專利名稱：一種廣播定位系統(tǒng)的粗略頻偏估計方法
一種廣播定位系統(tǒng)的粗略頻偏估計方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種廣播定位信號，尤其涉及一種廣播定位系統(tǒng)的粗略頻偏估計方法。
背景技術：
申請?zhí)枮?00610165405. 6的中國專利“OFDM符號和頻率同步及信道類型估計方法”中提出了原廣播系統(tǒng)的頻偏估計方法，其主要是得到OFDM符號粗略位置和小數(shù)頻偏估計值；修正小數(shù)頻偏；對本地或接收的頻域訓練序列重新排序；進行整數(shù)頻偏粗略搜索， 得到整數(shù)頻偏的粗略范圍；在整數(shù)頻偏的粗略范圍內(nèi)進行整數(shù)頻偏精細搜索，得到整數(shù)頻偏估計和OFDM符號位置的估計值，并得到有效徑位置，完成信道類型估計。
公開日為2011. 02. 16日，公開號為CN101977172A的中國專利“廣播定位信號生產(chǎn)方法、定位方法及裝置”，在原有的基于0FDM(正交頻分復用)技術的廣播系統(tǒng)中通過增加擴頻碼的方式來生成廣播定位信號，增加的擴頻碼在一幀的一小段時間內(nèi)傳輸電文，并將原廣播信號去掉，在大部分時間段內(nèi)不傳輸電文，保留原廣播信號，并將擴頻信號的能量降低到基本不影響原廣播信號的程度，接收機通過接收該信號，既能夠接收廣播節(jié)目，又能夠?qū)崿F(xiàn)定位功能。然而廣播定位信號中不但又擴頻碼，還有原來的OFDM信號，對于有的發(fā)射裝置其發(fā)射的OFDM信號比較弱。目前的廣播定位系統(tǒng)都是直接利用原廣播系統(tǒng)的頻偏估計方法，雖然能夠進行粗略頻偏估計，但是其性能是根據(jù)廣播系統(tǒng)設計的，而廣播定位系統(tǒng)對擴頻信號的接收靈敏度要遠高于OFDM信號，這樣才能夠在基本不增加發(fā)射裝置的情況下同時收到多個發(fā)射裝置的擴頻碼，從而實現(xiàn)定位。如果直接利用原廣播系統(tǒng)的頻偏估計方法計算粗略頻偏，在一些無法正確接收OFDM信號的地方就無法正確計算粗略頻偏。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術問題，在于提供一種廣播定位系統(tǒng)的粗略頻偏估計方法，本發(fā)明的運算小，提高了粗略頻偏估計的靈敏度和準確性。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種廣播定位系統(tǒng)的粗略頻偏估計方法，包括如下步驟步驟10、定義強信號標志變量，所述強信號標志變量是在幀同步過程中與一閥值比較后給予賦值；判斷所述強信號標志變量是否為1，是，則進入步驟20 ；否，則進入步驟 30 ；步驟20、利用原廣播信號的頻偏估計方法計算粗略頻偏的估計值；步驟30、用接收到的一幀數(shù)據(jù)中傳輸電文的擴頻碼位置處的一段信號對接收到的廣播定位基帶信號中最強路徑的擴頻碼進行粗的碼相位計算；判斷最強路徑相關值的模值是否超過預先設定的閾值，是，則進入步驟40 ；否，則幀同步不成功，重新進行幀同步；步驟40、在接收到的廣播定位信號頻率偏移范圍內(nèi)等間隔取復數(shù)個頻點，根據(jù)接收到的一幀數(shù)據(jù)中未傳輸電文的一段數(shù)據(jù)對所述復數(shù)個頻點分別進行下變頻，根據(jù)所述的最強路徑的擴頻碼及碼相位對進行下變頻處理后的各頻點的數(shù)據(jù)進行解擴，并進入步驟 50。步驟50、將步驟40中得到各頻點的解擴值分別計算模值后找出最大值，該最大值對應的頻點即為粗略頻偏的估計值。