CN100579239C - 一种dtmb系统中的接收机的同步方法及同步单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种DTMB系统中的接收机的同步方法及同步单元；其中方法包括：对接收信号进行滑动自相关处理

；其中，r(n)表示接收到的信号样本，conj(·)表示取共轭函数，R(n)表示自相关处理的输出结果，进行滑动自相关处理时分别取对应于不同帧头模式的L和N：对应于PN420帧头模式的L＝90，N＝165；对应于PN595帧头模式的L＝3780，N＝595；对应于PN945帧头模式的L＝77，N＝434；根据自相关处理输出结果判断是否获得同步；确定接收信号采用的帧头模式为获得同步时所取的L和N值对应的帧头模式；获得同步后，根据自相关输出结果找到同步位置。本发明能够降低存储复杂度，缩短同步时间，消除载波频偏对获取同步位置的影响。

Description

一种DTMB系统中的接收机的同步方法及同步单元

技术领域

本发明涉及多媒体广播领域，尤其涉及一种DTMB(DigitalTerrestrial/Television Multimedia Broadcasting，数字电视地面多媒体广播)系统中的接收机的同步方法及同步单元。

背景技术

2006年08月，中国颁布了强制性国家标准GB 20600-2006《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》，从而结束了多年的关于数字电视地面传输标准的技术争论，并且为随后的地面数字电视的产业化进程开启了一扇大门。文献中常常以DTMB作为中国数字电视地面传输标准的简称。

目前世界上除中国外主要存在三项数字电视地面传输标准。以美国为主的一些国家采用了ATSC(Advanced Television System Committee，高级电视系统委员会)标准，以欧洲为主的一些国家采用了DVB-T(Digital VideoBroadcasting-Terrestrial，数字视频地面广播)标准，而日本采用了ISDB-T(Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial，数字广播地面综合业务)标准。其中，ATSC标准为单载波调制模式，而DVB-T标准和ISDB-T标准则采用了多载波OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)调制模式。

相对于其它标准，DTMB标准拥有独有的特征，可以简单描述如下：

(1)DTMB标准同时支持单载波调制模式和多载波OFDM调制模式。

(2)DTMB标准不采用传统的基于CP(Cyclic Prefix，循环前缀)序列的OFDM调制技术，而是将传统的CP序列替换成了PN(Pseudo-Noise，伪噪声)序列。

(3)DTMB标准采用了LDPC(Low-Density Parity-Check，低密度奇偶校验)码作为信道编码方案。

(4)DTMB标准的帧头PN序列共有三种：PN420、PN595和PN945。

(5)DTMB标准的系统信息采用了扩频技术进行保护。

图1给出了DTMB系统的基于复帧的四层帧结构。信号帧是最基本的传输单元，包括帧头和帧体。帧头填充PN序列，帧体可以是单载波模式的数据，也可以是多载波模式的数据。在多载波模式下，IFFT(Inverse FastFourier Transform，快速逆傅立叶变换)的大小为3780点。帧头PN序列的长度有三种：420个数据符号、595个数据符号以及945个数据符号，从而对应地存在三种信号帧长度。DTMB系统的基带采样率为7.56MSPS(Mega-Samples-Per-Second，每秒采样百万次)。因此，对应的三种PN帧头序列的时间长度分别是420/7.56＝55.56微秒、595/7.56＝78.703微秒以及945/7.56＝125微秒。并且，帧体的时间长度均为500微秒。从而，对应地每个信号帧的时间长度分别是555.56微秒、578.703微秒和625微秒。在信号帧之上是超帧，每个超帧的时间长度统一为125ms。对应地，一个超帧分别包含225、216和200个信号帧。超帧之上为分帧，时间长度为一分钟。一个分帧包含480个超帧。再往上为日帧，对应一天的24小时。一个日帧包含1440个分帧。

三种PN帧头序列的构造方法并不一致。图2给出了帧头PN420序列的结构图。中间为PN255序列，为一个8阶的m序列，经“0”到+1值及“1”到-1值的映射变换为非归零的二进制符号。PN420序列包含一个前同步序列(长度为82个符号)、一个PN255序列和一个后同步序列(长度为83个符号)。前同步序列是PN255序列的循环前缀序列，后同步序列是PN255序列的循环后缀序列。PN255序列采用LFSR(Linear Feedback Shift Register，线性反馈移位寄存器)生成，不同的LFSR的初始相位将生成不同的PN255序列。

