CN115835362A - 一种适用于超高速无线通信的帧同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于超高速无线通信系统的帧同步方法，该方法针对帧到达检测、帧定界、频偏估计展开了系统性联合设计，设计了两个状态机同时控制系统流程，提供了保护机制以避免在数据传输发生异常的情况下进行错误的帧定界及频偏估计。采用本发明提出的帧同步方法，可以实现超高速无线通信系统中数据的可靠传输。

Description

一种适用于超高速无线通信的帧同步方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，是一种适用于超高速无线通信的帧同步方法。

背景技术

随着信息化时代的发展，无线通信技术在生产生活中都扮演着日益重要的作用，对无线通信的质量和速率都有着越来越高的要求。在通信系统中，数据以流的形式从发端传送到收端，数据流被分为若干个帧，通信系统的收端首先要判断一帧是否到达，并对标识字段进行准确定位即帧定界，才能对数据做后续的处理。

为了进行高效帧同步以及其他相关处理，数据帧的头部一般需插入一段已知序列，被称为帧前导(preamble)。对于超高速无线通信，相关的标准都定义了类似于如图1所示的帧前导结构，如IEEE Std 802.15.3d、IEEE 802.11ad、IEEE 802.11ay等。图1中帧前导包含了同步域、帧定界域、信道估计域，同步域用于帧检测，由数段相同的序列a组成，这些重复的序列同时用于频偏估计；帧定界域作为帧标识字段，一般是一段与同步域所用序列相反的序列；信道估计域用于信道估计。其中，与帧同步相关的是同步域和帧定界域。

现有多种帧同步方案，典型地，专利“一种帧同步方法及装置”中，对当前周期接收到的IQ数据进行并行的复乘运算，获得对应于当前周期的一组差分相关值，然后对当前周期获得的差分相关值进行并行的相关运算，以获得对应于当前周期的一组相关值，根据获得的两组或两组以上相关值，基于帧同步状态机进行帧同步处理；专利“超帧帧同步的方法及装置”中，利用多个状态机搜索满足帧头图案要求的位置作为候选帧头的位置，然后进行候选帧头的符合性判断，在搜索到帧头的情况下进行帧同步。

现有帧同步方案主要处理帧到达检测，缺乏系统性考虑。首先，帧前导同步域同时用于帧到达检测和频偏估计，二者密不可分，需联合设计，否则可能导致帧同步之后没有足够的同步域数据用于完成正确频偏估计等问题；其次，帧定界域与同步域关联性强，也需纳入帧同步的整体设计，否则可能导致帧定界错误而引起后续的数据接收出错。

对于超高速系统，除上述问题以外，还应该考虑帧同步方案是否适用于多路数据并行，在多路数据并行的情况下，帧同步过程需要给出充分的数据有效指示，还需要给出正确的使能信号控制各模块是否工作。

发明内容

本发明针对现有技术方案系统性考虑不够充分的问题，改进帧同步实现方式，展开帧到达检测、频偏估计和帧定界的联合设计，实现在超高速系统多路数据并行情况下高效正确完成帧同步，并完善保护机制以应对数据传输异常，形成具有高鲁棒性的超高速无线系统帧同步方法。

本发明首先提供了一种适用于超高速无线通信的帧同步方法，其包括如下步骤：

频偏补偿模块根据输入数据、数据有效指示信号、频偏估计模块提供的频偏估计值和频偏估计值有效指示信号，进行频偏补偿，得到频偏补偿后的输出数据和输出数据有效信号指示，其中，所述的输入数据为经过去直流、自动增益控制、定时同步之后的多路符号级并行数据；

相关器根据所述频偏补偿后的输出数据和输出数据有效信号指示计算帧前导同步域Golay序列a_L及b_L与频偏补偿后序列的滑动相关值，输出滑动相关值和相关值有效指示信号；

峰值检测模块对滑动相关值进行峰值检测，输出峰值标记、峰值位置索引和输出值有效指示信号；

利用状态机A监测相关峰值有无异常，即通过监测相关峰值之间的间隔判断接收的数据是否是连续的，以避免帧定界位置错误等问题，状态机A的状态在初始状态、帧到达检测状态、频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态之间跳转；

