一种数字电视地面广播信道估计方法及其装置制造方法及图纸

一种数字电视地面广播信道估计方法及其装置，属于数字信息传输技术领域，适用于国标数字电视地面广播（ＧＢ２０６００－２００６）系统、数字通信系统、遥测遥控系统等相关系统和技术领域。在数字电视地面广播ＰＮ４２０和ＰＮ９４５帧头模式下，对落入帧头ＰＮ序列前缀长度范围的多径信道冲激响应可通过对同步过后符号速率采样序列的如下处理进行估计：（ａ）同步及预处理；（ｂ）循环相关（Ｃｙｃｌｉｃ　　Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）；（ｃ）信道冲激响应成型（Ｃｈａｎｎｅｌｉｍｐｕｌｓｅ　　ｍｏｌｄｉｎｇ）。本方法和装置利用了ＰＮ序列相关带来的分集增益，抗噪声性能好，并可有效降低ＰＮ序列非理想自相关带来的干扰，准确和快速地估计得到落入帧头ＰＮ序列前缀长度范围的多径信道冲激响应，且相比其他方法具有估计精度高，计算量小，实现复杂度低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数字信息传输
，适用于数字电视地面广播(GB 20600-2006)系统、 数字通信系统、遥测遥控系统等相关系统和
，具体涉及一种数字电视地面广播(GB 20600-2006) PN420和PN945帧头模式的信道估计技术。
技术介绍
数字电视广播信号在地面多径信道中传播，由于周围环境中物体的反射等使得接收端 接收到的信号是多条有不同传播延迟和信道衰落的发射信号的叠加，即时延扩展，尤其对 宽带数字电视地面广播来说时延扩展会引起严重的符号间干扰(ISI)，进而造成严重的接收 解码错误，因此在接收端需对多径信道的影响进行补偿；补偿过程一般包括信道估计和均 衡两个步骤，其中信道估计是接收端用以获知信道状态信息(CSI, Channel Status Information) 的处理，均衡即根据获取的信道状态信息还原发射信号。信道估计和均衡可从频域，也可 从时域进行；理论上讲如果可以准确估计信道冲激响应，且不考虑实现复杂度，那么时域 均衡和频域均衡是等效的。另外，地面无线信道是一个时变的系统，其冲激响应随时间的 变化而变化，因此接收端的信道估计和均衡要能够适应信道的时变特性，即自适应均衡； 通常通过在发射信号中周期性地插入已知的导频符号或训练序列供接收端估计信道冲激 响应或者等效的频域响应特性进而自适应地补偿时变的信道衰落。如前所述，如果可获知信道的时域冲激响应或等价的频域响应特性，则可方便地在时 域或频域对接收信号进行均衡。 一个在频域进行信道估计和均衡的典型例子是欧洲的数字 电视标准DVB-T,它采用的COFDM多载波传输系统特别地在频域插入连续导频和分散导 频信号，连续导频在每个COFDM符号中的位置都是固定的，例如在8k模式中插入了 177 个连续导频，在2k模式中插入了45个连续导频。分散导频的位置在不同的COFDM符号 中有所不同，且以四个COFDM符号为周期循环，如图1所示，其中灰色圆圈代表分散导 频子载波，黑色圆圈代表TPS导频子载波，斜线圆圈代表连续导频子载波。系统工作时可 通过已知导频符号估计得到离散时间点和子载波频点的信道频率特性，再通过插值即可得 到整个时间-频率二维信道频率响应特性，进而可在频域通过各子载波的一阶均衡补偿信道 多径衰落。数字电视地面广播系统是一个单、多载波调制融合的方案，单、多载波调制模式帧结 构相同，如图2所示是数字电视地面广播传输系统的分层帧结构，其最基本单元一信号帧由帧头和数据块组成，其中帧头由PN序列生成而来，数据块采用单载波调制或者OFDM 多载波调制。根据帧头的不同可以分为PN420,, PN595和PN945三种帧头模式，不同帧头模式帧结 构的主要区别在于不同的帧头PN序列，但它们都是由PN序列循环扩展(如PN420和 PN945)或者截取(如PN595)得来。其中PN420和PN945帧头模式下的帧头PN序列分别 是由255和511长度的PN序列(称作生成PN序列)，并在前后各加上一定长度的循环前 缀和循环后缀得到，如图3(a)所示；同时这种结构的帧头PN序列还可看作255或511长 度的相位偏移PN序列加上循环前缀或后缀组成，分别如图3(b)，图3(c)所示。之所以称 之为相位偏移PN序列，是由于相对于图3(a)中的生成PN而言，该PN序列与其有固定的 初始相位偏移。帧头作为已知训练序列被周期性地插入发射帧序列中， 一种可用于数字电视地面广播 接收的信道多径衰落补偿方案为基于已知的帧头PN序列估计信道的时域冲激响应及随 后的均衡。