本發(fā)明涉及一種射頻接收設備，尤其涉及一種海上數(shù)字中頻接收設備。

背景技術：

navdat是一種新型的岸基海上數(shù)字廣播系統(tǒng)，它采用最新數(shù)字傳輸技術，在500khz上播發(fā)海上安全信息和其他服務信息。navdat通過播發(fā)消息、文本、文件或圖像，實現(xiàn)海圖改正信息等航行相關安全信息的快速推送，并實現(xiàn)與船舶信息系統(tǒng)的無縫連接。navdat系統(tǒng)通過聯(lián)網(wǎng)播發(fā)，還可實現(xiàn)a2海區(qū)的覆蓋。因此，navdat可增強海事信息業(yè)務能力，是gmdss現(xiàn)代化和e航海中的關鍵系統(tǒng)。

navdat數(shù)字廣播系統(tǒng)主要依靠電離層傳輸，為各種類型的消息提供了廣播傳輸服務，并且具有加密性。其中廣播的消息包括但不限于航海安全、信息安全、海盜行為、搜救以及船舶交通系統(tǒng)文件傳輸?shù)取avdat數(shù)字系統(tǒng)的500khz工作頻段為數(shù)據(jù)廣播信號提供了良好的覆蓋，可以為從岸基到船舶的信息廣播實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳輸以提高操作效率和航海安全。但是由于電離層介質(zhì)受太陽輻射、季節(jié)變化、晝夜變化等各種因素的影響，因此天波信道存在著多徑、衰落、多普勒頻移、噪聲干擾等特性。

navdat數(shù)字廣播系統(tǒng)主要包括海上中頻數(shù)字發(fā)射設備和海上中頻數(shù)字接收設備，為了保證航行安全，需要及時有效地由岸上向航行的船舶提供有關海上航行的安全信息，海上安全信息包括航行警告、氣象警告、氣象預報和其他海上緊急信息。目前的接收設備只能接收,模擬調(diào)制(f1b)的信息,傳輸數(shù)據(jù)率低(僅僅50bps),接收占用時間長,接收文件類型單一等(文本)，不能夠接收其它類型的文件等。不能滿足現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?/p>

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種海上數(shù)字中頻接收設備，能夠提高接收速率，具有高靈敏度，大動態(tài)范圍特性，滿足不同格式的水上安全信息、文件和電子海圖的自適應接收。

本發(fā)明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種海上數(shù)字中頻接收設備，包括射頻信號處理模塊和數(shù)字信號處理模塊，所述射頻信號處理模塊和中頻接收天線相連；其中，所述數(shù)字信號處理模塊包括dsp處理器和fpga處理器，所述射頻信號處理模塊對來自中頻接收天線的信號進行變頻后經(jīng)過模數(shù)轉換單元送入fpga處理器，所述fpga處理器完成nco下變頻及匹配濾波后，送給dsp處理器完成同步均衡解調(diào)操作，再經(jīng)由fpga處理器進行l(wèi)dpc譯碼。

上述的海上數(shù)字中頻接收設備，其中，所述fpga處理器首先完成時間與頻率的同步，得到正確的ofdm符號同步序列，進行頻偏校正，然后去除循環(huán)前綴，串并變換后，經(jīng)過fft處理后送至送給dsp處理器，所述dsp處理器再進行并串變換，提取出導頻信號，進行信道估計和補償，接著進行解映射解調(diào)、解交織，最后送入fpga處理器上的譯碼器，得到二進制的輸出數(shù)據(jù)。

上述的海上數(shù)字中頻接收設備，其中，所述fpga處理器根據(jù)接收到的多個級聯(lián)的pn序列作為訓練序列，并利用pn序列的自相關特性完成定時同步和載波同步，具體同步過程如下：所述fpga處理器將接收序列與本地pn作并行相關，并設置一個pn序列的長度作為接收窗口的長度，然后對相關值的結果進行類峰均比的檢測，當接收窗口序列恰好為一個pn序列時，則判斷為信號到達。

