CN104735012B - 数字无线通信系统接收端首径位置检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字无线通信系统接收端首径位置检测装置，选取作为帧头训练信号的二段重复同步信号，分别做FFT后获得频域数据序列R1(i)、R2(i)，用本地序列分别X(i)和R1(i)、R2(i)相乘，得到H1(i)、H2(i)，H1(i)、H2(i)分别做IFFT变换得到h1(i)、h2(i)，分别对h1(i)、h2(i)进行寻找底部噪声的操作，得到相应底部噪声σ1、σ2,以相应底部噪声σ1、σ2为参考计算得到相应门限thr1、thr2分别对h1(i)、h2(i)进行挑选得到相应有效位置p1(i)、p2(i)，通过比较相同有效位置上的h1(i)和h2(i)的模值大小来判定首径位置。本发明能在大时延信道条件下准确检测数字无线通信系统接收端的首径位置。
Description
技术领域
本发明及数字通信技术，特别是涉及一种数字无线通信系统接收端首径位置检测装置。
背景技术
在我国的CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting，中国移动多媒体广播电视系统)标准中，定义了一系列和移动多媒体广播信道物理层传输有关的信号帧结构、信道编码技术、调制技术等。如图1所示，在CMMB标准中，物理层信号由帧长为1秒的广播信道帧组成，每个广播信道帧又平分成40个等长的时隙，每个时隙由信标和53个OFDM符号构成,信标由发射机标识信号以及2个完全相同的同步信号构成。同步信号是2048样点的OFDM(Orthogonal frequency-division multiplexing,正交频分复用)符号，子载波上的调制信号为已知的BPSK(Binary Phase Shift Keying，二相相移键控)数字调制信号，这一信号可以用来同步和信道估计等。
传统方法可以根据长度为2048样点的同步信号来获得2048点时域信道估计，然后根据时域信道估计的结果判定出首径位置，但是这一方法不能处理时延扩展超过1024样点的情况。这里举一例来说明：
如图2所示，时域信道估计的结果中有二个回波(回波1和回波2)。
有二种可能的情况：
情况1,如图2中虚线箭头所示，回波1为首径，回波2为尾径,对应的时延扩展长度超过1024点；
情况2,如图2中实线箭头所示，回波2为首径，回波1为尾径,对应的时延扩展长度小于1024点；
以上二种情况都对应同一个时域信道估计结果，这是一个多对一的映射关系，因此如果反过来根据时域信道估计结果是无法判定出到底哪种情况。只有进一步限定时延扩展不超过1024点，那么情况二就是唯一的可能，这样才能形成一对一的映射关系。
遗憾的是由于地面无线传输环境复杂多变(尤其是在城市中)，经多次反射传播有可能引入长时延多径。更重要的是在例如CMMB广播系统中，因为采用SFN(单频网)方式布网，再加上众多的补点发射站，接收机可能同时接收到来自多个发射站或转发站的信号，这些发射站或转发站距离接收机远近不同再加上转发站不可避免地会带来额外时延，使得信道时延非常大。所有这些因素会导致信道时延扩展非常大，可能会超过1024点。
另一方面，在一些信号站布网较少的地区，时延扩展又不会超过1024点。
这就需要一种无论实际情况如何，即使是在大时延信道条件下(对于CMMB系统，时延扩展长度超过1024点)也能准确检测首径位置的装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，能在大时延信道条件下准确检测数字无线通信系统接收端的首径位置。
为解决上述技术问题，本发明提供的数字无线通信系统接收端首径位置检测装置，数字无线通信系统采用二段重复同步信号作为帧头训练信号，每段同步信号的长度为L,L为正整数；数字无线通信系统接收端首径位置检测装置包括第一FFT模块、第二FFT模块、第一乘法器、第二乘法器、第一IFFT、第二IFFT模块、首径位置判断模块；
所述第一FFT模块，用于对输入的第一段同步信号，进行快速傅立叶变换，输出频域信号记为R1(i)，i为0到L-1的整数；
所述第二FFT模块，用于对输入的第二段同步信号，进行快速傅立叶变换，输出频域信号记为R2(i)；
所述第一乘法器，用本地同步序列和R1(i)相乘，得到H1(i)；
所述第二乘法器，用本地同步序列和R2(i)相乘，得到H2(i)；
所述第一IFFT模块，用于将输入的H1(i)进行快速逆傅立叶变换，输出时域信号记为h1(i)；
所述第二IFFT模块，用于将输入的H2(i)进行快速逆傅立叶变换，输出时域信号记为h2(i)；
所述首径位置判断模块，包括底部噪声确定单元、有效位置挑选单元、首径位置判定单元；
所述底部噪声确定单元，对h1(i)进行寻找底部噪声的操作，得到第一底部噪声，对h2(i)进行寻找底部噪声的操作，得到第二底部噪声；
所述有效位置挑选单元，以第一底部噪声为参考计算得到第一门限，根据第一门限对h1(i)进行挑选得到有效位置p1(i)，大于第一门限的h1(i)所对应位置，记为有效位置p1(i)；以第二底部噪声为参考计算得到第二门限，根据第二门限对h2(i)进行挑选得到有效位置p2(i)，大于第二门限的h2(i)所对应的位置，记为有效位置p2(i)；
