CN105635002A - 一种同步估计方法和接收端设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种同步估计方法和接收端设备，用于解决现有同步估计在噪声较高时存在的性能较差，以及现有频偏估计的方法在噪声较高时，存在的精度低的问题。方法包括：接收发送端发送的包含前导码的数据序列；以及根据该前导码中的长前导码，进行定时估计和/或频偏估计，以实现与发送端的同步；其中，长前导码中依次包括前缀、长序列和后缀，其中前缀中的序列与长序列中与所述前缀相距第一设定长度的序列相同，后缀中的序列与长序列中与后缀相距第二设定长度的序列相同。

Description

一种同步估计方法和接收端设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种同步估计方法和接收端设备。

背景技术

目前，常用的信道结构如图1所示，前导码(Preamble)用于自动增益控制(AutomaticGenerationControl，AGC)、同步和频偏估计。前导码通常包括短前导码和长前导码，利用短前导码可大致确定长前导码的接收时间，截取一段长前导码进行时域相关可估计出接收信号的准确时间。在前导码中，短前导码和长前导码占据同样的频带。图2给出了802.11p的帧结构的示意图，其中，前10个符号(t1～t10)为短前导码、GI2为长前导码的循环前缀、后面两个符号(T1和T2)为长前导码、GI为数据符号的循环前缀。信号域(SIGNALfield)是物理层控制信道，数据域(DATAfield)是高层信令与数据。

上述帧结构下，可以实现符号定时估计(即估计出前导码的起始位置，如短前导码的起始位置或长前导码的起始位置)，并基于符号定时估计得到的前导码的起始位置，估计出一定范围的频偏。其中，符号定时进一步又包括粗同步和细同步两个过程。

一、粗同步：利用上述定义的多个重复的短前导码序列，采用自相关算法快速的获得粗时间同步。为了克服相关值中出现的“平台”现象(所谓平台现象是指，相关值分布比较平坦，难以找到明显的峰值)，以提高估计精度，需要计算两个自相关值序列。第一个相关值序列M₁(θ)是接收信号与其自身时延1个短前导码符号长度序列的共轭相关，相关长度N_s＝16；第二个相关值序列M₂(θ)是接收信号与其自身时延2个短前导符号长度序列的共轭相关，相关长度为2N_s。根据如下公式，计算M₁(θ)-M₂(θ)就得到粗同步的结果的峰值即为第9个短前导码符号的开始时刻。

$M_1\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{\underset{m=0}{\overset{N_s-1}{\mathrm{\Σ}}}r(\mathrm{\θ}+m)\×r^{*}(\mathrm{\θ}+m+N_s)}{\underset{m=0}{\overset{N_s-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r(\mathrm{\θ}+m)\right|}^2};$

$M_2\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{\underset{m=0}{\overset{N_s-1}{\mathrm{\Σ}}}r(\mathrm{\θ}+m)\×r^{*}(\mathrm{\θ}+m+{2N}_s)}{\underset{m=0}{\overset{N_s-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r(\mathrm{\θ}+m)\right|}^2};$

其中，θ表示同步估计的起始时刻，r(θ)表示接收信号序列，m表示相对起始时刻的位置，r^*()表示接收序列的共轭运算。

二、细同步：利用帧结构中的2个重复的长前导序列，在粗同步确定的大致位置采用自相关算法获得细同步。

频偏估计也包括粗频偏估计和细频偏估计。假定前导码序列是由长度为N_x的基本码重复而成，其发送序列为Plcp(i)，接收序列为r(i)，可以近似的认为r(i)＝a·Plcp(i)·exp(j·2π·f_d·i·Ts)+n(i)，其中，a是信道带来复增益、f_d是多普勒频移、n(i)是噪声，并且有Plcp(i)＝Plcp(i+k·N_x)，k为整数。从实现简单的角度，可直接采用时域信号来求频偏值。具体如下：

r(i+k·N_x)·(r(i))^*＝|a·Plcp(i)|²exp(j·2π·f_d·k·N_x·Ts)+n″；

其中，n″＝(n(i))^*·r(i+k·N_x)+(r(i)-n(i))^*·n(i+k·N_x)。

进一步，令d(i)＝r(i+k·N_x)·(r(i))^*，多个d(i)求均值可降低噪声的影响，提高频偏估计的精度。即 $\hat{f}\left(i\right)=\mathrm{angle}\left(\mathrm{mean}\left(d\left(i\right)\right)\right)/(k\·N_x\·\mathrm{Ts})=f_d+{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{\Δ}}/(k\·N_x\·\mathrm{Ts}),$ 令f_Δ＝θ_Δ/(k·N_x·Ts)，即为频偏估计误差。其中，mean()表示求均值运算，angle()表示求相位运算，Ts表示采样间隔，θ表示相位偏差。

当k＝1时，对于短前导序列k·N_s·Ts＝1.6us，且当-π＜angle(mean(d(i)))＜π时，可有效的估计出频偏，因此短前导序列可估计的有效频偏范围为(-156.25*2，156.25*2)KHz。

对于长前导序列k·N_l·Ts＝6.4us，且当-π＜angle(mean(d(i)))＜π时，可有效的估计出频偏，因此短前导序列可估计的有效频偏范围为(-156.25/2，156.25/2)KHz。所以在802.11p的帧结构中，可以先利用短前导码进行粗略的频偏估计，估计范围为(-156.25*2，156.25*2)KHz，估计的绝对误差量较大；粗频偏估计后，利用该频偏估计值对后续的数据进行相位补偿；最后利用长前导码进行精细的频偏估计，估计范围为(-156.25/2，156.25/2)KHz。

