CN101534426B - 数字电视地面广播国家标准的定时跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字电视地面广播国家标准的定时跟踪方法，包括如下步骤：选取PN序列数据；对于所选取的PN序列数据x′(i)进行信道估计，得到信道估计的结果序列；对信道估计结果进行径识别，经过径识别，确定一个径的集合A；在识别出的径的集合A中找到首径或者最强径，对于找到的首径或最强径位置i，和预设的首径或最强径位置I相比较，如果i＜I，则将同步位置右移，如果i＞I，则将同步位置左移。本发明算法复杂度小、可靠性高、所需资源少。

Description

数字电视地面广播国家标准的定时跟踪方法

技术领域

本发明涉及数字移动通信领域，特别是涉及一种数字电视地面广播国家标准的定时跟踪方法。

背景技术

中国数字电视地面广播国家标准——数字地面多媒体广播(DTMB digital terrestrial multimedia broadcasting)于2006年8月18日正式批准成为强制性国家标准，于2007年8月1日起正式实施。

在数字移动通信系统中，移动终端在一开始需要搜索同步序列，确定同步位置。由于接收端和发送端采样时钟频率不匹配以及传播多径的变化，在完成同步之后仍然存在定时漂移，此时需要定时跟踪过程，以确保系统继续保持定时同步。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种数字电视地面广播国家标准的定时跟踪方法，它算法复杂度小、可靠性高、所需资源少。

为解决上述技术问题，本发明的数字电视地面广播国家标准的定时跟踪方法，包括如下步骤：

步骤一、选取PN序列数据，对于接收机所接收到的一帧时域信号的PN序列，记为x(i)，i＝0，1，...，N-1，其中，N为一帧的PN序列长度；在DTMB中N的取值为420、945、595，分别被记为PN420模式、PN945模式、PN595模式；在PN序列x(n)中选取连续的一段数据，记为x′(i)＝x(i+m)，i＝0，1，...，M-1，其中M的取值由信道估计的方法决定；m＝N-M-P，N为PN序列长度，P是预设的提前量；

步骤二、进行信道估计，对于所选取的PN序列数据x′(i)进行信道估计，得到信道估计的结果序列，记为y(n)，n＝0，1，...，M′-1，其中M′为信道估计结果的序列长度，取值由信道估计的方法决定，所述进行信道估计是指估计出的时域信道冲激响应结果，至于信道估计方法可以任意；

步骤三、进行径识别，对信道估计结果进行径识别；首先确定一个用于径识别的阈值H，将信道估计结果和阈值相比较，大于阈值的则确定为径；经过径识别，确定一个径的集合A；

步骤四、同步跟踪，在识别出的径的集合A中找到首径或者最强径，对于找到的首径或最强径位置i，和预设的首径或最强径位置I相比较，如果i＜I，则将同步位置右移，如果i＞I，则将同步位置左移，所述首径是指在信道估计的结果序列y(n)中，n取最小值的径，即找到i，满足i∈A，并且对任意j，若j∈A，i≠j，则有i＜j；所述最强径是指在信道估计的结果序列y(n)中值最大的一个，即找到i，满足对任意j，若j≠i，则有y(i)≥y(j)。

本发明的有益效果是：算法可靠性高；电路实现资源少，计算速度快。本发明中，定时跟踪建立在信道估计的基础之上。除信道估计之外，仅需要少量的比较运算，因此所需电路资源很少，计算速度快。在算法中考虑了信道估计出错的情况，具有较高的可靠性。

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是本发明的方法控制流程图；

图2是用于实现本发明的方法电路原理框图；

图3是采用图2所示的电路原理框图时状态机的工作流程示意图。

具体实施方式

DTMB采用了时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)技术，其特点是同步头采用了伪随机(PN)序列，在每个正交频分复用(OFDM)保护间隔周期性地插入时域正交编码的帧同步序列。参见图1所示，本发明的数字电视地面广播国家标准的定时跟踪方法包括以下步骤：

