本发明专利技术公开了一种低复杂度的帧头模式识别方法。针对中国数字地面电视标准中多种ＰＮ模式可选的特点，接收机通过帧头模式识别判断当前的发送模式。具体实现步骤为：（１）输入基带复数数据符号位存入５１１长的寄存器单元；（２）选择其中的ＰＮ４２０和ＰＮ９４５两种模式，计算间隔长度分别为２５５和５１１的前后缀相关，相关长度选择为１６５；（３）比较一帧内得到的两个相关结果的绝对值峰值，如果其中一个相关峰值为另一峰值的三倍以上，则判断为较大峰值对应的帧头模式，否则判断为ＰＮ５９５；（４）连续三帧如果判定为同一结果则可以终止运行。本发明专利技术具有复杂度低，易于硬件实现的优点，用于国标接收机中的发送模式识别。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于数字信息传输
，涉及一种多PN帧头模式的无线通信接收机中的模式识别方法，可用于中国数字地面电视接收机中的发送模式识别。
技术介绍
无线通信系统中，为了便于接收机实现同步、信道估计及均衡等，多采用帧结构的方式辅助实现，而为了适合不同的应用，往往是多种帧结构共存于同一标准。例如，中国数字地面电视标准GB 20600-2006中规定了单载波和多载波两种体制兼容，其中多载波系统采用时域同步正交频分复用TDS-OFDM核心技术。国标的主要特点是同步头采用了伪随机序列填充，在每个OFDM保护间隔周期性地插入时域正交编码的帧同步序列，为适应不同应用，国标中定义了三种可选帧头长度，帧头模式PN420为420个符号，帧头模式PN595为595个符号，帧头模式PN945为945个符号。由于接收机的频率同步、采样钟同步、信道估计与均衡等模块实现算法多基于帧头PN序列特性，因此，接收机首先就要对三种帧头模式进行区分，即帧头模式识别，确定当前接收信息的帧头模式。对于通常的中频采样数字接收机实现，首先对接收的中频信号以固定的频率fs进行采样，之后经基带下变换单元转换为基带复数数据，实部为I、虚部为Q，接收机的频率同步、采样钟同步等单元基于该复数数据进行相应的处理，帧头模式识别单元在同步单元工作前完成模式判定，如图3所示。帧头模式识别必须基于标准中定义的帧结构，设r(k)表示接收单倍符号率数据，Lpre，Lpos分别表示PN420模式和PN945模式的PN头前后缀长度，Lpn为帧头模式PN420、PN595、PN945含有的PN序列的长度，Lfrm表示采样后的帧体长度，为一固定值3780。国标中规定了三种不同的帧结构，如图4所示，其中，PN420模式的PN序列定义为循环扩展的8阶m序列，可-->由一个Fibonacci型线性反馈移位寄存器实现，长度为420个符号的帧头信号，由一个前同步、一个PN255序列和一个后同步构成，如图4(a)所示。前同步和后同步定义为PN255序列的循环扩展，即Lpre＝82，Lpos＝83，且Lpn＝255。PN595模式采用10阶最大长度的伪随机二进制序列，即m序列的截短生成，帧头信号的长度为595个符号，是长度为1023的m序列的前595个码片，如图4(b)所示。该最大长度的伪随机二进制序列由10比特的移位寄存器组产生。PN945模式定义方法同PN420模式，长度为945个符号的帧头信号定义为循环扩展的9阶m序列，但Lpre＝217，Lpos＝217，且Lpn＝511，如图4(c)所示。不同于基于信号统计特性的模式识别，国标中不同模式仅帧头处特性不同，因此最直接的帧模式识别方法就是利用帧头的前后相关特性或者相邻两帧帧头的相关性。通过分别对三种模式进行前后相关，判定为相关最大值对应的模式。具体实现步骤为：1).