CN111034142A - 产生和检测前导码符号的装置和方法 - Google Patents

产生和检测前导码符号的装置和方法 Download PDF

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Abstract

一种用于在正交频分复用(OFDM)系统中产生前导码符号的方法和装置，其通过以下操作来实现：通过对频域中的预设序列执行逆快速傅里叶变换(IFFT)来在时域中产生第一主体序列；通过对第一主体序列中的预设部分中的样本进行复制来产生第一后缀；通过对剩余部分的至少一部分中的样本进行复制来产生第一前缀，剩余部分是通过从第一主体序列中排除预设部分而获得的；以及，基于第一主体序列、第一前缀和第一后缀的组合来产生多个符号。

Description

产生和检测前导码符号的装置和方法
技术领域
本公开涉及产生和检测前导码符号的装置和方法，并且更具体地涉及对失真鲁棒的产生和检测前导码符号的装置和方法。
背景技术
基于正交频分复用(OFDM)的通信系统将串行输入的数据流转换为多个并行数据流，并通过将多个并行数据流承载在具有相互正交性的多个子载波上来同时发送多个并行数据流。通过这样做，可以提高数据传输，并且符号间隔可以比单个载波信号的符号间隔宽，由此可以减小相邻符号之间的干扰，从而即使在多径信道中也能够进行可靠的解调。在这种情况下，需要时频同步以准确地解调从基于OFDM的传输设备发送的信号。
基于OFDM的通信系统通过使用所接收的信号与接收设备预先获得的信号(例如，相位参考符号)之间的相关性检测时间同步，执行用于检测帧的开始时间点的初始同步和用于检测符号的开始位置的符号同步。
然而，为了在基于OFDM的通信系统中传输音频/视频(AV)流，必须保证用于批量数据传输的数据传输效率以及发送和接收网络的鲁棒性。
发明内容
技术方案
根据本公开的一方面，一种前导码符号产生方法包括：通过对频域中的预设序列执行逆快速傅里叶变换IFFT来在时域中产生第一主体序列；通过对第一主体序列中的预设部分中的样本进行复制来产生第一后缀；通过对剩余部分的至少一部分中的样本进行复制来产生第一前缀，剩余部分是通过第一主体序列中排除预设部分而获得的；以及基于第一主体序列、第一前缀和第一后缀的组合来产生多个符号。
有益效果
提供了对失真鲁棒的产生和检测前导码符号的装置和方法。
附图说明
根据结合附图的以下描述，本公开的某些实施例的上述和其他方面、特征以及优点将更清楚，在附图中：
图1示出了无线局域网(LAN)通信系统的前导码结构；
图2示出了高级电视系统委员会(ATSC)3.0广播系统的前导码结构；
图3示出了根据实施例的前导码结构；
图4是根据实施例的前导码符号产生装置产生前导码符号的方法的框图；
图5是根据实施例的前导码符号检测装置检测前导码符号的方法的框图；
图6示出了根据实施例的由前导码符号检测装置产生的前导码的延迟序列；
图7示出了根据实施例的前导码符号检测装置的相关输出；
图8是根据实施例的前导码符号产生方法的流程图；
图9是根据实施例的前导码符号检测方法的流程图；
图10是根据实施例的前导码符号产生装置的框图；以及
图11是根据实施例的前导码符号检测装置的框图。
具体实施方式
提供了对失真鲁棒的产生和检测前导码符号的装置和方法。
提供了一种非暂时性计算机可读记录介质，其上记录有用于执行该方法的计算机可读程序。
附加方面部分地将在以下描述中阐述，且部分地将通过该描述而清楚，或者可以通过实践所呈现的实施例来获知。
根据本公开的一方面，一种前导码符号产生方法包括：通过对频域中的预设序列执行逆快速傅里叶变换IFFT来在时域中产生第一主体序列；通过对第一主体序列中的预设部分中的样本进行复制来产生第一后缀；通过对剩余部分的至少一部分中的样本进行复制来产生第一前缀，剩余部分是通过从第一主体序列中排除预设部分而获得的；以及基于第一主体序列、第一前缀和第一后缀的组合来产生多个符号。
预设部分可以与从第一主体序列的初始点到第一主体序列的预设点的部分相对应。
第一主体序列的长度可以和第一前缀的长度与第一后缀的长度之和相同。
多个符号可以包括第一符号、第二符号和第三符号，第一符号可以包括第一主体序列，第二符号可以包括第一主体序列，并且第三符号可以包括与第一主体序列不同的第二主体序列。
可以按照第一前缀、第一主体序列和第一后缀的顺序来配置第一符号的序列，可以按照第一后缀、第一前缀和第一主体序列的顺序来配置第二符号的序列，可以按照第二前缀、第二主体序列和第二后缀的顺序配置第三符号的序列，并且第二前缀的长度、第二主体序列的长度和第二后缀的长度可以分别对应于第一前缀的长度、第一主体序列的长度和第一后缀的长度。
第一主体序列的长度可以对应于128快速傅里叶变换FFT大小。
多个符号可以包括其中多个样本信号被重复的训练符号。
根据本公开的另一方面，在正交频分复用(OFDM)系统中检测前导码符号的方法包括：接收包括多个符号的前导码，该多个符号是基于第一主体序列、第一前缀和第一后缀的组合而产生的；通过顺序地延迟所接收的前导码的序列来产生延迟序列；通过使所接收的前导码的序列与延迟序列互相关来计算相关值；以及基于该相关值，检测多个符号的位置，其中，第一后缀与第一主体序列中的预设部分中的样本相对应，第一前缀与剩余部分的至少一部分中的样本相对应，剩余部分是通过从第一主体序列中排除预设部分而获得的。