状态机B控制对所接收的数据帧进行的操作，其状态在帧到达检测状态、频偏估计状态、帧定界状态、其他处理状态之间跳转，状态机B输出使能信号进行控制，使所接收的数据帧依次进行帧到达检测、频偏估计、帧定界、其他处理，状态机B的状态跳转受状态机A控制；

频偏估计模块进行频偏估计，得到频偏估计值和频偏估计值有效指示信号，并传输给频偏补偿模块。

作为本发明的优选方案，所述的频偏补偿模块首先根据数据有效指示信号判断输入数据是否有效，若输入数据无效，则不进行频偏补偿；

若输入数据有效，则进一步判断频偏估计值是否有效，若频偏估计值有效，则更新频偏补偿值和一个时钟周期频偏补偿值的改变量；若频偏估计值无效，则不更新；

将频偏补偿值和一个时钟周期频偏补偿值的改变量相加得到当前时钟的频偏补偿值，用当前时钟的频偏补偿值补偿输入数据，得到频偏补偿后的输出数据，更新输出数据有效指示信号为1。

作为本发明的优选方案，N表示系统的并行路数，θ_fo__est表示频偏估计值，θ表示频偏补偿值，θ_Δ表示一个时钟周期的频偏补偿值的改变量；当输入的频偏估计值有效时，频偏补偿值θ根据式(1)进行更新，θ_Δ根据式(2)进行更新。当输入的并行数据有效时，对数据进行频偏补偿所用的当前补偿值由式(3)表示：

θ＝θ-θ_{fo_esf}·[1，2，…，N]^T (1)

θ_Δ＝θ_Δ-θ_{fo_est}·N (2)

θ＝θ+θ_Δ (3)。

作为本发明的优选方案，所述的相关器为并行结构的高效Golay相关器。

作为本发明的优选方案，所述的峰值检测具体为：

峰值检测模块首先判断滑动相关值有效性，若无效，则峰值标记设定为0，不更新峰值位置索引，输出值有效指示信号更新为0；

若滑动相关值有效，则找出一组滑动相关值中的最大值，将最大值的相关值及其位置索引分别存入两个三位的移位寄存器，并判断移位寄存器中间位的相关值是否大于两侧的值且大于设定的门限值；

如果判断结果为是，则峰值标记设定为1，峰值位置索引更新为寄存器中间位存储的位置索引，输出值有效指示信号更新为1；

如果判断结果为否，则峰值标记设定为0，不更新峰值位置索引，输出值有效指示信号更新为1；

输出峰值标记、峰值外置索引和输出值有效指示信号。

作为本发明的优选方案，开始接收数据时，状态机A处于初始状态，当来自峰值检测模块的峰值标记显示检测到峰值后，其状态跳转至帧到达检测状态，如果峰值标记显示还未检测到峰值，状态机A保持在初始状态；

在帧到达检测状态下，状态机A计数检测到的峰值，当计数到P个峰值时，表示新的一帧已经到达，状态跳转至频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态，P为设定阈值；如果还未计数到P个峰值，状态机继续保持在帧到达检测状态；

在频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态下，利用检测到的峰值之间的间隔判断在进行频偏估计和帧定界时数据是否正常传输。

作为本发明的优选方案，在帧到达检测状态下，如果峰值标志显示检测到峰值且当前峰值与上一峰值的间隔数据个数在[L-δ,L+δ]范围内，则将这个峰值计数，L表示帧前导所用Golay序列的长度，δ表示波动范围；若不在[L-δ,L+δ]范围内，则将当前峰值作为计数的第一个峰值；在帧到达检测状态下，如果当前未检测到峰值且可以判断到下一个峰值与上一峰值之间的间隔超过了L+δ个数，说明数据接收出现异常，状态跳转回初始状态。

作为本发明的优选方案，在频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态下，如果连续检测到峰值且峰值之间间隔的数据个数在[L-δ,L+δ]范围内，即峰值确认未发现异常，状态机保持在这一状态，L表示帧前导所用Golay序列的长度，δ表示波动范围；在频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态下，如果检测到峰值且当前峰值与上一个峰值间隔的数据个数不在[L-δ,L+δ]范围内，跳转回帧到达检测状态，且将峰值计数重置为1，重新检测帧是否到达；在频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态下，如果当前未检测到峰值且可以判断到下一个峰值与上一个峰值的间隔超过L+δ个数，状态跳转到初始状态。

作为本发明的优选方案，状态机A的状态会控制状态机B的跳转，当状态机B在频偏估计或帧定界状态但此时状态机A不在频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态时，表示此时数据传输发生异常，状态机B需要跳转回帧到达检测状态。

作为本发明的优选方案，开始接收数据时，状态机B处于帧到达检测状态，还未计数到P个峰值时，保持在这一状态，当计数到P个峰值时，即检测到帧已到达时，状态跳转到频偏估计状态；

在频偏估计状态下，状态机B存储用于频偏估计的相关值，当用于频偏估计的相关值还未存储够Q个且现阶段数据传输未出现异常，Q为设定值，状态机B保持在频偏估计状态；在频偏估计状态下，当用于频偏估计的相关值存储够Q个且现阶段数据传输未出现异常，状态机B跳转至帧定界状态；当频偏估计阶段数据传输出现异常，状态机B跳转回帧到达检测状态；

在帧定界状态下，状态机B持续检测是否接收到帧定界序列，当还未检测到帧定界序列且现阶段数据传输未出现异常，状态机B保持在帧定界状态；在帧定界状态下，当检测到帧定界序列且现阶段数据传输未出现异常，状态机B跳转至其他处理状态；当帧定界阶段数据传输出现异常，状态机B跳转回帧到达检测状态；

其他处理状态下，根据已经接收的数据长度，状态机B输出相应使能，当一帧数据还未接收完时，状态机B保持在其他处理状态，当一帧数据已经接收完，状态机B跳转至帧到达检测状态开始接收新的一帧数据。

作为本发明的优选方案，频偏估计如式(4)和(5)表示，其中imag()表示求数据的虚部，real()表示求数据的实部，()*表示求共轭，arctan()表示正切函数的反函数；

L表示同步域所用Golay序列的长度，Q表示用于频偏估计的滑动相关值个数，R(L-1),…,R(Q.L-1)表示本地序列与Q段接收序列的滑动相关值；θ_{fo_est}表示频偏估计值，Δ_p表示相隔L的两个数据的频偏差值。

与现有技术相比，本发明将频偏估计和帧定界完整考虑进帧同步流程中。通过两个状态机同时控制系统流程提供了保护机制，避免了在数据传输出现异常时进行不正确地频偏估计和帧定界。

附图说明

图1为帧前导结构的示意图；

图2为本发明的适用于超高速无线通信的帧同步方法的流程图；

图3为频偏补偿流程示意图；

图4为高效Golay相关器结构示意图；

图5为高效并行Golay相关器结构示意图；

图6为峰值检测流程示意图；

图7为状态机A的状态跳转图；

图8为状态机B的状态跳转图；

图9为频偏估计原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。所述实施例仅是本公开内容的示范且不圈定限制范围。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

本发明基于图1所示的帧前导，提出一种适用于超高速无线通信的高可靠性帧同步方法。本发明的帧同步流程由频偏补偿模块、相关器、峰值检测模块、状态机、频偏估计模块五个模块组成，如图2所示。假设输入数据为经过去直流、自动增益控制、定时同步之后的多路符号级并行数据，并由有效指示信号指示当前输入数据是否有效，输入数据经频偏模块补偿后输出进行后续的信道估计、均衡、解调等，本发明中的帧同步在捕获数据帧的同时也为后续模块提供工作使能，以下将对帧同步中的各模块做详细阐释。

频偏补偿模块首先根据数据有效指示信号判断输入数据是否有效，若输入数据无效，则不进行频偏补偿；

若输入数据有效，则进一步判断频偏估计值是否有效，若频偏估计值有效，则更新频偏补偿值和一个时钟周期频偏补偿值的改变量；若频偏估计值无效，则不更新；

将频偏补偿值和一个时钟周期频偏补偿值的改变量相加得到当前时钟的频偏补偿值，用当前时钟的频偏补偿值补偿输入数据，得到频偏补偿后的输出数据，更新输出数据有效指示信号为1。

频偏估计值每一帧更新一次，每一次的频偏估计结果都会有一定残余误差，当前估计出的频偏被补偿后，下一次频偏估计是对残余频偏进行估计。频偏补偿值根据新的估计值进行更新，不断补偿掉残余频偏。是否对频偏补偿值进行更新取决于频偏估计值有效指示信号、输入给频偏补偿模块的符号级并行数据的数据有效指示信号。