特别地对于PN420和PN945帧头的特殊结构，且由于PN序列的近乎理想的循 环自相关特性，对PN420和PN945模式下落入帧头PN序列前缀长度范围的多径可利用本 地循环相关PN序列和接收的帧头符号序列的共轭相关得到相关序列，再由该相关序列计 算得到信道时域冲激响应序列的估计。对于从相关序列计算信道冲激响应序列，已有的方 法或是忽略PN序列循环自相关的非理想特性，直接由相关序列以等比例(PN序列循环自 相关函数的峰值)縮小而得到信道冲激响应的估计；或是采用迭代的办法，基于信号功率 大的路径对其他路径的影响大，同时其它路径对其影响可忽略的假设，依次从相关序列中 找到幅度最大的路径，并消除其对其他路径的影响，再找次最强路径做相同的处理，依次 类推。可知，第一种方法虽然简单，但是一个近似的处理，人为地引入了误差；第二种方 法采用迭代的处理可以一定程度地减小PN序列非理想相关带来的影响，但该迭代方法复 杂不易实现，特别是搜索最大路径过程不宜于实时处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种数字电视地面广播PN420和PN945帧头模式下，通过对经同 步过后的符号速率采样序列的处理，对落入帧头PN序列前缀长度范围的多径信道冲激响 应进行快速和准确估计的低复杂度方法及装置。本专利技术所述的数字电视地面广播信道估计方法，对于PN420和PN945两种帧头模式具 有相同的处理方法和步骤，只是系统参数有所不同，如表1所示。表1<table>table see original document page 6</column></row><table>本专利技术所述的一种数字电视地面广播信道估计方法，在数字电视地面广播PN420或PN945帧头模式下，对于落入帧头PN序列前缀长度范围的多径信道冲激响应可通过对同 步过后符号速率采样序列的如下处理进行估计，它依次含有以下步骤(1) 同步及预处理，(a) 根据帧同步信息，把同步过后第M言号帧的符号速率采样序列F,分解为帧头P,和数 据块D,，进而得到该帧的循环相关序列P,: = +1)，《(々+2),...，。其中 巧={柳,柳..柳》} 、 C2),..D} 、 Di=,，￡>,(2)..， A(3780》分别是接收到的经同步的第/信号帧符号速率采样序列，第/信号帧序列的帧头部分和数据块部分，他们之间具有关系<formula>formula see original document page 6</formula>其中3780对应的是数字电视地面广播信号帧数据段的IDFT长度。(b) 根据当前帧的同步参数，生成第/帧的本地初始循环相关PN序列 PNU —iWyi),/^^),...,/^,^^)}，该本地产生的初始循环相关PN序列和发射端构成相应第/帧帧头的后￡w个符号所构成的PN序列相同，即是一个相位偏移PN 序列；(2) 循环相关，计算得到相关序列c,.—。(l)A(2),…,c,(^，依次含有以下步骤(a) 初始化计数器j = l;(b) 将循环相关序列P;和PN,力.做共轭相关，得到c,CZ)，即<formula>formula see original document page 6</formula>(c) 一位循环右移更新本地循环相关PN序列，得到PNi，w:<formula>formula see original document page 6</formula>(d) 如果<formula>formula s本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字电视地面广播信道估计方法，其特征在于，在数字电视地面广播ＰＮ４２０或ＰＮ９４５帧头模式下，对于落入帧头ＰＮ序列前缀长度范围的多径信道冲激响应可通过对同步过后符号速率采样序列的如下处理进行估计，它依次含有以下步骤：（１）同步及预处理；根据帧同步信息，把经同步过后的第ｉ信号帧符号速率采样序列Ｆ↓［ｉ］分解为帧头Ｐ↓［ｉ］和数据块Ｄ↓［ｉ］，进而得到该帧的循环相关序列Ｐ′↓［ｉ］＝｛Ｐ↓［ｉ］（Ｌ↓［Ｃ］＋１），Ｐ↓［ｉ］（Ｌ↓［Ｃ］＋２），…，Ｐ↓［ｉ］（Ｌ↓［ＰＩ］）｝，并根据当前帧的同步参数，生成第ｉ帧的初始本地循环相关ＰＮ序列ＰＮ↓［ｉ，１］；（２）循环相关，计算得到相关序列ｃ↓［ｉ］＝｛ｃ↓［ｉ］（１），ｃ↓［ｉ］（２），…，ｃ↓［ｉ］（Ｌ↓［Ｃ］）｝；（ａ）初始化计数器ｊ＝１；（ｂ）将循环相关序列Ｐ′↓［ｉ］和ＰＮ↓［ｉ，ｊ］做共轭相关，得到ｃ↓［ｉ］（ｊ），即ｃ↓［ｉ］（ｊ）＝＊Ｐ↓［ｉ］（ｋ＋Ｌ↓［Ｃ］）×ＰＮ↓［ｉ，ｊ］↑［＊］（ｋ）（ｃ）一位循环右移更新本地循环相关ＰＮ序列，得到ＰＮ↓［ｉ，ｊ＋１］；（ｄ）如果ｊ＜Ｌ↓［Ｃ］，则ｊ＝ｊ＋１，并回到步骤（ｂ）；否则结束；（３）信道冲激响应成型，计算得到信道冲激响应序列估计，（ａ）初始化计数器ｊ＝１；（ｂ）计算信道冲激响应预估计ｈ′↓［ｉ］（ｊ）ｈ↓［ｉ］′（ｊ）＝（＊ｃ↓［ｉ］（ｋ））／Ｃ↓［１］＋ｃ↓［ｉ］（ｊ）／Ｃ↓［２］其中Ｃ↓［１］＝（Ｌ↓［ＰＮ］－Ｌ↓［Ｃ］＋１）×（Ｌ↓［ＰＮ］＋１）×Ｐ，Ｃ↓［２］＝（Ｌ↓［ＰＮ］＋１）×Ｐ，Ｐ是功率归一化因子；（ｃ）丢弃ｈ′↓［ｉ］（ｊ）中不可靠的小电平值以减少噪声的影响，得到信道冲激响应估计ｈ↓［ｉ］（ｊ），即：＊＊＊其中ｈ↓［Ｔ］是一个丢弃判决门限，可视应用所要求的不同的抗噪声和多径分辨灵敏度来决定；（ｄ）如果ｊ＜Ｌ↓［Ｃ］，则ｊ＝ｊ＋１，并回到步骤（ｂ）；否则结束。...

【技术特征摘要】
1、 一种数字电视地面广播信道估计方法，其特征在于，在数字电视地面广播PN420或PN945帧头模式下，对于落入帧头PN序列前缀长度范围的多径信道冲激响应可通过对同步过后符号速率采样序列的如下处理进行估计，它依次含有以下步骤(1)同步及预处理；根据帧同步信息，把经同步过后的第i信号帧符号速率采样序列Fi分解为帧头Pi和数据块Di，进而得到该帧的循环相关序列P′i＝{Pi(LC+1)，Pi(LC+2)，...，Pi(Lpl)}，并根据当前帧的同步参数，生成第i帧的初始本地循环相关PN序列PNi，1；(2)循环相关，计算得到相关序列ci＝{ci(1)，ci(2)，...，ci(LC)}；(a)初始化计数器j＝1；(b)将循环相关序列P′i和PNi，j做共轭相关，得到ci(j)，即<maths id=math0001 num=0001 ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <msub><mi>L</mi><mi>PN</mi> </msub></munderover><mrow> <msub><mi>P</mi><mi>i</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>+</mo><msub> <mi>L</mi> <mi>C</mi></msub><mo>)</mo> </mrow> <mo>&times;</mo> <msubsup><mi>PN</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi></mrow><mo>*</mo> </msubsup> <mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo> </mrow></mrow> </mrow>]]></math></maths>(c)一位循环右移更新本地循环相关PN序列，得到PNi，j+1；(d)如果j＜LC，则j＝j+1，并回到步骤(b)；否则结束；(3)信道冲激响应成型，计算得到信道冲激响应序列估计，(a)初始化计数器j＝1；(b)计算信道冲激响应预估计h′i(j)<maths id=math0002 num=0002 ><math><![CDATA[ <mrow><msubsup> <mi>h</mi> <mi>i</mi> <mrow><mo>&prime;</mo><mo></mo> </mrow></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mrow> <mo>(</mo> <munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn></mrow><msub> <mi>L</mi> <mi>C</mi></msub> </munderover> <msub><mi>c</mi><mi>i</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><msub> <mi>C</mi> <mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub> <mi>c</mi> <mi&...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓林，王哲，张展，张超，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]