CN101405985A - 在数字通信系统中检测接收信号的帧边界的方法及实现该方法的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在数字通信系统中检测接收信号的帧边界的方法，该方法包括：通过将接收信号延迟预定周期来产生延迟信号；通过在时域内使接收信号与延迟信号在预定相关长度内相关来计算相关值；以及将与通过重复该计算而获得的多个相关值中的最大值对应的定时索引确定为帧边界索引。根据本发明的实施例，在包括循环前缀的有限长度内执行时域内的相关计算而不进行过采样。因此，可以提高帧边界检测的精确度，并且还可以降低硬件和软件的复杂度。

Description

在数字通信系统中检测接收信号的帧边界的方法及实现该方法的装置

技术领域

本发明涉及一种在数字通信系统中检测接收信号的帧边界的方法及装置。

背景技术

数字通信系统能够在离散时间间隔内发送/接收离散数量的电形式或光形式的波之一，并且包括发送数据的系统，其中，表示为数字数据或模拟信息的信息被数字化。

随着数字信息量的增加，对能够快速且可靠地交换数字信息的系统的要求也正在增加。另外，与传统的模拟通信系统相比，数字通信系统的优点在于能够容易地重新获得信息以及容易地实现系统。因而，数字通信系统被广泛用于商业和军事目的。从而，当今的数字通信系统可以被广泛地用于各种领域，例如，数字广播、有线/无线互联网、数字光通信、卫星通信、和数字移动通信。

大多数数字通信系统将要发送的数字数据(即，一连串的比特流)分为固定尺寸的帧单位。接收机侧接收连续帧形式的信号，并且检测帧边界以从接收到的信号中提取正确的数据。在这种情况下，帧边界表示帧的开始位置或其结束位置。精确的帧边界检测是信道延迟严重的多径无线通信系统中的重要因素。

图1示出了正交频分多址(OFDMA)时分双工(TDD)帧结构的实例。图1中所示的帧结构遵循电气和电子工程师协会(IEEE)802.16d/e标准。如图1所示，下行链路(DL)帧是移动基站(即，无线接入站(RAS))和便携式装置(即，便携式用户站(PSS))之间的连接。此外，DL帧包括DL前导、DL子帧和上行链路(UL)子帧。在下文中，在本说明书中所使用的“前导”是指包括在DL帧中的DL前导。

参考图1，前导被分配给DL帧的第一符号。可以基于根据本发明的一方面检测到的帧边界来识别前导的开始位置。其开始位置被识别出的前导被用于估计载波频率偏移以及搜索包括便携式装置的小区。此外，前导还可以被用于恢复包括在帧中的某一数据符号。

OFDM/OFDMA信号被作为符号单元发送。在时域内连续地发送OFDM/OFDMA符号的情况下，信号可能由于在多径信道中发生的符号延迟而重叠或失真。为了防止由于符号延迟引起的信号失真，在连续符号之间插入保护间隔。在这种情况下，保护间隔长于最大延迟扩展。OFDM/OFDMA符号周期包括保护间隔和包括要发送的数据的有效符号周期。接收端接收所发送的在保护间隔之间插入的符号，如上所述。接收端去除保护间隔并从该符号中提取对应于有效符号周期的数据。此后，接收端对该数据进行解调。为了防止可能由于子载波的延迟而发生的正交性失真，复制信号中与有效符号间隔的最后部分相对应的一部分，并在保护间隔中将其插入符号之前。这被称为循环前缀(CP)。如上所述，由于前导也是一种OFDM/OFDMA符号，所以CP被插入前导符号之前。

图2是示出了根据IEEE 802.16d/e标准的段式(segment-wise)前导发送结构的示图。如图2所示，每段的前导子载波以预定间隔(例如，在图2中，以3个子载波间隔)排列。如本领域技术人员已知的，将OFDM/OFDMA系统的发送数据经由发送端的快速傅立叶逆变换(IFFT)模块转换为时域信号，并发送转换后的信号。上述操作被应用于构成帧内的第一符号的前导。由于FFT/IFFT的频移特性，以在时域内周期性地重复的信号的形式接收具有如图2所示的发送结构的前导。

作为实例，当如图2所示的段的数量为3时，时域内的前导信号包括如图3所示的三个重复长度。如上所述，接收到的前导信号具有每重复长度重复一次的特性。从而，可以通过使接收信号与通过使接收信号延迟预定周期(例如，和重复长度一样长)而获得的信号相关来检测帧边界。

