一种DVB‑T2信道估计方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种DVB‑T2信道估计方法及系统，先后利用信号时延与其频域响应的关系，自适应的在滤波器组中选择滤波器，以分组的方式在基带实现频域方向上的插值滤波，从而实现有效的降低噪声对系统的影响，同时简化和降低了硬件实现成本和功耗。本发明专利技术的方法有效的降低了噪声对DVB‑T2系统的影响，提高了信道估计精度。

A DVB T2 channel estimation method and system

The invention discloses a DVB T2 channel estimation method and system, has the use of signal response time delay and frequency domain, the choice of adaptive filter in the filter group, by way of grouping in the baseband interpolation filter in frequency domain direction, so as to achieve the effect of noise reduction and effective system, and simplify and reduce the hardware cost and power consumption. The method of the invention can effectively reduce the impact of noise on the DVB T2 system, improve the accuracy of channel estimation.

【技术实现步骤摘要】
一种DVB-T2信道估计方法及系统
本专利技术涉及DVB-T2系统,特别是一种DVB-T2信道估计方法及系统。
技术介绍
DVB-T2是世界上最先进的数字地面广播传输系统，相对于第一代DVB-T来讲它更加有效、更加稳健和更加有弹性。DVB-T2系统引入了最新的调制和编码技术。能够高效的使用宝贵的地面频谱进行语音、视频和数据服务的传输。新的DVB-T2系统的性能的提升，也意味着系统的复杂度的提升。与DVB-T相比，DVB-T2系统设计了全新的帧结构。如图1所示。新的DVB-T2系统的帧结构是一种三层分级帧结构。基本元素为T2帧，若干个T2帧和未来扩展帧(FEF)组成一个超帧，每个T2帧包含一个P1符号、多个P2符号和多个数据符号。DVB-T2系统使用了与DVB-T相同的正交频分复用(OFDM)技术。其基本原理是将总的信道带宽分成多个带宽相等的子信道，每个子信道单独通过各自的子载波调制各自的信息符号，并且各符号具有相同的符号间隔。当相邻子信道载波间隔等于有用符号间隔的倒数时，各个子信道间频谱相互重叠且相互正交。在每个OFDM符号前面插入循环前缀(CP)以保证信道冲激响应的长度小于CP长度，则接收端在良好同步条件下可消除子载波和符号间干扰。在DVB-T2中除了保留OFDM符号长度为2K和8K模式外，相应增加了1K和4K以及16K和32K模式。此外为了同步与信道环境的需要，DVB-T2设计了八种导频图案，PP1～PP8。导频符号同时会依照SISO(singleinputandsingleoutput)和MISO(multipleinputandsingleoutput)两种传输方式有所区别。这些模式的增加为系统提供了高效和稳健的接收性能外，也增加了接收机的设计复杂度。地面广播信号在空间的传输往往会经过复杂的多径衰落信道才能到达接收机，多径衰落信道会导致信号失真。因此，接收机需要利用与数据符号一起被复用以及传输的已知参考信号而得出各个子载波的信道特性的估计值，进而在接收机端对受信道影响的失真信号进行补偿。信道特性的估计值直接影响到接收机的解调精度。接收机端需要设计复杂的信道估计与均衡模块来对抗这种复杂的信道的环境。针对DVB-T2，文献1公开了为了最小化信道噪声和干扰的影响，在已知的信道时延的前提下，在完成时间方向上的虚拟子载波插值(TI)后，频域方向的插值(FI)利用了信道的稀疏特性，通过选择和设计带通插值滤波器，分组实现了基于稀疏信道时域响应的信道估计与均衡。