频偏补偿的流程图如图3所示，其中N表示系统的并行路数，θ_fo__est表示频偏估计值，θ表示频偏补偿值，θ_Δ表示一个时钟周期的频偏补偿值的改变量。当

输入的频偏估计值有效时，频偏补偿值θ根据式(1)进行更新，θ_Δ根据式(2)进行更新。当输入的并行数据有效时，对数据进行频偏补偿所用的当前补偿值由式(3)表示。

θ＝θ-θ_{fo_est}·[1，2，…N]^T (1)

θ_Δ＝θ_Δ-θ_{fo_est}·N (2)

θ＝θ+θ_Δ （3）

根据超高速通信系统相关标准,如IEEE Std 802.15.3d、IEEE 802.11ad、IEEE802.11ay等,帧前导的结构基于一对互补的Golay序列，将这对序列表示为a_L与b_L，其中L是序列的长度，为2的整数次幂，不妨记L＝2^M。相关器需分别计算a_L及b_L与频偏补偿后序列的滑动相关值。如果采用一般的互相关函数计算相关值，需要耗费很多的资源，为了节省资源，可以利用Golay互补序列的特性，构建高效的Golay相关器。

高效Golay相关器的结构如图4所示，图中r(k)表示输入的数据；R_a ⁽¹⁾(k),…,R_a ^(M)(k)及R_b ⁽¹⁾(k),…,R_b ^(M)(k)表示的是每一级的执行结果，最后一级的输出即为序列a_L及b_L与接收序列的滑动相关值；D₁,…,D_M表示的是每一级的延迟，

P_m为{1,2,…,M}的一个任意排列，该排列由Golay序列的生成方式决定，W₁,…,W_M表示系数，取值为1或-1，取值由Golay序列的生成方式决定。

图4所示结构是串行结构，为了提升速率也可将串行结构改进为并行结构，改为并行结构的关键在于如何对于延迟器做切分设计，例如，若Golay序列长度为128，系统为16路并行，各级延迟分别为1、2、4、8、16、32、64，系数选取为1，相应的16路并行Golay高效相关器结构如图5所示。在该并行结构中stage0、stage1、stage2、stage3延迟缓冲器个数不足以16路等分，所以在做并行时要做特殊处理，例如stage0只有一个延迟缓冲器，如图5所示上半部分只有第16路信号进入这个延迟缓冲器，其余15路信号依次向后移一位。对于延迟缓冲器数目可以等分的stage4、stage5、stage6，将延迟缓冲器等分为16份，如图5所示上半部分每一路信号都进入相同大小的延迟器。

峰值检测的对象是帧前导同步域Golay序列与接收序列的滑动相关值，检测到一个峰值代表接收序列中包含一段同步域Golay序列，峰值检测流程如图6所示。其中门限值的设定与信噪比相关。

峰值检测模块首先判断滑动相关值有效性，若无效，则峰值标记设定为0，不更新峰值位置索引，输出值有效指示信号更新为0；

若滑动相关值有效，则找出一组滑动相关值中的最大值，将最大值的相关值及其位置索引分别存入两个三位的移位寄存器，并判断移位寄存器中间位的相关值是否大于两侧的值且大于设定的门限值；

如果判断结果为是，则峰值标记设定为1，峰值位置索引更新为寄存器中间位存储的位置索引，输出值有效指示信号更新为1；

如果判断结果为否，则峰值标记设定为0，不更新峰值位置索引，输出值有效指示信号更新为1；

输出峰值标记、峰值外置索引和输出值有效指示信号。

针对现有帧同步方法未在频偏估计和帧定界阶段设置保护机制的不足，本发明设计了两个状态机同时控制系统流程。其中，状态机A监测相关峰值有无异常，从而为状态机B的状态跳转提供相应依据。状态机B控制对所接收的数据帧进行的操作，使每一帧数据依次进行帧到达检测、频偏估计、帧定界、其它处理。

