专利名称：帧同步和初始符号定时捕获系统及方法
技术领域：
下文的描述总体上涉及数据通信，并且更具体地，涉及信号捕获和同步。
背景技术：
对于高容量和可靠的通信系统的需求日益增长。现今，数据业务主要来自移动电话以及台式或便携式计算机。随着时间的推移和技术的发展，可以预测将存在来自其它通信设备的增长的需求，这些其它通信设备中的某一些到此时为止尚未被开发出来。例如，诸如电器以及其它消费设备这些当前没有被认为是通信设备的设备将产生大量的数据传输。此外，现今的设备，诸如移动电话和个人数字助理(PDA)，将不仅仅变得更加普遍，而且还需要不可预测的带宽以便支持巨大且复杂的交互式和多媒体应用。
虽然可以通过有线的方式传送数据业务，但是对无线通信的需求现在并且将要继续飞速增长。我们社会的人们的日益增加的流动性也需要与其便携性有关的技术。因此，当今，许多人利用移动电话和PDA用于语音和数据传输(例如，移动网络、电子邮件、即时消息等)。另外，越来越多的人们正在构造无线家庭和办公网络，并且进一步期望无线热点能够使得在学校、咖啡屋、机场以及其它公共场所进行因特网连接。此外，持续存在朝着在诸如汽车、轮船、飞机、火车等运输工具中集成计算机和通信技术的大规模趋向。本质上，随着计算和通信技术继续变得越来越无所不在，特别是由于无线通常是最实用和最方便的通信介质，所以在无线领域中的需求将持续增长。
一般而言，无线通信过程包括发送机和接收机。发送机将数据调制到载波信号上，并且随后在传输介质(例如，射频)上传送该载波信号。随后，接收机负责通过传输介质对载波信号进行接收。更具体地，接收机负责对被接收的信号进行同步，以便确定信号的起始、信号包含的信息、以及信号是否包含消息。然而，噪声、干扰和其它因素使同步变得复杂。尽管存在这样的障碍，接收机仍必须对信号进行检测和识别，并且对信号的内容进行解释以便使通信能够进行。
当前，存在许多正在被使用的常规扩频调制技术。采用这些技术，窄带信息信号的功率被扩频或扩大到整个大的传输频带上。至少由于小的功率谱密度使这种传输通常不受系统噪声的影响，所以该扩频是有利的。然而，采用这种常规系统的一个已知的问题是多径延迟扩展引起多个用户之间的干扰。
迅速获得商业认同的标准之一是正交频分复用(OFDM)。OFDM是一种并行传输通信方案，在其中，将高速数据流分解到大量低速流上，并且在多个子载波上同时进行传送，该多个子载波间隔分布在多个特定的频率或音调(tone)上。精确的频率间隔提供了音调之间的正交性。正交的频率最小化或者消除了通信信号之间的串扰或干扰。由于频带可以交迭而不相互干扰，因此除高传输速率和抗干扰之外，还可以获得高频谱效率。
然而，OFDM系统的一个问题是它们对接收机同步误差特别敏感。这可能造成系统性能的下降。特别地，系统可能失去子载波之间的正交性，并且因此失去网络用户之间的正交性。为了维持正交性，必须对发射机和接收机进行同步。总之，接收机同步对于成功的OFDM通信来说是极为重要的。
因此，存在对迅速并且可靠的初始帧同步的新颖系统和方法的需求。
发明内容
为了提供对在下文中所公开的某些方面和实施例的基本理解，下面给出简要概述。该概述不是详尽的综述，也不是想要标识出关键/决定性的元素。其唯一目的是以简化的形式给出某些概念或原理，来作为稍后给出的更详细描述的序言。
通过简要的描述，在这里给出了有助于帧初始捕获、频率和符号定时的多种系统和方法。所述系统和方法通过对第一导频符号(例如，OFDM环境中的TDM导频符号)进行检测来捕获初始帧同步。为了有助于导频符号检测，可以使用延迟相关器。延迟相关器对输入采样流进行接收、将输入采样与其延迟形式进行相关、并且生成许多可用于对导频符号进行检测的检测度量或相关输出。当在一段时间上观测到检测度量或相关值时，它们产生在这里被称为相关曲线的曲线，该相关曲线包括前沿、平坦区和后沿，其中，该相关曲线是延迟相关器的能量分布输出。可以将对第一导频符号的检测分为三级对相关曲线的前沿进行检测，通过对相关曲线的平坦区部分进行检测或观测来确认检测到前沿，以及最后对相关曲线的后沿进行检测。
在第一级中，试图对相关曲线的前沿进行观测或检测。将相关器输出的幅度或其度量或某些函数(例如，输出的平方)与可编程阈值进行比较。如果对于预定的连续输入采样数(例如，64个)，相关器输出都超过阈值，那么该系统或方法可以前进到第二级。
在第二级中，试图对检测到前沿进行确认，并且对相关曲线的平坦区进行观测。可以使用一些计数或计数器以利于实现该功能和其它功能。例如，每次接收到新的采样并且对其进行相关时，可以对第一计数加1。每次相关器输出超过同一个阈值时，可以对第二计数加1。此外，可以使用第三计数以便对相关器输出低于阈值的连续次数进行跟踪。随后，可以利用这些计数器来确定是否由于例如噪声而检测到错误的前沿等。如果检测到误报，必须在第一级中对新的前沿进行定位。如果没有检测到误报，例如如果较迟检测到前沿，那么该系统或方法在第二级中持续一段预定的时间或者直到观测到相符的后沿为止。还应该意识到，可以在该第二级期间提供至少一个额外的同步功能。特别地，可以周期性地对频率环累加器(例如，锁率频定环、自动频率控制环…)进行更新以瞄准或者检测频率偏移。此外，如果在这里检测到导频相关曲线的后沿，那么就可以在检测到其之前保存时间点(time instance)以用于精细定时系统或方法。
如果还没有在第二级中观测到后沿，那么第三级属于后沿检测。在这里可以使用至少一个计数器来对相关器输出小于阈值的连续次数进行跟踪。如果计数值大于预定或者编程值(例如，32)，那么就已经检测到后沿。还可以保存对应于恰好在检测到后沿之前的时刻的时间点。随后，下一个无线符号(例如，OFDM符号)可以利用该时间点，在一个示例性实施例中该下一个无线符号是第二TDM导频。根据一个特定的实施例，该时间点可以对应于第二导频符号的第256个采样。然而，如果计数小于可编程阈值或者在超时(time out)周期(例如，1024个输入采样)期间内没有观测到相符的后沿，那么该系统或者方法可以对计数器和频率累加器进行复位，并且开始在第一级中搜索另一个前沿。
在一个特定的例子中，一旦成功检测到第一个TDM导频-1，就可以使用TDM导频-2来捕获精细OFDM符号定时。其后，试图对OFDM符号数据进行解码。在检测到第一个TDM符号之后，频率环可以运行在跟踪模式中。如果对OFDM符号数据的解码失败，那么就认为频率控制环收敛失败，并且对下一帧或者超帧重复整个捕获处理。
特别地，在这里公开了用于初始帧检测和同步的方法。首先，对输入信号流进行接收，其中至少一些输入信号与导频符号有关。生成相关输出，所述相关输出根据信号和其延迟副本构成相关曲线。根据相关输出对相关曲线的可能的前沿进行检测。随后，根据相关输出对前沿检测进行确认并且对后沿进行检测。
类似地，在这里所公开的帧检测和同步系统包含延迟相关器组件、前沿检测组件、确认组件、以及后沿组件。延迟相关器组件对输入采样流进行接收、将输入采样与其延迟形式进行相关、并且生成构成相关曲线的多个输出。前沿检测组件对输出进行接收、将输出与阈值进行比较、并且如果检测到相关曲线的可能的前沿就生成信号。一从前沿检测组件中接收到信号，确认组件就将另外的输出与阈值进行比较，以便对前沿检测进行确认。后沿组件从确认组件接收信号，并且将另外的输出进行比较，以便对相关曲线的后沿进行定位。
为了实现前述和有关的目的，在这里结合下文的描述和附图对某些示例性的方面和实施例进行了描述。
从下文的详细描述和下面简要说明的附图中，前述和其它方面将变得显而易见。
图1是粗帧检测系统的方框图；图2a是在理想单径环境中的相关曲线图；图2b是在真实多径环境中的相关曲线图；图3是确认组件的实施例的方框图；图4是后沿组件的实施例的方框图；图5是延迟相关器组件的实施例的方框图；图6是精细帧检测系统的实施例的方框图；图7是初始粗帧检测方法的流程图；图8是前沿检测方法的流程图；图9是前沿确认和平坦区检测方法的流程图；图10a是前沿确认和平坦区检测方法的流程图；图10b是前沿确认和平坦区检测方法的流程图；图11是后沿检测方法的流程图；图12是帧同步方法的流程图；图13用于各个方面和实施例的适当的运行环境的示意方框图；图14是在OFDM系统中使用的超帧结构的实施例的图；图15a是TDM导频-1的实施例的图；
图15b是TDM导频-2的实施例的图；图16是在基站处的TX数据和导频处理器的实施例的方框图；图17是在基站处的OFDM调制器的实施例的方框图；图18a是TDM导频-1的时域表示图；图18b是TDM导频-2的时域表示图；图19是在无线设备处的同步和信道估计单元的实施例的方框图；图20是符号定时检测器的实施例的方框图，该符号定时检测器基于导频-2OFDM符号进行定时同步；图21a是对于TDM导频-2OFDM符号的处理的时序图；图21b是来自IDFT单元的L2抽头信道脉冲响应的时序图；图21c是在不同窗起始位置处的信道抽头的能量的图；图22是采用TDM和FDM导频组合的导频传输方案的图。
具体实施例方式
现在参考附图对各个方面和实施例进行描述，其中，相同的标号指的是全文中相同或相应的元素。然而，应该理解，附图和此外的详细说明不是想要将实施例限制在所公开的特定形式中。更恰当地说，其目的是要涵盖所有的修改、等价物以及备选方案。
如本申请中所使用的，术语“组件”和“系统”意指与计算机相关的实体，其为硬件、软件和硬件的组合、软件或者执行中的软件。例如，组件可以是在处理器上运行的处理过程、处理器、对象、可执行程序、执行线程、程序、和/或计算机(例如，台式计算机、便携式计算机、袖珍计算机、掌上计算机等)，但是不受限于此。通过举例说明的方式，在计算机设备上运行的应用及设备本身都可以是组件。一个或者多个组件可以驻留在进程和/或执行线程中，并且组件可以位于一台计算机上和/或分布在两台或多台计算机之间。