然而，当FFT尺寸不是三的倍数时，每个重复长度可以被表示为非整数值。作为实例，如图3所示，每个重复长度可以被表示为1024/3＝341.33个样本。在这种情况下，图3是示出了根据IEEE802.16d/e标准的当FFT尺寸为1024个样本并且段的数量为三时前导信号的结构的示图。如上所述，数字信号由离散样本构成。因此，当重复长度被表示为非整数值时，在帧边界检测中可能出现误差(error)。

帧边界检测装置可能由于作为其长度的具有非整数值的重复长度而经受峰加宽效应。在这种情况下，峰加宽效应表示相对于一连串连续接收到的信号，接收到的信号和通过将接收到的信号延迟预定时间而获得的延迟信号的相关性形成了宽峰组(peak group)，而不是在帧边界索引(index，标记)附近的锐峰。峰加宽效应可能减小帧边界检测的精确度。

为了防止出现如上所述的误差的效应，需要过采样三次。然而，过采样三次还使相关长度增加了三倍。同样，由于需要三次共轭运算、三次乘法运算等，相关计算复杂度增加了三倍。相关计算复杂度的增加表明实现帧边界检测方法和装置所需的硬件和软件资源也会增加。

此外，在传统的帧边界检测方法中，当准确地设置阈值时，性能可能显著退化。图4是示出了传统的帧边界检测方法的实例的流程图。参考图4，在传统的帧边界检测方法中，在操作410中，通过将接收信号延迟预定周期来产生延迟信号。此外，在操作420和430中，通过使用接收信号和延迟信号来计算接收信号的自相关值P(n)和乘方R(n)。在操作440中，计算P(n)被归一化为R(n)的比较值M(n)。最后，在操作450中，将所计算出的M(n)和预定阈值T²进行比较以确定帧边界。

即，根据传统的帧边界检测方法，通过将归一化后的自相关值和预定阈值进行比较来确定帧边界。因此，必须准确地设置阈值。如果没有适当地设置阈值，则获得多于一个的帧边界索引。这将使帧边界检测的可靠性退化。

也就是说，传统的帧边界检测方法具有诸如接收端的复杂性增加和检测性能退化的缺点。上述缺点作为限制接收端的低功耗和高效率设计的因素。这些特性可能不适合用于作为当前热点的无线通信系统的便携式装置的帧边界检测方法。

因此，本发明提出了一种能够在使用少量资源的同时更加精确地检测接收信号中的帧边界的新技术。

发明内容

技术问题

本发明的一方面在于在数字通信系统中更加精确地检测接收信号中的帧边界。

本发明的另一方面在于通过使用接收到的前导信号在时域内的重复特性来设置能够实现高效检测操作的相关长度。

本发明的另一方面在于通过构造包括一个循环前缀长度和数量比一帧内的重复长度总数小一的重复长度的相关长度来改进检测性能并降低复杂度。

本发明的另一方面在于通过将确定计算出的自相关值的最大值而不是将计算出的自相关值和预定阈值进行比较的操作用于帧边界检测来改进检测性能。

本发明的另一方面在于通过使用非整数值的上取整(ceiling)运算、舍入运算、和下取整(floor)运算中的任意一种来确定构成前导信号的重复长度，防止了由过采样导致的硬件和软件的复杂度增加。

本发明的另一方面在于实现帧边界检测装置而不用对安装有该装置的接收端进行过采样，从而能够实现例如低功耗、高效率、和成本低的便携式装置。

本发明的另一方面在于在基于OFDM/OFDMA的无线通信系统中通过精确的边界检测而使便携式用户站(PSS)能够利用准确的定时接入远程接入站(RAS)，来改进整个系统和网络性能。

本发明的另一方面在于当每个帧边界检测的结果对应于预定准则时，通过对多个连续接收到的帧重复帧边界检测来获得稳定的检测性能。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种在数字通信系统中检测接收信号的帧边界的方法，该方法包括：通过将接收信号延迟预定周期来产生延迟信号；通过在时域内使接收信号与延迟信号在预定相关长度内相关来计算相关值；以及将与通过重复该计算而获得的多个相关值中的最大值对应的定时索引确定为帧边界索引。

根据本发明的另一方面，提供了一种帧边界检测装置，包括：相关计算单元，通过在时域内使接收信号的预定数量的样本与通过将接收信号延迟预定周期而获得的延迟信号在预定相关长度内相关来计算相关值；以及最大值确定单元，确定通过重复该计算而获得的多个相关值中的最大值。