图3给出了帧头PN945序列的结构。PN945的结构与PN420的结构类似，都有前同步序列和后同步序列。PN945序列的中间序列为一个PN511序列，采用一个9阶的m序列生成，再经“0”到+1值和“1”到-1值的映射变换为非归零的二进制符号序列。PN945序列的具体取值也是可变的，与LFSR的初始相位有关。并且，为了降低相邻的PN420序列或者PN945序列之间的相关性，DTMB标准专门通过计算机仿真将初始相位精心排列了一下。

帧头PN420和PN945的构造方法一样，但帧头PN595的构造方法却与PN420和PN945的构造方法大不相同。PN595序列是采用10阶最大长度伪随机二进制序列截短而成，是长度为1023的m序列的前595个码片。并且，生成该1023长度的m序列的LFSR的初始相位也是固定的，为0000000001，即每个信号帧采用的PN595序列是相同的。伪随机序列的前595个码片，经“0”到+1值和“1”到-1值的映射变换为非归零的二进制符号序列，即为PN595帧头序列。

传统的解决DTMB系统同步问题的方法常常是先假定已知发射机发射何种帧头序列(三种帧头序列PN420、PN595和PN945之一)，然后在接收机上利用预先存储在本地的对应的帧头序列与接收到的信号进行互相关操作，寻找互相关操作的输出结果的最大幅度值，进而确定接收信号中PN帧头的起始位置，达到同步的目的。该传统方案存在多种缺点，可以简单描述如下：

首先，接收机并不知道发射端发射何种帧头PN序列，从而必须存储多种本地帧头PN序列，而PN420序列和PN945序列相位又是可变的，因此造成了较大的存储复杂度。

其次，利用本地序列与接收信号进行互相关操作的计算方法容易遭受载波频偏的影响，当载波频偏较大时，互相关操作结果不可靠，从而无法获得同步位置。

第三，针对存在相位旋转的PN420序列和PN945序列，由于接收机不知道当前接收信号中的PN序列的相位，从而必须遍历采用本地的多个PN序列与接收信号进行互相关操作，从而导致同步时间较长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种DTMB系统中的接收机的同步方法及同步单元，能够降低存储复杂度，缩短同步时间，而且消除载波频偏对获取同步位置的影响。

为了解决上述问题，本发明提供了一种DTMB系统中的接收机的同步方法，包括：

对接收信号进行滑动自相关处理： $R\left(n\right)=\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{conj}\left(r(n+i)\right)r(N+L+n+i);$ 其中，r(n)表示接收到的信号样本，conj(·)表示取共轭函数，R(n)表示自相关处理的输出结果；

进行滑动自相关处理时分别取对应于不同帧头模式的L和N：对应于PN420帧头模式的L＝90，N＝165；对应于PN595帧头模式的L＝3780，N＝595；对应于PN945帧头模式的L＝77，N＝434；

根据自相关处理输出结果R(n)序列判断是否获得同步；确定接收信号采用的帧头模式为获得同步时所取的L和N值对应的帧头模式；获得同步后，根据自相关输出结果R(n)序列找到同步位置。

进一步的，分别取对应于不同帧头模式的L和N进行自相关处理是指：

首先将接收机接收到的信号分为三个处理支路，各处理支路上的信号与接收到的信号均相同；对三个处理支路上的信号分别进行滑动自相关处理，各处理支路分别对应于不同的帧头模式，采用相应的N和L进行自相关处理。

进一步的，根据自相关处理输出结果R(n)序列判断是否获得同步，确定接收信号采用的帧头模式为获得同步时所取的L和N值对应的帧头模式，获得同步后根据自相关处理输出结果R(n)序列找到同步位置是指：

分别根据各处理支路的自相关处理输出结果R(n)序列判断是否获得同步；确定接收信号采用的帧头模式为获得同步的处理支路所对应的帧头模式；根据该处理支路的自相关处理输出结果R(n)序列找到同步位置。

进一步的，根据自相关处理输出结果R(n)序列判断是否获得同步具体包括：

A、对自相关处理输出结果R(n)序列取绝对值，获得|R(n)|序列；

B、针对|R(n)|序列设定一个幅度门限值T_R，T_R与R(n)序列的平均功率P_av成正比；

C、找出大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列，当满足以下两个条件或其中任一个时，认为已经获得同步：

条件一、相邻的大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列之间的距离超过了一个距离门限值T_L一次或多次；。

条件二、大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列的宽度超过了一个宽度门限值T_W一次或多次。

进一步的，根据自相关处理输出结果R(n)序列找到同步位置具体是指：

选择一个大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列中最大|R(n)|值对应的索引值n作为具体的同步位置，为帧头PN序列的起始符号位置；或是选择一个大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列的中间索引值n作为具体的同步位置，为帧头PN序列的起始符号位置。

