算法。与当前采用的 WiMAX前同步码检测技术相比，这给出了两个数量级的缩减。 

当用随机化的值填充前同步码的B块时(前述用于B块填充的第二种技术)，在前同步码中传达附加信息。作为这种附加信息的结果，接收此类前同步码的设备可能会体验到提高的前同步码检出概率。 

例如，可以采用将包含随机生成的值的B块当作恰适序列的经差分编码版本来处置的全差分检测技术。然而，对以上所公开的全部128个前同步码序列执行全差分检测在计算上可能是昂贵的。 

因此，实施例可采用两级式次最优检测办法。可对例如具有包含随机生成的值的B块的前同步码序列采用此类两级式办法。 

根据此类两级式办法，以上描述的检测技术首先在第一级中执行。如上所描述的，此类技术涉及从收到的序列演算度量M_j[i]、构造向量R₁、以及采用递归演算的相关操作。这产生很小规模的m(例如，m＝2或m＝3)个具有最大检测度量值的前同步码候选的最终名单。这些候选也称为最有可能的候选。 

接着，在第二级中，执行收到序列与这些最有可能的候选之间的全相关操作。这些全相关涉及收到序列的A块和B块两者。如上所描述的，这可提高前同步码检出概率。从这些相关出发，从这些最有可能的候选中检出最佳候选(具有最大相关结果的那个候选)。 

第二级仅比第一级略增了复杂度。然而，它可提供非常接近全差分检测的性能。 

此两级式检测办法可以用各种方式来实现。在图2中提供了可采用此办法的示例性装置。具体地，图2是可接收和处理前同步码序列的装置200的示图。装置200可包括各种要素。例如，图2示出装置200可包括度量计算模块202、向量生成模块204、快速相关模块206、索引选择模块208、和全相关模块210。然而，实施例并不被限定于这些描绘出的要素。装置200的要素可在硬件、软件、固件、或其任何组合中实现。 

图2示出度量计算模块202获得收到前同步码值220。这些值可表示从远程设备无线地接收到的OFDM经解调前同步码信号。由此，收到前同步码值220可对应于根据本文中所描述的技术生成的前同步码序列。如此收到前同步码值220可包括与A块相对应的部分以及与B块相对应的部分。

基于收到前同步码值220，度量计算模块202演算多个度量值222。例如，度量计算模块202可如上所述地演算度量M_j[i]。这些度量是基于与前同步码的A块相对应的值的。 

如图2中所示，度量值222被发送到向量生成模块204。进而，向量生成模块204将这些值组合成诸如R₁的向量。另外，如上所描述的，向量生成模块204可获得此向量的实部。由此，向量生成模块204可产生R(R₁)。进而，R(R₁)可作为输出向量224被发送给快速相关模块206。 

快速相关模块206执行输出向量224与在生成对应于该输出向量224的前同步码序列时所使用的矩阵(也称为生成矩阵)所有的行之间的相关操作。如上所描述的，此矩阵可以是Hadamard矩阵(例如，128x128Sylvester矩阵)。在实施例中，这些相关操作可涉及执行以上所描述的递归演算技术。 

作为这些相关操作的结果，快速相关模块206为该生成矩阵的每一行产生一相关值。这些值作为相关结果226被提供给索引选择模块208。 

基于相关结果226，索引选择模块208可选择该生成矩阵的多行(例如，2或3行)。这可涉及选择与相关结果226中诸最大值相对应的诸行。由此，索引选择模块208选择诸最有可能的前同步码序列候选。图2示出此类选择作为选择指示符228被发送到全相关模块210。每个这样的指示符可以是行号或序列索引的形式。 

除接收选择指示符228之外，全相关模块210还接收收到前同步码值220。相应地，模块210执行收到前同步码值220与由选择指示符228所标识的全前同步码序列之间的全相关。如上所描述的，此类全相关涉及收到前同步码值220的A块和B块两者。作为这些相关的结果，全相关模块210标识出最佳前同步码候选并用检出前同步码指示符230指示此最佳候选。检出前同步码指示符230可以是行号或序列索引的形式。 