有益效果

根据本发明实施例的帧边界检测方法和装置可以通过确定通过重复计算而获得的多个相关值中的最大值以及计算在最大相关值时的定时索引作为帧边界索引来提高帧边界检测的精确度。

此外，根据本发明实施例的帧边界检测方法和装置可以通过使前导信号的重复长度近似为整数值(这有点困难，还可类似于“在计算相关值时使前导信号的重复长度近似为整数而不对接收到的信号进行过采样”)来利用相关信号中的非过采样信号。因此，可以减小用于相关计算的信号的样本数量(即，相关长度)，并且可以降低帧边界检测方法和装置的复杂度。

此外，根据本发明实施例的帧边界检测方法通过利用包括重复长度的傅立叶变换后的时域信号以及还利用时域内的前导信号的周期性重复特性，来自动计算时域内的接收信号以及通过使接收信号延迟预定周期而获得的延迟信号。在这种情况下，不必每次均将接收信号转换至频域以检测帧边界。因此，可以提高帧边界检测速度。此外，可以通过仅使用少量的资源来构造采用该帧边界检测方法的装置。

此外，根据本发明实施例的帧边界检测方法及装置确定包括一个循环前缀长度和数量比一帧内的重复长度总数小一的重复长度的相关长度。因此，可以以最大相关长度执行相关计算，其中，可以提高相关计算的精确度并且可以减轻计算负担。由此，可以快速且精确地检测帧边界。

此外，在基于OFDM/OFDMA的无线通信系统中，根据本发明实施例的帧边界检测方法及装置可以快速且精确地检测发送信号的帧边界。因此，可以更有效地构造采用或包括该方法和/或装置的便携式装置。

此外，根据本发明实施例的帧边界检测方法及装置确定重复长度为341个和342个样本中的任一种，CP长度为128个样本，相关长度为811个样本，以及延迟周期为341个样本。因此，在根据IEEE 802.16d/e标准的基于OFDM/OFDMA的无线通信系统中，可以通过适当的方法检测帧边界，其中，FFT尺寸为1024个样本，以及段的数量为3。

此外，根据本发明实施例的帧边界检测方法可以通过将接收信号延迟预定周期来重复地产生延迟信号，通过在时域内使接收信号和延迟信号在预定相关长度内相关来计算相关值，以及将与多个相关值中的最大值对应的定时索引确定为帧边界索引，来提高帧边界检测的精确度。

此外，根据本发明实施例的帧边界检测装置包括：相关计算单元，通过在时域内使接收信号的预定数量的样本与通过使接收信号延迟预定周期而获得的延迟信号在预定相关长度内相关来计算相关值；以及最大值确定单元，确定通过重复该计算而获得的多个相关值中的最大值。即，简化了该装置的配置。因此，可以提高该装置的操作速度，并且可以降低功耗和制造成本。

此外，根据本发明实施例的帧边界检测装置的相关计算单元包括移位寄存器、共轭器、乘法器和求和器。因此，可以减少用于相关计算的存储资源并且可以提高该装置的操作性能。

此外，构成相关计算单元的求和器可以包括第一延迟线、第二延迟线和加法器/减法器。因此，可以减少用于对乘积的结果求和的存储资源。

此外，求和器可以包括绝对值计算器或平方绝对值计算器。因此，可以通过估计由信道引起的信号失真、采样误差、和通过将重复长度近似为整数值而引起的误差来适当地补偿由误差导致的影响。因此，可以计算可比较的实相关值。

此外，根据本发明实施例的帧边界检测装置的最大值确定单元可以包括最大值存储单元、相关值输入单元、和比较器。因此，可以通过仅存储当前相关值和与其对应的索引信息，即，不通过存储通过重复该相关而获得所有相关值，来有效地利用该装置的存储资源。