已知该方法能够在对抗噪声和补偿大于保护间隔的多径信道有良好的性能。文献1中公开的信道估计方法，能够通过分析信道的时域时延，自适应的设计频域插值滤波器，从而最大限度的降低噪声对信道估计的影响。其核心部分包括信道的时域冲击响应的估计，信道的时域时延的分析，以及频域滤波器生成三个部分。文献1中公开了利用所得到的信道时延结果对预设的窄带滤波器组进行变换形成带通滤波器，根据对信道时域响应时延的分析结果，利用几组带通滤波器分别对时间方向插值输出进行滤波。将各个结果相加得到最终频域方向插值FI的输出。这种变换滤波器的方式将一个低通实数滤波器变换成了带通复数滤波器，在应用上表现出较高的复杂度，硬件资源消耗较大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种DVB-T2信道估计方法及系统，有效的降低噪声对DVB-T2系统的影响，提高信道估计精度，降低硬件实现成本和功耗。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种DVB-T2信道估计方法，该方法为：1)在符号同步之后，将去掉循环前缀后的时域数据转换成频域OFDM符号，存储该OFDM符号至缓存；2)从上述缓存中提取第l个OFDM符号，提取该第l个OFDM符号导频位置的信道信息，并计算对应于该导频位置SISO或MISO模式下的信道频域响应：3)按照导频模式对时间方向上的非导频位置进行时间方向的插值，获取SISO或MISO模式下的频域方向间隔为dx的子载波的信道信息Hk,l或4)利用Hk,l或估计信道的时域冲击响应的时延，估计信道冲击响应的所有路径的实际多径时延位置；5)对上述所有路径的实际多径时延位置进行分组处理，找到各分组的时延中心，并根据各分组的最大时延位置和最小时延位置的差值确定滤波器的系数；6)在SISO模式下，选择上述步骤5)获得的一个分组n对应的时延中心τn对所述信道信息Hk,l做时延移位操作，得到SISO模式下的时延移位的输出Rk,l：或者在MISO模式下，选择上述步骤5)获得的一个分组n对应的时延中心对所述信道信息做时延移位操作，得到MISO模式下的时延移位的输出其中，k为OFDM符号中子载波位置索引值；l为OFDM符号的索引；7)对上述步骤6)的分组n，利用上述步骤5)确定的该分组n的滤波器的系数Coefsn对时延移位的输出进行频域方向上的插值滤波：SISO模式：MISO模式：其中，Rl和分别表示在SISO和MISO模式下，对应于第l个OFDM符号的步骤6)输出的全部子载波时延移位结果，Rk,l∈Rl，Ul和分别表示在SISO和MISO模式下，对应于第l个OFDM符号的分组n的插值滤波器全部子载波位置上的信道信息；表示卷积操作；8)计算SISO模式下或MISO模式下第l个OFDM符号的第k个子载波上的信道反向时延移位的输出Bk,l或则第l个OFDM符号的所有子载波上的信道反向时延移位的输出构成的向量即为所述分组n的信道估计结果；SISO模式：MISO模式：其中，Uk,l和分别表示在SISO和MISO模式下，步骤7)中分组n插值滤波器输出的第l个OFDM符号的第k个子载波上的信道信息；9)重复步骤6)～8)，得到所有分组的信道估计结果，将所有分组的信道估计结果相加，即得到SISO模式下或MISO模式下所有路径的信道估计结果Vl或对于MISO模式，利用下式解算实际的信道估计结果所述步骤4)中，信道冲击响应的所有路径的实际多径时延位置估计方法为：1)利用Hk,l或对OFDM符号非导频位置补零后，做1～32KIFFT变换，得到SISO或MISO模式下时域冲击响应序列h(k)和h(k)±；2)计算SISO或MISO模式下的时域冲击响应序列h(k)和h(k)±的绝对值ABS(h(k))或ABS(h(k)±)，判断ABS(h(k))或ABS(h(k)±)的形状，得到信道冲击响应所有路径的位置；3)去掉信道冲击响应所有路径位置中的镜像位置，即得到信道冲击响应所有路径的实际多径时延位置。本专利技术实际多径时延位置可以及时跟踪多径的变化，硬件消耗少，简单，可靠。