進一步的，所述一幀數(shù)據(jù)中傳輸電文的擴頻碼位置處的一段信號，其長度是小于傳輸電文的擴頻碼位置信號的長度，且為擴頻碼周期長度的整數(shù)倍。進一步的，所述步驟30中對接收到的廣播定位基帶信號中最強路徑的擴頻碼進行粗的碼相位計算，具體方法如下將所述一幀數(shù)據(jù)中傳輸電文的擴頻碼位置處的一段信號與預先存儲的所有接收到的擴頻碼在該段信號長度內(nèi)逐一進行循環(huán)移位相關，將所有循環(huán)移位相關的值計算模值后取一最大值，其最大值對應的路徑即為最強路徑，對應的擴頻碼即為最強路徑的擴頻碼，預先存儲的擴頻碼的移位點數(shù)即為該路徑的粗的碼相位。其中所述步驟30中對接收到的廣播定位基帶信號中最強路徑的擴頻碼進行粗的碼相位計算，可以用FFT的快速算法進行優(yōu)化，其步驟如下步驟31、定義一最強路徑模值最大值變量，并將其最強路徑模值最大值變量賦初值為0，對所述一幀數(shù)據(jù)中傳輸電文的擴頻碼位置處的一段信號做FFT得到第一序列；步驟32、判斷接收到的擴頻碼列表中是否還有未計算的擴頻碼，如果有未計算的擴頻碼，進入步驟33，否則結束；步驟33、將一未計算的擴頻碼取出進行FFT并求其共軛，得到第二序列，將第二序列與步驟31得到的第一序列按序列的元素相乘，并進入步驟34 ；步驟34、將步驟33相乘的結果進行IFFT (反快速傅里葉變換)，得到第三序列，并將得到的第三序列的各個元素取模值，并求出各模值中的一最大值及其對應的碼相位，進入步驟35 ；步驟35、將步驟34的最大值與最強路徑模值最大值比較，如果該最大值大于等于最強路徑模值最大值，則將該最大值賦值給最強路徑模值最大值，并將對應的碼相位和擴頻碼ID賦值給最強路徑的碼相位和擴頻碼ID，跳轉(zhuǎn)到步驟32。所述的模值可以用模值的平方或?qū)嵅亢吞摬康慕^對值和來代替。本發(fā)明具有如下優(yōu)點本發(fā)明對接收到的強信號采用原廣播系統(tǒng)的頻偏估計方法進行粗略頻偏估計；對弱信號首先找接收到的廣播定位基帶信號中最強的擴頻碼，并計算其粗的碼相位；然后，在接收到的廣播定位信號頻偏范圍內(nèi)等間隔取復數(shù)個頻點，對接收數(shù)據(jù)中未傳輸電文的一段數(shù)據(jù)對所述復數(shù)個頻點分別進行下變頻，根據(jù)所述的最強路徑的擴頻碼及碼相位對進行下變頻處理后的各頻點的數(shù)據(jù)進行解擴；再對各頻點的解擴值分別計算模值后找出一最大值，該最大值對應的頻點即為粗略頻偏的估計值。本發(fā)明對接收到的信號進行判斷其強弱，根據(jù)信號的強弱使用不同的粗略頻偏估計，使得在大部分信號強的地方能夠快速完成粗略頻偏估計，在信號弱的地方能夠提高粗略頻偏估計的性能和準確性。

圖1為本發(fā)明方法流程示意圖。圖2為廣播信號CMMB的幀結構示意圖。
圖3為一種基于CMMB的廣播定位信號疊加的擴頻碼的幀結構示意圖。
具體實施方式如圖1所示，一種廣播定位系統(tǒng)的粗略頻偏估計方法，包括如下步驟步驟10、定義強信號標志變量，所述強信號標志變量是在幀同步過程中與一閥值比較后給予賦值；判斷所述強信號標志變量是否為1，是，則進入步驟20 ；否，則進入步驟 30 ；步驟20、利用原廣播信號的頻偏估計方法(其原廣播信號的頻偏估計方法，為現(xiàn)有技術中頻偏估計方法中的任意一種，其可參見背景技術中指出的“OFDM符號和頻率同步及信道類型估計方法”)計算粗略頻偏的估計值；步驟30、用接收到的一幀數(shù)據(jù)中傳輸電文的擴頻碼位置處的一段信號對接收到的廣播定位基帶信號中最強路徑的擴頻碼進行粗的碼相位計算；判斷最強路徑相關值的模值是否超過預先設定的閾值，是，則進入步驟40 ；否，則幀同步不成功，重新進行幀同步；步驟40、在接收到的廣播定位信號頻率偏移范圍內(nèi)等間隔取復數(shù)個頻點，根據(jù)接收到的一幀數(shù)據(jù)中未傳輸電文的一段數(shù)據(jù)對所述復數(shù)個頻點分別進行下變頻，根據(jù)所述的最強路徑的擴頻碼及碼相位對進行下變頻處理后的各頻點的數(shù)據(jù)進行解擴，并進入步驟 50。