CN103812813B - 基于软件定义无线电cmmb解调器的时域同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于软件定义无线电CMMB解调器的时域同步方法，包括以下步骤：1)数字前端接收信号，完成信号的A/D转换和信号采样量化；2)数字前端将采样后数据储存入乒乓缓存器中，并通过计数器对存入乒乓缓存器的采样后数据进行计数；3)对乒乓缓存器中的数据进行同步帧位置估算及频偏补偿运算；4)根据乒乓缓存器中的数据和频偏补偿运算后的数据计算准确的同步帧位置，并输出信道比和FFT长度用于后续的数据处理。与现有技术相比，本发明具有有利于多标准扩展、适用性广等优点。

Description

基于软件定义无线电CMMB解调器的时域同步方法

技术领域

本发明涉及一种无线电通信技术领域中的信号处理方法，尤其是涉及一种基于软件定义无线电CMMB解调器的时域同步方法。

背景技术

CMMB(中国移动多媒体广播)是我国自主知识产权的一个移动多媒体广播标准。目前基于CMMB标准提供的电视节目已经覆盖了我国800多个大中城市。CMMB数字电视接收机也受到了广泛的欢迎。

由于CMMB数字电视在中国覆盖广泛，目前正逐渐被世界车载多媒体供应商集成在其产品中，并配置在世界大品牌车辆上。但由于这些车辆除销售向中国市场外，还覆盖世界其他市场，所以车载数字电视供应商急需一种使用相同硬件以实现不同国家数字电视标准的方案。

目前国内的CMMB解调器供应商提供的方案基本上有两种，一种是只包含CMMB一种制式的解调模块，另一种是包含中国目前的2种或几种方案。而这两种方案都是使用硬件芯片实现。大大增加了平台向全世界供应的成本，不适合国际厂商采购。

而基于软件定义无线电的设计中，由于CMMB是中国自主知识产权的标准，其标准设计与国际上其他标准略有不同，导致其他标准的方法无法直接移植到基于软件定义无线电的CMMB接收模块中。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有利于多标准扩展、适用性广的基于软件定义无线电CMMB解调器的时域同步方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于软件定义无线电CMMB解调器的时域同步方法，包括以下步骤：

1)数字前端接收信号，完成信号的A/D转换和信号采样量化；

2)数字前端将采样后数据储存入乒乓缓存器中，并通过计数器对存入乒乓缓存器的采样后数据进行计数；

3)对乒乓缓存器中的数据进行同步帧位置估算及频偏补偿运算；

4)根据乒乓缓存器中的数据和频偏补偿运算后的数据计算准确的同步帧位置，并输出信道比和FFT长度用于后续的数据处理。

所述的步骤3)具体包括以下步骤：

31)提取乒乓缓存器中的数据进行自相关运算，并利用自相关运算得到的结果分别进行同步帧位置粗同步估计运算、当前信道信噪比粗估计运算和当前信道小数频偏粗估计运算；

32)根据同步帧位置粗同步估计运算和当前信道信噪比粗估计运算的结果进行互相关开窗位置的估计运算，同时根据当前信道信噪比粗估计运算的结果确定的整数频偏可能范围；

33)对当前信道小数频偏粗估计运算得到的结果进行小数频偏补偿运算；

34)根据互相关开窗位置的估计运算结果，对步骤33)得到的数据进行同步帧提取运算，确定同步帧的范围，并从乒乓缓存器中提取多于同步信号长度的数据；

35)根据步骤32)中确定的整数频偏可能范围对本地同步信号缓存器中预先存储的本地同步信号进行扫频运算，并将扫频后的结果与步骤34)中提取出的多于同步信号长度的数据进行互相关运算；

