CN102959879A - 无线***的帧同步的方法、装置和无线*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种无线***的帧同步的方法、装置和无线***。无线***的帧同步的方法包括：将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中N和K为正整数；将K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号；将K个延时信号的每一个与K个延时信号的每一个自身通过相关运算生成第二输出信号；将第一输出信号和第二输出信号进行抵消处理得到一序列数值，在一序列数值中获得最大值作为相关峰值，以根据相关峰值对应的时刻点确定帧头所在的位置。上述技术方案可以增强信号相关性，抑制频偏混叠对信号的影响，所获得的相关峰值能提高帧同步的正确性。

Description

无线***的帧同步的方法、装置和无线***

技术领域

本发明涉及通信领域，并且更具体地，涉及无线***的帧同步的方法、装置和无线***。

背景技术

MIMO(英文为multiple input multiple output，中文为多输入多输出)***是一种频率复用***，该***具有较高频谱利用率，与SISO（英文为singleinput single output，中文为单输入单输出）***相比，M*N的MIMO***的频谱利用率是SISO***的Min(M,N)倍，其中M和N都为大于零的整数，M表示发射天线的个数，N表示接收天线的个数。

根据***的射频结构和天线间距划分，MIMO***可以分为集中式的MIMO***和分布式的MIMO***。一般来说集中式的MIMO***的天线间距较小，例如一个基站连接多个天线，多个天线通常被放置于一处。分布式的MIMO***天线间距较大，例如一个天线连接一个基站，由于每个基站间隔距离较大，所以每个天线间隔距离也较大。分布式MIMO***与集中式的MIMO***相比，分布式的MIMO***能获得更高的分集增益，是未来无线通信MIMO***发展的重要趋势。

然而，使用现有的帧同步方法，在分布式MIMO***中会导致帧同步错误。因此，需要一种帧同步方法，能够适用于分布式MIMO***。

发明内容

本发明实施例提供一种无线***的帧同步的方法、装置和无线***，能够提高无线***的帧同步的准确率。

第一方面，提供了一种无线***的帧同步的方法，包括：将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中N和K为正整数；将K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号；将K个延时信号的每一个与K个延时信号的每一个自身通过相关运算生成第二输出信号；将第一输出信号和第二输出信号进行抵消处理得到一序列数值，在一序列数值中获得最大值作为相关峰值，以根据相关峰值对应的时刻点确定帧头所在的位置。

在第一种可能的实现方式中，将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号包括：将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中第K支路输出第K延时信号且第K延时信号的延时量为K-1个前导子序列的长度乘以符号周期时间。

结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，将K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号包括：将K个延时信号分别与前导子序列执行长度为前导子序列的长度的相关运算，输出K个第一信号，K个第一信号的乘积生成第一输出信号。

结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，将K个延时信号的每一个与K个延时信号的每一个自身通过相关运算生成第二输出信号包括：将K个延时信号通过分别与自身执行长度为前导子序列的长度的相关运算，输出K个第二信号，K个第二信号的乘积生成第二输出信号。

结合第一方面或第一方面的上述可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号之前，方法还包括：N个接收天线接收M个发射天线发送的发射信号，其中M个发射天线中的一个所发送的发射信号的前导序列由K个周期排布的前导子序列生成，前导序列的长度为K倍前导子序列的长度，其中M为正整数。

结合第一方面或第一方面的上述可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，使用方法的无线***中，无线***的发射天线的个数M≥2且无线***的接收天线的个数N≥2，且无线***的发射机具有2个以上的本振且无线***的接收机具有2个以上的独立的本振。

第二方面，提供了一种无线***的帧同步的装置，包括延时模块、信号相关性增强模块、相对频偏提取模块和抵消模块，其中延时模块，延时模块，用于将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中N和K为正整数；信号相关性增强模块，用于将延时模块输出的K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号；相对频偏提取模块，用于将延时模块输出的K个延时信号的每一个与K个延时信号的每一个自身通过相关运算生成第二输出信号；抵消模块，用于将信号相关性增强模块生成的第一输出信号和相对频偏提取模块生成的第二输出信号进行抵消处理得到一序列数值，在一序列数值中获得最大值作为相关峰值，以根据相关峰值对应的时刻点确定帧头所在的位置。

在第一种可能的实现方式中，延时模块具体用于将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中第K支路输出第K延时信号且第K延时信号的延时量为K-1个前导子序列的长度乘以符号周期时间。

结合第二方面，在第二种可能的实现方式中，信号相关性增强模块具体用于将K个延时信号分别与前导子序列执行长度为前导子序列的长度的相关运算，输出K个第一信号，K个第一信号的乘积生成第一输出信号。

