TWI587642B - A synchronization estimation method and a receiving device - Google Patents

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Description

一種同步估計方法和接收端設備
本發明屬於通信技術領域，特別是關於一種同步估計方法和接收端設備。
目前，常用的通道結構如圖1所示，前導碼(Preamble)用於自動增益控制(Automatic Generation Control，AGC)、同步和頻偏估計。前導碼通常包括短前導碼和長前導碼，利用短前導碼可大致確定長前導碼的接收時間，截取一段長前導碼進行時域相關可估計出接收信號的準確時間。在前導碼中，短前導碼和長前導碼佔據同樣的頻帶。圖2給出了802.11p的訊框結構的示意圖，其中，前10個符號(t1~t10)為短前導碼、GI2為長前導碼的迴圈首碼、後面兩個符號(T1和T2)為長前導碼、GI為資料符號的迴圈首碼。信號欄(SIGNAL field)是物理層控制通道，資料欄(DATA field)是高層信令與數據。
上述訊框結構下，可以實現符號定時估計(即估計出前導碼的起始位置，如短前導碼的起始位置或長前導碼的起始位置)，並基於符號定時估計得到的前導碼的起始位置，估計出一定範圍的頻偏。其中，符號定時進一步又包括粗同步和細同步兩個過程。
一、粗同步：利用上述定義的多個重複的短前導碼序列，採 用自相關演算法快速的獲得粗時間同步。為了克服相關值中出現的「平臺」現象(所謂平臺現象是指，相關值分佈比較平坦，難以找到明顯的峰值)，以提高估計精度，需要計算兩個自相關值序列。第一個相關值序列M 1 (θ)是接收信號與其自身時延1個短前導碼符號長度序列的共軛相關，相關長度N s =16；第二個相關值序列M 2 (θ)是接收信號與其自身時延2個短前置字元號長度序列的共軛相關，相關長度為2N s 。根據如下公式，計算M 1 (θ)-M 2 (θ)就得到粗同步的結果，的峰值即為第9個短前導碼符號的開始時刻。
其中，θ表示同步估計的起始時刻，r(θ)表示接收信號序列，m表示相對起始時刻的位置，r *()表示接收序列的共軛運算。
二、細同步：利用訊框結構中的2個重複的長前導序列，在粗同步確定的大致位置採用自相關演算法獲得細同步。
頻偏估計也包括粗頻偏估計和細頻偏估計。假定前導碼序列是由長度為N x 的基本碼重複而成，其發送序列為Plcp(i)，接收序列為r(i)，可以近似的認為r(i)=a．Plcp(i)．exp(j．2π．f d ．i．Ts)+n(i)，其中，a是通道 帶來複增益、f d 是多普勒頻移、n(i)是雜訊，並且有Plcp(i)=Plcp(i+k．N x )，k為整數。從實現簡單的角度，可直接採用時域信號來求頻偏值。具體如下：r(i+k．N x )．(r(i))*=|a．Plcp(i)|2 exp(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 )。
進一步，令d(i)=r(i+k．N x )．(r(i))*，多個d(i)求均值可降低雜訊的影響，提高頻偏估計的精度。即f(i)=angle(mean(d(i)))/(k．N x ．Ts)=f d +θ△/(k．N x ．Ts)，令f △=θ△/(k．N x ．Ts)，即為頻偏估計誤差。其中，mean()表示求均值運算，angle()表示求相位運算，Ts表示採樣間隔，θ表示相位偏差。
當k=1時，對於短前導序列k．N s ．Ts=1.6us，且當-π<angle(mean(d(i)))<π時，可有效的估計出頻偏，因此，短前導序列可估計的有效頻偏範圍為(-156.25*2，156.25*2)KHz。
對於長前導序列k．N 1 ．Ts=6.4us，且當-π<angle(mean(d(i)))<π時，可有效的估計出頻偏，因此，短前導序列可估計的有效頻偏範圍為(-156.25/2，156.25/2)KHz。所以在802.11p的訊框結構中，可以先利用短前導碼進行粗略的頻偏估計，估計範圍為(-156.25*2，156.25*2)KHz，估計的絕對誤差量較大；粗頻偏估計後，利用該頻偏估計值對後續的資料進行相位補償；最後利用長前導碼進行精細的頻偏估計，估計範圍為(-156.25/2，156.25/2)KHz。
現有同步估計和頻偏估計的方法中，雜訊較高時，同步估計中的粗同步性能較差，容易導致細同步無法實現；另外，雜訊較高時，也會降低頻偏估計的精度。
本發明的實施例提供了一種同步估計方法和接收端設備，用於解決現有同步估計精度較低的問題。
本發明的實施例提供的一種同步估計方法，該方法包括：接收包含前導碼的資料序列；根據該前導碼中的長前導碼，進行定時估計和/或頻偏估計；其中，該長前導碼中依次包括首碼、長序列和尾碼，其中該首碼中的序列與該長序列中和該首碼相距第一設定長度的序列相同，該尾碼中的序列與該長序列中和該尾碼相距第二設定長度的序列相同。
在實施中，根據該前導碼中的長前導碼，進行定時估計，包括：計算接收序列與其移位序列的自相關值，將自相關值大於設定閾值的接收序列的接收時刻確定為第一定位位置，以及計算接收序列與該長序列對應的基序列的互相關值，將峰值對應的接收序列的接收時刻確定為第二定位位置；其中，該接收序列為不同時刻接收到的資料序列，該移位序列與該接收序列的間隔長度為前導碼中的長序列的長度；計算該第一定位位置與該第二定位位置的位置差，根據該位置差，確定生成該長序列的迴圈移位序列；將該第二定位位置，與生成該長序列的迴圈移位序列和該基序列的自相關的峰值對應的接收序列的接收時刻的差值確定為該長前導碼 的起始位置。