上述的海上數(shù)字中頻接收設備，其中，所述dsp處理器采用奇偶交替分布方式獲取導頻信號，通過線性內(nèi)插算法估計出每個ofdm符號奇數(shù)序號子載波的信道沖激響應；對于數(shù)據(jù)幀所有ofdm符號，除了導頻位置以外，所有奇數(shù)序號子載波位置的信道沖激響應由與其相鄰的前后兩個ofdm符號上相同位置子載波的信道沖激響應進行平均運算得到。

上述的海上數(shù)字中頻接收設備，其中，所述fpga處理器和dsp處理器之間進行如下迭代均衡運算：所述dsp處理器利用導頻信號進行信道估計獲得整個信道的響應；在得到頻域數(shù)據(jù)后，先求取導頻位置處估計出的信道和實際信道之間的最小二乘估計結果，然后通過低通濾波內(nèi)插得到數(shù)據(jù)部分的信道估計結果，連同利用導頻估計的信噪比進行均衡，頻域均衡完的信息通過譯碼器進行軟譯碼，然后經(jīng)過重映射返回給均衡器，重復上述過程直到迭代完成。

上述的海上數(shù)字中頻接收設備，其中，所述fpga處理器上的譯碼器工作流程如下：a)對解調(diào)符號信息進行預處理，獲得比特軟信息，作為迭代初始消息；b)迭代過程：對于每個校驗分組i,i＝1:l，校驗節(jié)點分組i并行更新傳遞給變量節(jié)點的外部消息；每組校驗節(jié)點i消息處理完畢后，經(jīng)過實時置換網(wǎng)絡傳遞給變量節(jié)點，立即更新與其相連的所有變量節(jié)點；當相應的變量節(jié)點更新完畢后，最新的消息可立即給后續(xù)的校驗節(jié)點分組更新利用；每個校驗節(jié)點分組更新的過程，稱為一次子層迭代；當l個校驗節(jié)點分組串行更新完畢，即l次子層迭代完成后，結束一次迭代；c)取變量節(jié)點的偽后驗概率消息進行硬判決，并檢測是否是合法碼字，如果是合法碼字或當前迭代次數(shù)超過預設的最大迭代次數(shù)，則給出中止整個迭代信號，否則，進入下一次迭代；d)當?shù)Ｖ箷r，輸出相應的硬判決比特信息流，譯碼結束。

上述的海上數(shù)字中頻接收設備，其中，所述數(shù)字信號處理模塊和定位模塊相連，所述定位模塊為用于提供本船位置信息的gps模塊或北斗模塊。

上述的海上數(shù)字中頻接收設備，其中，所述接收天線為鞭天線、磁棒天線或環(huán)天線。

本發(fā)明對比現(xiàn)有技術有如下的有益效果：本發(fā)明提供的海上數(shù)字中頻接收設備，能夠大大提高接收速率，具有高靈敏度，大動態(tài)范圍特性，有效減少載波間的干擾并提高頻譜利用率，滿足不同格式的水上安全信息、文件和電子海圖的自適應接收需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明海上數(shù)字中頻接收設備結構示意圖；

圖2為ofdm系統(tǒng)收發(fā)機的典型結構框圖；

圖3為本發(fā)明奇偶交錯導頻序列分布示意圖；

圖4為本發(fā)明信道估計過程；

圖5為本發(fā)明線性內(nèi)插獲得信道響應示意圖；

圖6為本發(fā)明ls算法mse性能仿真圖；

圖7為本發(fā)明調(diào)試方式映射圖；

圖8為本發(fā)明發(fā)送端總體結構框圖；

圖9為本發(fā)明接收端總體結構框圖；

圖10為本發(fā)明數(shù)據(jù)幀成幀模塊示意圖；

圖11為本發(fā)明到達檢測示意圖；

圖12為本發(fā)明頻偏估計示意圖；

圖13為本發(fā)明迭代均衡處理流程示意圖；

圖14為本發(fā)明ldpc編碼器設計原理框圖；

圖15為本發(fā)明ldpc譯碼并行結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。

圖1為本發(fā)明海上數(shù)字中頻接收設備結構示意圖。

請參見圖1，本發(fā)明提供的海上數(shù)字中頻接收設備，由天線模塊，射頻信號處理模塊，數(shù)字信號處理模塊，定位模塊，存儲單元，外部接口單元，顯示單元，電源模塊組成。各模塊主要功能如下：

