專利名稱：一種利用能量檢測技術(shù)實現(xiàn)頻率粗同步的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及^:字音頻廣〗番(DAB， Digital Audio Broadcasting )系 統(tǒng)，特別是涉及一種數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)中的頻率粗同步方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字貴步頁廣播系統(tǒng)是由 ETSI ( European Telecommunications Standards Institute,歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會)提出的一種數(shù)字音頻廣播系 統(tǒng)，它采用了 OFDM ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 正交頻分復(fù)用技術(shù))與DQPSK (差分正交相移鍵控調(diào)制)相結(jié)合的 調(diào)制方式。對于載波頻率同步，由于OFDM各子信道帶寬較小，對 載波頻率偏差的敏感程度非常高，因此需要非常精確的載波同步。目 前的載波同步過程分為兩種模式粗同步和細(xì)同步。在粗同步模式中， 同步器將參數(shù)的較大初始偏差減小到一個較小的范圍；在細(xì)同步模式 中，同步器將參數(shù)的剩余誤差進(jìn)一步減小，提高估計的精度。
在OFDM系統(tǒng)中，頻率偏差實際上可分解為兩部分整數(shù)部分 和'J 、數(shù)部分，這里的整數(shù)部分和小數(shù)部分是相對于子載波間隔而言 的。所謂整數(shù)部分是等于子載波間隔的整數(shù)倍的那 一部分頻率偏差； 'J 、數(shù)部分是指小于子載波間隔的那 一部分頻率偏差。
作為通信系統(tǒng)，同步是獲取信息前非常重要的步驟，同步算法設(shè) 計的優(yōu)劣直接影響到產(chǎn)品的功耗和性能，特別是現(xiàn)在產(chǎn)品多以集成電 路的方式實現(xiàn)，所以這個問題更加突出。
DAB系統(tǒng)的頻率同步是首要的過程。在頻率同步中，頻率的粗 同步又是其中非常重要的部分?，F(xiàn)有的頻率粗同步方法有以下2種
1. 將接收到的相位參考碼元(Phase Reference Symbol, PRS) 做FFT (快速傅立葉變換)后，與本地產(chǎn)生的PRS共輒相乘，然后 將相乘的結(jié)果做IFFT變換。當(dāng)相位參考碼元與本地PRS嚴(yán)格對齊的 時候，會有峰值出現(xiàn)。
2. 將接收到的相位參考碼元PRS與本地產(chǎn)生的經(jīng)過IFFT變換
后的PRS相關(guān)。如果接收信號已經(jīng)時域同步了，相關(guān)后會有峰值出現(xiàn)。
以上兩種頻率粗同步的方法都存在各自的缺點，具體如下
方法一運算量過大。每一次峰值檢測都需要做共軛相乘并做 IFFT。而且只有當(dāng)相位參考碼元與本地PRS嚴(yán)格對齊的時候，才有 峰值出現(xiàn)。所以必須遍歷所有的可能頻偏，而不能大步進(jìn)搜索。所以 這種方法功耗較大，不適合硬件實現(xiàn)。
方法二算法有效的前提條件苛刻。由于這種方法是在時域上檢 測頻偏信息，因此前提條件是必須先在時域上要精確同步。這增加了 時域同步的難度。從系統(tǒng)的角度上來講是簡化了某方面的算法，卻大 大增加了另一方面的算法難度。得不償失。
雖然以上方法對于通用的OFDM系統(tǒng)都是可行的，但都忽略了 DAB系統(tǒng)的特殊性。在DAB系統(tǒng)中，如圖1所示 一個OFDM信 號是由處于中間的信號子載波與處于邊緣的空子載波組成，因此信號 子載波的邊緣能夠通過類似能量檢測的方法來獲得，從而得到載波偏 差的范圍。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供了一種利用能量檢 測技術(shù)實現(xiàn)頻率粗同步的方法。通過該方法可以快速鎖定頻偏范圍并 進(jìn)而進(jìn)一步確定精確的整數(shù)倍頻偏。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種利用能量檢測技術(shù)實現(xiàn)頻率粗同步的方法，包括如下步驟 步驟l:測量子載波能量，確定整數(shù)倍頻偏范圍； 步驟2:根據(jù)所述整數(shù)倍頻偏范圍，相關(guān)器利用相位參考碼元相 關(guān)特性尋找并確定精確的整數(shù)倍頻偏，完成頻率粗同步。
