CN1574847A - 数字广播接收机的码元定时偏移估计器及其方法 - Google Patents

Abstract

一种可应用于具有多电平的信号的码元定时偏移估计器及其方法。码元定时偏移估计器包括：误差测量单元，用于使用在输入采样信号中的中间采样信号和预测出的中间采样信号的幅度来测量定时误差；2－下采样单元，用于以2为倍率下采样来提取关于中间采样信号的测量出的定时误差；和环路滤波器，用于使用提取出的定时误差来估计码元定时偏移。

Description

数字广播接收机的码元定时偏移估计器及其方法

                         技术领域

本发明通常涉及一种数字广播接收机。本发明尤其涉及这样一种用于补偿码元定时偏移的码元定时偏移估计器及其码元定时偏移估计方法。

                         背景技术

通常，Gardener算法用于估计码元定时偏移。与二进制移相键控(BPSK)或者正交移相键控(QPSK)相似，Gardener算法使用下面的公式1基本地恢复具有2电平的信号的定时。

[公式1]

err_T＝u(n-1){u(n)-u(n-2)}

在公式1中，u(n-1)表示关于变化的采样信号之间的中间采样信号(middle-sampling)的幅度。对于具有2电平的信号，中间采样信号的幅度始终是‘0’。如果u(n-1)不为‘0’，定时误差就存在，并且u(n-1)变为定时误差的幅度。

u(n)-u(n-2)反映关于中间采样信号的前采样信号和后采样信号之间的幅度差，并且表示定时误差的斜率。

参照公式1，即使在前采样信号和后采样信号之间有幅度差，当中间采样信号的幅度为‘0’时，定时误差也不存在。当中间采样信号的幅度是某一值时，相应的定时误差就存在。

图1示出关于具有2电平的信号的Gardener算法的过程。

参照图1，A部分显示了当没有码元定时偏移时的情形。在A部分中，因为中间采样信号的幅度为‘0’，即使前采样信号和后采样信号的幅度变化，定时误差也被测量为‘0’。

B部分显示了当接收到的信号被延迟码元定时偏移时的情形。在B部分中，中间采样信号具有某一幅度。因此，通过将中间采样信号的幅度与前采样信号和后采样信号之间的幅度差相乘来测量定时误差。测量出的定时误差是用于估计码元定时偏移的基础。

但是，当使用如M进制正交幅度调制(M-QAM)和时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)的调制方法并且信号具有多电平时，由于噪声如抖动而使Gardener算法不能精确地估计码元定时偏移。

图2示出当使用Gardener算法并且信号具有8电平时的码元定时偏移的估计。

如图2所示，C和D部分显示了当没有码元定时偏移时的情形。当使用Gardener算法用于估计定时误差时，在C部分中的中间采样信号的幅度为‘0’，而在D部分中的中间采样信号的幅度为某一值。其结果是，即使在D部分中没有定时误差，也能测量出相应的定时误差。当估计出码元定时偏移时，测量出的定时误差变为抖动分量。因此，不能精确地估计码元定时偏移。

                         发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种通过将具有多电平信号的数字接收机中的抖动减到最少而能够精确地估计码元定时偏移的码元定时偏移估计器及其码元定时偏移估计方法。

根据本发明的一个方面，码元定时偏移估计器包括：误差测量单元，用于使用在输入采样信号中的中间采样信号和预测出的中间采样信号的幅度来测量定时误差；2-下采样单元，用于以2为倍率下采样来提取关于中间采样信号的测量出的定时误差；和环路滤波器，用于使用提取出的定时误差来估计码元定时偏移。

由下式确定在误差测量单元中被测量的定时误差err：

$\mathrm{err}=\{u(n-1)-\frac{1}{2}[u\left(n\right)+u(n-2)\left]\right\}\×\{u\left(n\right)-u(n-2)\}$

