[发明专利]无线通信系统中的帧同步与符号同步方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种无线通信系统中的帧同步与符号同步方法和装置。

背景技术

在3GPP的LTE通信系统技术标准中，终端设备在开机后需要检测来自基站的下行帧中的主同步信号(PSS)，获取扇区标识(ID)，并完成帧同步。终端设备在解调下行帧中包含的数据时，还需要与下行帧中的每个OFDM符号进行同步。

图1为3GPP TS 36.211中规定的用于时分双工的LTE系统帧结构。每个帧长度为10ms，包括两个5ms的半帧。每个帧被划分为10个长度为1ms的子帧。每个子帧包含14个OFDM符号。其中第2、第7子帧的第三个OFDM符号中包含主同步信号，信号格式如3GPP TS 36.211所定义。LTE系统使用的主同步信号是三种不同根的ZC序列，即存在三种类型的主同步信号，分表代表0～2的扇区ID。由于LTE系统主同步信号数量较少，且ZC序列在时域和频域都具有非常理想的相关性，因此可以用于帧和OFDM符号的检测与同步。

由于在频域进行检测与同步时，需要将接收信号变换至频域进行，具有较高的计算复杂度，因此通常使用时域相关检测法对主同步信号进行检测。

使用时域相关检测法检测主同步信号时，需要计算本地存储的主同步信号序列与接收的采样信号的滑动相关，并通过检测相关峰值来确定主同步信号的位置。实际应用中，若直接使用接收的采样信号来计算滑动相关峰值，则针对每个采样信号，都需要计算长度至多为2048点的相关值，计算复杂度非常高。

为了降低计算复杂度，现有的主同步信号检测器通常首先使用低通滤波器对接收信号进行低通滤波，然后进行降采样处理。但降采样处理在降低系统复杂度的同时牺牲了同步精度。为了解决这个问题，一些方法考虑使用两阶段的检测，即首先以低采样率接收信号并进行粗同步检测，然后再以高采样率接收信号并进行精同步检测。

现有技术中，上述低通滤波及降采样处理是针对接收的所有采样信号进行的，而根据图1所示帧结构可知，主同步信号仅位于每个5ms半帧中一个子帧内的特定OFDM符号内。在检测到主同步信号并进行同步信号跟踪时，如果仍然针对所有采样信号都进行上述处理，则会存在大量的不必要计算，尤其是对于离主同步信号位置较远的数据信号的计算。

发明内容

有鉴于此，本发明中一方面提供一种无线通信系统中的帧同步与符号同步方法，另一方面提供一种无线通信系统中的帧同步与符号同步装置，以便减少不必要的计算，降低同步计算的复杂度。

本发明所提供的无线通信系统中的帧同步与符号同步方法，包括：

A、设置包括初始状态、同步信号确认状态和同步信号跟踪状态的状态机；

B、根据状态机的当前状态，确定主同步信号检测窗的位置和长度；其中，在状态机的状态为同步信号跟踪状态时确定的主同步信号检测窗之间有间隙；

C、根据所确定的主同步信号检测窗，对接收的用于计算所述主同步信号检测窗内的相关值的采样信号进行滑动相关及检测处理，得到当前主同步位置；

D、状态机根据所述当前主同步位置及之前的同步位置检测情况，确定状态机的当前状态，并返回执行步骤B；其中，若状态机为初始状态，则进入同步信号确认状态；若状态机为同步信号确认状态，则判断是否连续M1次按预期检测到同步信号，如是，则进入同步信号跟踪状态；否则，保持同步信号确认状态；若状态机为同步信号跟踪状态，则判断是否按预期跟踪到同步信号，如是，则保持同步信号跟踪状态，并输出当前主同步位置；否则，判断是否连续M2次未按预期跟踪到同步信号，如是，则进入初始状态或同步信号确认状态，否则，根据上一次的按预期跟踪到的同步信号输出当前主同步位置；其中，M1为第一设定阈值，M2为第二设定阈值。

在本发明的一个实施方式中，所述步骤C包括：

C1、接收当前采样信号，并记录所述当前采样信号的位置；

C2、判断所述当前采样信号是否用于计算所述主同步信号检测窗内的相关值，如果是，则执行步骤C3；否则，返回执行步骤C1；

C3、对所述当前采样信号进行低通滤波，得到滤波后信号；

C4、对所述滤波后信号进行降采样，得到降采样信号；

C5、计算所述降采样信号与本地主同步信号的相关值，并将所述相关值的模值放入所述主同步信号检测窗内；

C6、判断所述主同步信号检测窗是否已满，如果是，则执行步骤C7；否则，等待新的相关值的模值放入所述主同步信号检测窗内；

C7、将所述主同步信号检测窗内最大模值所对应的降采样信号的位置作为当前主同步位置。