可選地，計算接收序列與該長序列對應的基序列的互相關值，將峰值對應的接收序列的接收時刻確定為第二定位位置，包括：計算接收序列與基序列的互相關值，將最大的互相關值對應的接收序列的接收時刻作為該峰值對應的接收序列的接收時刻；或者，計算接收序列與基序列的互相關值，將第一個達到設定的門限值的互相關值對應的接收序列的接收時刻作為該峰值對應的接收序列的接收時刻。
可選地，根據該位置差，確定生成該長序列的迴圈移位序列，包括：獲取該基序列中每個迴圈移位序列與該基序列的自相關峰的位置；分別計算該位置差與每個該迴圈移位序列對應的自相關峰的位置的差值；將得到的最小差值對應的迴圈移位序列，確定為生成該長序列的迴圈移位序列。
可選地，確定生成該長序列的迴圈移位序列之後，該方法還包括：根據預先設定的序號移位元序列與控制資訊的對應關係，確定生成該長序列的迴圈移位元序列對應的控制資訊；其中，該控制資訊包括以下資訊中的至少一種資訊：迴圈首碼CP長度、對資料進行加擾的擾碼序號、以及導頻碼資訊。
在實施中，根據該前導碼中的長前導碼，進行頻偏估計，包括：針對每個接收序列，計算接收序列與已確定的小數倍頻偏估計得到的相位偏移值的乘積，將得到的序列作為中間序列；以定時估計得到的該長前導碼的起始位置為起始點，從該中間序列中取出長度為該長序列對應的採樣長度的子序列；根據設定的滑動點，分別從該子序列中取長度為該前導碼中的長序列對應的有效頻寬長度的滑動序列，並分別計算每個該滑動序列與基序列對應的頻域序列的互相關值；根據每個接收序列對應的互相關值，確定整數倍頻偏值。
可選地，根據每個接收序列對應的互相關值，確定整數倍頻偏值，包括：針對每個接收序列，確定該接收序列對應的互相關值中的最大值與除該最大值之外的其他互相關值的平均值的比值是否達到設定閥值；根據預先設定的滑動點與頻偏值的對應關係，將達到設定閾值的最大互相關值對應的滑動點對應的頻偏值確定為該整數倍頻偏值。
基於上述任一實施例，該長序列為m序列、或者Zadoff-Chu序列。
本發明的實施例提供的一種接收端設備，該設備包括：接收模組，用於接收包含前導碼的資料序列；處理模組，用於根據該前導碼中的長前導碼，進行定時估計和/或頻偏估計； 其中，該長前導碼中依次包括首碼、長序列和尾碼，其中該首碼中的序列與該長序列中與該首碼相距第一設定長度的序列相同，該尾碼中的序列與該長序列中與該尾碼相距第二設定長度的序列相同。
在實施中，該處理模組根據該前導碼中的長前導碼，進行定時估計，包括：計算接收序列與其移位序列的自相關值，將自相關值大於設定閾值的接收序列的接收時刻確定為第一定位位置，以及計算接收序列與該長序列對應的基序列的互相關值，將峰值對應的接收序列的接收時刻確定為第二定位位置；其中，該接收序列為不同時刻接收到的資料序列，該移位序列與該接收序列的間隔長度為前導碼中的長序列的長度；計算該第一定位位置與該第二定位位置的位置差，根據該位置差，確定生成該長序列的迴圈移位序列；以及將該第二定位位置，與生成該長序列的迴圈移位序列和該基序列的自相關的峰值對應的接收序列的接收時刻的差值確定為該長前導碼的起始位置。
可選地，該處理模組計算接收序列與該長序列對應的基序列的互相關值，將峰值對應的接收序列的接收時刻確定為第二定位位置，包括：計算接收序列與基序列的互相關值，將最大的互相關值對應的接收序列的接收時刻作為該峰值對應的接收序列的接收時刻；或者，計算接收序列與基序列的互相關值，將第一個達到設定的門限值的互相關值對應的接收序列的接收時刻作為該峰值對應的接收序列的 接收時刻。
可選地，該處理模組根據該位置差，確定生成該長序列的迴圈移位序列，包括：獲取該基序列中每個迴圈移位序列與該基序列的自相關峰的位置；分別計算該位置差與每個該迴圈移位序列對應的自相關峰的位置的差值；以及將得到的最小差值對應的迴圈移位序列，確定為生成該長序列的迴圈移位序列。
可選地，該處理模組確定生成該長序列的迴圈移位序列之後，還用於：根據預先設定的序號移位元序列與控制資訊的對應關係，確定生成該長序列的迴圈移位元序列對應的控制資訊；其中，該控制資訊包括以下資訊中的至少一種資訊：迴圈首碼CP長度、對資料進行加擾的擾碼序號、以及導頻碼資訊。
基於上述任一實施例，該處理模組根據該前導碼中的長前導碼，進行頻偏估計，包括：針對每個接收序列，計算接收序列與已確定的小數倍頻偏估計得到的相位偏移值的乘積，將得到的序列作為中間序列；以定時估計得到的該長前導碼的起始位置為起始點，從該中間序列中取出長度為該前導碼中的長序列對應的採樣長度的子序列；根據設定的滑動點，分別從該子序列中取長度為該前導碼中的長序列對應的有效頻寬長度的滑動序列，並 分別計算每個該滑動序列與基序列對應的頻域序列的互相關值；以及根據每個接收序列對應的互相關值，確定整數倍頻偏值。
可選地，該處理模組根據每個接收序列對應的互相關值，確定整數倍頻偏值，包括：針對每個接收序列，確定該接收序列對應的互相關值中的最大值與除該最大值之外的其他互相關值的平均值的比值是否達到設定閥值；以及根據預先設定的滑動點與頻偏值的對應關係，將達到設定閾值的最大互相關值對應的滑動點對應的頻偏值確定為該整數倍頻偏值。
基於上述任一實施例，該長序列為m序列、或者Zadoff-Chu序列。
本發明的實施例還提供了另一種接收端設備，包括處理器和收發機，其中，處理器，用於讀取記憶體中的程式，執行下列過程：通過收發機接收包含前導碼的資料序列；以及根據該前導碼中的長前導碼，進行定時估計和/或頻偏估計；其中，該長前導碼中依次包括首碼、長序列和尾碼，其中該首碼中的序列與該長序列中與該首碼相距第一設定長度的序列相同，該尾碼中的序列與該長序列中與該尾碼相距第二設定長度的序列相同；收發機，用於在處理器的控制下接收和發送資料。