进一步的， $T_R=\frac{\sqrt{P_{\mathrm{av}}}}{4}.$

进一步的，T_L为3780个符号。

进一步的，T_W为100个符号。

进一步的，本方法还包括：

如果三条处理支路中不止一条处理支路上的信号获得了同步，则在下次的同步处理中调高三条处理支路上的三类门限值T_R、T_L、T_W中的任一类或任几类；

如果所有处理支路上的信号都没有获得同步，则在下次的同步处理中调低三条处理支路上的三类门限值T_R、T_L、T_W中的任一类或任几类，其中T_R最低不能低于R(n)序列的平均功率P_av的开方。

进一步的，本方法还包括：

如果所有处理支路上的信号都没有获得同步，并且经过一次或多次调低门限参数值后仍然没有一条处理支路能获得同步，则停止同步搜索。

本发明还提供了一种DTMB系统中的接收机的同步单元，包括：

自相关子单元和判断子单元；

所述自相关子单元用于对接收信号按下式进行滑动自相关处理：

$R\left(n\right)=\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{conj}\left(r(n+i)\right)r(N+L+n+i);$

其中，r(n)表示接收到的信号样本，conj(·)表示取共轭函数，R(n)表示自相关处理的输出结果；进行滑动自相关处理时分别取对应于不同帧头模式的L和N：对应于PN420帧头模式的L＝90，N＝165；对应于PN595帧头模式的L＝3780，N＝595；对应于PN945帧头模式的L＝77，N＝434；还用于将自相关处理的输出结果R(n)输出给所述判断子单元；

所述判断子单元根据自相关处理输出结果R(n)序列判断是否获得同步，确定接收信号采用的帧头模式为获得同步时所取的L和N所对应的帧头模式；并在判断获得同步后，根据自相关处理输出结果R(n)序列找到同步位置。

进一步的，所述同步单元还包括一分发模块；所述自相关子单元包括第一自相关模块、第二自相关模块和第三自相关模块；所述判断子单元包括第一判断逻辑模块、第二判断逻辑模块、第三判断逻辑模块和选择模块；

所述第一、第二和第三自相关模块分别与不同的判断逻辑模块相连，一个自相关模块及与其相连的判断逻辑模块组成一条处理支路，共组成三条处理支路，三条处理支路与三种帧头模式分别一一对应；

所述分发模块用于将接收机接收到的信号分别发送给三个处理支路中的第一自相关模块、第二自相关模块和第三自相关模块；各处理支路上的信号与接收到的信号均相同；

所述第一、第二和第三自相关模块分别采用所在处理支路对应的帧头模式时的N和L对本模块所收到的信号进行滑动自相关处理；并将所得到的滑动结果R(n)发给所连接的判断逻辑模块；

所述第一、第二和第三判断逻辑模块均根据所接收的自相关处理输出结果R(n)序列判断是否获得同步，并将判断结果发送给所述选择模块；当获得同步后，根据所述自相关处理输出结果R(n)序列找到同步位置并发送给所述选择模块；

所述选择模块用于收集来自三条处理支路的判断结果，确定接收信号采用的帧头模式为获得同步的处理支路所对应的帧头模式。

进一步的，所述判断子单元根据自相关输出结果R(n)序列判断是否获得同步具体是指：

判断子单元对自相关处理输出结果R(n)序列取绝对值，获得|R(n)|序列，针对|R(n)|序列设定一个幅度门限值T_R，T_R与R(n)序列的平均功率P_av成正比；找出大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列，当满足以下两个条件或其中任一个时，认为已经获得同步：

条件一、相邻的大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列之间的距离超过了一个距离门限值T_L一次或多次；

条件二、大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列的宽度超过了一个宽度门限值T_W一次或多次。

进一步的，所述判断子单元根据自相关处理输出结果R(n)序列找到同步位置具体是指：

选择一个大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列中最大|R(n)|值对应的索引值n作为具体的同步位置，为帧头PN序列的起始符号位置；或是选择一个大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列的中间索引值n作为具体的同步位置，为帧头PN序列的起始符号位置。

进一步的， $T_R=\frac{\sqrt{P_{\mathrm{av}}}}{4}.$

进一步的，T_L为3780个符号。

进一步的，T_W为100个符号。

进一步的，所述选择模块还用于当三条处理支路中不止一条处理支路上的信号获得同步时，在下次的同步处理中调高三条处理支路上的三类门限值T_R、T_L、T_W中的任一类或任几类；还用于当所有处理支路上的信号都没有获得同步时，在下次的同步处理中调低三条处理支路上的三类门限值T_R、T_L、T_W中的任一类或任几类，其中TR最低不能低于R(n)序列的平均功率P_av的开方。

