[发明专利]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

说明书

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。