CN100576834C - 用于ofdm符号定时同步的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

通过对短训练符号求自相关而生成初始分组检测信号，从而初始检测OFDM分组。初始分组检测信号可被用来发起粗定时同步过程，该过程可以使用短符号匹配滤波器。可以通过在抽样的短训练符号和短滤波器匹配系数之间求相关，而由至少一些短训练符号生成粗定时信号。粗定时信号可被用来发起细定时同步过程的操作，该过程可以使用长符号匹配滤波器。可以通过在抽样的长训练符号和长滤波器匹配系数之间求相关，而由至少一些长训练符号生成细定时信号。细定时信号可被用来通过对长训练符号执行快速傅立叶变换(FFT)操作而发起信道估计。细定时信号也可以用来发起使用信道估计的数据信号处理，并可以包括开始对数据符号的FFT操作。

Description

用于OFDM符号定时同步的方法和装置
相关申请的交叉引用：本申请与以下共同待审查的、被共同转让的美国专利申请有关，这些申请是2002年7月xx日递交的、名称为“SYSTEM AND METHOD FOR TWOCHANNEL FREQUENCY OFFSET ESTIMATION OF OFDM SIGNALS(用于OFDM信号两信道频差估计的***和方法)”，序列号为xx/xxx,xxx，律师案卷号为884.783usl(P13891)的专利申请，以及2002年7月xx日递交的、名称为“RECEIVER AND METHOD TO[TBD](对[TBD]的接收机和方法)”，序列号为xx/xxx,xxx，律师案卷号为884.782usl(P13890)的专利申请。这些共同转让的专利申请作为参考被包括进来。
技术领域
本发明涉及无线通信，具体地说，涉及正交频分复用(OFDM)通信。
背景技术
正交频分复用(OFDM)是一种多载波传输技术，它利用正交副载波在可用频谱内传输信息。因为副载波是相互正交的，所以例如与传统频分复用(FDM)***中的独立信道相比，它们在可用频谱内可以相距近得多。为了帮助实现正交性，一个副载波在其他副载波的中心频率处可具有零值。副载波的正交性可有助于防止***内副载波之间的干扰。在传输之前，可以用低速率数据流来调制副载波。OFDM符号的传输符号率可以比较低，因而传输的OFDM信号对于扩散在信道内的多径延时有很高的容忍度。正因为如此，很多当今的数字通信***对于需要在具有多径反射和/或强干扰环境中生存的信号都转向使用OFDM作为调制方案。很多无线通信标准都已经采用了OFDM，例如包括IEEE 802.11a标准、数字视频广播陆地(DVB-T)广播标准、以及高性能无线电局域网(HiperLAN)标准。此外，有几个行业协会都在推荐OFDM用于固定无线接入***，包括宽带无线因特网论坛和OFDM论坛。
OFDM***的一个问题是：它们与单载波***相比，可能对相位噪声和频率偏移更为敏感。与单载波***不同的是，OFDM***中的相位噪声和频率偏移会引入干扰，包括载波间干扰和符号间干扰。为了解调副载波，OFDM接收机可以执行同步操作，以确定符号边界的位置以及定时时刻。不准确的同步可能会导致副载波之间正交性的下降或损失，引起载波间干扰和/或符号间干扰以及***性能的下降。与单载波***相比，在OFDM***中实现准确的同步可能更加重要。传统的OFDM***一直使用循环前缀和/或特殊的OFDM训练符号来帮助实现符号定时以及频率同步，然而，多径信道中的信道效应，例如线性失真使得这一任务变得困难。
OFDM***的另一个困难是正确地检测OFDM包。信道效应例如会增大虚假包检测的概率，这可以被称为虚假警报概率。虚假警报概率偏高可能会导致***性能下降。
附图说明
所附权利要求书是针对本发明多种实施方案中的一部分。然而，具体实施方式部分与附图部分一起给出了对本发明更完整的理解，其中在整个附图中，相同的标号表示相似的项目，并且：
图1图示了可以实现本发明的实施方案的无线通信环境；
图2是根据本发明实施方案的OFDM接收机的高度简化功能框图；
图3是根据本发明实施方案的短训练符号处理元件的简化功能框图；
图4是根据本发明实施方案的细定时同步元件的简化功能框图；
图5A、5B、5C和5D是图示本发明实施方案的操作的时序图；以及
图6是根据本发明实施方案的OFDM分组检测和同步过程的流程图。
具体实施方式
以下描述和附图说明了本发明的具体实施方案，足以使本领域的技术人员能够实现本发明。其他实施方案可以包括结构、逻辑、电气、处理以及其他方面的变化。实施例仅仅代表了可能的变体。除非明确要求，否则各个组件和功能都是可选的，并且操作顺序可以改变。一些实施方案中的若干部分和特征可以被包括在其他实施方案中，或者取代其他实施方案中的某些部分和特征。本发明的范围包括全部权利要求及所有等同物。