在實施中，處理器根據該前導碼中的長前導碼，進行定時估計，包括： 計算接收序列與其移位序列的自相關值，將自相關值大於設定閾值的接收序列的接收時刻確定為第一定位位置，以及計算接收序列與該長序列對應的基序列的互相關值，將峰值對應的接收序列的接收時刻確定為第二定位位置；其中，該接收序列為不同時刻接收到的資料序列，該移位序列與該接收序列的間隔長度為前導碼中的長序列的長度；計算該第一定位位置與該第二定位位置的位置差，根據該位置差，確定生成該長序列的迴圈移位序列；以及將該第二定位位置，與生成該長序列的迴圈移位序列和該基序列的自相關的峰值對應的接收序列的接收時刻的差值確定為該長前導碼的起始位置。
可選地，處理器計算接收序列與該長序列對應的基序列的互相關值，將峰值對應的接收序列的接收時刻確定為第二定位位置，包括：計算接收序列與基序列的互相關值，將最大的互相關值對應的接收序列的接收時刻作為該峰值對應的接收序列的接收時刻；或者，計算接收序列與基序列的互相關值，將第一個達到設定的門限值的互相關值對應的接收序列的接收時刻作為該峰值對應的接收序列的接收時刻。
可選地，處理器根據該位置差，確定生成該長序列的迴圈移位序列，包括：獲取該基序列中每個迴圈移位序列與該基序列的自相關峰的位置；分別計算該位置差與每個該迴圈移位序列對應的自相關峰 的位置的差值；以及，將得到的最小差值對應的迴圈移位序列，確定為生成該長序列的迴圈移位序列。
可選地，處理器確定生成長前導碼中的長序列的迴圈移位序列之後，還用於：根據預先設定的序號移位元序列與控制資訊的對應關係，確定生成該長序列的迴圈移位元序列對應的控制資訊；其中，該控制資訊包括以下資訊中的至少一種資訊：CP長度、對資料進行加擾的擾碼序號、以及導頻碼資訊。
基於上述任一實施例，處理器根據該前導碼中的長前導碼，進行頻偏估計，包括：針對每個接收序列，計算接收序列與已確定的小數倍頻偏估計得到的相位偏移值的乘積，將得到的序列作為中間序列；以定時估計得到的該長前導碼的起始位置為起始點，從該中間序列中取出長度為該前導碼中的長序列對應的採樣長度的子序列；根據設定的滑動點，分別從該子序列中取長度為該前導碼中的長序列對應的有效頻寬長度的滑動序列，並分別計算每個該滑動序列與基序列對應的頻域序列的互相關值；以及根據每個接收序列對應的互相關值，確定整數倍頻偏值。
可選地，處理器根據每個接收序列對應的互相關值，確定整數倍頻偏值，包括：針對每個接收序列，確定該接收序列對應的互相關值中的最大值與除該最大值之外的其他互相關值的平均值的比值是否達到設定閥值； 以及根據預先設定的滑動點與頻偏值的對應關係，將達到設定閾值的最大互相關值對應的滑動點對應的頻偏值確定為該整數倍頻偏值。
基於上述任一實施例，該長序列為m序列、或者Zadoff-Chu序列。
本發明的實施例提供了一種新的前導碼結構，該前導碼的長前導碼依次包括首碼、長序列和尾碼，其中首碼中的序列與長序列中和該首碼相距第一設定長度的序列相同，尾碼中的序列與長序列中和該尾碼相距第二設定長度的序列相同，由於在進行同步估計時，可以利用長前導碼中前、尾碼中攜帶的序列與長序列中的某段序列相同的結構特性，從而提高了同步估計的速度和精度。
41-42‧‧‧步驟
51‧‧‧接收模組
52‧‧‧處理模組
610‧‧‧處理器
600‧‧‧收發機
620‧‧‧記憶體
圖1為常用的通道結構的示意圖；圖2為802.11p的訊框結構的示意圖；圖3為本發明的實施例提供的一種訊框結構示意圖；圖4為本發明的實施例提供的一種同步估計方法的流程示意圖；圖5為本發明的實施例提供的第一種接收端設備的示意圖；以及圖6為本發明的實施例提供的第二種接收端設備的示意圖。
本發明的實施例中，基於新的前導碼結構，進行同步估計， 由於該前導碼中的長前導碼中依次包括首碼、長序列和尾碼，其中首碼中的序列與長序列中和該首碼相距第一設定長度的序列相同，尾碼中的序列與該長序列中和該尾碼相距第二設定長度的序列相同，由於本發明的實施例提供的前導碼的長前導碼中包括前、後兩個相同的序列，在進行同步估計時，可以提高同步估計的速度和精度。
下面首先對本發明的實施例提供的新的前導碼結構進行詳細說明。
本發明的實施例提供的前導碼包括短前導碼(簡稱短碼)和長前導碼(簡稱長碼)，下面分別對短前導碼和長前導碼的結構進行詳細說明。
一、短前導碼；
本發明的實施例提供的短前導碼中攜帶至少兩個相同的短序列，短序列的具體數量由短前導碼的總長度和每個短序列的長度確定。
本發明的實施例提供的短前導碼的長度可以為16、32、64個採樣點(其中1個採樣點為一個數位信號值)，主要用於實現快速的AGC估計和調整、或者用於粗定時和頻偏估計。
可選地，在為短前導碼選擇短序列時，可選擇具有自相關性較好(即進行自相關運算得到的自相關值大於設定的第一閾值)，且互相關性較差特性(即進行互相關運算得到的互相關值小於設定的第二閾值)的序列作為短序列。可選地，短序列採用m序列、或ZC(Zaddoff-Chu)序列。
二、長前導碼；
本發明的實施例提供的長前導碼中依次包括首碼、長序列和尾碼，其中首碼中的序列與長序列中和該首碼相距第一設定長度的序列相同，尾碼中的序列與長序列中和該尾碼相距第二設定長度的序列相同。
其中，長序列中與首碼相同的序列，和長序列中與尾碼相同的序列相互不重疊。
具體的，假設長序列依次包括A、B、C三部分，首碼中的序列與C中的序列相同，尾碼中的序列與A中的序列相同，首碼中的序列與C中的序列相距第一設定長度是指首碼中的序列的第M個採樣點與C中的序列的第M個採樣點之間相距第一設定長度，M為正整數。
在實施中，第一設定長度與第二設定長度可以相同，也可以不同。可選地，為了降低同步估計的複雜度，提高同步估計的速度，第一設定長度與第二設定長度相同。
