专利名称：Cmmb信道响应估计方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字信息传输领域，特别是涉及一种CMMB(China MobileMultimedia Broadcasting，中国移动多媒体广播电视)系统中的信道响应估计方法。本发明还涉及一种CMMB信道响应估计装置。
背景技术：
CMMB是中国国家广电总局于2006年10月颁布的中国移动多媒体广播行业标准， 该标准于2006年11月1日起正式实施。它是一种基于多载波0FDM(正交频分复用)技术的无线广播系统，采用先进的信道纠错编码和多载波OFDM调制技术，提高了抗干扰能力和对移动性的支持；采用时隙发射方式来降低终端的功耗。依据CMMB网络覆盖的设想，CMMB 信号由S波段卫星覆盖网络和U波段地面覆盖网络实现信号覆盖。S波段卫星覆盖网络广播信道用于直接接收，Ku波段上行，S波段下行；分发信道用于地面增补转发接收，Ku波段上行，Ku波段下行，由地面增补网络转发器转为S波段发送到CMMB终端。为实现城市人口密集区域移动多媒体广播电视信号的有效覆盖，采用U波段地面无线发射构建城市U波段地面覆盖网络。在信号的地面无线传送阶段，由于地面无线传输环境比较恶劣，会对传输信号产生复杂的信号畸变，在接收端必须采用一定的信号处理方法进行数据恢复。基于OFDM技术，CMMB系统本身可以减少信号无线传输过程中的频率选择性干扰，但是由于系统中包含传输速率较高的多电平调制方式，为了得到性能较好的传输质量，CMMB接收端需要采用相干解调方式恢复信号。相干解调方式将带来3dB的信号增益，虽然实现复杂度较之非相干解调高，但是将明显提高信号接收质量。因此，在CMMB系统中，信道响应估计部分是影响系统接收性能的一个关键模块。依据CMMB标准，系统在频域信号帧中按照标准规定的分布图样插入了若干个冗余数据，这些冗余数据对于CMMB系统的收发两端都是已知的，根据这些已知的冗余数据在传输过程中幅度和相位的畸变，可以用来进行接收端的信号同步、信道响应估计等处理，得到相应的信道传输误差。基于频域冗余数据的CMMB系统，信道响应估计首先进行时域内插滤波，时域内插滤波的输出再进行频域内插滤波，从而得到整个信号帧的信道响应估计结果；因此，时域内插结果将极大影响最终信道响应估计的精度。传统的CMMB时域信道响应估计方法，为了得到精度较高的时域内插结果，通常需要使用长阶数的时域内插滤波器以及复杂的内插函数，由此需要使用较多的信号帧参与运算，造成逻辑和存储单元使用较多，大大增加了逻辑和存储资源。因此，如何降低实现复杂度并且不影响信道响应估计的性能是本领域需要解决的一个技术难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种CMMB信道响应估计方法，在保证信道响应估计性能不降低的前提下，能够明显降低实现的复杂度；为此，本发明还要提供一种CMMB 信道响应估计装置。为解决上述技术问题，本发明的CMMB信道相应估计方法，包括如下步骤步骤一，提取接收的频域信号帧中的导频数据的位置，计算相应位置的信道响应
结果；步骤二，使用前后各一帧数据中的导频数据进行时域内插滤波；步骤三，对时域内插滤波的结果，进行频域内插滤波得到信道响应估计结果；步骤四，对步骤三得到的信道响应估计结果通过一个一阶环路滤波器，进行低通滤波，将其中的高频噪声成分滤除。本发明的CMMB信道相应估计装置，包括数据预处理模块，对解扰之后的数据通过位置存储器得到频域信号帧中的散布导频位置，并通过相应位置上接收的数据以及已知导频数据计算该导频位置的信道响应结果；时域内插器，将得到的导频位置的信道响应结果进行时域方向导频的内插运算， 采用前后相邻的数据帧进行时域内插运算，得到所有内插位置的信道响应；频域内插器，使用已经得到的内插位置的信道响应再进行频域方向的内插滤波， 得到所有载波位置的信道响应；环路滤波器，将所有载波点上的信道响应同时进行一阶环路滤波器运算，滤除数据上的高频噪声成分，输出信道响应结果；在进行信道响应估计的同时，解扰之后的数据经由数据缓存模块进行延时同步。