專(zhuān)利名稱(chēng)：用于衛(wèi)星系統(tǒng)的改進(jìn)的同步檢測(cè)和頻率恢復(fù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的基本原理涉及用于衛(wèi)星系統(tǒng)的改進(jìn)的幀同步檢測(cè)和頻率恢復(fù)的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的幀同步檢測(cè)僅僅使用IT微分校正(differential correction)。在ETSITF 102 376 VI. 1. 1，0￥8-52規(guī)范的附錄(.2. 1中描述了這一概念，并討論了使用IT微分相關(guān)用于幀同步檢測(cè)。此外，Heinrich Meyr等人的“數(shù)字通信接收器同步、信道估計(jì)和信號(hào)處理”給出了使用公知的接收器設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的前饋載波恢復(fù)方法的示例。美國(guó)專(zhuān)利5，878，088和5，943，369描述了已知的符號(hào)定時(shí)恢復(fù)方法。本發(fā)明的原理通過(guò)使用本文中的頻率估計(jì)方法來(lái)對(duì)上述方法做出改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的原理致力于解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些和其他不足和缺陷，本發(fā)明的原理關(guān)于用于衛(wèi)星系統(tǒng)的改進(jìn)的幀同步檢測(cè)和頻率恢復(fù)的方法和設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的原理的一個(gè)方面，其提供了用于衛(wèi)星系統(tǒng)的改進(jìn)的幀同步檢測(cè)和頻率恢復(fù)的方法和設(shè)備。其描述了一種用于幀同步檢測(cè)的方法和用于執(zhí)行幀同步檢測(cè)的設(shè)備。在多個(gè)延遲和共軛復(fù)用器處計(jì)算數(shù)據(jù)流的第一和第二微分相關(guān)。使用前一組微分相關(guān)對(duì)所述第一和第二微分相關(guān)進(jìn)行卷積。在同步檢測(cè)器處使用經(jīng)過(guò)卷積的微分相關(guān)計(jì)算出相關(guān)峰值來(lái)檢測(cè)幀同步。如果使用盲模式，在掩蔽塊處對(duì)來(lái)自經(jīng)過(guò)卷積的微分相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行掩蔽。在標(biāo)志相關(guān)器處計(jì)算經(jīng)過(guò)卷積的微分等式的乘積。在加法器處對(duì)經(jīng)過(guò)卷積的微分等式的乘積進(jìn)行求和。在絕對(duì)值塊處生成經(jīng)過(guò)卷積的微分等式的絕對(duì)值。在量級(jí)塊處計(jì)算經(jīng)過(guò)卷積的微分等式的相關(guān)的量級(jí)來(lái)確定相關(guān)峰值。所述第一微分相關(guān)是IT微分相關(guān)，所述第二微分相關(guān)是2T微分相關(guān)?；剞D(zhuǎn)速率限制器計(jì)算出一個(gè)適應(yīng)閾值。使用經(jīng)過(guò)卷積的微風(fēng)等式和該適應(yīng)閾值來(lái)計(jì)算相關(guān)峰值。描述了數(shù)據(jù)輔助頻率估計(jì)方法和用于執(zhí)行數(shù)據(jù)輔助頻率估計(jì)的設(shè)備。在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)域接收包含多個(gè)同步信號(hào)的多個(gè)數(shù)據(jù)幀，所述多個(gè)同步信號(hào)在以已知的間隔進(jìn)行傳輸?shù)拿恳粋€(gè)數(shù)據(jù)幀中具有相同的同步模式。在求和(sum)功能塊和增大(arg)功能塊處計(jì)算所述多個(gè)數(shù)據(jù)巾貞的頻率估計(jì)。通過(guò)使用等式Ω'Τ = &1^冬[2 +1’‘][2_2:|來(lái)執(zhí)行對(duì)
微分相關(guān)的計(jì)算，其中，Ω ‘表示頻率估計(jì)，Ts表示符號(hào)速率，k表示用于指示當(dāng)前同步數(shù)據(jù)域的索引，L表示同步數(shù)據(jù)域的長(zhǎng)度，Z表示接收的信號(hào)和噪聲。描述無(wú)數(shù)據(jù)輔助最大可能性頻率估計(jì)的方法和用于執(zhí)行無(wú)數(shù)據(jù)輔助最大可能性頻率估計(jì)的設(shè)備。在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)域接收包括多個(gè)同步信號(hào)的多個(gè)數(shù)據(jù)幀。在Mth功率塊處計(jì)算在所述多個(gè)數(shù)據(jù)幀上的最大可能性。在自相關(guān)塊處執(zhí)行自相關(guān)功能來(lái)同所述Mth功率塊交換相位跳躍增量測(cè)量。在求和功能塊和增大功能塊處執(zhí)行微分相關(guān)。微分相關(guān)使用等式