附图说明

从结合附图得到的以下详细描述中，本发明的以上和/或其他方面和优点将变得显而易见并更加容易理解，其中：

图1是示出了IEEE 802.16d/e标准的OFDMA TDD帧结构的实例的示图；

图2是示出了根据本发明所属技术领域的用于帧边界检测方法及装置的DL前导的段式前导发送结构的示图；

图3是示出了时域前导信号的结构的示图；

图4是示出了通过将归一化后的相关值和预定阈值进行比较来确定帧边界的传统帧边界检测方法的流程图；

图5是示出了采用根据本发明实施例的帧边界检测方法及装置的数字通信系统的配置的框图；

图6是示出了在采用根据本发明实施例的帧边界检测方法及装置的数字通信系统中作为接收端的一个元件的初始同步模块的内部配置的框图；

图7是示出了根据本发明实施例的帧边界检测方法的流程图；

图8是示出了在根据本发明实施例的帧边界检测方法中所利用的时域前导信号和相关长度的结构的示图；

图9是示出了根据本发明实施例的帧边界检测装置的内部配置的框图；

图10是示出了作为根据本发明实施例的帧边界检测装置的元件的相关计算单元的内部配置的实例的示图；

图11是示出了作为根据本发明实施例的帧边界检测装置的相关计算单元的元件的求和器的内部配置的实例的示图；

图12是示出了根据本发明实施例的作为求和器的元件的加法器/减法器的内部配置的实例的示图；

图13是作为根据本发明实施例的帧边界检测装置的元件的最大值确定单元的内部配置的实例的框图；

图14是示出了根据本发明实施例的帧边界检测方法及装置的仿真结果的曲线图。

具体实施方式

现在，将对本发明的实施例进行详细描述，在附图中示出了本发明的实例，其中，在全文中类似的参考标号是指类似的元件。以下，通过参考附图来描述实施例以解释本发明。

在下文中，作为实例，将描述根据本发明的示例性实施例的在基于OFDM/OFDMA(其为OFDM的特殊类型)的无线通信系统中检测帧边界的方法。然而，本发明并不限于此。即，按照帧单位发送数字数据。此外，该帧包括能够识别帧边界的特定类型的识别符，例如，DL前导。因此，本发明可以应用于用于使用这种识别符来检测帧边界的所有方法及装置。

图5是示出了采用根据本发明实施例的帧边界检测方法及装置的数字通信系统的配置的框图。此外，图6是示出了构成数字通信系统的接收端的初始同步模块560的内部配置的框图。

参考图5和图6，通信系统500包括发送端、信道和接收端。发送端包括编码器510、交织器520、符号映射单元530、快速傅立叶逆变换(IFFT)模块540和循环前缀(CP)添加器550。编码器510将源信息转换为数字类型或者通过从表示为数字值的信息中去除冗余信息或多余信息来将源信息压缩为适合于发送的类型。如上编码后的数字数据对于在块单元中的特定位置中发生的突发错误具有很小的容限。因此，必须经由交织器520通过交织处理来使构成数据的位分散。

经由交织器520分散并由位串组成的数据被转换为适合于作为符号单元发送的类型。符号映射单元530利用具有特定频率、特定相位和特定幅度的载波来映射每个数据符号。采用使映射后的数据符号对应于物理子载波信号的各种方法。作为实例，可以采用使用IFFT模块540将映射后的数据符号转换为时域信号的方法。当经由产生信道延迟的介质(例如，多径衰落环境)传送时域转换后的信号时，必须添加CP以防止如上所述的符号延迟。CP添加器550用于添加CP。

被处理为适合于发送的类型的数据经由各种类型的有线/无线信道被发送至接收端。在这种情况下，通过信道的信号可能由于噪声等而失真。因此，在操作561中，接收端检测接收到的信号中的帧的边界，其中，帧为数据的发送单位。在操作562中，接收端估计关于根据检测到的帧边界指定的每个帧的子载波频率偏移。而且，在操作563中，通过使用估计出的偏移值来搜索包括接收端(例如，便携式装置)的小区。即，执行初始同步。作为根据本发明的帧边界检测装置的另一个实例，在操作563中小区搜索装置搜索更精确的帧边界索引之前，在操作561中帧边界检测装置可以检测近似的边界索引。

当初始同步模块560校正信道的频率偏移，例如，基于根据检测到的边界识别出的帧信息建立与发送端、与对应小区相对应的RAS的连接时，可以通过以下描述的处理来检测所发送的数据。

接收端通过使用CP去除器570去除添加到时域信号中的CP。此后，接收端将从其中去除了CP的时域信号经由FFT模块580转换为频域信号。解调器590从每个频域信号中提取符号信息。此外，解调器590还通过将所提取的符号信息输入到解交织器5100中并重新排列分散后的位串来重新构造原始发送消息。最后，解码器5110用于获取在发送端被编码并压缩的源信息。