结合第二方面，在第三种可能的实现方式中，相对频偏提取模块具体用于将K个延时信号通过分别与K个延时信号的每一个自身执行长度为前导子序列的长度的相关运算，输出K个第二信号，通过K个第二信号乘积生成第二输出信号。

结合第二方面或第二方面的上述可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，延时模块所使用的信号是N个接收天线中的一个所接收的M个发射天线发送的发射信号，其中M个发射天线中的一个所发送的发射信号的前导序列由K个周期排布的前导子序列生成，前导序列长度为K倍前导子序列长度，其中M为正整数。

结合第二方面或第二方面的上述可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，包括装置的无线***中，无线***的发射天线的个数M≥2且无线***的接收天线的个数N≥2，且无线***的发射机具有2个以上的独立的本振且无线***的接收机具有2个以上的独立的本振。

第三方面，提供了一种无线***，包括发射机、M个发射天线、N个接收天线、接收机，该接收机包括上述无线***的帧同步的装置：发射机用于生成发射信号并发送到M个发射天线；M个发射天线用于向N个接收天线发送发射信号；N个接收天线用于接收M个发射天线发送的发射信号并发送到接收机；接收机用于将N个接收天线的一路信号进行处理，其中无线***的帧同步的装置用于将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中N和K为正整数；将K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号；将K个延时信号的每一个与K个延时信号的每一个自身通过相关运算生成第二输出信号；将第一输出信号和第二输出信号进行抵消处理得到一序列数值，在一序列数值中获得最大值作为相关峰值，以根据相关峰值对应的时刻点确定帧头所在的位置。

在第一种可能的实现方式中，N个接收天线接收M个发射天线发送的发射信号，其中M个发射天线中的一个所发送的发射信号的前导序列由K个周期排布的前导子序列生成，前导序列长度为K倍前导子序列长度，其中M为正整数。

结合第三方面或第三方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，无线***的发射天线的个数M≥2且无线***的接收天线的个数N≥2，且无线***的发射机具有2个以上的独立的本振且无线***的接收机具有2个以上的独立的本振。

上述技术方案可以增强信号相关性，抑制频偏混叠对信号的影响，所获得的相关峰值能提高帧同步的正确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是集中式MIMO***的示意框图。

图2是分布式MIMO***的示意框图。

图3是集中式MIMO***的信号收发的示意框图。

图4是分布式MIMO***的信号收发的示意框图。

图5是集中式MIMO***采用现有的帧同步方法得到的相关峰值的示意图。

图6A和图6B是分布式MIMO***采用现有的帧同步方法得到的相关峰值的示意图。

图7是根据本发明实施例的无线***的帧同步方法的示意流程图。

图8是根据本发明另一实施例的无线***的帧同步方法的示意流程图。

图9是本发明实施例的发射信号的帧结构90的示意图。

图10是本发明实施例的无线***的帧同步的方法的效果示意图。

图11是本发明实施例的无线***的帧同步的装置的示意框图。

图12是本发明另一实施例的无线***的帧同步的装置的示意框图。

图13是本发明实施例的无线***的示意框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的技术方案，可以应用于各种通信***，例如：全球移动通信***（GSM，global system of mobile communication），码分多址（CDMA，codedivision multiple access）***，宽带码分多址（WCDMA，wideband codedivision multiple access wireless）***，通用分组无线业务（GPRS，generalpacket radio service）***，长期演进（LTE，long term evolution）***等。

用户设备（UE，user equipment），也可称之为移动终端（mobile terminal）、移动用户设备等，可以经无线接入网（例如，RAN，radio access network）与一个或多个核心网进行通信，用户设备可以是移动终端，如移动电话（或称为“蜂窝”电话），用户设备还可以是具有移动终端的计算机，例如，可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置，它们与无线接入网交换语言和/或数据。

基站，可以是GSM或CDMA***中的基站（BTS，base transceiverstation），也可以是WCDMA***中的基站（NodeB），还可以是LTE***中的演进型基站（eNB或e-NodeB，evolutional Node B），本发明并不限定。

另外，本文中术语“***”和“网络”在本文中常被可互换使用。本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

图1是集中式MIMO***的示意框图。集中式MIMO***的基带模块输出n（n为大于0的整数）路中心频率为0的带限信号，其中n路带限信号中的每一路经过中频模块进行上变频成为中频带限信号，再经过射频模块进行上变频成为射频带限信号以通过天线向空间发射出去。集中式MIMO***的最大特点是多个天线（如附图1中的天线11）间距较小，***中的n个中频模块被放置在同一位置，***中的n个射频模块及n个天线被放置在与n个中频模块不同的另一位置，那么n个中频模块采用同一个本振，例如附图1中的本振1，n个射频模块采用同一个本振，如图1所示，射频1、射频2、…和射频n的本振信号均来源于本振2。