现有同步估计和频偏估计的方法中，噪声较高时，同步估计中的粗同步性能较差，容易导致细同步无法实现；另外，噪声较高时，也会降低频偏估计的精度。

发明内容

本发明实施例提供了一种同步估计方法和接收端设备，用于解决现有同步估计精度较低的问题。

本发明实施例提供的一种同步估计方法，该方法包括：

接收发送端发送的包含前导码的数据序列；

根据所述前导码中的长前导码，进行定时估计和/或频偏估计；

其中，所述长前导码中依次包括前缀、长序列和后缀，其中所述前缀中的序列与所述长序列中和所述前缀相距第一设定长度的序列相同，所述后缀中的序列与所述长序列中和所述后缀相距第二设定长度的序列相同。

在实施中，根据所述前导码中的长前导码，进行定时估计，包括：

计算接收序列与其移位序列的自相关值，将自相关值大于设定阈值的接收序列的接收时刻确定为第一定位位置，以及计算接收序列与所述长序列对应的基序列的互相关值，将峰值对应的接收序列的接收时刻确定为第二定位位置；其中，所述接收序列为不同时刻接收到的数据序列，所述移位序列与所述接收序列的间隔长度为前导码中的长序列的长度；

计算所述第一定位位置与所述第二定位位置的位置差，根据所述位置差，确定出生成所述长序列的循环移位序列；

将所述第二定位位置，与生成所述长序列的循环移位序列和所述基序列的自相关的峰值对应的接收序列的接收时刻的差值确定为所述长前导码的起始位置。

较佳地，计算接收序列与所述长序列对应的基序列的互相关值，将峰值对应的接收序列的接收时刻确定为第二定位位置，包括：

计算接收序列与基序列的互相关值，将最大的互相关值对应的接收序列的接收时刻作为所述峰值对应的接收序列的接收时刻；或者，

计算接收序列与基序列的互相关值，将第一个达到设定的门限值的互相关值对应的接收序列的接收时刻作为所述峰值对应的接收序列的接收时刻。

较佳地，根据所述位置差，确定出生成所述长序列的循环移位序列，包括：

获取所述基序列中每个循环移位序列与所述基序列的自相关峰的位置；

分别计算所述位置差与每个所述循环移位序列对应的自相关峰的位置的差值；

将得到的最小差值对应的循环移位序列，确定为生成所述长序列的循环移位序列。

较佳地，确定出生成所述长序列的循环移位序列之后，该方法还包括：

根据预先设定的序号移位序列与控制信息的对应关系，确定生成所述长序列的循环移位序列对应的控制信息；

其中，所述控制信息包括以下信息中的至少一种信息：循环前缀CP长度、对数据进行加扰的扰码序号、以及导频码信息。

在实施中，根据所述前导码中的长前导码，进行频偏估计，包括：

针对每个接收序列，计算接收序列与已确定的小数倍频偏估计得到的相位偏移值的乘积，将得到的序列作为中间序列；以定时估计得到的所述长前导码的起始位置为起始点，从所述中间序列中取出长度为所述长序列对应的采样长度的子序列；根据设定的滑动点，分别从所述子序列中取长度为所述前导码中的长序列对应的有效带宽长度的滑动序列，并分别计算每个所述滑动序列与基序列对应的频域序列的互相关值；

根据每个接收序列对应的互相关值，确定出整数倍频偏值。

较佳地，根据每个接收序列对应的互相关值，确定出整数倍频偏值，包括：

针对每个接收序列，确定该接收序列对应的互相关值中的最大值与除所述最大值之外的其他互相关值的平均值的比值是否达到设定阀值；

根据预先设定的滑动点与频偏值的对应关系，将达到设定阈值的最大互相关值对应的滑动点对应的频偏值确定为所述整数倍频偏值。

基于上述任一实施例，所述长序列为m序列、或者Zadoff-Chu序列。

本发明实施例提供的一种接收端设备，该设备包括：

接收模块，用于接收发送端发送的包含前导码的数据序列；

处理模块，用于根据所述前导码中的长前导码，进行定时估计和/或频偏估计；

其中，所述长前导码中依次包括前缀、长序列和后缀，其中所述前缀中的序列与所述长序列中与所述前缀相距第一设定长度的序列相同，所述后缀中的序列与所述长序列中与所述后缀相距第二设定长度的序列相同。

在实施中，所述处理模块根据所述前导码中的长前导码，进行定时估计，包括：

计算接收序列与其移位序列的自相关值，将自相关值大于设定阈值的接收序列的接收时刻确定为第一定位位置，以及计算接收序列与所述长序列对应的基序列的互相关值，将峰值对应的接收序列的接收时刻确定为第二定位位置；其中，所述接收序列为不同时刻接收到的数据序列，所述移位序列与所述接收序列的间隔长度为前导码中的长序列的长度；