此外，可以将多个方面实现为方法、装置、或者使用标准编程和/或工程技术以便生成软件、固件、硬件、或者其组合的制品，以控制计算机实施所公开的多个方面。在这里所使用的术语“制品”(或者可替换地，“计算机程序产品”)是要包含从任何计算机可读设备、载体、或者介质上可取得的计算机程序。例如，计算机可读介质可以包括磁性存储设备(例如，硬盘、软盘、磁带等)、光盘(例如，紧致压缩盘(CD)、数字多用盘(DVD)等)、智能卡、以及闪速存储设备(例如，存储卡、存储棒)，但是不限于此。另外，应该意识到可以使用载波以携带计算机可读电子数据，所述计算机可读电子数据诸如那些在收发电子邮件中或者在访问诸如因特网或局域网(LAN)的网络中使用的电子数据。
根据相应的公开，结合用户站对多个方面进行描述。还可以将用户站称为系统、用户单元、移动台、手机、远程站、接入点、基站、远程终端、接入终端、用户终端、用户代理、或者用户设备。用户站可以是蜂窝电话、无绳电话、会话发起协议(SIP)电话、无线本地环路(WLL)站、个人数字助理(PDA)、具有无线连接能力的手持设备、或者其它连接到无线调制解调器的处理设备。
首先转向图1，描述了帧检测系统100。更具体地，系统100是与无线符号传输(例如，OFDM符号)的同步有关的接收机侧子系统。同步通常指由接收机进行的、获取帧和符号定时的处理过程。如在后续章节中更详细说明的，帧检测是基于对在帧或者超帧的起始处发送的导频或者训练符号的识别。在一个实施例中，导频符号是时分复用(TDM)导频。其中，特别地，可以使用第一个导频符号对符号边界处的帧进行粗估计，同时可以利用第二个导频符号改善该估计。虽然可以结合其它训练符号的检测来利用系统100，但是系统100主要关注于第一个导频符号的检测以用于帧检测。系统100包括延迟相关器组件110、前沿检测组件120、确认组件130、以及后沿检测组件130。
延迟相关器组件110从无线设备接收机(未示出)接收数字输入信号流。延迟相关器组件110对输入信号进行处理，并且生成与之有关的检测度量或相关输出(Sn)。检测度量或相关输出指示了与一个导频序列有关的能量。下文将详细地给出根据输入信号流生成检测度量的计算机制。为了进一步进行处理，将检测度量提供给前沿组件120、确认组件130、以及后沿组件140。
暂时转向图2a和2b，为了清楚以及有助于对所识别和所克服的问题之一的认识，提供了对导频相关输出进行举例说明的两个示例图。相关图以检测度量的幅度随时间所捕捉的值描述了相关器输出。图2a描述了在无噪声信道中的相关器输出。明显地，相关器输出具有前沿、平坦部分和随后的后沿。图2b示出了在受到多径影响的信道中(例如，噪声驻留在信道上)的示例性相关曲线。可以观测到存在导频，然而，信道噪声和多径延迟模糊了该导频。传统上，使用单阈值来检测导频符号。特别地，当相关值大于所设置或预定的阈值时，阈值被用于确定符号的起始。在图2a的理想情况下，将阈值设置为接近平坦区值，并且当符号越过该值时，将检测到该符号。随后，将对计数进行初始化以确定后沿。可替换地，当曲线值下降到阈值之下时，可以轻易地检测到后沿。遗憾的是，这种常规的方法和技术在真实的多径环境中不是有效的。如可以从图2b中所发现的，由于多径影响可能导致相关值被扩展并且噪声可能进一步模糊了前沿，所以可能无法容易地根据相关值确定前沿。这可能导致大量的误报(falsepositive)检测。此外，信号的扩展无益于对采样进行计数以便检测后沿，并且当值下降到阈值之下时，噪声将妨碍对后沿的检测。在这里所公开的技术提供了健壮的导频和帧检测系统和方法，该系统和方法至少在真实世界的多径环境中是有效的。
转回图1，可以使用前沿组件120来对相关曲线(例如其中，该相关曲线表示了随着时间的能量分布)的可能的前沿进行检测。前沿组件120从延迟相关器组件120接收一系列检测度量值(Sn)。一接收到检测度量值，就将该值与固定的或者可编程的阈值(T)进行比较。特别地，对于是否Sn＞＝T作出判定。如果是的话，那么对计数或计数器(例如，运行计数(run count))加1。可替换地，如果Sn＜T，那么可以将计数器设置为零。因此，计数器对大于阈值的连续相关输出值的数目进行存储。前沿组件120对该计数器进行监控，以便确保已经对预定的或者可编程的采样数进行了分析。根据一个实施例，这可以对应于当运行计数＝64时。然而应该意识到，可以对该值进行修改，以便在特定环境的特定系统中对检测进行最优化。该技术的优势在于，因为采样必须连续地停留在阈值以上一段时间，所以该技术使得由于初始噪声或扩频的结果错误地检测到前沿变得可能性很小。一旦满足条件，前沿组件就可以断定检测到可能的前沿。随后，可以将信号提供给对此进行指示的确认组件130。
如其名字所暗示的，确认组件130可操作以确认前沿组件120确实检测到前沿。跟随在前沿之后，期望长的平坦周期。因此，如果检测到平坦部分，那么这增加了前沿组件120检测到导频符号的前沿的确定性。如果没有检测到平坦部分，那么将需要对新的前沿进行检测。一旦从前沿组件120接收到信号，确认组件130就可以开始对另外的检测度量值(Sn)进行接收和分析。
转向图3，描述了确认组件130的一个示例性实现的方框图，以利于清楚地对其进行理解。确认组件130可以包括处理器310、阈值320、间隔计数330、命中计数340、运行计数350、以及频率累加器360，或者与这些组件有关。将处理器310与阈值320、间隔计数330、命中计数340、运行计数350、以及频率累加器360进行通信连接。此外，处理器310可操作以接收和/或取回相关值Sn以及与前沿组件120(图1)和后沿组件140(图1)相互作用(例如，接收和发送信号)。阈值320可以是与前沿组件120(图1)所使用的阈值相同的阈值。此外，应该注意，例如，虽然将阈值作为硬件编码值说明为确认组件130的部分，但是可以从确认组件130外部的其它组件中接收和/或取回阈值320，以利于对该阈值进行编程。简单地说，可以将间隔计数330用于确定何时对频率锁定环进行更新以便确定频率累加器360所使用的频率偏移，以及用于对后沿进行检测。可以利用命中计数340检测符号平坦区，并且使用运行计数350来识别后沿。
在对相关值进行初始处理之前，例如，处理器310可以将每个计数器330、340和350以及频率累加器360初始化为零。随后，处理器310可以接收或取回相关输出Sn和阈值420。随后，可以对间隔计数430加1以便标明已经取回新的采样。每次取回新的相关采样，就可以对间隔计数430加1。随后，处理器310可以将相关值与阈值320进行比较。如果Sn大于或等于阈值，那么就可以对命中计数加1。按照运行计数，如果Sn小于阈值320，那么就可以对运行计数加1，否则就将其设置为零。类似于前沿，运行计数可以因此指示低于阈值的连续采样的数目。可以对计数值进行分析，以便确定是否已经检测到前沿、是否存在误报、或者另外是否错过了前沿(例如，前沿较迟到达)等。
在一个实施例中，确认组件130通过检查运行计数和命中计数可以确定前沿组件120检测到错误的前沿。由于确认组件应该在对相关曲线的数值大于或等于阈值的平坦区进行检测，所以如果命中计数足够低并且运行计数大于设定值、或者命中计数和运行计数基本上相等，那么就可以确定噪声可能已经造成了错误地检测到前沿。特别地，可以注意到，所接收的相关值与所期望的相关值并不一致。根据一个实施例，当运行计数大于或等于128并且命中计数小于400时，可以确定是错误的前沿。
通过将运行计数和命中计数的值再次进行比较，确认组件130可以确定错过了前沿、或者否则对于适当的定时前沿太迟被检测到。特别地，如果命中计数和运行计数足够大，就可以作出这种确定。在一个实施例中，当运行计数大于或等于786并且命中计数大于或等于400时，可以对此进行确定。当然，对于这里所提供的所有特定值，可以为特定的帧结构和/或环境对这些数值进行最优化或调整。
应该意识到，确认组件130在对平坦区进行分析以便确定是否检测到正确的前沿时，它可以开始对曲线的后沿进行检测。如果检测到后沿，那么确认组件可以成功地终止。为了对后沿进行检测，可以使用间隔计数和运行计数。如上文所提到的，间隔计数包括接收到的和相关后的输入采样的数目。已知平坦区的长度在特定的计数中。因此，如果在检测到可能的前沿并且接收到适当数目的平坦区采样之后存在后沿的某些迹象，那么确认组件可以断定检测到后沿。对相关值低于阈值的连续次数进行计数的运行计数可以提供后沿的迹象。在一个实施例中，当间隔计数大于或等于34*128(4352)并且运行计数大于零时，确认组件130可以断定检测到后沿。
如果确认组件没有检测到上述三种情况中的任何一种，那么它可以简单地继续对相关值进行接收并且对计数器进行更新。如果检测到上述三种情况之一，那么处理器可以对计数器提供一次或多次额外的核对，以便增加对确实已经出现上述三种情况之一的确定性。特别地，处理器310可以坚持在平坦区中最小的命中数，如在前沿检测之后所期望观测到的那样。例如，处理器可以对命中计数是否大于诸如2000的设定值进行测试。根据在这里所公开的帧结构的一个实施例，平坦区中所期望的命中数应该是34*128，其大于4000。然而，噪声将调和(temper)实际的结果，因此可以将选通值设置在稍微低于4000。如果遇到其它的情况，确认组件130可以将信号提供给后沿组件，或者可替换地，确认组件可以给前沿组件发信号以便对新的前沿进行定位。