本发明涉及无线通信，在一个实施方案中，本发明涉及正交频分复用(OFDM)符号的检测以及与OFDM符号边界的同步。图1图示了可以实现本发明实施方案的无线通信环境。通信环境100包括一个或多个无线通信设备(WCD)102，这些设备可以通过通信链路110与接入点(AP)104通信，所述通信链路110可以是双向OFDM链路。WCD 102例如可以包括个人数字助手(PDA)、具有无线通信能力的膝上型计算机和便携计算机、万维网板、无线电话、无线耳机、寻呼机、短消息设备、MP3播放器、数码相机、以及其他可以无线收发信息的设备。WCD 102可以使用多载波传输技术，例如正交频分复用(OFDM)技术与AP 104进行通信，其中OFDM技术使用正交副载波在指定的频谱内传输信息。WCD 102和AP 104还可以采用一种或多种通信标准，例如IEEE 802.11a，b或g标准之一、数字视频广播陆地(DVB-T)广播***、以及高性能无线电局域网(HiperLAN)标准。其他局域网(LAN)和广域网(WAN)通信技术也可适用于链路110上的通信。
除了协助WCD 102之间的通信外，在一个实施方案中，AP 104还可以与一个或多个网络耦合，例如内部网或因特网，使得WCD 102可以访问这些网络。为方便起见，术语“下行”在这里用来指代从AP 104到WCD 102方向上的通信，而术语“上行”在这里用来指代从WCD 102到AP 104方向上的通信，然而，术语“上行”和“下行”是可以互换的。在一个实施方案中，上行和下行通信可以是时分复用(TDM)的，但这不是必需的。在另一个实施方案中，下行通信可被广播到一个以上的WCD 102，并且可以是频分复用(FDM)的。WCD 102可以将不同频谱用于上行和下行通信，从而支持双工通信，但这不是必需的。在一个实施方案中，上行和下行通信可以共享用于在上行和下行两个方向上通信的相同频谱。虽然图1图示了一点到多点的通信，但是本发明的实施方案适于一点到多点以及点到点两种通信。
通信环境100还可以包括一个或多个反射物(RO)108，它们可以引发多径反射以及AP 104和WCD 102所用频谱内的频率选择性衰落。通信环境100还可以包括一个或多个带内干扰设备(ID)106，这些设备生成AP 104和WCD 102所用频谱内的干扰。由于反射物108和干扰设备106的存在，WCD 102和AP 104可能会经受信道衰落、多径分量以及特定WCD独有的干扰条件。
WCD 102可以包括OFDM发射器和OFDM接收器、以及其他功能元件，这些元件使得WCD 102服务于主要目的，例如用作PDA、具有无线通信能力的膝上型或便携计算机、万维网板、无线电话、无线耳机、寻呼机、短消息设备、MP3播放器、数码相机或其他可以无线收和/或发信息的设备。根据本发明的实施方案，WCD检测OFDM分组并同步到OFDM符号边界。在一个实施方案中，OFDM分组前可以带有一串训练符号，这些训练符号可用于分组检测和同步。这串训练符号可以包括多个短训练符号，后面跟着多个长训练符号。在一个实施方案中，这串训练符号可以遵循IEEE 802.11a标准，并且可以具有一组已知特性。在另一个实施方案中，这串训练符号可以遵循HiperLAN标准，并且可以具有其他组已知特性。
在一个实施方案中，最初通过对多个接收到的短训练符号中的至少一个符号求自相关(autocorrelation)，以生成初始分组检测信号，从而检测出OFDM分组。初始分组检测信号可被用来发起一个粗定时同步过程，该过程可以使用短符号匹配滤波器。短符号匹配滤波器基本上可以与短训练符号匹配。通过在抽样的短训练符号与短滤波器匹配系数之间求相关，可以由至少一部分短训练符号生成粗定时信号。所述系数可以是已知的短训练符号的复共轭。粗定时信号可被用来发起细定时同步过程的操作，这一过程可以使用长符号匹配滤波器。长符号匹配滤波器基本上可以与长训练符号匹配。通过在抽样的长训练符号与长滤波器匹配系数之间求相关，可以由至少一部分长训练符号生成细定时信号。所述系数可以是已知的长训练符号的复共轭。细定时信号可被用来发起信道估计和数据信号处理，包括在数据符号上开始快速傅立叶变换(FFT)操作。
图2是根据本发明实施方案的OFDM接收机的高度简化功能框图。OFDM接收机200可以是WCD 102(图1)的收发器的一部分，或者可以是独立接收机的一部分。OFDM接收机200可以包括RF接收单元202、同步单元204和数据符号处理单元206。RF接收单元202通过天线208接收信号，并生成代表OFDM符号的串行符号流210。天线208例如可以是偶极天线、单极天线环天线、微带天线、或者适于收发OFDM信号的其他类型天线。在一个实施方案中，OFDM分组可以包括多个短训练符号和多个长训练符号，后面跟着数据符号。