计算所述第一定位位置与所述第二定位位置的位置差，根据所述位置差，确定出生成所述长序列的循环移位序列；以及

将所述第二定位位置，与生成所述长序列的循环移位序列和所述基序列的自相关的峰值对应的接收序列的接收时刻的差值确定为所述长前导码的起始位置。

较佳地，所述处理模块计算接收序列与所述长序列对应的基序列的互相关值，将峰值对应的接收序列的接收时刻确定为第二定位位置，包括：

计算接收序列与基序列的互相关值，将最大的互相关值对应的接收序列的接收时刻作为所述峰值对应的接收序列的接收时刻；或者，

计算接收序列与基序列的互相关值，将第一个达到设定的门限值的互相关值对应的接收序列的接收时刻作为所述峰值对应的接收序列的接收时刻。

较佳地，所述处理模块根据所述位置差，确定出生成所述长序列的循环移位序列，包括：

获取所述基序列中每个循环移位序列与所述基序列的自相关峰的位置；

分别计算所述位置差与每个所述循环移位序列对应的自相关峰的位置的差值；以及

将得到的最小差值对应的循环移位序列，确定为生成所述长序列的循环移位序列。

较佳地，所述处理模块确定出生成所述长序列的循环移位序列之后，还用于：

根据预先设定的序号移位序列与控制信息的对应关系，确定生成所述长序列的循环移位序列对应的控制信息；

其中，所述控制信息包括以下信息中的至少一种信息：循环前缀CP长度、对数据进行加扰的扰码序号、以及导频码信息。

基于上述任一实施例，所述处理模块根据所述前导码中的长前导码，进行频偏估计，包括：

针对每个接收序列，计算接收序列与已确定的小数倍频偏估计得到的相位偏移值的乘积，将得到的序列作为中间序列；以定时估计得到的所述长前导码的起始位置为起始点，从所述中间序列中取出长度为所述前导码中的长序列对应的采样长度的子序列；根据设定的滑动点，分别从所述子序列中取长度为所述前导码中的长序列对应的有效带宽长度的滑动序列，并分别计算每个所述滑动序列与基序列对应的频域序列的互相关值；以及

根据每个接收序列对应的互相关值，确定出整数倍频偏值。

较佳地，所述处理模块根据每个接收序列对应的互相关值，确定出整数倍频偏值，包括：

针对每个接收序列，确定该接收序列对应的互相关值中的最大值与除所述最大值之外的其他互相关值的平均值的比值是否达到设定阀值；以及

根据预先设定的滑动点与频偏值的对应关系，将达到设定阈值的最大互相关值对应的滑动点对应的频偏值确定为所述整数倍频偏值。

基于上述任一实施例，所述长序列为m序列、或者Zadoff-Chu序列。

本发明实施例还提供了另一种接收端设备，包括：

处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

通过收发机接收发送端发送的包含前导码的数据序列；以及根据所述前导码中的长前导码，进行定时估计和/或频偏估计；

其中，所述长前导码中依次包括前缀、长序列和后缀，其中所述前缀中的序列与所述长序列中与所述前缀相距第一设定长度的序列相同，所述后缀中的序列与所述长序列中与所述后缀相距第二设定长度的序列相同。

收发机，用于在处理器的控制下接收和发送数据。

在实施中，处理器根据所述前导码中的长前导码，进行定时估计，包括：

计算接收序列与其移位序列的自相关值，将自相关值大于设定阈值的接收序列的接收时刻确定为第一定位位置，以及计算接收序列与所述长序列对应的基序列的互相关值，将峰值对应的接收序列的接收时刻确定为第二定位位置；其中，所述接收序列为不同时刻接收到的数据序列，所述移位序列与所述接收序列的间隔长度为前导码中的长序列的长度；

计算所述第一定位位置与所述第二定位位置的位置差，根据所述位置差，确定出生成所述长序列的循环移位序列；以及

将所述第二定位位置，与生成所述长序列的循环移位序列和所述基序列的自相关的峰值对应的接收序列的接收时刻的差值确定为所述长前导码的起始位置。

较佳地，处理器计算接收序列与所述长序列对应的基序列的互相关值，将峰值对应的接收序列的接收时刻确定为第二定位位置，包括：

计算接收序列与基序列的互相关值，将最大的互相关值对应的接收序列的接收时刻作为所述峰值对应的接收序列的接收时刻；或者，

计算接收序列与基序列的互相关值，将第一个达到设定的门限值的互相关值对应的接收序列的接收时刻作为所述峰值对应的接收序列的接收时刻。

较佳地，处理器根据所述位置差，确定出生成所述长序列的循环移位序列，包括：

获取所述基序列中每个循环移位序列与所述基序列的自相关峰的位置；

分别计算所述位置差与每个所述循环移位序列对应的自相关峰的位置的差值；以及，

将得到的最小差值对应的循环移位序列，确定为生成所述长序列的循环移位序列。

较佳地，处理器确定出生成长前导码中的长序列的循环移位序列之后，还用于：

根据预先设定的序号移位序列与控制信息的对应关系，确定生成所述长序列的循环移位序列对应的控制信息；

其中，所述控制信息包括以下信息中的至少一种信息：CP长度、对数据进行加扰的扰码序号、以及导频码信息。

基于上述任一实施例，处理器根据所述前导码中的长前导码，进行频偏估计，包括：

针对每个接收序列，计算接收序列与已确定的小数倍频偏估计得到的相位偏移值的乘积，将得到的序列作为中间序列；以定时估计得到的所述长前导码的起始位置为起始点，从所述中间序列中取出长度为所述前导码中的长序列对应的采样长度的子序列；根据设定的滑动点，分别从所述子序列中取长度为所述前导码中的长序列对应的有效带宽长度的滑动序列，并分别计算每个所述滑动序列与基序列对应的频域序列的互相关值；以及

根据每个接收序列对应的互相关值，确定出整数倍频偏值。

较佳地，处理器根据每个接收序列对应的互相关值，确定出整数倍频偏值，包括：

针对每个接收序列，确定该接收序列对应的互相关值中的最大值与除所述最大值之外的其他互相关值的平均值的比值是否达到设定阀值；以及

根据预先设定的滑动点与频偏值的对应关系，将达到设定阈值的最大互相关值对应的滑动点对应的频偏值确定为所述整数倍频偏值。

基于上述任一实施例，所述长序列为m序列、或者Zadoff-Chu序列。

本发明实施例提供了一种新的前导码结构，该前导码的长前导码依次包括前缀、长序列和后缀，其中前缀中的序列与长序列中和该前缀相距第一设定长度的序列相同，后缀中的序列与长序列中和该后缀相距第二设定长度的序列相同，由于在进行同步估计时，可以利用长前导码中前、后缀中携带的序列与长序列中的某段序列相同的结构特性，从而提高了同步估计的速度和精度。