1)天線模塊：在信號覆蓋范圍內(nèi)，天線對已調(diào)信號的接收。例如：鞭天線，磁棒天線，環(huán)天線等。

2)射頻信號處理模塊：對天線接收下的信號進行濾波放大，自動增益控制等，進行信號變化處理提供給數(shù)字信號處理模塊。

3)數(shù)字信號解調(diào)模塊：對射頻模塊提供的信號進一步進行處理，對接收到的信號帶通濾波，由adc轉為數(shù)字信號；信號經(jīng)過nco(nu-mericalcontroloscillator，數(shù)控振蕩器)、匹配濾波后進行fft處理，然后再依次送入同步、均衡等模塊，最后送入譯碼器得到譯碼輸出結果。

4)定位模塊：用于提供本船位置信息，可以為gps，北斗等

5)存儲單元：用于存儲數(shù)據(jù)。

6)外部接口單元：用于向外部提供數(shù)據(jù)接口，可以是網(wǎng)口，usb口，或串口等。

7)顯示單元：用于接收文件的顯示，及接收性能指示。

8)電源模塊：用于外部電源與內(nèi)部各模塊的供電。

本發(fā)明的數(shù)字系統(tǒng)調(diào)制主要利用ofdm技術。ofdm系統(tǒng)收發(fā)機的典型結構框圖如圖2所示，圖中上半部分為發(fā)射機鏈路，下半部分為接收機鏈路。中心部分的ifft(inversefft)單元用于基帶調(diào)制發(fā)射處理，fft單元用于基帶解調(diào)接收處理。在發(fā)送鏈路中，二進制輸入數(shù)據(jù)首先經(jīng)過信道編碼和交織變換，然后進行調(diào)制映射，插入導頻、串并變換后，經(jīng)過ifft處理，接著進行并串變換，添加循環(huán)前綴(cyclicprefix,cp)，最后經(jīng)過數(shù)模轉換，上變頻送入天饋單元。在接收鏈路中，天饋單元接收到的信號先進行下變頻，送入模數(shù)轉換單元，首先完成時間與頻率的同步，得到正確的符號同步序列，進行頻偏校正，然后去除循環(huán)前綴，串并變換后，經(jīng)過fft處理，再進并串變換，提取出導頻信號，進行信道估計和補償，接著進行解映射解調(diào)、解交織，最后送入譯碼器，得到二進制的輸出數(shù)據(jù)。

由對數(shù)字廣播信道的描述可以知道，信道對數(shù)據(jù)信號的傳輸造成一定的影響，主要包括：多徑效應引起的衰落，使得傳輸信號幅度衰減，甚至完全消失；同時多徑還會引起信號波形展寬，造成碼元之間相互串擾；電離層運動變化產(chǎn)生的多普勒頻移使得信號的頻譜結構發(fā)生變化、相位起伏不定，從而造成數(shù)據(jù)信號的接受錯誤。本發(fā)明的數(shù)字廣播通信中綜合采用ofdm技術、同步技術和均衡技術來解決上述問題。

