Cmmb系統中的整數頻偏及細定時聯合估計方法及裝置的製作方法

2023-08-04 21:03:41

專利名稱：Cmmb系統中的整數頻偏及細定時聯合估計方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及數字信息傳輸領域，具體涉及一種CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting，中國移動數字多媒體廣播電視)系統中的整數頻偏及細定時聯合估計方法。本發明還涉及一種CMMB系統中的整數頻偏及細定時聯合估計裝置。
背景技術：
電視產業和事業的發展一直以收視質量與服務能力的提高為中心而進行，移動數位電視作為新一代的電視技術，其收視質量和便捷性大幅度提高；同時，移動數位化技術的採用為更多的其它服務創造了發展空間。移動數位電視的發展將對整個電子信息行業的發
展有重大意義。中國國家廣電總局於2006年10月頒布了中國移動多媒體廣播行業標準，採用了我國自主研發的移動電視接收標準STiMi，該標準於2006年11月I日起正式實施。STiMi 技術充分考慮到移動多媒體廣播業務的特點，針對手持設備接收靈敏度要求高，移動性和電池供電的特點，採用最先進的信道糾錯編碼和OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交頻分復用)調製技術,提高了抗幹擾能力和對移動性的支持,採用時隙節電技術來降低終端功耗，提高終端續航能力。在CMMB的系統構成中，CMMB信號主要由S 波段衛星覆蓋網絡和U波段地面覆蓋網絡實現信號覆蓋。S波段衛星覆蓋網絡廣播信道用於直接接收，Ku波段上行，S波段下行；分發信道用於地面增補轉發接收，Ku波段上行，Ku 波段下行，由地面增補網絡轉發器轉為S波段發送到CMMB終端。為實現城市人口密集區域移動多媒體廣播電視信號的有效覆蓋，採用U波段地面無線發射構建城市U波段地面覆蓋網絡。CMMB系統採用OFDM技術。如果定時估計不準確，FFT (快速傅立葉變換)窗口的起始位置不在當前OFDM符號的第一個樣點上，那麼FFT窗口就會包含相鄰兩個OFDM符號的樣點，從而引起了 ISI (符號間幹擾)和ICI (載波間幹擾)，使解調性能惡化，因此必須精確的估計定時偏差，才能獲得最佳的系統性能。為了抵抗多徑的影響，在OFDM符號之間都插入了保護間隔，因此OFDM符號定時同步的起始時刻可以在保護間隔內變化，而不會造成ISI和ICI。只有當FFT運算窗口超過了符號邊界，或者落入符號的幅度滾降區間，才會造成ISI和ICI。因此，OFDM系統對符號定時同步的要求會相對寬鬆。但是在多徑環境中， 為了獲得最佳的系統性能，需要確定最佳的符號定時。儘管符號定時的起點可以在保護間隔內任意選擇就可以避免多徑引起的ISI，但是容易得知，任何符號定時的變化，都會增加 OFDM系統對時延擴展的敏感程度，因此系統所能容忍的時延擴展就會低於其設計值。為了儘量減小這種負面的影響，需要儘量減小符號定時同步的誤差。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種CMMB系統中的整數頻偏及細定時聯合估計方法，能夠節省硬體資源，獲得準確的精細定時位置估計信號；為此，本發明還要提供一種CMMB系統中的整數頻偏及細定時聯合估計裝置。為解決上述技術問題，本發明的CMMB系統中的整數頻偏及細定時聯合估計方法， 包括以下步驟步驟一、用整數頻偏控制本地同步信號的初始相位；步驟二、將經過N點離散傅立葉變換DFT後的定時粗同步信號與本地產生的特定相位的本地同步信號相乘，得到消除整數頻偏後的定時粗同步信號X[k];步驟三、將所述定時粗同步信號x[k]進行一次N點離散反傅立葉變換IDFT得到一個N點時域信號X[η]；步驟四、將所述N點時域信號χ[η]取絕對值後得到信號X』 [η]，並輸入給細同步估計模塊作為閾值，同時將信號X』 [η]輸入給RAM存儲器進行延時；步驟五、將經過RAM存儲器延時後的信號X』 [η]重新輸入給細同步估計模塊；步驟六、在細同步估計模塊中將經過RAM存儲器延時重新輸入的信號X』 [η]與閾值進行對比，得到峰值超過閾值的位置信號，即為精細定時的位置信號di。