还应该意识到，确认组件130还可以提供其它的功能，诸如保存时间点和更新频率。图1的该帧检测系统100提供了对帧和符号边界的粗检测。从而，稍后将需要进行某些精细调整以便获得更准确的同步。因此，应该保存至少一个时间参考以便稍后被精细定时系统和/或方法所使用。根据一个实施例，每次运行计数等于零时，可以保存保存一时间点作为对相关曲线平坦区的最后时刻、或者恰好在检测到后沿之前的时刻的估计。此外，正确的同步使得锁定在适当的频率上成为必要。因此，处理器310可以在诸如当输入是周期性的时这样的特定时刻利用频率累加器360对频率锁定环进行更新。根据一个实施例，例如，可以以间隔计数器所跟踪的每128个输入采样对频率锁定环进行更新。
返回图1，如果确认组件130没有检测到后沿，可以使用后沿组件140来对后沿进行检测。大体上，后沿组件140可操作以对后沿进行检测，或者简单地超时以使得前沿组件120可以对另一个前沿进行检测。
转向图4，说明了后沿组件140的实施例。后沿组件140可以包括处理器410、阈值420、间隔计数430、以及运行计数440，或者与这些组件有关。类似于其它检测组件，后沿组件140可以从延迟相关器组件110接收多个相关值，并且可以对适当的计数加1以利于对与第一个导频符号(例如，TDM导频符号)有关的相关曲线后沿进行检测。特别地，处理器410可以将相关值与阈值420进行比较，并且对间隔计数430和运行计数440之一或者二者进行增加。应该注意，虽然将阈值420说明为后沿组件的一部分，但是也可以从组件外部、诸如从中央编程单元(central programmatic location)处接收或取回阈值。当然，还应该意识到，处理器410可以在其第一次比较之前，将间隔计数430和运行计数440初始化为零。间隔计数430对接收到的相关输出的数目进行存储。这样，对于每个接收到的或取回的相关值，处理器410可以对间隔计数430加1。运行计数对相关值或输出小于阈值420的连续次数进行存储。如果相关值小于阈值，那么处理器410可以对运行计数440加1，否则，可以将运行计数440设置为零。例如，通过处理器410，后沿组件140可以利用间隔计数430和/或运行计数440来检验是否已经满足了间隔计数值或运行计数值。例如，如果运行计数440达到某值，那么后沿组件可以断定检测到后沿。如果运行计数440没有达到某值，那么后沿组件140可以继续对相关值进行接收并且对计数进行更新。然而，如果间隔计数430变得足够大，那么这可以指示将不能检测到后沿并且需要定位新的前沿。在一个实施例中，该值可以是8*128(1024)。另一方面，如果运行计数440到达或者超过某值，那么这可以指示已经检测到后沿。根据一个实施例，该值可以是32。
此外，应该意识到，后沿组件140也可以保存时间点以用于精细定时捕获中。根据一个实施例，无论何时运行计数等于零，后沿组件140可以保存时间点，并因此提供恰好在后沿检测之前的时间点。根据一个实施例和下文所描述的帧结构，所保存的时间点可以对应于下一个OFDM符号(TDM导频-2)中的第256个采样。随后，精细帧检测系统可以如后续章节中所讨论的那样对该值加以改进。
图5根据一个实施例进一步详细说明了延迟相关器组件110。延迟相关器组件110利用导频-1 OFDM符号的周期性特征进行帧检测。在实施例中，相关器110使用下述检测度量以利于帧检测
Sn=|Σi=n-L1+1nri-L1·ri*|2]]>式(1)其中，Sn是采样周期n的检测度量；“*”代表复共轭；以及|x|2代表x的模的平方。
式(1)对两个连续导频-1序列中的两个输入采样ri和ri-L1之间的延迟相关进行计算，或者ci=ri-L1·ri*.]]>该延迟相关无需信道增益估计就可以移除通信信道的影响，并且进一步对通过通信信道接收到的能量进行相干组合。随后，式(1)对导频-1序列的全部L1个采样的相关结果进行累加，以便获得累加后的相关结果Cn，Cn是复值。随后，作为Cn的模的平方，式(1)得到采样周期n的判定度量或者相关输出Sn。如果在用于延迟相关的两个序列之间存在匹配，那么判定度量Sn指示一个长度为L1的接收到的导频-1序列的能量。
在延迟相关器组件110内，移位寄存器512(长度为L1)对输入采样{rn}进行接收、存储和移位，并且提供已经被延迟了L1个采样周期的输入采样{rn-L1}。还可以使用采样缓存器代替移位寄存器512。单元516还可以对输入采样进行接收，并且提供复共轭输入采样{rn*}。对于每个采样周期n，乘法器514将来自移位寄存器512的延迟输入采样rn-L1与来自单元516的复共轭输入采样rn*相乘，并且将相关结果cn提供给移位寄存器522(长度为L1)和加法器524。小写的cn代表一个输入采样的相关结果，而大写的Cn代表L1个输入采样的累加后的相关结果。移位寄存器522对来自乘法器514的相关结果{cn}进行接收、存储和延迟，并且提供被延迟了L1个采样周期的相关结果{cn-L1)。对于每个采样周期n，加法器524对寄存器526的输出Cn-1进行接收，并且将其与来自乘法器514的结果cn相加，再减去来自移位寄存器522的延迟结果cn-L1，并且将其输出Cn提供给寄存器526。加法器524和寄存器526构成累加器，其执行式(1)中的求和操作。还可以将移位寄存器522和加法器524配置为对L1个最近的相关结果cn到cn-L1+1进行连续或滑动求和。这通过对来自乘法器514的最近的相关结果cn求和、并且减去由移位寄存器522提供的L1个采样周期前的相关结果cn-L1来获得。单元532计算来自加法器524的累加后输出Cn的模的平方，并且提供检测度量Sn。
图6描述了精细帧检测系统600。系统600包括精细定时组件610和数据解码器组件620。精细定时组件610可以接收由粗帧检测系统100(图1)所保存的时间点。如上文所述，该时间点可以对应于下一个OFDM符号的第256个采样，其中该下一个OFDM符号可以是TDM导频-2。这从某种程度上讲是任意的，但是对于受到多径影响的信道是最优化的。随后，精细定时组件610可以利用TDM导频-2符号来对该粗定时估计(TC)加以改进。存在许多有助于精细定时的机制，其中包括本领域中已知的那些机制。根据这里的一个实施例，可以将频率锁定环或者自动频率控制环从捕获模式转向跟踪模式，该跟踪模式利用不同的算法以计算误差和不同的跟踪环带宽。数据解码器组件620可以试图对一个或多个数据OFDM符号进行解码。这是为已经完成同步提供额外确定性的额外步骤。如果没有对数据进行解码，那么将必须由前沿组件120(图1)再次对新的前沿进行检测。下文提供了关于精细定时的更多细节。
考虑到上文所描述的示例性系统，参考图7-12的流程图，将更好地认识可实现的方法。虽然为了便于解释的目的，将方法表示和描述为一系列方框，但是应该理解和意识到，由于某些方框可以以不同的次序出现并且/或者与根据这里所描写和描述的其它方框同时出现，所以本方法不是要被方框的次序所限制。此外，并不是所有说明的方框都是实现所提供的方法必需的。
另外，应该进一步意识到，可以将下文和说明书全文所公开的方法存储在制品上，以利于将该方法传送和转移到计算机设备上。所使用的术语“制品”是要包含可以从任何计算机可读设备、载体或介质获得的计算机程序。
转向图7，说明了健壮的初始帧检测方法。该方法主要包含三级。在第一级710处，试图对导频符号前沿进行观测。可以通过对由延迟相关器生成的多个检测度量或相关输出值进行分析来检测前沿。特别地，可以将检测度量(Sn)或者它的某些函数(例如Sn2等)与阈值进行比较。然后，根据该度量大于或等于阈值的次数，可以对可能检测到前沿进行断定。在720处，通过对另外的相关值进行观测并且将它们与阈值进行比较来对检测到的前沿进行确认。这里，再次将相关器输出与阈值进行比较，并且对相关器输出超过阈值的次数进行观测。在大于或等于预定时间周期内(对应于平坦区)或者一旦检测到相符的后沿，该处理可以停留在该级。还应该注意，这里，可以通过周期性地对频率累加器进行更新来获得频率偏移。如果不满足任何一种确认情况，那么存在错误的前沿检测，并且可以对该过程进行初始化且在710处重新开始。在730处，如果之前没有观测到后沿，那么就试图对后沿进行观测。如果对于多个连续采样，例如32个，相关器输出都保持在阈值以下，那么可以断定检测到TDM导频，并且假定完成了初始频率捕获。如果不符合该情况，那么可以对该处理过程进行初始化并且在710处重新开始。初始OFDM符号时间估计是基于后沿的。可以将在观测后沿期间相关器输出第一次处于阈值以下时的时间点视为下一个OFDM符号中的标号(例如，第256个采样)，在这里，所述下一个OFDM符号例如是TDM导频-2。
图8是描述前沿检测方法800的流程图。在810处，对发送的输入采样进行接收。在820处，对接收到的输入和其延迟形式进行延迟相关。随后，将相关输出提供给判定方框830。在830处，将相关输出与固定的或者可编程的阈值进行比较。如果相关值大于或等于阈值，那么就在840处对运行计数或计数器加1。如果相关值小于阈值，那么就在850处将运行计数设置为零。随后，在860处，将运行计数与预定值进行比较，其中，为了多径环境中的前沿检测对该预定值进行了最优化。在一个实施例中，该值可以是64个输入采样。如果运行计数等于预定值，那么该处理终止。如果运行计数不等于该值，那么在810处对另外的输入值进行接收并且重复该处理过程。