一、本發(fā)明將ofdm技術應用于navdat無線廣播通信系統(tǒng)。具有如下優(yōu)勢：

a)抗頻率選擇性衰落能力強。navdat數(shù)字廣播系統(tǒng)中的主要問題是頻率選擇性衰落所引起的符號間干擾，而ofdm系統(tǒng)把高速數(shù)據(jù)流通過串并轉換，使每個子載波上的數(shù)據(jù)符號持續(xù)長度相對增加，并且有效地減小了無線信道的時間彌散所帶來的符號間干擾；其次，由于每個子載波上信息的隨機性，相加后合成的信號接近于白噪聲，而克服多徑衰落影響的最佳傳輸信號形式即為具有白噪聲統(tǒng)計特性的信號；最后，循環(huán)前綴技術可以更徹底地消除時延擴展的影響，并保證在多徑的條件下各個子載波仍保證正交。

b)頻譜利用率高。在ofdm系統(tǒng)中，各個子載波之間的正交性允許各個子信道的頻譜相互重疊，與通常的頻分復用系統(tǒng)相比，其可以最大限度地利用頻譜資源，這一點在頻譜資源有限的navdat數(shù)字廣播通信中顯得尤為重要。

c)結構簡單，易于實現(xiàn)。由于各個子載波之間的正交性使得可以采用idft/dft技術實現(xiàn)ofdm調(diào)制和解調(diào)，即使對于具有很多子載波的系統(tǒng)，又可以利用ifft/fft來實現(xiàn)，而隨著大規(guī)模集成電路技術與dsp技術的發(fā)展，使得ifft/fft都變得易于實現(xiàn)，因此，將ofdm技術應用于navdat數(shù)字廣播通信具有很好的前景。

d)有利于與其他技術相結合。ofdm可以與多天線，空時編碼，智能天線，自適應編碼以及動態(tài)比特分配算法等技術結合使用，極大程度地提高了物理層信息傳輸?shù)目煽啃院陀行裕籵fdm還可以與多種接入技術相結合，構成ofdma系統(tǒng)，如ofdm-cdma以及ofdm-tdma。

二、本發(fā)明navdat數(shù)字廣播通信系統(tǒng)中的同步技術

在通信系統(tǒng)中，要使系統(tǒng)能夠正常工作和運行，需要各個層次的時間同步加以保證，因此同步問題顯得尤為重要，沒有精確地同步就不可能對傳送的數(shù)據(jù)進行可靠的恢復。navdat數(shù)字廣播ofdm通信系統(tǒng)中討論的同步技術主要包括以下幾個方面：

(1)到達檢測

到達檢測的主要目標是要檢測到接收端在何時接收到數(shù)據(jù)幀并且準確判斷到數(shù)據(jù)幀的起始位置。這對于接收機同步來說具有非常重要的意義，特別是對于突發(fā)ofdm傳輸系統(tǒng)，如果無法準確檢測到數(shù)據(jù)幀的到達，則會出現(xiàn)丟幀的情況，無法保證接收機正常的通信。同時，如果無法準確判斷幀到達位置，將會對后續(xù)的同步工作造成一定的困難，并影響系統(tǒng)的性能。

(2)符號同步

符號定時同步是要準確找到一幀內(nèi)各ofdm符號的準確起始位置。假設，ofdm每個符號的保護間隔長度為tg，數(shù)據(jù)經(jīng)過無線多徑信道傳輸?shù)竭_接收端的最大時延為τmax，如果符號定時起始位置在τmax內(nèi)，則由于多徑時延的影響，采集的數(shù)據(jù)包含了上一個符號的多徑延時分量，從而造成符號間干擾；而如果符號定時起始位置在tg之外時，采集值則會包含下一個符號的數(shù)據(jù)，同樣也會引起isi；因而準確的定時位置應該在區(qū)間范圍(τmax，tg)內(nèi)，該區(qū)間內(nèi)的任何一個位置都可以通過后續(xù)同步環(huán)節(jié)準確解調(diào)。

(3)載波同步

由于無線信道多普勒頻移以及收、發(fā)端晶振不匹配等原因，接收信號在頻域各個子載波頻點上會發(fā)生δf的頻率偏移，此時，子載波間不再滿足相互正交的關系，從而引入相鄰子載波干擾。ofdm對頻偏影響較符號定時誤差要敏感得多，載波頻偏同步的任務就是要準確估計子載波上的頻偏量并進行補償。