進(jìn)一步地，該方法還具有以下特點，所述步驟l具體包括如下步
驟
步驟1.1:從左到右測量經(jīng)快速傅立葉變換的子載波能量；
步驟1.2:當(dāng)檢測到信號子載波邊緣時，經(jīng)能量計算器計算，若 前面32個子載波的能量之和小于門限1所設(shè)值，且后面32個子載波 的能量之和大于門限2所設(shè)值，貝'J
步驟1.3:整數(shù)倍頻偏的范圍被確定在前面32個子載波的最后一 個子載波以及后面32個子載波的第一個子載波，及其相鄰子載波的 3 5個子載波內(nèi)。
進(jìn)一步地，該方法還具有以下特點，所述步驟2具體包括如下步
驟
步驟2.1:根據(jù)信號子載波邊緣被檢測到的指示，門限判斷器輸 出使能信號，打開相關(guān)器；
步驟2.2:相關(guān)器將接收的相位參考碼元32點子載波與本地相位 參考碼元的32點子載波進(jìn)行滑動相關(guān)，則得到相關(guān)峰值時的窗口位 置即為精確的整數(shù)倍頻偏。
由上可知，本發(fā)明方法搜索速度快，通過對子載波的能量值的測 定，用2個門限值快速鎖定頻偏范圍，而且算法有效的前提條件容易 滿足，其只需要在頻域而不是在時域進(jìn)行頻偏檢測，這樣對時間同步 的要求就不是那么嚴(yán)格。另外，算法比較精確，更容易搜索到頻偏的 頻率。
具體有益效果如圖2所示圖2顯示了 32點相位參考碼元的相 關(guān)值，其中存在4個相關(guān)峰，除了最大相關(guān)峰在0點以外，其余相關(guān) 峰都在±16點以外。但是通過前面邊緣檢測的算法，不會對這些范 圍進(jìn)行PRS相關(guān)，因此將邊緣;險測與PRS相關(guān)相結(jié)合的方法在理論 上只有一個相關(guān)峰出現(xiàn)，這不僅節(jié)約了運算量，而且降低了誤同步的
概率。故本發(fā)明利用了 PRS的特性，對頻率粗同步進(jìn)行了改進(jìn)，達(dá) 到了簡化算法，提高性能的目的。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中OFDM幀信號結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明方法中32點相位參考碼元相關(guān)值的數(shù)據(jù)示意圖； 圖3是本發(fā)明方法的步驟流程圖； 圖4是本發(fā)明方法的原理圖5是本發(fā)明方法中確定整數(shù)倍頻偏范圍的說明示意圖； 圖6是本發(fā)明實施例的實施原理圖。
具體實施例方式
以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的核心思想和各較佳實施例進(jìn)行進(jìn)一 步詳細(xì)的描述與i兌明。
本發(fā)明提供了 一種利用能量檢測技術(shù)實現(xiàn)頻率粗同步的方法，其 核心思想是通過對子載波的能量值的測定，用2個門限值快速鎖定 頻偏范圍的基礎(chǔ)上，將接收到的32點相位參考碼元與本地32點相位 參考碼元進(jìn)行相關(guān)，在得到相關(guān)峰值時的窗口位置后進(jìn)一步確定整數(shù) 倍頻偏，完成粗同步過程。
以下將結(jié)合圖3、圖4和圖5對本發(fā)明的核心思想進(jìn)一步闡述。
圖3是本發(fā)明方法的步驟流程圖，如圖3所示，該方法包括兩個 步驟步驟1:測量子載波能量，確定整數(shù)倍頻偏范圍；步驟2:根 據(jù)所述整數(shù)倍頻偏范圍，相關(guān)器利用相位參考碼元相關(guān)特性尋找并確 定精確的整數(shù)倍頻偏，完成頻率粗同步。
圖4是本發(fā)明方法的原理圖，如圖4所示窗口選擇器用于接收 相位參考碼元及由門限判斷器反饋的滑動窗口指示信號；能量計算器 用于計算載波能量并將結(jié)果輸入給門限判斷器與設(shè)定的門限進(jìn)行比 較，門限判斷器根據(jù)判斷結(jié)果使能相關(guān)器工作或者將滑動窗口指示信 號反饋給窗口選擇器；相關(guān)結(jié)果經(jīng)峰值檢測器檢測輸出頻偏。
圖5是本發(fā)明方法中確定整數(shù)倍頻偏的說明示意圖，如圖5所示 分別示出了門限1、門限2同前面32個子載波和后面32個子載波的 能量關(guān)系；同時示出了整數(shù)倍頻偏的范圍被確定在前后兩組子載波的 范圍內(nèi)。
根據(jù)圖3、圖4和圖5，本發(fā)明方法具體描述如下從左到右測
