CN101534184B - 采样频偏估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采样频偏估计方法，包括如下步骤：1)接收机接收某一时刻的信号后，对该信号与本地PN序列作相关运算，得到一最大模值的位置；2)启动计数器等待，计时时间为超帧时间长度的整数倍，计数完成后对接收机接收到的当前信号与本地PN序列作相关运算，得到另一最大模值的位置；3)根据步骤一和步骤二中所得到的两个最大模值位置的差值，调整接收机的采样时钟。本发明的估计方法可以在码元速率上进行操作，无需进行帧号识别和无需数字锁相反馈回路，故本发明的估计方法简单易行，可广泛用于数字通信系统中，如电视地面广播接收系统中。

Description

采样频偏估计方法

技术领域

本发明涉及通讯信号传输中信号接收技术，特别涉及信号接收中采样频偏的估计方法。

背景技术

采样频偏是指接收机的码片时钟与发射机的码片时钟频率的偏差。通常是由接收机中所使用的采样时钟频率不准确和不稳定造成的。采样频偏的存在会影响接收机的性能，严重时甚至会导致无法工作。

在国标数字电视地面广播接收系统中(GB20600-2006)，若干个连续的信号帧组成一个超帧，每个信号帧由帧头和帧体两部分组成。由于帧头是由PN序列构成的，所以可以利用迟早门作为采样误差检测器，并结合数字锁相环的反馈式同步技术来完成对采样偏差的逼近估计。但这种采样误差估计方法有以下几点不足：1)迟早门需要在高于码元速率上进行操作，由此提高了硬件复杂度；2)因该采样误差估计方法需要已知当前信号帧的PN序列，而在循环模式下，每个信号帧的PN序列是不一样的，所以就需要先进行帧号的识别，然而在存在采样偏差的情况下获得的帧号并不可靠；3)该采样误差估计方法需要利用数字锁相环反馈回路，由此提高了硬件复杂度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种简单易行的采样频偏估计方法。

为解决上述技术问题，本发明的采样频偏估计方法，包括如下步骤：

1)接收机接收某一时刻的信号后，对该信号与本地PN序列作相关运算，得到一最大模值的位置；

2)启动计数器等待，计时时间为超帧时间长度的整数倍，计数完成后对接收机接收到的当前信号与本地PN序列作相关运算，得到另一最大模值的位置；

3)根据步骤一和步骤二中所得到的两个最大模置位置的差值，调整接收机的采样时钟。

本发明的采样频偏的估计方法，利用信道最强径的位置不发生改变和假设没有采样频偏的情况下，前后2次接收到的帧头序列和本地PN序列相关运算的最大模值的位置不发生改变的这一原理，从而在码元速率上进行采样频偏的估计，以此来调整接收机的采样时钟。因本发明可以在码元速率上进行操作，无需进行帧号识别，以及不需要数字锁相反馈回路，本发明的方法故容易操作，且准确性好。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明的采样频偏估计方法实现示意图。

具体实施方式

本发明的采样频偏估计方法，包括如下步骤：

第一步，接收机接收某一时刻的信号r(n)，对接收到的信号r(n)与本地PN序列(其可以取自任何一个信号帧的帧头)作相关运算，得到最大模值的位置A；

第二步，启动计时器等待，计时时间设置为超帧时间长度的整数倍，计时完成后，对当前的接收信号r(n+N)与本地PN序列再作相关运算，然后记录下最大模值的位置B；

第三步，得到这两个位置的差值d＝A-B，根据差值d正负和大小来调整接收机的采样时钟。

一般地讲，相关运算是指序列A和序列B对应相乘，然后再将所有的乘积相加，得到1个结果(称为相关值)。

本发明的估计方法中，步骤一中的信号r(n)是单倍码片速率下的接收信号采样序列。在本发明中的相关运算为本领域中熟知的运算方法，是指序列A和序列B(要求两个序列的长度相同)对应相乘，然后再将所有的乘积相加，得到1个结果(称为相关值)。因本发明中接收信号的采样序列要长于本地序列，故本发明的接收序列与本地序列作相关运算，首先从接收序列的不同位置处截取本地序列长度的部分序列，然后分别和本地序列做相关运算，这样就得到一组相关值，而后从这一组相关值中搜索模值最大的位置并记录下来。上述部分序列截取的方式可为：如接收序列的长度为10，而本地序列的长度为5时，取接收序列中1到5作为部分序列与本地序列作相关运算得相关值，取接收序列中2到6作为部分序列与本地序列作相关运算得又一相关值，依次类推，直至取接收序列中6到10作为部分序列与本地序列作相关运算得相关值，最后将这一组相关值中的模值最大位置记录下来。

步骤二中的计时器可以为一个时钟同步递减计数器(也可以为具有相同功能的其他计时器)，该计时器的同步时钟为接收机产生的本地码片时钟，计数器的初值N设置为一个超帧所包含的码片数目的整数倍，当计数器递减至零时计时结束。

步骤三中，相关运算结果的模值最大的位置反映了信道最强径的位置，信道最强径的位置在循环模式和没有偏差的情况下不发生改变，故假设没有采样频偏的情况下，前后2次接收到的帧头序列和本地PN序列相关运算的最大模值的位置不发生改变。而本发明的估计方法中计时器的计时间隔设置为超帧时间间隔的整数倍，所以在循环模式下，前后2次接收到的信号帧的帧头PN序列应该是相同的，故方法的原理具有一般性，可广泛用于数字通信系统，不仅限于在国标系统中才能使用。如果没有采样偏差，那么A＝B，即d＝0；如果d＜0，那么说明本地码片时钟偏快，并且可近似用如下公式表示：

$T^{\′}=\frac{N-\left|d\right|}{N}*T$

上式中T′代表本地码片时钟周期，T代表发送码片时钟周期。同理，如果d＞0，则说明本地码片时钟偏慢，并且可近似用如下公式表示：

$T^{\′}=\frac{N+\left|d\right|}{N}*T$

根据上述两个公式就可以相应调整本地采样时钟，从而纠正接收机的采样频偏。

Claims (3)

1.一种采样频偏估计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，接收机接收某一时刻的接收信号后，对所述接收信号与本地PN序列作相关运算，得到一最大模值的位置；

步骤二，启动计时器等待，计时时间为超帧时间长度的整数倍，计时完成后对接收机接收到的当前接收信号与本地PN序列作相关运算，得到另一最大模值的位置；

步骤三，根据步骤一和步骤二中所得到的两个最大模值位置的差值，调整接收机的采样时钟；当步骤一中得到的最大模值位置小于步骤二中得到的最大模值位置时，根据公式

来调整接收机的采样时钟；当步骤一中得到的最大模值位置大于步骤二中得到的最大模值位置时，根据公式

来调整接收机的采样时钟；上述公式中，T′代表本地码片时钟周期，T代表发送码片时钟周期，N为计时器的计时时间，d为步骤一中得到的最大模值位置减去步骤二中得到的最大模值位置的差值。

2.按照权利要求1所述的采样频偏估计方法，其特征在于：所述步骤一中接收信号与本地PN序列的相关运算为：从所述接收信号的不同位置处截取本地序列长度的部分序列，分别和本地序列作相关运算；所述步骤二中当前接收信号与本地PN序列的相关运算为：从所述当前接收信号的不同位置处截取本地序列长度的部分序列，分别和本地序列作相关运算。

3.按照权利要求1或2所述的采样频偏估计方法，其特征在于：所述计时器为时钟同步递减计数器。

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