Ω = arg{|> +1_y:}和少(/) = ^ΣΦΓΦ “『其中 N > L。描述了被反饋頻率恢復(fù)回路電路執(zhí)行的頻率估計(jì)校正的方法和頻率估計(jì)校正設(shè)備。在接收的數(shù)據(jù)信號(hào)中的同步符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)上執(zhí)行反轉(zhuǎn)。在匹配濾波器處對(duì)所述數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理。在頻率估計(jì)器處基于來(lái)自所述匹配濾波器的經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)信號(hào)執(zhí)行頻率估計(jì)。在回路濾波器處對(duì)所述頻率估計(jì)進(jìn)行平滑處理。在數(shù)字控制振蕩器處把輸出信號(hào)反饋到反轉(zhuǎn)器。在符號(hào)定時(shí)恢復(fù)塊處對(duì)所述數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行再抽樣，從而完成所述同步符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)的定時(shí)恢復(fù)。描述了在前饋頻率恢復(fù)回路電路中的頻率估計(jì)校正方法和用于頻率估計(jì)校正的設(shè)備。在符號(hào)定時(shí)恢復(fù)塊處對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行再抽樣，從而完成同步符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)的定時(shí)恢復(fù)。匹配濾波器對(duì)所述數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理。頻率估計(jì)器基于來(lái)自所述匹配濾波器的經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)信號(hào)執(zhí)行頻率估計(jì)。數(shù)字控制振蕩器把輸出信號(hào)反饋到反轉(zhuǎn)器。通過(guò)結(jié)合著附圖閱讀如下具體實(shí)施例的描述能夠清楚的了解本發(fā)明原理的這些和其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1的示例圖示出了顯示PL頭(PLHEADER)和導(dǎo)頻塊；圖2示出了用于幀同步的現(xiàn)有技術(shù)的DVB-S2微分相關(guān)硬件實(shí)現(xiàn)；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明原理的用于幀同步的改進(jìn)的微分相關(guān)硬件實(shí)現(xiàn)；圖4的流程圖示出了使用了回轉(zhuǎn)率限制器的用于幀同步檢測(cè)的算法；圖5示出了使用了用于增加適配閾值的回轉(zhuǎn)率限制器的微分關(guān)聯(lián)硬件的硬件實(shí)現(xiàn)；圖6示出了用于數(shù)據(jù)輔助頻率估計(jì)器的硬件實(shí)現(xiàn)；圖7示出了當(dāng)使用數(shù)據(jù)輔助頻率估計(jì)時(shí)的微分關(guān)聯(lián)輸出圖和對(duì)應(yīng)的估計(jì)頻移圖；圖8的圖示出了使用數(shù)據(jù)輔助頻率估計(jì)時(shí)候的均方根估計(jì)誤差(root mean squareestimation error, RMSEE)禾口 SNR 之t匕；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的原理的不使用數(shù)據(jù)輔助的頻率恢復(fù)算法的硬件實(shí)現(xiàn)；圖10示出了傳統(tǒng)ML頻率恢復(fù)算法的性能圖；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明原理的修改的ML頻率恢復(fù)算法的性能圖；圖12示出了當(dāng)使用傳統(tǒng)的ML方法和修改的ML方法時(shí)候的頻移估計(jì)器輸出的比較；
圖13的圖示出了根據(jù)本發(fā)明的原理NDA-ML算法的均平法估計(jì)誤差；圖14示出了根據(jù)本發(fā)明原理的反饋頻率估計(jì)硬件塊圖；以及圖15示出了根據(jù)本發(fā)明原理的前饋頻率估計(jì)硬件塊圖。
具體實(shí)施例方式一些示例中描述的特征或者方面能夠被調(diào)整后適用于其他示例。雖然這里描述的示例是在一些具體的環(huán)境下描述的，但是這些描述不應(yīng)該被用于把特征和概念局限于這些示例或者環(huán)境。例如，這里描述的示例可能是在方法或者過(guò)程、設(shè)備、或者軟件程序中被實(shí)現(xiàn)的。 即使是僅僅在一種形式的實(shí)現(xiàn)中描述這些示例(例如，僅僅作為方法描述)，這些描述的示例或特征也能夠使用其它形式(例如設(shè)備或程序)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，能夠使用合適的硬件、軟件和固件來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備。例如，能夠在諸如計(jì)算機(jī)或其他處理設(shè)備中實(shí)現(xiàn)該方法。