图3是示出可在诸如WiMAX和/或WiMAX II设备等各种设备中采用的示例性实现300的示图。然而，实施例并不被限定于此类设备。如图3中所示，实现300包括前同步码传输和前同步码检测特征两者。然而，在实施例中，如在某些网络中操作所要求地，实现可仅包括传输特征或前同步码检测特征。 

实现300可包括各种要素。例如，图3示出包括主机模块302、发射处理 模块304、调制模块306、射频(RF)前端308、和天线310的实现300。另外，实现300还可包括解调模块312和接收处理模块314。然而，实施例并不被限定于这些描绘出的要素。此外，图3的要素可在硬件、软件、固件、或其任何组合中实现。 

主机模块302可发送和接收要与远程设备交换的信息。相应地，主机模块302可包括根据一个或以上协议层操作的组件和/或功能集。此类协议层可提供诸如信令、链路协议、媒体接入协议、和/或高层协议等特征。然而，主机模块302可包括其它组件和/或功能集。进而，主机模块302可与高层协议和/或应用实体(未示出)交换信息(例如，载荷数据)。 

例如，图3示出主机模块302向发射处理模块304发送信息序列330。信息序列330可包括例如载荷数据和/或控制信息。然而，此序列可包括其它形式的信息。 

如图3中所示，发射处理模块304可包括前同步码模块316和信道编码模块318。信道编码模块318对信息序列330执行各种操作。此类操作可包括随机化、前向纠错(FEC)编码、和/或交织操作。此外，一旦执行这些操作，信道编码模块318就可将经处理的序列映射到特定副载波。这结果得到经映射的信号(例如，经映射的正交调幅(QAM)信号或经映射的相移键控(PSK)信号)。 

前同步码模块316可被实现为图1的前同步码模块102。相应地，前同步码模块316提供如本文中所描述的前同步码序列。在提供此序列时，前同步码模块316可从多个存储着的前同步码中选择。例如，前同步码模块316可从具有以上在表1中给出的格式的前同步码序列中选择。 

图3示出发射处理模块304向调制模块306提供信号332。信号332可包括由前同步码模块316提供的前同步码序列。另外，信号332还可包括由信道编码模块318生成的经处理和映射的信息序列。这些可被包括在例如传输分组内。 

调制模块306接收信号332并对其执行OFDM调制。这可以一次一个OFDM码元地来执行。在实施例中，前同步码序列可由个体的OFDM码元来表示。如上所描述的，OFDM调制涉及IFFT的执行。另外，调制模块306还 可执行其它操作，诸如经调制数字信号的数模转换。图3示出这些操作产生经调制信号334，其被发送到RF前端308。 

RF前端308在天线310与模块306和312之间交换信号。具体地，RF前端308准备要供无线传输的经调制信号334。进而，该信号经由天线310被无线发射。另外，RF前端308还为模块312和314准备经由天线310接收到的无线信号。RF前端308可包括各种组件(例如，电子器件)，诸如放大器、滤波器、上变频器、下变频器、双工器、和/或循环器。然而，实施例并不被限定于这些示例。 

如图3中所示，RF前端308可向解调模块312提供收到信号336。一旦接收到，解调模块312就可执行各种操作。例如，解调模块312可执行收到信号336的模数变换，并在随后对此信号执行OFDM解调。此类OFDM解调涉及快速傅里叶变换(FFT)的执行。图3示出这些操作产生经解调信号338，其被发送到接收处理模块314。 

如图3中所示，接收处理模块314可包括前同步码检测模块320和信道解码模块322。前同步码检测模块320可包括图2的装置200。相应地，前同步码检测模块320可如本文中所描述地执行两级式前同步码检测操作。 

