專利名稱：用于準實時信號分析儀的中國移動數(shù)字多媒體廣播信號解調分析方法
技術領域：
本發(fā)明屬于中國移動數(shù)字多媒體廣播(CMMB)信號解調分析技術領域。
背景技術：
2006年10月M日，國家廣電總局正式頒布中國移動多媒體廣播(俗稱手機電視) 行業(yè)標準，確定采用我國自主研發(fā)的移動多媒體廣播行業(yè)標準。CMMB信號相對于有線電視信號和DTMB (數(shù)字電視地面多媒體廣播)信號最大的特點就是在一個頻道內傳送的電視節(jié)目的調制方式是不固定的。BPSK (雙相移相鍵控)、QPSK (四相相移鍵控)和16QAM (正交幅度調制)的信號是可以任意分時組合發(fā)射的。目前的CMMB信號分析，有實時分析和準實時分析兩種。實時分析基本上是采用芯片或者FPGA解調的方案，實施難度大，靈活性差。準實時分析是用DSP+FPGA+ASIC芯片的方式對信號邊采集，邊處理輸出，解調輸出是不連續(xù)的。 準實時分析的復雜度相對較低，實現(xiàn)靈活。但是因為CMMB信號的特性，適用于其他標準的隨機采集，然后處理數(shù)據(jù)的方法，因為CMMB信號調制方式的不固定性，導致MER (調制誤差率)、EVM (矢量誤差)和EW (噪聲容限)等參數(shù)的統(tǒng)計特性不能反映信道的普遍狀態(tài)。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的是解決現(xiàn)有方法因CMMB信號調制方式的不固定性，導致MER (調制誤差率)、EVM (矢量誤差)和EW (噪聲容限)等參數(shù)的統(tǒng)計特性不能反映信道的普遍狀態(tài)的問題，提供一種用于準實時信號分析儀的中國移動數(shù)字多媒體廣播信號解調分析方法。本發(fā)明采用準實時信號分析儀中DSP自帶的定時器，結合CMMB信號的特性，定時采集指定時隙信號數(shù)據(jù)，進行解調輸出，使得測試結果更加準確，更具有工程參考價值。本發(fā)明提供的用于準實時信號分析儀的中國移動數(shù)字多媒體廣播信號解調分析方法的具體步驟是
第1、數(shù)據(jù)采集
第1. 1、FPGA在數(shù)據(jù)采集控制模塊的控制下，定時采集準實時信號分析儀的中頻信號， 并對數(shù)據(jù)進行下變頻和低通濾波的預處理，將處理之后的數(shù)據(jù)存貯在DSP的外存儲器同步動態(tài)隨機存儲器SDRAM之中供信號解調用； 第1. 2、數(shù)據(jù)采集控制模塊的工作流程
解調伊始，設置定時器的定時時長為1秒，設置CMMB解調的當前時隙號等于目標時隙號，并且不啟動fft模塊、有效數(shù)據(jù)提取和解擾模塊以及信道均衡模塊的工作；
解調鎖定之后，定時器的定時時長設定為2秒，解調出來的當前時隙號與目標時隙號進行比較，相等，則輸出當前的解調結果，同時等待定時中斷，中斷發(fā)生后，進行數(shù)據(jù)采集；不相等，則補償當前時隙到目標時隙的時間，補償時間=(40+目標時隙號-當前時隙號)X 25ms ；
DSP定時中斷發(fā)生后，啟動新的數(shù)據(jù)采集，進行CMMB解調，確認當前時隙號，開始新的反饋循環(huán)；
第2、信號解調
第2. 1、將第1步在定時器控制下采集的數(shù)據(jù)，進入信號解調，DSP對數(shù)據(jù)進行插值和匹配濾波，之后進行細小頻偏補償，進入到時隙同步模塊，經時隙同步分離出的信標部分，去做整數(shù)倍的頻偏估計，頻偏估計的結果反饋給調諧器，用于更進一步的精確信號鎖定； 第2. 2、OFDM符號的循環(huán)前綴和數(shù)據(jù)體部分做相關，計算小數(shù)倍頻偏的值； 第2. 3、小數(shù)倍頻偏的數(shù)據(jù)通過第一環(huán)路濾波器1之后，反饋給細小頻偏補償模塊，做細小頻偏的補償；