图9是前沿确认方法900的流程图。方法900表示在粗或初始帧检测方法中的第二级，在该级中，通过对另外的期望结果、即平坦区和/或后沿进行检测的方式对前沿检测进行确认(或否决)。在910处，对多个输入采样之一进行接收。在920处，对输入采样及其延迟形式进行延迟相关，以便生成相关输出。随后，相对于可编程阈值对多个相关器输出进行分析，以便进行随后的确定。在930处，确定是否检测到错误的前沿，其中检测到错误的前沿可能是因为信道噪声。如果没有足够的相关输出值高于阈值，那么就可以作出该确定。在940处，确定是否太迟检测到前沿。换言之，直到全部进入导频的平坦区域，才检测到前沿。在950处，确定是否观测到后沿。如果基于迄今所接收的相关输出，这些情况中没有一种是对的，那么该处理过程在910处继续，在910处对更多的输入采样进行接收。如果这些情况中的任何一种是对的，那么该处理过程可以在960处继续，在960处另外确定是否已经观测到足够长的平坦区，以便提供检测到平坦区的确定性。如果确定为是，那么可以终止该过程。如果确定为否，那么该处理过程可以以诸如方法800(图8)这样的另一种方法继续进行，以便对新的前沿进行检测。在一个实施例中，将在前一个导频符号一秒钟之后发送新的导频符号。
图10根据特定的实施例描述了更详细的方法1000，该方法1000对平坦区进行检测并且对前沿检测进行确认。在该特定处理过程中，使用三个计数或计数器间隔计数、命中计数、以及运行计数。在1010处，将计数器全部初始化为零。在1012处，对输入采样进行接收。在1014处，对间隔计数加1，以指示接收到一个输入采样。还应该意识到，虽然没有在方框图中特别地表示，但是可以以间隔计数所跟踪的每128个采样对频率环进行更新。在1016处，利用输入采样及其时间延迟形式进行延迟相关来产生相关输出(Sn)。随后，在1018处，确定Sn是否大于或等于阈值(T)。如果Sn＞＝T，那么在1020处对命中计数加1，并且该方法可以在1028处继续进行。如果不是Sn＞＝T，那么在1022处确定是否Sn＜T。如果是，那么在1024处对运行计数加1。如果不是，那么将运行计数初始化为零，并且保存该时刻。因此，所保存的时刻提供了在观测到后沿之前的时间点。应该意识到，在这里，判定方框1022不是严格必需的，但是为了清楚以及进一步突出该方法进行处理的次序不需要是如所示那样固定的，提供了该判定方框1022。该方法继续到1028，在1028处对命中计数和运行计数进行细察，以便确定是否检测到错误的前沿。在一个实施例中，这可以对应于运行计数大于或等于128并且命中计数小于400。如果确定检测到误报，那么该处理继续进行到1036，在1036处对新的前沿进行定位。如果不能确定是误报，那么该处理在判定方框1030处继续。在1030处，对运行计数和命中计数进行分析，以便确定是否较迟检测到前沿。根据一个特定的实施例，这可以对应于当运行计数大于或等于768并且命中计数大于或等于400时。如果情况是这样的，那么该处理可以在1034处继续。如果没有较迟检测到前沿，那么该处理继续进行到1032，在1032处对间隔计数和运行计数进行分析，以便确定是否观测到后沿。在一个实施例中，这可以是间隔计数大于或等于4352(34*128)并且运行计数大于零处。换言之，已经对平坦区的全长进行了检测，并且恰好观测到低于阈值的下降。如果没有观测到后沿，那么三种情况全部失败，并且该处理继续进行到1012，在1012处对更多的输入采样进行接收。如果观测到后沿，那么由于已经观测到足够多大于阈值的值，就在1034处作出确定，以使该方法能够具有确定性地确定已经检测到平坦区。更具体地，命中计数大于某一可编程值。在一个实施例中，该值可以是2000。然而，这从某种程度上讲是任意的。理想地，该处理过程应当观看到34*128(4352)个大于阈值的采样，但是噪声能够调和该计数。因此，可以将可编程值设置为最优级别，该最优级别提供了对已经检测到平坦区的特定确信级别。如果命中计数大于所提供的值，那么该处理过程终止。如果命中计数不大于所提供的值，那么该处理过程继续进行到1036，在1036处需要对新的边沿进行检测。
图11说明了后沿检测方法1100的一个实施例。如果之前没有检测到与导频符号有关的相关曲线的后沿，那么可以使用后沿方法来对其进行检测。在1110处，将包括间隔和运行计数器在内的计数器初始化为零。在1112处，对输入采样进行接收。在1114处，相应于被接收的采样，对间隔计数加1。在1116处，延迟相关器利用每个输入采样来产生相关输出Sn。在1118处，就相关输出Sn是否小于可编程阈值(T)作出判定。如果Sn＜T，那么对运行计数加1，并且该处理过程继续进行到1126。如果相关输出不小于阈值，那么在1122处将运行计数器设置为零，并且在1124处可以保存时间点。在1126处，确定是否已经连续地观测到足够的相关输出，以便确定性地断定对其进行了成功的识别。在一个实施例中，这对应于运行时间大于或等于32。如果运行时间足够大，那么该处理过程可以成功地终止。如果运行时间不足够大，那么该处理过程继续进行到判定方框1128。在1128处，可以使用间隔计数器来确定是否应该令检测方法1100超时。在一个实施例中，如果间隔计数等于8*128(1024)，那么后沿检测方法1100超时。如果该方法在1128处没有超时，那么可以在1112处重新开始对另外的采样进行接收和分析。如果该方法在1128处超时，那么由于方法1100没能观测到后沿，就将需要对新的导频前沿进行检测。
图12说明了帧同步方法1200。在1210处，处理过程首先等待自动增益控制(AGC)进行设定。自动增益控制对输入信号进行调整，以便提供一致的信号强度或级别，使得可以对信号正确地进行处理。在1220处，对频率锁定环(FLL)累加器进行初始化。在1214处，检测到可能的前沿。在1216处，可以通过平坦区和/或后沿检测对前沿进行确认。如果在1218处确定没有检测到有效的前沿，那么该方法返回1212。还应该意识到，在该点处，可以利用频率累加器对频率锁定环周期性地进行更新，以例如捕获初始频率偏移。在1220处，如果之前没有观测到后沿，那么就可以对后沿进行检测。这里，可以保存恰好在后沿的初始下降之前的时刻，以便稍后用于精细定时。如果在1222处没有检测到后沿并且之前也没有检测到后沿，那么该方法返回1212。如果检测到后沿，那么已经完成了初始粗检测。该过程在1224处继续，在1224处频率锁定环转向跟踪模式。利用第二个TDM导频符号以及由之前的粗估计所提供的信息来获得精细定时。特别地，所保存的时间点(Tc)可以对应于第二个导频符号内特定的采样偏移。根据一个实施例，所保存的时间采样可以对应于第二个导频符号中的第256个采样。随后，如后续章节中所描述的，可以利用特定的算法来对该定时估计进行改进。精细定时捕获一终止，就可以取回一个或多个数据符号，并且可以在1228处试图对这些符号进行解码。如果在1230处解码成功，那么该处理过程终止。然而，如果该处理过程不成功，那么该方法返回1212。
下文是对多个适当的运行环境之一的讨论，以便为上文所描述的特定的创造性方面提供上下文。此外，为了清楚和便于理解，提供了对时分复用导频-TDM导频-1和TDM导频-2-的一个实施例的详细说明。
下面以及全文所说明的同步技术可以用于各种多载波系统，并且可以用于下行链路以及上行链路。下行链路(或前向链路)是指从基站到无线设备的通信链路，而上行链路(或反向链路)是指从无线设备到基站的通信链路。为清楚起见，下文将这些技术描述为用于OFDM系统中的下行链路。
图13示出了OFDM系统1300中的基站1310和无线设备1350的方框图。基站1310通常是固定站，并且还可以被称为基站收发系统(BTS)、接入点、或者某些其它术语。无线设备1350可以是固定的或者移动的，并且还可以被称为用户终端、移动台、或者某些其它术语。无线设备1350还可以是诸如蜂窝电话、手持设备、无线模块、个人数字助理(PDA)等这样的便携式单元。
在基站1310处，TX数据和导频处理器1320对不同类型的数据(例如，业务/分组数据和开销/控制数据)进行接收，并且对接收到的数据进行处理(例如，编码、交织和符号映射)，以生成数据符号。如这里所使用的，“数据符号”是数据的调制符号，“导频符号”是导频的调制符号，并且调制符号是调制方案(例如，M-PSK、M-QAM等)的信号星座图中点的复值。处理器1320还可以对导频数据进行处理以生成导频符号，并且将数据和导频符号提供给OFDM调制器1330。
如下文所描述，OFDM调制器1330将数据和导频符号复用到适当的子带和符号周期上，并且进一步对已复用的符号进行OFDM调制，以生成OFDM符号。发射机单元(TMTR)1332将OFDM符号转换成一个或多个模拟信号，并且进一步对(多个)模拟信号进行调节(例如，放大、滤波、以及上变频)，以生成已调制的信号。随后，基站1310将已调制的信号从天线1334发送到系统中的无线设备。
在无线设备1350处，通过天线1352对来自基站1310的发送出的信号进行接收，并且将其提供给接收机单元(RCVR)1354。接收机单元1354对接收到的信号进行调节(例如，滤波、放大、以及下变频)，并且对已调节的信号进行数字化，以获得输入采样流。OFDM解调器1360对输入采样进行OFDM解调，以获得接收到的数据和导频符号。OFDM解调器1360还用信道估计(例如，频率响应估计)对接收到的数据符号进行检测(例如，匹配滤波)，以获得检测到的数据符号，所述检测到的数据符号是对基站1310发送的数据符号的估计。OFDM解调器1360将检测到的数据符号提供给接收(RX)数据处理器1370。
如上文和下文所描述的，同步/信道估计单元1380从接收机单元1354接收输入采样，并且进行同步，以确定帧和符号定时。单元1380还使用来自OFDM解调器1360的接收到的导频符号得到信道估计。单元1380将符号定时和信道估计提供给OFDM解调器1360，并且可以将帧定时提供给RX数据处理器1370和/或控制器1390。OFDM解调器1360使用符号定时来进行OFDM解调，并且使用信道估计来对接收到的数据符号进行检测。