其中，u(n)表示输入信号。

由下式确定在误差测量单元中被测量的定时误差err：

err＝{u(n-1)-[...u(n)·corf(n)+u(n-2)·corf(n-2)...]}×{u(n)-u(n-2)}

其中，u(n)表示输入信号，并且corf(n)表示脉冲整形滤波器第n个抽头的系数。

根据本发明的另一个方面，码元定时偏移估计方法包括：误差测量步骤，用于使用在输入采样信号中的中间采样信号和预测出的中间采样信号的幅度来测量定时误差；下采样步骤，用于以2为倍率下采样来提取关于中间采样信号的测量出的定时误差；和用于使用提取出的定时误差来估计码元定时偏移的步骤。

由下式确定在误差测量步骤中被测量的定时误差err：

$\mathrm{err}=\{u(n-1)-\frac{1}{2}[u\left(n\right)+u(n-2)\left]\right\}\×\{u\left(n\right)-u(n-2)\}$

其中，u(n)表示输入信号。

由下式确定在误差测量步骤中被测量的定时误差err：

err＝{u(n-1)-[...u(n)·corf(n)+u(n-2)·corf(n-2)...]}×{u(n)-u(n-2)}

其中，u(n)表示输入信号，并且corf(n)表示脉冲整形滤波器第n个抽头的系数。

因此，相对于输入信号预测中间采样信号，并且通过比较预测出的中间采样信号和实际的采样信号来测量定时误差。其结果是，在具有多电平信号的接收机中可以精确地补偿码元定时偏移。

                         附图说明

通过结合附图对下面的详细描述阅读后，本发明的上述目的和其他的特性、优点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出关于具有2电平的信号的Gardener算法过程的视图；

图2是示出关于具有8电平的信号的Gardener算法过程的视图；

图3是示出根据本发明实施例的码元定时偏移估计器的示意方框图；和

图4是示出根据本发明实施例的码元定时偏移估计方法的流程图。

                       具体实施方式

现在详细描述本发明的实施例，在附图中示出了本发明的实例。通过参照附图对实施例进行以下描述来解释本发明。

图3是示出根据本发明实施例的码元定时偏移估计器的示意方框图。

码元定时偏移估计器300包括：误差测量单元310、2-下采样单元330和环路滤波器350。

误差测量单元310通过比较实际输入的采样信号之间的中间采样信号的幅度和以预定的算法预测出的中间采样信号的幅度来测量定时误差。具体地，如果实际中间采样信号和预测出的中间采样信号之间的差为‘0’，那么就没有定时误差。如果差为某一值，那么就存在与此差相对应的定时误差。

2-下采样单元330将从误差测量单元310输出的信号以2为倍率下采样来提取测量出的定时误差。

环路滤波器350使用提取出的定时误差来估计码元定时偏移。

图4是示出根据本发明实施例的码元定时偏移估计方法的流程图，以下参照公式2至5更详细地描述。

在步骤S410中，误差测量单元310基于输入采样信号的实际中间采样信号和预测出的中间采样信号之间的幅度差来测量定时误差。

例如，使用下面的公式2来预测中间采样信号。

[公式2]

$u^{\′}(n-1)=\frac{1}{2}[u\left(n\right)+u(n-2)]$

使用前采样信号和后采样信号的平均幅度来预测在具有多电平的采样信号中的中间采样信号的幅度。

使用基于公式2预测出的中间采样信号的定时误差测量算法表示为公式3。

[公式3]

$\mathrm{err}=\{u(n-1)-\frac{1}{2}[u\left(n\right)+u(n-2)\left]\right\}...........\left(1\right)$

$\×\{u\left(n\right)-u(n-2)\}............................\left(2\right)$

在公式3中，通过将(1)实际中间采样信号和预测出的中间采样信号之间的幅度差与(2)前采样信号和后采样信号之间的幅度变化相乘，来确定定时误差的幅度和方向。也就是说，基于(1)来确定定时误差的幅度，并且基于(2)来确定定时误差的方向。

用于预测中间采样信号的算法的另一个例子表示为下面的公式4。

[公式4]

u’(n-1)＝[...u(n)·corf(n)+u(n-2)·corf(n-2)...]