进一步的，所述选择模块还用于当所有处理支路上的信号都没有获得同步，并且经过一次或多次调低门限参数值后仍然没有一条处理支路能获得同步时，停止同步搜索。

本发明的方案能够使同步位置的确定不会受到载波频偏的影响；通过本发明的方案，同步时不需要预先知道发射机发射的PN帧头序列，并且不需要考虑PN帧头序列相位是否旋转的问题，从而大大降低了存储复杂度，缩短了同步时间。本发明的优化方案采用三条自相关处理支路分别自相关后进行选择的并行处理方式，能够进一步缩短同步时间；在该优化方案的基础上进一步进行优化，采用在没有同步结果时自适应的调整参数的方案，从而使同步方案更加智能。本发明另一优化方案则提出不同于现有技术的、以距离判断是否获得同步的方式，增加了同步判断时可以选择的手段，使同步方案更加灵活。

附图说明

图1是现有的DTMB系统中基于复帧的四层帧结构的示意图；

图2是现有的DTMB系统中的帧头PN420序列的结构示意图；

图3是现有的DTMB系统中的帧头PN945序列的结构示意图；

图4是本发明中帧头PN420序列变换后的结构示意图；

图5是本发明中帧头PN945序列变换后的结构示意图；

图6是本发明中可以适用于三种帧头序列的结构示意图；

图7是本发明中DTMB系统中的接收机的同步单元的具体实施框图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。

本发明是针对DTMB系统中的同步方案所进行的改进，适用于DTMB这样采用上述帧头模式的系统，其核心思想是：对三种帧头序列的结构形式进行变换，得到统一的结构形式，然后均采用自相关的方式进行同步，对于各种帧头序列，自相关时的参数各有一组，总共只需要存储三组参数即可。这样一来载波频偏就不会再对同步造成严重影响，而且可以避免在本地存储大量帧头PN序列，也可以避免在同步时要遍历采用本地的多个PN序列与接收信号进行互相关操作。

首先对PN420序列和PN945序列进行变换。这里所说的“变换”是指对现有帧头序列结构的分隔方法进行变换，实际的帧头序列并没有改动。变换的目的是为了使帧头序列形成统一的结构形式。

现有的PN420序列结构如图2所示，其中，PN255序列可以看成由三个部分组成，第一部分为图中横线条纹的部分，为83个符号，这一部分与PN420序列中的后同步序列相同；最后一部分为图中竖线条文的部分，为82个符号，这一部分与PN420序列中的前同步序列相同；因此，可以将PN420序列看成如图4所示的形式，将前165个符号看成是CP，而后255个符号看成是一个PN序列，为了与原来的PN255序列相区别，将该255个符号的PN序列称为新PN255序列。由上可知，所述新PN255序列中的最后165个符号(图4中斜线部分)与位于该新PN255序列之前的165个符号是相同的PN序列，因此当采用帧头PN420序列时，相当于帧头中有两个相同的PN序列，各自长度为165个符号，间隔为90个符号。

现有的PN945序列结构如图3所示，其中，PN511序列可以看成由三个部分组成，第一部分为图中横线条纹的部分，为217个符号，这一部分与PN420序列中的后同步序列相同；最后一部分为图中竖线条文的部分，为217个符号，这一部分与PN420序列中的前同步序列相同；因此，可以将PN420序列看成如图5所示的形式，将前434个符号看成是循环前缀，而后511个符号看成是一个PN序列，为了与原来的PN511序列相区别，将该511个符号的PN序列称为新PN511序列。由上可知，所述新PN511序列中的最后434个符号(图5中斜线部分)与位于该新PN511序列之前的434个符号是相同的PN序列，因此当采用帧头PN420序列时，相当于帧头中有两个相同的PN序列，各自长度为434个符号，间隔为77个符号。

可见，上述的三种帧头序列可以看成拥有相同的结构形式，如图6所示，都是两个相同的、长度为N的PN序列之间隔着一段长度为L的信号。对于帧头PN595序列而言，是每隔一个帧体就会出现相同的PN595序列，因此L相当于帧体的长度，为3780，N为595。对于帧头PN420序列而言，从前文可知，N为165，L为90。对于帧头PN945序列而言，从前文可知，N为434，L为77。这样就有了对帧头序列进行滑动自相关操作以进行同步的基础。