本发明基于OFDM信号时域内插信道估计方法的原理以及数据消噪处理原理，对两个信号处理方法进行了充分的结合，提出基于信号消噪处理的CMMB信道响应估计；在对接收信号进行信道响应估计时，先使用较低阶数的时域内插滤波器进行信号的时域内插滤波，然后在频域内插滤波估计之后，通过一个简单的一阶环路滤波器对信道响应结果进行低通滤波，滤除掉信道响应估计结果中的高频噪声分量，从而得到一个精度高的信道响应估计结果。传统信道响应估计为了得到精确的信道响应估计结果，必须使用长阶数时域内插滤波器；而本发明仅仅使用一个短阶数内插滤波器和一个简单的一阶环路滤波器即可得到精度很高的信道响应估计结果。因此，本发明在保证信道响应估计性能不降低的前提下，明显降低了系统实现的复杂度。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明图1是基于数据内插滤波的CMMB系统结构框图；图2是基于信号消噪处理的CMMB信道估计结构框图；图3是图2中时域内插滤波器的结构框图；图4是图2中环路滤波器的结构框图；图5是CMMB频域数据分布图样。
具体实施例方式为了在接收端对接收信号进行恢复，CMMB频域信号帧中插入了收发两端都已知的若干冗余数据。这些冗余数据可以帮助接收端进行信号同步和信道响应估计等处理。根据冗余数据位置上的接收数据以及对应位置上已知的发射数据，可以计算出冗余数据位置上的信道响应，再通过内插滤波器即可得到所有频域数据位置的信道响应结果。本发明基于信号消噪处理原理，提出了一种兼具高估计精度和低实现复杂度的CMMB信道响应估计方法。由于冗余数据在频域插入信号帧中，基于频域冗余数据内插的信道响应估计在 CMMB接收机中处于快速傅立叶变换之后。图1是一个符合CMMB标准的信号接收装置。接收到的射频模拟信号首先进入一个解调模块100，数据解调后产生一个基带复数信号，包括一个实部和一个虚部。基带复数信号进入一个快速傅立叶变换模块200，将接收数据从时域变换为频域。变换后的频域数据进入解扰模块300进行数据解扰运算。解扰之后的数据进入信道估计模块400，估计信号在信道传输过程中的信道响应，与此同时，频域数据延时保持和信道响应估计结果的同步。频域数据和信道响应估计结果进入信道解码模块500，进行信道解码处理。参见图2所示，在本发明的一实施例中信道估计模块400，包括数据预处理模块 410，时域内插器420，频域内插器430，环路滤波器440和数据缓存模块450。数据预处理模块410，对解扰之后的数据通过位置存储器得到频域信号帧中的散布导频位置，并通过相应位置上接收的数据以及已知导频数据计算该位置的信道响应结果，将得到的导频位置的信道响应结果送入时域内插器420中。时域内插器420，进行时域方向导频的内插运算，本实施例中采用前后相邻的数据帧进行时域内插运算，使用简单的线性内插滤波器，由于CMMB信号中的散布导频是以两个数据帧为周期的，内插运算将产生很多虚导频位置，这些虚导频位置和导频位置一起，将得到所有内插位置的信道响应。频域内插器430，使用已经得到的内插位置的信道响应再进行频域方向的内插滤波，从而得到所有载波位置的信道响应。环路滤波器440，将所有载波点上的信道响应同时进行一阶环路滤波器运算，滤除数据上的高频噪声成分，输出精度比较高的信道响应结果。在进行信道响应估计的同时，解扰之后的数据经由数据缓存模块450进行延时同
止
少ο结合图3所示，在一实施例中所述时域内插器420，包括导频位置提取模块421， 线性内插运算单元422，导频存储模块423。导频位置提取模块421，在当前输入的数据帧中提取出所有散布导频位置。由于 CMMB标准中散布导频的分布是以两个数据帧为周期的，散布导频位置提取需要按照接收数据帧的序号改变提取图样。导频存储模块423，对提取出的散布导频位置的值进行缓存。导频存储模块423 — 方面存储接收到的当前数据帧中的散布导频位置的值，另一方面将存储的上一个数据帧周期中相同导频图样的散布导频位置的值输出到线性内插运算单元。线性内插运算单元422，将上一个数据帧周期中相同导频图样的散布导频位置的值，和当前接收的数据帧中的散布导频位置的值进行线性平均运算，从而得到前一个数据帧对应的时域内插结果。在本实施例中采用了前后相邻各1个数据帧进行1阶线性内插运算，使用其它阶数的线性滤波器不影响本发明的权利要求的保护范围。