预设部分可以与从第一主体序列的初始点到第一主体序列的预设点的部分相对应。
产生延迟序列可以包括：通过将所接收的前导码的序列延迟第一主体序列的长度来产生第一延迟序列；通过将所接收的前导码的序列延迟第一主体序列的长度与第一后缀的长度之和来产生第二延迟序列；以及通过将所接收的前导码的序列延迟第一后缀的长度来产生第三延迟序列。
计算相关值可以包括：通过将第一延迟序列、第二延迟序列和第三延迟序列中的每一个与所接收的前导码的序列进行复共轭计算，然后将运行平均滤波器应用于复共轭计算的结果，来计算多个相关值。
检测多个符号的位置可以包括：通过对多个相关值执行延迟求和来形成最大相关峰值；根据最大相关峰值超过预设阈值的时间点检测帧的初始点；以及根据最大相关峰值的位置检测多个符号的位置。
多个符号可以包括第一符号、第二符号和第三符号，第一符号可以包括第一主体序列，第二符号可以包括第一主体序列，并且第三符号可以包括与第一主体序列不同的第二主体序列。
可以按照第一前缀、第一主体序列和第一后缀的顺序来配置第一符号的序列，可以按照第一后缀、第一前缀和第一主体序列的顺序来配置第二符号的序列，可以按照第二前缀、第二主体序列和第二后缀的顺序配置第三符号的序列，并且第二前缀的长度、第二主体序列的长度和第二后缀的长度可以分别对应于第一前缀的长度、第一主体序列的长度和第一后缀的长度。
根据本公开的另一方面，用于在正交频分复用OFDM系统中产生前导码符号的装置包括：主体序列产生器，被配置为通过对频域中的预设序列执行逆快速傅里叶变换IFFT来在时域中产生第一主体序列；以及符号产生器，被配置为：通过对第一主体序列中的预设部分中的样本进行复制来产生第一后缀；通过对剩余部分的至少一部分中的样本进行复制来产生第一前缀，剩余部分是通过从第一主体序列中排除预设部分而获得的；以及基于第一主体序列、第一前缀和第一后缀的组合来产生多个符号。
预设部分可以与从第一主体序列的初始点到第一主体序列的预设点的部分相对应。
根据本公开的另一方面，用于在正交频分复用OFDM系统中检测前导码符号的装置包括：接收机，被配置为接收包括多个符号的前导码，多个符号是基于第一主体序列、第一前缀和第一后缀的组合而产生的；延迟器，被配置为通过顺序地延迟所接收的前导码的序列来产生延迟序列；以及检测器，被配置为通过使所接收的前导码的序列与延迟序列互相关来计算相关值，并且基于相关值来检测多个符号的位置，其中，第一后缀与第一主体序列中的预设部分中的样本相对应，第一前缀与剩余部分的至少一部分中的样本相对应，剩余部分是通过从第一主体序列中排除预设部分而获得的。
预设部分可以与从第一主体序列的初始点到第一主体序列的预设点的部分相对应。
根据本公开的另一方面，一种非暂时性计算机可读记录介质包括其上记录有程序的记录介质，该程序在由计算机执行时执行所述方法。
本发明的实施方式
本公开中使用的术语是本领域中当前广泛使用的通用术语，但是该术语可以根据本领域技术人员的意图、先例或本领域中的新技术而改变。此外，申请人可以选择指定术语，并且在这种情况下，将在详细说明中描述其详细含义。因此，本公开中使用的术语不应理解为简单的名称，而是应基于该术语的含义和整体描述来理解。
在整个说明书中，还将理解的是，当组件“包括”一元件时，除非另有相反的描述，否则应当理解为，该组件不排除另一元件，而是还可以包括另一元件。此外，诸如“...单元”、“...模块”之类的术语指代执行至少一个功能或操作的单元，并且该单元可以被实现为硬件或软件或者硬件和软件的组合。
现在详细参考实施例，在附图中示出了实施例的示例，其中，在整个附图中类似的附图标记指代类似的元件。在这点上，呈现的实施例可以具有不同形式，并且不应当被解释为受限于本文所阐述的描述。因此，下面仅通过参考附图描述实施例，以说明各个方面。本文中所使用的术语“和/或”包括关联列出项目中的一个或多个项目的任意和所有组合。
在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施例。
图1示出了无线局域网(LAN)通信系统的前导码结构。
与实施例相关的无线LAN通信系统包括能够通过同步彼此通信的一组站点。在这种情况下，站点之间的通信可以是使用2.4-GHz/5-GHz非许可频段的基于电气和电子工程师协会(IEEE)802.11a/b/g/n/ac标准的Wi-Fi通信。
无线LAN通信系统中的站点指示包括用于无线媒体的媒体接入控制(MAC)接口和物理层接口在内的逻辑实体，并且可以包括接入点和非接入点。接入点是通过无线媒体向站点提供对分发系统的接入的实体。接入点可以被称为集中式控制器、基站、节点B、基站收发机系统(BTS)、站点控制器等。非接入点可以被称为终端、无线发送/接收单元、用户设备、移动台、移动终端、移动订户单元等。
现在将描述在无线LAN通信系统的通信中使用的帧(或分组)100的前导码110的结构。
无线LAN通信系统的帧100包括前导码110。前导码110位于帧100的头部处，并且可以用于成功地检测由无线信道失真的信号并进行同步。
前导码110顺序地包括短训练字段(STF)120、长训练字段(LTF)130和信号字段140。数据部分150可以通过跟在前导码110之后而位于帧100中。
STF 120、LTF 130和信号字段140中的每一个可以包括至少一个正交频分复用(OFDM)符号的整数倍。