步骤一、选取PN序列数据。对于接收机所接收到的一帧时域信号的PN序列，记为x(i)，i＝0，1，...，N-1。其中，N为一帧的PN序列长度。在DTMB中，N的取值为420，945，595。在PN序列x(n)中选取连续的一段数据，选取方法为x′(i)＝x(i+m)，i＝0，1，...，M-1。其中M的取值由信道估计的方法决定，一般来说，在PN420模式下为255，在PN945模式下为511；m＝N-M-P，N为PN序列长度，P是一个预设的提前量，通常在数十数量级。

步骤二，信道估计。对于所选取的序列x′(i)进行信道估计，得到信道估计的结果序列，记为y(n)，n＝0，1，...，M′-1，其中M′为信道估计结果的序列长度，取值由信道估计的方法决定。一般来说，在PN420模式下为255，在PN945模式下为511；而PN595模式下，M′值不定。对于信道估计的具体方法，PN420或PN945模式可以对所选取的数据做快速哈达马变换，PN595模式可以对所选取数据利用PN序列进行时域均衡的方法得到。对于得到的结果，在PN420和PN945模式，PN序列大于伪随机序列长度，所得到的信道估计结果是信道冲击响应的循环移位。而在PN595模式下，PN序列小于伪随机序列长度，信道估计的结果与PN420或PN945模式不同，是信道冲击响应的一部分，而不是循环移位。所述进行信道估计是指估计出的时域信道冲激响应结果，至于信道估计方法可以任意。

步骤三，径识别。在得到信道估计的结果之后，对信道估计结果进行径识别。首先要确定一个用于径识别的阈值H。阈值H的确定方法如下。第一种方法是固定阈值法，预设一个固定阈值，即H＝H_p。第二种方法是最大值阈值法，寻找信道估计结果中的最大值，并将最大值乘一个预设的小于1的固定系数，即H＝H_f＝α×max(y(i))，式中H_f为最大值阈值，α为预设最大值系数。第三种方法是混合法，在固定阈值和最大值阈值中寻找一个最大值作为阈值，即H＝max(H_p，H_f)。在得到阈值之后，进行径识别，方法是把信道估计结果和阈值相比较，高于阈值的则确定为径。即，对于某一阈值H，如果满足y(i)≥H，则i∈A，如果y(i)＜H，则

经过径识别，确定一个径的集合A。

步骤四，同步跟踪。在信道估计和径识别之后，即可以进行跟踪。跟踪的方法有首径跟踪和最强径跟踪两种。具体的方法是，对于在步骤三中识别出的径，找到首径或者最强径。首径指y(n)中，n取最小值的径，即找到i，满足i∈A，并且对任意j，若j∈A，i≠j，则有i＜j。最强径指y(n)中值最大的一个，即找到i，满足对任意j，若j≠i，则有y(i)≥y(j)。对于找到的首径或最强径位置i，和预设的首径或最强径位置I相比较。如果i＜I，则将同步位置右移。如果i＞I，则将同步位置左移；即l＝i-I，l＜0则左移，l＞0则右移。

在首径跟踪中，当PN长度为420或者945时，首径有可能在环境剧烈变化时循环移动到信道估计结果的末尾。对于这种情况，可以预设一个正整数L，当信道最末尾L出现径时，就判定该径为前径循环移动到末尾。此时，需要对同步位置进行右移。

同步位置调整的策略有两种。第一种方法是逐步跟踪，每次跟踪时只将同步位置左移或右移一个码片。第二种方法是一次跟踪，每次跟踪时将同步位置一次性移动到需要的位置，即向左或向右移动|l|个码片。

在下列情况中，认为跟踪失败，不进行跟踪，保持原有的同步位置不变。第一种情况是找不到径，无法进行跟踪。这种情况是因为过低的信噪比造成信道估计结果径识别失败。第二种情况是对于一个预设的正整数D，如果|l|＞D，则不进行跟踪。预设值D通常与步骤一中的提前量P相等。