綜上所述，本發(fā)明使用的ofdm系統(tǒng)中，幀同步用于確定一個數(shù)據(jù)幀的開始位置，而定時同步的目的在于在接收端正確地確定ofdm符號數(shù)據(jù)部分的開始位置，載波同步讓接收機的振蕩頻率要與發(fā)送載波同頻率同相位。只有保證對信號的精確同步，才能進行信號的正確解調(diào)接收。

三、本發(fā)明navdat數(shù)字廣播通信中的均衡技術

在接收端，設接收信號的采樣為yn。則：

yn＝xn*hn+wn

其中，hn是信道的時域響應，wn是加性白高斯噪聲。

假設多徑信道的最大多徑時延小于循環(huán)前綴的長度，則可以不考慮符號間干擾，另外，近似認為信道在一個ofdm數(shù)據(jù)包時間間隔內(nèi)是一個時不變信道。將信號去除循環(huán)前綴并做n點fft之后，有：

本發(fā)明ofdm系統(tǒng)的信道估計技術可以分為幾大類：盲或半盲信道估計、導頻輔助信道估計、基于判決反饋的信道估計等。這里主要采用基于導頻輔助的信道估計方法。

導頻輔助信道估計是在數(shù)據(jù)部分加入導頻信息，在接收端通過相應的估計準則求出導頻位置的信道信息，其主要需要解決以下三個問題：1)發(fā)送端如何設計導頻結構；2)利用何種信道估計算法求出導頻位置處的信道信息；3)利用何種方案恢復出所有子載波位置上的信道信息。

(1)導頻的選擇和插入

導頻該如何選擇以及分配是ofdm系統(tǒng)信道估計性能最重要參數(shù)之一，其設計與信道估計器的設計往往是相互關聯(lián)的，它的設計不僅會影響信道估計的性能，而且也會影響系統(tǒng)的開銷。

ofdm符號的傳輸可以看成是一個時域-頻域的二維傳輸，在時域以一個ofdm符號周期為單位，在頻域以一個子載波為單位。考慮這種二維傳輸特性，本發(fā)明可以在時頻域陣列中選擇插入導頻信號。在實際應用中，考慮接收機的復雜度，以及在navdat數(shù)字廣播天波信道環(huán)境，多普勒頻偏相對較大，因此天波信道中更適合選用奇偶交錯導頻序列分布的導頻方案，如圖3所示，t代表著時域方向，f代表著頻域方向；黑色點表示導頻符號，白色點則表示數(shù)據(jù)子載波。

(2)導頻位置處的信道估計

一般來說，基于導頻的信道估計性能是通過將估計出的信道和實際信道之間的誤差來衡量，如圖4所示。

對估計誤差e(n)的衡量準則不同可以得到不同的估計算法。這里主要采用最小二乘算法。

ls算法要求對在一次計算中的所有采樣，有誤差向量的內(nèi)積最小。令xp＝diag{xp(0),xp(1),...,xp(np-1)}為發(fā)射端頻域子載波發(fā)射的導頻值所組成的對角矩陣，其中np為導頻點的個數(shù)。yp＝{yp(0),yp(1),...,yp(np-1)}^t為接收方收到的頻域信號中導頻子載波上的值所組成的向量，為信道在導頻點的ls頻域響應估計值所組成的向量，為通過對接收端導頻信號的估計值向量，有可以得到：

其中，wp是導頻位置上的頻域噪聲。ls估計在頻域進行，只需要知道發(fā)送信號xp，就可以通過在導頻子載波上進行一次除法得到導頻位置子載波的信道特征。因此ls信道估計算法具有簡單的結構，且計算量小。

