CN103685113B

CN103685113B - 一种可对抗大频偏的频率补偿方法和装置

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Publication number: CN103685113B
Application number: CN201210332968.5A
Authority: CN
Inventors: 王宇; 丁恒
Original assignee: YANGZHI ELECTRONIC TECHNOLOGY (SHANGHAI) CO LTD
Current assignee: Yangzhi Electronic Technology (China) Co., Ltd.
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2032-09-10
Also published as: CN103685113A

Abstract

本发明提供了一种频偏补偿装置，包括P1检测解调模块、频率补偿控制装置和载波补偿装置。P1检测解调模块，用于检测DVB‑T2信号中的前导符号P1的频偏值。频率补偿控制装置，将所述频偏值与预定阈值比较，当所述频偏值大于所述预定阈值时，所述频率补偿控制装置调整调谐器的中频频偏补偿值，当所述频偏值不大于所述预定阈值时，所述频率补偿控制装置指示载波补偿装置对本地载波进行频偏补偿。载波补偿装置，根据所述频率补偿控制装置的指示，对本地载波进行频偏补偿。

Description

一种可对抗大频偏的频率补偿方法和装置

技术领域

本发明涉及DVB-T2接收机，尤其涉及可对抗大频偏的DVB-T2接收机。

背景技术

DVB-T2，以下简称T2，是第二代欧洲数字地面电视广播传输标准，它描述了一种多载波信号，其标准于2008年6月公布，它的含有有效数据的独立载波被QAM调制，且在8MHz频谱带宽内所支持的最高TS流传输速率约50.1Mbit/s（如包括可能去除的空包，最高TS流传输速率可达100Mbit/s）。

图1示出DVB-T2系统的帧结构。如图1所示，一个超帧（Super Frame）由N_T2个T2帧组成，每个T2帧以前导符号P1为始，其后是N_P2个P2符号以及长度为L的数据符号，接续着T2帧之后的是未来扩展帧部分(Future Extension Frame Parts，FEF Parts)。P1包含初始解调时需要的重要信息，例如T2帧/非T2帧,FFT大小，MISO/SISO。P2包含其他各种信令。FEF部分为DVB-T2标准中预留的可扩展的帧，其结构会在后续T2的标准中完善定义。为了使接收机从帧中顺利接收数据，必须先找到前导符号P1的位置，找到了P1位置，才可获知数据符号的位置并对该数据符号进行解码。

数字电视信号从发射到接收，会出现一定程度的频率偏移。在频率固定的情况下，都有一定的频偏容忍范围，在该范围内的频偏可以通过本地补偿装置来补偿频偏。目前DVB-T系统能对抗频偏的大致范围为+/-500kHz。对于DVB-T2系统，SONY公司的CXD2820、CXD2829、CXD2836给出对抗频偏的范围为+/-600kHz。其它公司也正在研究能进行更大范围的频偏补偿，但目前为止均未有结果。

公开号为US2011/0019101A1、公开日为2011年1月27日的美国专利申请涉及DVB-T2接收机。在接收机内，对T2信号进行相关运算，以找出P1位置，并进行频偏的估算。

以上现有技术的频率补偿，均是通过调节本地载波的频偏来实现的。当出现大频偏的情况时，由于中频频偏补偿范围是固定不变的，因此，本地载波的频偏的调整范围无法进行大幅度调整，否则将会造成信号的损失。现有技术的频偏补偿范围都在900kHz以内，无法进行大幅度地频偏补偿。

因此，亟需一种可对抗大频偏的频率补偿方法和装置。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可对抗大频偏的频偏补偿装置以及方法。

本发明提供了一种频偏补偿装置，包括：

P1检测解调模块，用于检测DVB-T2信号中的前导符号P1的频偏值；

频率补偿控制装置，将所述频偏值与预定阈值比较，当所述频偏值大于所述预定阈值时，所述频率补偿控制装置调整调谐器的中频频偏补偿值，当所述频偏值不大于所述预定阈值时，所述频率补偿控制装置指示载波补偿装置对本地载波进行频偏补偿；