量經(jīng)快速傅立葉變換的子載波能量；當(dāng)檢測到信號子載波的邊緣時， 經(jīng)能量計算器計算，如果前面32個子載波的能量之和小于所設(shè)定的 門限l,而后面32個子載波的能量之和大于門限2，則整數(shù)倍頻偏的 范圍被確定在前面32個子載波的最后一個子載波以及后面32個子載 波的第一個子載波，及其相鄰子載波的3~5個子載波內(nèi)，即圖5雙 豎線顯示的區(qū)域內(nèi)；在整數(shù)倍頻偏被確定之后，門限判斷器將輸出使 能信號，將相關(guān)器打開，相關(guān)器就會在整數(shù)倍頻偏被確定的范圍內(nèi)， 利用PRS的相關(guān)特性尋找精確的整數(shù)倍頻偏。同時，為了節(jié)約計算 時間和能量，只需要用接收PRS的32點子載波與本地PRS的32點 子載波相關(guān)就可以了 ，得到相關(guān)峰值時的窗口位置即為整數(shù)倍頻偏， 完成粗同步過程。
圖6是本發(fā)明實施例的實施原理圖，如圖6所示，具體實施過程 如下首先，將寄存器中的1~32號寄存器的值取模相加，同時將 33 ~ 64號寄存器的值取模相加。然后將1 32號寄存器的模值和與門 限l的設(shè)定值進(jìn)行比較，若小于門限l，輸出1，否則輸出0;將33~ 64號寄存器的值取模相加，若大于門限2的設(shè)定值，輸出1，否則輸 出0。根據(jù)比較器之后的乘法器輸出結(jié)果，若為0，則PRS窗口向右 移l位，方框l內(nèi)器件停止工作，否則窗口不動，方框l內(nèi)器件開始 工作。若下面方框1內(nèi)器件開始工作，則將33 64號寄存器與本地 PRS的前32個符號的共軛相關(guān)并檢測相關(guān)峰，若大于設(shè)定門限，則 此時的PRS窗口位置即為整數(shù)倍頻偏。如果小于門限，則調(diào)整PRS 窗口位置，重復(fù)上述將33 ~64號寄存器與本地PRS的前32個符號 共軛相關(guān)并檢測相關(guān)峰是否大于設(shè)定門限的步驟，直到找到相關(guān)峰， 完成粗同步。
應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對具體實施例的描述較為詳細(xì)，并不能因 此而i/v為是對本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng) 以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種利用能量檢測技術(shù)實現(xiàn)頻率粗同步的方法，包括如下步驟步驟1測量子載波能量，確定整數(shù)倍頻偏范圍；步驟2根據(jù)所述整數(shù)倍頻偏范圍，相關(guān)器利用相位參考碼元相關(guān)特性尋找并確定精確的整數(shù)倍頻偏，完成頻率粗同步。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用能量檢測技術(shù)實現(xiàn)頻率粗同 步的方法，其特征在于，所述步驟l進(jìn)一步包括步驟1.1:從左到右測量經(jīng)快速傅立葉變換的子載波能量； 步驟1.2:當(dāng)檢測到信號子載波邊緣時，經(jīng)能量計算器計算，若前面32個子載波的能量之和小于門限1所設(shè)值，且后面32個子載波的能量之和大于門限2所設(shè)值，則步驟1.3:整數(shù)倍頻偏的范圍被確定在前面32個子載波的最后一個子載波以及后面32個子載波的第一個子載波，及其相鄰子載波的3 5個子載波內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的一種利用能量檢測技術(shù)實現(xiàn)頻 率粗同步的方法，其特征在于，所述步驟2進(jìn)一步包括步驟2.1:根據(jù)信號子載波邊緣被檢測到的指示，門限判斷器輸 出使能信號，打開相關(guān)器；步驟2.2:相關(guān)器將接收的相位參考碼元32點子載波與本地相位 參考碼元的32點子載波進(jìn)行滑動相關(guān)，則得到相關(guān)峰值時的窗口位 置即為精確的整數(shù)倍頻偏。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用能量檢測技術(shù)實現(xiàn)頻率粗同步的方法，該方法包括如下步驟步驟1測量子載波能量，確定整數(shù)倍頻偏范圍；步驟2根據(jù)所述整數(shù)倍頻偏范圍，相關(guān)器利用相位參考碼元相關(guān)特性尋找并確定精確的整數(shù)倍頻偏，完成頻率粗同步。本發(fā)明利用了相位參考碼元的相關(guān)特性，對頻率粗同步進(jìn)行了改進(jìn)，達(dá)到了簡化算法，提高性能的目的。
文檔編號H04L27/26GK101207594SQ20061014771
公開日2008年6月25日 申請日期2006年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者朱峻杰, 林森凌, 王立寧 申請人:鼎芯通訊(上海)有限公司