附图说明

图1为常用的信道结构的示意图；

图2为802.11p的帧结构的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种帧结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种同步估计方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的第一种接收端设备的示意图；

图6为本发明实施例提供的第二种接收端设备的示意图。

具体实施方式

本发明实施例中，基于新的前导码结构，进行同步估计，由于该前导码中的长前导码中依次包括前缀、长序列和后缀，其中前缀中的序列与长序列中和该前缀相距第一设定长度的序列相同，后缀中的序列与所述长序列中和该后缀相距第二设定长度的序列相同，由于本发明实施例提供的前导码的长前导码中包括前、后两个相同的序列，在进行同步估计时，可以提高了同步估计的速度和精度。

下面首先对本发明实施例提供的新的前导码结构进行详细说明。

本发明实施例提供的前导码包括短前导码(简称短码)和长前导码(简称长码)，下面分别对短前导码和长前导码的结构进行详细说明。

一、短前导码；

本发明实施例提供的短前导码中携带至少两个相同的短序列，短序列的具体数量由短前导码的总长度和每个短序列的长度确定。

本发明实施例提供的短前导码的长度可以为16、32、64个采样点(其中1个采样点为一个数字信号值)，主要用于实现快速的AGC估计和调整、或者用于粗定时和频偏估计。

较佳地，在为短前导码选择短序列时，可选择具有自相关性较好(即进行自相关运算得到的自相关值大于设定的第一阈值)，且互相关性较差特性(即进行互相关运算得到的互相关值小于设定的第二阈值)的序列作为短序列。较佳地，短序列采用m序列、或ZC(Zaddoff-Chu)序列。

二、长前导码；

本发明实施例提供的长前导码中依次包括前缀、长序列和后缀，其中前缀中的序列与长序列中和该前缀相距第一设定长度的序列相同，后缀中的序列与长序列中和该后缀相距第二设定长度的序列相同。

其中，长序列中与前缀相同的序列，和长序列中与后缀相同的序列相互不重叠。

具体的，假设长序列依次包括A、B、C三部分，前缀中的序列与C中的序列相同，后缀中的序列与A中的序列相同，前缀中的序列与C中的序列相距第一设定长度是指前缀中的序列的第M个采样点与C中的序列的第M个采样点之间相距第一设定长度，M为正整数。

在实施中，第一设定长度与第二设定长度可以相同，也可以不同。较佳地，为了降低同步估计的复杂度，提高同步估计的速度，第一设定长度与第二设定长度相同。

较佳地，为了进一步降低同步估计的复杂度，提高同步估计的速度，第一设定长度为2ⁿ个采样点(即)，n为正整数；第二设定长度为2ⁿ，n为正整数。如，第一设定长度为512点(即512个采样点)，第二设定长度也为512点；又如，第一设定长度为256点，第二设定长度为512点。

本发明实施例提供的长前导码，主要完成定时、频偏估计和控制信息识别等功能。

较佳地，在为长前导码选择长序列时，可选择具有自相关性较好(即进行自相关运算得到的自相关值大于设定的第一阈值)，且互相关性较差特性(即进行互相关运算得到的互相关值小于设定的第二阈值)的序列作为长序列。较佳地，长序列采用m序列、或ZC序列。

本发明实施例的长序列可以是由设定的基序列中的任一时域循环移位序列产生的。对于ZC序列来说，该ZC序列对应的基序列集合，以及每个基序列对应的时域循环移位序列，可参见3GPP36.211协议5.7.2节。对于m序列来说，所有m序列组成的集合中的任一序列均可理解为基序列，而除该任一序列之外的其他序列可理解为该任一序列的时域循环移位序列。

以512点ZC序列(即该ZC序列包括512个采样点)，10MHz带宽为例，对长前导码的组成进行说明：

长前导码包括512点时域Zadoff-chu序列和前、后缀，其中前、后缀的长度由512点ZC序列的总长度确定；其中，512点时域ZC序列是由301点频域ZC序列补零后，进行512点IFFT变换而来的；而301点频域ZC序列是由一个基序列的某个循环移位序列产生，不同的基序列对应不同的循环移位序列，例如，若基序列的序号选择1，则循环移位序列的序号可以选择[0,21,23]中的一个。其中，关于ZC序列的内容，如基序列、基序列的循环移位序列、如何生成ZC序列等，可参见3GPP36.211协议5.7.2节。

本发明实施例的帧结构的一种优选的结构示意图如图3所示，图3中M表示前导码中的短码，图中长码采用ZC序列，将该ZC序列包括A、B和C三部分，其中，长码的前缀中的序列与C相同，长码的后缀中的序列与A相同，前缀与C相距512个采样点，后缀与A相距512个采样点。

下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图4所示，本发明实施例提供了一种同步估计方法，该方法包括：

步骤41、接收发送端发送的包含前导码的数据序列；

步骤42、根据该前导码中的长前导码，进行定时估计和/或频偏估计，以实现与发送端的同步；

其中，长前导码中依次包括前缀、长序列和后缀，其中前缀中的序列与长序列中和该前缀相距第一设定长度的序列相同，后缀中的序列与长序列中和该后缀相距第二设定长度的序列相同。

本发明实施中，上述步骤41～步骤42的执行主体为接收端设备，如终端。

本发明实施例中，提供了一种新的前导码结构，该前导码的长前导码依次包括前缀、长序列和后缀，其中前缀中的序列与长序列中和该前缀相距第一设定长度的序列相同，后缀中的序列与长序列中和该后缀相距第二设定长度的序列相同，由于在进行同步估计时，可以利用长前导码中前、后缀中携带的序列与长序列中的某段序列相同的结构特性，从而提高了同步估计的速度和精度。