图2是分布式MIMO***的示意框图。分布式MIMO***的基带模块输出n（n为大于0的整数）路中心频率为0的带限信号，其中n路带限信号中的每一路经过中频模块进行上变频成为中频带限信号，再经过射频模块进行上变频成为射频带限信号以通过天线向空间发射出去。由于分布式MIMO***的n个中频模块被放置在同一位置，那么n个中频模块采用同一个本振，例如附图2中的本振1。但是，与集中式MIMO***最大的不同在于，分布式MIMO***的n个天线（如附图2中的天线21）的间距较大，而每一个天线是和每一个射频模块集成在一起的，两者构成一个子***，所以n个子***中的每一个子***被安置在不同位置，那么n个射频模块中的每个射频模块采用了不同的本振，例如本振1、本振2、…和本振n，如图2所示，射频模块1的本振信号来源于本振1，以此类推，射频模块n的本振信号来源于本振n，显然，射频1、射频2、…和射频n的本振信号均不同。

分布式MIMO***和集中式MIMO***如以上所述的本振差别，造成了2个MIMO***接收信号的不同。

射频本振频率有一定的漂移性，称为频偏，例如15GHz±5PPM（英文为Parts Per Million，中文为百万分之一），不同本振的频偏不同。

对于集中式MIMO***，为简化说明，假设信号同时到达接收端，请参阅图3，图3是集中式MIMO***的信号收发的示意框图，发射端（TX）的信号流程参考图1的说明，接收端（RX）的信号流程是与发射端对应的逆过程。通过多个天线中的每一个天线从空间接收了n个射频带限信号，经过射频模块进行下变频成为中频带限信号，再经中频模块进行下变频成为中心频率为0的n个带限信号以输入至集中式MIMO***的基带模块。

在集中式MIMO***中，如图3所示，h₁₁、h₂₁、h₁₂、…和h_1n、h_2n是信道增益系数，x₁（t）、x₂（t）、...和x_n（t）分别是发送端（TX）的中频模块执行上变频后输出的中频信号，y₁（t）、y₂（t）、...和y_n（t）分别是接收端（RX）的射频模块执行下变频后输出的中频信号。

$y_1\left(t\right)=[h_{11}{x}_1\left(t\right)e^{j{w}_{\mathrm{tx}}t}+h_{12}{x}_2\left(t\right)e^{j{w}_{\mathrm{tx}}t}+.....+h_{1n}{x}_n\left(t\right)e^{j{w}_{\mathrm{tx}}t}]e^{j{w}_{\mathrm{rx}}t}$

$=[h_{11}{x}_1\left(t\right)+h_{12}{x}_2\left(t\right)+.....+h_{1n}{x}_n\left(t\right)]e^{j{w}_{\mathrm{rx}}t}{e}^{j{w}_{\mathrm{tx}}t}$

$=[h_{11}{x}_1\left(t\right)+h_{12}{x}_2\left(t\right)+.....+h_{1n}{x}_n\left(t\right)]e^{j(w_{\mathrm{rx}}+w_{\mathrm{tx}})t}$ 公式1

$y_2\left(t\right)=[h_{21}{x}_1\left(t\right)e^{j{w}_{\mathrm{tx}}t}+h_{22}{x}_2\left(t\right)e^{j{w}_{\mathrm{tx}}t}+.....+h_{2n}{x}_n\left(t\right)e^{j{w}_{\mathrm{tx}}t}]e^{j{w}_{\mathrm{rx}}t}$

$=[h_{21}{x}_1\left(t\right)+h_{22}{x}_2\left(t\right)+.....+h_{2n}{x}_n\left(t\right)]e^{j{w}_{\mathrm{rx}}t}{e}^{j{w}_{\mathrm{tx}}t}$

$=[h_{21}{x}_1\left(t\right)+h_{22}{x}_2\left(t\right)+.....+h_{2n}{x}_n\left(t\right)]e^{j(w_{\mathrm{rx}}+w_{\mathrm{tx}})t}$ 公式2

接收端的频偏只有一个

SISO***与集中式MIMO***类似，常用信号相关(英文为correlation)做帧同步。信号求相关的方法中相关运算（英文为correlation computation）的公式为：