可選地，為了進一步降低同步估計的複雜度，提高同步估計的速度，第一設定長度為2n個採樣點(即)，n為正整數；第二設定長度為2n，n為正整數。如，第一設定長度為512點(即512個採樣點)，第二設定長度也為512點；又如，第一設定長度為256點，第二設定長度為512點。
本發明的實施例提供的長前導碼，主要完成定時、頻偏估計和控制資訊識別等功能。
可選地，在為長前導碼選擇長序列時，可選擇具有自相關性較好(即進行自相關運算得到的自相關值大於設定的第一閾值)，且互相關性較差特性(即進行互相關運算得到的互相關值小於設定的第二閾值)的 序列作為長序列。可選地，長序列採用m序列、或ZC序列。
本發明的實施例的長序列可以是由設定的基序列中的任一時域迴圈移位序列產生的。對於ZC序列來說，該ZC序列對應的基序列集合，以及每個基序列對應的時域迴圈移位序列，可參見3GPP 36.211協議5.7.2節。對於m序列來說，所有m序列組成的集合中的任一序列均可理解為基序列，而除該任一序列之外的其他序列可理解為該任一序列的時域迴圈移位序列。
以512點ZC序列(即該ZC序列包括512個採樣點)，10MHz頻寬為例，對長前導碼的組成進行說明：長前導碼包括512點時域Zadoff-chu序列和前、尾碼，其中前、尾碼的長度由512點ZC序列的總長度確定；其中，512點時域ZC序列是由301點頻域ZC序列補零後，進行512點IFFT變換而來的；而301點頻域ZC序列是由一個基序列的某個迴圈移位序列產生，不同的基序列對應不同的迴圈移位序列，例如，若基序列的序號選擇1，則迴圈移位序列的序號可以選擇[0,21,23]中的一個。其中，關於ZC序列的內容，如基序列、基序列的迴圈移位序列、如何生成ZC序列等，可參見3GPP 36.211協議5.7.2節。
本發明的實施例的訊框結構的一種優選的結構示意圖如圖3所示，圖3中M表示前導碼中的短碼，圖中長碼採用ZC序列，將該ZC序列包括A、B和C三部分，其中，長碼的首碼中的序列與C相同，長碼的尾碼中的序列與A相同，首碼與C相距512個採樣點，尾碼與A相距512個採樣點。
下面結合說明書附圖對本發明的實施例作進一步詳細描述。應當理解，此處所描述的實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。
如圖4所示，本發明的實施例提供了一種同步估計方法，該方法包括：步驟41、接收發送端發送的包含前導碼的資料序列；步驟42、根據該前導碼中的長前導碼，進行定時估計和/或頻偏估計，以實現與發送端的同步；其中，長前導碼中依次包括首碼、長序列和尾碼，其中首碼中的序列與長序列中和該首碼相距第一設定長度的序列相同，尾碼中的序列與長序列中和該尾碼相距第二設定長度的序列相同。
本發明的實施例中，上述步驟41和步驟42的執行主體為接收端設備，如終端。
本發明的實施例中，提供了一種新的前導碼結構，該前導碼的長前導碼依次包括首碼、長序列和尾碼，其中首碼中的序列與長序列中和該首碼相距第一設定長度的序列相同，尾碼中的序列與長序列中和該尾碼相距第二設定長度的序列相同，由於在進行同步估計時，可以利用長前導碼中前、尾碼中攜帶的序列與長序列中的某段序列相同的結構特性，從而提高了同步估計的速度和精度。
步驟42中，根據前導碼中的長前導碼，進行定時估計，包括如下步驟：計算接收序列與其移位序列的自相關值，將自相關值大於設 定閾值的接收序列的接收時刻確定為第一定位位置，以及計算接收序列與長前導碼中的長序列對應的基序列的互相關值，將峰值對應的接收序列的接收時刻確定為第二定位位置；其中，接收序列為不同時刻接收到的資料序列，移位元序列與接收序列的間隔長度為前導碼中的長序列的長度；計算第一定位位置與第二定位位置的位置差，根據該位置差，確定生成長序列的迴圈移位序列；以及將第二定位位置，與生成長序列的迴圈移位序列與基序列的自相關的峰值對應的接收序列的接收時刻的差值-△θ j 確定為長前導碼的起始位置(即長前導碼中第一個採樣點所在的時域位置)。
具體的，對接收序列進行移動自相關運算，移位長度為長序列的長度，從而可以利用訊框結構中長前導碼中相同的首碼和長序列中的第三段序列得到長前導碼的大致定時位置(即長前導碼大致的起始位置)；然後利用本地基序列與接收序列進行互相關運算，確定；最後根據與生成長序列的迴圈移位序列與基序列的自相關的峰值對應的接收序列的接收時刻，確定長前導碼準確的定時位置(即長前導碼準確的起始位置)，以實現與發送端的同步。
上述定時估計過程中，計算接收序列與基序列的互相關值，將峰值對應的接收序列的接收時刻確定為第二定位位置，包括：計算接收序列與基序列的互相關值，將最大的互相關值對應的接收序列的接收時刻作為該峰值對應的接收序列的接收時刻；或者計算接收序列與基序列的互相關值，將第一個達到設定的門 限值的互相關值對應的接收序列的接收時刻作為峰值對應的接收序列的接收時刻。
上述定時估計過程中，根據位置差，確定生成長序列的迴圈移位序列，包括：獲取基序列中每個迴圈移位序列與基序列的自相關峰的位置；分別計算位置差與每個迴圈移位序列對應的自相關峰的位置的差值；將得到的最小差值對應的迴圈移位序列確定為生成長序列的迴圈移位序列。
具體的，每個基序列與自身對應的迴圈移位序列的自相關峰的位置是已知的，只要知道基序列的序號，即可獲知該基序列的迴圈移位序列以及各迴圈移位序列與該基序列的自相關峰的位置。假設基序列對應三個迴圈移位序列，三個迴圈移位序列與該基序列的自相關峰的位置分別為△θ1，△θ2，△θ3，判斷生成長序列的迴圈移位序列的方法為,i=1,2,3，從而判斷出生成長序列的迴圈移位序列為序號為j的迴圈移位序列。