RX数据处理器1370对来自OFDM解调器1360的检测到的数据符号进行处理(例如，符号解映射、解交织、以及解码)，并且提供已解码的数据。RX数据处理器1370和/或控制器1390可以使用帧定时来对由基站1310发送的不同类型的数据进行恢复。通常，由OFDM解调器1360以及RX数据处理器1370进行的处理分别与在基站1310处由OFDM调制器1330以及TX数据和导频处理器1320进行的处理是互补的。
控制器1340和1390分别控制在基站1310和无线设备1350处的操作。存储单元1342和1392分别为由控制器1340和1390所使用的程序代码和数据提供存储。
基站1310可以将点对点传输发送到单个的无线设备，将多播传输发送到一组无线设备，将广播传输发送到其覆盖区域内的所有无线设备，或者发送其任何组合。例如，基站1310可以将导频和开销/控制数据广播到其覆盖区域内的所有无线设备。基站1310可以进一步将用户专用数据发送到特定的无线设备，将多播数据发送到一组无线设备，并且/或者将广播数据发送到所有无线设备。
图14示出了可以用于OFDM系统1300的超帧结构1400。可以在超帧中发送数据和导频，每个超帧具有预定的持续时间(例如，1秒)。超帧还可以被称为帧、时隙、或者某些其它术语。对于在图14中所示的实施例，每个超帧包括用于第一个TDM导频(或“TDM导频-1”)的字段1412、用于第二个TDM导频(或“TDM导频-2”)的字段1414、用于开销/控制数据的字段1416、以及用于业务/分组数据的字段1418。
在每个超帧中，对四个字段1412到1418进行时分复用，使得在任何给定的时刻仅发送一个字段。还可以将四个字段按照图14中所示的次序进行排列，以利于同步和数据恢复。字段1412和1414中的导频OFDM符号可以用于对字段1416中的开销OFDM符号进行检测，其中，首先在每个超帧中发送字段1412和1414，其次在该超帧中发送字段1416。随后，从字段1416获得的开销信息可以用于对字段1418中发送的业务/分组数据进行恢复，其中，最后在该超帧中发送字段1418。
在一个示例性实施例中，字段1412携带用于TDM导频-1的一个OFDM符号，而字段1414也携带用于TDM导频-2的一个OFDM符号。通常，每个字段可以具有任意的持续时间，并且可以按照任何次序排列这些字段。在每帧中对TDM导频-1和TDM导频-2周期性地进行广播，以利于无线设备进行同步。开销字段1416和/或数据字段1418也可以包含与数据符号频分复用的导频符号，如下文所述。
OFDM系统具有BW MHz的总系统带宽，使用OFDM将该总系统带宽分割成N个正交子带。相邻子带之间的间隔是BW/N MHz。在总共N个子带中，可以将M个子带用于导频和数据传输，其中M＜N，并且剩余的N-M个子带可以是未使用的并且作为保护子带。在一个实施例中，OFDM系统使用具有总共N＝4096个子带、M＝4000个可用子带、以及N-M＝96个保护子带的OFDM结构。通常，可以为OFDM系统使用具有任意数目的总子带、可用子带和保护子带的任意OFDM结构。
如上文所描述，可以将TDM导频1和2设计为有助于系统中的无线设备进行同步。无线设备可以使用TDM导频-1来对每帧的起始进行检测、获得符号定时的粗估计、并且对频率误差进行估计。随后，无线设备可以使用TDM导频-2以获得更准确的符号定时。
图15a示出了在频域中TDM导频-1的实施例。对于该实施例，TDM导频-1包含在L1个子带上发送的L1个导频符号，用于TDM导频-1的每个子带对应一个导频符号。L1个子带均匀地分布在总共N个子带上并且由S1个子带均匀地间隔开，其中，S1＝N/L1。例如，N＝4096、L1＝128、并且S1＝32。然而，还可以为N、L1和S1使用其它值。如下文所描述的，该用于TDM导频-1的结构可以(1)为包括严重多径信道的各种类型信道中的帧检测提供良好性能，(2)在严重多径信道中提供足够准确的频率误差估计和粗符号定时，以及(3)简化无线设备中的处理。
图15b示出了在频域中TDM导频-2的实施例。对于该实施例，TDM导频-2包含在L2个子带上发送的L2个导频符号，其中，L2＞L1。L2个子带均匀地分布在总共N个子带上并且由S2个子带均匀地间隔开，其中，S2＝N/L2。例如，N＝4096、L2＝2048、并且S2＝2。同样，还可以为N、L2和S2使用其它值。该用于TDM导频-2的结构可以在包括严重多径信道的各种类型信道中提供准确的符号定时。如下文所描述的，无线设备还可以(1)以有效的方式对TDM导频-2进行处理，以便在下一个OFDM符号到达之前获得符号定时，其可以立即发生在TDM导频-2之后，并且(2)将符号定时应用到该下一个OFDM符号。
为L1使用较小的值，使得可以用TDM导频-1对较大的频率误差进行校正。为L2使用较大的值，使得导频-2序列更长，其允许无线设备从导频-2序列获得较长的信道脉冲响应估计。为TDM导频-1选择L1个子带，使得为TDM导频-1生成S1个相同的导频-1序列。类似地，为TDM导频-2选择L2个子带，使得为TDM导频-2生成S2个相同的导频-2序列。
图16示出了在基站1310处的TX数据和导频处理器1320的实施例的方框图。在处理器1320中，TX数据处理器1610对业务/分组数据进行接收、编码、交织和符号映射，以生成数据符号。
在一个实施例中，使用伪随机数(PN)发生器1620来为TDM导频1和2生成数据。例如，可以以15抽头线性反馈移位寄存器(LFSR)来实现PN发生器1620，该LFSR执行生成多项式g(x)＝x15+x14+1。在该情况下，PN发生器1620包括(1)串联的15个延迟元件1622a到1622o，以及(2)连接在延迟元件1622n和1622o之间的加法器1624。延迟元件1622o提供导频数据，其也被反馈回延迟元件1622a的输入端以及加法器1624的一个输入端。对于TDM导频1和2，可以以不同的初始状态对PN发生器1620进行初始化，例如，对于TDM导频-1，将PN发生器初始化为“011010101001110”，而对于TDM导频-2，将PN发生器初始化为“010110100011100”。通常，可以为TDM导频1和2使用任何数据。可以对导频数据进行选择，以减少导频OFDM符号的峰值振幅和平均振幅之间的差异(即，使TDM导频的时域波形中的峰均变化最小化)。还可以用对数据进行加扰的同一个PN发生器来生成用于TDM导频-2的导频数据。无线设备知道用于TDM导频-2的数据，但是不需要知道用于TDM导频-1的数据。
比特-符号映射单元1630从PN发生器1620接收导频数据，并且基于调制方案将导频数据的比特映射到导频符号上。可以为TDM导频1和2使用相同或不同的调制方案。在一个实施例中，为TDM导频1和2使用QPSK。在这种情况下，映射单元1630将导频数据分组成2比特二进制值，并且进一步将每个2比特值映射到特定的导频调制符号上。每个导频符号是QPSK的信号星座图中的复值。如果为TDM导频使用QPSK，那么映射单元1630将用于TDM导频1的2L1个导频数据比特映射到L1个导频符号上，并且进一步将用于TDM导频2的2L2个导频数据比特映射到L2个导频符号上。复用器(Mux)440从TX数据处理器1610接收数据符号，从映射单元1630接收导频符号，并且从控制器1340接收TDM_Ctrl信号。如图14中所示，复用器1640将每帧的用于TDM导频1和2字段的导频符号、以及用于开销和数据字段的数据符号提供给OFDM调制器1330。
图17示出了基站1310处的OFDM调制器1330的实施例的方框图。符号-子带映射单元1710从TX数据和导频处理器1320接收数据和导频符号，并且基于来自控制器1340的Subband_Mux_Ctrl信号将这些符号映射到适当的子带上。在每个OFDM符号周期内，映射单元1710在用于数据或导频传输的每个子带上提供一个数据或导频符号，并且为每个未使用的子带提供“零符号”(其为零信号值)。以零符号代替为未使用的子带指定的导频符号。对于每个OFDM符周期，映射单元1710为总共N个子带提供N个“发送符号”，其中，每个发送符号可以是数据符号、导频符号、或者零符号。离散傅里叶逆变换(IDFT)单元1720接收每个OFDM符号周期的N个发送符号、用N点IDFT将N个发送符号变换到时域、并且提供包含N个时域采样的“已变换”的符号。每个采样是将要在一个采样周期内发送的复值。通常情况是这样的，如果N是2的幂，那么还可以进行N点快速傅里叶逆变换(IFFT)来代替N点IDFT。并-串(P/S)转换器1730对每个已变换的符号的N个采样进行串行化。随后，循环前缀发生器1740对每个已变换的符号的一部分(或者C个采样)进行重复，以构成包含N+C个采样的OFDM符号。循环前缀用于对抗由通信信道中的长延迟扩展造成的符号间干扰(ISI)和载波间干扰(ICI)。延迟扩展是在接收机处最早到达的信号样例和最迟到达的信号样例之间的时间差。OFDM符号周期(或者简称“符号周期”)是一个OFDM符号的持续时间并且等于N+C个采样周期。
图18a示出了TDM导频-1的时域表示。用于TDM导频-1的OFDM符号(或者“导频-1OFDM符号”)由长度为N的已变换的符号和长度为C的循环前缀组成。由于在由S1个子带均匀间隔开的L1个子带上发送用于TDM导频1的L1个导频符号，并且由于在剩余的子带上发送零符号，所以用于TDM导频1的已变换的符号包含S1个相同的导频-1序列，每个导频-1序列包含L1个时域采样。还可以通过对用于TDM导频1的L1个导频符号进行L1点IDFT来生成每个导频-1序列。用于TDM导频-1的循环前缀由已变换的符号的最右边C个采样组成，并且被插入到已变换的符号的前面。因此，导频-1OFDM符号包含总共S1+C/L1个导频-1序列。例如，如果N＝4096、L1＝128、S1＝32、且C＝512，那么导频-1 OFDM符号将包含36个导频-1序列，每个导频-1序列包含128个时域采样。