所述步骤5)中，各分组的时延中心和滤波器的系数确定方法如下：a)计算相邻的实际多径时延位置的最大间距，将所有相邻的实际多径时延位置的最大间距由大到小依次排序为d0,d1,…；b)假设多径时延位置只能被分成一组，则该组的时延中心设定为τ0＝-(pmax+p0)/2，从可选滤波器组中选择带宽大于或等于该分组中最大多径时延位置pmax与最小多径时延位置p0的差值、且带宽为所有可选滤波器中带宽最窄的滤波器，将该滤波器系数记为Coefs0；c)假设多径时延位置被分成两组，即按照所有相邻的实际多径时延位置的最大间距排序将滤波器时延分成两组，则根据步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DVB‑T2信道估计方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)在符号同步之后，将去掉循环前缀后的时域数据转换成频域OFDM符号，存储该OFDM符号；2)从缓存中提取第l个OFDM符号，提取并计算该第l个OFDM符号导频位置在SISO或MISO模式下的信道频域响应：3)按照导频模式对时间方向上的非导频位置进行时间方向的插值，获取SISO或MISO模式下的频域方向间隔为dx的子载波的信道信息H

【技术特征摘要】
1.一种DVB-T2信道估计方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)在符号同步之后，将去掉循环前缀后的时域数据转换成频域OFDM符号，存储该OFDM符号；2)从缓存中提取第l个OFDM符号，提取并计算该第l个OFDM符号导频位置在SISO或MISO模式下的信道频域响应：3)按照导频模式对时间方向上的非导频位置进行时间方向的插值，获取SISO或MISO模式下的频域方向间隔为dx的子载波的信道信息Hk,l或4)利用Hk,l或估计信道的时域冲击响应的时延，估计信道冲击响应的所有路径的实际多径时延位置；5)对上述所有路径的实际多径时延位置进行分组处理，找到各分组的时延中心，并根据各分组的最大时延位置和最小时延位置的差值确定滤波器的系数；6)在SISO模式下，选择上述步骤5)获得的一个分组n对应的时延中心τn对所述信道信道信息Hk,l做时延移位操作，得到SISO模式下的时延移位的输出Rk,l：或者在MISO模式下，选择上述步骤5)获得的一个分组n对应的时延中心对所述信道信道信息做时延移位操作，得到MISO模式下的时延移位的输出其中，k为OFDM符号中子载波位置索引值；l为OFDM符号的索引；7)对上述步骤6)的分组n，利用上述步骤5)确定的该分组n的滤波器的系数Coefsn对时延移位的输出进行频域方向上的插值滤波：SISO模式：MISO模式：其中，Rl和分别表示在SISO和MISO模式下，对应于第l个OFDM符号的步骤6)输出的全部子载波时延移位结果，Rk,l∈Rl，Ul和分别表示在SISO和MISO模式下，对应于第l个OFDM符号的分组n的插值滤波器全部子载波位置上的信道信息；表示卷积操作；8)计算SISO模式下或MISO模式下第l个OFDM符号的第k个子载波上的信道反向时延移位的输出Bk,l或则第l个OFDM符号的所有子载波上的信道反向时延移位的输出构成的向量即为所述分组n的信道估计结果；SISO模式：MISO模式：其中，Uk,l和分别表示在SISO和MISO模式下，步骤7)中分组n插值滤波器输出的第l个OFDM符号的第k个子载波上的信道信息；9)重复步骤6)～8)，得到所有分组的信道估计结果，将所有分组的信道估计结果相加，即得到SISO模式下或MISO模式下所有路径的信道估计结果Vl或Vl±；对于MISO模式，利用下式解算实际的信道估计结果2.根据权利要求1所述的DVB-T2信道估计方法，其特征在于，所述步骤4)中，信道冲击响应的所有路径的实际多径时延位置估计方法为：1)利用Hk,l或对OFDM符号非导频位置补零后，做1～32KIFFT变换，得到SISO或MISO模式下时域冲击响应序列h(k)和h(k)±；2)计算SISO或MISO模式下的时域冲击响应序列h(k)和h(k)±的绝对值ABS(h(k))或ABS(h(k)±)，判断ABS(h(k))或ABS(h(k)±)的形状，得到信道冲击响应所有路径的位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：于志强，
申请(专利权)人：湖南国科微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43