(3)導頻時域線性內(nèi)插算法

通過線性內(nèi)插算法估計出每個ofdm符號奇數(shù)序號子載波的信道沖激響應。對于數(shù)據(jù)幀所有ofdm符號，除了導頻位置以外，所有奇數(shù)序號子載波位置的信道沖激響應由與其相鄰的前后兩個ofdm符號上相同位置子載波的信道沖激響應進行平均運算得到。如圖5所示，虛線框內(nèi)某點的信道沖激響應為其上下兩點的信道沖激響應的平均值。圖5中，所有正方形均由導頻位置的信道響應經(jīng)過線性內(nèi)插得到。經(jīng)過線性內(nèi)插后已知的信道響應恰好與梳狀導頻結構相同，進而獲得全信道響應。

(4)導頻內(nèi)插算法

根據(jù)信道估計算法得到導頻位置的信道響應之后，通過合理的內(nèi)插算法，從而獲得整個信道的響應。內(nèi)插算法是一種擬合信道信息的方法，它簡單易實現(xiàn)，然而由于根據(jù)導頻信號估計出的信道頻率響應包含有噪聲，因此通過內(nèi)插也會帶來新的噪聲，稱之為內(nèi)插噪聲。不同的內(nèi)插算法所產(chǎn)生的內(nèi)插噪聲不同，可以通過改進內(nèi)插方法來獲得更好的擬合效果。

對于梳狀導頻以及離散導頻，因為根據(jù)導頻符號并未能求得所有子載波上的信道響應，所以需要采用一定的內(nèi)插算法來擬合所以子載波上的信道信息。綜合考慮算法性能以及實現(xiàn)復雜度，這里主要采用低通濾波器的方法。

在awgn信道和hf信道(2ms，1hz)條件下，仿真了ls算法的mse性能，仿真曲線如圖6所示。

從仿真圖中可以看出，在信噪比比較低的情況下，由于受到噪聲的影響，ls算法的mse略高；但隨著信噪比的升高，在awgn信道下和hf信道條件下，ls算法mse性能得到明顯改善。

navdat數(shù)字廣播數(shù)據(jù)幀共分為六種類別的幀。數(shù)據(jù)幀波形采用多載波ofdm調(diào)制，映射方式可選4-qam，16-qam以及64-qam。其具體的映射圖如圖7a、7b和7c所示。

本發(fā)明采用ldpc編碼方式，碼率有1/2和3/4兩種。在這六種類型的幀中，考慮信道變化影響，組幀時采用奇偶符號交替導頻導頻序列的分布方式用于跟蹤信道變化。

本發(fā)明在波形設計中，載荷數(shù)據(jù)經(jīng)過ldpc編碼形成未知的編碼數(shù)據(jù)，并經(jīng)交織模塊將編碼數(shù)據(jù)亂序。根據(jù)不同的吞吐需求對交織后的數(shù)據(jù)選擇不同的映射方式，并與已知的導頻數(shù)據(jù)按照幀結構組成一個ofdm頻域符號，將ofdm頻域符號進行串并變換后由ifft轉換到時域，加上循環(huán)前綴后形成ofdm時域符號，這樣的16個ofdm時域符號形成一個ofdm幀。

下面詳細給出本發(fā)明的總體框圖及設計實現(xiàn)，以便更好地了解本發(fā)明的海上數(shù)字中頻接收設備的工作原理及設計實現(xiàn)。

四、本發(fā)明的總體框圖

本發(fā)明的發(fā)送端框圖如下圖8所示，原始數(shù)據(jù)經(jīng)過ldpc編碼后，對數(shù)據(jù)部分進行映射，同時加入pn前導序列，經(jīng)過ifft變換之后插入cp進行升抽樣和成型濾波，最后由dac轉換為模擬信號發(fā)送出去。

發(fā)送端的ldpc編碼模塊和成幀模塊在dsp上完成，成幀后的數(shù)據(jù)送給fpga進行成型濾波，最終經(jīng)由dac發(fā)送。

接收端框圖如圖9所示，接收端對接收的信號帶通濾波，由adc轉為數(shù)字信號；信號經(jīng)過nco、匹配濾波后進行fft處理，然后再依次送入同步、均衡等模塊，最后送入譯碼器得到譯碼輸出結果。