信道解码模块322对经解调信号338的非前同步码部分执行各种操作。例如，信道解码模块322可将信号338的此类部分解映射成码元。信道解码模块322还可对这些码元执行各种操作，诸如解交织、FEC解码、和/或解随机化。然而，实施例并不被限定于这些操作。 

作为此类操作的结果，接收处理模块314产生信息序列340，其被发送到主机模块302。 

出于例示说明(而非限定)的目的，图3示出包括单天线(310)的实现300。然而，实施例并不被限定于此数目。实际上，可采用任何数目的天线。通过此类天线，可与远程设备交换无线信号。 

以上说明过，如在某些网络中操作所要求地，一些实施例可仅包括前同步码传输特征，而其它实施例可仅包括前同步码检测特征。由此，仅传送前同步码的实现可省略前同步码检测模块320。反之，仅接收前同步码的实现可省略前同步码模块316。然而，实现可包括前同步码传输特征和前同步码检测特征 两者。 

而且，以上说明过，图1、2和3的要素可在硬件、软件、固件、或其任何组合中实现。因此，实现可包括执行存储在存储介质(例如，存储器)中的指令或控制逻辑的一个或以上处理器。此外，前同步码模块102可包括用于存储前同步码序列的存储介质。然而，实施例并不被限定于存储介质的这些示例性使用。 

此类存储器可以用各种方式实现。例如，此类存储介质可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、双倍数据率DRAM(DDRAM)、同步DRAM(SDRAM)、静态RAM(SRAM)、可编程ROM(PROM)、可擦式可编程ROM(EPROM)、电可擦式可编程ROM(EEPROM)、闪存、诸如铁电聚合物存储器、ovonic(奥氏)存储器、相变或铁电存储器的聚合物存储器、硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)存储器、磁或光卡、或者任何其它类型的适于存储信息的介质。实施例在此点上并不受限定。 

实施例可参照以下附图和随附示例进一步描述。这些附图中有一些可能包括逻辑流程。尽管在本文中给出的这类附图可能包括特定逻辑流程，但是可以领会，逻辑流程纯粹是提供本文中所描述的通用功能集如何能被实现的示例。此外，给定的逻辑流程不一定要按所给出的次序执行，除非另有说明。另外，给定的逻辑流程可由硬件要素、由处理器执行的软件要素、或其组合来实现。实施例在此点上不受限定。 

图4图解了涉及前同步码检测的示例性逻辑流程400。此逻辑流程可代表由本文中所描述的一个或以上实施例执行的操作。尽管图4示出了特定序列，但是也可采用其它序列。而且，所描绘的操作可以按各种并行和/或顺序组合来执行。此外，虽然此流程的示例是在图2的上下文中提供的，但是实施例并不被限定于此上下文。 

如图4中所示，在框402处接收值序列。这些值可以是来自经解调OFDM码元。在框404，确定生成矩阵的每一行与基于此收到序列中的多个值(例如，A块)的度量之间的相关。相应地，框404可如上所描述地涉及演算R(R₁)，并将其与生成矩阵相关。在图2的上下文中，框404可用模块202、204和206 来实现。 

在框406，两个或以上候选前同步码序列被选择。此选择是从多个前同步码序列来作出的，并且是基于收到序列中的这多个值与生成矩阵的诸行之间的对应性(例如，在框404确定的相关)。关于图2而言，这可由索引选择模块208来执行。 

图4示出在框408处，确定在框402处接收到的值序列与这两个或以上候选前同步码序列之间的相关。进而，在框410，从这两个或以上候选前同步码序列中选择检出的前同步码序列。此检出前同步码序列在框408处确定的这些相关中具有最大的相关。再次参照图2，框408和410可由全相关模块210来执行。 

图5示出了另一示例性逻辑流程500。此逻辑流程可代表由本文中所描述的一个或以上实施例执行的操作。尽管图5示出了特定序列，但是也可采用其它序列。而且，所描绘的操作可以按各种并行和/或顺序组合来执行。此外，虽然此流程的示例是在图3的上下文中给出的，但是实施例并不被限定于此上下文。 

