CN101895506A - 一种适用于cmmb和dvb-h的时域同步电路结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于无线数字通信技术领域，具体为一种适用于CMMB和DVB-H的时域同步电路结构。主要包括数据缓存控制模块，数据处理模块，模式识别判断模块以及符号粗同步和小数倍载波频偏估计模块。数据缓存控制模块完成数据的缓存和输出，数据处理模块完成数据的相关、累加和求绝对值运算，模式识别判断模块对DVB-H系统的传输模式以及循环前缀的长度进行识别判断，符号粗同步和小数倍载波频偏估计模块支持CMMB和DVB-H两种标准的符号粗同步和小数倍载波频偏估计。本发明根据两种标准时域结构的相似性，提出一种以最低的硬件代价实现最大程度的复用的结构，从而以一套硬件结构支持两种标准的时域同步。

Description

一种适用于CMMB和DVB-H的时域同步电路结构

技术领域

本发明属于无线数字通信技术领域，具体涉及一种同时支持CMMB和DVB-H两种移动多媒体标准的时域同步电路结构。

背景技术

移动多媒体技术如今已经得以越来越广泛的应用。随着中国移动多媒体标准CMMB的颁布实施，移动多媒体得到了进一步的普及。多模多标准是当今移动多媒体技术发展的趋势，以同一套终端在不同地域实现对不同标准下节目的接收也是多模多标准发展的要求。同步技术作为接收终端中一个重要的部分，其在多模接收终端中的研究应用也具有非常重要的意义。

研究目前主要的移动多媒体标准如欧洲标准DVB-H，中国标准CMMB，发现它们在OFDM符号结构上具有一定的共性。即都采用了多载波OFDM(正交频分复用)调制方式，都采用了循环前缀+数据体的时域符号结构等等。而同步算法的选取则是根据OFDM符号结构的特征，因此这些共性决定了可以寻求到一种融合的同步方案来支持各个标准。

基于多模多标准的需求以及各个移动多媒体标准在OFDM符号结构上的共性，本发明提出了一种融合的硬件结构，能够同时支持目前两种主流的移动多媒体标准CMMB和DVB-H，实现最大程度的硬件复用。

发明内容

本发明目的在于提供一种同时支持CMMB和DVB-H两种标准的时域同步电路结构，实现最大程度的硬件复用。

本发明根据CMMB和DVB-H两种标准在OFDM符号结构上的共性，提出了一种融合的硬件结构，实现同时对两种标准频域同步的支持，包括：数据缓存控制模块，数据处理模块，模式识别判断模块以及符号粗同步和小数倍载波频偏估计模块。通过考虑两种标准在同步方案上的共性从而实现硬件融合，并且通过缓存不同长度的数据，通过控制模块控制时域同步过程中相同模块的分时复用，提高了硬件利用率。具体结构如图1所示，输入输出说明如表1所示。模式选择信号MODE_SEL控制当前工作模式 (是CMMB还是DVB-H)，若是CMMB模式则START信号有效就直接进入CMMB的符号粗同步和小数倍频偏估计，如是DVB-H模式则由START信号有效先进入模式识别，模式识别完成后进入DVB-H的符号粗同步和小数倍频偏估计，因为FFT窗口和循环前缀长度都有已经估计出，便可类似与CMMB的配置来完成，这里就不累述。

数据缓存控制模块，用于时域同步过程中不同情况下数据的缓存和控制。即针对时域同步过程中不同情况下需要缓存的数据不一样，完成数据的缓存和输出以及模块的启动控制。具体结构如图2所示，输入输出说明如表2所示。无论对于是对两个标准的符号粗同步和小数倍载波频偏估计还是DVB-H的模式识别，它都是基于时域特定信号的相关，只是数据处理过程中，需要缓存的时间和累加求和的相关值长度不同。数据缓存控制模块由数据缓存模块(8K的 RAM)，相关值存储单元(2K的 RAM)，计数模块，控制模块组成。对于CMMB模式，CMMB的符号粗同步和小数倍载波频偏估计用的是同步信号来做相关就峰值， 数据缓存控制模块配置数据缓存模块为2k，相关值存储单元为2k。经过数据处理模块求峰值后送给符号粗同步和小数倍载波频偏估计模块求幅角后输出。对于DVB-H模式，模式识别时的数据分别与缓存2k、4k和8k的相关求峰值，因为2k模式循环前缀最小为64，则选择64点累加求和。得到3个峰值后通过模式识别判断模块，比较最大者对应的即为当前模式。此时FFT_MODE指示出当前的FFT窗口长度N，则缓存模块配置为N，再经过4（N+Ng）个符号之后得到一个新的相关峰位置，与对应模式第一个相关峰相减求平均减去N便可估计出Ng的值，CP_MODE输出，MD_DONE有效。模式识别完成后进入DVB-H符号粗同步和小数倍载波频偏估计，此时只需配置相关存储单元长度为Ng即可，经过数据处理模块求峰值后送给符号粗同步和小数倍载波频偏估计模块求幅角后输出。 

