專利名稱：一種用于正交頻分復用的同步裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及通信領域中寬帶多載波突發(fā)通信的同步裝置，特別適用于寬帶頻
率選擇性衰落無線信道的高速多載波通信系統(tǒng)應用。
背景技術：
傳統(tǒng)的正交頻分復用的同步裝置多采用多個OF匿符號分別完成幀檢測、頻偏估 計和細定時即尋找FFT開窗位置，適合于對系統(tǒng)開銷要求不高的場合，當用于突發(fā)通信，且 對系統(tǒng)開銷要求苛刻時，一般存在系統(tǒng)開銷大的缺點。同時在進行FFT開窗位置搜索時，由 于頻率選擇性衰落信道下多徑的干擾，很容易造成開窗位置不準確的缺點。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于避免上述背景技術中的不足之處，提供地種系統(tǒng)開銷小、 開窗位置準確的正交頻分復用的同步裝置。本實用新型占用兩個OF匿符號時長的訓練序 列完成所有的同步功能，使用與最大徑進行比較判定和窗內(nèi)能量累積的聯(lián)合搜索算法尋找 第一徑確定FFT的開窗位置，具有抗多徑能力強、同步速度快等特點。 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的 它包括幀檢測器、第一 RAM、第二 RAM、頻偏估計和補償模塊、匹配相關器，其特征 在于還包括第一徑搜索模塊；所述的第一徑搜索模塊由一片靜態(tài)RAM、寄存器、比較器、門 限比較器、窗口能量累積器、能量比較器構成。 所述的幀檢測器的輸入端口 1、2分別與輸入的經(jīng)過下變頻和匹配濾波后的I路數(shù) 據(jù)和Q路數(shù)據(jù)相連，其輸出端口 3、4分別與第一 RAM和第二 RAM的數(shù)據(jù)輸入端口 1、2相連； 第一 RAM的數(shù)據(jù)輸出端口 3、4分別送出經(jīng)過幀檢測后的I路和Q路數(shù)據(jù)，用A和B來表示 與頻偏估計和補償模塊的輸入端口 1、2相連，進行一幀的頻偏估計和補償，頻偏估計和補 償模塊的輸出端口 3、4分別輸出經(jīng)過頻偏補償后的I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)，在同步階段送入 細定時匹配相關器，得到匹配的相關值，輸出端口 3與第一徑搜索模塊的輸入端口 1相連， 輸出端口 2送出細定時的位置信息與第一 RAM的輸入端口即讀地址5相連，確定之后進行 FFT的開窗位置。 所述的第一徑搜索模塊中的靜態(tài)RAM的輸入端口 1為細定時的匹配相關值，輸出 端口2逐個將靜態(tài)RAM中的數(shù)據(jù)送入寄存器的輸入端口 l，寄存器上個時鐘的數(shù)據(jù)由輸出端 口 2送入比較器的輸入端口 l，與比較器之前存儲的最大值進行比較，最終得到靜態(tài)RAM中 存儲的最大值，由比較器的輸出端口2送出；門限比較模塊的輸入端口 l與比較器的輸出端 口 2相連，輸入端口 3與靜態(tài)RAM的數(shù)據(jù)輸出端口 2相連，輸出端口 2輸出初步定時位置信 息與窗口能量累積器的輸入端口 3相連，輸入端口 1與靜態(tài)RAM的數(shù)據(jù)輸出端口 2相連，輸 出端口 2與能量比較器的輸入端口 l相連，能量比較器的輸出端口 2送出最終的定時位置 信息。 本實用新型相比背景技術具有如下優(yōu)點
3[0009] 1.本實用新型首先利用模塊進行幀檢測，之后采用"存儲_處理"的方式完成各種 剩余同步算法的轉換，所有同步算法的實現(xiàn)在兩個OFDM符號長度的訓練序列下完成，相比 傳統(tǒng)的0F匿前導設計3個符號長度，節(jié)省了額外的前導(開銷)，提高了系統(tǒng)的吞吐量。 2.本實用新型在使用最大相關峰值的相對門限判定細定時開窗位置的基礎上，增 加能量累積窗，進一步克服了多徑的影響和接收端由于抽樣帶來的定時偏差的問題。 3.幀檢測模塊所相關的前后各個部分的符號不同，但絕對值相同，本實用新型通 過記算每部分不斷滑動進入的數(shù)據(jù)和滑動出去的數(shù)據(jù)的相關值再根據(jù)符號更新每部分寄 存器的大小，避免了所有數(shù)據(jù)的全相關，大大節(jié)省了資源。 4.本實用新型實現(xiàn)的同步裝置，為了加快處理的時間，在高于系統(tǒng)降采樣后的速 率上實現(xiàn)算法，但只需工作在4倍的樣值速率下，低于系統(tǒng)的采樣速率，所需處理時鐘低， 便于硬件實現(xiàn)。

