CN102122974B - 多普勒扩展估计装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多普勒扩展估计装置，信道抽头选取模块，用于从L个复抽头系数中选择1个或者多个作为过零点间隔检测输入信号X[n]；过零点间隔检测模块，包括两个支路，该两个支路的输入端均与信道抽头选取模块的输出端连接；第一支路包括一个过零点间隔计数器，与该过零点间隔计数器连接的平滑滤波器；第二支路包括一个带通滤波器，与该带通滤波器连接的过零点间隔计数器，与该过零点间隔计数器连接的平滑滤波器；模式选择及多普勒频率输出模块，根据过零点间隔检测模块两个支路的计数器结果A[n]，B[n]和两个预先设定的门限值关系来确定多普勒频率估计值。本发明不仅实现的复杂度低，而且适用范围广的多普勒估计。

Description

多普勒扩展估计装置

技术领域

本发明涉及无线信号传输领域，特别是涉及一种应用于国标数字电视地面广播接收系统中的多普勒扩展估计装置。

背景技术

多普勒扩展是描述移动通信环境下信道随时间变化快慢的统计量，多普勒扩展越大，信道变化就越快，反之，信道变化越慢。获取多普勒扩展是具有重要意义的，比如可以根据多普勒扩展的大小来动态调整信道跟踪的步长以及自动增益控制的步长，所有这些都能够提高接收机的性能。

目前，估计多普勒扩展主要有以下几种方法，一种是对信道抽头系数(信道抽头系数可以通过信道估计操作来获取)做FFT(快速傅立叶变换)变换以获得频谱，然后根据频谱形状或者根据频谱最大幅值所对应的频率值来估计多普勒扩展；另一种是对信道抽头系数求自相关，然后根据自相关形状或者自相关的过零点位置来估计多普勒扩展。

以上方法存在以下缺点：首先，无论是做FFT变换还是做自相关运算都需要一定的运算复杂度。此外，自相关方法还需要额外的查表运算才能获得多普勒扩展的估计值，这进一步增加了复杂度。更为重要的是以上方法都是根据一个特定的先验模型(W.C.Jakes<Microwave MobileCommunications>1974New York：Wiley)推导而来，这一模型不能覆盖实际中的各种情况，比如城市与乡村，室内与室外环境，这会造成在不同环境下多普勒估计的准确度不一样，甚至是完全错误的。对于像国标数字电视地面广播接收系统一样需要覆盖城市与乡村，室内与室外等各类环境的系统来说是不能接受的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多普勒扩展估计装置，不仅实现的复杂度低，而且适用范围广的多普勒估计。

为解决上述技术问题，本发明的多普勒扩展估计装置，包括：

信道抽头选取模块，用于从L个复抽头系数中选择1个或者多个作为过零点间隔检测输入信号X[n]；

过零点间隔检测模块，包括两个支路，该两个支路的输入端均与信道抽头选取模块的输出端连接；所述第一支路包括一个过零点间隔计数器，与该过零点间隔计数器连接的平滑滤波器；第二支路包括一个带通滤波器，与该带通滤波器连接的过零点间隔计数器，与该过零点间隔计数器连接的平滑滤波器；所述带通滤波器，用于滤除过零点间隔检测输入信号X[n]当中的低频部分以及高频分量，保留多普勒扩展频率可能存在的频段；所述过零点间隔计数器，用于获得相邻两次符号变化的间隔；所述平滑滤波器，用于对过零点间隔计数器输出的间隔值进行平均，分别获得一个平均间隔值，分别记作A[n]和B[n]；

模式选择及多普勒频率输出模块，根据过零点间隔检测模块两个支路的计数器结果A[n]，B[n]和两个预先设定的门限值---门限值1和门限值2的关系来确定多普勒频率估计值。

本发明中仅使用计数器，滤波器，其实现复杂度较FFT或者查表运算要低一些。本发明并不依赖于某些特定的模型，比如Jakes模型，适用范围广。由此可知本发明的多普勒扩展估计装置具有低复杂度，适用范围广的多普勒估计的特点。

