[发明专利]载波频偏、帧头相位和细定时联合估计的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及地面数字电视技术领域，尤其涉及一种接收机的载波频偏、帧头相位和细定时联合估计的方法和系统。

背景技术

数字地面电视标准DMB-TH采用了一种四层的分级帧结构，从上至下依次为：日帧、分帧、超帧和信号帧。它具有周期性，并且可以和绝对时间同步。

信号帧为帧结构的基本单元，超帧定义为一组信号帧，分帧定义为一组超帧，对应1分钟，日帧为一组分帧，对应24小时。信号帧包括帧头和帧体两部分。帧头填充PN序列，帧体可以是单载波模式的数据，也可以是多载波模式的数据，数据长度为3780点。多载波模式下信号帧采用以PN序列作为保护间隔的正交频分复用调制(OFDM)，IFFT的大小为3780点。为适应不同的应用，标准定义了三种可选的帧头模式，分别称为帧头模式PN420、帧头模式PN595和帧头模式PN945。各种帧头模式由相应的PN序列生成，PN595模式下PN序列的初始相位是固定的，而PN420和PN945模式下PN序列的初始相位可以是固定，也可以是旋转的。

在系统接收机判断出帧头模式并获得帧的粗定时位置后，会面临载波频偏估计、细定时估计和帧头相位识别的问题。接收机对载波频偏很敏感，特别是OFDM系统，载波频偏会使子载波间的正交性遭到破坏，直接影响接收机的解调性能。细定时的位置影响后面信号帧中数据和系统信息的提取，同样也会影响接收机性能。对于帧头模式PN420和帧头模式PN945来说，需要判断帧头PN序列的初始相位是否旋转，并识别出当前帧的相位。传统的方法是将载波频偏和细定时估计完成后，再进行帧头相位的识别。而帧头相位识别对残余载波频偏非常敏感，通常的载波频偏估计方法如利用前后两段相同的部分做滑动自相关，频偏估计范围较小；扫频互相关方法，利用预先存储在接收机中的本地PN序列与接收信号中的PN序列进行滑动互相关，在大频偏时扫频计算量大，扫频的刻度设置较大时，计算量减小，但估计性能会变差。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种载波频偏、帧头相位和细定时联合估计的方法和系统，在保证接收机解调性能的前提下，可以快速实现载波频偏估计、帧头相位识别和细定时估计。

本发明提出了一种接收机载波频偏、帧头相位和细定时联合估计的方法，包括如下步骤：

步骤1：根据已接收的帧的帧头模式产生初始相位固定的第一本地PN序列；在所述已接收的帧的粗定时位置附近开窗作为整数频偏的搜索窗；在所述搜索窗内截取与所述第一本地PN序列等长的序列；将所述与第一本地PN序列等长的序列与所述第一本地PN序列进行共轭相乘；将所述共轭相乘的结果做傅立叶变换；选取所有傅立叶变换结果中的最大值，若所述最大值高于一预定阈值，记录该窗口位置和该窗口下所述最大值的位置，根据所述最大值的位置估计出整数频偏；

步骤2：根据所述整数频偏进行整数频偏补偿；

步骤3：进行分数频偏估计；

步骤4：将整数频偏和分数频偏相加得到总载波频偏，根据所述总载波频偏进行总载波频偏补偿；

步骤5：根据已接收的帧的帧头模式产生初始相位固定的第二本地PN序列；

从所述总载波频偏补偿后的数据中截取连续L帧帧头PN序列；对所述连续L帧帧头PN序列分别进行下采样；将所述第二本地PN序列与所述连续L帧帧头PN序列分别做循环互相关，选取各循环互相关结果中的最大值，并记录L个最大值对应的所述第二本地PN序列循环的位置；对第一帧帧头相位进行初步判别；对连续N帧帧头相位进行初步判别，其中所述L为整数且L≥3；

若连续C帧帧头相位均为0，则相位未旋转，若连续C帧帧头相位连续递增，则相位旋转；根据连续递增的帧头相位计算出第一帧的帧头相位；

步骤6：根据所述第一帧的帧头相位和帧头模式产生与所述第一帧的帧头相位对应的第三本地PN序列；从所述总频偏补偿后的数据中截取第一帧数据；对所述第一帧数据进行下采样；将所述第三本地PN序列与所述第一帧数据做滑动互相关；根据所述滑动互相关结果中的最大值估计出细定时的位置。