状态机A的状态跳转图如图7所示，状态在初始状态、帧到达检测状态、频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态之间跳转。开始接收数据，状态机A处于初始状态，当收到来自峰值检测模块的标志检测到峰值的峰值标记后，状态跳转至帧到达检测状态，如果峰值标记显示还未检测到峰值，状态机A保持在初始状态。在帧到达检测状态下计数检测到的峰值，当计数到P个峰值时(P根据系统实际情况及需求设定)，表示新的一帧已经到达，状态跳转至频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态，如果还未计数到P个峰值，状态机继续保持在帧到达检测状态。在帧到达检测状态下，如果检测到峰值且当前峰值与上一峰值的间隔数据个数在[L-δ,L+δ](L表示帧前导所用Golay序列的长度，δ表示波动范围，δ根据系统实际情况及需求设定)范围内，则将这个峰值计数，若不在[L-δ,L+δ]范围内，则将当前峰值作为计数的第一个峰值。在帧到达检测状态下，如果当前未检测到峰值且可以判断到下一个峰值与上一峰值之间的间隔超过了L+δ个数，说明数据接收出现异常，状态跳转回初始状态。在频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态下，利用检测到的峰值之间的间隔判断在进行频偏估计和帧定界时数据是否正常传输，如果在此状态下连续检测到峰值且峰值之间间隔的数据个数在[L-δ,L+δ]范围内，即峰值确认未发现异常，状态机保持在这一状态。在频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态下，如果检测到峰值且当前峰值与上一个峰值间隔的数据个数不在[L-δ,L+δ]范围内，跳转回帧到达检测状态，且将峰值计数重置为1，重新检测帧是否到达。在频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态下，如果当前未检测到峰值且可以判断到下一个峰值与上一个峰值的间隔超过L+δ个数，状态跳转到初始状态。

状态机B的状态跳转图如图8所示，状态在帧到达检测、频偏估计、帧定界、其他处理四个工作状态间跳转。状态机A的状态会控制状态机B的跳转，当状态机B在频偏估计或帧定界状态但此时状态机A不在频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态时，表示此时数据传输发生异常，状态机B需要跳转回帧到达检测状态。开始接收数据时，状态机B处于帧到达检测状态，还未计数到P个峰值时，保持在这一状态，当计数到P个峰值时，即检测到帧已到达时，状态跳转到频偏估计状态。在频偏估计状态下，存储用于频偏估计的相关值，当用于频偏估计的相关值还未存储够Q个(Q根据系统实际情况及需求设定)且现阶段数据传输未出现异常(stateA＝2)，状态机B保持在频偏估计状态。在频偏估计状态下，当用于频偏估计的相关值存储够Q个且现阶段数据传输未出现异常(stateA＝2)，状态机B跳转至帧定界状态；当频偏估计阶段数据传输出现异常(stateA≠2)，状态机B跳转回帧到达检测状态。在帧定界状态下，持续检测是否接收到帧定界序列，当还未检测到帧定界序列且现阶段数据传输未出现异常(stateA＝2)，状态机B保持在帧定界状态。在帧定界状态下，当检测到帧定界序列且现阶段数据传输未出现异常(stateA＝2)，状态机B跳转至其他处理状态；当帧定界阶段数据传输出现异常(stateA≠2)，状态机B跳转回帧到达检测状态。其他处理状态下，根据已经接收的数据长度，状态机B输出相应使能，如信道估计使能、相关计算使能、负载接收使能。当一帧数据还未接收完时，状态机B保持在其他处理状态，当一帧数据已经接收完，状态机B跳转至帧到达检测状态开始接收新的一帧数据。

频偏估计利用了帧前导同步域有多段重复序列的特性以及频偏线性累加的特性，本地序列与两段重复序列的滑动相关值共轭相乘可以捕获频偏值的整数倍，利用多段重复序列进行计算可以提高估计结果的准确性，原理如图9所示。图9中，r(0),....,r(Q·L-1)表示多段重复的接收序列，a(0),...,a(L-1)表示本地Golay序列，L表示同步域所用Golay序列的长度，Q表示用于频偏估计的滑动相关值个数，R(L-1),…,R(Q·L-1)表示本地序列与各段接收序列的滑动相关值，c,c₁,...,c_L-1表示常系数，k₀表示初始的频偏累加量。频偏估计如式(4)和(5)表示，其中imag()表示求数据的虚部，real()表示求数据的实部，()^*表示求共轭，arctan()表示正切函数的反函数。