STF 120可以具有其中由32个样本组成的t被重复10次的结构，其中，可以通过在频域中以4个样本间隔(four-sample intervals)插入约定的序列并随后执行快速傅里叶变换(FFT)以获得32个重复的样本来配置t。
LTF 130具有其中由128个样本组成的T被重复两次的结构，并且可以将32个样本长度的保护间隔(GI)插入到LTF 130的头部中。GI用于保证接收设备(例如，客户端站点或接入点)中的OFDM的正交性，并且最小化或消除由于在其上发送OFDM符号的通信信道中的多径传播而引起的符号之间的干扰。
信号字段140可以具有144个样本的长度，并且包括用于对数据部分150进行解码的格式化信息。
包括STF 120、LTF 130和信号字段140在内的前导码110的总长度可以是784个样本。与广播系统中使用的前导码的长度相比，前导码110的该长度相对更短。
可以在使用2.4-GHz/5-GHz非许可频带的基于IEEE 802.11a/b/g/n/ac标准的通信系统中发送和接收前导码110。通常，使用2.4-GHz/5-GHz频带的Wi-Fi通信系统旨在在移动环境中进行双向通信，并且传输失败的分组可以通过五到七次重传来恢复。因此，前导码110的信号检测性能要求相对来说不是很高，并且可以根据前导码110的信号检测性能要求来限制最鲁棒数据的可解码信噪比(SNR)。
然而，在用于传输音频视频(AV)流的情况下，低延时和无缝数据传输是必需的，因此，需要比基于重传的通信系统更鲁棒的通信系统。也就是说，为了成功地发送和接收整个帧100，需要首先发送和接收对失真鲁棒的前导码110。
可以根据广播系统的前导码结构来构想对失真鲁棒的前导码110的结构。例如，广播系统旨在在静态环境中进行单向通信，因此，倾向于将其设计为以非常高的成功率保证数据而没有重传。在下文中，将描述高级电视系统委员会(ATSC)3.0广播系统的前导码结构。
图2示出了ATSC 3.0广播系统的前导码结构。
ATSC 3.0是实现多信道广播和双向服务的数字TV广播标准，并且是一种能够通过使用互联网协议(IP)来以高速进行高图像质量图像数据传输的协议。
参考图2，示出了在ATSC 3.0广播系统中使用的帧的前导码200。前导码200可以包括一个或多个引导程序(bootstrap)。例如，前导码200可以包括引导程序BS0、BS1、BS2和BS3。
在这种情况下，每个引导程序包括OFDM符号，并且构成每个引导程序的OFDM符号的FFT大小可以相等地为2048。
参考图2，每个引导程序包括符号A 210、符号B 220和符号C 230。符号A 210是构成每个引导程序的主体，而符号B 220和符号C 230是从符号A 210的一部分复制而来的符号。
在ATSC 3.0广播系统的前导码200的结构中，符号B 220和符号C 230可以与符号A210的尾部处的样本相对应。在这种情况下，前导码200的引导程序BS0可以具有符号C-A-B的结构，并且前导码200的引导程序BS1、BS2和BS3可以具有符号B-C-A的结构。
可以通过在频域中插入约定的序列并随后执行FFT来获取每个引导程序的符号A210。对于信号检测和同步，可以总是将相同的序列插入到引导程序BS0中，并且对于信令信息传输等，可以将不同的序列插入到引导程序BS1、BS2和BS3中。
在ATSC 3.0广播系统中，每个引导程序的符号长度可以是3,072个样本，并且前导码200的总长度可以是12,288个样本。也就是说，与已经参考图1描述的无线LAN通信系统的前导码110的长度相比，ATSC 3.0广播系统的前导码200的长度相对更长。
通过前导码200的上述结构，ATSC 3.0广播系统可以无需重传而以非常高的成功率保证数据发送和接收。ATSC 3.0广播系统可以适用于针对AV流传输的通信系统。然而，当ATSC 3.0广播系统的前导码200的设计结构未经修改地应用于2.4-GHz/5-GHz频带通信系统时，前导码200的长度太长，由此会发生处理延迟，并且会增加接收机的复杂度。因此，在不进行修改的情况下，在2.4-GHz/5-GHz频带通信系统中使用ATSC 3.0广播系统的前导码200的设计结构会使得成本增加。
本公开提出了可应用于在2.4-GHz/5-GHz频带中传输AV流的通信系统的新颖的前导码结构、以及能够接收该新颖结构的前导码的接收机的配置。根据实施例，实现了比通用Wi-Fi通信系统中的前导码信号检测性能更鲁棒的信号检测性能，并且即使在低SNR区域中，也可以在不重传的情况下实现无缝数据传输。
图3示出了根据实施例的前导码结构。
参考图3，示出了在用于传输AV流的通信系统中可使用的前导码300的结构。前导码300可以与多个数据符号一起构成一个分组。
根据实施例，前导码300包括一个或多个OFDM符号。例如，前导码300可以包括符号P0 310、符号P1 330和符号P2 350。在这种情况下，如下所述，符号P0 310、P1 330和P2 350中的每一个的内部序列结构可以彼此不同。
根据实施例，符号P0 310、P1 330和P2 350中的每一个可以由具有多个符号的集合组成。根据实施例，符号P0 310、P1 330和P2 350可以共同包括主体序列。在实施例中，该主体序列可以是第一主体序列和/或第二主体序列。例如，第一主体序列可以表示为符号A，并且第二主体序列可以表示为符号A′。在这种情况下，符号A′可以是与符号A的序列的符号不同的序列的符号。