在实施中，步骤42中，根据前导码中的长前导码，进行定时估计，包括如下步骤：

计算接收序列与其移位序列的自相关值，将自相关值大于设定阈值的接收序列的接收时刻确定为第一定位位置以及计算接收序列与长前导码中的长序列对应的基序列的互相关值，将峰值对应的接收序列的接收时刻确定为第二定位位置其中，接收序列为不同时刻接收到的数据序列，移位序列与接收序列的间隔长度为前导码中的长序列的长度；

计算第一定位位置与第二定位位置的位置差根据该位置差，确定出生成长序列的循环移位序列；以及

将第二定位位置，与生成长序列的循环移位序列与基序列的自相关的峰值对应的接收序列的接收时刻的差值确定为长前导码的起始位置(即长前导码中第一个采样点所在的时域位置)。

具体的，对接收序列进行移动自相关运算，移位长度为长序列的长度，从而可以利用帧结构中长前导码中相同的前缀和长序列中的第三段序列得到长前导码的大致定时位置(即长前导码大致的起始位置)；然后利用本地基序列与接收序列进行互相关运算，确定出最后根据与生成长序列的循环移位序列与基序列的自相关的峰值对应的接收序列的接收时刻，确定出长前导码准确的定时位置(即长前导码准确的起始位置)，以实现与发送端的同步。

上述定时估计过程中，计算接收序列与基序列的互相关值，将峰值对应的接收序列的接收时刻确定为第二定位位置，包括：

计算接收序列与基序列的互相关值，将最大的互相关值对应的接收序列的接收时刻作为所述峰值对应的接收序列的接收时刻；或者

计算接收序列与基序列的互相关值，将第一个达到设定的门限值的互相关值对应的接收序列的接收时刻作为峰值对应的接收序列的接收时刻。

上述定时估计过程中，根据位置差，确定出生成长序列的循环移位序列，包括：

获取基序列中每个循环移位序列与基序列的自相关峰的位置；

分别计算位置差与每个循环移位序列对应的自相关峰的位置的差值；

将得到的最小差值对应的循环移位序列，确定为生成长序列的循环移位序列。

具体的，每个基序列与自身对应的循环移位序列的自相关峰的位置是已知的，只要知道基序列的序号，即可获知该基序列的循环移位序列以及各循环移位序列与该基序列的自相关峰的位置。假设基序列对应三个循环移位序列，三个循环移位序列与该基序列的自相关峰的位置分别为Δθ₁，Δθ₂，Δθ₃，判断生成长序列的循环移位序列的方法为从而判断出生成长序列的循环移位序列为序号为j的循环移位序列。

进一步，根据确定出的生成长序列的循环移位序列，获知该循环移位序列与该基序列的自相关峰的位置为Δθ_j，最后根据与Δθ_j，确定出准确的定时位置，即

需要说明的是，本发明实施例在进行定时估计时，除了可以采用上述优先方式进行处理外，还可以采用现有的粗估计(利用前导码中的短前导码进行粗估计)和细估计(利用前导码中的长前导码进行粗估计)的方法进行定时估计。

较佳地，确定出生成长序列的循环移位序列之后，该方法还包括：

根据预先设定的序号移位序列与控制信息的对应关系，确定生成长序列的循环移位序列对应的控制信息；

其中，控制信息包括以下信息中的至少一种信息：循环前缀CP长度、对数据进行加扰的扰码序号、以及导频码信息。

具体的，可以采用不同的循环移位序列指示不同的控制信息的方式，以使接收端在确定出生成长序列的循环移位序列后，即可获知该循环移位序列对应的控制信息。不同循环移位序列具体指示何种控制信息，可以由接收端与发送端协商确定，也可以在协议中规定，只要保证接收端与发送端对不同循环移位序列所指示的控制信息的理解一致即可。

在实施中，根据前导码中的长前导码，进行频偏估计，包括：

针对每个接收序列，计算接收序列与已确定的小数倍频偏估计得到的相位偏移值的乘积，将得到的序列作为中间序列；以定时估计得到的长前导码的起始位置为起始点，从中间序列中取出长度为前导码中的长序列对应的采样长度的子序列；根据设定的滑动点，分别从子序列中取长度为前导码中的长序列对应的有效带宽长度的滑动序列，并分别计算每个滑动序列与基序列对应的频域序列的互相关值；

根据每个接收序列对应的互相关值，确定出整数倍频偏值。

其中，采样长度表示时域上采样点的数目，采样长度大于等于长序列的长度；有效带宽长度为频域上的物理量。

需要说明的是，频偏估计包括小数倍频偏估计(即小数倍子载波间隔偏移)和整数倍频偏估计(整数倍子载波间隔偏移)，其中，小数倍频偏采用现有技术得到，假设系统采样率为15.36MHz，则小数倍频偏估计范围为15.36·10⁶·(-π，π)/(2π·512)＝(-15kHz,15kHz)，具体过程此处不再赘述。超出小数倍频偏估计范围的频偏由整数倍频偏估计完成，本发明实施例提供了一种优选的整数倍频偏估计的处理过程，具体如下：

首先，去除小数倍频偏的影响，即将接收序列r(n)乘以小数倍频偏带来的相位偏移，得到r_t(n)＝r(n)·exp(j·2π·nT_s·ε₀)，其中，T_s是采样间隔，ε₀是小数倍频偏，n是采样点索引，r_t(n)是小数倍频偏校正后的序列；

然后，以定时估计得到的前导码的起始位置为起始点，从r_t(n)中取出长度为前导码中的长序列对应的采样长度的子序列r_f(n)；例如，若长序列采用ZC序列，则从r_t(n)中取出长度为512点的子序列r_f(n)，此处得到的子序列为频域序列；