接收端對ad采進來的數(shù)字信號，在fpga上完成nco下變頻及匹配濾波后，再送給dsp上完成同步均衡解調(diào)等操作，再經(jīng)由fpga進行l(wèi)dpc譯碼，如果需要迭代，則在fpga和dsp之間進行迭代均衡運算，直至解調(diào)完成。

1、成幀模塊

成幀模塊是發(fā)送端的一部分，它根據(jù)波形設計對編碼后的消息數(shù)據(jù)進行組幀，使發(fā)送波形適應于相應的信道環(huán)境。數(shù)據(jù)幀的成幀模塊示意圖如圖10所示。

消息數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼后送入成幀模塊，如圖10所示。在該模塊中，編碼后的數(shù)據(jù)經(jīng)過映射(4-qam、16-qam和64-qam等)、ofdm調(diào)制后形成數(shù)據(jù)ofdm符號。同時，同步頭生成模塊和導頻生成模塊產(chǎn)生同步頭和導頻，然后由系統(tǒng)的時序控制將它們組裝成幀。

2、同步模塊

同步段采用多個級聯(lián)的pn序列作為訓練序列，主要利用pn序列良好的自相關特性完成定時同步和載波同步。

利用pn序列優(yōu)良的自相關特性，將接收信號與本地pn序列作并行相關，對相關值的結果進行一系列的處理、判決，超過所設定的門限時，則認為信號到達。由于本地pn序列為+/-1，可以通過直接改符號位來避免乘法運算，從而簡化了相關算法的實現(xiàn)。

如圖11所示，接收窗口r(n)的長度為一個pn序列的長度l，將接收序列與本地pn作相關，對相關結果進行類峰均比的檢測，當接收窗口序列恰好為一個pn序列時，檢測到信號到達。

同步段的后續(xù)pn用于頻偏估計，其基本原理是在發(fā)射端發(fā)送兩段相同的序列，在接收端利用前后相關估計值的相位來估計頻偏。如圖12所示，定義兩個窗口集合r(n)和r(n+d)，其中d為一個pn序列的長度，l為相關窗口的長度，兩個窗口前后滑動相關，對相關結果累加后取相位，通過估計出相位差計算出頻偏。

由于頻偏的存在，會導致同步段間隔一個pn長度的數(shù)據(jù)前后都會有一個相位差，在沒有其他干擾的情況下，這個相位差應該是穩(wěn)定的。但在實際中，由于navdat數(shù)字廣播信道存在大量干擾，本發(fā)明需要通過統(tǒng)計平均的方法來減小這種抖動，提高估計的精度。

3、均衡模塊

本解調(diào)系統(tǒng)頻域均衡處理流程如圖13所示，實現(xiàn)時采用迭代均衡技術：在得到頻域數(shù)據(jù)后，先求取導頻位置處信道的ls估計結果，然后通過低通濾波內(nèi)插得到數(shù)據(jù)部分的信道估計結果，連同利用導頻估計的信噪比進行均衡，頻域均衡完的信息通過譯碼器進行軟譯碼，然后經(jīng)過重映射返回給均衡器，如此迭代。其中第一次均衡，由于此時沒有譯碼完之后的軟信息，因此第一次均衡相當于一次mmse均衡，之后的每次均衡都需要用到譯碼之后的軟信息并重新進行均衡，直到四次迭代完成。

4、ldpc編譯碼模塊

(1)ldpc編碼模塊

調(diào)制器中的原始數(shù)據(jù)編碼器的實現(xiàn)結構如圖14所示。

利用校驗比特和信息比特的約束方程，可以較簡單的通過信息比特與校驗矩陣元素的相乘累加來計算校驗比特。由于采用的qc-ldpc碼校驗矩陣具有規(guī)則的塊狀結構，每一子塊矩陣均為單位矩陣的循環(huán)移位，且校驗矩陣的右半部分具有雙對角線結構，這一特性使得編碼算法可進一步簡化。