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是本发明的多普勒扩展估计装置一实施例结构图；

图2是图1中过零点间隔计数器实现的功能示意图；

图3是信道抽头选择的控制流程图；

图4是模式判别及多普勒频率输出控制流程图。

具体实施方式

结合图1所示，在本发明的一实施例中所述多普勒扩展估计装置包括：

信道抽头选取模块，从L个复抽头系数中选择1个或者多个用于多普勒估计。设第n个时刻，信道估计获得了L个复抽头系数，记作

参见图3所示，一个典型的选取规则是从这L个复抽头系数中选取模值最大的一个复抽头系数，设为 ${\hat{h}}_K\left[n\right]=a\left[n\right]+i*b\left[n\right];$ 然后，判断所选取的复抽头系数位置是否发生了变化，如果它的位置变化了，则比较它的实部a[n]和虚部b[n]的绝对值大小，选取绝对值最大的，即如果|a[n]|＞＝|b[n]|，则X[n]＝a[n]，用来作为过零点检测的输入；如果它的位置没有变化，则由上一次比较的结果来取实部或虚部，用来作为过零点检测的输入。

过零点间隔检测模块，包括两个支路，该两个支路的输入端均与信道抽头选取模块的输出端连接；所述第一支路包括一个过零点间隔计数器，与该过零点间隔计数器连接的平滑滤波器；第二支路包括一个带通滤波器，与该带通滤波器连接的过零点间隔计数器，与该过零点间隔计数器连接的平滑滤波器。

所述带通滤波器的作用是滤除所选取的过零点间隔检测输入X[n]当中的低频部分以及高频分量，而只保留多普勒扩展频率可能存在的频段。

过零点间隔计数器的功能如图2所示，其作用是获得相邻两次符号变化的间隔；例如图2中，第K个时刻出现了由正变负的转换，随后第L个时刻出现了由负变正的转换，因此在第L个时刻，过零点间隔计数器会输出L-K。

平滑滤波器可以用低通滤波器来实现，其作用是对过零点间隔计数器输出的间隔值进行平均以获得一个平均间隔值，由于有2个支路，所以同时可以获得2个平均间隔值，分别记作A[n]和B[n]。

模式选择及多普勒频率输出模块，为一个由几个比较器组成的判决器；结合下表1和图4所示，所述模式选择及多普勒频率输出模块的作用是根据过零点间隔检测模块两个支路的计数器结果A[n]，B[n]和两个预先设定的门限值---门限值1和门限值2的关系来确定多普勒频率估计值。具体规则如下：如果A[n]比门限值1小则输出多普勒速率＝1/A[n]，如果A[n]比门限值1大则再看B[n]，如果B[n]比门限值2小则输出多普勒速率＝1/B[n]，如果B[n]也比门限值2大则输出多普勒速率＝0。

表1

	A[n]＞＝门限值1	A[n]＜门限值1
			B[n]＞＝门限值2	多普勒速率＝0	多普勒速率＝1/A[n]

B[n]＜门限值2

多普勒速率＝1/B[n]

多普勒速率＝1/A[n]

以上通过具体实施方式对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种多普勒扩展估计装置，其特征在于，包括： 

信道抽头选取模块，用于从L个复抽头系数中选择1个或者多个作为过零点间隔检测输入信号X[n]，其过程是，从L个复抽头系数

中选取模值最大的一个复抽头系数，设为

然后，判断所选取的复抽头系数位置是否发生了变化，如果它的位置变化了，则比较它的实部a[n]和虚部b[n]的绝对值大小，选取绝对值最大的，即如果|a[n]|＞＝|b[n]|，则X[n]＝a[n]，用来作为过零点间隔检测输入信号X[n]；如果它的位置没有变化，则由上一次比较的结果来取实部或虚部，用来作为过零点间隔检测输入信号X[n]； 

过零点间隔检测模块，包括两个支路，该两个支路的输入端均与信道抽头选取模块的输出端连接；所述第一支路包括一个过零点间隔计数器，与该过零点间隔计数器连接的平滑滤波器；第二支路包括一个带通滤波器，与该带通滤波器连接的过零点间隔计数器，与该过零点间隔计数器连接的平滑滤波器；所述带通滤波器，用于滤除过零点间隔检测输入信号X[n]当中的低频部分以及高频分量，保留多普勒扩展频率可能存在的频段；所述过零点间隔计数器，用于获得相邻两次符号变化的间隔；所述平滑滤波器，用于对过零点间隔计数器输出的间隔值进行平均，分别获得一个平均间隔值，分另记作A[n]和B[n]； 

模式选择及多普勒频率输出模块，根据过零点间隔检测模块两个支路的计数器结果A[n]，B[n]和两个预先设定的门限值---门限值1和门限值2的关系来确定多普勒频率估计值，其过程是，如果A[n]比门限值1小则输 出多普勒速率＝1/A[n]，如果A[n]比门限值1大则再看B[n]，如果B[n]比门限值2小则输出多普勒速率＝1/B[n]，如果B[n]也比门限值2大则输出多普勒速率＝0。 

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