此外，可以通過(guò)用處理設(shè)備或其他設(shè)備來(lái)執(zhí)行指令來(lái)實(shí)現(xiàn)該方法，這些指令被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，例如，CD或者其他計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，或者集成電路。進(jìn)一步地，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以存儲(chǔ)由這些實(shí)現(xiàn)生成的數(shù)據(jù)值。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該知道，實(shí)現(xiàn)也可以生成用于承載信息的信號(hào)，這些信號(hào)可以被存儲(chǔ)或傳輸。例如，這些信息能夠包括用于執(zhí)行方法的指令或者由一個(gè)描述的實(shí)施例生成的數(shù)據(jù)。信號(hào)可以使用多種形式，例如，該信號(hào)可以是模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)，以及該信號(hào)可以是基帶信號(hào)或者被調(diào)制到適合傳輸?shù)妮d波頻率上。進(jìn)一步地，該信號(hào)可以被記錄在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上。此外，可以在編碼器、編碼器的預(yù)處理器、解碼器或者解碼器的預(yù)處理器中的一個(gè)或多個(gè)中實(shí)現(xiàn)這些實(shí)現(xiàn)。這些描述的或者能夠預(yù)期到的實(shí)現(xiàn)能夠在多個(gè)不同的應(yīng)用和產(chǎn)品中使用。應(yīng)用或者產(chǎn)品的例子包括機(jī)頂盒、手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、電視、個(gè)人記錄設(shè)備 (例如PVR、計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的記錄軟件、VHS記錄設(shè)備)、磁帶、在因特網(wǎng)(Internet)或其他通信鏈路上的數(shù)據(jù)流和視頻點(diǎn)播。進(jìn)一步地，由本說(shuō)明書(shū)能夠構(gòu)想出其它實(shí)現(xiàn)。例如，可以通過(guò)對(duì)本說(shuō)明提供的實(shí)現(xiàn)的各個(gè)特征進(jìn)行組合、刪除、修改或者補(bǔ)充來(lái)生成其它實(shí)現(xiàn)。在這里，我們描述了通過(guò)對(duì)IT微分相關(guān)增加2T微分相關(guān)來(lái)提高幀同步檢測(cè)的方法。同時(shí)使用IT微分相關(guān)和2T空間微分相關(guān)能夠在低信噪比(signal to noise ratio, SNR)時(shí)提供改進(jìn)的相關(guān)相應(yīng)。該方法對(duì)傳統(tǒng)的DVB-S2幀同步檢測(cè)算法增加了 2T微分相關(guān)。IT和2T微分相關(guān)的組合允許系統(tǒng)在有5%額外帶寬的時(shí)候鎖定在ldbSNR。和 DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)相比，在維持對(duì)硬件要求最小的情況下，其允許衛(wèi)星系統(tǒng)的運(yùn)行在信道上具有更大的能力。隨著信道能力增強(qiáng)，發(fā)生了額外帶寬的使用。必須要減少這類(lèi)額外的帶寬。現(xiàn)有的算法不能夠在減少額外帶寬使用的同時(shí)增加信道能力。這里的設(shè)置提供的算法是使用與第一正交相關(guān)平行的第二正交相關(guān)。這與頭和導(dǎo)頻信號(hào)的直接相關(guān)是不同的，直接相關(guān)對(duì)載波偏移敏感，并且很難保持低的SNR和低的額外帶寬使用。為了在具有SNR閾值是1. 5db的系統(tǒng)中找到幀同步，兩級(jí)的微分相關(guān)被使用。在微分關(guān)聯(lián)中增加了時(shí)延會(huì)增加對(duì)載波偏移的敏感度，但是這對(duì)衛(wèi)星接收器期待的偏移段不是問(wèn)題。把IT和2T微分相關(guān)組合使用能夠把微分參考信號(hào)(differentiated reference signal)和微分接收信號(hào)(differentiated received signal)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。這就導(dǎo)致了載波偏移在關(guān)聯(lián)上的效果。載波偏移是指信號(hào)的轉(zhuǎn)動(dòng)，該信號(hào)的轉(zhuǎn)動(dòng)是由于在傳輸載波頻率和用于把接收的信號(hào)下載到基帶上的振蕩器鏈的頻率之中的差異引起的。改變微分參考之中的符號(hào)的個(gè)數(shù)會(huì)產(chǎn)生額外的正交信號(hào)，該正交信號(hào)當(dāng)和類(lèi)似的微分接收信號(hào)相關(guān)的時(shí)候能夠提供一種方法來(lái)增加在接收的序列中檢測(cè)出參考信號(hào)的可能性。