[发明专利]TDS-OFDM系统中的低复杂度定时恢复方法

说明书

技术领域

本发明属于电通信技术领域，更进一步涉及数字信息处理技术领域中低复杂度定时恢复环路实现方法。

技术背景

由于收发晶振频率不完全一致等原因，数字接收机接收到A/D采样信号存在定时频率误差和定时相位误差的影响，必须通过采样钟同步环路消除。传统的基于内插的时域定时恢复环路包括：内插滤波器、定时误差检测器、环路低通滤波器以及数控振荡器等几个主要单元。其中，定时误差检测器提取定时误差信息，典型的如Gardner算法，利用了内插后数据的过零特性。Gardner定时误差检测算法实现简单、定时检测范围大，在单载波系统中得到广泛应用，如欧洲数字有线电视标准等。但是，Gardner算法也有其本身缺陷，即要求信号过零点足够多，对多载波数据或者高阶QAM调制数据，算法难以工作或性能不佳。时域同步OFDM(TDS-OFDM)是中国数字地面电视标准(GB 20600-2006)中采用的核心技术，采用PN序列和OFDM符号序列组合的方式传输，经典的Gardner等算法不能直接应用。

根据帧头结构的相关特性，清华大学提出了一种“时域同步正交频分复用接收机的定时恢复方法及系统”(申请号：200410003485.6)，该专利申请的技术方案具体实现较为复杂，由于接收数据为含有多径、频偏以及噪声复数数据，因此算法包含复数绝对值的实现。为了避免相关的平方根运算，可以利用其平方代替绝对值，但是，一定程度上降低了估计精度或者范围。如果采用一般的根据平方值后的查表方式，必须知道输入复数的大体范围，否则容易造成溢出。基于PN相关的定时恢复环路中，定时误差检测器输入的是相关值，起伏非常大，导致表长占用资源过大并且查表需要的时钟较多，降低了吞吐率，如何以较高的精度得到绝对值是硬件实现的非常值得考虑的问题。

另一方面，上述系统也没有考虑商用晶振问题，由于实际晶振频率完全可能低于额定采样率，从而产生负定时误差，如-10ppm。工程上针对负定时误差，虽然可采取增加内插滤波器及双口RAM实现，但无疑增加了环路的实现及控制复杂度。

发明内容

本发明提供一种基于PN相关的低复杂度定时恢复环路实现方法。它利用简化复数模TED提取定时误差结合相关控制实现环路的低复杂度及低功耗，并通过固定因子修正实现不改变环路而跟踪负定时误差的能力。

本发明方法的实现步骤如下：

步骤一，接收中频信号经固定频率采样；

步骤二，中频采样信号经下变换处理后得到准基带复数数据；

步骤三，基于环路数控振荡器(NCO)返回的小数延迟和抽取使能信号，基带数据通过内插滤波器实现数据重采样；

步骤四，重采样后的数据利用PN相关得到本地序列和接收序列的相关值R(k)；

步骤五，误差检测器提取定时误差信息，PN相关误差检测器基于相关绝对值近似，采用归一化迟早门检测实现；误差检测器每帧更新一次输出误差信号，表示为：

e(k，ε)＝2d_T(k，ε)/[d_T(k-1，ε)-d_T(k+1，ε)]|_k＝k′

其中k为当前时刻，k′表示相关峰值对应的时刻位置，ε为误差，且式中未归一化定时误差d_T(k，ε)为：

d_T(k，ε)＝(|R(k+2)|-|R(k-2)|)|_k＝k′

步骤六，定时误差信息经过环路低通滤波器(LPF)滤除噪声分量；

步骤七，LPF输出作为数控振荡器的输入，NCO进一步产生内插滤波器和抽样器所需的小数时延和使能信号，从而形成闭环，其中使能信号通过修正的固定因子D控制生成，表示为：D＝(f_s-f_m)/(Kf_sym)-1，其中，f_s为接收信号额定采样率，f_sym为接收信号符号率，K为一整数，f_m为修正频率。

本发明的有益效果主要表现在：

第一，本发明通过构造查找表并结合迭代查找方法实现基于复数模的定时误差检测器，因此具有复杂度低、易于硬件电路实现的特点。

第二，本发明采取一种修正固定小数因子的方法有效实现环路对欠采样频率误差的处理，因此不仅降低了电路实现复杂度，而且增强了系统兼容性。

附图说明

图1为本发明实现原理框图。

图2为本发明误差检测器中相关复数模的实现流程图。