如上所述，根据本发明实施例的帧边界检测方法及装置在完成初始同步处理中是非常重要的。执行初始同步处理以从在数字通信系统的接收端中接收到的信号提取原始发送消息。

而且，根据本发明实施例的帧边界检测方法用于估计由信道引起的频率偏移以及搜索包括便携式装置的小区。另外，为了与传统技术进行精确比较，对本发明的详细描述将限于基于OFDM/OFDMA的无线通信系统。然而，本发明并不限于此。即，当按照帧单位发送数字数据并且该帧包括用于识别帧边界的特定类型的识别符(例如，DL前导)时，本发明可应用于任何使用识别符的帧边界检测方法及装置。

图7是示出了根据本发明实施例的检测接收信号的帧边界的方法的流程图。如图7所示，在操作710中，通过使接收信号延迟预定周期来产生延迟信号。在操作720中，计算接收信号与延迟信号之间的相关值。在操作730中，将与通过重复该计算而获得的多个相关值中的最大值对应的定时索引确定为帧边界索引。

根据如图7所示的这些操作的实施例的通过使接收信号与延迟信号(其通过使接收信号延迟预定周期而获得)自相关来检测帧边界的方法基于位于帧边界的前导信号在时域内的周期重复特性。重复信号图案(pattern)的长度是重复长度。当信号的预定数量的样本关于连续接收到的信号和通过将该信号延迟重复长度而产生的延迟信号的样本相关时，相关值在前导的开始位置处(即，在帧边界处)变为最大值。即，在操作730中，确定关于连续接收到的信号计算出的相关值中的最大值。定时索引被确定为帧边界索引。

如上所述，不同于通过将归一化后的相关值与预定阈值进行比较来检测帧边界的传统方法，根据本发明实施例的检测方法计算多个相关值中的最大值。因此，可以更加精确地检测帧边界。

根据本发明的实施例，基于由发送系统选择的FFT尺寸和段的数量，接收信号的重复长度可以具有非整数值。作为实例，如上所述，当发送系统选择1024个FFT和3个段时，前导信号的重复长度为341.33。在如上重复长度为非整数值的情况下，在现有技术中，执行与段的数量一样多次的过采样。然而，在本发明中，通过使用上取整操作、舍入操作、和下取整操作中的任意一种来将具有非整数值的重复长度近似为整数值。即，可以通过对重复长度进行近似而不通过进行过采样来防止硬件和软件复杂度的增加。

然而，在重复长度的近似的情况下，在可以防止系统复杂度增加的同时，可能降低帧边界检测的精确度。然而，仿真结果表明重复长度的近似对帧边界检测的精确度没有什么影响。此外，即使在由误差而导致干扰的情况下，误差可以通过在初始同步模块560的小区搜索操作563中获得的精确的帧检测定时信息来补偿。

图8是示出了在FFT尺寸为1024和段的数量为3时前导信号和相关长度的结构的示图，例如，前导信号。参考图8，时域前导信号包括与CP的预定长度和FFT尺寸一样多的样本。如图8所示，通过对非整数值使用上取整操作、舍入操作、和下取整操作中的任意一种来将前导信号的重复长度的样本数量确定为341个或342个样本。即，通过对341.33的舍入或下取整操作，第一和第三重复长度由341个样本组成。此外，通过上取整操作，第二重复长度由342个样本组成。除CP部分之外，这将前导信号的样本数量保持为与FFT尺寸相同的1024个样本。即，相关长度可以包括一个循环前缀长度和数量比一帧内的重复长度总数小一的重复长度。

根据本发明的实施例，时域的前导信号包括将重复长度的样本数量作为其周期的特定信号图案。从而，在用于图案确定的自动计算中所利用的延迟信号是通过使接收信号延迟重复周期的整数倍而获得的信号。此外，更长的相关长度提高了计算的精确性。因此，可以使延迟信号延迟重复周期的整数倍的最小值。

根据IEEE 802.16d/e标准，图8所示的前导信号由通过添加CP的128个样本、和FFT尺寸的1024个样本而获得的1152个样本构成。因此，相关长度为811个样本，其中，对应于重复长度的341个样本被从1152个样本的总数中减去。

参考图8，由811个样本构成的相关长度包括CP。如上所述，CP是复制与每个所发送的符号相对应的时域信号的后一部分中的一部分的长度。从而，在图8中，第一长度810和第二长度820对应于相同的信号图案。可以通过使第一长度810和第二长度820相关来获得最大相关值。在这种情况下，计算出最大相关值作为其数量等于或小于构成信号帧的信号的样本数量的相关值的最大值。