载波补偿装置，根据所述频率补偿控制装置的指示，对本地载波进行频偏补偿。

在一个实施例中，频偏补偿装置还包括输出所述本地载波的数控振荡器。

在一个实施例中，所述预定阈值根据信号带宽、信号的调制模式和码率、以及信号所希望的初始偏移来确定。

在一个实施例中，频偏补偿装置还包括调谐器，用于将DVB-T2的信号转换成中频信号，其中所述调谐器配置有初始中频频偏值。

在一个实施例中，所述频偏值包括整数频偏和分数频偏。

本发明提供了一种可对抗大频偏的DVB-T2接收机，包括：

频偏补偿装置，包括：

载波补偿装置，根据所述频率补偿控制装置的指示，对本地载波进行频偏补偿；

信道估计及均衡模块，在频域利用导频进行信道估计及信道均衡；

解码模块，对经信道估计并均衡后的信号进行解码。

在一个实施例中，所述频偏补偿装置还包括输出所述本地载波的数控振荡器。

在一个实施例中，所述频偏补偿装置还包括调谐器，用于将DVB-T2的信号转换成中频信号，其中所述调谐器配置有初始中频频偏值。

在一个实施例中，所述频偏值包括整数频偏和分数频偏。

本发明还提供了一种频率补偿方法，包括：

检测DVB-T2信号中的前导符号P1的位置并解调所述前导符号P1中的有效数据；

根据所述有效数据，检测所述前导符号P1是位于DVB-T2信号帧内的T2部分或是FEF部分，并输出P1的频偏值；

将所述频偏值与预定阈值进行比较，当所述频偏值大于所述预定阈值时，调整调谐器的中频频偏补偿值，当所述频偏值不大于所述预定阈值时，对本地载波进行频偏补偿。

在一个实施例中，该方法还包括：

根据所述频偏值获得DVB-T2信号中的数据符号以及该数据符号的频偏；

根据所述数据符号的频偏调整调谐器的中频频偏补偿值。

在一个实施例中，该方法还包括对数据符号进行信道均衡与解码。

在一个实施例中，该方法还包括配置所述调谐器的初始中频频偏值。

根据本发明提供的技术方案，能提供约+/-1500kHz范围的频偏补偿，大大提高了接收机对抗大频偏的性能。而且，在提高大范围的频偏补偿能力时，还保持了信号的完整性。

附图说明

图1示出DVB-T2系统的帧结构；

图2为根据本发明一实施例的频偏补偿装置；

图3示出调谐器频率响应窗口和有效数据的频率响应窗口的关系；

图4A示出根据现有技术在存在较大频偏时有效信号频谱被调谐器截断的情形；

图4B示出根据本发明在存在较大频偏时有效信号未被调谐器截断的情形；以及

图5示出根据本发明的一实施例的频率补偿方法。

具体实施方式

图2为根据本发明一实施例的带有频偏补偿装置的DVB-T2接收机。该接收机包括调谐器21、模拟/数字转换器23、频率补偿控制装置25、数控振荡器22（NCO）、P1检测解调模块29、同步模块28、载波补偿模块27和乘法器26。调谐器21将T2信号转换为具有期望输出频率的信号，例如中频（IF）信号。接收机会为调谐器21设置一初始中频频偏补偿值。然后，模拟/数字转换器（ADC）以预定采样频率将转换的信号数字化。数控振荡器22（NCO）是一个产生本地载波的装置，其输出包括两路正交数字频率输出，数控振荡器22（NCO）是下变频中不可缺少的一个环节。数控振荡器22（NCO）主要由相位累加器和正弦、余弦查找表（Look UpTable，LUT）组成。在每个时钟沿将上次的相位和输入的相位相加得到本次的相位，再根据相位在正弦、余弦查找表（LUT）中查找出对应的正弦和余弦值后将其输出。数控振荡器22的输出与经模拟/数字转换器23转换后的信号经乘法器26相乘，以进行下变频操作。相乘后的信号分为两路，即I路和Q路，分别输入到P1检测解调模块29中。P1检测解调模块29用于检测前导符号P1的位置。P1检测解调模块29还进一步检测所述前导符号P1是位于DVB-T2信号帧内的T2部分或是FEF部分。当判断出P1既不是T2部分中的P1又不是FEF部分中的P1时，P1检测解调模块29丢弃该信号。当判断出P1是T2信号中的P1或是FEF部分中的P1时，P1检测解调模块29解码P1并输出P1的频偏值。在一个实施例中，P1的频偏值包括整数频偏（P1IntegerOffset）和分数频偏（P1Fractional Offset）。同时，P1检测解调模块29将P1的频偏值输出至频率补偿控制装置25。