根据实施例，符号P0 310可以包括：作为主体序列的符号A 312；作为后缀(或循环后缀)的符号B 314；以及作为前缀(或循环前缀)的符号C 316。在实施例中，符号A 312可以是第一主体序列，符号B 314可以是第一后缀，并且符号C 316可以是第一前缀。
根据实施例，通过对频域中的预设序列执行逆FFT(IFFT)以将该预设序列转换到时域来产生符号A 312。根据实施例，符号A 312的样本长度可以表示为N_A 322。例如，N_A322可以基于40-MHz带宽具有128FFT大小。下文将参考图4描述产生符号A 312的详细方法。
根据实施例，可以从符号A 312中的第一部分中的样本复制出符号B 314。在这种情况下，该第一部分可以被预设，并且可以对应于与符号A 312的头部相对应的样本。例如，可以从与从符号A 312的初始点到符号A 312的某个点(例如，预设点)的部分相对应的样本复制出符号B 314。根据实施例，从符号A 312复制出的符号B 314的样本长度可以表示为N_B 324。例如，N_B 324可以具有56个样本。
根据实施例，可以从符号A 312中的第二部分中的样本复制出符号C 316。在这种情况下，该第二部分可以通过从符号A 312中排除与符号B 314相对应的部分来指示剩余部分的至少一部分。例如，符号C 316可以对应于与符号A 312的尾部相对应的样本。换句话说，可以从与从符号A 312的某个点到符号A 312的终点的部分相对应的样本复制出符号C316。根据实施例，从符号A 312复制出的符号C 316的样本长度可以表示为N_C 326。例如，N_C 326可以具有72个样本。
根据实施例，符号B 314的长度和符号C 316的长度之和可以与符号A 312的长度相同。换句话说，N_B 324和N_C 326之和可以与N_A 322相同。在这种情况下，基于符号A312的某个点，与符号A 312的头部相对应的部分可以对应于符号B 314，并且与符号A 312的尾部相对应的部分可以对应于符号C 316。然而，符号A 312的长度、符号B 314的长度和符号C 316的长度之间的关系不限于上述实施例，并且可以以各种组合形式存在。例如，根据另一实施例，从符号A 312的一部分复制出的符号B 314和符号C 316的长度之和可以比符号A 312的长度更长。根据另一实施例，从符号A 312的一部分复制出的符号B 314和符号C 316的长度之和可以小于符号A 312的长度。换句话说，与符号A 312中的符号B 314相对应的部分的终点不必匹配于与符号A 312中的符号C 316相对应的部分的初始点。
然而，可以优选的是，将与符号A 312的样本长度相比较的符号B 314的样本长度和与符号A 312的样本长度相比较的符号C 316的样本长度设置得较大，以提高前导码符号接收侧的相关增益。因此，根据实施例，对于前导码符号，可以将N_B/N_A的值和N_C/N_A的值设置得较大。
根据实施例，可以按照作为前缀的符号C 316、作为主体序列的符号A 312和作为后缀的符号B 314的顺序来配置符号P0 310的序列结构。
根据实施例，符号P1 330可以包括符号A 332、符号B 334和符号C 336。在这种情况下，符号P1 330中的符号A 332、符号B 334和符号C 336可以分别对应于符号P0 310中的符号A 312、符号B 314和符号C 316。也就是说，根据实施例，可以将与符号P0 310中的符号A 312的序列相同的序列插入到符号P1 330中的符号A 332中。
根据实施例，可以按照符号B 334、符号C 336和符号A 332的顺序来配置符号P1330的序列结构。
根据实施例，符号P2 350可以包括作为主体序列的符号A′352、符号B′354和符号C′356。在实施例中，符号A′352可以是第二主体序列，符号B′354可以是第二后缀，并且符号C′356可以是第二前缀。在这种情况下，符号P2 350中的符号A′352可以与符号P0 310中的符号A 312不同。也就是说，符号A′352可以是与符号A 312的序列结构相似或不同的序列结构。
根据实施例，通过使符号P2 350的主体序列(即，符号A′352)与符号P0 310的主体序列(即，符号A 312)不同，可以在保持信号检测和同步性能的同时发送附加的信令信息。根据实施例，符号A′352与符号A 312不同，因此，符号B′354和符号C′356也可以分别不同于符号B 314和符号C 316。然而，通过复制符号A′352的一部分来产生符号P2 350的符号B′354和符号C′356的处理可以与产生符号P0 310的符号A 312、符号B 314和符号C 316或P1330的符号A 332、符号B 334和符号C 336的处理相同。因此，符号A′352的长度、符号B′354的长度和符号C′356的长度可以分别与符号A 312或332的长度、符号B 314或334和符号C316或336的长度相同。
根据实施例，可以按照符号C′356、符号A′352和符号B′354的顺序来配置符号P2350的序列结构。