在一个实施方案中，接收信号可以具有5到6GHz范围内的载波频率，但本发明的实施方案同样适于其他载波频率，例如在2到20GHz之间的频率。OFDM信号可以包括多达一百个或更多的副载波。短训练符号可以在一部分副载波上传输，而数据符号可以包含一个或多个已知的导频副载波，但这不是必需的。在一个实施方案中，长训练符号可以具有大约4微秒的持续时间，而短训练符号可以具有大约1微秒的持续时间。
RF接收单元202可以执行两段下变频。RF接收单元202可以包括低噪声放大器(LNA)212和RF下变频器214。RF下变频器214可以使用来自振荡器216的信号而生成中频(IF)信号。振荡器216可以是固定频率的外差振荡器。自动增益控制(AGC)元件218可以响应于来自同步单元204的AGC信号228，调整IF下变频器220的功率电平。IF下变频器可以使用频率可控设备在0频率处生成同相(I)信号和正交相位(Q)信号，其中所述频率可控设备例如是压控振荡器(VCO)222，它可以响应于VCO信号230。VCO信号230可以是反馈环的一部分，并且是由同步单元204提供的。在一个实施方案中，VCO信号230可以在检测到OFDM分组时进行设置，并且在该OFDM分组的持续时间内保持恒定。IF下变频器220所提供的同相(I)信号和正交相位(Q)信号可以由模数转换器(ADC)226进行抽样并转换成数字比特流。
同步单元204执行分组检测以及与OFDM符号边界的同步，并且可以发起数据符号处理单元206的数据处理。同步单元204可以包括短训练符号处理元件232，以利用串行符号流110中的至少一部分短训练符号来初始检测OFDM分组，并在时刻(tdet)上生成初始分组检测信号，指示OFDM分组的初始检测。短训练符号处理单元232可以使用短训练符号的测量结果来估计信号功率，从而用AGC信号228来控制AGC 218。短训练符号处理单元232还可以使用短训练符号的测量结果来执行粗频偏(CFO)估计，并生成VCO信号230用以调节VCO 222。在一个实施方案中，检测、功率估计和粗频偏估计都是在七个短训练符号内完成的。响应于初始分组检测，短训练符号处理单元232还可以利用至少一部分短训练符号在时刻(tcs)上生成粗定时信号236，可以指示短训练符号的结束和长训练符号和数据符号的开始。同步单元204还可以包括长训练符号处理元件234，它可以利用从RF接收单元202接收的至少一部分长训练符号来执行细定时同步操作，以响应于粗定时信号236在时刻(tfs)上生成细定时信号238。
数据符号处理单元206处理OFDM符号的串行符号流210，以生成比特流240。数据符号处理单元206可以包括串并转换器242，用于将一个符号转换为并行的多组时域抽样244。
在一个实施方案中，第一快速傅立叶变换(FFT)元件247可以对已知的训练符号(例如，长训练符号)执行FFT，使得信道估计器256可以生成该信道的信道估计。信道估计器256可以响应于细定时信号238，并且可以在频域内实现最小均方(LMS)估计。信道估计器256还可以实现附加的平均算法和平滑算法。信道估计可以被视为信道在时域内的响应函数，或者可以被视为信道在频域内的传输函数。信道估计器256可以实现用于信道估计的其他算法，例如包括在频域和/或时域内的最大似然估计。
在一个实施方案中，第二FFT元件246可以对并行的多组时域抽样244执行FFT，以生成频域符号调制副载波248。FFT元件246可以响应于细定时信号238，使得信道估计可以在数据信号处理开始前进行。在一个实施方案中，FFT元件246可以将数据信号处理延迟大约一个OFDM符号宽度那么长的时间。信道均衡器254可以对FFT元件246所提供的频域符号调制副载波248执行信道均衡。信道均衡器254可以使用信道估计器256所提供的信道估计而生成经过信道均衡的频域符号调制副载波258。例如，可以通过将频域副载波248除以代表信道估计器256所提供的信道估计的复数值，而执行频域中的信道均衡。因而，均衡后的频域符号调制副载波258的幅度可被归一化，而均衡后的频域符号调制副载波258的相位可被校准到0原点，以允许由解调器250做进一步的处理。虽然数据符号处理单元206被图示为具有两个在功能上独立的FFT元件，但是在另一个实施方案中，可以由公共的硬件元件来执行这两个FFT元件的功能。