除了接收信号延迟操作710、相关值计算操作720和帧边界索引确定操作730之外，根据本发明的另一实施例的帧边界检测方法还可以包括当帧边界检测的结果对应于预定准则时，对随时间连续接收到的多个信号重复操作710、720和730。即，可以通过重复这些操作来进一步提高帧边界检测的精确度。

预定准则的实例包括计算出的相关值的最大峰值何时不够大或者重复计算出的帧边界索引的间隔偏差何时较大。然而，除了上述准则之外，本领域技术人员可以采用用于重复构成帧边界检测的操作的至少一条准则。

此外，根据本发明实施例的帧边界检测装置可以包括：相关计算单元，通过在时域内使接收信号的预定数量的样本与延迟信号(其通过使接收信号延迟预定周期而获得)在预定相关长度内相关来计算相关值；以及最大值确定单元，确定通过重复该计算而获得的多个相关值中的最大值。

图9是示出了帧边界检测装置的内部配置的框图。参考图9，相关计算单元910使接收信号901和通过使接收信号901延迟预定周期而获得的延迟信号902相关。最大值确定单元920确定通过对接收信号重复该计算而获得的多个相关值903中的最大值，并且提取对应于最大值的定时索引。

图10示出了相关计算单元910的内部配置的实例。参考图10，相关计算单元910可以包括预定长度的移位寄存器1010、共轭器1020、乘法器1030、和求和器1040。在这种情况下，移位寄存器1010临时存储用于相关值的计算的接收信号。共轭器1020计算存储在移位寄存器1010中的接收信号901的第一样本1002的复共轭1004。乘法器1030将通过共轭器1020计算出的复共轭1004与存储在移位寄存器1010中的接收信号901的第二样本1003相乘。每当接收信号901的另一样本被存储在移位寄存器1010中时，求和器1040就对通过乘法器1030计算出的乘积1005的结果求和。

存储在图10的移位寄存器1010中的r(1)，r(2)，...，r(341)和r(342)分别表示接收信号901的第一样本，第二样本，...，第341样本和第342样本。即，当通过使用移位寄存器来构造产生延迟信号的电路时，仅需要用于存储由延迟长度确定的尺寸的存储空间，而不需要用于存储整个接收信号和整个延迟信号的存储空间。因此，可以更有效地构造该装置。

此外，图11示出了求和器1040的内部配置的实例。参考图11，求和器1040可以包括加法器/减法器。在这种情况下，加法器/减法器在每次乘积1005结果的加法计算时均将第一延迟结果1102和第二延迟结果与乘积1101的结果相加或者相减。在这种情况下，每当对随时间连续接收到的信号901计算乘积1005的加法结果时，第一延迟结果1102和第二延迟结果通过使乘积1005的加法结果以及乘积1005的累加和分别延迟预定周期而产生。

如图11所示，第一延迟结果通过使乘积结果延迟与接收信号的样本数量(例如，811个样本)相对应的样本周期而产生。在这种情况下，第一延迟结果通过第一延迟线1110输出。同样，第二延迟结果通过使乘积的求和结果延迟一个样本周期而产生。在这种情况下，第二延迟结果通过第二延迟线1130输出。

加法器/减法器1120包括加法器和减法器。加法器将第二延迟结果与对另一样本进行加法计算得到的乘积1101的结果相加。减法器从第二延迟结果中减去第一延迟结果。

具体地，第一延迟线和第二延迟线可以被构造为移位寄存器。在这种情况下，移位寄存器对应于第一延迟线的长度为811个样本。这是基于相关长度的尺寸而确定的。此外，移位寄存器对应于第二延迟线的长度为1个样本。如上所述，当利用移位寄存器构造求和器1040时，该装置的存储空间会更加有效。

根据本发明的另一个实施例，求和器1040还可以包括用于计算通过加法器/减法器1120求和得到的乘积1006结果的绝对值或其绝对值平方的绝对值计算器或者平方绝对值计算器1140。即，如果必要，可以输出包括加法计算的输出。在前导信号的每个重复长度的信号完全匹配以及重复长度的边界被精确设置的理想环境下，乘积1006的结果具有实值。然而，在受到由信道变化导致的采样误差和信号失真、以及通过对重复长度的边界进行近似而导致的误差干扰的实际前导信号中，乘积1006的结果(即，相关值)变为复值。因此，需要绝对值或绝对值的平方用于对表示为复值的相关值的大小进行比较。