频率补偿控制装置25根据P1检测解调模块29的输出来判断P1的频偏值是否超出一预定阈值。当频率补偿控制装置25判断P1的频偏值未超出预定阈值，则频率补偿控制装置25指示载波补偿模块27对数控振荡器22产生的本地载波进行频偏补偿。当频率补偿控制装置25判断P1的频偏值超出预定阈值，则频率补偿控制装置25调整调谐器21的中频频偏补偿值，即在前述的初始中频频偏补偿值的基础上进一步调节中频频偏补偿值。在一个实施例中，该预定阈值是根据信号带宽、信号的调制模式和码率、以及所希望的初始偏移来确定的。

需要注意的是，当I路信号和Q路信号在载波补偿装置中存在取反操作时，则对调谐器的中频频偏补偿时也需要取反操作。

在一个实施例中，本发明DVB-T2接收机还包括信道估计及均衡模块以及解码模块。信道估计及均衡模块在频域利用导频进行信道估计，并进行信道均衡，以减小信道影响。在一个实施例中，解码模块可以是前向纠错码解码模块。

本发明相较于现有技术具有明显的优点。DBV-T2的标准信道带宽为8MHz，有效数据的带宽为7.6MHz。图3示调谐器频率响应窗口301（8MHz）和有效数据的频率响应窗口302（7.6MHz）的关系。在理想情况下，发射信号与接收信号之间没有频率偏移，此时，两个频率窗口301、302的中心是重合的。而事实上，信号从发射到接收，总会产生一定的频率偏移，即，调谐器频率响应窗口301与有效数据的频率响应窗口302的中心不重合，即，有效数据的频率响应窗口302会左移或右移。在现有技术中，当有效数据的频率响应窗口302左移或右移的幅度不是很大，即，仍然处于频率响应窗口301的范围之内时，通过对接收机的本地载波频率进行补偿，能使得有效数据的频率响应窗口302与频率响应窗口301的中心重新重叠。然而，当有效数据的频偏过大，即频率响应窗口302左移或右移的幅度过大，以致超出调谐器频率响应窗口301范围之外时，则超出频率响应窗口301之外的那部分就会损失掉，再也无法恢复，以致接收机无法正确解调出全部的信息。这是因为，在现有技术中，频率响应窗口301是无法动态移动的，调谐器21的初始频偏一旦设定，就无法再调节，因此，为了保证信号的完整性，现有技术方案无法实现对抗大频偏。

采用本发明的技术方案解决了上述技术问题。当有效数据的频率响应窗口302左移或右移的幅度过大（即频偏过大时），以致超出调谐器频率响应窗口301范围之外时，本发明通过调节调谐器21的中频频偏补偿值，使得频率响应窗口301也能随之左移或右移，以使得频率响应窗口302的左移或右移始终不超出频率响应窗口301之外，即信号不会有任何损失，因此，发明的技术方案在保证信号的完整性的同时，还能提供可调节的大频偏补偿，以对抗大频偏。在较佳方案中，调整该频率响应窗口301的最佳时机为获得第一次的P1检测结果之后进行调整，以保证信号从一开始就没有任何损失。在一个实施例中，经过扫台后，第一次估计出的调谐器的合适的频偏值可存储下来，使得以后该台不用重新估计频偏值。

图4A示出据现有技术在存在较大频偏时有效信号频谱被调谐器截断的情形。从图中可以看到，由于频偏过大，而调节器的默认中频频偏补偿值无法进行相应调节，使得频谱图中的第一矩形左部缺损，以及第二矩形右部缺失。图4B示出根据本发明在存在较大频偏时有效信号未被调谐器截断的情形。可以看到，由于可以对调谐器的中频频偏补偿值进行动态调节，频谱图得以完整地保留。