均衡后的频域符号调制副载波258可由解调器250来解调，以产生多个并行符号。解调器250可以根据发射机调制副载波的某种特定调制阶数来解调副载波。调制阶数例如可以包括每个符号传送1比特的二进制相移键控(BPSK)、每个符号传送2比特的正交相移键控(QPSK)、每个符号传送3比特的8PSK、每个符号传送4比特的16正交幅度调制(16-QAM)、每个符号传送5比特的32-QAM、以及每个符号传送6比特的64-QAM。调制阶数还可以包括差分编码星状QAM(DSQAM)。也可以选择具有更低或更高通信速率的调制阶数。从解调器250输出的并行符号可以从并行形式转换为串行流。还可以对该串行流执行解交织操作。解码器252可以解码串行流，以生成解码后的串行比特流240。虽然OFDM接收机200被图示为具有几个独立的功能元件，但是这些功能元件中的一个或多个可以被合并起来，并可以通过软件配置元件(例如包括数字信号处理器(DSP)在内的处理器)和/或硬件的组合来实现。
图3是根据本发明实施方案的短训练符号处理元件的简化功能框图。短训练符号处理元件300可适于用作短训练符号处理元件232(图2)，但是其他元件也是适合的。短训练符号处理元件300可以包括自相关元件302，该元件通过对多个短训练符号中的至少一个符号与短训练符号中的下一个求相关，并在时刻(tdet)上生成初始分组检测信号303，从而初步检测OFDM分组。短训练符号处理元件300还可以包括粗定时同步元件304，该元件在时刻(tcs)上由短训练符号中的至少一个符号生成粗定时信号314。粗定时信号可以指示OFDM分组的实际检测。利用延时元件307、共轭元件309和相关器305实施时移平均，以初步检测OFDM分组并生成初始分组检测信号303，自相关元件302可以执行自相关操作。时移平均元件306可以在基本等于一个短训练符号宽度的持续时间上执行时移平均。对于预定的虚假警报概率，检测元件308可以使用预先定义的标准(例如Neyman-Pearson标准)来检测高于预定阈值的相关结果，从而检测分组。粗频偏(CFO)估计器310可以使用由定时移动平均元件312生成的短训练符号中的6个或更多个符号的时移平均，来生成CFO估计以供RF接收单元使用。CFO估计可以作为VCO信号230的一部分而被提供来控制VCO 222(图2)。
信号功率(SP)估计器313可以使用由定时移动平均元件312生成的短训练符号中的6个或更多个符号的时移平均，来生成信号功率估计以供RF接收单元202(图2)使用。SP估计器313所生成的信号功率估计可以作为AGC信号228的一部分而被提供来控制AGC元件218。
粗定时同步元件304可以包括短训练符号匹配滤波器316，其可以匹配于一个短训练符号的持续时间。短训练符号匹配滤波器316可以响应于初始分组检测信号303，并可以对输入的短训练信号320和已知的OFDM训练信号求相关。短训练符号匹配滤波器316可以在短的抽样间隔上对短训练符号进行抽样，并可以对抽样的短训练符号和短匹配滤波器系数318求相关。短符号匹配滤波器系数318可以是已知短训练信号的复共轭。在一个实施方案中，短训练符号匹配滤波器316在一个短训练符号窗内至少对短训练符号之一进行抽样，所述短训练符号窗是在接收到初始分组检测信号303后的大约5个短训练符号之后开始的。该短训练符号窗的持续时间约为短训练符号之一那么长。
粗定时同步元件304还可以包括短符号合并器322和短符号阈值设备324。短符号合并器322将来自短训练符号匹配滤波器316的、针对一些短训练符号的相关输出合并起来。合并器322可以包括一个或多个相干和/或非相干的合并器，这取决于粗频偏估计所要求的精度。粗频偏估计的精度可以取决于信噪比的值、用于估计的短训练符号的数量、以及可以使用的估计算法。阈值设备324检测粗同步时间，并且当合并器322的输出超过预定的粗定时阈值时，可以生成粗定时信号314。在一个实施方案中，短符号合并器322可以将来自短训练符号匹配滤波器316的、针对大约三个短训练符号的相关输出合并起来。
图4是根据本发明实施方案的细定时同步元件的简化功能框图。细定时同步元件400可适于用作长训练符号处理元件234(图2)的一部分，但是其他元件也是适合的。细定时同步元件400可以由多个长训练符号中的至少一个符号，在时刻(tfs)生成细定时信号238。细定时信号238可被用于发起例如由FFT元件246(图2)进行的数据符号处理。细定时信号238还可以用来发起例如由信道估计器256(图2)进行的信道估计(例如，确定信道传输函数)。细定时同步元件400可以包括长训练符号匹配滤波器402，它可以基本上匹配于一个长训练符号的持续时间。长训练符号匹配滤波器402可以响应于时刻(tcs)上的粗定时信号314，并且可以对输入的长训练信号410和已知的长OFDM训练信号求相关。长训练符号匹配滤波器402可以在长的抽样间隔上对长训练符号进行抽样，并且可以在抽样的长训练符号和长符号匹配滤波器系数404之间求相关。长符号匹配滤波器系数404可以是已知长训练信号的复共轭。在一个实施方案中，长训练符号匹配滤波器402在接收到粗定时信号314后，在一个长训练符号窗内对至少一个长训练符号进行抽样。长训练符号窗可以具有大约长训练符号之一那么长的持续时间。