输出信号=输入信号×输入信号的共轭

相关运算的结果的最大值，也称为相关峰值作为帧同步最大值。根据该相关峰值的对应的时刻点确定帧头所在的位置，用于帧同步的定帧和解帧。

对于分布式MIMO***，为简化说明，假设信号同时到达接收端，请参阅图4，图4是分布式MIMO***的信号收发的示意框图，发射端（TX）的信号流程参考图2的说明，接收端（RX）的信号流程是与发射端对应的逆过程。通过多个天线中的每一个天线从空间接收了n个射频带限信号，经过射频模块进行下变频成为中频带限信号，再经中频模块进行下变频成为中心频率为0的n个带限信号以输入至分布式MIMO***的基带模块。

在分布式MIMO***中，如图4所示，h₁₁、h₂₁、h₁₂、...和h_1n、h_2n是信道增益系数。x₁’（t）、x₂’（t）、...和x_n’（t）分别是发送端（TX）的中频模块执行上变频后输出的中频信号，y₁’（t）、y₂’（t）、...和y_n’（t）分别是接收端（RX）的射频模块执行下变频后输出的中频信号。

$y_1^{\′}\left(t\right)=[h_{11}{x}_1^{\′}\left(t\right)e^{j{w}_{\mathrm{tx}1}t}+h_{12}{x}_2^{\′}\left(t\right)e^{j{w}_{\mathrm{tx}2}t}+.....+h_{1n}{x}_n^{\′}\left(t\right)e^{j{w}_{\mathrm{txn}}t}]e^{j{w}_{\mathrm{rx}1}t}$ 公式3

$y_2^{\′}\left(t\right)=[h_{21}{x}_1^{\′}\left(t\right)e^{j{w}_{\mathrm{tx}1}t}+h_{22}{x}_2^{\′}\left(t\right)e^{j{w}_{\mathrm{tx}2}t}+.....+h_{2n}{x}_n^{\′}\left(t\right)e^{j{w}_{\mathrm{txn}}t}]e^{j{w}_{\mathrm{rx}2}t}$ 公式4

在分布式MIMO***中，n个射频通道的每一个都具有独立的本振，每个本振具有独立的频偏，信号从天线发射出去时会与该本振的频偏混叠。接收天线会接收到多个发射天线发射的混叠信号（见公式3或公式4）。由于接收端的频偏均不相关，与信号混叠后无法分离，造成信号相关性降低。此时，若用现有的帧同步方法生成相关峰值，输出相关峰值结果不稳定，会导致帧同步错误。

帧同步是接收端基带***处理的关键步骤。帧同步之后，信道估计，频偏估计，净荷提取等其它步骤才能得以实现。

图5是集中式MIMO***采用现有的帧同步方法得到的相关峰值的示意图。若是集中式MIMO***结构，用相关（correlation）运算得到的相关峰值如图5所示。相关峰值平稳且是一个单脉冲，定帧过程中检测该相关峰值是十分简单和容易的事情。

图6A和图6B是分布式MIMO***采用现有的帧同步方法得到的相关峰值的示意图。在分布式MIMO中，对混合频偏相当敏感，输出的相关峰值受混合频偏影响，幅值起伏大，某些地方没有峰值，做帧同步效果差。在相对频偏300Khz的4*4MIMO***中，用相关（correlation）运算得到的相关峰值如图6A和图6B所示。图6A是采用现有的帧同步方法，在进行一段时间内的相关运算后的前导序列求相关运算后的最大相关运算峰值结果的示意图，图6B是图6A的局部放大图，可以看出，产生的峰值受混叠频偏的干扰，结果不稳定，甚至某些地方没有峰值，会导致定帧结果错误。

由此得出，在SISO***或集中式MIMO***中使用信号相关（correlation）方法做帧同步，效果良好。然而，由于分布式MIMO***混叠的频偏，导致信号相关性降低，上述帧同步方法在分布式MIMO***场景下效果差。

本发明实施例提供了一种帧同步方法和装置，能够高效解决分布式MIMO***帧同步问题。

图7是根据本发明实施例的无线***的帧同步方法70的示意流程图。

S71，将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中N和K为正整数。

S72，将K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号。

S73，将K个延时信号的每一个与K个延时信号的每一个自身通过相关运算生成第二输出信号。

S74，将第一输出信号和第二输出信号进行抵消处理得到一序列数值，在一序列数值中获得最大值作为相关峰值，以根据相关峰值对应的时刻点确定帧头所在的位置。

本发明实施例通过多次的接收信号与已知序列相关运算结果乘积获得第一信号，乘积次数由前导子序列重复次数K决定，增强了信号的相关性，但是同时也增强了频偏对信号相关性的影响；然后通过多次信号与自身求相关运算结果乘积获得第二信号，乘积次数由前导子序列重复次数K决定，放大了相对频偏对信号相关性的影响，最后使第一信号和第二信号做抵消处理，消除了相对频偏对信号相关运算结果的影响，从而通过增强信号相关性，抑制频偏混叠对信号的影响，所获得的相关峰值能提高帧同步的正确性。