在公式4中，corf(n)表示脉冲整形滤波器第n个抽头的系数。

通常，发射机通过将由系统时钟产生的信号以2为倍率上采样来对每个信号插入其电平为‘0’的信号。接着，脉冲整形滤波器将这些具有‘0’电平的信号滤波来生成具有某一电平的信号。

如上所述，预测中间采样信号的幅度作为脉冲整形滤波器的系数。公式4是用于使用脉冲整形滤波器的系数来预测中间采样信号的幅度的算法。由于使用了脉冲整形滤波器系数中的用于补偿中间采样信号的系数，因此只使用每2个抽头跳跃的系数值来预测中间采样信号的幅度。

使用通过公式4预测出的中间采样信号的定时误差测量算法表示为公式5。

[公式5]

err＝{u(n-1)-[...u(n)·corf(n)+u(n-2)·corf(n-2)...]}...(3)

      ×{u(n)-u(n-2)}....................................(4)

参照公式5，通过将(3)实际中间采样信号和预测出的中间采样信号之间的幅度差与(4)前采样信号和后采样信号之间的幅度变化相乘，来测量具有幅度和方向的定时误差。

通过相应于具有多电平的信号的上述算法来测量定时误差。

在步骤S430中，2-下采样单元330将从误差测量单元310输出的信号以2为倍率下采样来提取测量出的定时误差。

在步骤S450中，环路滤波器350使用提取出的定时误差来估计码元定时偏移。

因此，预测关于输入信号的中间采样信号，并通过比较预测出的中间采样信号和实际中间采样信号来测量定时误差。其结果是，在具有多电平信号的接收机中能够精确地补偿码元定时偏移。

根据如上所述的本发明实施例，使用定时误差测量算法可以将抖动减到最小，并由此在估计码元定时偏移时可以将误差减到最小。

尽管描述了本发明的实施例，但是本领域的技术人员一旦领悟到基本的发明概念，便可作出实施例的附加的改变和修改。因此，应该理解的是，所附权利要求应被解释为包括上述实施例和落入本发明的精神和范围内的所有这样的改变和修改。

Claims (6)

1、一种数字广播接收机的码元定时偏移估计器，包括：

误差测量单元，用于使用在输入采样信号中的中间采样信号和预测出的中间采样信号的幅度来测量定时误差；

2-下采样单元，用于以2为倍率下采样来提取关于中间采样信号的测量出的定时误差；和

环路滤波器，用于使用提取出的定时误差来估计码元定时偏移。

2、根据权利要求1所述的码元定时偏移估计器，其中，由下式确定在误差测量单元中测量的定时误差err：

$\mathrm{err}=\{u(n-1)-\frac{1}{2}[u\left(n\right)+u(n-2)\left]\right\}\×\{u\left(n\right)-u(n-2)\}$

其中，u(n)表示输入信号。

3、根据权利要求1所述的码元定时偏移估计器，其中，由下式确定在误差测量单元中测量的定时误差err：

err＝{u(n-1)-[...u(n)·corf(n)+u(n-2)·corf(n-2)...]}×{u(n)-u(n-2)}

其中，u(n)表示输入信号，并且corf(n)表示脉冲整形滤波器第n个抽头的系数。

4、一种数字广播接收机的码元定时偏移估计方法，包括：

误差测量步骤，用于使用在输入采样信号中的中间采样信号和预测出的中间采样信号的幅度来测量定时误差；

下采样步骤，用于以2为倍率下采样来提取关于中间采样信号的测量出的定时误差；和

用于使用提取出的定时误差来估计码元定时偏移的步骤。

5、根据权利要求4所述的方法，其中，由下式确定在误差测量步骤中测量的定时误差err：

$\mathrm{err}=\{u(n-1)-\frac{1}{2}[u\left(n\right)+u(n-2)\left]\right\}\×\{u\left(n\right)-u(n-2)\}$

其中，u(n)表示输入信号。

6、根据权利要求4所述的方法，其中，由下式确定在误差测量步骤中测量的定时误差err：

err＝{u(n-1)-[...u(n)·corf(n)+u(n-2)·corf(n-2)...]}×{u(n)-u(n-2)}

其中，u(n)表示输入信号，并且corf(n)表示脉冲整形滤波器第n个抽头的系数。

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