图5的流程涉及前同步码从第一设备到第二设备的传输。例如，第一设备可以是WiMAX或WiMAX II基站，而第二设备可以是移动设备。然而，实施例并不被限定于这些类型的设备或限定于WiMAX或WiMAX II网络。 

此外，第一和第二设备可各自包括图3的实现。替换地，这些设备可采用类似实现。例如，在实施例中，第一设备可以不包括前同步码检测模块320。而且，在实施例中，第二设备可以不包括前同步码模块316。然而，实施例并不被限定于这些示例性实现。 

如图5中所示，逻辑流程500包括框502。在该框，第一设备选择前同步码序列。这可涉及从多个序列——诸如以上所描述的具有表1的格式的128个序列——中选择该前同步码序列。由此，这多个前同步码序列的每一个可对应于Hadamard矩阵的相应行。此外，这些前同步码序列的每一个可包括基于相应Hadamard矩阵行的经差分编码和加扰的值的多个值块。关于图3(或类似实现)而言，框502可由前同步码模块316来执行。 

在框504，第一设备调制该前同步码并生成相应的前同步码信号。此前同 步码信号可以是单个OFDM码元的形式。框504可例如由调制模块306来执行。 

图5示出了在框506处，经调制前同步码信号跨过无线信道被传送。接着，在框508，第二设备接收此经调制前同步码信号。 

在框510，第二设备解调该前同步码信号以产生经解调的值序列。在此解调之后，框512可执行前同步码检测。此前同步码检测可涉及两级式检测技术，诸如图4的示例性技术。 

替换地，框512的前同步码检测可涉及单级式检测技术。例如，如本文中所描述的，这可涉及确定基于此经解调值序列的度量(例如，R(R₁))与在生成相对应的一组前同步码序列时所使用的矩阵的每一行之间的相关。基于这些相关，可选择检出的前同步码序列。例如，可选择与最大相关值相对应的前同步码序列。然而，实施例并不被限定于这些示例性的两级式和单级式检测技术。例如，实施例可采用对例如A块和B块进行操作的全差分技术。此类技术可在单级中执行。 

在第二设备采用图3的实现(或类似实现)的实施例中，此解调可由解调模块312执行，而此前同步码检测可由前同步码检测模块320执行。 

以下表2提供了评价本文中所描述的前同步码的计算机模拟所用的参数。具体地，此评价涉及WiMax802.16e类型平台的计算机模拟。 

  

FFT大小	512
		活跃副载波的数目	420
保护区间(GI)	64个样本
		帧历时	20ms
帧中前同步码码元的数目	1
		信道模型	延迟张开＝GI的指数型信道
时间同步方法	自相关

表2 

如表2中所示，所模拟的平台采用大小为512的快速傅里叶变换(FFT) 来执行OFDM解调。这些模拟的结果在以下参照图6和7进行描述。 

图6是示出与根据本文中所描述的技术生成的128个前同步码序列的PAPR对前同步码索引的图表600。具体地，这些前同步码序列具有用交替的空值和随机±1值填充的B块。这些前同步码序列的B块已被最优化(通过在B块的2,000,000个随机选择上的随机搜索)以产出很低的PAPR。如图6中所示，图表600包括为128个前同步码序列的每一个指示前同步码上的PAPR的标绘602。另外，图表600包括为128个前同步码序列的每一个指示前同步码和数目码元上的PAPR的标绘604。 

图7是示出根据本文中所描述的技术生成的前同步码序列的索引检出概率对信噪比(SNR)值的图表700。更具体地，图表700示出通过单级式检测技术达成的索引检出概率。然而，如本文中所描述的，通过采用两级式检测技术可达成更高的概率。然而，此类两级式技术涉及可能会增加检测时间的附加计算。如图6中那样，这些前同步码序列具有用交替的空值和随机±1值填充的B块。图7提供了关于前同步码索引71到80的结果。然而，其它索引具有类似的检出概率。 