步驟50、將步驟40中得到各頻點的解擴值分別計算模值后找出最大值，該最大值對應的頻點即為粗略頻偏的估計值。進一步的，所述一幀數(shù)據(jù)中傳輸電文的擴頻碼位置處的一段信號，其長度是小于傳輸電文的擴頻碼位置信號的長度，且為擴頻碼周期長度的整數(shù)倍。進一步的，所述步驟30中對接收到的廣播定位基帶信號中最強路徑的擴頻碼進行粗的碼相位計算，具體方法如下將所述一幀數(shù)據(jù)中傳輸電文的擴頻碼位置處的一段信號與預先存儲的所有接收到的擴頻碼在該段信號長度內(nèi)逐一進行循環(huán)移位相關，將所有循環(huán)移位相關的值計算模值后取一最大值，其最大值對應的路徑即為最強路徑，對應的擴頻碼即為最強路徑的擴頻碼，預先存儲的擴頻碼的移位點數(shù)即為該路徑的粗的碼相位。其中步驟40中所述接收數(shù)據(jù)中未傳輸電文的一段數(shù)據(jù)取得越長，則性能越好，但頻率間隔就會越小，運算量就越大。頻率間隔需要小于數(shù)據(jù)時間長度的倒數(shù)。下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖2所示，為廣播信號CMMB (中國移動多媒體廣播)的幀結構，其每1秒為1中貞， 劃分為40個時隙，每個時隙的長度為25ms，包括1個信標和53個OFDM符號，碼速率為10M。 廣播定位信號是在CMMB信號上疊加511位的Gold碼，Gold碼的碼速率為5M，而且疊加的 Gold碼以時隙為周期重復。如圖3所示，為一種基于CMMB的廣播定位信號疊加的擴頻碼的幀結構示意圖。其中，碼頭部分(136us)將原來的CMMB信號去掉，只有Gold碼，信號能量與后面的CMMB信號能量相當；疊加碼部分保持原有的CMMB信號，疊加的Gold碼的信號能量低于碼頭20db。碼頭部分的Gold碼以BPSK(全稱=Binary Phase Shift Keying，利用偏離相位的復數(shù)波浪組合來表現(xiàn)信息鍵控移相方式)調(diào)制電文，每比特電文的持續(xù)時間為50ms ；疊加碼部分不調(diào)制電文。Gold碼總共有20組，其ID編號從0到19。
本發(fā)明一種廣播定位系統(tǒng)粗略頻偏估計方法，假定幀同步已經(jīng)成功，并且對強信號標志進行了賦值。幀同步可以對接收的廣播定位信號的基帶信號取連續(xù)的兩個204. Sus 長度的序列進行滑動自相關，在25ms時間內(nèi)統(tǒng)計相關值的模值的最大值及其位置。如果最大值超過預先存儲的閾值B，則將強信號標志賦值為1，否則賦值為0 ；如果最大值超過預先存儲的閾值A，則認為幀同步成功；否則認為幀同步不成功。其廣播定位系統(tǒng)的粗略頻偏估計方法，具體包括如下步驟步驟1. 1、判斷強信號標志變量是否為1，若是，則跳到步驟1. 2 ；否則跳到步驟 1. 3。步驟1. 2、利用OFDM符號的循環(huán)前綴計算小數(shù)頻偏，利用同步信號計算整數(shù)頻偏， 將這兩個頻偏值相加得到粗略頻偏估計(即為原廣播系統(tǒng)的頻偏估計方法)。步驟1. 3、用碼頭的正中間一個擴頻碼周期(511個碼字)的信號，找接收到的廣播定位基帶信號中最強路徑的擴頻碼，并計算其粗的碼相位；如果最強路徑相關值的模值超過預先設定的閾值，跳到步驟1.4;否則，認為幀同步不成功，重新進行幀同步。