图12示出了构成求和器1040的加法器/减法器1120的明确配置的实例。如上所述，加法器/减法器1120包括通过预定时钟信号1203激活的加法器和减法器。加法器可以在时钟信号1203的上升沿处将乘积1101的加法结果添加到加法运算1201的累加结果中。在这种情况下，加法器的输出连接至减法器的输入，这使减法器能够在时钟信号1203的下降沿的情况下从减法运算1202的结果中减去第一延迟结果1102。当输入开始上升一次并随后下降一次的时钟信号时，从减法器的输出端子输出加法器/减法器1120的输出值1006。此外，当时钟信号在下降一次之后上升一次时，加法器/减法器1120可以具有减法器的输出可以连接至加法器的输入的配置。此外，加法器/减法器1120可以具有可以在时钟信号1203的下降沿的情况下触发加法器以及可以在时钟信号1203的上升沿的情况下触发减法器的配置。即，构成根据本发明实施例的帧边界检测装置的加法器/减法器1120的内部配置并不限于图12所示的实例。

图13是示出了图9所示的最大值确定单元920的内部配置的实例的框图。

如图13所示，最大值确定单元920可以包括相关值输入单元1310、最大值存储单元1320和比较器1330。相关值输入单元1310接收对随时间另外接收到的信号计算出的相关值903。最大值存储单元1320存储现有的最大值(其被与另外接收到的相关值903进行比较)以及与其对应的索引信息。比较器1330输出另外接收到的相关值和现有的最大值之间的较大值作为更新后的最大值。在这种情况下，比较器1330的输出(即，更新后的最大值)被存储在最大值存储单元1320中。根据以上配置，必须存储所有计算出的相关值以获得最大值。即，仅存储当前的最大值和与其对应的索引信息。因此，可以简化该装置的配置并且还可以减小存储空间。

根据本发明的另一个实施例的帧边界检测装置可以包括接收从基于OFDM/OFDMA的无线通信系统发送的信号的便携式装置。

在本说明书中所使用的“便携式装置”包括：通信装置，例如，个人数字蜂窝(PDC)电话、个人通信服务(PCS)电话、个人手持电话系统(PHS)电话、码分多址(CDMA)-2000(1X，3X)电话、宽带CDMA电话、双带/双模式电话、全球移动通信标准(GSM)电话、移动宽带系统(MBS)电话、数字多媒体广播(DMB)终端、智能电话、和正交频分复用(OFDM)及OFDMA通信装置；便携式终端，例如，个人数字助手(PDA)、手持PC、笔记本式计算机、膝上型计算机、WiBro终端、MP3播放器、和MD播放器；以及所有类型的基于手持的无线通信装置，包括提供国际漫游服务和扩展的移动通信服务的国际移动电信(IMT)-2000。此外，“便携式装置”可以包括预定的通信模块，例如，OFDMA模块、CDMA模块、蓝牙模块、红外数据协会(IrDA)模块、有线/无线LAN卡和提供有能够经由GPS追踪位置的全球定位系统(GPS)芯片的无线通信装置。此外，“便携式装置”还可以包括能够播放多媒体以及执行特定计算操作的微处理器。

此外，在本说明书中所使用的“数字通信系统”可以是基于IEEE802.16d/e标准、WiBro、和WiMAX中的任意一种的无线通信系统。

图14是示出了根据本发明实施例的帧边界检测方法及装置的仿真结果的曲线图。

参考图14，示出了通过采用根据本发明实施例的检测接收信号的帧边界的方法而得到的仿真结果。当应用根据本发明实施例的帧边界检测方法时，检测到的具有最大相关值输出的定时是第1152个符号。因此，可以将第1152个符号确定为帧边界。可以看出，利用通过将CP和一帧内的FFT的总数相加而获得的结果所确定的帧边界没有误差。

如上所述，本发明可以应用于通常的数字通信系统。然而，在基于OFDM/OFMDA的数字通信系统中的便携式装置的情况下，必须快速且精确地检测发送信号的帧边界，以建立与对应于包括便携式装置的小区的RAS的连接并稳定地与RAS传送数据。

即，基于通过根据本发明实施例的帧边界检测方法及装置而检测到的帧边界，对相应帧的频率偏移进行估计。可以通过位于帧边界的前导信号来搜索包括便携式装置的小区。本发明的实施例涉及一种用于快速且精确地检测建立与RAS的连接以及稳定地与RAS传送数据所必需的帧边界信息的方法及装置。因此，本发明应用于安装在便携式装置中的帧边界检测装置，特别是在基于OFDM/OFMDA的数字通信系统中。