在一个实施方案中，长训练符号可以是短训练符号的四倍长。在该实施方案中，在长训练符号匹配滤波器402的峰值之间的间隔可以是短训练符号匹配滤波器316(图3)的峰值之间的间隔的四倍长。因为长训练符号窗的时间间隔可以等于一个长训练符号的持续时间，因此可以校正异常大的错误。这些错误可出现在短训练序列处理期间，例如当分组的开端丢失时，或者当噪声引起虚假初始分组检测时。
细定时同步元件400还可以包括合并器406和长符号阈值设备408。长符号合并器406将来自长训练符号匹配滤波器402的、针对至少一些长训练符号的相关输出合并起来。合并器406可以包括一个或多个相干和/或非相干的合并器，这取决于细频偏估计所要求的精度。细频偏估计的精度可以取决于信噪比的值、用于估计的长训练符号的数量、以及可以使用的估计算法。阈值元件408可以检测细同步时间，并且当合并器406的输出超过预定的细定时阈值时，可以生成细定时信号238。在一个实施方案中，长符号合并器406可以将来自长训练符号匹配滤波器402的、针对大约两个长训练符号的相关输出合并起来。
在一个实施方案中，细定时信号238可以指示长训练符号的结束和数据符号的开始。在该实施方案中，FFT元件246(图2)可以响应于细定时信号238的接收，开始对数据符号执行FFT。细定时信号238对于数据信号处理而言可以起到时钟启动信号的作用。FFT元件246(图2)可以具有一个执行FFT的FFT持续时间。在一个实施方案中，为了由FFT元件247(图2)使用长训练符号中的一个或多个符号来执行信道估计，细定时信号238也可以起到时钟启动信号的作用。在一个实施方案中，短训练符号约为FFT持续时间的四分之一，而长训练符号约等于FFT持续时间，但这不是必需的。
符号匹配滤波器402以及与阈值元件408耦合的合并器406的使用可以改进对多径环境中的第一路径延时的估计。它还可以消除用于避免符号间干扰的OFDM符号的保护间隔。
在本发明的实施方案中，长训练符号匹配滤波器402和短训练符号匹配滤波器316(图3)可以具有不同的瞬态函数，可以具有不同的抽头数量，并且可以具有不同的抽头系数。在OFDM的实施方案中，长训练符号匹配滤波器402可以基本上匹配于长OFDM训练符号中的一个符号，而短训练符号匹配滤波器316(图3)可以基本上匹配于短OFDM训练符号中的一个符号。
在一个实施方案中，处理元件232和234(图2)可以以每秒大约20兆样本的速率来抽样基带信号，上述抽样率将导致约50ns的抽样间隔。对于FFT元件246(图2)的信号处理而言，抽样间隔可以是恒定的。在另一个实施方案中，基带信号可以以高得多的速率来抽样，这减小了抽样间隔。在该实施方案中，基带信号可以以每秒40兆样本甚至更高的速率来抽样，这将抽样间隔减小到25ns或更低。
图5A、5B、5C和5D是图示本发明实施方案的操作的时序图。图5A是根据本发明的实施方案图示了OFDM训练符号的短训练序列和长训练序列的时序图。图5B是根据本发明的实施方案图示了初步分组检测的时序图。图5C是根据本发明的实施方案图示了粗定时同步的时序图。图5D是根据本发明的实施方案图示了细定时同步的时序图。训练符号序列500可以由一列短训练符号502和一列长训练符号504组成。诸如自相关元件302(图3)一类的自相关元件可以在短训练符号502的第一部分期间执行初步分组检测506和CFO估计508。初步分组检测可以在超过阈值512的时刻(tdet)510发生。功率和CFO估计操作可以直到时刻514时才被使能，并且可以占用短训练符号502中的七个或更多个符号(见图5B)。在一个实施方案中，时刻514可以是在时刻510的初步分组检测之后五个短训练符号的位置。
粗定时同步可以在时刻514和时刻516之间执行，并且例如可以由粗定时同步元件304(图3)来执行。在时刻514，具有输出513的短训练符号匹配滤波器可以被启动，并且当在窗520内超过阈值518(见图5C)时，阈值元件可以在粗同步时刻516(tcs)检测分组。所述阈值元件可以在时刻516处生成粗定时同步信号。在一个实施方案中，粗定时同步信号可以用于确认OFDM分组的检测。
细定时同步可以在时刻516和时刻522之间执行，并且例如可以由细定时同步元件400(图4)来执行。在时刻516，具有输出519的长训练符号匹配滤波器可以被启动，并且当在窗526内超过阈值524时，阈值元件可以在时刻522检测分组。所述阈值元件可以在时刻522处生成细定时同步信号。对于分组检测的给定虚假警报概率，可以计算阈值512、518和524的值，并且可以采用预先定义的标准，例如Neyman-Pearson标准。细定时同步信号可以用于发起信道估计和/或数据符号处理。