具體而言，基于延遲的輸入信號(hào)的共軛乘積(conjugate product)來(lái)生成信號(hào)。IT 微分相關(guān)使用了信號(hào)和延遲了一個(gè)符號(hào)的該信號(hào)的共軛乘積。2T微分相關(guān)使用了信號(hào)和延遲了兩個(gè)符號(hào)的該信號(hào)的共軛乘積。3T和更長(zhǎng)的微分相關(guān)進(jìn)一步地提高了幀同步檢測(cè)，并且也能夠?qū)崿F(xiàn)在本發(fā)明中。上述的IT和2T微分相關(guān)可以表示為Clref1 (n) = ref (n)ref* (n+1) η e 0· · · N_2dref2 (η) = ref (η) ref* (η+2) η e 0· · · Ν_3 (1)其中，N是參考序列的長(zhǎng)度，ref (η)和drefm(n)是微分相關(guān)參考。在接收器端，為了處理的目的，信號(hào)被接收，并表示為dyi(n) = y(n)y*(n+l)dy2(n) = y(n)y*(n+2)(2)其中，y(n)是接收的信號(hào)，在該接收信號(hào)之中有參考信號(hào)ref (η)。信號(hào)Cly1和dy2被計(jì)算，并使用時(shí)間反轉(zhuǎn)信號(hào)(Iref1和dref2進(jìn)行卷積。這些相關(guān)的結(jié)果被相加到一起，并且相關(guān)峰值指示了存在著希望得到的參考信息，該參考信號(hào)被用于幀同步回復(fù)。回轉(zhuǎn)速率限制適應(yīng)閾值(slew rate limited adaptive threshold)也可以被用于協(xié)助幀同步相關(guān)，其在如下的段落中描述。在衛(wèi)星系統(tǒng)中，如圖1所示的參考信號(hào)位于PL頭和導(dǎo)頻塊數(shù)據(jù)域。PL頭數(shù)據(jù)域被分為SOF塊和PLS碼(PLSC0DE)塊。SOF塊和可選的導(dǎo)頻塊總是存在的，而PLS碼塊一般在廣播的應(yīng)用場(chǎng)景中出現(xiàn)。PL頭被編碼從而允許盲檢測(cè)，使得PLS碼塊的64個(gè)符號(hào)的32個(gè)具有相關(guān)性。SOF塊包括沈個(gè)符號(hào)，PLS碼塊包括64個(gè)符號(hào)，并且可選的導(dǎo)頻塊包括36個(gè)符號(hào)。在本發(fā)明的設(shè)置中，上述所有中的一些被用作ref信號(hào)。圖1示出了 DVB-S2幀結(jié)構(gòu)的示例圖，在該示例圖中，其顯示了 PL頭和導(dǎo)頻塊。圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中用于幀同步的DVB-S2微分相關(guān)。延遲復(fù)用器201和共軛復(fù)用器203計(jì)算了一個(gè)微分相關(guān)。緩沖器205是用于存儲(chǔ)相關(guān)的過(guò)去抽樣的移位寄存器。標(biāo)志相關(guān)器(sign correlator) 207計(jì)算存儲(chǔ)的微分相關(guān)和由延遲復(fù)用器201和共軛復(fù)用器203 計(jì)算的微分相關(guān)的乘積。加法器階段209代表了一個(gè)加法器樹(shù)，用于對(duì)相關(guān)乘積進(jìn)行求和。 絕對(duì)值塊211生成相關(guān)乘積的絕對(duì)值。量級(jí)估計(jì)模塊213計(jì)算相關(guān)的量級(jí)(magnitude)。 同步檢測(cè)器215發(fā)現(xiàn)相關(guān)峰值，并對(duì)發(fā)現(xiàn)的相關(guān)峰值進(jìn)行匹配來(lái)生成匹配于衛(wèi)星系統(tǒng)定時(shí)的參考信號(hào)。圖3示出了使用IT和2T微分相關(guān)的改進(jìn)的微分相關(guān)系統(tǒng)。延遲復(fù)用器和共軛復(fù)用器301和302以及303和304分別計(jì)算了 dYl和dy2。緩沖器305和306分別接收dYl和dy2，并像移位寄存器一樣來(lái)存儲(chǔ)相關(guān)的過(guò)去的抽樣。掩蔽(MASK) 307用于把不用于盲模式的數(shù)據(jù)給掩蔽出。掩蔽307在如圖2所示的傳統(tǒng)的系統(tǒng)的并不存在。在盲模式中，PLS碼塊可能是未知的，并且僅僅是PL頭，以及可能有導(dǎo)頻數(shù)據(jù)域， 用于微分相關(guān)?？蛇x地，在盲模式中，由于在PLS碼的編碼中每隔一個(gè)的抽樣或者與其前面的抽樣一樣或者相反，IT微分相關(guān)的PLS碼數(shù)據(jù)的一半是可以知道的。在盲模式中不能在 PLS碼上使用2T微分相關(guān)，但是，當(dāng)PLS碼和PL頭都是已知的時(shí)候，89比特用在IT微分相關(guān)，88比特用在2T微分相關(guān)。在盲模式中，25+32比特被用在IT微分相關(guān)，24比特用在2T 微分相關(guān)。如果存在導(dǎo)頻信號(hào)，可以為IT微分相關(guān)增加額外的35比特和為2T微分相關(guān)增加額外的34比特。導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)在時(shí)間上與頭相關(guān)相分離，并且重用了相關(guān)硬件。