[发明专利]用于OFDM系统接收机的时间同步装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及OFDM系统中移动台在初始接入网络或者进行切换时与基 站之间的快速时间同步。

背景技术

在无线通信系统中，对于移动台准备进行网络接入和进行基站切换 来说，有效的时间同步方法都是很重要的。移动台要实现与基站间的有 效通信，首先需要捕获基站信号的载频和时钟，即，获得物理层同步， 在此基础上才能建立上层的连接并最终实现上下行的有效数据传输。

图1给出了一个典型的TDD-OFDM系统的帧结构。图中包括由前导符 号(Preamble)、控制符号和下行数据符号组成的下行子帧，发送接收转 换间隔(Transmit Receive Transition Gap，TTG)，由上行符号组成的 上行子帧，以及接收发送转换间隔(Receive Transmit Transition Gap， RTG)。

如图1中所示，上、下行子帧在时域上分开，同时域间隔一起构成 一个完整帧。每帧的开始一般包括一个共同的训练符号，即前导符号。 前导符号的引入很大程度上是为了便于同步的实现，因此基于计算前导 符号相关值的时间同步算法已经广泛使用。这种算法利用相邻的两帧进 行帧间相关。因为前导符号在每帧的开始是重复出现的，所以可把对应 相关值的最大值出现的时刻作为每帧开始的位置。

通常，时间同步算法分两步进行：粗同步(coarse synchronization) 和细同步(fine tuning)。粗同步算法在初始网络接入或者越区切换时 执行，此时移动台几乎完全不知道基站及信道状况，因此粗同步算法需 要采用快速且鲁棒性较强的自适应算法来实现。如果能有效地提高粗同 步的可靠性，那么后续处理的可靠性将会相应地大幅提高，从而达到快 速接入目标基站、大量节省移动台的功率、延长使用时间的效果。细同 步基于粗同步获得的结果，在缩小的范围内进一步调整定时的位置。

传统的粗同步算法逐样点选取一个符号长度内的接收信号，与相隔 一倍帧长时间的样点做相关运算。理想情况下，由于前导符号的重复性， 相关运算会在每帧的开始处出现局部最大值，因此选取最大的相关值作 为帧起始位置，就可以获得粗同步。

OFDM系统具有灵活的资源分配策略，因此各个符号之间的功率差异 会多达若干dB。当移动台经历快速衰落信道或者低信噪比时，由于符号 本身功率的差异及信道增益不同的影响，相关值的计算结果会受到很大 的影响，从而造成定时结果的偏差。

发明内容

鉴于上述现有技术中的问题而提出了本发明。本发明致力于提供一 种在OFDM系统的移动台的接收机中使用的快速可靠的时间同步装置和时 间同步方法，其通过改进的相关值计算方法以及灵活的合并算法，可以 有效的对抗上述现有技术中的不利情况，从而获得可靠的定时位置，且 实现的复杂度较低。

根据本发明的第一方面，提供了一种在OFDM系统的移动台的接收 机中使用的时间同步装置，该时间同步装置在所述移动台初始接入网络 或进行切换时实现所述移动台与对应基站之间的时间同步，其特征在于， 该时间同步装置包括：归一化相关值计算部，其用于计算一帧内的各时 刻处的归一化的功率相关值；相关值集合获得部，其连续获得N个由大 于门限值的功率相关值构成的相关值集合，N为大于1的整数；合并相关 值集合获得部，其在所述N个相关值集合中，若同一时刻处存在两个或 更多个功率相关值，则将所述两个或更多个功率相关值相加以作为该时 刻处的合并相关值，否则将该时刻处的合并相关值设为值0，由此构成合 并相关值集合；以及帧起始位置确定部，其在所述合并相关值集合中搜 索最大合并相关值，若该最大合并相关值大于0，则以该最大合并相关值 对应的时刻为帧的起始位置，否则在所述N个相关值集合中搜索最大功 率相关值，并以该最大功率相关值对应的时刻为帧的起始位置。