本发明提供了一种DTMB系统中的接收机的同步方法，包括：

对接收信号进行滑动自相关处理： $R\left(n\right)=\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{conj}\left(r(n+i)\right)r(N+L+n+i);$ 其中，r(n)表示接收到的信号样本，conj(·)表示取共轭函数，R(n)表示自相关处理的输出结果；

进行滑动自相关处理时分别取对应于不同帧头模式的L和N：对应于PN420帧头模式的L＝90，N＝165；对应于PN595帧头模式的L＝3780，N＝595；对应于PN945帧头模式的L＝77，N＝434；

根据自相关处理输出结果R(n)序列判断是否获得同步；确定接收信号采用的帧头模式为获得同步时所取的L和N值对应的帧头模式；获得同步后，根据自相关处理输出结果R(n)序列找到同步位置。

进一步的，分别取对应于不同帧头模式的L和N进行自相关处理可以是指：首先将接收机接收到的信号分为三个处理支路，各处理支路上的信号与接收到的信号均相同；对三个处理支路上的信号分别进行滑动自相关处理，各处理支路分别对应于不同的帧头模式，采用相应的N和L进行自相关处理。比如假设第一处理支路对应于PN420的帧头模式，则L＝90，N＝165；对应于其它帧头模式时类推。哪个处理支路对应于哪个帧头模式可以任选。

相应的，根据自相关处理输出结果R(n)序列判断是否获得同步，确定接收信号采用的帧头模式为获得同步时所取的L和N值对应的帧头模式，获得同步后，根据自相关处理输出结果R(n)序列找到同步位置可以是指：分别根据各处理支路的自相关处理输出结果R(n)序列判断是否获得同步；确定接收信号采用的帧头模式为获得同步的处理支路所对应的帧头模式；根据该处理支路的自相关处理输出结果R(n)序列找到同步位置。

以上是本发明的一个优化方案，由于是并行尝试不同帧头模式时的N和L，所以可以使同步时间进一步缩短，最快可以处理一次就获得同步并确定接收信号采用的帧头模式。实际应用中，也可以在进行自相关处理时依次尝试各类帧头模式对应的L和N，而不是这样并行的尝试。

进一步的，根据自相关处理输出结果R(n)序列判断是否获得同步具体可以包括：

A、对自相关处理输出结果R(n)序列取绝对值，获得|R(n)|序列；

B、针对|R(n)|序列设定一个蝠度门限值T_R，T_R与R(n)序列的平均功率P_av成正比，可以但不限于为 $T_R=\frac{\sqrt{P_{\mathrm{av}}}}{4};$ 三个处理支路中该幅度门限值可以相同，也可以不同；

C、找出大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列，当满足以下两个条件或其中任一个时，认为已经获得同步：

条件一、相邻的大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列之间的距离超过了一个距离门限值T_L一次或多次；三个处理支路中的T_L值可以相同，也可以不同，T_L可以根据仿真结果或系统实测选择，可以但不限于是3780个符号；

条件二、大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列的宽度超过了一个宽度门限值T_W一次或多次；三个处理支路中的T_W值可以相同，也可以不同，T_W可以根据仿真结果或系统实测选择，可以但不限于是100个符号。

相应的，根据自相关处理输出结果R(n)序列找到同步位置具体可以是指：

选择一个大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列中最大|R(n)|值对应的索引值n作为具体的同步位置，为帧头PN序列的起始符号位置；或是选择一个大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列的中间索引值n作为具体的同步位置，为帧头PN序列的起始符号位置。

进一步的，本方法还可以包括：如果三条处理支路中不止一条处理支路上的信号获得了同步，则说明某些门限值设置得不合适，需要在下次的同步处理中调高三条处理支路上的三类门限值T_R、T_L、T_W中的任一类或任几类。如果没有处理支路获得同步，则有可能是没有接收信号或者接收信号太弱，确实无法获得同步，另一种可能则是门限参数值设置得不合适，需要在下次的同步处理中调低三条处理支路上的三类门限值T_R、T_L、T_W中的任一类或任几类，其中T_R最低不能低于R(n)序列的平均功率P_av的开方。“任一类或任几类”的意思是指，三条处理支路上要调整的门限值必须是一致的，比如都调整T_R，或都调整T_R和T_W等；再比如不能一条处理支路上仅调整T_W，而另一条处理支路上仅调整T_R等。

进一步的，本方法还可以包括：如果没有处理支路获得同步，并且经过一次或多次调低门限参数值后仍然没有一条处理支路能获得同步，则可以认为此时接收机确实无法获得同步，可以停止同步搜索。