如上所述，已经描述了根据实施例的符号P0 310、符号P1 330和符号P2 350中的每一个的内部序列结构。根据实施例，符号P0 310和符号P2 350可以具有相似的C-A-B结构，并且符号P1 330可以具有B-C-A结构。此外，根据实施例，符号P0 310和符号P1 330的主体序列彼此相同，但是符号P0 310和符号P2 350的主体序列可以彼此不同。下文将参考图5至图7详细描述上述前导码符号结构有助于改善信号检测和同步性能的方面。
图4是根据实施例的前导码符号产生装置400产生前导码符号的方法的框图。
如上所述，前导码包括位于每个帧开始的部分处的OFDM符号，以便能够进行服务发现、近似时间同步、频率偏移量估计和初始信道估计。在这种情况下，可以基于频域中的预设序列来产生OFDM符号。
参考图4，前导码符号产生装置400包括序列产生器405。根据实施例，序列产生器405可以包括伪噪声(PN)序列产生器412和Zadoff-Chu(ZC)序列产生器422。序列产生器405可以产生签名序列，该签名序列包括由PN序列产生器412产生的PN序列和由ZC序列产生器422产生的ZC序列。根据实施例，PN序列和ZC序列可以由乘法器430组合，并且组合的序列可以由子载波映射器440映射到OFDM符号的子载波。
根据实施例，通过第一输入410提供用于PN序列产生器412的种子值(seedvalue)，并且第二输入420提供用于ZC序列产生器422的根号。
PN序列指示表现出类似于随机噪声的特性的特性但具有规律(regular rule)的序列。因此，PN序列经常用于频谱扩展方案的移动通信。PN序列可以由PN序列产生器412产生为较长大小的序列，并且可以用于快速执行初始同步。也就是说，PN序列具有可用作标识符的特性。根据实施例，PN序列产生器412可以基于输出值来产生PN序列p(k)，该输出值是通过将预设输入值输入到移位寄存器并且在每个时钟处在移位寄存器中对输入值进行移位来输出的。例如，PN序列产生器412可以通过根据预设的基于原始多项式的电路关于从移位寄存器输出的输出值执行计算来产生PN序列。
对于ZC序列，可以使用具有良好的自相关和互相关特性的代码。ZC序列实现方法可以包括适用于硬件实现的坐标旋转数字计算机(CORDIC)方法等。该计算方法可以通过如下操作来实现：以ZC序列计算所需的精度对序列进行量化，然后将所获得的值存储在存储器中，以及使用查找表和比特移位计算。具有长度NZC的ZC序列z(k)由以下等式1定义。
[等式1]
Figure BDA0002380824610000121
其中，q表示根索引，NZC表示ZC序列的长度，k表示小于NZC的正数并确定ZC序列的特性。
由等式1定义的ZC序列用作为这样的代码，该代码成为前导码的基础，并通过离散傅立叶变换转换为频域中的信号。
根据实施例，产生的PN序列和ZC序列可以由乘法器430组合，并且以相对于OFDM符号的中心直流(DC)子载波产生反射对称性的方式映射到OFDM子载波。
根据实施例，IFFT模块450通过逆傅立叶变换将在频域中产生的签名频率转换到时域。在这种情况下，可以将转换为时域的初始符号表示为“主体流”或“符号A”。
根据实施例，符号产生器460在时域中形成OFDM符号。如以上参考图3所述，可以分析出：前导码中的每个OFDM符号由表示为A、B和C的三个部分组成。为了考虑接收机中的多径接收，可以通过在时域中复制OFDM符号的局部部分来形成OFDM符号。可以以如上所述的各种结构之一来形成前导码符号。例如，前导码符号可以具有C-A-B结构或B-C-A结构。
根据实施例，前导码符号产生装置400可以通过天线发送所产生的前导码符号。
图5是根据实施例的前导码符号检测装置500检测前导码符号的方法的框图。
根据实施例，前导码符号检测装置500可以接收由前导码符号产生装置400产生的前导码符号。
根据实施例，可以向三个延迟电路510、520和530中的每一个提供所接收的前导码序列。在这种情况下，该三个延迟电路510、520和530将前导码序列延迟分别与前导码符号的长度N_A、N_A+N_B和N_B相对应的数量个样本。根据实施例，可以通过对应于从音调产生电路提供的频率的调整对频率进行移位来实现序列延迟。
根据实施例，前导码符号检测装置500可以将前导码序列延迟分别与长度N_A、N_A+N_B和N_B相对应的数量个样本。此后，前导码符号检测装置500可以通过使用乘法器512、522和532将延迟了N_A、N_A+N_B和N_B的序列与所接收的前导码序列的共轭样本进行组合，以在所接收的前导码序列和在所接收的前导码序列之后的延迟序列之间形成相关性。
根据实施例，前导码符号检测装置500可以将乘法器512、522和532的输出输入到运行平均滤波器(running average filter)514、524和534。在这种情况下，运行平均滤波器514、524和534可以是功率归一化滤波器。如图5所示，运行平均滤波器514、524和534是从各自的延迟元件N_A、N_A+N_B和N_B开始形成的。运行平均滤波器514、524和534的输出可以形成运行平均相关值。
根据实施例，运行平均滤波器514、524和534的输出可以由延迟元件516、526和536延迟，由缩放元件放大，由加法器540相加，并且输出为输出550。在这种情况下，加法器540可以输出通过所接收的前导码序列与延迟序列之间的互相关而产生的峰值组合样本。该峰值组合样本可以指示通过对多个相关值执行延迟求和而获得的最大相关峰值。此外，可以通过输出550检测峰值，并且可以根据所检测的峰值来识别FFT触发点。此外，通过输出560，可以识别峰值的相位，并且可以确定精细频率偏移量(FFO)。此外，可以通过估计载波频率偏移量来执行频率同步。