在大部分廣播應(yīng)用中，PLS碼將作為具體的調(diào)制格式被人知曉，并且碼字速率，即數(shù)據(jù)速率將會(huì)被使用。當(dāng)調(diào)制或者碼字速率未知并且需要被知曉的時(shí)候，如果能夠接收信號(hào)，那么就需要使用盲模式。即使是在盲模式中，在使用的星座圖和前向錯(cuò)誤控制碼字速率上仍然有一定的限制。標(biāo)記相關(guān)器309計(jì)算了 (1儀4和dyn的乘積。僅僅需要參考信號(hào)的標(biāo)志比特drefn， 并且其是通過(guò)控制復(fù)用器-dyn來(lái)實(shí)現(xiàn)的。標(biāo)記相關(guān)器提供了用于執(zhí)行相關(guān)的硬件， 其中，參考，即+/-1的信號(hào)被用于選擇其他多種的(multiplicant)正數(shù)或負(fù)數(shù)版本。加法器階段311代表了用于對(duì)相關(guān)乘積求和的加法器樹(shù)。絕對(duì)值塊313計(jì)算相關(guān)乘積的絕對(duì)值。 量級(jí)估計(jì)模塊315用于計(jì)算相關(guān)的量級(jí)，其表示為Alpha*max(|l|，Q |)+Beta^min (111,
Ql)，其中，alpha和beta是常數(shù)，其被選擇用于減少操作域上的誤差以及減少硬件復(fù)雜度。同步檢測(cè)器317對(duì)發(fā)現(xiàn)的相關(guān)峰值進(jìn)行匹配，從而找到用于匹配衛(wèi)星系統(tǒng)定時(shí)的參考信號(hào)。可以使用用于確定幀同步相關(guān)的適應(yīng)閾值(adaptive threshold)來(lái)進(jìn)一步提高幀同步?，F(xiàn)有技術(shù)中，其使用不變的閾值。如下的段落介紹在包含有已知的物理層頭信息和/或?qū)ьl信息的數(shù)字通信中用于幀同步的適應(yīng)閾值。如圖3所示以及上面所描述的改進(jìn)的幀同步相關(guān)系統(tǒng)的輸出通常要被泄露、回轉(zhuǎn)速率限制峰值保持緩沖器進(jìn)行處理。當(dāng)輸入比峰值保持緩沖器值超出回轉(zhuǎn)速率情形時(shí)，幀同步選通脈沖是用于指示數(shù)據(jù)幀開(kāi)始的脈沖。回轉(zhuǎn)速率(slew rate)限制了信號(hào)的變化速率。在這個(gè)實(shí)現(xiàn)中，增長(zhǎng)速率被限制， 當(dāng)輸出信號(hào)超出回轉(zhuǎn)速率，可以確定發(fā)現(xiàn)了相關(guān)峰值。泄漏(leakage)為幀同步相關(guān)器維持了一個(gè)適應(yīng)閾值，允許峰值保持進(jìn)行降低，從而允許下一次的峰值檢測(cè)。圖4的流程圖描述了用于適應(yīng)閾值回轉(zhuǎn)速率同步檢測(cè)器的算法。如下對(duì)算法中提供的變量定義進(jìn)行描述DLeakcount 控制peak_hold寄存器的泄漏的計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)結(jié)束的時(shí)候，peak_ hold寄存器被減去leak。2)Leak 當(dāng)Ieakcount計(jì)數(shù)器溢出的時(shí)候，peak_hold寄存器減去的數(shù)據(jù)量。3)peak_hold 用于為同步檢測(cè)器維持回轉(zhuǎn)速率適應(yīng)閾值的寄存器。4) leakage 泄漏計(jì)數(shù)器Ieakcount的最大計(jì)數(shù)，在這個(gè)計(jì)數(shù)的時(shí)候peakjiold寄存器被減去leak。5)peak_hold_init :peak_hold 寄存器的初始值。
6) sync_strb_peak 用于指示同步相關(guān)峰值的寄存器。7) slewrate 允許進(jìn)入peak_hold寄存器的最大變化。圖4示出了用于帶有回轉(zhuǎn)速率限制器的幀同步檢測(cè)的算法。在步驟401，對(duì)算法進(jìn)行初始化，從而 leakcount = 0,peak_hold = peak_hold_init,以及 sync_strb_peak = 0。在步驟402，從幀同步相關(guān)器中接收新的indata，其表示輸出相關(guān)。在步驟403中，對(duì) (indata-peak_hold) > slewrate進(jìn)行判斷。如果是的話，算法轉(zhuǎn)到步驟404，在步驟404之中，識(shí)另丨J出中貞同步(Frame Sync),以及 sync_strb_peak = 1, leakcount = 0禾口peak_hold = slewrate+peak_hold0相關(guān)峰值的幅度在實(shí)際中變化很大。一大塊泄漏需要很長(zhǎng)時(shí)間才能泄漏完。因此，包含回轉(zhuǎn)速率限制器是有利的。如果步驟403的結(jié)果不大于，那么算法轉(zhuǎn)到步驟405。在步驟405中，sync_strb_peak被設(shè)置為0。在步驟406中，對(duì)((indata_peak_ hold) > slewrate)&&((indata-peak_hold) >0)進(jìn)行確定。如果是的話，算法轉(zhuǎn)到步驟 407。在步驟407中l(wèi)eakcount = 0和peak_hold = indata。如果不是的話，算法轉(zhuǎn)到步驟408。在步驟408中，對(duì)leakcount == leakage進(jìn)行判斷。