本發明的CMMB系統中的整數頻偏及細定時聯合估計裝置，包括N點DFT模塊，對輸入信號進行N點離散傅立葉變換DFT，得到頻域信號；地址讀寫控制器，與頻偏估計模塊相連接，根據頻偏估計模塊輸出的整數頻偏估計完成信號，產生RAM存儲器的讀寫地址；RAM存儲器，與N點DFT模塊、取絕對值模塊和地址讀寫控制器相連接，用於存儲所述N點DFT模塊輸出的頻域信號，並輸出經過定時粗同步的信號，在定時細同步過程中輸出消除了整數頻偏的信號；相位旋轉控制模塊，與頻偏估計模塊相連接，根據頻偏估計模塊輸出的整數頻偏信號改變本地同步信號的初始相位，控制ROM存儲器的初始地址設定在特定位置；ROM存儲器，與相位旋轉控制模塊相連接，用於存儲並輸出特定相位的本地同步信號;乘法器，與所述ROM存儲器和RAM存儲器相連接，將特定相位的本地同步信號與定時粗同步的信號相乘，得到信號X[k]；N點IDFT模塊，與乘法器相連接，對信號X[k]進行N點離散反傅立葉變換，得到N 點時域信號X [η]；取絕對值模塊，與所述N點IDFT模塊相連接，對N點時域信號X [η]取絕對值得到信號X，[η]；取最大值模塊，與所述取絕對值模塊相連接，得到信號X』 [η]的最大值；頻偏估計模塊，與所述取最大值模塊相連接，用於得到整數頻偏信號fi和整數頻偏估計完成信號；細同步估計模塊，根據經過所述RAM存儲器輸出的延時後的信號X』 [η]，與所述取絕對值模塊輸出的信號X』 [η]作為閾值進行對比，得到峰值超過閾值的位置，即為精細定時的位置信號di。本發明在估計出整數頻偏的基礎上進行細同步位置估計，極大的節省了硬體資源，同時細同步位置估計通過相關峰獲得，從而保證了在資源最省的條件下獲得準確的整數頻偏估計和精細定時估計；其具有的有益效果是
(I)、利用CMMB接收機中現有的FFT模塊進行運算，減少了硬體開銷，有利於硬體的實現。(2)、根據前面估計所得到的整數頻偏，利用已有裝置進行細同步估計，極大的節省了硬體資源。(3)、本發明的頻偏估計方法適用於CMMB標準中幀結構，並具備實現簡單，準確性高，性能穩定的特點。


下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明圖I是CMMB標準中的信號幀結構示意圖；圖2是本發明的裝置一實施例結構圖；圖3是本發明的方法一實施例控制流程圖；圖4是圖2中改進的相位旋轉控制裝置的一實施例結構圖；圖5是圖2中細同步估計裝置的一實施例結構圖。
具體實施例方式CMMB標準中信號幀的具體結構如圖I所示。CMMB標準中的數據幀結構的基本單元為時隙，時隙由信標和OFDM符號兩部分組成。信標由發射機標識信號和兩個相同的同步信號組成，根據2M和SM兩種不同模式，信標的子載波數不同；信標中的同步信號主要用於同步，是由線性反饋移位寄存器產生的偽隨機序列經過OFDM調製產生。一個時隙中包含 53個OFDM符號，每個OFDM符號由循環前綴(CP)和OFDM數據體構成。OFDM數據體長度為 409. 6 μ s，循環前綴長度為51. 2 μ s，OFDM符號長度為460. 8 μ S。參見圖3所示，在本發明的一實施例中所述整數頻偏及細定時聯合估計方法的控制流程是假設接收到的信號是r0 (t) = S0 (t) exp [j (2 π Δ fct+ θ ) ] +η0 (t)= s0 (t) exp [j (2 η ε Ct/Ts+ θ )]+n0(t)其中，nQ (t)是雙邊功率譜密度為Nq/2的加性高斯白噪聲(AdditiveWhite Gaussian Noise, AWGN), S0(t)是傳輸的同步信號，Θ是載波相位，Δ ；是待估計的載波頻率偏差，ε。= Δ fc * Ts為歸一化的載波頻偏，1/TS為OFDM子載波間隔。 假設接收序列和本地序列之間的相位偏移為a。載波同步之前，接收端首先對接收到的PN幀同步信號部分進行卷積運算。令
權利要求