图8是根据本发明另一实施例的无线***的帧同步方法80的示意流程图。

S81，接收发射天线发射的信号。

以M*N分布式MIMO***为例，其中该***具有M个发射天线，N个接收天线。图9是本发明实施例的发射信号的帧结构90的示意图。为了说明方便，以M=3时发射天线TX1至TX3所发射的信号的帧结构为例。如图9所示，帧90包括一个前导序列91和若干其它序列92。Nc是前导子序列93的长度。前导子序列通过多次周期性的重复，形成前导序列。前导序列的总长度是K*Nc，K是前导序列重复的次数且为正整数。分布式MIMO***发射机具有前导子序列产生器，前导循环器。前导子序列产生器用于生成周期为Nc的前导子序列。所生成的前导子序列，进入前导循环器，对前导子序列复制K次，生成循环K次、总长度为K*Nc的前导序列。

分布式MIMO***中N个接收天线中的每一路接收到发射机发送的发射信号。由于受到M*N分布式MIMO混叠的相对频偏的影响，前导序列的相关性降低，接下来，在本发明实施例中，使用3个模块：信号相关性增强模块，相对频偏提取模块以及抵消模块，用于补偿前导序列信号的相关性。

S82，对多路接收天线中的一个接收天线所接收的信号在K个支路分别进行延时。

针对一个接收天线的信号，在K个支路分别进行延时后输出K个延时信号，其中第K支路输出第K延时信号。举例来说，第一支路延时输出的第一延时信号的延时量为0，第二支路延时输出的第二延时信号的延时量为Nc*t（Nc乘以t），第三支路延时输出的第三延时信号的延时量为2*Nc*t…第K支路延时输出的第K延时信号的延时量为(K-1)*Nc*t。其中K是前导序列重复的次数且为正整数；t是基带处理过程中的符号周期时间。参考步骤S81中的说明，分布式MIMO***预先设置前导子序列重复的次数K，致使接收端的基带模块根据前导子序列的重复次数确定处理信号的支路数量K。

S83，将K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号。

K个不同延时量的信号进入信号相关性增强模块。相关性增强模块对K个不同延时量的信号实施的处理步骤包括：将K个不同延时量的信号分别与Nc长度的前导子序列执行长度为Nc的相关（correlation）运算，得到K个相关运算的输出结果，该输出结果上下文中也称为第一信号；同时将K个第一信号求积，生成第一输出信号。该第一输出信号达到加强了接收信号的相关性，同时扩大了相对频偏对接收信号的相关性的影响。第一输出信号例如为步骤S85所示的具体实施例的公式5中的分子，分子中的。其中r_j（d+m）是从接收端第j个接收天线在（d+m）时刻接收到的信号，其中d为采样时刻，M表示做相关运算的序列的计数，取值为从0到（Nc-1）一共Nc个符号个数；C_i是前导子序列，C_i ^*是前导子序列的共轭。

S84，K个延时信号在K个支路分别与K个延时信号自己通过相关运算的结果的乘积生成第二输出信号。

此外，K个不同延时量的信号还进入相对频偏提取模块。相对频偏提取模块用于提取出相对频偏的相关值，此处需要注意的是：所提取出相对频偏的相关值而非相对频偏本身。该相对频偏的相关值用来与相关性增强模块输出结果在抵消模块中做除法运算，抵消掉S83步骤中因为信号相关性增强同时相对频偏相关性也增强的部分。

具体实现步骤包括：将K个不同延时量的信号的每一个与其自身执行长度为Nc的相关运算，得到K个相关运算的输出结果，该输出结果上下文中也称为第二信号；同时将K个第二信号求积，生成第二输出信号。该第二输出信号的获得是增强了相对频偏对接收信号相关性影响的部分。第二输出信号例如为步骤S85所示的具体实施例的公式5中的分母。

S85，将第一输出信号和第二输出信号进行抵消处理得到的一序列数值，在一序列数字中获得最大值作为相关峰值，以根据相关峰值对应的时刻点确定帧头所在的位置。

在抵消模块中将S83和S84步骤的结果做除法运算得到的一序列数值，在所述一序列数值中获得最大值作为相关峰值，由此得出最终消除了相对频偏影响的信号在帧同步时使用的相关峰值。根据该相关峰值对应的时刻点确定帧头所在的位置，从而实现帧同步的定帧和解帧。