如果這些變量不同，那么在步驟409中對(duì)leakcount進(jìn)行增加。如果這些變量相同，算法轉(zhuǎn)到步驟410，在步驟410中 leakcount = 0 并把 peak_hold 被設(shè)置等于 peak_hoId-leak。圖5示出了加入圖2的幀同步系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)速率限制器。除了新增的用于為同步檢測(cè)器215提供適應(yīng)閾值的回轉(zhuǎn)速率限制器214之外，其他所有的組件都和圖2中描述的一樣?；剞D(zhuǎn)速率限制器214也能夠在圖3中的改進(jìn)的微分相關(guān)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。這里也提供了頻率恢復(fù)方法，用于估計(jì)在一個(gè)載波中的頻率偏移。如下的段落描述了改進(jìn)的NDA-ML(non-data aided maximum likelihood，無(wú)數(shù)據(jù)輔助最大可能性)頻率恢復(fù)算法，和盲DA(data aided，數(shù)據(jù)輔助)頻率恢復(fù)算法，這些算法能用于具有現(xiàn)有的同步和導(dǎo)頻信號(hào)的系統(tǒng)，例如用在DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。在如下的方面來(lái)說(shuō)數(shù)據(jù)輔助算法是盲的(blind)僅僅需要同步和導(dǎo)頻信號(hào)的位置，而不需要信號(hào)數(shù)據(jù)流中的實(shí)際數(shù)據(jù)內(nèi)容。當(dāng)同步數(shù)據(jù)包括重復(fù)被發(fā)送的，并且預(yù)先不為所知的信息的時(shí)候，這是很有用的。本發(fā)明提供了用于衛(wèi)星系統(tǒng)的載波同步，尤其是使用和DVB-S2和一般的數(shù)字通信系統(tǒng)類(lèi)似的同步和導(dǎo)頻符號(hào)的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明原理的所增加的頻率估計(jì)器使得能夠讓接收器鎖在一個(gè)低的運(yùn)行SNR的情況下?lián)碛锌焖兕l道捕獲。在非盲模式中，同步信號(hào)必須被先驗(yàn)獲得，在其中，一般需要執(zhí)行DA頻率恢復(fù)算法。根據(jù)本發(fā)明的原理的盲DA頻率恢復(fù)算法并不需要先驗(yàn)同步信號(hào)，僅僅需要同步的位置，而不是同步模式本身。頻率恢復(fù)的DA方法依賴(lài)于同步信號(hào)的重復(fù)，這些同步信號(hào)在每一個(gè)幀中有相同的同步模式。圖6示出了數(shù)據(jù)輔助頻率恢復(fù)算法的硬件實(shí)現(xiàn)。通過(guò)把存儲(chǔ)在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)域 603的兩個(gè)或多個(gè)連續(xù)幀的同步信號(hào)進(jìn)行相關(guān)來(lái)確定載波。用于被sum(求和)功能塊605 和arg(增大)功能塊607執(zhí)行的相關(guān)的公式可以表示為
權(quán)利要求
1.一種用于幀同步檢測(cè)的方法，包括在多個(gè)延遲和共軛復(fù)用器處計(jì)算數(shù)據(jù)流的第一和第二微分相關(guān)； 使用前一組微分相關(guān)對(duì)所述第一和第二微分相關(guān)進(jìn)行卷積；以及在同步檢測(cè)器處使用經(jīng)過(guò)卷積的微分相關(guān)計(jì)算出相關(guān)峰值來(lái)檢測(cè)幀同步。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，計(jì)算相關(guān)峰值包括如果使用盲模式，在掩蔽塊處對(duì)來(lái)自經(jīng)過(guò)卷積的微分相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行掩蔽；在標(biāo)志相關(guān)器處計(jì)算經(jīng)過(guò)卷積的微分等式的乘積；在加法器處對(duì)經(jīng)過(guò)卷積的微分等式的乘積進(jìn)行求和；在絕對(duì)值塊處生成經(jīng)過(guò)卷積的微分等式的絕對(duì)值；在量級(jí)塊處計(jì)算經(jīng)過(guò)卷積的微分等式的相關(guān)的量級(jí)來(lái)確定相關(guān)峰值。
3 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一微分相關(guān)是IT微分相關(guān)，所述第二微分相關(guān)是2T微分相關(guān)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在回轉(zhuǎn)速率限制器處計(jì)算一個(gè)適應(yīng)閾值。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，使用經(jīng)過(guò)卷積的微分等式和所述適應(yīng)閾值來(lái)計(jì)算相關(guān)峰值。