步驟1. 4 在-2500Hz到2500Hz范圍內(nèi)以IOOHz為間隔等間隔取51個頻點，對接收數(shù)據(jù)中疊加碼部分的IOms數(shù)據(jù)以這些頻點為假設頻偏進行下變頻，用步驟1. 3得到的最強路徑的擴頻碼及碼相位進行解擴，得到51個解擴值，跳到步驟1. 5。步驟1. 5 在步驟1. 4得到的51個解擴值中找出模值最大值，該值對應的假設頻偏即為粗略頻偏的估計值。其中在步驟1. 3中所述找接收到的廣播定位基帶信號中最強路徑的擴頻碼，并計算其粗的碼相位，可以用FFT的快速算法優(yōu)化如下步驟3. 1、定義一最強路徑模值最大值變量，并將其最強路徑模值最大值變量賦初值為0，對碼頭的正中間一個擴頻碼周期(511個碼字)的信號做FFT，得到序列C。步驟3. 2、判斷可能收到的擴頻碼列表中是否還有未計算的擴頻碼，如果有未計算的擴頻碼，跳到步驟3. 3，否則結束。步驟3. 3、將一個未計算的擴頻碼取出進行FFT(快速傅里葉變換)并求其共軛，得到序列D，將得到的序列D與步驟3. 1得到的序列C按序列元素相乘，跳到步驟3. 4。步驟3. 4、將步驟3. 3的結果進行IFFT (反快速傅里葉變換)，得到序列E，并將得到的序列E的各個元素取模值，并求出模值的最大值及其位置(即對應的碼相位)，跳到步
馬聚3.5 ο步驟3. 5、將該模值最大值與最強路徑模值最大值比較，如果該模值最大值大于等于最強路徑模值最大值，則將該模值最大值賦值給最強路徑模值最大值，并將對應的碼相位和擴頻碼ID賦值給最強路徑的碼相位和擴頻碼ID，跳到步驟3. 2。所述的模值可以用模值的平方或?qū)嵅亢吞摬康慕^對值和來代替，以減少運算量。本發(fā)明對接收到的強信號采用原廣播系統(tǒng)的頻偏估計方法進行粗略頻偏估計；對弱信號首先找接收到的廣播定位基帶信號中最強的擴頻碼，并計算其粗的碼相位；然后，在接收到的廣播定位信號頻偏范圍內(nèi)等間隔取復數(shù)個頻點，對接收數(shù)據(jù)中未傳輸電文的一段數(shù)據(jù)對所述復數(shù)個頻點分別進行下變頻，根據(jù)所述的最強路徑的擴頻碼及碼相位對進行下變頻處理后的各頻點的數(shù)據(jù)進行解擴；再對各頻點的解擴值分別計算模值后找出一最大值，該最大值對應的頻點即為粗略頻偏的估計值。本發(fā)明對接收到的信號進行判斷其強弱，根據(jù)信號的強弱使用不同的粗略頻偏估計，使得在大部分信號強的地方能夠快速完成粗略頻偏估計，在信號弱的地方能夠提高粗略頻偏估計的性能和準確性。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種廣播定位系統(tǒng)的粗略頻偏估計方法，其特征在于包括如下步驟步驟10、定義強信號標志變量，所述強信號標志變量是在幀同步過程中與一閥值比較后給予賦值；判斷所述強信號標志變量是否為1，是，則進入步驟20 ；否，則進入步驟30 ； 步驟20、利用原廣播信號的頻偏估計方法計算粗略頻偏的估計值； 步驟30、用接收到的一幀數(shù)據(jù)中傳輸電文的擴頻碼位置處的一段信號對接收到的廣播定位基帶信號中最強路徑的擴頻碼進行粗的碼相位計算；判斷最強路徑相關值的模值是否超過預先設定的閾值，是，則進入步驟40 ；否，則幀同步不成功，重新進行幀同步；步驟40、在接收到的廣播定位信號的頻率偏移范圍內(nèi)等間隔取復數(shù)個頻點，根據(jù)接收到的一幀數(shù)據(jù)中未傳輸電文的一段數(shù)據(jù)對所述復數(shù)個頻點分別進行下變頻，根據(jù)所述的最強路徑的擴頻碼及碼相位對進行下變頻處理后的各頻點的數(shù)據(jù)進行解擴，并進入步驟50 ； 步驟50、將步驟40中得到各頻點的解擴值分別計算模值后找出最大值，該最大值對應的頻點即為粗略頻偏的估計值。