[发明专利]载波频率偏差估计的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号传输，特别涉及地面数字电视广播传输系统中对载波的初始捕获过程，通过利用帧结构中的伪随机序列(PN序列)的扩频增益而可靠、快速的捕获载波。

背景技术

在无线数字通信系统中，接收机中的载波恢复模块是最基础的模块。特别在地面数字电视传输系统中，由于调谐器(高频头)的输出中频或基带信号存在载波频率的不稳定性，以及可能存在的多普勒频偏等影响，接收到的射频信号将会存在较严重的载波频率偏差。载波频率偏差的存在将导致接收信号的相位模糊，无法解调出正确的发送信号，同时也将导致定时同步、信道估计等无法进行。因此，载波恢复的关键是进行载波频率偏差的估计，然后再进行直接补偿或利用锁相环路进行补偿。

一般在无线数字通信系统中，为了便于接收端进行载波频率偏差估计，在系统帧结构里面会插入部分已知信息，比如在美国地面数字电视传输系统ATSC中，插入了已知的828个符号长的由伪随机序列(PN)填充的场同步信号，同时还有频域上的单导频信号；在中国地面数字电视标准DTMB系统中，也插入了由PN序列填充的帧头，在单载波模式下还在频域上插入了双导频信号。

利用上述已知信息进行载波频率偏差估计的方法已经有相关的专利和文献涉及。专利200610029156.8提出了一种同时利用导频和PN序列的基于多状态控制的载波捕获及跟踪的方法，在利用导频捕获或扫频捕获大的初始频率偏差后，利用PN序列进行粗捕获和细捕获。但是，该专利技术提出的方法是基于高斯信道推导出来的，在实际的多径信道下，其它多径的干扰会使PN粗捕获估计出的残留载波频偏与实际值存在一定的偏差，从而造成载波环路锁定在一个错误的值上，即发生了假锁。具体假锁的原因请见下文的分析：

设发送信号为s(n)，信道的时域冲击响应为h(n)，w(n)为高斯噪声信号，每个基带符号的持续时间为T_s，残留的载波频偏为Δf，那么接收到的基带信号可以表示为：

r(n)=Σkh(k)s(n-k)ej2πΔfnTs+w(n)---(1)]]>

专利200610029156.8提出的PN粗捕获方法需要做接收基带信号与本地产生的PN序列之间的相关运算，即相乘并累加运算，累加的长度为M，并计算相邻的前后两段的相关值，分别记为Corr_pre和Corr_post：