進一步，根據確定的生成長序列的迴圈移位序列，獲知該迴圈移位序列與該基序列的自相關峰的位置為△θ j ，最後根據與△θ j ，確定準確的定時位置，即-△θ j 。
需要說明的是，本發明的實施例在進行定時估計時，除了可以採用上述優先方式進行處理外，還可以採用現有的粗估計(利用前導碼 中的短前導碼進行粗估計)和細估計(利用前導碼中的長前導碼進行粗估計)的方法進行定時估計。
可選地，確定生成長序列的迴圈移位序列之後，該方法還包括：根據預先設定的序號移位元序列與控制資訊的對應關係，確定生成長序列的迴圈移位元序列對應的控制資訊；其中，控制資訊包括以下資訊中的至少一種資訊：迴圈首碼CP長度、對資料進行加擾的擾碼序號、以及導頻碼資訊。
具體的，可以採用不同的迴圈移位序列指示不同的控制資訊的方式，以使接收端在確定生成長序列的迴圈移位序列後，即可獲知該迴圈移位元序列對應的控制資訊。不同迴圈移位元序列具體指示何種控制資訊，可以由接收端與發送端協商確定，也可以在協議中規定，只要保證接收端與發送端對不同迴圈移位序列所指示的控制資訊的理解一致即可。
在實施中，根據前導碼中的長前導碼，進行頻偏估計，包括：針對每個接收序列，計算接收序列與已確定的小數倍頻偏估計得到的相位偏移值的乘積，將得到的序列作為中間序列；以定時估計得到的長前導碼的起始位置為起始點，從中間序列中取出長度為前導碼中的長序列對應的採樣長度的子序列；根據設定的滑動點，分別從子序列中取長度為前導碼中的長序列對應的有效頻寬長度的滑動序列，並分別計算每個滑動序列與基序列對應的頻域序列的互相關值；根據每個接收序列對應的互相關值，確定整數倍頻偏值。
其中，採樣長度表示時域上採樣點的數目，採樣長度大於等 於長序列的長度；有效頻寬長度為頻域上的物理量。
需要說明的是，頻偏估計包括小數倍頻偏估計(即小數倍子載波間隔偏移)和整數倍頻偏估計(整數倍子載波間隔偏移)，其中，小數倍頻偏採用現有技術得到，假設系統取樣速率為15.36MHz，則小數倍頻偏估計範圍為15.36．106．(-π,π)/(2π．512)=(-15kHz,15kHz)，具體過程此處不再贅述。超出小數倍頻偏估計範圍的頻偏由整數倍頻偏估計完成，本發明的實施例提供了一種優選的整數倍頻偏估計的處理過程，具體如下：首先，去除小數倍頻偏的影響，即將接收序列r(n)乘以小數倍頻偏帶來的相位偏移，得到rt(n)=r(n)．exp(j．2π．nT s ．ε0)，其中，T s 是採樣間隔，ε0是小數倍頻偏，n是採樣點索引，rt(n)是小數倍頻偏校正後的序列；然後，以定時估計得到的前導碼的起始位置為起始點，從rt(n)中取出長度為前導碼中的長序列對應的採樣長度的子序列rf(n)；例如，若長序列採用ZC序列，則從rt(n)中取出長度為512點的子序列rf(n)，此處得到的子序列為頻域序列；接著，根據設定的滑動點，分別從rf(n)中取長度為前導碼中的長序列對應的有效頻寬長度的滑動序列，並分別計算每個滑動序列與基序列Lf(k)對應的頻域序列的互相關值；例如，若長序列採用ZC序列，則從rf(n)中取長度為301點的滑動序列；最後，根據每個接收序列對應的互相關值，確定整數倍頻偏值。
需要說明的是，滑動序列的滑動範圍與預定的晶振偏移範圍相關，以長序列採用ZC序列為例，若考慮5ppm的頻偏抖動，則左右各滑 動2個點，共判斷5個點的滑動序列即可，具體的：512點的rf(n)中間位置獲取301點作為第一滑動序列，該第一滑動序列向左滑動1個點得到301點作為第二滑動序列，該第一滑動序列向左滑動2個點得到301點作為第三滑動序列，該第一滑動序列向右滑動1個點得到301點作為第四滑動序列，該第一滑動序列向右滑動2個點得到301點作為第五滑動序列。若考慮20ppm頻偏的抖動，則左右各滑動8個點，共判斷17個點的滑動序列即可。
在上述頻偏估計過程中，根據每個接收序列對應的互相關值，確定整數倍頻偏值，包括：針對每個接收序列，確定該接收序列對應的互相關值中的最大值與除該最大值之外的其他互相關值的平均值的比值是否達到設定閥值；根據預先設定的滑動點與頻偏值的對應關係，將達到設定閾值的最大互相關值對應的滑動點對應的頻偏值確定為整數倍頻偏值。
需要說明的是，滑動點與頻偏值的對應關係是預先設定的。這裡認為除最大互相關值對應的滑動點之外的其他滑動點為雜訊，將達到設定閾值M的最大互相關值對應的滑動點對應的頻偏值確定為整數倍頻偏值。
上述方法處理流程可以用軟體程式實現，該軟體程式可以存儲在存儲介質中，當存儲的軟體程式被調用時，執行上述方法步驟。
基於同一發明構思，本發明的實施例中還提供了一種接收端設備，由於該設備解決問題的原理與上述同步估計方法相似，因此該設備 的實施可以參見方法的實施，重複之處不再贅述。
如圖5所示，本發明的實施例提供的一種接收端設備，包括：接收模組51，用於接收發送端發送的包含前導碼的資料序列；處理模組52，用於根據該前導碼中的長前導碼，進行定時估計和/或頻偏估計；其中，該長前導碼中依次包括首碼、長序列和尾碼，其中該首碼中的序列與該長序列中與該首碼相距第一設定長度的序列相同，該尾碼中的序列與該長序列中與該尾碼相距第二設定長度的序列相同。
本發明的實施例提供的接收端設備基於新的前導碼結構，進行同步估計，該前導碼的長前導碼依次包括首碼、長序列和尾碼，其中首碼中的序列與長序列中和該首碼相距第一設定長度的序列相同，尾碼中的序列與長序列中和該尾碼相距第二設定長度的序列相同，由於在進行同步估計時，可以利用長前導碼中前、尾碼中攜帶的序列與長序列中的某段序列相同的結構特性，從而提高了同步估計的速度和精度。