图18b示出了TDM导频-2的时域表示。用于TDM导频-2的OFDM符号(或者“导频-2OFDM符号”)也由长度为N的已变换的符号和长度为C的循环前缀组成。用于TDM导频2的已变换的符号包含S2个相同的导频-2序列，每个导频-2序列包含L2个时域采样。用于TDM导频2的循环前缀由已变换的符号的最右边C个采样组成，并且被插入到已变换的符号的前面。例如，如果N＝4096、L2＝2048、S2＝2、且C＝512，那么导频-2 OFDM符号将包含两个完整的导频-2序列，每个导频-2序列包含2048个时域采样。用于TDM导频2的循环前缀将仅包含导频-2序列的一部分。
图19示出了在无线设备1350(图13)处的同步和信道估计单元1380的实施例的方框图。在单元1380中，帧检测器100(如上文所详细描述的)从接收机单元1354接收输入采样、对输入采样进行处理以便检测每帧的起始、并且提供帧定时。符号定时检测器1920对输入采样和帧定时进行接收、对输入采样进行处理以检测接收到的OFDM符号的起始、并且提供符号定时。频率误差估计器1912对接收到的OFDM符号中的频率误差进行估计。信道估计器1930从符号定时检测器1920接收输出，并且得到信道估计。
如图1中更详细描述的，例如，帧检测器100通过在来自接收机单元1354的输入采样中检测TDM导频-1来进行帧同步。为简化起见，随后的详细描述假定通信信道是加性高斯白噪声(AWGN)信道。每个采样周期的输入采样可以被表示为rn＝xn+wn式(2)其中，n是采样周期的标号；xn是基站在采样周期n中发送的时域采样；rn是无线设备在采样周期n中获得的输入采样；以及wn是采样周期n的噪声。
频率误差估计器1912对接收到的导频-1 OFDM符号中的频率误差进行估计。该频率误差可以由例如在基站和无线设备处的振荡器的频率差、多普勒频移等的各种源引起。频率误差估计器1912可以为每个导频-1序列(除了最后一个导频-1序列)生成频率误差估计，如下Δfl=1GDArg[Σi=1L1rl,i·rl,i+L1*]]]>式(1)其中，rl，i是第l个导频-1序列的第i个输入采样；Arg(x)是x的虚部与x的实部之比的反正切，或者Arg(x)＝arctan[Im(x)/Re(x)]；GD是检测器增益，其为GD=2π·L1fsamp;]]>以及Δfl是第l个导频-1序列的频率误差估计。
可以将可检测到的频率误差的范围给定为2π·L1·|Δfl|fsamp<π/2]]>或|Δfl|<fsamp4·L1]]>式(2)其中，fsamp是输入采样率。式(2)指示检测到的频率误差的范围取决于并且反向相关于导频-1序列的长度。还可以在帧检测器组件100中实现频率误差估计器1912，并且更具体地，由于还可以从加法器524得到累加后的相关结果，所以可以通过延迟相关器组件110实现该频率误差估计器1912。
可以以多种方式使用频率误差估计。例如，可以使用对每个导频-1序列的频率误差估计来对频率跟踪环进行更新，该频率跟踪环试图对任何在无线设备处检测到的频率误差进行校正。频率跟踪环可以是锁相环(PLL)，该锁相环可以对在无线设备处用于下变频的载波信号的频率进行调节。还可以对频率误差估计进行平均，以便为导频-1OFDM符号获得单个频率误差估计Δf。随后，可以将该Δf用于在OFDM解调器160中的N点DFT之前或之后的频率误差校正。对于可以用于对频率偏移Δf进行校正的后DFT频率误差校正，可以由Δf个子带对从N点DFT接收到的符号进行转化，并且可以如R~k=R~k+Δf]]>来获得用于每个可用子带k的频率校正后的符号 其中频率偏移Δf是子带间隔的整数倍。对于前DFT频率误差校正，可以通过频率误差估计Δf对输入采样进行相位旋转，并且随后，可以对相位旋转后的采样进行N点DFT。
还可以以其它方式基于导频-1 OFDM符号进行帧检测和频率误差估计。例如，可以通过在导频-1 OFDM符号的输入采样与在基站处生成的实际导频-1序列进行直接相关来实现帧检测。直接相关为每个强信号样例(或多径)提供了高的相关结果。由于对于给定的基站可以获得不止一个多径或峰值，所以无线设备将对检测到的峰值进行后处理，以获得定时信息。还可以用延迟相关和直接相关的结合来实现帧检测。
图20示出了符号定时检测器1920的实施例的方框图，该符号定时检测器1920基于导频-2 OFDM符号进行定时同步。在符号定时检测器1920中，采样缓存器2012从接收机单元1354接收输入采样，并且存储导频-2 OFDM符号的L2个输入采样的“采样”窗。由单元2010基于来自帧检测器100的帧定时来确定采样窗的起始。
图21a示出了对于导频-2 OFDM符号的处理的时序图。帧检测器100基于导频-1 OFDM符号提供粗符号定时(由TC表示)。导频-2OFDM符号包含S2个相同的长度为L2的导频-2序列(例如，如果N＝4096且L2＝2048，那么包含两个长度为2048的导频-2序列)。对于在采样周期TW处起始的导频-2 OFDM符号，采样缓存器912采集具有L2个输入采样的窗。通过来自粗符号定时的初始偏移OSinit对采样窗的起始进行延迟，或者TW＝TC+OSinit。初始偏移不需要是很准确的，并且对初始偏移进行选择以确保在采样缓存器2012中采集到一个完整的导频-2序列。还可以对初始偏移进行选择，使得对于导频-2OFDM符号的处理可以在下一个OFDM符号到达之前完成，从而可以将从导频-2OFDM符号获得的符号定时应用于该下一个OFDM符号。
返回参考图20，DFT单元2014对采样缓存器2012采集的L2个输入采样进行L2点DFT，并且为L2个接收到的导频符号提供L2个频域值。如果采样窗的起始与导频-2 OFDM符号的起始没有对准(即TW≠TS)，那么对信道脉冲响应进行循环移位，这意味着信道脉冲响应的前面部分环绕回后面。导频解调单元2016通过将接收到的用于每个导频子带k的导频符号Rk与用于那个子带的已知导频符号的复共轭Pk*相乘、或者Rk·Pk*，来移除对L2个接收到的导频符号的调制。单元2016还可以将接收到的用于未使用子带的导频符号设置为零符号。随后，IDFT单元2018对L2个已解调的导频符号进行L2点IDFT，并且提供L2个时域值，该L2个时域值是基站110和无线设备150之间通信信道的脉冲响应的L2个抽头。
图21b示出了来自IDFT单元2018的L2抽头信道脉冲响应。L2个抽头中的每个与在那个抽头延迟处的复信道增益有关。可以对信道脉冲响应进行循环移位，这意味着信道脉冲响应的尾部可以环绕并且出现在IDFT单元2018的输出的前部。
返回参考图20，符号定时搜索器2020可以通过搜索信道脉冲响应能量中的峰值来确定符号定时。如图21b所指示的，可以通过在信道脉冲响应上滑动“检测”窗来实现峰值检测。可以如下文所描述的那样确定检测窗的大小。在每个窗的起始位置处，对落在该检测窗内的所有抽头的能量进行计算。
图21c示出了在不同窗起始位置处的信道抽头的能量图。对检测窗进行循环右移，使得当检测窗的右边缘到达标号L2处的最后一个抽头时，该窗环绕回标号1处的第一个抽头。这样，对于每个窗起始位置，采集相同数目的信道抽头的能量。
可以基于系统的期望延迟扩展来选择检测窗的大小LW。无线设备处的延迟扩展是在无线设备处最早到达和最晚到达的信号分量之间的时间差。系统的延迟扩展是在系统中的所有无线设备中的最大延迟扩展。如果检测窗的大小等于或大于系统的延迟扩展，那么当检测窗正确对准时，检测窗将捕获信道脉冲响应的全部能量。还可以将检测窗的大小LW选择为不超过L2的一半(或LW≤L2/2)，以避免在对信道脉冲响应的开始进行检测中的不确定性。信道脉冲响应的开始可以通过如下方式来检测(1)确定在所有L2个窗起始位置中的峰值能量，以及(2)如果多个窗起始位置具有相同的峰值能量，那么识别具有该峰值能量的最右窗起始位置。还可以对不同窗起始位置的能量进行平均或过滤，以便获得对噪声信道中信道脉冲响应的开始的更准确的估计。在任何情况下，将信道脉冲响应的开始表示为TB，并且采样窗的起始和信道脉冲响应的开始之间的偏移是TOS＝TB-TW。一旦确定了信道脉冲响应的开始TB，就可以唯一地计算出精细符号定时。
参考图21a，精细符号定时指示接收到的OFDM符号的起始。可以使用精细符号定时TS来为随后接收到的每个OFDM符号准确且适当地放置“DFT”窗。DFT窗指示对于每个接收到的OFDM符号所要采集的特定的N个输入采样(从N+C个输入采样中)。随后，用N点DFT对DFT窗内的N个输入采样进行变换，以获得对于接收到的OFDM符号的N个接收到的数据/导频符号。需要为每个接收到的OFDM符号准确地放置DFT窗，以避免(1)来自前一个或下一个OFDM符号的符号间干扰(ISI)，(2)信道估计中的衰减(例如，不合适的DFT窗放置可能导致错误的信道估计)，(3)依赖于循环前缀的处理过程(例如，频率跟踪环、自动增益控制(AGC)等)中的误差，以及(4)其它有害影响。
导频-2 OFDM符号还可以用于获得更准确的频率误差估计。例如，可以使用导频-2序列并且基于式(3)对频率误差进行估计。在该情况下，对导频-2序列的L2个采样(而不是L1个采样)进行求和。