所述首径位置判定单元，通过比较相同位置的P1(i)和P2(i)所对应的h1(i)和h2(i)的模值大小来判定首径位置。
较佳的，第一门限为第一底部噪声的ratio倍，第二门限为第二底部噪声的ratio倍，ratio为可配置参数，ratio大于1。
较佳的，所述首径位置判断模块，包括FIFO存储器、取模值模块、减法器、累加器、寻找最小值模块；
所述FIFO存储器，初值为0，长度为M，M为小于L的正整数；
所述取模值模块，用于取数据序列h(i)的模值，将该模值输出到所述减法器，并存储到所述FIFO存储器；
所述减法器，用于将取模值模块传送来的h(i)的模值与FIFO存储器的输出相减，输出差值到所述累加器；
所述累加器，将累加的结果输出到所述寻找最小值模块；
所述寻找最小值模块，以第M个累加结果之后的各个累加结果中的最小值的作为当前底部噪声；
h(i)为h1(i)，底部噪声为第一底部噪声；或者h(i)为h2(i)，底部噪声为第二底部噪声。
较佳的，数字无线通信系统为中国移动多媒体广播电视系统；
L为2048；
M为或
较佳的，所述首径位置判定单元，通过比较相同位置的P1(i)和P2(i)所对应的h1(i)和h2(i)的模值大小来判定首径位置的过程如下：
一.将2048点区间等分成四段:第一段[0～511]，第二段[512～1023]，第三段[1024～1535],第四段[1536～2047]，第一段对应第一因子K1,第二段对应第二因子K2,第三段对应第三因子K3，第一段对应第四因子K4，K1、K2、K3、K4为可配置因子；
二.i＝0；
三.判断是否存在有效位置p1(i)；
四.如果存在有效位置p1(i)，则进行步骤五，否则i自加1，进行步骤三；
五.取出有效位置P1(i)和所对应的h1(i)的模值；
六.如果存在有效位置P2(i)，则进行步骤七，否则位置P1(i)上的径为首径，进行步骤十；
七.取出有效位置P2(i)和所对应的h2(i)的模值；
八.判断P1(i)属于哪一段区间，如果属于第一段则取因子K＝K1,如果属于第二段则取因子K＝K2,如果属于第三段则取因子K＝K3,如果属于第四段则取因子K＝K4；
九.如果|h1(i)|小于等于|h2(i)|*K，则P2(i)上的径为首径，进行步骤十；否则i自加1，进行步骤三；
十.输出首径位置，结束。
本发明的数字无线通信系统接收端首径位置检测装置，在时延扩展不超过一段同步信号的序列长度条件下，准确地检测前向多径，即使是在大时延信道条件下，也能准确检测首径位置的装置，可以为后继信道估计模块的跟踪提供准确的首径位置；本发明的数字无线通信系统接收端首径位置检测装置，适用于任何采用二段重复同步信号作为帧头训练信号的数字无线通信系统，特别适用于CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting，中国移动多媒体广播电视系统)。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是在CMMB标准中的广播信道帧结构示意图；
图2是时域信道估计的结果示意图；
图3是本发明的数字无线通信系统接收端首径位置检测装置一实施例结构图；
图4是本发明的数字无线通信系统接收端首径位置检测装置一实施例的首径位置判断模块中寻找底部噪声的过程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
数字无线通信系统接收端首径位置检测装置，如图3所示，包括：第一FFT(快速傅立叶变换)模块、第二FFT模块、第一乘法器、第二乘法器、第一IFFT(快速逆傅立叶变换)模块、第二IFFT模块、首径位置判断模块；
数字无线通信系统采用二段重复同步信号作为帧头训练信号，每段同步信号的长度为L,L为正整数，i为0到L-1的整数；
所述第一FFT模块，用于对输入的第一段同步信号，进行快速傅立叶变换，输出频域信号记为R1(i)；
所述第二FFT模块，用于对输入的第二段同步信号，进行快速傅立叶变换，输出频域信号记为R2(i)；
所述第一乘法器，用本地同步序列X(i)和R1(i)相乘，得到H1(i)；
所述第二乘法器，用本地同步序列X(i)和R2(i)相乘，得到H2(i)；
所述第一IFFT模块，用于将输入的H1(i)进行快速逆傅立叶变换，输出时域信号记为h1(i)；
所述第二IFFT模块，用于将输入的H2(i)进行快速逆傅立叶变换，输出时域信号记为h2(i)；
所述首径位置判断模块，包括底部噪声确定单元、有效位置挑选单元、首径位置判定单元；
所述底部噪声确定单元，对h1(i)进行寻找底部噪声的操作，得到第一底部噪声σ1，对h2(i)进行寻找底部噪声的操作，得到第二底部噪声σ2；