在實施中，處理模組52根據前導碼中的長前導碼，進行定時估計，包括：計算接收序列與其移位序列的自相關值，將自相關值大於設定閾值的接收序列的接收時刻確定為第一定位位置，以及計算接收序列與該長序列對應的基序列的互相關值，將峰值對應的接收序列的接收時刻確定為第二定位位置；其中，該接收序列為不同時刻接收到的資料序列，該 移位序列與該接收序列的間隔長度為前導碼中的長序列的長度；計算該第一定位位置與該第二定位位置的位置差，根據該位置差，確定生成該長序列的迴圈移位序列；以及將該第二定位位置，與生成該長序列的迴圈移位序列和該基序列的自相關的峰值對應的接收序列的接收時刻的差值確定為該長前導碼的起始位置。
可選地，處理模組52計算接收序列與該長序列對應的基序列的互相關值，將峰值對應的接收序列的接收時刻確定為第二定位位置，包括：計算接收序列與基序列的互相關值，將最大的互相關值對應的接收序列的接收時刻作為該峰值對應的接收序列的接收時刻；或者，計算接收序列與基序列的互相關值，將第一個達到設定的門限值的互相關值對應的接收序列的接收時刻作為該峰值對應的接收序列的接收時刻。
可選地，處理模組52根據該位置差，確定生成該長序列的迴圈移位序列，包括：獲取該基序列中每個迴圈移位序列與該基序列的自相關峰的位置；分別計算該位置差與每個該迴圈移位序列對應的自相關峰的位置的差值；以及將得到的最小差值對應的迴圈移位序列，確定為生成該長序列的迴圈移位序列。
可選地，處理模組52確定生成該長序列的迴圈移位序列之後，還用於：根據預先設定的序號移位元序列與控制資訊的對應關係，確定生成該長序列的迴圈移位元序列對應的控制資訊；其中，該控制資訊包括以下資訊中的至少一種資訊：迴圈首碼CP長度、對資料進行加擾的擾碼序號、以及導頻碼資訊。
基於上述任一實施例，處理模組52根據前導碼中的長前導碼，進行頻偏估計，包括：針對每個接收序列，計算接收序列與已確定的小數倍頻偏估計得到的相位偏移值的乘積，將得到的序列作為中間序列；以定時估計得到的該長前導碼的起始位置為起始點，從該中間序列中取出長度為該前導碼中的長序列對應的採樣長度的子序列；根據設定的滑動點，分別從該子序列中取長度為該前導碼中的長序列對應的有效頻寬長度的滑動序列，並分別計算每個該滑動序列與基序列對應的頻域序列的互相關值；以及根據每個接收序列對應的互相關值，確定整數倍頻偏值。
可選地，處理模組52根據每個接收序列對應的互相關值，確定整數倍頻偏值，包括：針對每個接收序列，確定該接收序列對應的互相關值中的最大值與除該最大值之外的其他互相關值的平均值的比值是否達到設定閥值；以及根據預先設定的滑動點與頻偏值的對應關係，將達到設定閾值的最大互相關值對應的滑動點對應的頻偏值確定為該整數倍頻偏值。
基於上述任一實施例，該長序列為m序列、或者Zadoff-Chu序列。
基於同一發明構思，本發明的實施例還提供了另一種接收端設備，如圖6所示，包括：處理器600，用於讀取記憶體620中的程式，執行下列過程：通過收發機610接收發送端發送的包含前導碼的資料序列；以及根據該前導碼中的長前導碼，進行定時估計和/或頻偏估計；其中，該長前導碼中依次包括首碼、長序列和尾碼，其中該首碼中的序列與該長序列中與該首碼相距第一設定長度的序列相同，該尾碼中的序列與該長序列中與該尾碼相距第二設定長度的序列相同。
收發機610，用於在處理器600的控制下接收和發送資料。
其中，在圖6中，匯流排架構可以包括任意數量的互聯的匯流排和橋，具體由處理器600代表的一個或多個處理器和記憶體620代表的記憶體的各種電路連結在一起。匯流排架構還可以將諸如週邊設備、穩壓器和功率管理電路等之類的各種其他電路連結在一起，這些都是本領域所公知的，因此，本文不再對其進行進一步描述。匯流排介面提供介面。收發機610可以是多個元件，即包括發送機和收發機，提供用於在傳輸介質上與各種其他裝置通信的單元。處理器600負責管理匯流排架構和通常的處理，記憶體620可以存儲處理器600在執行操作時所使用的資料。
在實施中，處理器600根據該前導碼中的長前導碼，進行定時估計，包括：計算接收序列與其移位序列的自相關值，將自相關值大於設 定閾值的接收序列的接收時刻確定為第一定位位置，以及計算接收序列與該長序列對應的基序列的互相關值，將峰值對應的接收序列的接收時刻確定為第二定位位置；其中，該接收序列為不同時刻接收到的資料序列，該移位序列與該接收序列的間隔長度為前導碼中的長序列的長度；計算該第一定位位置與該第二定位位置的位置差，根據該位置差，確定生成該長序列的迴圈移位序列；以及將該第二定位位置，與生成該長序列的迴圈移位序列和該基序列的自相關的峰值對應的接收序列的接收時刻的差值確定為該長前導碼的起始位置。
可選地，處理器600計算接收序列與該長序列對應的基序列的互相關值，將峰值對應的接收序列的接收時刻確定為第二定位位置，包括：計算接收序列與基序列的互相關值，將最大的互相關值對應的接收序列的接收時刻作為該峰值對應的接收序列的接收時刻；或者，計算接收序列與基序列的互相關值，將第一個達到設定的門限值的互相關值對應的接收序列的接收時刻作為該峰值對應的接收序列的接收時刻。
可選地，處理器600根據該位置差，確定生成該長序列的迴圈移位序列，包括：獲取該基序列中每個迴圈移位序列與該基序列的自相關峰的位置；分別計算該位置差與每個該迴圈移位序列對應的自相關峰 的位置的差值；以及，將得到的最小差值對應的迴圈移位序列，確定為生成該長序列的迴圈移位序列。
可選地，處理器600確定生成長前導碼中的長序列的迴圈移位序列之後，還用於：根據預先設定的序號移位元序列與控制資訊的對應關係，確定生成該長序列的迴圈移位元序列對應的控制資訊；其中，該控制資訊包括以下資訊中的至少一種資訊：CP長度、對資料進行加擾的擾碼序號、以及導頻碼資訊。
