DTMB系统抑制长回波和高多普勒的信道估计和均衡方法

摘要

本发明属于无线数字通信和广播技术领域，具体为DTMB系统抑制长回波和高多普勒的信道估计和均衡方法。本发明在粗估计得到当前帧信道冲击响应的基础上，通过对前一帧体的重构和均衡来消除帧头和帧体经过信道后引入的拖尾，从而对信道冲击响应进行较准确的估计，得到的信道冲击响应既可以反映信道的快速变化，同时也可以消除长回波给估计造成的误差，最后利用简单平均得到的帧体冲击响应对再前一帧进行重构和均衡，得到输出数据，从而消除长多径和高速移动环境对传输数据的影响。计算机仿真显示，该方法具有出色的信道估计性能和适中的复杂度，支持高速移动环境下的接收并且可以对抗超长回波。

主权项

1.DTMB系统抑制长回波和高多普勒信道估计和均衡方法，其特征在于，在使用数字信号处理器，可编程逻辑器件或专用集成电路的实现中，具体步骤如下：步骤1：记当前帧为第i帧，对第i帧帧头进行粗估计计算当前帧的信道冲击响应CIR，采用的方法是把包含帧头在内的N₂个数据r_headi进行N₂点的FFT，同时对于本地存储的420长度的帧头信息c_i也做N₂点FFT；两者相除，再进行一次IFFT，得到信道在i-1帧的时域冲击响应：$h_{i,k}=\mathrm{IFFT}\left\{\frac{\mathrm{FFT}\left(r_{\mathrm{headi},k}\right)}{\mathrm{FFT}\left(c_{i,k}\right)}\right\},$0≤k＜N₁然后进行一次动态阈值滤波以及信道长度估计；步骤2：均衡i-1帧并计算拖尾消除i-1帧的帧头在i-1帧帧体中的拖尾和i-1帧帧体在第i帧帧头中的拖尾，从而在帧体的开头加上这个数值，完成i-1帧帧体的重构，拖尾则使用FFT实现卷积计算：$r_{\mathrm{bodyi},k}=\left\{\begin{array}{cc}{z}_{\mathrm{headi}-1,k}+z_{\mathrm{taili},k}& 0\le k<L-1\\ x_{i,k}& L\le k<N_2\end{array}\right.$通过平均，计算i-1帧帧体的信道冲击响应：$h_{\mathrm{bodyi}-1}=\frac{h_{\mathrm{headi}-1}+h_{\mathrm{headi}}}{2}$使用上面求得的CIR来进行均衡：${\tilde{s}}_{i-1}=\mathrm{IFFT}\left\{\frac{\mathrm{FFT}\left(r_{\mathrm{bodyi}-1,k}\right)}{\mathrm{FFT}\left(h_{\mathrm{bodyi}-1,k}\right)}\right\},$0≤k＜N₂其中，$z_{\mathrm{headi}-1,k}=x_{i-1,k}-{\left\{u_{\mathrm{headi}-1,k-M}\right\}}_0^{L-1},$0≤k＜L$z_{\mathrm{taili},k}=y_{i,k}-{\left\{u_{\mathrm{headi},k}\right\}}_0^{L-1},$0≤k＜Lu_{head i-1，k}＝IFFT{FFT(h_i-1，k)×FFT(c_i-1，k)}，0≤k＜N₁u_head i，k＝IFFT{FFT(h_i，k)×FFT(c_i，k)}，0≤k＜N₁步骤3：更新i-1帧的信道冲击响应去掉i-1帧帧体过信道之后的前L个数据值，拼接上接收到的该帧帧头的M个帧体中的拖尾数据，完成对该帧帧头的重构，计算中利用前面均衡后的帧体，$r_{\mathrm{headi}-1,k}=\left\{\begin{array}{cc}{y}_{i-1,k}& 0\le k<M\\ u_{\mathrm{headtopi}-1,k-M}& M\le k<N_1\end{array}\right.$进而更新冲击响应，同样的，这个CIR经过动态阈值滤波；步骤4：均衡i-2帧，作为最终输出通过平均，得到最终的i-2帧帧体CIR，利用更新过的h_i-1，k，重新均衡i-2帧的帧体，以此作为输出；${\tilde{S}}_{i-2}=\frac{\mathrm{FFT}\left(r_{\mathrm{bodyi}-2,k}\right)}{\mathrm{FFT}\left(h_{\mathrm{bodyi}-2,k}\right)},$0≤k＜N₂至此，完成了一次处理过程，是i-2帧帧体经过均衡后的频域；接下来读取下一帧进行处理，重复前面的4个步骤；其中，N₁是FFT长度，N₂表示帧体长度，L表示拖尾的长度，M表示帧头长度，x_i和y_i分别表示接收到数据的帧体和帧头；所述的动态阈值滤波，具体为：设h为估计得到的信道冲击响应，将h的实部记作h_real，那么，经过滤波之后的值：$h_{\mathrm{real}}=\frac{h_{\mathrm{real}}^2}{h_{\mathrm{real}}^2+\frac{1}{\mathrm{SNR}}}\times h_{\mathrm{real}}\times \mathrm{adj}$这里，SNR代表信噪比，adj为参数值，由下面的式子计算得到：$\mathrm{adj}=\frac{\max {(h_i,h_q)}^2+\frac{1}{\mathrm{SNR}}}{\max {(h_i,h_q)}^2}=\frac{1}{\alpha },\alpha \in \left(\mathrm{0.9,0.99,0.998,0.999}\right)$对于粗估计，选择其中较小的α值，对于更新的CIR，则选择其中较大的α值；所述的信道长度估计，具体为：以主径为准，以功率在主径-20dB之内的最远径所处位置加10作为信道长度。