36)利用互相关运算结果进行整数频偏估计运算和同步帧头准确位置运算；

37)整数频偏估计运算的结果和步骤31)中得到的当前信道小数频偏粗估计运算结果进行小数频偏补偿运算，并将运算结果输入FFT信息读取单元；

38)同步帧头准确位置运算的结果返回给计数器，调整计数器参数。

所述的步骤4)具体包括以下步骤：

41)FFT信息读取单元根据计数器的起始位置读取乒乓缓存器中FFT长度及循环前缀数据，并对循环前缀数据进行自相关运算；

42)根据自相关运算结果进行FFT帧头位置估计运算、SNR估计调整运算和小数频偏估计修正运算；

43)将FFT帧头位置估计运算结果返回给计数器进行计数器起始位置调整，将SNR估计调整运算结果输出用于后续的数据处理，将小数频偏估计修正运算结果进行进一步的频偏补偿后返回FFT信息读取单元；

44)从FFT信息读取单元中提取并输出FFT长度用于后续的数据处理。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、有利于多标准扩展：基于软件定义无线电平台的设计，有利于对现有多无线标准的单平台集成，也有利于对未来标准的快速实现。

二、对系统资源需求降低：利用CMMB标准在设计上的优势，尽量把信道的处理工作放在时域部分处理，从而大大减少频域部分的工作量，从而节省系统资源。

三、易于根据不同需求升级系统：对于车载系统而言，不同车型，不同使用场景下，对系统要求是有明显变化的，本发明可以根据不同需求进行模块配置和优化，进而满足多元化的用户需求。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种基于软件定义无线电CMMB解调器的时域同步方法，包括以下步骤：

1)数字前端接收信号，完成信号的A/D转换和信号采样量化。

2)数字前端将采样后数据储存入乒乓缓存器中，并通过计数器对存入乒乓缓存器的采样后数据进行计数。

3)对乒乓缓存器中的数据进行同步帧位置估算及频偏补偿运算，具体包括以下步骤：

31)提取乒乓缓存器中的数据进行自相关运算，并利用自相关运算得到的结果分别进行同步帧位置粗同步估计运算、当前信道信噪比(SNR)粗估计运算和当前信道小数频偏粗估计运算；

自相关运算，截取定长度N数据(大于4096个采样点，具体长度可以根据系统能力改变)Data(1:N)。

Q(m)＝max[sum[Data((1+n):(2048+n)).*conj(Data((1+n+2048):(n+4096)))]]/sum[Data((1+n):(2048+n)).*conj(Data((1+n):(2048+n)))]；其中n＝[0:(N-4096)]，Q为所得值，m为所得相关最大值位置。

信噪比粗估计可以根据Q得出N(frac)。

小数频偏粗估计可以根据arg(Q(m))得到w(frac)。

32)根据同步帧位置粗同步估计运算和当前信道信噪比粗估计运算的结果进行互相关开窗位置的估计运算，同时根据当前信道信噪比粗估计运算的结果确定的整数频偏可能范围；

互相关开窗位置的估计运算：根据Q对应的采样点位置m和Q值，参照系统中选用时钟的硬件误差范围，可以求出开窗误差范围估计+/-w。

取Data(1+q-w)：(1+q+2048+w)作为开窗部分的数据。

33)对当前信道小数频偏粗估计运算得到的结果进行小数频偏补偿运算，Datanew＝Data*e^w(frac)t；

34)根据互相关开窗位置的估计运算结果，对步骤33)得到的数据进行同步帧提取运算，Databuffer＝Datanew[(1+q-w):(1+q+2048+w)]，确定同步帧的范围，并从乒乓缓存器中提取多于同步信号长度的数据；

35)根据步骤32)中确定的整数频偏可能范围对本地同步信号缓存器中预先存储的本地同步信号进行扫频运算，并将扫频后的结果与步骤34)中提取出的多于同步信号长度的数据进行互相关运算，互相关运算：

P(j)＝max[sum[Data((1+q-w+n):(2048+q-w+n)).*conj(local(1:2048))]/sum[local(1:2048).*conj(local(1:2048))]]；n＝(0:2*w)；

