[发明专利]基于DTMB系统多载波接收机的时频同步联合估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及多媒体广播技术领域，特别是一种基于DTMB系统多载波接收机的时频同步联合估计方法。

背景技术

2006年8月30日，中国国家标准委员会发布了数字电视地面广播传输系统标准DMB-TH。该标准的基本特点是将OFDM调制与扩频通信相结合，采用了单、多载波两种调制方式，其中多载波调制使用了时域同步正交频分复用（TDS-OFDM）核心技术，它在帧结构上区别于普通的OFDM技术，用伪随机（PN）码帧头代替了传统的循环前缀保护间隔，用PN帧同步头进行时域同步，包括帧同步、频率同步、定时同步、信道估计和跟踪相位噪声等，从而避免在帧体内部插入大量导频，提高了传输效率，具有频谱利用率高、获得同步时间短和抗多径衰落的特点。

不象单载波系统中载波频率的偏移只会对接收信号产生一定的衰减和相位旋转，多载波系统尤其是采用正交频分复用的多载波系统，对同步要求十分苛刻。因此，在接收端需要有一个有效的同步算法来降低载波间干扰（ICI）和符号间干扰（ISI），保证传输数据的可靠接收。因而，在接收端需要做如下同步：（1）正确检测及确定帧头模式；（2）估计出帧头位置；（3）估计并补偿载波频率偏移；（4）估计接收到的当前信号帧的帧序号；（5）校正接收端的采样时钟频率和相位偏移。

传统的模式检测和粗符号定时同步是基于多模式PN序列的；目前对载波频率偏移同步方法主要有基于前导符的时域或频域相关载波同步方法、基于循环前缀的最大似然载波同步方法以及基于导频的频域相关载波同步方法等；而符号定时同步方法主要有基于前导符的符号定时同步方法以及基于循环前缀的符号定时同步方法等。上述同步方法主要存在以下问题：

（1）传统的模式检测和粗符号定时同步是基于多模式PN序列的，即将接收数据与本地PN序列相关进行模式检测和粗符号定时同步，其中本地PN序列可以有多种构造形式，这种方法占有资源大，耗时长，并且只适用于小频偏环境，估计出的符号位置误差较大；

（2）有些载波频偏估计方法中，要么频率捕捉范围有限，要么不能抵抗多径；而当存在较大的载波偏差或多径信道恶劣时，传统的符号同步方法性能会严重下降；

（3）在一个接收系统中，需要同时具备模式检测、载波频偏估计、帧头位置估计、帧序号估计等方法，每一种方法在接收系统中均可以是一个独立的模块，这样每个模块的有效性都有前提，而整体联合估计才更接近于实际接收系统，从而能够全面考虑其每个方法的干扰及局限因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于DTMB系统多载波接收机的时频同步联合估计方法，该方法有利于实现运算数据和参数的共享，减少运算量。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于DTMB系统多载波接收机的时频同步联合估计方法，其特征在于：按如下步骤进行时频同步联合估计：

步骤1：对接收数据进行滑动自相关处理以进行帧头模式识别，得到帧头模式，并将帧头模式信息传至本地PN发生器；

步骤2：基于步骤1的滑动自相关结果进行帧头位置粗估计，得到帧头位置粗估计值，并将帧头位置粗估计值传回接收数据缓冲区；

步骤3：本地PN发生器根据步骤1得出的帧头模式产生匹配帧头模式的零相位的PN序列A，基于所述PN序列A采用可变步长扫频方法进行载波频偏粗估计，得到载波大频偏估计值；

步骤4：对接收数据进行载波大频偏补偿，然后将补偿载波大频偏后的接收数据与所述PN序列A进行相关，估计出帧序号，并将相位信息传送至本地PN发生器；本地PN发生器产生匹配帧头模式匹配相位的PN序列B，接收数据与所述PN序列B再次进行相关，得到帧头位置细估计值，并将帧头位置细估计值传回接收数据缓冲区；

步骤5：根据步骤4得到的帧头位置细估计值，对补偿载波大频偏后的接收数据进行自相关，得到载波频偏细估计值；将载波大频偏估计值与载波频偏细估计值相加便得到最终的载波频偏估计值。

本发明的有益效果是：本发明提出的时频同步联合估计方法，实现了帧头模式识别及帧头位置粗估计、载波大频偏估计、帧序号估计及符号位置细估计和载波频偏细估计在接收机中的整体联合，具有执行的同一性、运算数据和参数的共享性，且由帧头模式识别模块估计出的帧头粗位置，为后续的同步估计模块减少了运算量。此外，该联合估计方法能够抵抗大频偏的干扰，在恶劣多径的信道环境，具有较好的同步性能。

附图说明

图1是本发明时频同步联合估计方法的实施框图。

图2是现有的DTMB系统中的信号帧的结构示意图。

图3是现有的DTMB系统中的帧头PN420序列的结构示意图。