第2. 4、OFDM符號的數(shù)據(jù)體部分經fft變換后，提取有效數(shù)據(jù)，對有效數(shù)據(jù)進行解擾； 第2. 5、解擾后的數(shù)據(jù)，按位置提取離散導頻，用離散導頻的相位差估計定時誤差，并將定時誤差通過第二環(huán)路濾波器2反饋給插補和匹配濾波，環(huán)路濾波器2的結構與環(huán)路濾波器1相同，但是環(huán)路系數(shù)不同；同時用離散導頻進行信道估計，并用估計的結果對數(shù)據(jù)體部分進行信道均衡；
第2. 6、從信道均衡的輸出中，提取連續(xù)導頻中的傳輸指示信息，將傳輸指示信息中的時隙號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集控制部分，控制下一輪的數(shù)據(jù)采集； 第3、解調輸出
第3. 1、從采集的數(shù)據(jù)計算當前的通道功率；
第3. 2、根據(jù)第2. 5步信道均衡后的解調結果，輸出星座圖，同時輸出頻率偏移和符號率頻偏解調信息；
第3. 3、星座圖分析
根據(jù)輸出的星座圖的結果，計算MER和EVM的值，讀取解調芯片的SLCH業(yè)務邏輯信道信息和低密度奇偶校驗碼LDPC、里德一所羅門碼RS的誤塊數(shù)，用誤塊數(shù)計算LDPC BLER(誤塊率)/RS BLER0本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果
本發(fā)明在確保準實時信號分析，實現(xiàn)復雜度低、靈活性高、以及實時解碼的特性的同時，針對CMMB的信號特性，加入數(shù)據(jù)采集定時控制部分，保證CMMB信號解調輸出的準確性和可參考性。本發(fā)明方法已經在天津市德力電子儀器有限公司最新一代的數(shù)字準實時信號分析儀(DS8831T和DS8853T)上進行驗證，驗證過程及結果如下
DSP工作頻率200MHz，定時精度1/50M秒，信號鎖定之前定時時長1秒，每次采集100 毫秒的數(shù)據(jù)；信號鎖定之后定時時長2秒，每次采集50毫秒的數(shù)據(jù)。載波誤差估計范圍士50KHz，定時誤差估計范圍士20ppm，星座圖MER測試范圍(16QAM)14dB_36dB，時隙號設定范圍0-39，LDPC (低密度奇偶校驗碼)BLER (誤塊率)/RS (里德一所羅門碼)BLER統(tǒng)計時長1分鐘到72小時。


圖1是CMMB信號幀結構劃分； 圖2是CMMB信號解調過程；圖3是環(huán)路濾波器結構； 圖4是數(shù)據(jù)采集工作流程圖； 圖5是芯片解調出的TS信息； 圖6是DSP解調輸出結果。
具體實施例方式實施例1
CMMB標準是面向手機、PDA (掌上電腦)、MP3、MP4、數(shù)碼相機、筆記本電腦多種移動終端的系統(tǒng)，利用S波段衛(wèi)星信號實現(xiàn)全國覆蓋，支持25套電視節(jié)目和30套廣播節(jié)目。CMMB信號的物理層信號1秒為1幀，劃分為40個時隙，每個時隙的長度是25ms，包含一個信標和 53個OFDM (正交頻分復用)信號。信標由發(fā)射機標識和2個相同的同步信號組成，OFDM符號由循環(huán)前綴和數(shù)據(jù)體組成，如圖1所示。本發(fā)明根據(jù)CMMB信號的特性，設計軟解調方案如圖2所示。整個方案包含三個部分數(shù)據(jù)采集，信號解調和解調輸出。1.數(shù)據(jù)采集
FPGA在數(shù)據(jù)采集控制模塊的控制下，定時采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行下變頻和低通濾波的預處理，并將處理之后的數(shù)據(jù)存貯在DSP的外存儲器同步動態(tài)隨機存儲器SDRAM之中供信號解調用。解調的目標時隙號，是用戶根據(jù)芯片解調輸出的TS (時隙)信息表來設定的。數(shù)據(jù)采集控制模塊的工作流程圖如圖3所示。時隙號是隨連續(xù)導頻輸出的，因此需要進行完整的信號解調之后，才能讀出所解調信號的時隙號。