进一步的，本方法还可以包括：同步完成后，将同步信息发送给接收机中的下一单元，同步信息包括是否获得同步、接收信号采用的帧头模式及同步位置。当不止一条处理支路上的信号获得同步时没有一条处理支路上的信获得同步时不进行同步信息的输出。

本发明还提供了一种DTMB系统中的接收机的同步单元，如图7所示，包括：自相关子单元和判断子单元；

其中，所述自相关子单元用于对接收信号按下式进行滑动自相关处理：

$R\left(n\right)=\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{conj}\left(r(n+i)\right)r(N+L+n+i);$

其中，r(n)表示接收到的信号样本，conj(·)表示取共轭函数，R(n)表示自相关操作的输出结果；

进行滑动自相关处理时分别取对应于不同帧头模式的L和N：对应于PN420帧头模式的L＝90，N＝165；对应于PN595帧头模式的L＝3780，N＝595；对应于PN945帧头模式的L＝77，N＝434；还用于将自相关处理的操作结果R(n)输出给所述判断子单元；

所述判断子单元根据自相关处理输出结果R(n)序列判断是否获得同步，确定接收信号采用的帧头模式为获得同步时所取的L和N所对应的帧头模式；还用于在判断获得同步后，根据自相关处理输出结果R(n)序列找到同步位置。

进一步的，所述同步单元还可以包括一分发模块；所述自相关子单元可以包括第一自相关模块、第二自相关模块和第三自相关模块；所述判断子单元可以包括第一判断逻辑模块、第二判断逻辑模块、第三判断逻辑模块和选择模块；

所述第一、第二和第三自相关模块分别与不同的判断逻辑模块相连，一个自相关模块及与其相连的判断逻辑模块组成一条处理支路，共组成三条处理支路，三条处理支路与三种帧头模式分别一一对应，哪条处理支路对应于哪个帧头模式可以任选；

所述分发模块用于将接收机接收到的信号分别发送给三个处理支路中的第一自相关模块、第二自相关模块和第三自相关模块；各处理支路上的信号与接收到的信号均相同；

所述第一、第二和第三自相关模块分别采用所在处理支路对应的帧头模式时的N和L对本模块所收到的信号进行滑动自相关处理；还用于将所得到的滑动结果R(n)发给所连接的判断逻辑模块；比如一处理支路对应于PN945帧头模式，则该处理支路中的自相关模块采用的L＝77，N＝434；对应于其它帧头模式时类推；

所述第一、第二和第三判断逻辑模块均根据所接收的自相关处理输出结果R(n)序列判断是否获得同步，并将判断结果发送给所述选择模块；还用于当获得同步后，根据所述自相关处理输出结果R(n)序列找到同步位置并发送给所述选择模块；

所述选择模块用于收集来自三条处理支路的判断结果，确定接收信号采用的帧头模式为获得同步的处理支路所对应的帧头模式。

进一步的，所述判断子单元根据自相关处理输出结果R(n)序列判断是否获得同步具体可以是指：

判断子单元对自相关处理输出结果R(n)序列取绝对值，获得|R(n)|序列，针对|R(n)|序列设定一个幅度门限值T_R，找出大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列，当满足以下两个条件或其中任一个时，认为已经获得同步：

条件一、相邻的大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列之间的距离超过了一个距离门限值T_L一次或多次；

条件二、大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列的宽度超过了一个宽度门限值T_W一次或多次；

所述T_R与R(n)序列的平均功率P_av成正比，可以但不限于为 $T_R=\frac{\sqrt{P_{\mathrm{av}}}}{4};$ 所述T_L可以根据仿真结果或系统实测选择，可以但不限于是3780个符号；所述T_W可以根据仿真结果或系统实测选择，可以但不限于是100个符号。

当分为三个处理支路时，各处理支路上的判断逻辑模块也是按上述描述判断是否获得同步，各处理支路中的T_R可以相同，也可以不同；各处理支路中的T_L值可以相同，也可以不同；各处理支路中的T_W值可以相同，也可以不同。

进一步的，所述判断子单元根据自相关处理输出结果R(n)序列找到同步位置具体可以是指：

选择一个大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列中最大|R(n)|值对应的索引值n作为具体的同步位置，为帧头PN序列的起始符号位置；或是选择一个大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列的中间索引值n作为具体的同步位置，为帧头PN序列的起始符号位置。