图5示出根据本发明的一实施例的频率补偿方法。在步骤501中，对接收信号进行模数转换。在步骤502中，调整调谐器的中频频偏补偿值。在初始情况下，调谐器被配置有一个默认的初始中频频偏补偿值。在步骤503中，对模数转换后的信号进行下变频。在步骤504中，检测P1的位置并解码P1中的有效数据。在步骤505中，判断P1是位于DVB-T2信号帧内的T2部分或是FEF部分。当判断出P1是T2信号中的P1或是FEF部分中的P1时，则执行步骤506，即，输出P1的频偏值。在一个实施例中，P1的频偏值包括整数频偏和分数频偏。当判断出P1既不是T2部分中的P1又不是FEF部分中的P1时，则丢弃该信号。在步骤507中，判断P1的频偏值是否超出一预定阈值；当未超出预定阈值时，调整本地载波频偏值；当超出预定阈值时，调整调谐器的中频频偏补偿值502。在步骤509中，根据P1的频偏值，获得数据符号的频偏值。在步骤512中，输出FFT整数、分数动态频偏值，并返回步骤502。在步骤510中，对获得的数据符号进行均衡和解码。

图5上下文中的方法还可以通过例如计算设备的运算部分执行一系列机器可读指令来实现。虽然其中的步骤依次列出，但是该方法也可以以不同的顺序或作为事件驱动进程实施。这些指令可以存储在各种类型的带有信号或数据存储的一级、二级或三级介质。该介质包括，例如，计算设备的元件可存取的RAM(未示出)或者存储于计算机设备元件中的RAM。无论是包含在RAM、磁盘或其他二级存储介质的指令都可以存储在各种机器可读数据存储介质中，例如DASD存储器(如常规“硬盘驱动器”或RAID阵列)，磁带、电子只读存储器(例如，ROM、EPROM或EEPROM)、闪存卡、光存储设备(例如，CD-ROM、WORM、DVD、数字光带)、纸带穿孔卡、或者包括数字和模拟传输介质的其他适当的数据存储介质。

这里采用的术语和表述方式只是用于描述，并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。

Claims

1.一种频偏补偿装置，适用于一DVB-T2接收机，该DVB-T2接收机的调谐器将接收的DVB-T2信号转换成中频信号，且配置有初始中频频偏补偿值，其特征在于，所述频偏补偿装置包括：

频率补偿控制装置，将所述频偏值与预定阈值比较，当所述频偏值大于所述预定阈值时，所述频率补偿控制装置调整所述调谐器的中频频偏补偿值，当所述频偏值不大于所述预定阈值时，所述频率补偿控制装置指示载波补偿装置对本地载波进行频偏补偿；

2.如权利要求1所述的频偏补偿装置，其特征在于，还包括输出所述本地载波的数控振荡器。

3.如权利要求1所述的频偏补偿装置，其特征在于，所述预定阈值根据信号带宽、信号的调制模式和码率、以及所希望的初始偏移来确定。

4.如权利要求1所述的频偏补偿装置，其特征在于，所述频偏值包括整数频偏和分数频偏。

5.一种DVB-T2接收机，包括：

调谐器，用于将DVB-T2的信号转换成中频信号，其中所述调谐器配置有初始中频频偏补偿值；

频偏补偿装置，包括：

解码模块，对经信道估计并均衡后的信号进行解码。

6.如权利要求5所述的DVB-T2接收机，其特征在于，所述频偏补偿装置还包括输出所述本地载波的数控振荡器。

7.如权利要求5所述的DVB-T2接收机，其特征在于，所述预定阈值根据信号带宽、信号的调制模式和码率、以及所希望的初始偏移来确定。

8.如权利要求5所述的DVB-T2接收机，其特征在于，所述频偏值包括整数频偏和分数频偏。

9.一种频率补偿方法，适用于一DVB-T2接收机，该DVB-T2接收机的调谐器将接收的DVB-T2信号转换成中频信号，该方法包括：

配置调谐器的初始中频频偏补偿值；

将所述频偏值与预定阈值进行比较，当所述频偏值大于所述预定阈值时，调整所述调谐器的中频频偏补偿值，当所述频偏值不大于所述预定阈值时，对本地载波进行频偏补偿。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

对所述的数据符号进行均衡和解码。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预定阈值根据信号带宽、信号的调制模式和码率、以及所希望的初始偏移来确定。