数据处理模块，在同步过程中进行数据的相关、累加和求绝对值运算。因为无论是两种标准的符号粗同步和小数倍载波频偏估计还是DVB-H的模式识别都是对时域特定信号的相关，因此分时复用这个相关累加求绝对值的模模块可节省2/3的硬件代价。数据处理模块只需根据数据缓存控制模块的输出数据做相关数据处理即可。具体结构如图4所示，输入输出说明如表4所示。

模式识别判断模块，针对于DVB-H系统存在的2K、4K、8K三种传输模式以及每种模式存在不同长度的循环前缀，根据数据处理模块的输出最大值对其传输模式以及循环前缀的长度进行识别判断。它由最大值存储单元、比较器和判断器组成。具体结构如图3所示，输入输出说明如表3所示。前3个最大值存储单元分别存储输入信号与2k、4k和8k数据的峰值大小和峰值位置。最后一个最大值存储单元存储经过4（N+Ng）之后的相关峰值和位置。通过比较器比较得出FFT窗口长度N和循环前缀长度Ng。具体何时取数据处理模块的值，由数据缓存控制模块的Ctr_MD信号来控制。

符号粗同步和小数倍载波频偏估计模块，用于实现CMMB和DVB-H两种标准的FFT窗口的指示和小数倍载波频偏的估计。具体结构如图5所示，输入输出说明如表5所示。它由指示模块，以及求幅角模块组成；当模式是CMMB或者DVB-H模式识别完成之后，Ctl_CSS信号有效启动这个模块指示出FFT窗口位置和小数倍载波频偏的估计值。

本发明中，CMMB的符号粗同步和小数倍载波频偏估计以及DVB-H的模式识别和符号粗同步及小数倍载波频偏估计都是基于时域特定信号的相关，只是缓存单元的容量不同，且相关累加求和单元不在同一时刻工作，因此通过控制模块来实现复用，这样就极大地减小硬件代价。

附图说明

图1  适用于CMMB及DVB-H的时域同步整体硬件结构图。

图2  数据缓存控制模块。

图3  模式识别判断模块。

图4  数据处理模块。

图5  符号粗同步和小数倍载波频偏估计模块。

图6  模式识别硬件展开图。

图7  符号粗同步和小数倍载波频偏估计硬件展开图。

具体实施方式

根据发明内容中的方案，适用于CMMB及DVB-H的时域同步电路的具体实施方式如下：

(1)首先进行模式识别：

对于FFT长度的识别原理是：由于OFDM符号的特性，其循环前缀是其OFDM符号尾部的复制，因此用循环前缀与OFDM尾部数据进行相关则会得到一个峰值，由于不知道OFDM符号的长度，因此分别与延迟2k，4k和8k的数据进行相关，只有与延迟和当前模式对应的数据相关才会出现峰值。由于不同模式下循环前缀的长度不一，则我们选择循环前缀最小的数值也就是64点来做相关累加。由此来判断其OFDM符号长度也就是DVB-H的模式。可用公式表示如下：

其中m为FFT模式，取值为2048，4096，8192。表示m模式下第k点的相关值。每次遍历长度分别是2*（m/4）+ m，遍历的累加结果送入求绝对值模块，之后送入比较器，与记录的最大值比较，取大者设为最大值。分别记录各次遍历时峰值的大小和位置，通过比较三次的最大相关值来识别出的FFT模式。

对与循环前缀的识别，则是在知道DVB-H处于哪个模式下再进行的。其思想是通过多次相关，通过相关峰之间的位置来判断循环前缀的长度。比如我们以2k模式为例，经过4（N + Ngmax）周期后的相关峰值位置减去第一个相关峰值的位置后求平均减去N，那么就可以判断Ng的大小了。由于是串行工作的，因此我们可以只用一个结构来复用。只需在必要是同配置数据缓存模块即可，极大程度的对硬件结构进行复用。其硬件展开等效图如图6。

(2)符号粗同步和小数倍载波频偏估计算法如下：

对于CMMB符号粗同步和小数倍载波频偏估计算法：

其中的2048是CMMB同步符号的长度，因此要遍历一个时隙的数据来完成符号粗同步和小数倍载波频偏估计。

为相关峰对应的位置，

为小数倍载波频偏估计值。

对于DVB-H两种标准其符号粗同步和小数倍载波频偏算法：

其中N为DVB-H的FFT长度，Ng为循环前缀的长度，它需要遍历N+2Ng来完成符号粗同步和小数倍载波频偏估计。通过比较两种算法，发现其都是应用经典的ML算法，只是相关长度不一样而已，通过数据缓存控制模块来控制其缓存单元相应的数据输出和所使用相关值存取单元的有效存储大小即可实现。其硬件展开等效图如图7。