再参见图4所示，在环路滤波器440的一实施例中，其包括系数模块441、D触发器 443和累加器442。频域内插器430的输出数据乘以一定的系数441，然后和D触发器443存储的上一个时钟周期的累加结果在累加器442中进行累加，累加结果即为经过一阶环路滤波器滤波处理后的数据。由于经过了低通环路滤波器的过滤，数据中的高频噪声分量已经被滤除，得到的信道响应结果更加精确。图5是CMMB频域数据分布图样，其中黑点为信号帧内的导频位置，白点为数据位置。由于使用了数据消噪处理模块(即环路滤波器440)，因此在时域内插时，可以不用过多考虑时域上数据抖动带来的估计误差，使用尽量少的数据帧参与时域内插运算，从而降低多阶内插时的数据存储资源。以上通过具体实施方式
和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种CMMB信道响应估计方法，其特征在于步骤一，提取接收的频域信号帧中的导频数据的位置，计算相应位置的信道响应结果；步骤二，使用前后各一帧数据中的导频数据进行时域内插滤波； 步骤三，将时域内插滤波后的结果，进行频域内插滤波得到信道响应估计结果； 步骤四，对步骤三得到的信道响应结果通过一个一阶环路滤波器，进行低通滤波，将其中的高频噪声成分滤除。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的信号帧体使用多载波调制方式。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的信号帧体为符合CMMB标准的多载波信号帧符号。
4.一种CMMB信道响应估计装置，其特征在于，包括数据预处理模块，对解扰之后的数据通过位置存储器得到频域信号帧中的散布导频位置，并通过相应位置上接收的数据以及已知导频数据计算该导频位置的信道响应结果；时域内插器，将得到的导频位置的信道响应结果进行时域方向导频的内插运算，采用前后相邻的数据帧进行时域内插运算，得到所有内插位置的信道响应；频域内插器，使用已经得到的内插位置的信道响应再进行频域方向的内插滤波，得到所有载波位置的信道响应；环路滤波器，将所有载波点上的信道响应同时进行一阶环路滤波器运算，滤除数据上的高频噪声成分，输出信道响应结果；在进行信道响应估计的同时，解扰之后的数据经由数据缓存模块进行延时同步。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述时域内插器包括导频位置提取模块，在当前输入的数据帧中提取出所有散布导频位置，散布导频位置提取按照接收数据帧的序号改变提取图样；导频存储模块，存储接收到的当前数据帧中的散布导频位置的值；并将存储的上一个数据帧周期中相同导频图样的散布导频位置的值输出到线性内插运算单元；线性内插运算单元，将上一个数据帧周期中相同导频图样的散布导频位置的值，和当前接收的数据帧中的散布导频位置的值进行线性平均运算，得到前一个数据帧对应的时域内插结果。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述环路滤波器包括系数模块、D触发器和累加器；频域内插器的输出数据乘以一定的系数，然后和D触发器存储的上一个时钟周期的累加结果在累加器中进行累加，累加的结果即为经过一阶环路滤波器滤波处理后的数据。
全文摘要
本发明公开了一种CMMB的信道响应估计方法，基于OFDM信号时域内插信道估计的原理以及数据消噪处理的原理，对两种信号处理方法进行充分的结合；在对接收信号进行信道响应估计时，先使用较低阶数的时域内插滤波器进行信号的时域内插，然后经过频域内插滤波之后，通过一个简单的一阶环路滤波器对信道响应结果进行低通滤波，滤除掉信道响应估计结果中的高频噪声分量，从而得到一个精度高的信道响应估计结果。本发明还公开了一种CMMB的信道响应估计装置，包括数据预处理模块、时域内插器、频域内插器、环路滤波器、数据缓存模块。本发明在保证信道响应估计性能不降低的前提下，明显降低系统的实现复杂度。
文档编号H04L25/03GK102571644SQ20101058166
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年12月9日
发明者刘鹏 申请人:上海华虹集成电路有限责任公司