图6是根据本发明实施方案的OFDM分组检测和同步过程的流程图。OFDM分组检测和同步过程600可以由OFDM接收机来执行，例如接收机200(图2)，但是其他接收机也是适合的。过程600一开始检测OFDM分组，并生成细定时同步信号以开始数据符号处理。虽然过程600的各项操作被图示并描述为独立的操作，但是这些操作中的一项或多项可以并发执行，并不需要按照图示的顺序来执行操作。根据一个实施方案，操作602到606可以由自相关元件302(图3)来执行，操作608到610可以由粗定时同步元件304(图3)来执行，操作612到614可以由细定时同步元件400(图4)来执行，而操作616可以由数据符号处理单元206(图2)来执行。
操作602执行初始分组检测，并且可以使用多个短训练符号中的至少一个符号。操作602可以由自相关元件来执行，例如自相关元件302(图3)，以通过对多个短训练符号中的至少一个符号与所述短训练符号中的下一个求相关，而初步检测OFDM分组，并且例如当超过阈值512(图5B)时生成初始分组检测信号。
操作604生成CFO估计，还可以生成用于控制诸如RF接收单元202(图2)一类的RF接收单元的VCO和AGC的功率电平估计。操作604也可以由自相关元件来执行，例如自相关元件302(图3)。操作606在短训练符号的至少一部分期间调整AGC和VCO。AGC和VCO设置在过程600的粗定时和细定时同步部分期间可以保持恒定。AGC和VCO设置也可以为了处理分组的剩余部分而保持恒定。
操作608对短训练符号求相关，并且可以使用短训练符号匹配滤波器，例如匹配滤波器316(图3)来产生至少一些短训练符号的相关输出。当相关结果之一超过预定阈值，例如窗520内的阈值518(图5C)时，操作610检测到粗定时同步时刻。
操作612对长训练符号求相关，并且可以使用长训练符号匹配滤波器，例如匹配滤波器402(图4)来产生至少一些长训练符号的相关输出。当相关结果之一超过预定阈值，例如窗526内的阈值524(图5D)时，操作614检测到细定时同步时刻。
操作616可以对在操作614中检测到的细定时同步时刻作出响应，并且可以执行FFT用于信道估计。操作616也可以使用信道估计，用FFT开始数据符号处理。操作616可以包括对从接收的OFDM信号中提取出来的符号调制副载波进行解调和解码操作。
对具体实施方案的以上描述充分公开了本发明的一般特性，他人通过应用现有的知识，可以容易地修改和/或调适本发明，以用于多种不同应用，而不会偏离一般概念。因此，这些调适和修改都在所公开实施方案的等同物的含义和范围之内。这里所使用的短语和术语是出于描述而非限制的目的。因此，本发明涵盖落入所附权利要求书的精神和范围内的所有这样的替换、修改、等同物和变体。

Claims (27)

1.一种用于检测OFDM分组的符号边界并与该符号边界同步的装置，该装置包括：
由多个第一训练符号中的至少一个符号生成粗定时信号的粗定时同步元件，所述粗定时信号指示了所述OFDM分组的检测；以及
响应于所述粗定时信号，由多个第二训练符号中的至少一个符号生成细定时信号的细定时同步元件，所述细定时信号发起数据符号处理。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述粗定时信号指示正交频分复用OFDM分组的检测，所述细定时信号发起信道估计，
并且其中所述装置是接收所述OFDM分组的接收机。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述粗定时同步元件包括基本上匹配于所述第一训练符号的第一训练符号匹配滤波器，所述第一训练符号匹配滤波器响应于初始分组检测信号，并且
其中所述第一训练符号由已知的第一训练信号组成，并且其中所述第一训练符号匹配滤波器在第一抽样间隔上对所述第一训练符号中的至少一个符号进行抽样，并且在所抽样的第一训练符号和第一匹配滤波器系数之间求相关，所述第一匹配滤波器系数是所述已知的第一训练信号的复共轭。
4如权利要求3所述的装置，其中所述第一训练符号匹配滤波器在第一训练符号窗内对所述第一训练符号中的至少一个符号进行抽样，所述第一训练符号窗是在接收到所述初始分组检测信号后过了几个第一训练符号之后开始的，所述第一训练符号窗大约为所述第一训练符号中的一个符号的持续时间。
5.如权利要求3所述的装置，其中所述粗定时同步元件包括第一符号合并器和第一符号阈值元件，所述第一符号合并器将来自所述第一训练符号匹配滤波器的、针对所述第一训练符号中至少一些符号的经求相关的输出合并起来，并且其中，如果所述合并器的输出超过预定的粗定时闽值，则所述第一符号阈值元件生成所述相定时信号。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述细定时同步元件包括基本上匹配于所述第二训练符号的第二训练符号匹配滤波器，所述第二训练符号匹配滤波器响应于所述粗定时信号，并且