运算公式如下：以3*3分布式MIMO***为例子。

$\mathrm{peak}=\frac{\underset{m=0}{\overset{\mathrm{Nc}-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_j(d+m){c_i}^{*}\left(d\right)\underset{m=0}{\overset{\mathrm{Nc}-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_j(d+m+\mathrm{Nc}){c_i}^{*}\left(d\right)\underset{m=0}{\overset{\mathrm{Nc}-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_j(d+m+2\mathrm{Nc}){c_i}^{*}\left(d\right)}{\underset{m=0}{\overset{\mathrm{Nc}-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_j(d+m){r^{*}}_j(d+m)\underset{m=0}{\overset{\mathrm{Nc}-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_j(d+m+\mathrm{Nc}){r^{*}}_j(d+m+\mathrm{Nc})\underset{m=0}{\overset{\mathrm{Nc}-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_j(d+m+2\mathrm{Nc}){r^{*}}_j(d+m+2\mathrm{Nc})}$

公式5

其中r_j（d+m）是从接收端第j个接收天线在（d+m）时刻接收到的信号，其中d和m为正整数，peak指示相关峰值。

通过上述方法，增强了信号相关性，抑制分布式MIMO***中频偏混叠所产生的影响，为帧同步提供产生良好的相关峰值。然而，虽然该方法对现有分布式MIMO***的帧同步有突出的改进，但本方法同样可以适用SISO***或集中式MIMO***，比起SISO***或集中式MIMO***采用的现有技术，通过K个延时信号在K个支路分别与前导子序列通过相关运算的结果的乘积除以K个延时信号在K个支路分别与K个延时信号自己通过相关运算的结果的乘积，改进了帧同步相关输出的相关峰值，进而提高了帧同步的效果。

本发明实施例通过多次的接收信号与已知序列相关运算结果乘积获得第一信号，乘积次数由前导子序列重复次数K决定，增强了信号的相关性，但是同时也增强了频偏对信号相关性的影响；然后通过多次信号与自身求相关运算结果乘积获得第二信号，乘积次数由前导子序列重复次数K决定，放大了相对频偏对信号相关性的影响，最后使第一信号和第二信号做抵消处理，消除了相对频偏对信号相关运算结果的影响，从而通过增强信号相关性，抑制频偏混叠对信号的影响，所获得的相关峰值能提高帧同步的正确性。

图10是本发明实施例的无线***的帧同步的方法的效果示意图。在相对频偏300Khz的4*4MIMO***中应用该方法，如图10中所示，左侧的图是生成的全部结果，右侧是放大图。从上至下，分别为相关峰值输出101、信号相关性增强模块输出的第一输出信号102、相关频偏提取输出的第二输出信号103。从图10的相关峰值输出101变得很平坦，利于定帧。

图11是本发明实施例的帧同步的装置110的示意框图。装置110包括：延时模块1101、信号相关性增强模块1102，相对频偏提取模块1103和抵消模块1104。

延时模块1101将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中N和K为正整数；

信号相关性增强模块1102将延时模块1101输出的所述K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号；

相对频偏提取模块1103将延时模块1101输出的所述K个延时信号的每一个与所述K个延时信号的每一个的自身通过相关运算生成第二输出信号；

抵消模块1104将信号相关性增强模块1102生成的所述第一输出信号和相对频偏提取模块1103生成的所述第二输出信号进行抵消处理得到一序列数值，在所述一序列数值中获得最大值作为相关峰值，以根据所述相关峰值对应的时刻点确定帧头所在的位置。

装置110实现了方法70，出于简洁，具体细节此处不再赘述。

本发明实施例提供了一种帧同步的装置，通过多次的接收信号与已知序列相关运算结果乘积获得第一信号，乘积次数由前导子序列重复次数K决定，增强了信号的相关性，但是同时也增强了频偏对信号相关性的影响；然后通过多次信号与自身求相关运算结果乘积获得第二信号，乘积次数由前导子序列重复次数K决定，放大了相对频偏对信号相关性的影响，最后使第一信号和第二信号做抵消处理，消除了相对频偏对信号相关运算结果的影响，从而通过增强信号相关性，抑制频偏混叠对信号的影响，所获得的相关峰值能提高帧同步的正确性。

图12是本发明另一实施例的无线***的帧同步的装置120的示意框图。装置120的延时模块1201、信号相关性增强模块1202，相对频偏提取模块1203和抵消模块1204分别与装置110的延时模块1101、信号相关性增强模块1102，相对频偏提取模块1103和抵消模块1104相同或相似，不同之处在于装置120还包括定帧模块1205。

可选的，所述延时模块1201具体用于将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中第K支路输出第K延时信号且所述第K延时信号的延时量为K-1个所述前导子序列的长度乘以符号周期时间。

可选的，所述信号相关性增强模块1202具体用于将所述K个延时信号分别与前导子序列执行长度为所述前导子序列的长度的相关运算，输出K个第一信号，所述K个第一信号的乘积生成第一输出信号。