6.一種用于幀同步檢測(cè)的設(shè)備，包括延遲和共軛復(fù)用器，用于計(jì)算數(shù)據(jù)流的第一微分相關(guān)和第二微分相關(guān)，以及用于使用前一組微分相關(guān)來(lái)對(duì)所述第一和第二微分相關(guān)進(jìn)行卷積；以及同步檢測(cè)器，用于使用經(jīng)過(guò)卷積的微分相關(guān)計(jì)算相關(guān)峰值來(lái)檢測(cè)幀同步。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括掩蔽塊，用于在使用盲模式的時(shí)候?qū)?lái)自經(jīng)過(guò)卷積的微分相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行掩蔽； 標(biāo)志相關(guān)器，用于計(jì)算經(jīng)過(guò)卷積的微分等式的乘積； 加法器，用于對(duì)經(jīng)過(guò)卷積的微分等式的乘積進(jìn)行求和； 絕對(duì)值塊，用于生成經(jīng)過(guò)卷積的微分等式的絕對(duì)值； 量級(jí)塊，用于計(jì)算經(jīng)過(guò)卷積的微分等式的相關(guān)的量級(jí)。
8.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述第一微分相關(guān)是IT微分相關(guān)，所述第二微分相關(guān)是2T微分相關(guān)。
9.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述延遲和共軛復(fù)用器包括多個(gè)延遲和共軛復(fù)用ο
10.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括，回轉(zhuǎn)速率限制器，用于計(jì)算一個(gè)適應(yīng)閾值。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述回轉(zhuǎn)速率限制器使用經(jīng)過(guò)卷積的微分等式和所述適應(yīng)閾值來(lái)計(jì)算相關(guān)峰值。
12.—種數(shù)據(jù)輔助頻率估計(jì)方法，包括在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)域接收包含多個(gè)同步信號(hào)的多個(gè)數(shù)據(jù)幀，所述多個(gè)同步信號(hào)在以已知的間隔進(jìn)行傳輸?shù)拿恳粋€(gè)數(shù)據(jù)幀中具有相同的同步模式；在求和功能塊和增大功能塊處計(jì)算所述多個(gè)數(shù)據(jù)幀的頻率估計(jì)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，通過(guò)使用等式肌廠嘩運(yùn)冬^’乂^一+二斗來(lái)執(zhí)行對(duì)頻率估計(jì)的計(jì)算，其中，^ ‘表示頻率估計(jì)，Ts表示符號(hào)速率，k表示用于指示當(dāng)前同步數(shù)據(jù)域的索引，L表示同步數(shù)據(jù)域的長(zhǎng)度， ζ表示接收的信號(hào)和噪聲。
14.一種用于數(shù)據(jù)輔助頻率估計(jì)的設(shè)備，包括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)域，用于接收包含多個(gè)同步信號(hào)的多個(gè)數(shù)據(jù)幀，所述多個(gè)同步信號(hào)在以已知的間隔進(jìn)行傳輸?shù)拿恳粋€(gè)數(shù)據(jù)幀中具有相同的同步模式；求和功能塊和增大功能塊，用于計(jì)算所述多個(gè)數(shù)據(jù)幀的頻率估計(jì)。
15.如權(quán)禾Ij要求14所述的設(shè)備，其中，通過(guò)使用等式=arg{zZ[W:’Jt一+1<’J}來(lái)執(zhí)行對(duì)頻率估計(jì)的計(jì)算，其中，Ω ‘表示頻率估計(jì)，Ts表示符號(hào)速率，k表示用于指示當(dāng)前同步數(shù)據(jù)域的索引，L表示同步數(shù)據(jù)域的長(zhǎng)度， ζ表示接收的信號(hào)和噪聲。
16.一種無(wú)數(shù)據(jù)輔助最大可能性頻率估計(jì)的方法，包括在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)域接收包括多個(gè)同步信號(hào)的多個(gè)數(shù)據(jù)幀；在Mth功率塊處計(jì)算在所述多個(gè)數(shù)據(jù)幀上的最大可能性；在自相關(guān)塊處執(zhí)行自相關(guān)功能來(lái)同所述Mth功率塊交換相位跳躍增量測(cè)量；在求和功能塊和增大功能塊處執(zhí)行微分相關(guān)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，使用等式Ω'Τ= arg|^J +1J；}和 y{i)=去Σ Φ - /廣來(lái)執(zhí)行微分相關(guān)，其中ν > l。