根据实施例，当最大相关峰值超过预设阈值时，前导码符号检测装置500可以将最大相关峰值确定为帧的开始，并且将最大相关峰值超过阈值的时间点确定为帧的初始点。此外，根据实施例，前导码符号检测装置500可以根据最大相关峰值的位置检测所检测的帧中的多个OFDM符号的初始位置。
如上所述，根据实施例，前导码符号检测装置500可以基于通过使前导码序列和延迟序列互相关而获得的相关值来检测多个符号的位置。在这种情况下，所检测的多个符号可以符合以上参考图3描述的前导码符号结构。
图6示出了根据实施例的由前导码符号检测装置产生的前导码的延迟序列。
参考图6，示出了所接收的前导码序列610和三个延迟序列(例如，第一延迟序列、第二延迟序列和第三延迟序列620、630和640)。第一延迟序列620是通过将所接收的前导码序列610延迟N_A获得的，第二延迟序列630是通过将所接收的前导码序列610延迟N_A+N_B获得的，并且第三延迟序列640是通过将所接收的前导码序列610延迟N_B获得的。
根据实施例，由上述图5的前导码符号检测装置500产生的多个相关值可以包括：通过第一延迟序列620和所接收的前导码序列610之间的互相关而产生的第一相关值；通过第二延迟序列630和所接收的前导码序列610之间的互相关而产生的第二相关值；以及通过第三延迟序列640与所接收的前导码序列610之间的互相关而产生的第三相关值。
根据实施例，第一相关值的峰值可以在第1-1部分650、第1-2部分652和第1-3部分654中形成，第二相关值的峰值可以在第二部分660中形成，并且第三相关值的峰可以在第三部分670中形成。根据实施例，当两个序列的样本相同时，可以出现形成相关值的峰值的部分。
根据实施例，前导码符号检测装置500可以通过对第一相关值至第三相关值执行延迟求和来形成一个最大相关峰值。图7中示出了对第一相关值至第三相关值进行延迟求和的结果，并且因此在下文中对其进行描述。
根据实施例，前导码符号检测装置500可以通过检测最大相关峰值来进行同步，将所检测的最大相关峰值与预设阈值进行比较，并且当确定是有效信号时，完成信号检测。在这种情况下，随着序列之间的相关增益越高，最大相关峰值的值会越高，并且随着最大相关峰值的值越高，信号检测和同步性能会提高得更多。根据实施例，由于已经参考图3描述的前导码的结构特性，可以提高序列之间的相关增益。
参考图6，由于广泛地形成了其中分别形成相关值的峰值的第1-1部分650、第1-2部分652、第1-3部分654、第二部分660以及第三部分670，观察到序列之间的高相关增益。这种高相关增益可以是由循环后缀和循环前缀结构(即，符号B对应于与符号A的头部相对应的样本、且符号C对应于与符号A的尾部相对应的样本的结构)引起的。当从与作为主体序列的符号A的尾部相对应的样本复制出符号B和符号C两者时，其中分别形成相关值的峰值的部分可以比图6所示的第1-1部分650、第1-2部分652、第1-3部分654、第二部分660和第三部分670更窄。
根据实施例，在前导码符号中，作为符号P2的主体序列的符号A′可以具有与作为符号P0或P1的主体序列的符号A的结构不同的结构。因此，根据实施例，前导码符号检测装置500还可以从符号P2检测附加的相关增益。
根据实施例，在前导码符号中，N_B/N_A和N_C/N_A的值可以较大。也就是说，可以将与符号A的样本长度相比较的符号B的样本长度和与符号A的样本长度相比较的符号C的样本长度设置得较大。在这种情况下，两个互相关的序列的样本相同的部分会较宽。因此，根据实施例，前导码符号检测装置500可以输出高相关增益。
图7示出了根据实施例的前导码符号检测装置的相关输出。
参考图7，示出了两个互相关的前导码符号之间的相关输出710、720、730和740的相关峰值。相关输出710、720、730和740可以从前导码符号检测装置中的延迟相关器输出。
例如，相关输出710可以指示所接收的前导码序列610和第一延迟序列620之间的相关输出，相关输出720可以指示所接收的前导码序列610和第二延迟序列630之间的相关输出，并且输出730可以指示所接收的前导码序列610和第三延迟序列640之间的相关输出。此外，相关输出740可以指示通过对相关输出710、720和730进行延迟求和而计算的最大峰值、以及该最大峰值的样本索引750的位置。
可以使用最大峰值搜索算法来搜索与相关输出710、720和730的最大峰值的值相对应的样本索引。最大峰值搜索算法存储从过去到当前时间点的最大峰值信息和样本索引信息，并且当检测到新的最大峰值时，更新与所检测的新的最大峰值有关的信息。在这种情况下，当关于同步验证块检测到有效信号时，最大峰值信息和样本索引信息被初始化。
根据实施例，前导码符号检测装置可以将与通过最大峰值搜索算法取得的最大峰值的值相对应的样本索引750检测为信号的初始点。此后，前导码符号检测装置可以基于所检测的信号的初始点来处理后续数据符号。
图8是根据实施例的前导码符号产生方法的流程图。
在操作S810中，前导码符号产生装置400可以通过对频域中的预设序列执行IFFT来在时域中产生主体序列。