图8是示例性系统800的示图。如图8中所示，系统800包括基站802a-b和移动订户804a-c。在实施例中，基站802a-b和移动设备804a-c可采用与图3的实现相近或类似的实现。然而，也可采用其它实现。 

在图8的示例中，基站802a服务移动站804a，而基站802b服务移动站804b和804c。这些设备可从事根据WiMAX系统、WiMAX II系统、或其它类似系统的无线通信。然而，实施例并不被限定于此类系统。 

图8示出基站802a向移动站804a发送分组传输820a。此外，图8示出基站802b向移动站804b发送分组传输820b以及向移动站804c发送分组传输820c。 

这些分组传输可各自如本文中所描述地包括经调制的前同步码序列。相应地，这些经调制前同部码序列的每一个可以来自一组前同步码。这样的组可如上所描述地包括基于Hadamard矩阵的128个前同步码序列。 

此外，基站802a和802b可在生成分组传输820a-c时各自采用这些前同步码中的相应之一。相应地，通过由移动设备804a-c检出此类序列，进行传送 的基站可被标识出来。移动设备804a-c可各自如本文中所描述地采用两级式前同步码检测技术。 

根据本文中所描述的技术生成的前同部码序列可提供若干优点。举例而言，此类前同步码序列可产出前半部分等于其后半部分的OFDM码元。由此，这些前同步码序列可结合已知Schmidl-Cox算法用于时频同步。此外，此类前同步码序列可具有很低的PAPR。不仅如此，此类前同步码序列可占用很低带宽。这允许低带宽接入终端能维持运作。 

而且，这些前同部码序列可横贯一个OFDM码元并能在非相干捕获模式下工作。此外，此类前同步码在较低信噪干扰比(SINR)的情况下会是稳健和有用的。这可允许在SNIR很低的蜂窝小区边缘出实现快速蜂窝小区选择。另外，这些前同步码序列可具有很低的自相关函数(零延迟处除外)和很低的互相关函数。这可提供提高的捕获概率和提高的索引检出概率。 

不仅如此，在检测前同步码序列时，接收设备可采用需要的计算复杂度比常规办法要低的相关技术。另外，参照以上所描述的两级式检测技术，前同步码序列索引的检测可藉由结构化搜索来执行。由此，可避免全搜索。作为此类技术的结果，前同步码序列检出可以在较短的时间里发生。作为非限定性示例，本文中所描述的这些技术可提供20毫秒以内的系统捕获。而且，本文中所描述的序列允许通过采用查找新的和传承的前同步码两者的搜索技术来实现后向兼容。 

本文中所描述的序列的长度可为512个值。在WiMAX和WiMAX II的上下文中，这提供了多频带操作(例如，在5MHz、10MHz、和20MHz处)。这是因为当采用此类序列时，接收设备(不管其底层带宽如何)仅需搜索中心毗连的512个频调的块。 

另外，本文中所描述的技术可提供128个前同步码序列。在WiMAX系统中，前同步码序列被用于标识蜂窝小区。目前，WiMAX系统采用114个相异的蜂窝小区ID(或即基站ID)。因此，本文中所描述的技术可提供额外的相异蜂窝小区ID。然而，此更大数目的可用前同步码序列也可被用作不仅关于蜂窝小区ID、且还关于其它系统参数的代码。此类参数的示例可包括工作带宽、双工模式、和/或发射天线数目。然而，实施例并不被限定于这些示例。