18.一種用于無(wú)數(shù)據(jù)輔助最大可能性頻率估計(jì)的設(shè)備，包括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)域，用于接收包括多個(gè)同步信號(hào)的多個(gè)數(shù)據(jù)幀； Mth功率塊，用于計(jì)算所述多個(gè)數(shù)據(jù)幀的最大可能性；自相關(guān)塊，用于執(zhí)行自相關(guān)功能來(lái)同所述Mth功率塊交換相位跳躍增量測(cè)量； 求和功能塊和增大功能塊，用于執(zhí)行微分相關(guān)。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述求和功能塊和所述增大功能塊使用等式 Ω'Γ = —|> +1義}和州)=^Σ^Γ _ /廣其中 N > L。
20.一種被反饋頻率恢復(fù)回路電路執(zhí)行的頻率估計(jì)校正的方法，包括在接收的數(shù)據(jù)信號(hào)中的同步符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)上執(zhí)行反轉(zhuǎn)；在匹配濾波器處對(duì)所述數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理；在頻率估計(jì)器處基于來(lái)自所述匹配濾波器的經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)信號(hào)執(zhí)行頻率估計(jì)； 在回路濾波器處對(duì)所述頻率估計(jì)進(jìn)行平滑處理； 在數(shù)字控制振蕩器處把輸出信號(hào)反饋到反轉(zhuǎn)器。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括在符號(hào)定時(shí)恢復(fù)塊處對(duì)所述數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行再抽樣，從而完成所述同步符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)的定時(shí)恢復(fù)。
22.一種用于頻率估計(jì)校正的反饋頻率恢復(fù)回路電路，包括反轉(zhuǎn)器，用于對(duì)接收的數(shù)據(jù)信號(hào)中的同步符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行反轉(zhuǎn)； 匹配濾波器，用于處理所述數(shù)據(jù)信號(hào)；
23.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括符號(hào)定時(shí)恢復(fù)塊，用于對(duì)所述數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行再抽樣，從而完成所述同步符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)的定時(shí)恢復(fù)。
24.一種在前饋頻率恢復(fù)回路電路中的頻率估計(jì)校正方法，包括在符號(hào)定時(shí)恢復(fù)塊處對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行再抽樣，從而完成同步符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)的定時(shí)恢復(fù)；在匹配濾波器處對(duì)所述數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理；在頻率估計(jì)器處基于來(lái)自所述匹配濾波器的經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)信號(hào)執(zhí)行頻率估計(jì)； 在數(shù)字控制振蕩器處把輸出信號(hào)反饋到反轉(zhuǎn)器。
25.一種在前饋頻率恢復(fù)回路電路中用于頻率估計(jì)校正的設(shè)備，包括符號(hào)定時(shí)恢復(fù)塊，用于對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行再抽樣，從而完成同步符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)的定時(shí)恢復(fù)；匹配濾波器，用于對(duì)所述數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理；頻率估計(jì)器，用于基于來(lái)自所述匹配濾波器的經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)信號(hào)執(zhí)行頻率估計(jì)； 數(shù)字控制振蕩器，用于把輸出信號(hào)反饋到反轉(zhuǎn)器。
全文摘要
描述了用于幀同步檢測(cè)的方法。在多個(gè)延遲和共軛復(fù)用器處計(jì)算數(shù)據(jù)流的第一和第二微分相關(guān)。使用前一組微分相關(guān)對(duì)該第一和第二微分相關(guān)進(jìn)行卷積。在同步檢測(cè)器處使用經(jīng)過(guò)卷積的微分相關(guān)計(jì)算處相關(guān)峰值來(lái)檢測(cè)幀同步。
文檔編號(hào)H04L7/04GK102484578SQ201080023723
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月29日
發(fā)明者D.施米特, P.G.納特森, 高文 申請(qǐng)人:湯姆森特許公司