基於上述任一實施例，處理器600根據該前導碼中的長前導碼，進行頻偏估計，包括：針對每個接收序列，計算接收序列與已確定的小數倍頻偏估計得到的相位偏移值的乘積，將得到的序列作為中間序列；以定時估計得到的該長前導碼的起始位置為起始點，從該中間序列中取出長度為該前導碼中的長序列對應的採樣長度的子序列；根據設定的滑動點，分別從該子序列中取長度為該前導碼中的長序列對應的有效頻寬長度的滑動序列，並分別計算每個該滑動序列與基序列對應的頻域序列的互相關值；以及根據每個接收序列對應的互相關值，確定整數倍頻偏值。
可選地，處理器600根據每個接收序列對應的互相關值，確定整數倍頻偏值，包括：針對每個接收序列，確定該接收序列對應的互相關值中的最大值與除該最大值之外的其他互相關值的平均值的比值是否達到設定閥值； 以及根據預先設定的滑動點與頻偏值的對應關係，將達到設定閾值的最大互相關值對應的滑動點對應的頻偏值確定為該整數倍頻偏值。
基於上述任一實施例，該長序列為m序列、或者Zadoff-Chu序列。
本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或電腦程式產品。因此，本發明可採用完全硬體實施例、完全軟體實施例、或結合軟體和硬體方面的實施例的形式。而且，本發明可採用在一個或多個其中包含有電腦可用程式碼的電腦可用存儲介質(包括但不限於磁碟記憶體、CD-ROM、光學記憶體等)上實施的電腦程式產品的形式。
本發明是參照根據本發明的實施例的方法、設備(系統)、和電腦程式產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由電腦程式指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些電腦程式指令到通用電腦、專用電腦、嵌入式處理機或其他可程式設計資料處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過電腦或其他可程式設計資料處理設備的處理器執行的指令產生用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。
這些電腦程式指令也可存儲在能引導電腦或其他可程式設計資料處理設備以特定方式工作的電腦可讀記憶體中，使得存儲在該電腦可讀記憶體中的指令產生包括指令裝置的製造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。
這些電腦程式指令也可裝載到電腦或其他可程式設計資料處理設備上，使得在電腦或其他可程式設計設備上執行一系列操作步驟以產生電腦實現的處理，從而在電腦或其他可程式設計設備上執行的指令提供用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。
儘管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附申請專利範圍意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明範圍的所有變更和修改。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明申請專利範圍及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
41-42‧‧‧步驟

Claims (15)

  1. 一種同步估計方法，該方法包括：接收包含前導碼的資料序列；根據該前導碼中的長前導碼，進行定時估計和/或頻偏估計；其中，該長前導碼中依次包括首碼、長序列和尾碼，其中該首碼中的序列與該長序列中和該首碼相距第一設定長度的序列相同，該尾碼中的序列與該長序列中和該尾碼相距第二設定長度的序列相同；其中，根據該前導碼中的長前導碼，進行定時估計，包括：計算接收序列與其移位序列的自相關值，將自相關值大於設定閾值的接收序列的接收時刻確定為第一定位位置，以及計算接收序列與該長序列對應的基序列的互相關值，將峰值對應的接收序列的接收時刻確定為第二定位位置；其中，該接收序列為不同時刻接收到的資料序列，該移位序列與該接收序列的間隔長度為前導碼中的長序列的長度；計算該第一定位位置與該第二定位位置的位置差，根據該位置差，確定生成該長序列的迴圈移位序列；將該第二定位位置，與生成該長序列的迴圈移位序列和該基序列的自相關的峰值對應的接收序列的接收時刻的差值確定為該長前導碼的起始位置。
  2. 如請求項1所述的同步估計方法，其中，計算接收序列與該長序列對應的基序列的互相關值，將峰值對應的接收序列的接收時刻確定為第二定位位置，包括：計算接收序列與基序列的互相關值，將最大的互相關值對應的接收序列 的接收時刻作為該峰值對應的接收序列的接收時刻；或者，計算接收序列與基序列的互相關值，將第一個達到設定的門限值的互相關值對應的接收序列的接收時刻作為該峰值對應的接收序列的接收時刻。
  3. 如請求項1所述的同步估計方法，其中，根據該位置差，確定生成該長序列的迴圈移位序列，包括：獲取該基序列中每個迴圈移位序列與該基序列的自相關峰的位置；分別計算該位置差與每個該迴圈移位序列對應的自相關峰的位置的差值；將得到的最小差值對應的迴圈移位序列，確定為生成該長序列的迴圈移位序列。
  4. 如請求項1所述的同步估計方法，其中，確定生成該長序列的迴圈移位序列之後，該方法還包括：根據預先設定的序號移位元序列與控制資訊的對應關係，確定生成該長序列的迴圈移位元序列對應的控制資訊；其中，該控制資訊包括以下資訊中的至少一種資訊：迴圈首碼CP長度、對資料進行加擾的擾碼序號、以及導頻碼資訊。