所述有效位置挑选单元，以第一底部噪声σ1为参考计算得到第一门限thr1，根据第一门限thr1对h1(i)进行挑选得到有效位置p1(i)，大于第一门限thr1的h1(i)所对应位置，记为有效位置p1(i)；以第二底部噪声σ2为参考计算得到第二门限thr2，根据第二门限thr2对h2(i)进行挑选得到有效位置p2(i)，大于第二门限thr2的h2(i)所对应的位置，记为有效位置p2(i)；
所述首径位置判定单元，通过比较相同位置的P1(i)和P2(i)所对应的h1(i)和h2(i)的模值大小来判定首径位置。
较佳的，第一门限thr1为第一底部噪声σ1的ratio倍，第二门限thr2为第二底部噪声σ2的ratio倍，ratio为可配置参数，ratio大于1。
实施例一的数字无线通信系统接收端首径位置检测装置，在时延扩展不超过一段同步信号的序列长度条件下，准确地检测前向多径，即使是在大时延信道条件(对于CMMB系统，时延扩展长度超过1024点)下，也能准确检测首径位置的装置，可以为后继信道估计模块的跟踪提供准确的首径位置；实施例一的数字无线通信系统接收端首径位置检测装置，适用于任何采用二段重复同步信号作为帧头训练信号的数字无线通信系统，特别适用于CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting，中国移动多媒体广播电视系统)。
实施例二
基于实施例一的数字无线通信系统接收端首径位置检测装置，所述首径位置判断模块，包括FIFO(先进先出)存储器、取模值模块、减法器、累加器、寻找最小值模块；所述首径位置判断模块对h(i)进行寻找底部噪声σ的过程如图4所示：
所述FIFO存储器，初值为0，长度为M，M为小于L的正整数；
所述取模值模块，用于取数据序列h(i)的模值，将该模值输出到所述减法器，并存储到所述FIFO存储器；
所述减法器，用于将取模值模块传送来的h(i)的模值与FIFO存储器的输出相减，输出差值到所述累加器；
所述累加器，将累加的结果输出到所述寻找最小值模块；
所述寻找最小值模块，以第M个累加结果之后的各累加结果中的最小值的作为当前底部噪声σ；
h(i)为h1(i)，底部噪声为第一底部噪声σ1；或者h(i)为h2(i)，底部噪声σ为第二底部噪声σ2。
实施例三
基于实施例二的数字无线通信系统接收端首径位置检测装置，数字无线通信系统为CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting，中国移动多媒体广播电视系统)；L为2048，M为或
所述首径位置判定单元，通过比较相同位置的P1(i)和P2(i)所对应的h1(i)和h2(i)的模值大小来判定首径位置的过程如下：
一.将2048点区间等分成四段:第一段[0～511]，第二段[512～1023]，第三段[1024～1535],第四段[1536～2047]，第一段对应第一因子K1,第二段对应第二因子K2,第三段对应第三因子K3，第一段对应第四因子K4，K1、K2、K3、K4为可配置因子；
二.i＝0；
三.判断是否存在有效位置p1(i)；
四.如果存在有效位置p1(i)，则进行步骤五，否则i自加1，进行步骤三；
五.取出有效位置P1(i)和所对应的h1(i)的模值；
六.如果存在有效位置P2(i)，则进行步骤七，否则位置P1(i)上的径为首径，进行步骤十；
七.取出有效位置P2(i)和所对应的h2(i)的模值；
八.判断P1(i)属于哪一段区间，如果属于第一段则取因子K＝K1,如果属于第二段则取因子K＝K2,如果属于第三段则取因子K＝K3,如果属于第四段则取因子K＝K4；
九.如果|h1(i)|小于等于|h2(i)|*K，则P2(i)上的径为首径，进行步骤十；否则i自加1，进行步骤三；
十.输出首径位置，结束。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (5)
1.一种数字无线通信系统接收端首径位置检测装置，数字无线通信系统采用二段重复同步信号作为帧头训练信号，每段同步信号的长度为L,L为正整数；其特征在于，数字无线通信系统接收端首径位置检测装置包括第一FFT模块、第二FFT模块、第一乘法器、第二乘法器、第一IFFT、第二IFFT模块、首径位置判断模块；
所述第一FFT模块，用于对输入的第一段同步信号，进行快速傅立叶变换，输出频域信号记为R1(i)，i为0到L-1的整数；
所述第二FFT模块，用于对输入的第二段同步信号，进行快速傅立叶变换，输出频域信号记为R2(i)；
所述第一乘法器，用本地同步序列和R1(i)相乘，得到H1(i)；
所述第二乘法器，用本地同步序列和R2(i)相乘，得到H2(i)；
所述第一IFFT模块，用于将输入的H1(i)进行快速逆傅立叶变换，输出时域信号记为h1(i)；
所述第二IFFT模块，用于将输入的H2(i)进行快速逆傅立叶变换，输出时域信号记为h2(i)；
所述首径位置判断模块，包括底部噪声确定单元、有效位置挑选单元、首径位置判定单元；
所述底部噪声确定单元，对h1(i)进行寻找底部噪声的操作，得到第一底部噪声，对h2(i)进行寻找底部噪声的操作，得到第二底部噪声；