在操作S820中，前导码符号产生装置400可以通过对主体序列中的预设部分中的样本进行复制来产生后缀。
在操作S830中，前导码符号产生装置400可以通过对剩余部分的至少一部分中的样本进行复制来产生前缀，剩余部分是通过从主体序列中排除预设部分而得到的。
在操作S840中，前导码符号产生装置400可以基于主体序列、前缀和后缀的组合来产生多个符号。
图9是根据实施例的前导码符号检测方法的流程图。
在操作S910中，前导码符号检测装置500可以接收前导码，该前导码包括由主体序列、前缀和后缀的组合组成的多个符号。
在操作S920中，前导码符号检测装置500可以通过顺序地延迟所接收的前导码的序列来产生延迟序列。
在操作S930中，前导码符号检测装置500可以通过使所接收的前导码的序列与延迟序列互相关来计算相关值。
在操作S940中，前导码符号检测装置500可以基于相关值来检测多个符号的位置。
图10是根据实施例的前导码符号产生装置1000的框图。
根据实施例的前导码符号产生装置1000可以包括主体序列产生器1010和符号产生器1020。图10的前导码符号产生装置1000可以与图4的前导码符号产生装置400相对应。
根据实施例，主体序列产生器1010可以通过对频域中的预设序列执行IFFT来在时域中产生主体序列。根据实施例的主体序列产生器1010执行的操作可以与上文已经参考图4描述的产生符号A的操作相对应。
根据实施例，符号产生器1020可以通过对主体序列中的预设部分中的样本进行复制来产生后缀；通过对剩余部分的至少一部分中的样本进行复制来产生前缀，剩余部分是通过从主体序列中排除预设部分而得到的；并且基于主体序列、前缀和后缀的组合产生多个符号。
由根据实施例的符号产生器1020产生的多个符号的结构可以与参考图3描述的前导码符号结构相对应。也就是说，由符号产生器1020产生的前导码符号结构可以是循环后缀和循环前缀结构(即，符号B对应于与符号A的头部相对应的样本、且符号C对应于与符号A的尾部相对应的样本的结构)。此外，符号A′(为由符号产生器1020产生的前导码符号中的符号P2的主体序列)可以具有与作为符号P0或P1的主体序列的符号A的结构不同的结构。
图11是根据实施例的前导码符号检测装置1100的框图。
根据实施例的前导码符号检测装置1100可以包括接收机1110、延迟器1120和检测器1130。图11的前导码符号检测装置1100可以与图5的前导码符号检测装置500相对应。
根据实施例，接收机1110可以接收前导码，该前导码包括由主体序列、前缀和后缀的组合组成的多个符号。
根据实施例，延迟器1120可以通过顺序地延迟所接收的前导码的序列来产生延迟序列。
根据实施例，检测器1130可以通过使所接收的前导码的序列与延迟序列互相关来计算相关值，并且基于所计算的相关值来检测多个符号的位置。在这种情况下，所检测的多个符号可以符合以上参考图3描述的前导码符号结构。
根据实施例的装置可以包括：处理器、用于存储和执行程序数据的存储器、永久性存储设备(例如，磁盘驱动器)、用于与外部设备通信的通信端口以及用户接口(例如，触摸面板、按键和按钮)。由软件模块或算法实现的方法可以以在处理器中可执行的计算机可读代码或程序命令的形式存储在非暂时性计算机可读记录介质中。非暂时性计算机可读记录介质的示例包括磁存储介质(例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、软盘、硬盘等)和光学记录介质(例如，CD-ROM、数字多功能光盘(DVD)等)。非暂时性计算机可读记录介质也可以分布在网络耦接的计算机系统上，使得按照分布式方式存储和执行计算机可读代码。该介质可以被计算机读取，存储在存储器中，并被处理器执行。
本实施例可以用功能块和各种处理步骤来表示。这些功能块可以通过用于执行特定功能的各种数量的硬件和/或软件配置来实现。例如，本实施例可以采用用于在一个或多个处理器的控制下或通过其他控制设备执行各种功能的直接电路配置(例如，存储器、处理、逻辑和查找表)。如能够利用软件编程或软件元件来执行各种功能的组件一样，本实施例可以通过编程或脚本语言(例如，C、C++、Java或汇编程序)来实现，所述编程或脚本语言具有由数据结构、过程、例程和/或其他编程组件的组合实现的各种算法。可以利用在一个或多个处理器中执行的算法来实现功能方面。此外，本实施例可以采用现有技术来进行电子环境设置、信号处理和/或数据处理。诸如“机构”、“元件”、“装置”和“配置”之类的术语可以被广泛使用，并且不限于机械和物理配置。该术语可以包括与处理器相关联的一系列软件例程的含义。
应当理解的是，应仅以描述性意义而非限制性目的来考虑本文中描述的实施例。对每个实施例中的特征或方面的描述通常应当被看作可用于其他实施例中的其他类似特征或方面。
尽管已参考附图描述了一个或多个实施例，但本领域普通技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的多种改变。

Claims (15)

1.一种在正交频分复用OFDM系统中产生前导码符号的方法，所述方法包括：
通过对频域中的预设序列执行逆快速傅里叶变换IFFT来在时域中产生第一主体序列；
通过对所述第一主体序列中的预设部分中的样本进行复制来产生第一后缀；
通过对剩余部分的至少一部分中的样本进行复制来产生第一前缀，所述剩余部分是通过从所述第一主体序列中排除所述预设部分而获得的；以及