接着，根据设定的滑动点，分别从r_f(n)中取长度为前导码中的长序列对应的有效带宽长度的滑动序列，并分别计算每个滑动序列与基序列L_f(k)对应的频域序列的互相关值；例如，若长序列采用ZC序列，则从r_f(n)中取长度为301点的滑动序列；

最后，根据每个接收序列对应的互相关值，确定出整数倍频偏值。

需要说明的是，滑动序列的滑动范围与预定的晶振偏移范围相关，以长序列采用ZC序列为例，若考虑5ppm的频偏抖动，则左右各滑动2个点，共判断5个点的滑动序列即可，具体的：512点的r_f(n)中间位置获取301点作为第一滑动序列，该第一滑动序列向左滑动1个点得到301点作为第二滑动序列，该第一滑动序列向左滑动2个点得到301点作为第三滑动序列，该第一滑动序列向右滑动1个点得到301点作为第四滑动序列，该第一滑动序列向右滑动2个点得到301点作为第五滑动序列。若考虑20ppm频偏的抖动，则左右各滑动8个点，共判断17个点的滑动序列即可。

在上述频偏估计过程中，根据每个接收序列对应的互相关值，确定出整数倍频偏值，包括：

针对每个接收序列，确定该接收序列对应的互相关值中的最大值与除所述最大值之外的其他互相关值的平均值的比值是否达到设定阀值；

根据预先设定的滑动点与频偏值的对应关系，将达到设定阈值的最大互相关值对应的滑动点对应的频偏值确定为整数倍频偏值。

需要说明的是，滑动点与频偏值的对应关系是预先设定的。这里认为除最大互相关值对应的滑动点之外的其他滑动点为噪声，将达到设定阈值M的最大互相关值对应的滑动点对应的频偏值确定为整数倍频偏值。

上述方法处理流程可以用软件程序实现，该软件程序可以存储在存储介质中，当存储的软件程序被调用时，执行上述方法步骤。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种接收端设备，由于该设备解决问题的原理与上述同步估计方法相似，因此该设备的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

如图5所示，本发明实施例提供的一种接收端设备，包括：

接收模块51，用于接收发送端发送的包含前导码的数据序列；

处理模块52，用于根据所述前导码中的长前导码，进行定时估计和/或频偏估计；

其中，所述长前导码中依次包括前缀、长序列和后缀，其中所述前缀中的序列与所述长序列中与所述前缀相距第一设定长度的序列相同，所述后缀中的序列与所述长序列中与所述后缀相距第二设定长度的序列相同。

本发明实施例提供的接收端设备基于新的前导码结构，进行同步估计，该前导码的长前导码依次包括前缀、长序列和后缀，其中前缀中的序列与长序列中和该前缀相距第一设定长度的序列相同，后缀中的序列与长序列中和该后缀相距第二设定长度的序列相同，由于在进行同步估计时，可以利用长前导码中前、后缀中携带的序列与长序列中的某段序列相同的结构特性，从而提高了同步估计的速度和精度。

在实施中，处理模块52根据前导码中的长前导码，进行定时估计，包括：

计算接收序列与其移位序列的自相关值，将自相关值大于设定阈值的接收序列的接收时刻确定为第一定位位置，以及计算接收序列与所述长序列对应的基序列的互相关值，将峰值对应的接收序列的接收时刻确定为第二定位位置；其中，所述接收序列为不同时刻接收到的数据序列，所述移位序列与所述接收序列的间隔长度为前导码中的长序列的长度；

计算所述第一定位位置与所述第二定位位置的位置差，根据所述位置差，确定出生成所述长序列的循环移位序列；以及

将所述第二定位位置，与生成所述长序列的循环移位序列和所述基序列的自相关的峰值对应的接收序列的接收时刻的差值确定为所述长前导码的起始位置。

较佳地，处理模块52计算接收序列与所述长序列对应的基序列的互相关值，将峰值对应的接收序列的接收时刻确定为第二定位位置，包括：

计算接收序列与基序列的互相关值，将最大的互相关值对应的接收序列的接收时刻作为所述峰值对应的接收序列的接收时刻；或者，

计算接收序列与基序列的互相关值，将第一个达到设定的门限值的互相关值对应的接收序列的接收时刻作为所述峰值对应的接收序列的接收时刻。

较佳地，处理模块52根据所述位置差，确定出生成所述长序列的循环移位序列，包括：

获取所述基序列中每个循环移位序列与所述基序列的自相关峰的位置；

分别计算所述位置差与每个所述循环移位序列对应的自相关峰的位置的差值；以及

将得到的最小差值对应的循环移位序列，确定为生成所述长序列的循环移位序列。

较佳地，处理模块52确定出生成所述长序列的循环移位序列之后，还用于：

根据预先设定的序号移位序列与控制信息的对应关系，确定生成所述长序列的循环移位序列对应的控制信息；

其中，所述控制信息包括以下信息中的至少一种信息：循环前缀CP长度、对数据进行加扰的扰码序号、以及导频码信息。

基于上述任一实施例，处理模块52根据前导码中的长前导码，进行频偏估计，包括：

针对每个接收序列，计算接收序列与已确定的小数倍频偏估计得到的相位偏移值的乘积，将得到的序列作为中间序列；以定时估计得到的所述长前导码的起始位置为起始点，从所述中间序列中取出长度为所述前导码中的长序列对应的采样长度的子序列；根据设定的滑动点，分别从所述子序列中取长度为所述前导码中的长序列对应的有效带宽长度的滑动序列，并分别计算每个所述滑动序列与基序列对应的频域序列的互相关值；以及