圖1是本實用新型實施例的電原理方框圖。 圖2是本實用新型第一徑搜索模塊5的電原理圖。
具體實施方式參照圖1至圖2，本實用新型由幀檢測器1、第一RAM 2-l、第二RAM 2_2、頻偏估計 和補償模塊3、匹配相關器4、第一徑搜索模塊5組成。圖l是本實用新型的電原理方框圖， 實施例按圖1連接線路。其中幀檢測器1的作用是對突發(fā)信號的到達進行檢測，從而確定 信號幀是否到來，并同時起到粗定時的功能；第一RAM 2-l、第二RAM 2_2交替存儲一幀數(shù) 據(jù)，其中用于同步的訓練序列完全存入第一RAM 2-l中等待后續(xù)處理。頻偏估計和補償模 塊3的作用是估計接收機和發(fā)射機由于載波的頻率不一致和信道影響等造成的頻率偏差， 并補償接收機接收數(shù)據(jù)所受頻偏的影響。匹配相關器4的作用是在頻率同步完成之后對同 步序列與本地序列進行匹配相關得到相關峰值，為細定時的一部分。第一徑搜索模塊5的 作用是通過匹配相關器4得到的相關峰值判定復雜信道環(huán)境下第一徑的位置達到利用盡 可能多的接收信號的能量的目的。實施例幀檢測器1、第一RAM 2-l、第二RAM 2_2、頻偏估 計和補償模塊3、匹配相關器4、第一徑搜索模塊5均采用美國Altera公司生產(chǎn)的Stratix 系列FPGA芯片制作。 所述的第一徑搜索模塊5的作用是通過匹配相關器4得到的相關峰值判定復雜信 道環(huán)境下第一徑的位置達到利用盡可能多的接收信號的能量的目的。它由靜態(tài)RAM6、寄存 器7、比較器8、門限比較器9、窗口能量累積器10、能量比較器11構成。如圖2所示，圖2 是本實用新型第一徑搜索模塊5的電原理方框圖。靜態(tài)RAM6的作用是存儲一定長度的相 關峰值，以保證在此長度內(nèi)能夠搜索到細定時即第一徑的位置。寄存器7的作用是按地址 讀出RAM6中的數(shù)據(jù)，為和比較器8中存儲的之前的最大數(shù)據(jù)進行比較。比較器8的作用是 與寄存器7中的數(shù)據(jù)進行比較，并存儲比較之后的較大值，最終得到RAM6中的最大值并送 給門限比較器9。門限比較器9的作用是以比較器8送入的最大數(shù)據(jù)作為基準乘以一定的 系數(shù)作為門限，并重新搜索RAM6中的數(shù)據(jù)，找到大于門限的第一個數(shù)據(jù)的序號。窗口能量 累積器10的作用是以門限比較器找到的序號為基準前推，累積同樣長度的能量。能量比較器ll的作用是找到能量最大的序號并記錄，作為細定時的精確位置。實施例靜態(tài)RAM6、寄 存器7、比較器8、門限比較器9、窗口能量累積器10、能量比較器11均采用一塊美國Altera 公司生產(chǎn)Stratix系列FPGA芯片制作。 本實用新型簡要工作原理如下 同步的完成是建立在發(fā)信機所發(fā)送的同步序列上。設計的同步序列只占用2個 OF匿符號時長，1個OF匿同步符號被分為正負不同，但絕對值相同的8段子序列。1個OF匿 同步符號因為被存儲起來，可以重復利用，第1個完成幀檢測和細定時的功能，結合第2個 重復的符號完成頻偏估計的功能。幀檢測器1接收經(jīng)過下變頻、匹配濾波之后的過采樣數(shù) 據(jù)進行突發(fā)數(shù)據(jù)的幀檢測，當信號到達并完成幀粗同步后，幀檢測器1就會生成1個啟動信 號啟動RAM開始工作存儲包括同步符號在內(nèi)的一幀數(shù)據(jù)。為了不影響同步功能的完成，在 操作第一RAM 2-1的過程中，進來的數(shù)據(jù)被存入第二RAM 2_2中。在保證同步符號被完全 存儲之后，啟動頻偏估計和補償模塊進行工作，并對再從2-l、2-2中讀出的數(shù)據(jù)進行頻偏 補償。