图2、3是实现本发明的方法的一个具体实施例。

如图所示，时域数据在经过信道估计单元处理之后，存入数据存储器。比较器在状态机的控制下，从数据存储器中读出数据，进行处理。第一次从存储器中读出信道估计结果时，比较器经数据比较得到最大值。状态机继而根据工作模式确定阈值。第二次从存储器中读出数据，将数据与阈值比较，得到首径和最强径位置。状态机根据计算结果进行定时跟踪。

Claims (5)

1.一种数字电视地面广播国家标准的定时跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、选取PN序列数据，对于接收机所接收到的一帧时域信号的PN序列，记为x(i)，i＝0，1，...，N-1，其中，N为一帧的PN序列长度；在DTMB中N的取值为420、945、595，分别被记为PN420模式、PN945模式、PN595模式；在PN序列x(n)中选取连续的一段数据，记为x′(i)＝x(i+m)，i＝0，1，...，M-1，其中M的取值由信道估计的方法决定，m＝N-M-P，N为PN序列长度，P是预设的提前量；

步骤二、进行信道估计，对于所选取的PN序列数据x′(i)进行信道估计，得到信道估计的结果序列，记为y(n)，n＝0，1，...，M′-1，其中M′为信道估计结果的序列长度，取值由信道估计的方法决定，所述进行信道估计是指估计出的时域信道冲激响应结果，至于信道估计方法可以任意；

步骤三、进行径识别，对信道估计结果进行径识别；首先确定一个用于径识别的阈值H，将信道估计结果和阈值相比较，大于阈值的则确定为径；经过径识别，确定一个径的集合A；

步骤四、同步跟踪，在识别出的径的集合A中找到首径或者最强径，对于找到的首径或最强径位置i，和预设的首径或最强径位置I相比较，如果i＜I，则将同步位置右移，如果i＞I，则将同步位置左移，所述首径是指在信道估计的结果序列y(n)中，n取最小值的径，即找到i，满足i∈A，并且对任意j，若j∈A，i≠j，则有i＜j；所述最强径是指在信道估计的结果序列y(n)中值最大的一个，即找到i，满足对任意j，若j≠i，则有y(i)≥y(j)。

2.如权利要求1所述的数字电视地面广播国家标准的定时跟踪方法，其特征在于，所述阈值H采用如下三种方法之一确定：

第一种固定阈值法，预设一个固定阈值，即H＝H_p；

第二种最大值阈值法，寻找信道估计结果中的最大值，并将该最大值乘一个预设的小于1的固定系数，即H＝H_f＝α×max(y(i))，式中H_f为最大值阈值，α为预设最大值系数；

第三种混合法，在固定阈值和最大值阈值中寻找一个最大值作为阈值，即H＝max(H_p，H_f)。

3.如权利要求1所述的数字电视地面广播国家标准的定时跟踪方法，其特征在于：在首径跟踪中，对于PN420模式或PN945模式，如果首径循环移动到信道估计结果的末尾，则预设一个正整数L，当信道最末尾L出现径时，就判定该径为前径循环移动到末尾，此时，需要对同步位置进行右移。

4.如权利要求1所述的数字电视地面广播国家标准的定时跟踪方法，其特征在于：进行同步跟踪时，可以采用如下两种方法之一进行同步位置调整：

第一种、逐步跟踪，每次跟踪时只将同步位置左移或右移一个码片；

第二种、一次跟踪，每次跟踪时将同步位置一次性移动到需要的位置，即向左或向右移动|l|个码片。

5.如权利要求1所述的数字电视地面广播国家标准的定时跟踪方法，其特征在于：如果找不到径，无法进行跟踪，或者对于一个预设的正整数D，如果|l|＞D，则认为跟踪失败，不进行跟踪。

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