[发明专利]一种地面数字电视系统的帧头PN捕获方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于数字信号传输领域，涉及一种帧头PN序列的捕获方法及其装置，具体涉及一种地面数字电视系统的帧头PN序列的捕获技术。

背景技术

数字电视地面广播系统是国家广播电视技术体系的重要组成部分。它与卫星数字电视广播系统和有线数字电视广播系统以及其它辅助系统协同为受众提供全面的覆盖，是国家广播电视综合覆盖网中的重要部分，因此数字电视地面广播系统及其相关技术备受世界各国关注。

2006年8月，具有自主知识产权的中国数字电视地面广播传输系统标准GB20600-2006(以下简称国标)——《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》(DTMB，Digital Terrestrial Television Multimedia Broadcast，地面数字电视多媒体广播)颁布，并于2007年8月1日正式强制实施。该标准支持高清晰度电视、标准清晰度电视和多媒体数据广播等多种业务，满足大范围固定覆盖和移动接收需要。基于该标准的系统性能好、频谱利用率高、可扩展性强，适应我国城乡不同应用需求。DTMB标准在制定过程中采用了我国的发明专利和技术创新点，并在充分分析国外现有数字电视传输标准的基础上，吸收了近年信息传输领域的新技术，实现了较国外已有标准更佳的性能，同时也充分考虑和验证了实现的可行性。

DTMB系统的发送端完成从输入数据码流到地面电视信道传输信号的转换。输入数据码流经过扰码器、前向纠错编码，然后进行比特流到符号流的星座映射，再进行交织后形成基本数据块，基本数据块与系统信息组合后并经过帧体数据处理形成帧体，帧体与相应的帧头复接为信号帧，经过基带后处理转换为输出信号。该信号经变频转换为射频信号(UHF和VHF频段范围内)。其中，信号帧包含帧头和帧体两个部分，根据帧头的不同，分为PN420、PN595、PN945三种结构，具体如图1所示。

长度为420个符号的帧头信号(PN420)，由一个前同步、一个PN255序列和一个后同步构成，如图2所示。前同步和后同步定义为PN255序列的循环扩展。线形反馈移位寄存器(LFSR)的初始条件值确定所产生的PN序列的相位。产生序列PN255的LFSR的生成多项式定义为：

G₂₅₅(x)＝1+x+x⁵+x⁶+x⁸      (1)

基于该LFSR的初始状态，可产生255个不同相位的PN420序列。在要求指示帧序号时，信号帧的帧头可以采用不同相位的PN420信号作为信号帧识别符。

帧头信号PN595采用10阶最大长度的伪随机二进制序列(m序列的截短)，帧头信号的长度为595个符号，是长度为1023的m序列的前595个码片。该m序列的生成多项式为：

G₁₀₂₃(x)＝1+x³+x¹⁰      (2)

该10比特的移位寄存器组的初始相位为：0000000001(D1-D10)，在每个信号帧开始时复位。采用PN595做帧头序号时，不需要指示帧序号。

长度为945个符号的帧头信号(PN945)，其中945个符号由一个前同步、一个PN511序列和一个后同步构成，如图3所示。前同步和后同步定义为PN511序列的循环扩展。LFSR的初始条件值确定所产生的PN序列的相位。产生序列PN511的LFSR的生成多项式定义为：

G₅₁₁(x)＝1+x²+x⁷+x⁸+x⁹    (3)

基于该LFSR的初始状态，可产生511个不同相位的PN945序列。国标选用其中200个PN945序列，在要求指示帧序号时，信号帧的帧头可以采用不同相位的PN945信号作为信号帧识别符。

以上三种帧头的PN序列码片，都需经“0”到+1值及“1”到-1值的映射变换为非归零的二进制符号。

DTMB系统的接收端在接收信号帧进行数据恢复时，首先要捕获识别出发送信号帧的帧头选用的PN模式，进而才能够通过同步、信道估计、解调等步骤完成数据恢复。

在已有的国标数字电视接收机中，帧头PN模式的捕获识别方法主要有滑动相关法和匹配滤波器法，接收机本地产生3种PN帧头分别与接收到的信号帧进行相关运算，通过判断相关峰值大小捕获识别出接收到信号帧帧头的PN序列模式。应用这两种方法的捕获时间较长，计算复杂度较高。

发明内容