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针对多径信道下传统定时同步方法性能较差的问题，提出一种基于2段重复结构前导的OFDM定时同步检测方法。利用一种基于差分相关的定时估计算法获取OFDM接收信号的定时度量，并根据所设计的检测性能评估方法设置满足系统检测概率与虚警概率要求的检测门限，对定时度量的具有2个脉冲峰值进行门限检测获得定时同步。结果表明，在多径信道下，所提出的检测方法通过联合仿真与分析能够准确地评估与设置OFDM定时同步的检测性能与门限，并且具有较低的计算复杂度。