解調伊始，整數(shù)以及小數(shù)倍頻偏沒有校正之前，fft (傅立葉變換)之后的有效數(shù)據(jù)提取和解擾以及信道均衡模塊不能正常工作，也就沒有正確的當前時隙號輸出，因此開始時我們設置定時時長為1秒，當前時隙號等于目標時隙號，并且不啟動fft模塊、有效數(shù)據(jù)提取和解擾模塊以及信道均衡模塊的工作。這種設定可以節(jié)約整個信號解調的鎖定時間。解調鎖定之后，定時器的定時時長設定為2秒(解調當前以及相鄰時隙數(shù)據(jù)所需的時間)，解調出來的當前時隙號與目標時隙號進行比較，相等則，輸出當前的解調結果，同時等待定時中斷，中斷發(fā)生后，進行數(shù)據(jù)采集，不相等則補償當前時隙到目標時隙的時間。補償時間=(40+目標時隙號-當前時隙號)X 25ms。DSP定時中斷發(fā)生后，啟動新的數(shù)據(jù)采集，進行CMMB解調，確認當前時隙號，開始新的反饋循環(huán)。2.定時器控制下采集的數(shù)據(jù)進入信號解調
經過插值和匹配濾波的數(shù)據(jù)進行細小頻偏補償之后，進入到時隙同步模塊，經時隙同步分離出的信標部分，去做整數(shù)倍的頻偏估計，頻偏估計的結果反饋給調諧器，用于更進一步的精確信號鎖定。OFDM符號的循環(huán)前綴和數(shù)據(jù)體部分做相關，計算小數(shù)倍頻偏的值。小數(shù)倍頻偏的數(shù)據(jù)通過環(huán)路濾波器1之后，反饋給細小頻偏補償模塊，做細小頻偏的補償。OFDM 符號的數(shù)據(jù)體部分經fft變換后，提取有效數(shù)據(jù)，對有效數(shù)據(jù)進行解擾。解擾后的數(shù)據(jù)，按位置提取離散導頻，用離散導頻的相位差估計定時誤差，并將定時誤差通過環(huán)路濾波器2 反饋給插補和匹配濾波的數(shù)據(jù)。同時用離散導頻進行信道估計，并用估計的結果對數(shù)據(jù)體部分進行信道均衡。從信道均衡的輸出中，提取連續(xù)導頻中的傳輸指示信息。傳輸信息中的時隙號，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集控制部分，控制下一輪的數(shù)據(jù)采集。3.解調輸出
從采集的數(shù)據(jù)計算當前的通道功率，根據(jù)第二部分的解調結果，輸出星座圖，頻率偏移 (載波偏移)，符號率頻偏(定時偏移)等信息，根據(jù)星座圖的結果，計算MER和EVM的值，讀取解調芯片的SLCH (Service Logical Channel)業(yè)務邏輯信道信息和LDPC、RS的誤塊數(shù)， 用誤塊數(shù)計算LDPC (低密度奇偶校驗碼)BLER (誤塊率)/RS (里德一所羅門碼)BLER。本發(fā)明方法經過在天津市德力電子儀器有限公司最新一代的數(shù)字準實時信號分析儀(DS8831T和DS8853T)上進行驗證，驗證過程及結果如下
DSP工作頻率200MHz，定時精度1/50M秒，信號鎖定之前定時時長1秒，每次采集100 毫秒的數(shù)據(jù)；信號鎖定之后定時時長2秒，每次采集50毫秒的數(shù)據(jù)。載波誤差估計范圍士50KHz，定時誤差估計范圍士20ppm，星座圖MER測試范圍(16QAM)14dB_36dB，時隙號設定范圍0-39，LDPC (低密度奇偶校驗碼)BLER (誤塊率)/RS (里德一所羅門碼)BLER統(tǒng)計時長1分鐘到72小時。
權利要求