在一个16路并行系统的无线通信系统中，帧前导同步域由14段相同的长度为128的Golay序列a₁₂₈组成，帧定界域为-a₁₂₈，设定检测到4段a₁₂₈则确定帧到达，用5个相关值进行频偏估计，采用上述帧同步方法，系统可以实现高清4K视频的实时传输，传输速率达18Gbps，帧同步部分逻辑实现资源占用量如表1所示。

表1.帧同步部分逻辑实现资源占用量

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于超高速无线通信的帧同步方法，其特征在于包括如下步骤：

频偏补偿模块根据输入数据、数据有效指示信号、频偏估计模块提供的频偏估计值和频偏估计值有效指示信号，进行频偏补偿，得到频偏补偿后的输出数据和输出数据有效信号指示，其中，所述的输入数据为经过去直流、自动增益控制、定时同步之后的多路符号级并行数据；

相关器根据所述频偏补偿后的输出数据和输出数据有效信号指示计算帧前导同步域Golay序列a_L及b_L与频偏补偿后序列的滑动相关值，输出滑动相关值和相关值有效指示信号；

峰值检测模块对滑动相关值进行峰值检测，输出峰值标记、峰值位置索引和输出值有效指示信号；

利用状态机A监测相关峰值有无异常，即通过监测相关峰值之间的间隔判断接收的数据是否是连续的，以避免帧定界位置错误等问题，状态机A的状态在初始状态、帧到达检测状态、频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态之间跳转；

状态机B控制对所接收的数据帧进行的操作，其状态在帧到达检测状态、频偏估计状态、帧定界状态、其他处理状态之间跳转，状态机B输出使能信号进行控制，使所接收的数据帧依次进行帧到达检测、频偏估计、帧定界、其他处理，状态机B的状态跳转受状态机A控制；

频偏估计模块进行频偏估计，得到频偏估计值和频偏估计值有效指示信号，并传输给频偏补偿模块。

2.根据权利要求1所述的适用于超高速无线通信的帧同步方法，其特征在于，所述的频偏补偿模块首先根据数据有效指示信号判断输入数据是否有效，若输入数据无效，则不进行频偏补偿；

若输入数据有效，则进一步判断频偏估计值是否有效，若频偏估计值有效，则更新频偏补偿值和一个时钟周期频偏补偿值的改变量；若频偏估计值无效，则不更新；

将频偏补偿值和一个时钟周期频偏补偿值的改变量相加得到当前时钟的频偏补偿值，用当前时钟的频偏补偿值补偿输入数据，得到频偏补偿后的输出数据，更新输出数据有效指示信号为1。

3.根据权利要求2所述的适用于超高速无线通信的帧同步方法，其特征在于，N表示系统的并行路数，θ_{fo_est}表示频偏估计值，θ表示频偏补偿值，θ_Δ表示一个时钟周期的频偏补偿值的改变量；当输入的频偏估计值有效时，频偏补偿值θ根据式(1)进行更新，θ_Δ根据式(2)进行更新。当输入的并行数据有效时，对数据进行频偏补偿所用的当前补偿值由式(3)表示：

θ＝θθ_{fo_est}·[1，2，…，N]^T (1)

θ_Δ＝θ_Δ-θ_{fo_est}·N (2)

θ＝θ+θ_Δ (3)。

4.根据权利要求1所述的适用于超高速无线通信的帧同步方法，其特征在于，所述的峰值检测具体为：

峰值检测模块首先判断滑动相关值有效性，若无效，则峰值标记设定为0，不更新峰值位置索引，输出值有效指示信号更新为0；

若滑动相关值有效，则找出一组滑动相关值中的最大值，将该最大值及其位置索引分别存入两个三位的移位寄存器，并判断移位寄存器中间位的相关值是否大于两侧的值且大于设定的门限值；

如果判断结果为是，则峰值标记设定为1，峰值位置索引更新为寄存器中间位存储的位置索引，输出值有效指示信号更新为1；

如果判断结果为否，则峰值标记设定为0，不更新峰值位置索引，输出值有效指示信号更新为1；

输出峰值标记、峰值外置索引和输出值有效指示信号。

5.根据权利要求1所述的适用于超高速无线通信的帧同步方法，其特征在于，

开始接收数据时，状态机A处于初始状态，当来自峰值检测模块的峰值标记显示检测到峰值后，其状态跳转至帧到达检测状态，如果峰值标记显示还未检测到峰值，状态机A保持在初始状态；