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種廣播定位系統(tǒng)的粗略頻偏估計方法，其特征在于所述一幀數(shù)據(jù)中傳輸電文的擴頻碼位置處的一段信號，其長度是小于傳輸電文的擴頻碼位置信號的長度，且為擴頻碼周期長度的整數(shù)倍。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種廣播定位系統(tǒng)的粗略頻偏估計方法，其特征在于所述步驟30中對接收到的廣播定位基帶信號中最強路徑的擴頻碼進行粗的碼相位計算，具體方法如下將所述一幀數(shù)據(jù)中傳輸電文的擴頻碼位置處的一段信號與預先存儲的所有接收到的擴頻碼在該段信號長度內(nèi)逐一進行循環(huán)移位相關，將所有循環(huán)移位相關的值計算模值后取一最大值，其最大值對應的路徑即為最強路徑，對應的擴頻碼即為最強路徑的擴頻碼， 預先存儲的擴頻碼的移位點數(shù)即為該路徑的粗的碼相位。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種廣播定位系統(tǒng)的粗略頻偏估計方法，其特征在于所述步驟30中對接收到的廣播定位基帶信號中最強路徑的擴頻碼進行粗的碼相位計算，可以用FFT的快速算法進行優(yōu)化，其步驟如下步驟31、定義一最強路徑模值最大值變量，并將其最強路徑模值最大值變量賦初值為 0，對所述一幀數(shù)據(jù)中傳輸電文的擴頻碼位置處的一段信號做FFT得到第一序列；步驟32、判斷接收到的擴頻碼列表中是否還有未計算的擴頻碼，如果有未計算的擴頻碼，進入步驟33，否則結束；步驟33、將一未計算的擴頻碼取出進行FFT并求其共軛，得到第二序列，將第二序列與步驟31得到的第一序列按序列的元素相乘，并進入步驟34 ；步驟34、將步驟33相乘的結果進行IFFT，得到第三序列，并將得到的第三序列的各個元素取模值，并求出各模值中的一最大值及其對應的碼相位，進入步驟35 ；步驟35、將步驟34的最大值與所述最強路徑模值最大值比較，如果該最大值大于等于最強路徑模值最大值，則將該最大值賦值給最強路徑模值最大值，并將對應的碼相位和擴頻碼ID賦值給最強路徑的碼相位和擴頻碼ID，跳轉(zhuǎn)到步驟32。
5.根據(jù)權利要求1至4任意一項所述的一種廣播定位系統(tǒng)的粗略頻偏估計方法，其特征在于所述的模值是用模值的平方或?qū)嵅亢吞摬康慕^對值和來代替。
全文摘要
本發(fā)明提供一種廣播定位系統(tǒng)的粗略頻偏估計方法，具體如下先判斷信號是否為強信號，是，利用原廣播信號的頻偏估計方法計算粗略頻偏的估計值；否，用接收到的一幀數(shù)據(jù)中傳輸電文的擴頻碼位置處的一段信號對接收到的廣播定位基帶信號中最強路徑的擴頻碼進行粗的碼相位計算；判斷最強路徑相關值的模值是否超過預先設定的閾值，否，幀同步不成功，再進行幀同步；是，在頻率偏移范圍內(nèi)等間隔取復數(shù)個頻點，根據(jù)接收到的一幀數(shù)據(jù)中未傳輸電文的一段數(shù)據(jù)對復數(shù)個頻點分別進行下變頻且進行解擴，并將得到各頻點的解擴值分別求模值后找出一最大值，該最大值對應的頻點即為粗略頻偏的估計值。本發(fā)明的運算量小，提高了粗略頻偏估計的靈敏度和準確性。
文檔編號H04L27/26GK102202021SQ20111011391
公開日2011年9月28日 申請日期2011年5月4日 優(yōu)先權日2011年5月4日
發(fā)明者夏海軍, 張善旭, 張毅敏 申請人:福州瑞芯微電子有限公司