1. 一種用于準實時信號分析儀的中國移動數(shù)字多媒體廣播信號解調分析方法，其特征在于，該方法的具體步驟是 第1、數(shù)據(jù)采集第1. 1、FPGA在數(shù)據(jù)采集控制模塊的控制下，定時采集準實時信號分析儀的中頻信號， 并對數(shù)據(jù)進行下變頻和低通濾波的預處理，將處理之后的數(shù)據(jù)存貯在DSP的外存儲器同步動態(tài)隨機存儲器SDRAM之中供信號解調用； 第1. 2、數(shù)據(jù)采集控制模塊的工作流程解調伊始，設置DSP定時器的定時時長為1秒，設置CMMB解調的當前時隙號等于目標時隙號，并且不啟動fft模塊、有效數(shù)據(jù)提取和解擾模塊以及信道均衡模塊的工作；解調鎖定之后，定時器的定時時長設定為2秒，解調出來的當前時隙號與目標時隙號進行比較，相等，則輸出當前的解調結果，同時等待定時中斷，中斷發(fā)生后，進行數(shù)據(jù)采集；不相等，則補償當前時隙到目標時隙的時間，補償時間=(40+目標時隙號-當前時隙號)X 25ms ；DSP定時中斷發(fā)生后，啟動新的數(shù)據(jù)采集，進行CMMB解調，確認當前時隙號，開始新的反饋循環(huán)；第2、信號解調第2. 1、將第1步在定時器控制下采集的數(shù)據(jù)，進入信號解調，DSP對數(shù)據(jù)進行插值和匹配濾波，之后進行細小頻偏補償，進入到時隙同步模塊，經時隙同步分離出的信標部分，去做整數(shù)倍的頻偏估計，頻偏估計的結果反饋給調諧器，用于更進一步的精確信號鎖定； 第2. 2、OFDM符號的循環(huán)前綴和數(shù)據(jù)體部分做相關，計算小數(shù)倍頻偏的值； 第2. 3、小數(shù)倍頻偏的數(shù)據(jù)通過第一環(huán)路濾波器之后，反饋給細小頻偏補償模塊，做細小頻偏的補償；第2. 4、OFDM符號的數(shù)據(jù)體部分經fft變換后，提取有效數(shù)據(jù)，對有效數(shù)據(jù)進行解擾； 第2. 5、解擾后的數(shù)據(jù)，按位置提取離散導頻，用離散導頻的相位差估計定時誤差，并將定時誤差通過第二環(huán)路濾波器反饋給插補和匹配濾波的數(shù)據(jù)；同時用離散導頻進行信道估計，并用估計的結果對數(shù)據(jù)體部分進行信道均衡；第2. 6、從信道均衡的輸出中，提取連續(xù)導頻中的傳輸指示信息，將傳輸指示信息中的時隙號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集控制部分，控制下一輪的數(shù)據(jù)采集； 第3、解調輸出第3. 1、從采集的數(shù)據(jù)計算當前的通道功率；第3. 2、根據(jù)第2. 5步信道均衡后的解調結果，輸出星座圖，同時輸出頻率偏移和符號率頻偏解調信息；第3. 3、星座圖分析根據(jù)輸出的星座圖的結果，計算MER和EVM的值，讀取解調芯片的SLCH業(yè)務邏輯信道信息和低密度奇偶校驗碼LDPC、里德一所羅門碼RS的誤塊數(shù)，用誤塊數(shù)計算LDPC和RS碼的誤包率BLER。
全文摘要
一種用于準實時信號分析儀的中國移動數(shù)字多媒體廣播信號(CMMB)解調分析方法。該方法的具體步驟是FPGA在DSP數(shù)據(jù)采集控制模塊的控制下，定時采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行下變頻和低通濾波的預處理，將處理之后的數(shù)據(jù)傳輸給DSP；DSP對接收到的信號進行差值和匹配濾波，細小頻偏補償，時隙同步，fft變換，有效數(shù)據(jù)提取和解擾，信道均衡等解調處理；解調輸出信道功率，星座圖，頻率偏移，符號率偏移，并通過對星座圖的分析，計算MER和EVM的值，讀取解調芯片信息計算LDPCBLER(誤塊率)和RSBLER。本發(fā)明在確保準實時信號分析，實現(xiàn)復雜度低、靈活性高、以及實時解碼的特性的同時，針對CMMB的信號特性，加入數(shù)據(jù)采集定時控制部分，保證CMMB信號解調輸出的準確性和可參考性。
文檔編號H04N17/00GK102355591SQ20111022337
公開日2012年2月15日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權日2011年8月5日
發(fā)明者岳友紅, 張艷輝 申請人:天津市德力電子儀器有限公司