(3)具体实现步骤如下：

1．CMMB模式：

当MODE_SEL为1时则为CMMB模式，则数据缓存控制器配置缓存RAM为2k，相关值存储单元为2k。START信号有效后启动，此时开始缓存数据，同时Ctr_CSS有效，缓存2k个数据后输出给数据处理模块，数据处理模块做完相关后相关值送回数据缓存控制模块里的相关值存储单元，同时累加到累加器中，因此此时相关值缓存没到2k的数据量，因此输出的数据为0，这样前2k个相关的数据一直累加，2k+1个相关数据到来时，在送回相关存储单元的同时，相关存储单元输出第一个相关值，这样累加器就加上第2k+1个相关值减去第一个相关值，以实现滑动2k个相关值相加。累加的结果求绝对值后与最大值比较，若大于最大值则赋值给最大值（最大值初始值为0）并记录最大值的位置。由于Ctr_CSS有效那么最大值送入符号粗同步和小数倍载波频偏估计模块求幅角，则实现了FFT窗口的指示和小数倍载波频偏的估计。

2．DVB-H模式：

当MODE_SEL为0时则为DVB-H模式，由于DVB-H模式需要首先进行模式识别，则先通过数据缓存控制模块配置缓存数据容量为8k但输出受控制器控制，相关值存储单元为64。START有效时，计数器开始计数，当计数器在[1:5k]，则输出延迟2k的数据，当计数器在[5k:11k]，则输出延迟4k的数据，当计数器在[11k:23k]，则输出延迟8k的数据。当计数器计数到5k、11k和23k时Ctr_MD信号有效控制模式识别判断模块读取数据处理模块的最大相关峰值到前3个最大值存储单元。此时判断器就可以指示出FFT窗口长度N。FFT_MODE信号一有效则控制器配置缓存单元为N，即输出延时N个单位的数据。经过4（N+Ng）个数据后得到新的相关峰值，通过Ctr_MD信号有效控制模式识别判断模块读取数据处理模块的最大相关峰值到第四个最大值存储单元。再通过比较器输出该值与FFT模式判断时的最大值，取平均(对应2k模式除以14，4k模式9，8k模式5)减去N即可估计出Ng的大小。此时MD_DONE有效CP_MODE指示了循环前缀的模式，通过控制器配置相关存储单元的大小为Ng，进入DVB的符号粗同步和小数倍载波频谱估计，与CMMB的过程一样，在此不累述。

Claims (6)

1.一种适用于CMMB和DVB-H的时域同步电路结构，完成CMMB或DVB-H的时域同步，包括CMMB的符号粗同步和小数倍载波频偏估计，以及DVB-H的模式识别和符号粗同步及小数倍载波频偏估计，其特征在于，由数据缓存控制模块，数据处理模块，模式识别判断模块以及符号粗同步和小数倍载波频偏估计模块组成；其中：

数据缓存控制模块，针对时域同步过程中不同情况下需要缓存的数据不一样，完成数据的缓存和输出以及模块的启动控制；

数据处理模块，在同步过程中进行数据的相关、累加和求绝对值运算；

模式识别判断模块，针对DVB-H系统存在的2K、4K、8K三种传输模式以及每种模式存在不同长度的循环前缀，根据数据处理模块的输出最大值对其传输模式以及循环前缀的长度进行识别判断；

符号粗同步和小数倍载波频偏估计模块，支持CMMB和DVB-H两种标准的FFT窗口的指示和小数倍载波频偏的估计；

模式选择信号MODE_SEL控制当前工作模式 是CMMB还是DVB-H；若是CMMB模式，则启动信号START信号有效，直接进入CMMB的符号粗同步和小数倍频偏估计；如是DVB-H模式，则启动信号START信号有效，先进入模式识别，模式识别完成后进入DVB-H的符号粗同步和小数倍频偏估计。

2.根据权利要求1所述的电路结构，其特征在于，数据缓存控制模块来完成由数据缓存模块、相关值存储单元、计数模块和控制模块组成。

3.根据权利要求1所述的电路结构，其特征在于，数据处理模块由相关模块，累加模块，求绝对值模块和比较器组成。

4.根据权利要求1所述的电路结构，其特征在于，模式识别判断模块由最大值存储单元，比较器和判断器组成；其作用是针对DVB-H系统存在的2K、4K、8K三种传输模式，并且每种传输模式均有不同的循环前缀的情形，在对DVB-H进行符号粗同步前，对其传输模式以及循环前缀的长度进行识别判断。

5.根据权利要求1所述的电路结构，其特征在于符号粗同步和小数倍载波频偏估计模块由指示模块以及求幅角模块组成； 在两种标准中，符号粗同步和小数倍载波频偏估计都是基于时域特定信号的相关，求得峰值后得到峰值的位置，再对其求幅角便完成符号粗同步和小数倍载波频偏估计。

6.根据权利要求2、3、4或5所述的电路结构；其特征在于CMMB的符号粗同步和小数倍载波频偏估计，以及DVB-H的模式识别和符号粗同步及小数倍载波频偏估计，通过控制模块来实现复用。

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