根据每个接收序列对应的互相关值，确定出整数倍频偏值。

较佳地，处理模块52根据每个接收序列对应的互相关值，确定出整数倍频偏值，包括：

针对每个接收序列，确定该接收序列对应的互相关值中的最大值与除所述最大值之外的其他互相关值的平均值的比值是否达到设定阀值；以及

根据预先设定的滑动点与频偏值的对应关系，将达到设定阈值的最大互相关值对应的滑动点对应的频偏值确定为所述整数倍频偏值。

基于上述任一实施例，所述长序列为m序列、或者Zadoff-Chu序列。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了另一种接收端设备，如图6所示，包括：

处理器600，用于读取存储器620中的程序，执行下列过程：

通过收发机610接收发送端发送的包含前导码的数据序列；以及根据所述前导码中的长前导码，进行定时估计和/或频偏估计；

其中，所述长前导码中依次包括前缀、长序列和后缀，其中所述前缀中的序列与所述长序列中与所述前缀相距第一设定长度的序列相同，所述后缀中的序列与所述长序列中与所述后缀相距第二设定长度的序列相同。

收发机610，用于在处理器600的控制下接收和发送数据。

其中，在图6中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器600代表的一个或多个处理器和存储器620代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机610可以是多个元件，即包括发送机和收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器600负责管理总线架构和通常的处理，存储器620可以存储处理器600在执行操作时所使用的数据。

在实施中，处理器600根据所述前导码中的长前导码，进行定时估计，包括：

计算接收序列与其移位序列的自相关值，将自相关值大于设定阈值的接收序列的接收时刻确定为第一定位位置，以及计算接收序列与所述长序列对应的基序列的互相关值，将峰值对应的接收序列的接收时刻确定为第二定位位置；其中，所述接收序列为不同时刻接收到的数据序列，所述移位序列与所述接收序列的间隔长度为前导码中的长序列的长度；

计算所述第一定位位置与所述第二定位位置的位置差，根据所述位置差，确定出生成所述长序列的循环移位序列；以及

将所述第二定位位置，与生成所述长序列的循环移位序列和所述基序列的自相关的峰值对应的接收序列的接收时刻的差值确定为所述长前导码的起始位置。

较佳地，处理器600计算接收序列与所述长序列对应的基序列的互相关值，将峰值对应的接收序列的接收时刻确定为第二定位位置，包括：

计算接收序列与基序列的互相关值，将最大的互相关值对应的接收序列的接收时刻作为所述峰值对应的接收序列的接收时刻；或者，

计算接收序列与基序列的互相关值，将第一个达到设定的门限值的互相关值对应的接收序列的接收时刻作为所述峰值对应的接收序列的接收时刻。

较佳地，处理器600根据所述位置差，确定出生成所述长序列的循环移位序列，包括：

获取所述基序列中每个循环移位序列与所述基序列的自相关峰的位置；

分别计算所述位置差与每个所述循环移位序列对应的自相关峰的位置的差值；以及，

将得到的最小差值对应的循环移位序列，确定为生成所述长序列的循环移位序列。

较佳地，处理器600确定出生成长前导码中的长序列的循环移位序列之后，还用于：

根据预先设定的序号移位序列与控制信息的对应关系，确定生成所述长序列的循环移位序列对应的控制信息；

其中，所述控制信息包括以下信息中的至少一种信息：CP长度、对数据进行加扰的扰码序号、以及导频码信息。

基于上述任一实施例，处理器600根据所述前导码中的长前导码，进行频偏估计，包括：

针对每个接收序列，计算接收序列与已确定的小数倍频偏估计得到的相位偏移值的乘积，将得到的序列作为中间序列；以定时估计得到的所述长前导码的起始位置为起始点，从所述中间序列中取出长度为所述前导码中的长序列对应的采样长度的子序列；根据设定的滑动点，分别从所述子序列中取长度为所述前导码中的长序列对应的有效带宽长度的滑动序列，并分别计算每个所述滑动序列与基序列对应的频域序列的互相关值；以及

根据每个接收序列对应的互相关值，确定出整数倍频偏值。

较佳地，处理器600根据每个接收序列对应的互相关值，确定出整数倍频偏值，包括：

针对每个接收序列，确定该接收序列对应的互相关值中的最大值与除所述最大值之外的其他互相关值的平均值的比值是否达到设定阀值；以及

根据预先设定的滑动点与频偏值的对应关系，将达到设定阈值的最大互相关值对应的滑动点对应的频偏值确定为所述整数倍频偏值。

基于上述任一实施例，所述长序列为m序列、或者Zadoff-Chu序列。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明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 (16)

1.一种同步估计方法，其特征在于，该方法包括：

接收发送端发送的包含前导码的数据序列；

根据所述前导码中的长前导码，进行定时估计和/或频偏估计；

其中，所述长前导码中依次包括前缀、长序列和后缀，其中所述前缀中的序列与所述长序列中和所述前缀相距第一设定长度的序列相同，所述后缀中的序列与所述长序列中和所述后缀相距第二设定长度的序列相同。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述前导码中的长前导码，进行定时估计，包括：

计算接收序列与其移位序列的自相关值，将自相关值大于设定阈值的接收序列的接收时刻确定为第一定位位置，以及计算接收序列与所述长序列对应的基序列的互相关值，将峰值对应的接收序列的接收时刻确定为第二定位位置；其中，所述接收序列为不同时刻接收到的数据序列，所述移位序列与所述接收序列的间隔长度为前导码中的长序列的长度；

计算所述第一定位位置与所述第二定位位置的位置差，根据所述位置差，确定出生成所述长序列的循环移位序列；

将所述第二定位位置，与生成所述长序列的循环移位序列和所述基序列的自相关的峰值对应的接收序列的接收时刻的差值确定为所述长前导码的起始位置。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，计算接收序列与所述长序列对应的基序列的互相关值，将峰值对应的接收序列的接收时刻确定为第二定位位置，包括：