  5. 如請求項1至4中任一項所述的同步估計方法，其中，根據該前導碼中的長前導碼，進行頻偏估計，包括：針對每個接收序列，計算接收序列與已確定的小數倍頻偏估計得到的相位偏移值的乘積，將得到的序列作為中間序列；以定時估計得到的該長前導碼的起始位置為起始點，從該中間序列中取出長度為該長序列對應的採樣長度的子序列；根據設定的滑動點，分別從該子序列中取長度為該前導 碼中的長序列對應的有效頻寬長度的滑動序列，並分別計算每個該滑動序列與基序列對應的頻域序列的互相關值；根據每個接收序列對應的互相關值，確定整數倍頻偏值。
  6. 如請求項5所述的同步估計方法，其中，根據每個接收序列對應的互相關值，確定整數倍頻偏值，包括：針對每個接收序列，確定該接收序列對應的互相關值中的最大值與除該最大值之外的其他互相關值的平均值的比值是否達到設定閥值；根據預先設定的滑動點與頻偏值的對應關係，將達到設定閾值的最大互相關值對應的滑動點對應的頻偏值確定為該整數倍頻偏值。
  7. 如請求項1至4中任一項所述的同步估計方法，其中，該長序列為m序列、或者Zadoff-Chu序列。
  8. 一種接收端設備，該設備包括：接收模組，用於接收包含前導碼的資料序列；處理模組，用於根據該前導碼中的長前導碼，進行定時估計和/或頻偏估計；其中，該長前導碼中依次包括首碼、長序列和尾碼，其中該首碼中的序列與該長序列中與該首碼相距第一設定長度的序列相同，該尾碼中的序列與該長序列中與該尾碼相距第二設定長度的序列相同；其中，該處理模組根據該前導碼中的長前導碼，進行定時估計，包括：計算接收序列與其移位序列的自相關值，將自相關值大於設定閾值的接收序列的接收時刻確定為第一定位位置，以及計算接收序列與該長序列對應的基序列的互相關值，將峰值對應的接收序列的接收時刻確定為第二定 位位置；其中，該接收序列為不同時刻接收到的資料序列，該移位序列與該接收序列的間隔長度為前導碼中的長序列的長度；計算該第一定位位置與該第二定位位置的位置差，根據該位置差，確定生成該長序列的迴圈移位序列；以及將該第二定位位置，與生成該長序列的迴圈移位序列和該基序列的自相關的峰值對應的接收序列的接收時刻的差值確定為該長前導碼的起始位置。
  9. 如請求項8所述的接收端設備，其中，該處理模組計算接收序列與該長序列對應的基序列的互相關值，將峰值對應的接收序列的接收時刻確定為第二定位位置，包括：計算接收序列與基序列的互相關值，將最大的互相關值對應的接收序列的接收時刻作為該峰值對應的接收序列的接收時刻；或者，計算接收序列與基序列的互相關值，將第一個達到設定的門限值的互相關值對應的接收序列的接收時刻作為該峰值對應的接收序列的接收時刻。
  10. 如請求項9所述的接收端設備，其中，該處理模組根據該位置差，確定生成該長序列的迴圈移位序列，包括：獲取該基序列中每個迴圈移位序列與該基序列的自相關峰的位置；分別計算該位置差與每個該迴圈移位序列對應的自相關峰的位置的差值；以及將得到的最小差值對應的迴圈移位序列，確定為生成該長序列的迴圈移位序列。
  11. 如請求項9所述的接收端設備，其中，該處理模組確定生成該長序列的 迴圈移位序列之後，還用於：根據預先設定的序號移位元序列與控制資訊的對應關係，確定生成該長序列的迴圈移位元序列對應的控制資訊；其中，該控制資訊包括以下資訊中的至少一種資訊：迴圈首碼CP長度、對資料進行加擾的擾碼序號、以及導頻碼資訊。
  12. 如請求項8至11中任一項所述的接收端設備，其中，該處理模組根據該前導碼中的長前導碼，進行頻偏估計，包括：針對每個接收序列，計算接收序列與已確定的小數倍頻偏估計得到的相位偏移值的乘積，將得到的序列作為中間序列；以定時估計得到的該長前導碼的起始位置為起始點，從該中間序列中取出長度為該前導碼中的長序列對應的採樣長度的子序列；根據設定的滑動點，分別從該子序列中取長度為該前導碼中的長序列對應的有效頻寬長度的滑動序列，並分別計算每個該滑動序列與基序列對應的頻域序列的互相關值；以及根據每個接收序列對應的互相關值，確定整數倍頻偏值。
  13. 如請求項12所述的接收端設備，其中，該處理模組根據每個接收序列對應的互相關值，確定整數倍頻偏值，包括：針對每個接收序列，確定該接收序列對應的互相關值中的最大值與除該最大值之外的其他互相關值的平均值的比值是否達到設定閥值；以及根據預先設定的滑動點與頻偏值的對應關係，將達到設定閾值的最大互相關值對應的滑動點對應的頻偏值確定為該整數倍頻偏值。
  14. 如請求項8至11中任一項所述的接收端設備，其中，該長序列為m序列、或者Zadoff-Chu序列。
  15. 一種接收端設備，包括處理器和收發機，其中，處理器，用於讀取記憶體中的程式，執行下列過程：通過收發機接收包含前導碼的資料序列；以及根據該前導碼中的長前導碼，進行定時估計和/或頻偏估計；其中，該長前導碼中依次包括首碼、長序列和尾碼，其中該首碼中的序列與該長序列中與該首碼相距第一設定長度的序列相同，該尾碼中的序列與該長序列中與該尾碼相距第二設定長度的序列相同；其中，根據該前導碼中的長前導碼，進行定時估計，包括：計算接收序列與其移位序列的自相關值，將自相關值大於設定閾值的接收序列的接收時刻確定為第一定位位置，以及計算接收序列與該長序列對應的基序列的互相關值，將峰值對應的接收序列的接收時刻確定為第二定位位置；其中，該接收序列為不同時刻接收到的資料序列，該移位序列與該接收序列的間隔長度為前導碼中的長序列的長度；計算該第一定位位置與該第二定位位置的位置差，根據該位置差，確定生成該長序列的迴圈移位序列；將該第二定位位置，與生成該長序列的迴圈移位序列和該基序列的自相關的峰值對應的接收序列的接收時刻的差值確定為該長前導碼的起始位置；收發機，用於在處理器的控制下接收和發送資料。
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