以上所描述的示例性前同步码序列格式包括A块和B块。根据表1的格式，每个A块可在每隔一个副载波上有空值。然而，如上所指出的，实施例可采用在非零值之间具有多个空值的A块。此特征可用于支持各种频率重用方案。例如，在实施例中，非零A块值之间空值的数目N可根据N＝2r-1来确定，其中r是所采用的重用因子。由此，对于重用因子3，应在非零A块值之间插入5个空值。非零A块值可根据本文中所描述的技术从大小与非零值的数目相对应的Hadamard(例如，Sylvester矩阵)生成。然而，对于B块，每隔一个值可有一个值保持为空，如此块可具有频率重用因子1。然而实施例并不被限定于这些示例。 

在本文中已阐述了许多具体细节来提供对实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员将可理解，这些实施例无需这些具体细节亦可实践。在其它实例中，没有详细描述众所周知的操作、组件和电路以避免淡化这些实施例。可领会到，本文中所公开的具体结构和功能细节可以是代表性的，而不必然限定实施例的范围。 

由此，应当理解，本文中所描述的各个实施例仅作为示例而非限定而被给出。例如，实施例并不被限定于WiMAX或WiMAX II实现。此外，实施例并不被限定于采用OFDM或OFDMA传输技术的实现。而且，这些实施例也并不被限定于长度为512个值的前同步码序列。并且，这些实施例也并不被限定于具有表1的格式、或本文中所描述的其它格式的前同步码序列。 

各种实施例可利用硬件要素、软件要素、或两者的组合来实现。硬件要素的示例可包括处理器、微处理器、电路、电路元件(例如，晶体管、电阻器、电容器、电感器等)、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑门、寄存器、半导体器件、芯片、微芯片、芯片组等。软件的示例可包括软件组件、程序、应用、计算机程序、应用程序、系统程序、机器程序、操作系统软件、中间件、固件、软件模块、例程、子例程、函数、方法、过程、软件接口、应用程序接口(API)、指令集、计算代码、计算机代码、代码段、计算机代码段、字、值、符号、或其任意组合。决定是使用硬件要素和/或软件要素来实现实施例可根据任何数量的因素而改变，这些因素诸如有期望的计算速率、功率电平、耐 热性、处理周期预算、输入数据率、输出数据率、存储器资源、数据总线速度和其他设计或性能约束。 

一些实施例可能是使用“耦合”和“连接”连同其派生词来描述的。这些术语并非旨在彼此作为同义词。例如，一些实施例可能是使用术语“连接”和/或“耦合”来描述以指示两个或以上要素彼此直接的物理或电接触。然而，术语“耦合”还可表示两个或以上元件没有彼此直接接触，但仍彼此协作或相互作用。 

一些实施例可能是使用例如可存储指令或指令集的机器可读介质或制品来实现的，这些指令若由机器执行则可致使该机器执行根据实施例的方法和/或操作。这类机器可包括例如任何适当的处理平台、计算平台、计算设备、处理设备、计算系统、处理系统、计算机、处理器等，并可使用硬件和/或软件的任何适当组合来实现。机器可读介质或制品可包括例如任何适当类型的存储器单元、存储器设备、存储器制品、存储器介质、存储设备、存储制品、存储介质和/或存储单元，例如，存储器、可移动或不可移动介质、可擦除或不可擦除介质、可写或可重写介质、数字或模拟介质、硬盘、软盘、紧致盘只读存储器(CD-ROM)、可记录紧致盘(CD-R)、可重写紧致盘(CD-RW)、光盘、磁介质、磁光介质、可移动存储卡或盘、各种类型的数字多功能盘(DVD)、带、卡带等。指令可包括使用任何适当的高级、低级、面向对象、可视、经编译和/或经解释的编程语言实现的任何适当类型的代码，诸如源代码、经编译代码、经解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码、经加密代码等。 

除非具体另行指出，否则可以领会，诸如“处理”、“计算”、“演算”、“确定”之类的术语指的是计算机或计算系统或类似的电子计算设备的将表示为该计算系统的寄存器和/或存储器内的物理量(例如，电子物理量)的数据操纵和/或变换成类似地表示为该计算系统的存储器、寄存器或其他此类信息存储、传输或显示设备内的物理量的其他数据的动作和/或过程。实施例在此点上不受限定。 