计算接收序列与基序列的互相关值，将最大的互相关值对应的接收序列的接收时刻作为所述峰值对应的接收序列的接收时刻；或者，

计算接收序列与基序列的互相关值，将第一个达到设定的门限值的互相关值对应的接收序列的接收时刻作为所述峰值对应的接收序列的接收时刻。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述位置差，确定出生成所述长序列的循环移位序列，包括：

获取所述基序列中每个循环移位序列与所述基序列的自相关峰的位置；

分别计算所述位置差与每个所述循环移位序列对应的自相关峰的位置的差值；

将得到的最小差值对应的循环移位序列，确定为生成所述长序列的循环移位序列。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，确定出生成所述长序列的循环移位序列之后，该方法还包括：

根据预先设定的序号移位序列与控制信息的对应关系，确定生成所述长序列的循环移位序列对应的控制信息；

其中，所述控制信息包括以下信息中的至少一种信息：循环前缀CP长度、对数据进行加扰的扰码序号、以及导频码信息。

6.如权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，根据所述前导码中的长前导码，进行频偏估计，包括：

针对每个接收序列，计算接收序列与已确定的小数倍频偏估计得到的相位偏移值的乘积，将得到的序列作为中间序列；以定时估计得到的所述长前导码的起始位置为起始点，从所述中间序列中取出长度为所述长序列对应的采样长度的子序列；根据设定的滑动点，分别从所述子序列中取长度为所述前导码中的长序列对应的有效带宽长度的滑动序列，并分别计算每个所述滑动序列与基序列对应的频域序列的互相关值；

根据每个接收序列对应的互相关值，确定出整数倍频偏值。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，根据每个接收序列对应的互相关值，确定出整数倍频偏值，包括：

针对每个接收序列，确定该接收序列对应的互相关值中的最大值与除所述最大值之外的其他互相关值的平均值的比值是否达到设定阀值；

根据预先设定的滑动点与频偏值的对应关系，将达到设定阈值的最大互相关值对应的滑动点对应的频偏值确定为所述整数倍频偏值。

8.如权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述长序列为m序列、或者Zadoff-Chu序列。

9.一种接收端设备，其特征在于，该设备包括：

接收模块，用于接收发送端发送的包含前导码的数据序列；

处理模块，用于根据所述前导码中的长前导码，进行定时估计和/或频偏估计；

其中，所述长前导码中依次包括前缀、长序列和后缀，其中所述前缀中的序列与所述长序列中与所述前缀相距第一设定长度的序列相同，所述后缀中的序列与所述长序列中与所述后缀相距第二设定长度的序列相同。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述处理模块根据所述前导码中的长前导码，进行定时估计，包括：

计算接收序列与其移位序列的自相关值，将自相关值大于设定阈值的接收序列的接收时刻确定为第一定位位置，以及计算接收序列与所述长序列对应的基序列的互相关值，将峰值对应的接收序列的接收时刻确定为第二定位位置；其中，所述接收序列为不同时刻接收到的数据序列，所述移位序列与所述接收序列的间隔长度为前导码中的长序列的长度；

计算所述第一定位位置与所述第二定位位置的位置差，根据所述位置差，确定出生成所述长序列的循环移位序列；以及

将所述第二定位位置，与生成所述长序列的循环移位序列和所述基序列的自相关的峰值对应的接收序列的接收时刻的差值确定为所述长前导码的起始位置。

11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述处理模块计算接收序列与所述长序列对应的基序列的互相关值，将峰值对应的接收序列的接收时刻确定为第二定位位置，包括：

计算接收序列与基序列的互相关值，将最大的互相关值对应的接收序列的接收时刻作为所述峰值对应的接收序列的接收时刻；或者，

计算接收序列与基序列的互相关值，将第一个达到设定的门限值的互相关值对应的接收序列的接收时刻作为所述峰值对应的接收序列的接收时刻。

12.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述处理模块根据所述位置差，确定出生成所述长序列的循环移位序列，包括：

获取所述基序列中每个循环移位序列与所述基序列的自相关峰的位置；

分别计算所述位置差与每个所述循环移位序列对应的自相关峰的位置的差值；以及

将得到的最小差值对应的循环移位序列，确定为生成所述长序列的循环移位序列。

13.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述处理模块确定出生成所述长序列的循环移位序列之后，还用于：

根据预先设定的序号移位序列与控制信息的对应关系，确定生成所述长序列的循环移位序列对应的控制信息；

其中，所述控制信息包括以下信息中的至少一种信息：循环前缀CP长度、对数据进行加扰的扰码序号、以及导频码信息。

14.如权利要求9～13任一项所述的设备，其特征在于，所述处理模块根据所述前导码中的长前导码，进行频偏估计，包括：

针对每个接收序列，计算接收序列与已确定的小数倍频偏估计得到的相位偏移值的乘积，将得到的序列作为中间序列；以定时估计得到的所述长前导码的起始位置为起始点，从所述中间序列中取出长度为所述前导码中的长序列对应的采样长度的子序列；根据设定的滑动点，分别从所述子序列中取长度为所述前导码中的长序列对应的有效带宽长度的滑动序列，并分别计算每个所述滑动序列与基序列对应的频域序列的互相关值；以及

根据每个接收序列对应的互相关值，确定出整数倍频偏值。

15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述处理模块根据每个接收序列对应的互相关值，确定出整数倍频偏值，包括：

针对每个接收序列，确定该接收序列对应的互相关值中的最大值与除所述最大值之外的其他互相关值的平均值的比值是否达到设定阀值；以及

根据预先设定的滑动点与频偏值的对应关系，将达到设定阈值的最大互相关值对应的滑动点对应的频偏值确定为所述整数倍频偏值。

16.如权利要求9～13任一项所述的设备，其特征在于，所述长序列为m序列、或者Zadoff-Chu序列。