[发明专利]DVB-S2系统接收机全模式物理层帧同步方法

说明书

技术领域

本发明属于数字通信传输同步技术领域，具体涉及一种DVB-S2(第二代卫星数字视频 广播)系统接收机全模式物理层帧同步方法。

背景技术

近年来，无线卫星广播通信得到广泛的关注。DVB-S2系统以其接近香农极限的优良 性能和更高的频谱利用率，由ETSI批准替代DVB-S(第一代卫星数字视频广播)成为欧洲第 二代数字卫星广播标准，已被我国及世界许多其他国家和地区认可并采纳。针对此标准的 接收机的算法及实现研究成为当前卫星广播电视的热点。其中物理层帧的帧同步是 DVB-S2接收机系统中的技术难点之一，它为接收机解调提供帧头位置基点参照，直接影 响到接收机的解调性能，是决定系统性能的一个重要因素。

帧同步过程通常分成两个步骤：帧头捕获与帧头跟踪。帧头捕获是确定帧头所在位 置，锁定帧头位置之后帧头跟踪给出帧头位置标志，从而完成整个帧同步过程，由此可见 帧头捕获是帧同步过程中的关键步骤。

DVB-S2系统中进行帧同步面临两个主要的困难：一是需要工作在极低信噪比(最低可 至-2.35dB)条件下，二是需要抵抗传输信号经信道后所引入的较大载波频率偏差(最大可达 到数据传输符号率的20％)。传统的方法如仅采用帧头符号相关运算及基于阈值检测的方法 来捕获帧头位置或其他一些重点针对大的载波频偏条件下的帧同步方法，缺点在于阈值参 数需要通过大量仿真来选取，并且对信道参数如信噪比及频偏等很敏感，仅适合于较高信 噪比及信道条件相对稳定的情况，或运算较复杂并且捕获帧头的速度太慢；这些特点显然 不能满足DVB-S2的系统要求，可见寻求一种高性能的DVB-S2物理层帧同步的必要性。

发明内容

本发明的目的是提供一种DVB-S2系统接收机全模式物理层帧同步方法，以实现在低 信噪比和大载波频率偏差存在的条件下，仍能快速、稳定而可靠的完成物理层的帧同步， 它同时支持系统帧结构为有导频模式和无导频模式。

DVB-S2系统在DVB-S系统基础上，引入了有导频模式以辅助接收机达到更好的解调 性能，但导频的引入会一定程度上降低系统的带宽利用率，所以DVB-S2保留了无导频模 式。同时对两种模式的支持也意味着接收机应该能同时处理这两种模式。所以传统的帧同 步方法多是集中在对帧头开始的26个符号(这些符号是固定的)进行各种相关处理，而在不 同的信噪比下通过大量仿真引入阈值检测机制。信道条件通常是在变化的，也就意味着这 些方法的不稳定性。而且，DVB-S2所要求的支持恶劣条件(如-2.35dB信噪比，20％的 载波频偏)，使得这些方法通常的帧同步时间很长，难以满足系统及用户的需要。

本发明与传统的基于阈值检测或其他已有帧同步的方法的区别在于：其一，整个帧同 步过程是基于无阈值检测的，这样便使帧同步不受预先设定的与信噪比参数有关的阈值的 影响；其二，在相关运算时，新采用了双峰值检测方案，即在每个窗口中挑选出了相对最 大的前两个峰值的位置，这样可以提高对正确帧头位置的有效覆盖；其三，引入了导频信 息抽取得到的序列，使其参与相关运算，在有导频模式时明显提高对低信噪比和大载波频 率偏差等恶劣条件的抵抗能力。

本发明提出一种DVB-S2系统接收机全模式物理层帧同步的方法，包括差分信息的抽 取，相关运算处理及相关峰值检测与帧捕获判决等步骤。它在数字信号处理系统中依次按 以下步骤实现：

(1)通过合并器，把接收到的I(in-phase，同相)和Q(quadrate，正交)两路数据合为一路串 行输入到物理层帧同步模块，顺序经过3个深度为1476的FIFO(First-In-First-Out，先入先出) 单元缓冲；

(2)抽取与3级FIFO的输入和输出序列进行相关运算的差分信息序列；

(3)3级FIFO的输入和输出序列与预先抽取得到的差分信息序列进行相关计算；

(4)相关计算得到的值在并行滑动窗口下进行峰值检测与帧捕获判决；

(5)判决后给出物理层帧同步捕获信号及帧头起始位置参考信号；

(6)由步骤(5)中得到的信息跟踪输入数据，并在下一帧给出帧头起始位置指示信号。

按照如上所述的DVB-S2系统接收机全模式物理层帧同步方法，它支持全模式物理层 帧同步，即同时支持DVB-S2系统帧结构为有导频模式和无导频模式。