当分为三个处理支路时，各处理支路上的判断逻辑模块也是按上述描述找到同步位置。

进一步的，所述选择模块还可以用于当三条处理支路中不止一条处理支路上的信号获得同步时，在下次的同步处理中调高三条处理支路上的三类门限值T_R、T_L、T_W中的任一类或任几类。还用于当没有一条处理支路上的信号获得同步时，在下次的同步处理中调低三条处理支路上的三类门限值T_R、T_L、T_W中的任一类或任几类，其中T_R最低不能低于R(n)序列的平均功率P_av的开方。

进一步的，所述选择模块还可以用于当没有处理支路获得同步，并且经过一次或多次调低门限参数值后仍然没有一条处理支路能获得同步时，停止同步搜索。

进一步的，所述选择模块还可以用于输出同步信息给接收机中的下一单元；所述同步信息包括是否获得了同步、接收信号对应的帧头模式是何种帧头模式、具体的同步位置等。当不止一条处理支路上的信号获得同步时没有一条处理支路上的信获得同步时不进行同步信息的输出。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (19)

1、一种DTMB系统中的接收机的同步方法，包括：

对接收信号进行滑动自相关处理： $R\left(n\right)=\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{conj}\left(r(n+i)\right)r(N+L+n+i);$ 其中，r(n)表示接收到的信号样本，conj(·)表示取共轭函数，R(n)表示自相关处理的输出结果；

进行滑动自相关处理时分别取对应于不同帧头模式的L和N：对应于PN420帧头模式的L＝90，N＝165；对应于PN595帧头模式的L＝3780，N＝595；对应于PN945帧头模式的L＝77，N＝434；

根据自相关处理输出结果R(n)序列判断是否获得同步；确定接收信号采用的帧头模式为获得同步时所取的L和N值对应的帧头模式；获得同步后，根据自相关输出结果R(n)序列找到同步位置。

2、如权利要求1所述的同步方法，其特征在于，分别取对应于不同帧头模式的L和N进行自相关处理是指：

首先将接收机接收到的信号分为三个处理支路，各处理支路上的信号与接收到的信号均相同；对三个处理支路上的信号分别进行滑动自相关处理，各处理支路分别对应于不同的帧头模式，采用相应的N和L进行自相关处理。

3、如权利要求2所述的同步方法，其特征在于，根据自相关处理输出结果R(n)序列判断是否获得同步，确定接收信号采用的帧头模式为获得同步时所取的L和N值对应的帧头模式，获得同步后根据自相关处理输出结果R(n)序列找到同步位置是指：

分别根据各处理支路的自相关处理输出结果R(n)序列判断是否获得同步；确定接收信号采用的帧头模式为获得同步的处理支路所对应的帧头模式；根据该处理支路的自相关处理输出结果R(n)序列找到同步位置。

4、如权利要求2或3所述的同步方法，其特征在于，根据自相关处理输出结果R(n)序列判断是否获得同步具体包括：

A、对自相关处理输出结果R(n)序列取绝对值，获得|R(n)|序列；

B、针对|R(n)|序列设定一个幅度门限值T_R，T_R与R(n)序列的平均功率P_av成正比；

C、找出大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列，当满足以下两个条件或其中任一个时，认为已经获得同步：

条件一、相邻的大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列之间的距离超过了一个距离门限值T_L一次或多次；

条件二、大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列的宽度超过了一个宽度门限值T_W一次或多次。

5、如权利要求4所述的同步方法，其特征在于，根据自相关处理输出结果R(n)序列找到同步位置具体是指：

选择一个大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列中最大|R(n)|值对应的索引值n作为具体的同步位置，为帧头PN序列的起始符号位置；或是选择一个大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列的中间索引值n作为具体的同步位置，为帧头PN序列的起始符号位置。

6、如权利要求4所述的同步方法，其特征在于： $T_R=\frac{\sqrt{P_{\mathrm{av}}}}{4}.$

7、如权利要求4所述的同步方法，其特征在于：T_L为3780个符号。

8、如权利要求4所述的同步方法，其特征在于：T_W为100个符号。

9、如权利要求5到8中任一项所述的同步方法，其特征在于，本方法还包括：

如果三条处理支路中不止一条处理支路上的信号获得了同步，则在下次的同步处理中调高三条处理支路上的三类门限值T_R、T_L、T_W中的任一类或任几类；

如果所有处理支路上的信号都没有获得同步，则在下次的同步处理中调低三条处理支路上的三类门限值T_R、T_L、T_W中的任一类或任几类，其中T_R最低不能低于R(n)序列的平均功率P_av的开方。