36)利用互相关运算结果进行整数频偏估计运算和同步帧头准确位置运算，步骤35)中j就是同步帧头位置，所得f(int)就是整数频偏；

37)整数频偏估计运算的结果和步骤31)中得到的当前信道小数频偏粗估计运算结果进行小数频偏补偿运算，并将运算结果输入FFT信息读取单元；

38)同步帧头准确位置运算的结果返回给计数器，调整计数器参数。

4)根据乒乓缓存器中的数据和频偏补偿运算后的数据计算准确的同步帧位置，并输出信道比和FFT长度用于后续的数据处理，具体包括以下步骤：

41)FFT信息读取单元根据计数器的起始位置读取乒乓缓存器中FFT长度及循环前缀数据，并对循环前缀数据进行自相关运算，采样点长度变更为512；

42)将获取采样点的寄存器位置变为帧头数据位置，根据自相关运算结果进行FFT帧头位置估计运算、SNR估计调整运算和小数频偏估计修正运算；

43)将FFT帧头位置估计运算结果返回给计数器进行计数器起始位置调整，将SNR估计调整运算结果输出用于后续的数据处理，将小数频偏估计修正运算结果进行进一步的频偏补偿后返回FFT信息读取单元；

44)从FFT信息读取单元中提取并输出FFT长度用于后续的数据处理。

这样利用这个时域同步完成信道时域和频域的估计和补偿。极大的减轻了整个系统在频域处理上的工作量。

Claims (2)

1.一种基于软件定义无线电CMMB解调器的时域同步方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)数字前端接收信号，完成信号的A/D转换和信号采样量化；

2)数字前端将采样后数据储存入乒乓缓存器中，并通过计数器对存入乒乓缓存器的采样后数据进行计数；

3)对乒乓缓存器中的数据进行同步帧位置估算及频偏补偿运算；

4)根据乒乓缓存器中的数据和频偏补偿运算后的数据计算准确的同步帧位置，并输出信噪比和FFT长度用于后续的数据处理；

所述的步骤3)具体包括以下步骤：

31)提取乒乓缓存器中的数据进行自相关运算，并利用自相关运算得到的结果分别进行同步帧位置粗同步估计运算、当前信道信噪比粗估计运算和当前信道小数频偏粗估计运算；

32)根据同步帧位置粗同步估计运算和当前信道信噪比粗估计运算的结果进行互相关开窗位置的估计运算，同时根据当前信道信噪比粗估计运算的结果确定的整数频偏可能范围；

33)对当前信道小数频偏粗估计运算得到的结果进行小数频偏补偿运算；

34)根据互相关开窗位置的估计运算结果，对步骤33)得到的数据进行同步帧提取运算，确定同步帧的范围，并从乒乓缓存器中提取多于同步信号长度的数据；

35)根据步骤32)中确定的整数频偏可能范围对本地同步信号缓存器中预先存储的本地同步信号进行扫频运算，并将扫频后的结果与步骤34)中提取出的多于同步信号长度的数据进行互相关运算；

36)利用互相关运算结果进行整数频偏估计运算和同步帧头准确位置运算；

37)整数频偏估计运算的结果和步骤31)中得到的当前信道小数频偏粗估计运算结果进行小数频偏补偿运算，并将运算结果输入FFT信息读取单元；

38)同步帧头准确位置运算的结果返回给计数器，调整计数器参数。

2.根据权利要求1所述的一种基于软件定义无线电CMMB解调器的时域同步方法，其特征在于，所述的步骤4)具体包括以下步骤：

41)FFT信息读取单元根据计数器的起始位置读取乒乓缓存器中FFT长度及循环前缀数据，并对循环前缀数据进行自相关运算；

42)根据自相关运算结果进行FFT帧头位置估计运算、SNR估计调整运算和小数频偏估计修正运算；

43)将FFT帧头位置估计运算结果返回给计数器进行计数器起始位置调整，将SNR估计调整运算结果输出用于后续的数据处理，将小数频偏估计修正运算结果进行进一步的频偏补偿后返回FFT信息读取单元；

44)从FFT信息读取单元中提取并输出FFT长度用于后续的数据处理。