其中，所述第二训练符号由已知的第二训练信号组成，并且其中所述第二训练符号匹配滤波器在第二抽样间隔上对所述第二训练符号中的至少一些符号进行抽样，并且在所抽样的第二训练符号和第二匹配滤波器系数之间求相关，所述第二匹配滤波器系数是所述已知的第二训练信号的复共轭。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述第二训练符号匹配滤波器在第二训练符号窗内对所述第二训练符号中的至少一些符号进行抽样，所述第二训练符号窗是在所述粗定时信号之后过了预定数量的第二训练符号后开始的，所述第二训练符号窗的持续时间大约为所述第二训练符号中的一个符号。
8.如权利要求6所述的装置，其中所述细定时同步元件包括第二符号合并器和第二符号阈值元件，所述第二符号合并器将来自所述第二训练符号匹配滤波器的、针对所述第二训练符号中至少一些符号的经求相关的输出合并起来，并且其中，当所述第二符号合并器的输出超过预定的细定时阈值时，所述第二符号阈值元件生成所述细定时信号。
9.如权利要求2所述的装置，其中所述细定时信号大致指示了所述OFDM分组的数据符号的开始，并且
其中所述接收机还包括快速傅立叶变换FFT元件，该元件响应于所述细定时信号的接收，对所述数据符号执行FFT，并且
其中所述FFT元件具有一个执行FFT的FFT持续时间，并且其中所述第一训练符号约为所述FFT持续时间的四分之一，所述第二训练符号约等于所述FFT持续时间。
10.如权利要求2所述的装置，其中所述细定时信号大致指示了所述第二训练符号的结束，并且其中所述接收机还包括快速傅立叶变换FFT元件，该元件响应于所述细定时信号的接收，对所述第二训练符号执行FFT，以估计信道传输函数。
11如权利要求10所述的装置，其中所述FFT元件具有一个执行FFT的FFT持续时间，并且其中所述第一训练符号的持续时间约为所述FFT持续时间的四分之一，所述第二训练符号的持续时间约等于所述FFT持续时间。
12如权利要求1所述的装置，还包括由接收的OFDM信号生成多个OFDM符号的RF接收单元，所述OFDM符号包括所述多个第一训练符号以及所述多个第一训练符号后面的所述多个第二训练符号和数据符号。
13.如权利要求1所述的装置，还包括自相关元件，该元件通过对所述第一训练符号中的至少一个符号和所述第一训练符号中的下一个符号求相关而初步检测OFDM分组，并生成初始分组检测信号。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述自相关元件利用时移平均来执行自相关操作，以初步检测OFDM分组，并生成所述初始分组检测信号，并且
所述自相关元件使用所述第一训练符号中的几个符号的时移平均来生成粗频偏CFO估计，所述自相关元件还使用所述第一训练符号中的至少一些符号的时移平均来生成信号功率估计，所述信号功率估计被用于自动增益控制。
15.如权利要求1所述的装置，其中所述第一训练符号是短训练符号，所述第二训练符号是长训练符号，长训练符号的持续时间约为短训练符号的四倍，长训练符号的持续时间约为4微秒。
16一种检测OFDM分组的符号边界并且与该符号边界同步的方法，包括：
由多个短训练符号中的至少一个符号生成粗定时信号，所述粗定时信号指示了正交频分复用OFDM分组的检测；以及
响应于所述粗定时信号，由多个长训练符号中的至少一个符号生成细定时信号，所述细定时信号发起数据荷号处理和信道估计。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述短训练符号由已知的短训练信号组成，并且其中所述方法还包括：
响应于初始分组检测信号，在短抽样间隔上对所述短训练符号中的至少一个符号进行抽样；以及
在所抽样的短训练符号和短匹配滤波器系数之间求相关，所述短匹配滤波器系数是所述已知的短训练信号的复共轭。
18.如权利要求17所述的方法，其中抽样操作还包括在短训练符号窗内，用短训练符号匹配滤波器对所述短训练符号中的所述至少一个符号进行抽样，所述短训练符号窗是在接收到所述初始分组检测信号后过了几个短训练符号之后开始的，所述短训练符号窗大约为所述短训练符号中的一个符号那么长的持续时间；以及
将来自所述短训练符号匹配滤波器的、针对所述短训练符号中至少一些符号的经求相关的输出合并起来；以及
当经求相关的输出超过预定的粗定时闽值时，生成所述粗定时信号。
19.如权利要求16所述的方法，其中所述长训练符号由已知的长训练信号组成，并且其中所述方法还包括：
响应于所述粗定时信号的接收，利用长训练符号匹配滤波器在长抽样间隔上对所述长训练符号中的至少一些符号进行抽样；以及