可选的，所述相对频偏提取模块1203具体用于将所述K个延时信号通过分别与所述K个延时信号自身执行长度为所述前导子序列的长度的相关运算，输出K个第二信号，通过所述K个第二信号乘积生成第二输出信号。

可选的，所述延时模块1201所使用的信号是N个接收天线中的一个所接收的M个发射天线发送的发射信号，其中所述M个发射天线中的一个所发送的所述发射信号的前导序列由K个周期排布的所述前导子序列生成，所述前导序列长度为K倍所述前导子序列长度，其中M为正整数。

可选的，包括所述装置的无线***中，所述无线***的发射天线的个数M≥2且所述无线***的接收天线的个数N≥2，且所述无线***的发射机具有2个以上的独立的本振且所述无线***的接收机具有2个以上的独立的本振。

可选的，所述定帧模块1205根据所述抵消模块1204获得的所述相关峰值进行定帧，输出帧结构信息。

作为一种实现方式，装置120可以是无线通信***中的帧同步装置，或者包括帧同步装置的接收机。装置120实现了方法80，出于简洁，具体细节此处不再赘述。

本发明实施例提供了一种帧同步的装置，通过多次的接收信号与已知序列相关运算结果乘积获得第一信号，乘积次数由前导子序列重复次数K决定，增强了信号的相关性，但是同时也增强了频偏对信号相关性的影响；然后通过多次信号与自身求相关运算结果乘积获得第二信号，乘积次数由前导子序列重复次数K决定，放大了相对频偏对信号相关性的影响，最后使第一信号和第二信号做抵消处理，消除了相对频偏对信号相关运算结果的影响，从而通过增强信号相关性，抑制频偏混叠对信号的影响，所获得的相关峰值能提高帧同步的正确性。

图13是本发明实施例的无线***130的示意图。无线***130包括发射机1301、M个发射天线1302、N个接收天线1303、接收机1304。其中发射机1301可以包括前导子序列产生器13011和前导循环器13012等。接收机1304可以包括帧同步的装置13041、信道估计器13042，频偏估计器13043和净荷提取器13044等。其中帧同步的装置13041与装置120和110相同或相似。

发射机用于生成发射信号并发送到M个发射天线；M个发射天线用于向N个接收天线发送发射信号；N个接收天线用于接收M个发射天线发送的发射信号并发送到接收机；接收机用于将N个接收天线的一路信号进行处理，其中无线***的帧同步的装置用于将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中N和K为正整数；将K个延时信号与前导子序列通过相关操作生成第一输出信号；将K个延时信号的每一个与K个延时信号的每一个自身通过相关操作生成第二输出信号；将第一输出信号和第二输出信号进行抵消处理得到一序列数值，在所述一序列数值中获得最大值作为相关峰值，以根据所述相关峰值对应的时刻点确定帧头所在的位置。

具体地，如图13所示，发射机1301通过前导子序列产生器13011和前导循环器13012生成循环K次，总长度为K*Nc的前导序列，其中Nc为前导子序列的长度。该前导序列与其它序列包括在发射信号的帧结构中，作为发射信号经发射天线1302发送到接收天线1303。接收机接收一路接收天线1303所接收的信号。该信号经过帧同步的装置13041处理，通过帧的前导序列的相关检测产生帧同步的相关峰值，依据该峰值信号，对接收信号进行定帧，定帧的结果输出帧结构信息。该帧结构信息随后被信道估计器13042、频偏估计器13043和净荷提取器13044利用，用于进一步提取所接收的信号中的具体数据等。

使用了本发明实施例的帧同步的方法和/或装置的无线***130可以是SISO***、集中式MIMO***或分布式MIMO***。其中，集中式MIMO***或分布式MIMO***中，无线***的发射天线的个数M≥2，且无线***的接收天线的个数N≥2。优选的，分布式MIMO***中，无线***的发射机具有2个及2个以上的独立的本振且所述无线***的接收机具有2个及2个以上的独立的本振。

本发明实施例中的帧同步方法和装置通过增强信号相关性，抑制频偏混叠对信号的影响，所获得的相关峰值能提高帧同步的正确性。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种无线***的帧同步的方法，其特征在于，包括：

将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中N和K为正整数；

将所述K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号；

将所述K个延时信号的每一个与所述K个延时信号的每一个自身通过相关运算生成第二输出信号；

将所述第一输出信号和所述第二输出信号进行抵消处理得到一序列数值，在所述一序列数值中获得最大值作为相关峰值，以根据所述相关峰值对应的时刻点确定帧头所在的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号包括：