对于接收的数据单倍符号率信号r(k)，首先按照式(1)进行相关运算，对PN420和PN945模式而言，该相关运算为前后缀相关计算，相关长度Lcorr＝Lpre+Lpos，相关间隔Ld＝Lpn；对PN595模式而言，该相关运算为前后帧头相关计算，相关长度Lcorr＝Lpn，相关间隔Ld＝Lpn+Lfrm；Λ(k)=|R(k)|=|Σn=0Lcorr-1(r(k+n))*·r(k+n+Ld)|---(1)]]>2).设三种模式的相关绝对值Λ1、Λ2、Λ3分别在k1、k2、k3时取得最大值。通过对Λ1(k1)、Λ2(k2)、Λ3(k3)进行比较判断当前的帧头模式。但是，上述基于直接相关的方法所需要的硬件资源较大，对接收机系统而言会造成不必要的复杂度增加。硬件实现时，需要在寄存器中存储输入数据，然后对寄存器中的输入数据进行前后缀相关或者前后PN的相关。为了处理连续输入数据，每个符号率时钟需要计算一个相关值，很明显，这种方法实现复杂度过高，仅自相关部分，就需要Lcorr个复数乘法器，Lcorr个取共轭运算以及Lcorr-1个加法，而且移位寄存器需要Ld+2Lcorr-1个。
技术实现思路
-->本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，针对GB 20600-2006国标中的三种不同的帧结构，基于中频下变换后的基带复数数据，提出一种低复杂度帧头模式识别方法，以减少系统的实现硬件资源。为实现上述目的，本专利技术的模式识别方法包括如下步骤：(1).输入数据r(k)在单倍符号率使能信号的控制下存入511长的移位寄存器，k表示时刻；(2).将移位寄存器的第255个单元输出以及第511单元输出分别取共轭后与输入数据相乘得到第一乘积数c1和第二乘积数c3；(3).通过构建的累加相关公式R(k+1)＝R(k)+c(k+Lcorr)-c(k)，计算第一乘积数c1和第二乘积数c3分别作为输入c(k)时，其累加长度均为Lcorr时的第一相关值R1(k)和第二相关值R3(k)；(4).分别计算第一相关值R1(k)和第二相关值R3(k)的绝对值后取连续N个数的最大值，得到第一相关峰值|R1(k1)|和第二相关峰值|R3(k3)|，N为选择的帧长；(5).比较第一相关峰值|R1(k1)|和第二相关峰值|R3(k3)|的大小，如果|R1(k)|≥Th×|R3(k)|时，判断为帧头模式PN420，如果|R3(k)|≥Th×|R1(k)|时，判断为帧头模式PN945，Th取大于2的整数，如果所述这两种情况都不满足，则判断为PN595模式；(6)重复步骤(4)～(5)，如果连续L帧的判定结果相同，则可以终止运行，L为一个整数。所述的相关累加长度Lcorr选择为PN420模式和PN945模式中较小的165相关长度。所述的输入数据，其位宽选择为它的符号位。本专利技术由于省略PN595模式的相关，通过只对输入数据进行PN420模式、PN945模式的前后缀相关比较得到估计的帧头模式，从而克服了PN595模式的相关运算至少需要存储4375个数据，消耗资源过大的缺点；同时由于采用累加相关公式计算相关值，且将PN420模式和PN945模式的相关累加长度统一采用为165，使硬件实现的复杂度大幅降低；此外由于仅利用输入数据的符号位，进一步降低了硬件实现复杂度。-->附图说明图1.是本专利技术的实现框图；图2.是本专利技术采用的国标中不同帧头模式的帧结构；其中图2(a)为帧头模式PN420；图2(b)为帧头模式PN595；图2(c)为帧头模式PN945；图3.是本专利技术的帧头模式识别单元在接收机中的位置说明；图4.