10、如权利要求9所述的同步方法，其特征在于，本方法还包括：

如果所有处理支路上的信号都没有获得同步，并且经过一次或多次调低门限参数值后仍然没有一条处理支路能获得同步，则停止同步搜索。

11、一种DTMB系统中的接收机的同步单元，其特征在于，包括：

自相关子单元和判断子单元；

所述自相关子单元用于对接收信号按下式进行滑动自相关处理：

$R\left(n\right)=\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{conj}\left(r(n+i)\right)r(N+L+n+i);$

其中，r(n)表示接收到的信号样本，conj(·)表示取共轭函数，R(n)表示自相关处理的输出结果；进行滑动自相关处理时分别取对应于不同帧头模式的L和N：对应于PN420帧头模式的L＝90，N＝165；对应于PN595帧头模式的L＝3780，N＝595；对应于PN945帧头模式的L＝77，N＝434；还用于将自相关处理的输出结果R(n)输出给所述判断子单元；

所述判断子单元根据自相关处理输出结果R(n)序列判断是否获得同步，确定接收信号采用的帧头模式为获得同步时所取的L和N所对应的帧头模式；并在判断获得同步后，根据自相关处理输出结果R(n)序列找到同步位置。

12、如权利要求11所述的同步单元，其特征在于：

所述同步单元还包括一分发模块；所述自相关子单元包括第一自相关模块、第二自相关模块和第三自相关模块；所述判断子单元包括第一判断逻辑模块、第二判断逻辑模块、第三判断逻辑模块和选择模块；

所述第一、第二和第三自相关模块分别与不同的判断逻辑模块相连，一个自相关模块及与其相连的判断逻辑模块组成一条处理支路，共组成三条处理支路，三条处理支路与三种帧头模式分别一一对应；

所述分发模块用于将接收机接收到的信号分别发送给三个处理支路中的第一自相关模块、第二自相关模块和第三自相关模块；各处理支路上的信号与接收到的信号均相同；

所述第一、第二和第三自相关模块分别采用所在处理支路对应的帧头模式时的N和L对本模块所收到的信号进行滑动自相关处理；并将所得到的滑动结果R(n)发给所连接的判断逻辑模块；

所述第一、第二和第三判断逻辑模块均根据所接收的自相关处理输出结果R(n)序列判断是否获得同步，并将判断结果发送给所述选择模块；当获得同步后，根据所述自相关处理输出结果R(n)序列找到同步位置并发送给所述选择模块；

所述选择模块用于收集来自三条处理支路的判断结果，确定接收信号采用的帧头模式为获得同步的处理支路所对应的帧头模式。

13、如权利要求12所述的同步单元，其特征在于，所述判断子单元根据自相关输出结果R(n)序列判断是否获得同步具体是指：

判断子单元对自相关处理输出结果R(n)序列取绝对值，获得|R(n)|序列，针对|R(n)|序列设定一个幅度门限值T_R，T_R与R(n)序列的平均功率P_av成正比；找出大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列，当满足以下两个条件或其中任一个时，认为已经获得同步：

条件一、相邻的大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列之间的距离超过了一个距离门限值T_L一次或多次；

条件二、大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列的宽度超过了一个宽度门限值T_W一次或多次。

14、如权利要求13所述的同步单元，其特征在于，所述判断子单元根据自相关处理输出结果R(n)序列找到同步位置具体是指：

选择一个大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列中最大|R(n)|值对应的索引值n作为具体的同步位置，为帧头PN序列的起始符号位置；或是选择一个大于T_R值的|R(n)|序列的连续序列的中间索引值n作为具体的同步位置，为帧头PN序列的起始符号位置。

15、如权利要求13所述的同步单元，其特征在于： $T_R=\frac{\sqrt{P_{\mathrm{av}}}}{4}.$

16、如权利要求13所述的同步单元，其特征在于：T_L为3780个符号。

17、如权利要求13所述的同步单元，其特征在于：T_W为100个符号。

18、如权利要求14到17中任一项所述的同步单元，其特征在于：

所述选择模块还用于当三条处理支路中不止一条处理支路上的信号获得同步时，在下次的同步处理中调高三条处理支路上的三类门限值T_R、T_L、T_W中的任一类或任几类；还用于当所有处理支路上的信号都没有获得同步时，在下次的同步处理中调低三条处理支路上的三类门限值T_R、T_L、T_W中的任一类或任几类，其中T_R最低不能低于R(n)序列的平均功率P_av的开方。

19、如权利要求13所述的同步单元，其特征在于：

所述选择模块还用于当所有处理支路上的信号都没有获得同步，并且经过一次或多次调低门限参数值后仍然没有一条处理支路能获得同步时，停止同步搜索。

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