在所抽样的长训练符号和长匹配滤波器系数之间求相关，所述长匹配滤波器系数是所述已知的长训练信号的复共轭，
其中抽样操作包括在长训练符号窗内对所述长训练符号中的至少一些符号进行抽样，所述长训练符号窗是在所述粗定时信号之后的预定数量的长训练符号之后开始的，所述长训练符号窗大约为所述长训练符号中的一个符号那么长的持续时间，
并且其中相关操作包括将来自所述长训练符号匹配滤波器的、针对所述长训练符号中至少一些符号的相关输出合并起来，并且当所述合并的输出超过预定的细定时阈值时，生成所述细定时信号。
20.如权利要求16所述的方法，其中所述细定时信号大致指示了所述OFDM分组的数据符号的开始，并且其中所述方法还包括：
响应于所述细定时信号的接收，对所述数据符号执行快速傅立叶变换FFT。
21.如权利要求16所述的方法，其中所述细定时信号大致指示了所述长训练符号的结束，并且其中所述方法还包括：
响应于所述细定时信号的接收，对所述长训练符号中的至少一些符号执行快速傅立叶变换FFT，以估计信道传输函数。
22.一种用于OFDM符号定时同步的方法，包括：
求接收信号的自相关，以初始地检测分组，前面带有前同步码的所述分组由多个第一训练符号和多个第二训练符号组成；
使用所述第一训练符号中的至少一个符号和所述第二训练符号中的至少一个符号来执行定时同步；以及
响应于所述定时同步，发起数据符号处理和信道估计。
23如权利要求22所述的方法，其中所述自相关操作包括对接收到的正交频分复用OFDM信号求自相关，以初始地检测OFDM分组，并且其中所述第一训练符号是短OFDM训练符号，所述第二训练符号是长OFDM训练符号，并且
其中执行定时同步的操作包括：
使用所述短OFDM训练符号中的至少一些符号，响应于分组的初始检测而执行粗定时同步；以及
使用所述长OFDM训练符号中的至少一些符号，响应于所述粗定时同步而执行细定时同步。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述自相关操作包括：在所述短OFDM训练符号之一和下一个短OFDM训练符号之间求相关，从而当相关幅度超过预定阈值时，检测出所述分组，并且其中所述方法还包括：
在所述短OFDM训练符号的第一部分期间执行粗频偏CFO估计和信号功率估计，以分别调整接收机的压控振荡器VCO元件和自动增益控制AGC元件，并且其中
执行所述粗定时同步的操作在所述短OFDM训练符号中的所述至少一些符号和匹配于所述短OFDM训练符号之一的第一符号匹配滤波器之间求相关，并且执行所述细定时同步的操作在所述长OFDM训练符号中的所述至少一些符号和匹配于所述长OFDM训练符号之一的第二符号匹配滤波器之间求相关。
25.一种正交频分复用OFDM接收机***，包括：
接收包括OFDM分组的信号的偶极天线；
通过对短训练符号求相关束粗检测所述OFDM分组的符号边界的第一符号匹配滤波器；
通过对长训练符号求相关来细检测所述符号边界的第二符号匹配滤波器；以及
响应于所述第二符号匹配滤波器的细检测，对所述OFDM分组执行数据符号处理，并执行信道估计的数据符号处理元件。
26.如权利要求25所述的接收机***，还包括：
将来自所述第一符号匹配滤波器的经求相关的输出合并起来的第一合并器；
将来自所述第二符号匹配滤波器的经求相关的输出合并起来的第二合并器；以及
使用所述短训练符号中的至少一些符号，利用自相关过程来检测OFDM分组的自相关元件。
27.如权利要求25所述的接收机***，其中：
其中所述短训练符号由已知的短训练信号组成，并且其中所述第一符号匹配滤波器在短抽样间隔上对所述短训练符号中的至少一个符号进行抽样，并且在所抽样的短训练符号和短匹配滤波器系数之间求相关，所述短匹配滤波器系数是所述已知的短训练信号的复共轭，并且其中所述第一符号匹配滤波器在短训练符号窗内对所述短训练符号中的所述至少一个符号进行抽样，所述短训练符号窗是在接收到初始分组检测信号后过了几个短训练符号之后开始的，所述短训练符号窗大约为所述短训练符号中的一个符号那么长的持续时间，并且
其中所述长训练符号由已知的长训练信号组成，并且其中第二符号匹配滤波器在长抽样间隔上对所述长训练符号中的至少一些符号进行抽样，并且在所抽样的长训练符号和长匹配滤波器系数之间求相关，所述长匹配滤波器系数是所述已知的长训练信号的复共轭，并且其中所述第二符号匹配滤波器在长训练符号窗内对所述长训练符号中的至少一些符号进行抽样，所述长训练符号窗是在所述粗定时信号后过了预定数量的长训练符号之后开始的，所述长训练符号窗大约为所述长训练符号中的一个符号那么长的持续时间。
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