頻偏估計完成之后啟動匹配相關器4開始工作，將2-l中的同步數(shù)據(jù)讀出進行頻偏 補償之后送入匹配相關器4與已存儲好的本地序列進行相關得到相關峰值，之后送入第一 徑搜索模塊5，搜索第一徑也即FFT的開窗位置。第一徑搜索模塊5首先由RAM 6存儲一定 長度的相關峰值，保證第一徑包含在其中，之后通過冒泡算法找到相關峰值中的最大值，由 模塊7、8完成，再以最大值為基準設置門限搜索相關峰值首個大于門限的峰值的序號，但 設置門限搜索并不能精確的得到第一徑的位置，在門限比較器9得到的序號的基礎之上， 設置能量窗口長度，以1為間隔依次往前滑動一定長度，計算不同位置下的能量，并進行比 較，能量最大的位置可以精確的表示第一徑的位置，并由此推得第一RAM 2-1中的細定時 位置。
權利要求一種用于正交頻分復用的同步裝置，其特征在于包括幀檢測器(1)、第一RAM(2-1)、第二RAM(2-2)、頻偏估計和補償模塊(3)、細定時匹配相關器(4)，第一徑搜索模塊(5)；所述的幀檢測器(1)的輸入端口1、2分別與輸入的經(jīng)過下變頻和匹配濾波后的I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)相連，其輸出端口3、4分別與第一RAM(2-1)、第二RAM(2-2)的數(shù)據(jù)輸入端口1、2相連；第一RAM(2-1)和第二RAM(2-2)的輸出端口3、4分別輸出所存儲的I路和Q路數(shù)據(jù)；第一RAM(2-1)的數(shù)據(jù)輸出端口3、4分別和補償模塊3的輸入端口1、2相連；第一RAM(2-1)的輸出端口3、4和第二RAM(2-2)的輸出端口3、4分別輸出所存儲的I路和Q路數(shù)據(jù)；頻偏估計和補償模塊(3)的輸出端口3、4分別與細定時匹配相關器(4)的輸入端口1、2相連；細定時匹配相關器(4)的輸出端口3與第一徑搜索模塊(5)的輸入端口1相連；第一徑搜索模塊(5)的輸出端口2與第一RAM(2-1)的輸入端口5相連。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于正交頻分復用的同步裝置，其特征在于所述的第一徑搜索模塊(5)由一片靜態(tài)RAM(6)、寄存器(7)、比較器(8)、門限比較器(9)、窗口能量累積器(10)、能量比較器(11)構成;所述的第一徑搜索模塊(5)中的靜態(tài)RAM(6)的輸入端口 l為細定時的匹配相關值，輸出端口 2逐個將RAM中的數(shù)據(jù)送入寄存器(7)的輸入端口 l，寄存器上個時鐘的數(shù)據(jù)由輸出端口 2送入比較器(8)的輸入端口 l，與比較器之前存儲的最大值進行比較，最終得到RAM(6)中存儲的最大值，由比較器(8)的輸出端口 2送出；門限比較模塊(9)的輸入端口 1與比較器(8)的輸出端口2相連，輸入端口3與RAM(6)的數(shù)據(jù)輸出端口 2相連，輸出端口 2輸出初步定時位置信息與窗口能量累積器(10)的輸入端口3相連，輸入端口 1與RAM(6)的數(shù)據(jù)輸出端口 2相連，輸出端口 2與能量比較器(11)的輸入端口 l相連，能量比較器(11)的輸出端口 2送出定時位置信息。
專利摘要本實用新型公開了一種用于正交頻分復用的同步裝置，它涉及通信領域中寬帶多載波突發(fā)通信的同步裝置。它由突發(fā)幀檢測器、隨機數(shù)據(jù)存儲器、細定時模塊、頻偏估計模塊等部件組成。它占用兩個OFDM符號時長的訓練序列完成所有的同步功能，采用與最大徑為基準的相對門限進行比較判定和窗內(nèi)能量累積的聯(lián)合搜索算法尋找第一徑確定FFT的開窗位置。克服了傳統(tǒng)的同步模塊同步開銷大和開窗位置不準確的缺點。本實用新型具有抗多徑能力強、同步速度快等特點。特別適用于寬帶頻率選擇性衰落無線信道的高速多載波通信系統(tǒng)應用。
文檔編號H04L27/26GK201541274SQ200920104258
公開日2010年8月4日 申請日期2009年8月12日 優(yōu)先權日2009年8月12日
發(fā)明者張航, 徐信, 李曉晗 申請人:中國電子科技集團公司第五十四研究所