在編碼器的具體實現(xiàn)中，整個編碼模塊可以分解為矩陣向量相乘、前向迭代、向量相加、碼字生成四個模塊。輸入的源信息先送入矩陣向量乘累加模塊計算迭代初始向量，再利用矩陣的雙對角線結構，經(jīng)過前向迭代模塊和向量累加模塊可快速的計算出校驗比特。

(2)ldpc譯碼模塊

ldpc迭代譯碼系統(tǒng)的實現(xiàn)結構如圖15所示。主要包括迭代消息預處理模塊，校驗矩陣初始模塊，變量節(jié)點消息存儲模塊，變量節(jié)點消息處理模塊，校驗節(jié)點消息存儲模塊，校驗節(jié)點消息處理模塊，實時置換網(wǎng)絡模塊，控制邏輯模塊和迭代停止與硬判決輸出模塊。

譯碼器工作流程如下所示：

a)對解調(diào)符號信息進行預處理，獲得比特軟信息，作為迭代初始消息；

b)迭代過程：對于每個校驗分組i,i＝1:l，i和l為自然數(shù)，校驗節(jié)點分組i并行更新傳遞給變量節(jié)點的外部消息；每組校驗節(jié)點i消息處理完畢后，經(jīng)過實時置換網(wǎng)絡傳遞給變量節(jié)點，立即更新與其相連的所有變量節(jié)點；當相應的變量節(jié)點更新完畢后，最新的消息可立即給后續(xù)的校驗節(jié)點分組更新利用；每個校驗節(jié)點分組更新的過程，稱為一次子層迭代；當l個校驗節(jié)點分組串行更新完畢，即l次子層迭代完成后，結束一次迭代；

c)取變量節(jié)點的偽后驗概率消息進行硬判決，并檢測是否是合法碼字，如果是合法碼字或當前迭代次數(shù)超過預設的最大迭代次數(shù)，則給出中止整個迭代信號，否則，進入下一次迭代；

d)當?shù)Ｖ箷r，輸出相應的硬判決比特信息流，譯碼結束。

ldpc譯碼器的吞吐量通常由如下公式計算：

因此為了計算一個碼字的吞吐量，在給定時鐘，碼長和迭代次數(shù)的情況下,只需計算軟判輸入所需拍數(shù)，一次迭代所需拍數(shù)和譯碼輸出所需拍數(shù)。

本發(fā)明提供的海上數(shù)字中頻接收設備，具有如下優(yōu)點：

1)自適應接收：目前的模擬接收設備只有單一的一種接收模式(f1b),傳輸數(shù)據(jù)率低(僅僅50bps),而數(shù)字接收設備能夠根據(jù)接收到的不同模式調(diào)制的信號自適應接收不同模式的信號，包含(ofdm/4qam,ofdm/16qam,ofdm/64qam)等信號。

2)接收設備具有高靈敏度，大動態(tài)范圍。

3)接收設備可以接收的安全信息包括不限于以下信息：航線警告,臺風警告,天氣預報,海嘯等；可以播發(fā)的格式包括不限于以下格式：word,txt,jpg,pdf,s57等。

4)接收設備可以接收頻率范圍包括不限于(495khz-505khz)，宜可接收486khz，518khz，490khz等。

5)接收設備能夠提供當前位置信息，能夠進行指定接收模式的接收(通播，選播，指定播發(fā))。

6)接收設備能夠提供數(shù)據(jù)總線連接以太網(wǎng)接口和/或usb接口與外部設備連接。

7)可以自動進行接收模式的選擇：

a)通播(generalbroadcast):不指定接收設備，所有安裝接收設備的船舶都可接收；b)選播(selectivebroadcast):對某組船舶或某區(qū)域船舶播發(fā)，設定接收區(qū)域的坐標、或某組船舶的mmsi編號特征；c)專用信息指定信息(dedicatedmessage)：對帶有海上移動業(yè)務標識碼(mmsi)的單一船舶進行廣播。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。