还可以使用来自IDFT单元2018的信道脉冲响应，以便得到基站1310和无线设备1350之间的通信信道的频率响应估计。单元2022对L2抽头信道脉冲响应进行接收、对信道脉冲响应进行循环移位使得该信道脉冲响应的开始位于标号1处、在循环移位后的信道脉冲响应之后插入适当数目的零、并且提供N抽头信道脉冲响应。随后，DFT单元2024对N抽头信道脉冲响应进行N点DFT，并且提供频率响应估计，该频率响应估计由对于全部N个子带的N个复信道增益组成。OFDM解调器1360可以使用该频率响应估计来检测后续OFDM符号中接收到的数据符号。还可以以某些其它方式得到信道估计。
图22示出了利用TDM和FDM导频的组合的导频传输方案。基站1310可以在每个超帧中发送TDM导频1和2，以利于由无线设备进行初始捕获。用于TDM导频的开销是两个OFDM符号，与超帧的大小相比，该开销是很小的。基站1310还可以在每个超帧的剩余OFDM符号的全部、大多数或一些中发送FDM导频。对于图22中所示的实施例，在交替的子带集上发送FDM导频，使得导频符号在偶数的符号周期内在一个子带集上发送而在奇数的符号周期内在另一个子带集上发送。每个集合包含足够数目(Lfdm)的子带，以支持无线设备进行信道估计以及可能的频率和时间跟踪。每个集合中的子带可以均匀分布在总共N个子带上，并且被Sfdm＝N/Lfdm个子带均匀地间隔开。此外，可以将一个集合中的子带相对于另一个集合中的子带而错开或偏移，使得两个集合中的多个子带互相交错。作为例子，N＝4096、Lfdm＝512、Sfdm＝8，并且可以由四个子带使两个集合中的子带错开。通常，可以为FDM导频使用任意数目的子带集，并且每个集合可以包含任意数目的子带以及全部N个子带中的任意一个。
无线设备可以将TDM导频1和2用于初始同步，诸如用于帧同步、频率偏移估计、以及精细定时捕获(用于为后续的OFDM符号适当地放置DFT窗)。无线设备可以进行初始同步，例如，当第一次接入基站时、当第一次或者在长期的不活动状态之后接收或和请求数据时、当第一次通电时等。
如上文所描述的，无线设备可以进行导频-1序列的延迟相关，以检测导频-1 OFDM符号的存在，并且因此检测超帧的起始。其后，无线设备可以使用导频-1序列，以对导频-1 OFDM符号中的频率误差进行估计，并且在对导频-2 OFDM符号进行接收之前对该频率误差进行校正。与使用数据OFDM符号的循环前缀结构的常规方法相比，导频-1 OFDM符号允许较大的频率误差估计并且允许更可靠地为下一个(导频-2)OFDM符号放置DFT窗。这样，导频-1 OFDM符号可以为具有大的多径延迟扩展的地上无线电信道提供改进的性能。
无线设备可以使用导频-2 OFDM符号来获得精细符号定时，以更准确地为后续接收到的OFDM符号放置DFT窗。无线设备还可以使用导频-2 OFDM符号以用于信道估计和频率误差估计。导频-2OFDM符号允许快速且准确地确定精细符号定时以及DFT窗的正确放置。
无线设备可以使用FDM导频以用于信道估计和时间跟踪以及可能的频率跟踪。如上文所描述的，无线设备可以基于导频-2 OFDM符号获得初始信道估计。特别地，如图11所示，如果在超帧上发送FDM导频，那么无线设备就可以使用FDM导频以获得更准确的信道估计。无线设备还可以使用FDM导频来对频率跟踪环进行更新，该频率跟踪环可以对接收到的OFDM符号中的频率误差进行校正。无线设备还可以使用FDM导频来对时间跟踪环进行更新，该时间跟踪环可以解决输入采样中的定时漂移(例如，由通信信道的信道脉冲响应中的变化引起)。
可以通过各种方式实现在这里描述的同步技术。例如，可以以硬件、软件或者其组合来实现这些技术。对于硬件实现，可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、其它设计为实现这里所描述的功能的电子单元、或者其组合内实现用于在基站处支持同步的处理单元(例如，TX数据和导频处理器120)。还可以在一个或多个ASIC、DSP等内实现用于在无线设备处进行同步的处理单元(例如，同步和信道估计单元180)。
对于软件实现，可以以执行这里所描述的各种功能的程序模块(例如，例程、程序、组件、过程、函数、数据结构、模式等)的组合来实现同步技术。可以将软件代码存储在存储单元(例如，图13中的存储单元1392)中，并且通过处理器(例如，控制器190)来执行该软件代码。可以在处理器内部或者处理器外部实现存储单元。此外，本领域的技术人员将意识到可以将该创造性方法与其它计算机系统结构一起实施，其它计算机系统结构包括单处理器或多处理器计算机系统、袖珍型计算机设备、大型计算机、以及个人计算机、手持计算设备、基于微处理器的或可编程的消费电子设备等。
如在这里所使用的，OFDM还可以包括正交频分多址(OFDMA)结构，其中多个用户共享OFDM信道。
上文所描述的内容包括多个方面和实施例的例子。当然，不可能对组件或方法的每种可以想到的组合进行描述。对这些实施例的各种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，并且可以将这里定义的一般性原理应用到其它实施例，而不脱离前述实施例的精神或范围。因此，所公开的实施例并不是要被限制于这里所示和所描述的各个方面和实施例，而是要符合与这里公开的原理和新颖特征以及技术相一致的最宽范围。此外，就术语“包含”用于详细说明或权利要求中的程度来说，该术语的包括性是要与术语“包括”类似，其中术语“包括”是在被用作权利要求中的过渡词时所解释的“包括”。
权利要求
1.一种初始帧检测和同步方法，包括对输入信号流进行接收，其中至少一些输入信号与导频符号有关；生成相关输出，所述相关输出根据所述信号及其延迟副本构成相关曲线；根据相关输出对所述相关曲线的可能的前沿进行检测；根据相关输出对前沿检测进行确认；以及根据相关输出对所述曲线的后沿进行检测。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述可能的前沿检测包括将相关输出与阈值进行比较；如果所述输出小于或等于所述阈值，那么就对计数器加1；对所述计数器进行分析，以确定它是否等于预定值。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述预定值是64。
4.如权利要求1所述的方法，其中，对前沿检测进行确认包括对平坦区和/或后沿进行检测。
5.如权利要求4所述的方法，其中，通过对所述相关器值大于或等于阈值的次数进行计数来检测所述平坦区。
6.如权利要求4所述的方法，其中，通过对所述相关器输出小于阈值的次数进行计数来检测所述后沿。
7.如权利要求1所述的方法，其中，对前沿检测进行确认包括如果所述相关值大于或等于阈值，那么对第一计数器加1；如果所述相关值小于所述阈值，那么对第二计数器加1，否则，将所述第二计数器设置为等于零；以及对所述第一和第二计数器的值进行检验，以便辨认正在被接收的是哪一部分。
8.如权利要求7所述的方法，其中，当所述第一计数器基本上等于所述第二计数器时，就检测到错误的前沿。
9.如权利要求7所述的方法，还包括当所述第二计数器等于零时，保存一时刻以用于精细定时算法。
10.如权利要求7所述的方法，还包括每次接收到新的采样并对其进行相关时，就对第三计数器加1。
11.如权利要求10所述的方法，其中，当所述第三计数器指示应该已经接收到整个平坦区并且所述第二计数器大于零时，就观测到所述后沿的开始。
12.如权利要求7所述的方法，还包括在断定检测到平坦区或后沿之前，要求所述第一计数器值大于或等于无噪声调和效应情况下第一计数器值的一半。
13.如权利要求1所述的方法，还包括在检测到所述后沿之前，周期性地对频率锁定环进行更新。
14.如权利要求1所述的方法，其中，对所述后沿进行检测包括当所述相关值小于阈值时，对第一计数器加1，否则，将所述第一计数器设置为零；以及确定何时所述第一计数器等于预定值。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述预定值是32。
16.如权利要求14所述的方法，还包括当所述第一计数器等于零时，保存一时刻以用于精细定时算法。
17.如权利要求14所述的方法，还包括对于每个接收到的采样，都对第二计数器加1，以利于在预定采样数之后令后沿检测处理过程超时。
18.如权利要求1所述的方法，所述导频符号是TDM符号。
19.一种计算机执行的帧同步和初始符号定时捕获方法，包括对广播信号进行接收，所述广播信号发送至少多个无线符号；对与第一导频符号有关的相关器输出的可能的前沿进行检测；通过对相关器输出平坦区进行检测来确认前沿检测；以及对所述相关器输出的后沿进行检测。
20.如权利要求19所述的方法，所述无线符号是OFDM符号。
21.如权利要求19所述的方法，所述导频符号是TDM导频符号。
22.如权利要求19所述的方法，其中，通过对延迟相关器的输出进行分析以确定所述输出是否超过阈值并持续预定连续次数，来检测所述可能的前沿。
23.如权利要求19所述的方法，还包括在观测所述平坦区期间，周期性地对频率环进行更新。
24.如权利要求23所述的方法，还包括在恰好检测到后沿之前保存时间点，其中，所述时间点与第二导频符号中特定的采样数有关。
25.如权利要求24所述的方法，所述第二导频符号是TDM导频符号。
26.如权利要求24所述的方法，还包括将所述频率环转向跟踪模式。
27.如权利要求26所述的方法，还包括利用所述第二导频符号和所保存的时间点来捕获精细定时。
28.如权利要求19所述的方法，其中，对所述平坦区进行检测包括通过将新的信号采样与其延迟形式进行相关来生成相关输出；将所述相关输出与阈值进行比较；以及当所述相关输出大于或等于所述阈值时，对计数器加1，其中，当所述计数器值是在理想环境中将被检测到的值的至少一半时，就检测到所述平坦区。