所述有效位置挑选单元，以第一底部噪声为参考计算得到第一门限，根据第一门限对h1(i)进行挑选得到有效位置p1(i)，大于第一门限的h1(i)所对应位置，记为有效位置p1(i)；以第二底部噪声为参考计算得到第二门限，根据第二门限对h2(i)进行挑选得到有效位置p2(i)，大于第二门限的h2(i)所对应的位置，记为有效位置p2(i)；
所述首径位置判定单元，通过比较相同位置的P1(i)和P2(i)所对应的h1(i)和h2(i)的模值大小来判定首径位置。
2.根据权利要求1所示的数字无线通信系统接收端首径位置检测装置，其特征在于，
第一门限为第一底部噪声的ratio倍，第二门限为第二底部噪声的ratio倍，ratio为可配置参数，ratio大于1。
3.根据权利要求2所示的数字无线通信系统接收端首径位置检测装置，其特征在于，
所述首径位置判断模块，包括FIFO存储器、取模值模块、减法器、累加器、寻找最小值模块；
所述FIFO存储器，初值为0，长度为M，M为小于L的正整数；
所述取模值模块，用于取数据序列h(i)的模值，将该模值输出到所述减法器，并存储到所述FIFO存储器；
所述减法器，用于将取模值模块传送来的h(i)的模值与FIFO存储器的输出相减，输出差值到所述累加器；
所述累加器，将累加的结果输出到所述寻找最小值模块；
所述寻找最小值模块，以第M个累加结果之后的各个累加结果中的最小值的作为当前底部噪声；
h(i)为h1(i)，底部噪声为第一底部噪声；或者h(i)为h2(i)，底部噪声为第二底部噪声。
4.根据权利要求3所示的数字无线通信系统接收端首径位置检测装置，其特征在于，
数字无线通信系统为中国移动多媒体广播电视系统；
L为2048；
M为或
5.根据权利要求4所示的数字无线通信系统接收端首径位置检测装置，其特征在于，
所述首径位置判定单元，通过比较相同位置的P1(i)和P2(i)所对应的h1(i)和h2(i)的模值大小来判定首径位置的过程如下：
一.将2048点区间等分成四段:第一段[0～511]，第二段[512～1023]，第三段[1024～1535],第四段[1536～2047]，第一段对应第一因子K1,第二段对应第二因子K2,第三段对应第三因子K3，第一段对应第四因子K4，K1、K2、K3、K4为可配置因子；
二.i＝0；
三.判断是否存在有效位置p1(i)；
四.如果存在有效位置p1(i)，则进行步骤五，否则i自加1，进行步骤三；
五.取出有效位置P1(i)和所对应的h1(i)的模值；
六.如果存在有效位置P2(i)，则进行步骤七，否则位置P1(i)上的径为首径，进行步骤十；
七.取出有效位置P2(i)和所对应的h2(i)的模值；
八.判断P1(i)属于哪一段区间，如果属于第一段则取因子K＝K1,如果属于第二段则取因子K＝K2,如果属于第三段则取因子K＝K3,如果属于第四段则取因子K＝K4；
九.如果|h1(i)|小于等于|h2(i)|*K，则P2(i)上的径为首径，进行步骤十；否则i自加1，进行步骤三；
十.输出首径位置，结束。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
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Effective date of registration: 20151111 Address after: 214072 Jiangsu province Wuxi Liyuan Development Zone Hubin District 530 Building 1 room 1203 No. twelve Applicant after: JIANGSU MAXSCEND TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 201203, room 50, 202 Xia Xia Road, Shanghai, Pudong New Area Applicant before: Maxscend Technologies Inc. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 214072 Jiangsu province Wuxi Liyuan Development Zone Hubin District 530 Building 1 room 1203 No. twelve Applicant after: Jiangsu Zhuo Sheng microelectronics Limited by Share Ltd Address before: 214072 Jiangsu province Wuxi Liyuan Development Zone Hubin District 530 Building 1 room 1203 No. twelve Applicant before: JIANGSU MAXSCEND TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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