[发明专利]低复杂度帧头模式识别方法

说明书

技术领域

本发明属于数字信息传输技术领域，涉及一种多PN帧头模式的无线通信接收机中的模式识别方法，可用于中国数字地面电视接收机中的发送模式识别。

背景技术

无线通信系统中，为了便于接收机实现同步、信道估计及均衡等，多采用帧结构的方式辅助实现，而为了适合不同的应用，往往是多种帧结构共存于同一标准。例如，中国数字地面电视标准GB 20600-2006中规定了单载波和多载波两种体制兼容，其中多载波系统采用时域同步正交频分复用TDS-OFDM核心技术。国标的主要特点是同步头采用了伪随机序列填充，在每个OFDM保护间隔周期性地插入时域正交编码的帧同步序列，为适应不同应用，国标中定义了三种可选帧头长度，帧头模式PN420为420个符号，帧头模式PN595为595个符号，帧头模式PN945为945个符号。由于接收机的频率同步、采样钟同步、信道估计与均衡等模块实现算法多基于帧头PN序列特性，因此，接收机首先就要对三种帧头模式进行区分，即帧头模式识别，确定当前接收信息的帧头模式。

对于通常的中频采样数字接收机实现，首先对接收的中频信号以固定的频率f_s进行采样，之后经基带下变换单元转换为基带复数数据，实部为I、虚部为Q，接收机的频率同步、采样钟同步等单元基于该复数数据进行相应的处理，帧头模式识别单元在同步单元工作前完成模式判定，如图3所示。

帧头模式识别必须基于标准中定义的帧结构，设r(k)表示接收单倍符号率数据，L_pre，L_pos分别表示PN420模式和PN945模式的PN头前后缀长度，L_pn为帧头模式PN420、PN595、PN945含有的PN序列的长度，L_frm表示采样后的帧体长度，为一固定值3780。国标中规定了三种不同的帧结构，如图4所示，其中，PN420模式的PN序列定义为循环扩展的8阶m序列，可由一个Fibonacci型线性反馈移位寄存器实现，长度为420个符号的帧头信号，由一个前同步、一个PN255序列和一个后同步构成，如图4(a)所示。前同步和后同步定义为PN255序列的循环扩展，即L_pre＝82，L_pos＝83，且L_pn＝255。PN595模式采用10阶最大长度的伪随机二进制序列，即m序列的截短生成，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，如图4(b)所示。该最大长度的伪随机二进制序列由10比特的移位寄存器组产生。PN945模式定义方法同PN420模式，长度为945个符号的帧头信号定义为循环扩展的9阶m序列，但L_pre＝217，L_pos＝217，且L_pn＝511，如图4(c)所示。

不同于基于信号统计特性的模式识别，国标中不同模式仅帧头处特性不同，因此最直接的帧模式识别方法就是利用帧头的前后相关特性或者相邻两帧帧头的相关性。通过分别对三种模式进行前后相关，判定为相关最大值对应的模式。具体实现步骤为：

1).对于接收的数据单倍符号率信号r(k)，首先按照式(1)进行相关运算，对PN420和PN945模式而言，该相关运算为前后缀相关计算，相关长度L_corr＝L_pre+L_pos，相关间隔L_d＝L_pn；对PN595模式而言，该相关运算为前后帧头相关计算，相关长度L_corr＝L_pn，相关间隔L_d＝L_pn+L_frm；