1.一種CMMB系統中的整數頻偏及細定時聯合估計方法，其特徵在於，包括以下步驟 步驟一、用整數頻偏控制本地同步信號的初始相位；步驟二、將經過N點離散傅立葉變換DFT後的定時粗同步信號與本地產生的特定相位的本地同步信號相乘，得到消除整數頻偏後的定時粗同步信號x[k]；步驟三、將所述定時粗同步信號x[k]進行一次N點離散反傅立葉變換IDFT得到一個 N點時域信號X [η]；步驟四、將所述N點時域信號χ[η]取絕對值後得到信號X』 [η]，並輸入給細同步估計模塊作為閾值，同時將信號X』 [η]輸入給RAM存儲器進行延時；步驟五、將經過RAM存儲器延時後的信號X』 [η]重新輸入給細同步估計模塊；步驟六、在細同步估計模塊中將經過RAM存儲器延時重新輸入的信號X』 [η]與閾值進行對比，得到峰值超過閾值的位置信號，即為精細定時的位置信號di。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於信號幀體為符合CMMB中國國家標準的信號中貞符號。
3.—種CMMB系統中的整數頻偏及細定時聯合估計裝置，其特徵在於，包括N點DFT模塊，對輸入信號進行N點離散傅立葉變換DFT，得到頻域信號；地址讀寫控制器，與頻偏估計模塊相連接，根據頻偏估計模塊輸出的整數頻偏估計完成信號，產生RAM存儲器的讀寫地址；RAM存儲器，與N點DFT模塊、取絕對值模塊和地址讀寫控制器相連接，用於存儲所述 N點DFT模塊輸出的頻域信號，並輸出經過定時粗同步的信號，在定時細同步過程中輸出消除了整數頻偏的信號；相位旋轉控制模塊，與頻偏估計模塊相連接，根據頻偏估計模塊輸出的整數頻偏信號改變本地同步信號的初始相位，控制ROM存儲器的初始地址設定在特定位置；ROM存儲器，與相位旋轉控制模塊相連接，用於存儲並輸出特定相位的本地同步信號； 乘法器，與所述ROM存儲器和RAM存儲器相連接，將特定相位的本地同步信號與定時粗同步的信號相乘，得到信號X[k]；N點IDFT模塊，與乘法器相連接，對信號X[k]進行N點離散反傅立葉變換，得到N點時域信號X [η]；取絕對值模塊，與所述N點IDFT模塊相連接，對N點時域信號X [η]取絕對值得到信號X， [η]；取最大值模塊，與所述取絕對值模塊相連接，得到信號X』 [η]的最大值；頻偏估計模塊，與所述取最大值模塊相連接，用於得到整數頻偏信號fi和整數頻偏估計完成信號；細同步估計模塊，根據經過所述RAM存儲器輸出的延時後的信號X』 [η]，與所述取絕對值模塊輸出的信號X』 [η]作為閾值進行對比，得到峰值超過閾值的位置，即為精細定時的位置信號di。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述相位旋轉控制模塊包括相位初始值模塊，用於在整數頻偏估計階段，將初始地址進行左右移位，在細同步估計階段將整數頻偏的估計值載入為初始地址；地址累加裝置，與所述相位初始值模塊相連接，用於在所述初始地址的基礎上進行N次地址累加。
5.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於所述細同步估計模塊包括累加器，其有兩個輸入埠，一個是數據輸入埠，另一個是數據使能埠，其數據輸入埠輸入的是取絕對值模塊的輸出信號X』 [η]，數據使能埠連接累加控制模塊的輸出端，用於控制累加器在數據有效的位置實現累加；累加控制模塊，與所述累加器相連接，用於標識數據有效的位置；閾值計算裝置，與所述累加器的輸出端相連接，用於將累加後數據乘以可變因子而得到閾值；比較器，其有兩個輸入端，分別輸入閾值計算裝置的輸出信號和RAM存儲器輸出的信號X』 [η]，用於得到信號X』 [η]大於閾值的位置；細同步計算模塊，與所述比較器相連接，用於得到精確的定時同步位置信號di。
全文摘要
本發明公開了一種CMMB系統中的整數頻偏及細定時聯合估計方法，求出CMMB系統整數頻偏以後，然後用整數頻偏控制本地同步信號的初始相位，使經過定時粗同步的信號和特定相位的本地同步信號相乘得到信號X[k]，將信號X[k]經過N點的IDFT變化為N點時域信號x[n]，對x[n]取絕對值後分別給細同步估計模塊和RAM存儲器，經過RAM存儲延時後的信號x』[n]，重新賦予細同步估計模塊，從而在細同步估計中求出精細定時位置信號di。本發明還公開了一種CMMB系統中的整數頻偏及細定時聯合估計裝置。本發明能夠節省硬體資源，獲得準確的精細定時位置信號。
文檔編號H04L25/03GK102611665SQ201110025438
公開日2012年7月25日 申請日期2011年1月24日 優先權日2011年1月24日
發明者劉鵬, 張帥 申請人:上海華虹集成電路有限責任公司