本发明的实施例包括计算机可读介质，该介质包括实现通过计算机具体化的各种操作的计算机指令。该介质还可以单独地或者与程序指令结合地包括数据文件、数据结构、表格等。介质和程序指令可以是为了本发明的目的而特别设计和构造的介质和程序指令，或者它们可以是在计算机软件领域中的技术人员已知并可得到的那类介质和程序指令。计算机可读介质的实例包括：诸如硬盘、软盘和磁带的磁介质；诸如CD ROM盘的光学介质；诸如光磁软盘的磁光介质；以及被具体配置为存储并执行程序指令的硬件装置，例如，只读存储器件(ROM)和随机存取存储器(RAM)。介质还可以是诸如光线路或金属线、波导管等的传输介质，包括传输表示程序指令、数据结构等的信号的载波。程序指令的实例包括诸如由编译器生成的机器代码以及包括可由使用解释器的计算机执行的高级语言代码的文件。

尽管已示出并描述了本发明的一些示例性，但本发明并不限于上述实施例。相反地，本领域技术人员应理解，在不背离由所附权利要求及其等同物限定的本发明的原理和精神的前提下，可以对这些实施例进行改变。

Claims (15)

1.一种在数字通信系统中检测接收信号的帧边界的方法，所述方法包括：

通过将所述接收信号延迟预定周期来产生延迟信号；

通过在时域内使所述接收信号与所述延迟信号在预定相关长度内相关来计算相关值；以及

将与多个相关值中的最大值对应的定时索引确定为帧边界索引。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数字通信系统是基于正交频分复用(OFDM)或正交频分多址(OFDMA)的无线通信系统。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接收信号是傅立叶变换后的时域信号并且包括以预定时间周期重复的重复长度。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述重复长度通过对非整数值进行上取整操作、舍入操作、和下取整操作中的任意一种来确定。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述相关长度包括一个循环前缀长度以及数量比一帧内的重复长度总数小一的重复长度。

6.根据权利要求5所述的方法，其中：

所述重复长度是341个样本和342个样本中的任意一种，

所述循环前缀的长度为128个样本，

所述相关长度为811个样本，以及

所述延迟周期为341个样本。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

当帧边界检测的结果对应于预定准则时，对随时间连续

接收到的多个信号重复进行所述接收信号的延迟、所述相关值的计算和所述帧边界索引的确定。

8.一种帧边界索引检测装置，包括：

相关计算单元，通过在时域内使接收信号的预定数量的样本与通过将所述接收信号延迟预定周期而获得的延迟信号在预定相关长度内相关来计算相关值；以及

最大值确定单元，确定多个相关值中的最大值。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述帧边界索引检测装置包括在接收从基于OFDM和OFDMA中的至少一种的无线通信系统发送的信号的便携式装置中。

10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述相关计算单元包括：

预定长度的移位寄存器，临时存储用于相关值的所述计算的所述接收信号；

共轭器，计算存储在所述移位寄存器中的所述接收信号的第一样本的复共轭；

乘法器，将通过所述共轭器计算出的所述复共轭与存储在所述移位寄存器中的所述接收信号的第二样本相乘；以及

求和器，每当所述接收信号的另一样本被存储在所述移位寄存器中时，对通过所述乘法器计算出的乘积的结果求和。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述求和器包括：

第一延迟线，通过将所述乘积的结果延迟与所述接收信号的多个样本相对应的多个样本周期来产生第一延迟结果；

第二延迟线，通过将所述乘积的求和结果延迟一个样本周期来产生第二延迟结果；以及

加法器/减法器，将所述乘积的结果加到所述第二延迟结果中并从所述第二延迟结果中减去所述第一延迟结果。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述求和器还包括：绝对值计算器或者平方绝对值计算器，计算通过所述加法器和所述减法器获得的所述求和结果的绝对值、或者其所述绝对值的平方。

13.根据权利要求10所述的装置，其中，所述移位寄存器的长度为342，以及所述接收信号包括811个样本。

14.根据权利要求8所述的装置，其中，所述最大值确定单元包括：

最大值存储单元，存储关于在时间上连续接收到的所述多个信号的多个相关值中的最大值；

相关值输入单元，接收对随时间另外接收到的信号计算出的相关值；以及

比较器，将存储在所述最大值存储单元中的所述最大值与通过所述相关值输入单元接收的所述另外接收到的信号的计算出的相关值进行比较。

15.一种计算机可读存储介质，存储用于实现权利要求1所述的方法的程序。

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