将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中第K支路输出第K延时信号且所述第K延时信号的延时量为K-1个所述前导子序列的长度乘以符号周期时间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号包括：

将所述K个延时信号分别与前导子序列执行长度为所述前导子序列的长度的相关运算，输出K个第一信号，所述K个第一信号的乘积生成第一输出信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述K个延时信号的每一个与所述K个延时信号的每一个自身通过相关运算生成第二输出信号包括：

将所述K个延时信号通过分别与自身执行长度为所述前导子序列的长度的相关运算，输出K个第二信号，所述K个第二信号的乘积生成第二输出信号。

5.根据权利要求1至4所述的方法，其特征在于，所述将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号之前，所述方法还包括：

N个接收天线接收M个发射天线发送的发射信号，其中所述M个发射天线中的一个所发送的所述发射信号的前导序列由K个周期排布的所述前导子序列生成，所述前导序列的长度为K倍所述前导子序列的长度，其中M为正整数。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，使用所述方法的无线***中，所述无线***的发射天线的个数M≥2且所述无线***的接收天线的个数N≥2，且所述无线***的发射机具有2个以上的本振且所述无线***的接收机具有2个以上的独立的本振。

7.一种无线***的帧同步的装置，其特征在于，包括：

延时模块，用于将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中N和K为正整数；

信号相关性增强模块，用于将所述延时模块输出的所述K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号；

相对频偏提取模块，用于将所述延时模块输出的所述K个延时信号的每一个与所述K个延时信号的每一个自身通过相关运算生成第二输出信号；

抵消模块，用于将所述信号相关性增强模块生成的所述第一输出信号和所述相对频偏提取模块生成的所述第二输出信号进行抵消处理得到一序列数值，在所述一序列数值中获得最大值作为相关峰值，以根据所述相关峰值对应的时刻点确定帧头所在的位置。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：

所述延时模块具体用于将N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中第K支路输出第K延时信号且所述第K延时信号的延时量为K-1个所述前导子序列的长度乘以符号周期时间。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：

所述信号相关性增强模块具体用于将所述K个延时信号分别与前导子序列执行长度为所述前导子序列的长度的相关运算，输出K个第一信号，所述K个第一信号的乘积生成第一输出信号。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：

所述相对频偏提取模块具体用于将所述K个延时信号通过分别与所述K个延时信号的每一个自身执行长度为所述前导子序列的长度的相关运算，输出K个第二信号，通过所述K个第二信号乘积生成第二输出信号。

11.根据权利要求7至10所述的装置，其特征在于，所述延时模块所使用的信号是N个接收天线中的一个所接收的M个发射天线发送的发射信号，其中所述M个发射天线中的一个所发送的所述发射信号的前导序列由K个周期排布的所述前导子序列生成，所述前导序列长度为K倍所述前导子序列长度，其中M为正整数。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，包括所述装置的无线***中，所述无线***的发射天线的个数M≥2且所述无线***的接收天线的个数N≥2且所述无线***的发射机具有2个以上的独立的本振且所述无线***的接收机具有2个以上的独立的本振。

13.一种无线***，其特征在于，包括发射机、M个发射天线、N个接收天线、接收机，所述接收机包括如权利要求7至12任一所述的无线***的帧同步的装置：

所述发射机用于生成发射信号并发送到所述M个发射天线；

所述M个发射天线用于向所述N个接收天线发送所述发射信号；

所述N个接收天线用于接收所述M个发射天线发送的发射信号并发送到所述接收机；

所述接收机用于将所述N个接收天线的一路信号进行处理，其中

所述无线***的帧同步的装置用于将所述N个接收天线中的一路所接收的信号在K个支路分别进行延时，输出K个延时信号，其中N和K为正整数；将所述K个延时信号与前导子序列通过相关运算生成第一输出信号；将所述K个延时信号的每一个与所述K个延时信号的每一个自身通过相关运算生成第二输出信号；将所述第一输出信号和所述第二输出信号进行抵消处理得到一序列数值，在所述一序列数值中获得最大值作为相关峰值，以根据所述相关峰值对应的时刻点确定帧头所在的位置。

14.根据权利要求13所述的无线***，其特征在于：

所述N个接收天线接收所述M个发射天线发送的发射信号，其中所述M个发射天线中的一个所发送的所述发射信号的前导序列由K个周期排布的所述前导子序列生成，所述前导序列长度为K倍所述前导子序列长度，其中M为正整数。

15.根据权利要求13或14所述的无线***，其特征在于：

所述无线***的发射天线的个数M≥2且所述无线***的接收天线的个数N≥2且所述无线***的发射机具有2个以上的独立的本振且所述无线***的接收机具有2个以上的独立的本振。

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