29.如权利要求19所述的方法，其中，对所述后沿进行检测包括通过将新的信号采样与其延迟形式进行相关来生成相关输出；将每个相关输出与阈值进行比较；以及当所述相关输出小于所述阈值时，对计数器加1，否则，将所述运行计数器设置为等于零，其中，当所述第二计数器大于或等于预定值时，就发生平坦区检测。
30.一种计算机执行的初始无线符号帧检测和粗符号定时捕获方法，包括对广播输入信号流进行接收，其中至少一些广播输入信号与导频符号有关；生成相关输出，所述相关输出根据所述信号及其延迟副本构成相对于时间的相关曲线；对所述相关曲线的前沿进行检测；对所述相关曲线的平坦区部分进行检测；以及对所述曲线的后沿进行检测。
31.如权利要求30所述的方法，所述导频符号是OFDM导频符号。
32.如权利要求30所述的方法，其中，对所述前沿进行检测包括将相关输出与阈值进行比较；如果所述输出小于或等于所述阈值，就对计数器加1，否则，将所述计数器设置为零；以及对所述计数器进行评估，以确定它是否等于预定值。
33.如权利要求32所述的方法，其中，对所述平坦区进行检测包括将所述相关输出与阈值进行比较；当所述相关输出大于或等于所述阈值时，对第二计数器加1；以及对所述计数器值进行细察，以便确定所述值是否大于或等于预定值，其中该预定值小于理想环境中的期望值。
34.如权利要求33所述的方法，还包括周期性地对频率环进行更新，以解决信号频率偏移。
35.如权利要求33所述的方法，其中，对所述后沿进行检测包括当所述相关值小于所述阈值时，对第三计数器加1，否则，将所述计数器设置为等于零；以及确定所述计数器是否等于、以及何时等于预定值。
36.如权利要求35所述的方法，还包括当所述第三计数器等于零时，保存所述时刻。
37.一种帧检测和同步系统，包括延迟相关器组件，其对输入采样流进行接收、将输入采样与其延迟形式进行相关、并且生成构成相关曲线的多个输出；前沿组件，其对输出进行接收、将所述输出与阈值进行比较、并且如果它检测到所述相关曲线的可能的前沿就生成信号；确认组件，其一从所述前沿组件接收到所述信号，就将另外的输出与所述阈值进行比较，以确认检测到所述前沿；以及后沿组件，其一从所述确认组件接收到信号，就将另外的输出与所述阈值进行比较，以对所述相关曲线的后沿进行定位。
38.如权利要求37所述的系统，其中，将所述前沿组件配置为当所述输出保持大于或等于所述阈值并持续预定连续采样数目时，就声称所述信号。
39.如权利要求38所述的系统，其中，所述连续采样数目是64。
40.如权利要求37所述的系统，其中，所述确认组件包括命中计数器，其对所述输出大于或等于所述阈值的次数进行存储；运行计数器，其对小于所述阈值的连续输出的数目进行存储；以及处理组件，其对输出进行接收、将输出与阈值进行比较并且对计数器进行增加。
41.如权利要求40所述的系统，其中，所述运行计数器和所述命中计数器提供对没有检测到前沿的指示。
42.如权利要求41所述的系统，其中，所述运行计数器具有大于或等于128的值，并且所述命中计数器具有小于400的值。
43.如权利要求40所述的系统，其中，所述运行计数器和所述命中计数器指示所述前沿组件太慢检测到所述前沿。
44.如权利要求43所述的系统，其中，所述运行计数器大于或等于768，并且所述命中计数器大于400。
45.如权利要求40所述的系统，还包括间隔计数器，其对所产生和分析的输出值的数目进行存储。
46.如权利要求45所述的系统，其中，所述间隔计数器结合所述运行计数器指示检测到所述相关曲线的后沿。
47.如权利要求46所述的系统，其中，所述间隔计数器大于或等于4352，并且所述运行计数器大于零。
48.如权利要求45所述的系统，还包括以所述间隔计数器指示的每128个输出对频率锁定环进行更新的组件。
49.如权利要求45所述的系统，其中，将所述确认组件配置为当所述运行计数器等于零时，保存所述时间点。
50.如权利要求37所述的系统，其中，所述后沿组件包括运行计数器，其对所述相关值小于所述阈值的连续次数进行存储；以及处理器，其对相关值进行接收、将所述相关值与所述阈值进行比较、并且对所述运行计数加1，该运行计数的值指示后沿检测。
51.如权利要求50所述的系统，其中，当所述运行计数器的值是32时，所述后沿组件检测到后沿。
52.如权利要求50所述的系统，还包括间隔计数器，每次接收到新的相关值时对该间隔计数器加1，其中，使用所述间隔计数器来令对所述后沿的搜索超时。
53.如权利要求52所述的系统，还包括当所述间隔计数器大于或等于8*128时令对所述后沿的搜索超时的组件。
54.如权利要求52所述的系统，其中，当运行计数等于零时，所述后沿组件保存所述时刻。
55.一种无线装置，包括接收机组件，其对包括多个无线符号帧的广播传输进行接收，其中至少一帧包括导频符号；以及帧检测器组件，其根据所述导频符号的检测来识别帧的起始。
56.如权利要求55所述的装置，其中，所述无线符号帧是OFDM帧。
57.如权利要求55所述的装置，其中，所述导频符号是TDM导频符号。
58.如权利要求55所述的装置，还包括相关器，该相关器根据接收到的信号及其延迟形式生成输出值，所述输出值产生相对于时间的相关曲线。
59.如权利要求58所述的装置，所述帧检测器组件包括前沿组件，其基于第一可编程值、阈值、以及所述相关器输出对相关曲线的前沿进行检测；平坦区组件，其基于第二可编程值、所述阈值、以及所述相关器输出对所述相关曲线的平坦部分进行识别；以及后沿组件，其基于第三可编程值、所述阈值、以及相关器输出对所述相关曲线的后沿进行检测。
60.如权利要求59所述的装置，其中，将前沿组件配置为当所述相关器输出大于或等于所述阈值并持续连续次数时，检测到前沿，其中所述连续次数等于或大于所述第一可编程值。
61.如权利要求60所述的装置，其中，将所述平坦区组件配置为当所述相关器输出大于或等于所述阈值并持续一定次数时，检测到平坦区，其中所述次数大于或等于所述第二可编程值。
62.如权利要求61所述的装置，其中，将所述后沿组件配置为当所述相关器输出小于所述阈值并持续连续次数时，检测到所述后沿，其中所述连续次数等于或大于所述第三可编程值。
63.一种初始帧检测系统，包括用于对信号流进行接收的装置，其中至少部分信号与导频符号有关；用于根据所述信号及其延迟副本生成相关输出的装置；以及用于根据所述相关输出对前沿、平坦区和后沿进行检测的装置。
64.如权利要求63所述的系统，其中，所述导频符号是TDM导频符号。
65.如权利要求63所述的系统，用于对前沿进行检测的所述装置包括用于将输出值与阈值进行比较的装置，当所述输出值大于所述阈值并持续第一可编程连续次数时，检测到所述前沿。
66.如权利要求65所述的系统，用于对平坦区进行检测的所述装置包括用于将输出值与所述阈值进行比较的装置，当所述输出值大于或等于所述阈值并持续第二可编程次数时，检测到所述平坦区。
67.如权利要求66所述的系统，还包括用于对粗频率偏移进行检测的装置。
68.如权利要求67所述的系统，还包括用于在平坦区检测之后并且在所述后沿的初始检测之前保存一时刻的装置。
69.如权利要求66所述的系统，用于对后沿进行检测的所述装置包括用于将所述输出值与所述阈值进行比较的装置，当所述输出值低于所述阈值并持续第三可编程次数时，检测到所述后沿。
70.一种执行用于进行初始帧检测和同步方法的指令的微处理器，包括根据信号采样及其延迟副本生成相关度量；以及通过将所述度量与阈值进行比较来检测前沿、平坦区和后沿。
71.如权利要求70所述的方法，其中，当所述度量大于所述阈值并持续第一预定连续次数时，检测到前沿。
72.如权利要求71所述的方法，其中，当所述度量大于所述阈值并持续第二预定次数时，在前沿检测之后检测到平坦区。
73.如权利要求70所述的方法，其中，当所述度量小于所述阈值并持续第三预定连续次数时，检测到所述后沿。
74.如权利要求70所述的方法，还包括对频率锁定环进行更新，以结合平坦区检测来解决频率偏移。
75.如权利要求70所述的方法，还包括在检测到至少部分所述平坦区之后并且在初始后沿检测之前保存一时刻。
76.一种帧检测和同步系统，包括第一组件，其对包括至少一个导频符号的多个数据分组进行接收；第二组件，其根据所述数据分组生成相关度量；第三组件，其对所述度量相对于时间进行分析，以便确定是否已经接收到导频符号，其中在检测到度量值连续小于阈值并持续第一次数、随后度量值大于或等于所述阈值并持续第二次数、随后度量值连续小于所述阈值并持续第三次数时，就接收到所述导频符号。
77.如权利要求76所述的系统，还包括第四组件，当所述度量值大于或等于所述阈值时，该第四组件解决频率偏移。
78.如权利要求77所述的系统，其中，所述第三组件在检测到度量值大于或等于所述阈值之后并且恰好在检测到度量值连续小于所述阈值之前保存一时刻。
全文摘要
提供了健壮的初始帧检测和符号同步系统以及方法。特别地，结合三个捕获级使用第一个导频。在第一级中，试图对与第一导频符号有关的相关曲线的前沿进行观测。在第二级中，通过试图对相关曲线的平坦部分和/或后沿进行观测来确定是否在第一级中检测到前沿。此外，在该第二级期间，可以对频率环进行更新以解决频率偏移。如果还没有在第二级中观测到曲线的后沿，那么第三级用于观测曲线的后沿。一检测到并确认接收了第一个导频，随后就可以使用第二个导频来捕获精细符号定时。
文档编号H04L27/26GK101032139SQ200580009899
公开日2007年9月5日 申请日期2005年1月28日 优先权日2004年1月28日
发明者阿洛克库马尔·古普塔 申请人:高通股份有限公司