基于所述第一主体序列、所述第一前缀和所述第一后缀的组合来产生多个符号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预设部分与从所述第一主体序列的初始点到所述第一主体序列的预设点的部分相对应。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一主体序列的长度和所述第一前缀的长度与所述第一后缀的长度之和相同。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个符号包括第一符号、第二符号和第三符号，
所述第一符号包括所述第一主体序列，所述第二符号包括所述第一主体序列，以及
所述第三符号包括与所述第一主体序列不同的第二主体序列。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，按照所述第一前缀、所述第一主体序列和所述第一后缀的顺序配置所述第一符号的序列，
按照所述第一后缀、所述第一前缀和所述第一主体序列的顺序配置所述第二符号的序列，
按照第二前缀、所述第二主体序列和第二后缀的顺序配置所述第三符号的序列，并且
所述第二前缀的长度、所述第二主体序列的长度和所述第二后缀的长度分别对应于所述第一前缀的长度、所述第一主体序列的长度和所述第一后缀的长度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一主体序列的长度与128快速傅立叶变换FFT大小相对应。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个符号包括在其中多个样本信号被重复的训练符号。
8.一种在正交频分复用OFDM系统中检测前导码符号的方法，所述方法包括：
接收包括多个符号的前导码，所述多个符号是基于第一主体序列、第一前缀和第一后缀的组合而产生的；
通过顺序地延迟所接收的前导码的序列来产生延迟序列；
通过使所接收的前导码的序列与所述延迟序列互相关来计算相关值；以及
基于所述相关值，检测所述多个符号的位置，
其中，所述第一后缀与所述第一主体序列中的预设部分中的样本相对应，并且所述第一前缀与剩余部分的至少一部分中的样本相对应，所述剩余部分是通过从所述第一主体序列中排除所述预没部分而获得的。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述预设部分与从所述第一主体序列的初始点到所述第一主体序列的预设点的部分相对应。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，产生所述延迟序列包括：
通过将所接收的前导码的序列延迟所述第一主体序列的长度来产生第一延迟序列；
通过将所接收的前导码的序列延迟所述第一主体序列的长度与所述第一后缀的长度之和来产生第二延迟序列；以及
通过将所接收的前导码的序列延迟所述第一后缀的长度来产生第三延迟序列。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，计算所述相关值包括：通过将所述第一延迟序列、所述第二延迟序列和所述第三延迟序列中的每一个与所接收的前导码的序列进行复共轭计算，然后将运行平均滤波器应用于所述复共轭计算的结果，来计算多个相关值。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，检测所述多个符号的位置包括：
通过对所述多个相关值执行延迟求和来形成最大相关峰值；
根据所述最大相关峰值超过预设阈值的时间点检测帧的初始点；以及
根据所述最大相关峰值的位置检测所述多个符号的位置。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述多个符号包括第一符号、第二符号和第三符号，
所述第一符号包括所述第一主体序列，所述第二符号包括所述第一主体序列，并且
所述第三符号包括与所述第一主体序列不同的第二主体序列。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，按照所述第一前缀、所述第一主体序列和所述第一后缀的顺序配置所述第一符号的序列，
按照所述第一后缀、所述第一前缀和所述第一主体序列的顺序配置所述第二符号的序列，
按照第二前缀、所述第二主体序列和第二后缀的顺序配置所述第三符号的序列，并且
所述第二前缀的长度、所述第二主体序列的长度和所述第二后缀的长度分别对应于所述第一前缀的长度、所述第一主体序列的长度和所述第一后缀的长度。
15.一种在正交频分复用OFDM系统中产生前导码符号的装置，所述装置包括：
主体序列产生器，被配置为通过对频域中的预设序列执行逆快速傅里叶变换IFFT来在时域中产生第一主体序列；以及
符号产生器，被配置为：通过对所述第一主体序列中的预设部分中的样本进行复制来产生第一后缀；通过对剩余部分的至少一部分中的样本进行复制来产生第一前缀，所述剩余部分是通过从所述第一主体序列中排除所述预设部分而获得的；以及基于所述第一主体序列、所述第一前缀和所述第一后缀的组合来产生多个符号。
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