是本专利技术的一种固定参数的NCO实现框图。具体实施方式参照图1，本专利技术的实现过程如下：(1).在数控振荡器NCO产生的符号使能信号的作用下，将输入单倍符号率复数数据r(k)存入Ld＝511长的移位寄存器，其中，利用固定系数W输入的数控振荡器产生单倍符号率使能信号，保证该信号有效时数据参与相关运算，该固定值表示为：W＝fs/fsym-1其中，fs表示接收信号采样率，fsym表示符号率，如国标系统中，典型的fs＝30.4MHz，fsym＝7.56MHz，于是W近似等于3.02116。图3是一种固定参数的NCO实现单倍符号率数据抽取方法。选择器在单倍符号使能信号e的控制下选择W或者-1。当使能信号e为真本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低复杂度帧头模式识别方法，包括如下步骤： （１）．输入数据ｒ（ｋ）在单倍符号率使能信号的控制下存入５１１长的移位寄存器，ｋ表示时刻； （２）．将移位寄存器的第２５５个单元输出以及第５１１单元输出分别取共轭后与输入数据相乘得到 第一乘积数ｃ↓［１］和第二乘积数ｃ↓［３］； （３）．通过构建的累加相关公式Ｒ（ｋ＋１）＝Ｒ（ｋ）＋ｃ（ｋ＋Ｌ↓［ｃｏｒｒ］）－ｃ（ｋ），计算第一乘积数ｃ↓［１］和第二乘积数ｃ↓［３］分别作为输入ｃ（ｋ）时，其累加长度均为Ｌ↓［ｃｏｒ ｒ］时的第一相关值Ｒ↓［１］（ｋ）和第二相关值Ｒ↓［３］（ｋ）； （４）．分别计算第一相关值Ｒ↓［１］（ｋ）和第二相关值Ｒ↓［３］（ｋ）的绝对值后取连续Ｎ个数的最大值，得到第一相关峰值｜Ｒ↓［１］（ｋ↓［１］）｜和第二相关峰值｜Ｒ↓［ ３］（ｋ↓［３］）｜，Ｎ为选择的帧长； （５）．比较第一相关峰值｜Ｒ↓［１］（ｋ↓［１］）｜和第二相关峰值｜Ｒ↓［３］（ｋ↓［３］）｜的大小，如果｜Ｒ↓［１］（ｋ）｜≥Ｔｈ×｜Ｒ↓［３］（ｋ）｜时，判断为帧头模式ＰＮ４２０，如果｜Ｒ↓ ［３］（ｋ）｜≥Ｔｈ×｜Ｒ↓［１］（ｋ）｜时，判断为帧头模式ＰＮ９４５，Ｔｈ取大于２的整数，如果所述这两种情况都不满足，则判断为ＰＮ５９５模式； （６）重复步骤（４）～（５），如果连续Ｌ帧的判定结果相同，则可以终止运行，Ｌ为一个整数。...
【技术特征摘要】
1.一种低复杂度帧头模式识别方法，包括如下步骤：(1).输入数据r(k)在单倍符号率使能信号的控制下存入511长的移位寄存器，k表示时刻；(2).将移位寄存器的第255个单元输出以及第511单元输出分别取共轭后与输入数据相乘得到第一乘积数c1和第二乘积数c3；(3).通过构建的累加相关公式R(k+1)＝R(k)+c(k+Lcorr)-c(k)，计算第一乘积数c1和第二乘积数c3分别作为输入c(k)时，其累加长度均为Lcorr时的第一相关值R1(k)和第二相关值R3(k)；(4).分别计算第一相关值R1(k)和第二相关值R3(k)的绝对值后取连续N个数的最大值，得到第一相关峰值|R1(k1)|和第二相关峰值|R3(k3)|，N为选择的帧长；(5).比较第一相关峰值|R1(k1)|和第二相关峰值|R3(k3)|的大小，如果|R1(k)|≥Th×|R3(k)|时，判断为帧头模式PN420，如果|R3(k)|≥Th×|R1(k)I时，判断为...
【专利技术属性】
技术研发人员：宫丰奎，王勇，葛建华，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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