尽管已用结构特征和/或方法动作特有的语言描述了本主题内容，但应理解，所附权利要求书中定义的本主题内容并非必然被限定于上面描述的具体特征或动作。确切而言，上面描述的具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式而披露的。

Claims (20)

1.一种用于实现用于通信网络的前同步码技术的装置，包括：

用于提供具有多个值的前同步码序列的模块，所述值的每一个对应于正交频分复用(OFDM)副载波；以及

用于从所述前同步码序列产生OFDM经调制信号的调制模块；

其中所述多个值包括基于Hadamard矩阵的经差分编码和加扰的行的多个值块。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个值块的每一个中每隔一个值有一个空值。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：

其中所述多个值包括另外多个空值块；以及

其中所述多个值块和所述另外多个空值块被交替地安排在所述前同步码序列内。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述多个值包括另外多个值块，所述另外多个值块各自包括交替的空值和随机值，并且所述另外多个值块中的一个包括与直流(DC)OFDM副载波相对应的空值；以及

其中所述多个值块和所述另外多个值块被交替地安排在所述前同步码序列内。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个值块的每一个包含多个非零值以及在所述非零值的每一个之间的数个空值，所述空值的数目基于所采用的频率重用因子。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个值包括另外多个值块，所述另外的值块被选择成提供低峰均功率比PAPR。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述前同步码被包括在传输分组内。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，来自所述前同步码序列的所述OFDM经调制信号被包括在OFDM码元中。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述Hadamard矩阵是Sylvester矩阵。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

用于无线地发射所述OFDM经调制信号的天线。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：

远程设备，用于接收所述无线地发射的OFDM经调制信号、解调所接收到的OFDM经调制信号、以及从所述经解调的信号检测所述前同步码序列。

12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述无线地发射的OFDM信号是微波接入全球互操作性(WiMAX)信号和/或WiMAX II信号。

13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述用于提供前同步码序列的模块，所述模块包括用于存储所述前同步码序列的存储器，其中所述存储器是静态随机存取存储器(SRAM)。

14.一种用于实现用于通信网络的前同步码技术的方法，包括：

接收值序列；以及

从所接收到的值序列检测多个前同步码序列中的一个；

其中所述多个前同步码序列的每一个对应于Hadamard矩阵的相应行，并且所述多个前同步码序列的每一个包括基于所述Hadamard矩阵的所述相应行的经差分编码和加扰的值的多个值块。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述检测包括：

从所述多个前同步码序列中选择两个或以上候选前同步码序列，所述选择是基于所接收到的值序列中的多个值与所述Hadamard矩阵的行之间的对应性；

从所述两个或以上候选前同步码序列中选择所检出的前同步码序列，所述检出的前同步码序列与所接收到的值序列具有最大相关。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括：

确定基于所接收到的值序列中的所述多个值的度量与所述Hadamard矩阵的每一行之间的相关；

其中所述选择两个或以上候选前同步码序列包括基于所确定的相关来选择。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括：

确定所接收到的值序列与所述两个或以上候选前同步码序列的每一个之间的相关；以及

其中所述选择检出的前同步码序列包括基于所确定的相关来选择。

18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述检测包括：

确定基于所接收到的值序列中的多个值的度量与所述Hadamard矩阵的每一行之间的相关；以及

基于所确定的相关来选择所检出的前同步码序列。

19.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述Hadamard矩阵是Sylvester矩阵。

20.一种用于实现用于通信网络的前同步码技术的设备，包括：

用于接收值序列的装置；以及

用于从所接收到的值序列检测多个前同步码序列中的一个的装置；

其中所述多个前同步码序列的每一个对应于Hadamard矩阵的相应行，并且所述多个前同步码序列的每一个包括基于所述Hadamard矩阵的所述相应行的经差分编码和加扰的值的多个值块。

Images