在帧到达检测状态下，状态机A计数检测到的峰值，当计数到P个峰值时，表示新的一帧已经到达，状态跳转至频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态，P为设定阈值；如果还未计数到P个峰值，状态机继续保持在帧到达检测状态；

在频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态下，利用检测到的峰值之间的间隔判断在进行频偏估计和帧定界时数据是否正常传输。

6.根据权利要求5所述的适用于超高速无线通信的帧同步方法，其特征在于，

在帧到达检测状态下，如果峰值标志显示检测到峰值且当前峰值与上一峰值的间隔数据个数在[L-δ,L+δ]范围内，则将这个峰值计数，L表示帧前导所用Golay序列的长度，δ表示波动范围；若不在[L-δ,L+δ]范围内，则将当前峰值作为计数的第一个峰值；在帧到达检测状态下，如果当前未检测到峰值且可以判断到下一个峰值与上一峰值之间的间隔超过了L+δ个数，说明数据接收出现异常，状态跳转回初始状态。

7.根据权利要求5所述的适用于超高速无线通信的帧同步方法，其特征在于，

在频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态下，如果连续检测到峰值且峰值之间间隔的数据个数在[L-δ,L+δ]范围内，即峰值确认未发现异常，状态机保持在这一状态，L表示帧前导所用Golay序列的长度，δ表示波动范围；在频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态下，如果检测到峰值且当前峰值与上一个峰值间隔的数据个数不在[L-δ,L+δ]范围内，跳转回帧到达检测状态，且将峰值计数重置为1，重新检测帧是否到达；在频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态下，如果当前未检测到峰值且可以判断到下一个峰值与上一个峰值的间隔超过L+δ个数，状态跳转到初始状态。

8.根据权利要求1所述的适用于超高速无线通信的帧同步方法，其特征在于，

状态机A的状态会控制状态机B的跳转，当状态机B在频偏估计或帧定界状态但此时状态机A不在频偏估计及帧定界阶段峰值确认状态时，表示此时数据传输发生异常，状态机B需要跳转回帧到达检测状态。

9.根据权利要求1所述的适用于超高速无线通信的帧同步方法，其特征在于，

开始接收数据时，状态机B处于帧到达检测状态，还未计数到P个峰值时，保持在这一状态，当计数到P个峰值时，即检测到帧已到达时，状态跳转到频偏估计状态；

在频偏估计状态下，状态机B存储用于频偏估计的相关值，当用于频偏估计的相关值还未存储够Q个且现阶段数据传输未出现异常，Q为设定值，状态机B保持在频偏估计状态；在频偏估计状态下，当用于频偏估计的相关值存储够Q个且现阶段数据传输未出现异常，状态机B跳转至帧定界状态；当频偏估计阶段数据传输出现异常，状态机B跳转回帧到达检测状态；

在帧定界状态下，状态机B持续检测是否接收到帧定界序列，当还未检测到帧定界序列且现阶段数据传输未出现异常，状态机B保持在帧定界状态；在帧定界状态下，当检测到帧定界序列且现阶段数据传输未出现异常，状态机B跳转至其他处理状态；当帧定界阶段数据传输出现异常，状态机B跳转回帧到达检测状态；

其他处理状态下，根据已经接收的数据长度，状态机B输出相应使能控制对数据帧进行不同处理，当一帧数据还未接收完时，状态机B保持在其他处理状态，当一帧数据已经接收完，状态机B跳转至帧到达检测状态开始接收新的一帧数据。

10.根据权利要求1所述的适用于超高速无线通信的帧同步方法，其特征在于，频偏估计如式(4)和(5)表示，其中imag()表示求数据的虚部，real()表示求数据的实部，()^*表示求共轭，arctan()表示正切函数的反函数；

L表示同步域所用Golay序列的长度，Q表示用于频偏估计的滑动相关值个数，R(L-1),…,R(Q·L-1)表示本地序列与Q段接收序列的滑动相关值；θ_{fo_est}表示频偏估计值，Δ_p表示相隔L的两个数据的频偏差值。

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