DTMB系统、识别加性噪声信道和多径信道的方法

摘要

本发明提出一种DTMB系统、在静态信道条件下识别加性噪声信道和多径信道的方法。其中该方法包括步骤：接收机接收到无线信号后，统计接收的无线信号中连续N帧信号帧的信道时域冲击响应第二主径的位置，分别记录至数组P(n)；对数组P(n)进行归一化处理为P0(n)；在数组P0(n)中查找最大值PMAX，判断最大值PMAX与预设阈值PTH的大小，若PMAX大于或等于PTH，则判断当前无线信号的信道为多径信道，否则判断当前无线信号的信道为加性噪声信道。本发明具有实现简单，能快速、有效的识别信道类型的优点，尤其适用DTMB系统。

权利要求

1.一种在静态信道条件下识别加性噪声信道和多径信道的方法，其特征在于包括步骤：接收机接收到无线信号后，统计接收的无线信号中连续N帧信号帧的信道时域冲击响应第二主径的位置，分别记录至数组P(n)；

对数组P(n)进行归一化处理为Po(n)；

在数组Po(n)中查找最大值PMAX，判断最大值PMAX与预设阈值PTH的大小，若PMAX大于或等于PTH，则判断当前无线信号的信道为多径信道，否则判断当前无线信号的信道为加性噪声信道；

所述归一化处理是将P(n)所有元素都除以N得到Po(n)。

2.根据权利要求1所述在静态信道条件下识别加性噪声信道和多径信道的方法，其特征在于，所述N取值为10-200之间的整数。

3.根据权利要求1所述在静态信道条件下识别加性噪声信道和多径信道的方法，其特征在于，阈值PTH为满足0

4.根据权利要求3所述在静态信道条件下识别加性噪声信道和多径信道的方法，其特征在于，阈值PTH为0.8。

说明书

DTMB系统、识别加性噪声信道和多径信道的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种数字通信系统接收机中的信道类型识别，尤其是涉及一种在静态信道条件下识别加性噪声信道和多径信道的方法，以及使用该方法的DTMB系统。

背景技术

[0002] 数字通信系统比模拟通信系统具有显著优点，包括差错性能优异、频谱效率高、抗干扰性好、容易实现加密等。数字通信系统成为目前通信系统的主流，包括蜂窝移动通讯、数字电视广播、无线局域网等应用。完整的数字通信系统包括发射机、信道和接收机。

[0003] 当发射信号经过无线信道时，信道将使发射信号产生失真，在接收机恢复发射数据时需要消除信道的影响，这个过程通常称为均衡或信道补偿。信道通常采用时域冲击响应或者频域传递函数来表示，两者互为傅立叶变换对。

[0004] 为了提高接收机性能，通常对不同的信道使用不同的接收处理算法。为了达到这个目标，接收机首先要对不同信道类型进行识别，然后按照识别出来的信道类型使用不同的接收处理算法。通常信道按照不同的角度有不同的分类，如按照终端是否运动可分为静态信道和动态信道、按照是否存在多径可分为加性噪声信道和多径信道。

[0005] 假设发射机发射信号为s(t)，接收机接收信号为r(t)。加性噪声信道可以表示为如附图1所示，其中h为信道增益，对于加性信道其为常数或缓慢变化的量，n(t)为加性噪声，常常可以建模为高斯分布。加性噪声信道可以用公式表示为如下：

[0006] r(t)＝hs(t)+n(t)

[0007] 多径信道可以表示为如附图2所示，其中h(t)为信道冲击响应，输入信号s(t)和h(t)卷积以后加上加性噪声n(t)得到多径信道的输出r(t)。多径信道可以用公式表示为如下：

[0008] r(t)＝h(t)*s(t)+n(t)，上式中*表示卷积运算。

[0009] 多径信道的信道冲击响应通常可以建模为：

[0010]

[0011] 其中δ(t)为单位冲击函数，L为多径数目。加性噪声信道也可以看成是只有1条径的多径信道，而多径信道特指多径数目超过1条的多径信道。加性噪声信道和多径信道的典型信道冲击响应分别如图3A和图3B所示。

[0012] 以上定义多径信道的时候未考虑信道的时变特性，也就是说按照静态信道定义的。另外以上定义信道的时候都是按照连续时间来定义的，其离散时间形式将t用n代替即可，其中n是nTS的缩写，TS为离散时间信号的采样周期。

发明内容

[0013] 本发明提出一种在静态信道条件下识别加性噪声信道和多径信道的方法，通过发射信号中的同步伪随机序列或者导频信号来估计信道的时域冲击响应，利用时域冲击响应第二主径的特性来识别加性噪声信道和多径信道。

[0014] 本发明采用了如下技术方案：一种在静态信道条件下识别加性噪声信道和多径信道的方法，其包括步骤：

[0015] 接收机接收到无线信号后，统计接收的无线信号中连续N帧信号帧的信道时域冲击响应第二主径的位置，分别记录至数组P(n)；

[0016] 对数组P(n)进行归一化处理为Po(n)；

[0017] 在数组Po(n)中查找最大值PMAX，判断最大值PMAX与预设阈值PTH的大小，若PMAX大于或等于PTH，则判断当前无线信号的信道为多径信道，否则判断当前无线信号的信道为加性噪声信道。

[0018] 所述归一化处理是将P(n)所有元素都除以N得到Po(n)。

[0019] 所述N取值为10-200之间的整数。

[0020] 所述阈值PTH为满足0＜PTH≤1的常数。

[0021] 与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：

[0022] 本发明通过发射信号中的同步伪随机序列或者导频信号来估计信道的时域冲击响应，利用时域冲击响应第二主径的特性来识别加性噪声信道和多径信道。本发明具有实现简单，能快速、有效的识别信道类型的优点，尤其适用DTMB系统。

附图说明

[0023] 图1是加性噪声信道的时域示意图；

[0024] 图2是多径信道的时域示意图；

[0025] 图3A和图3B分别是加性噪声信道和多径信道的冲击响应示意图；

[0026] 图4是本发明的流程示意图。

具体实施方式

[0027] 本发明为一种在静态信道条件下识别加性噪声信道和多径信道的方法。在接收机中我们可以通过嵌入在发射信号中的同步伪随机序列或者导频信号来估计信道的时域冲击响应。

[0028] 因为信道噪声和干扰的影响，估计出来的冲击响应包含一定的噪声。假设接收机基于接收信号所估计的信道时域冲击响应为h(n)，其长度为L。对于静态信道，在同步正确的条件下，其信道冲击响应的主径(能量最大的径)的位置是固定的，而第二主径(能量第二大的径)位置可能是固定也是可变的，取决于信道类型：如果是多径信道，第二主径为信道冲击响应的有效径而不是噪声径，其位置是固定的；对于加性噪声信道，其有效径就是主径，其它径(包括第二主径)都是噪声径，且噪声在帧与帧之间缺乏相关性，故第二主径出现的位置是随机的。本发明利用第二主径的这特性来识别加性噪声信道和多径信道。

[0029] 中国在2006年确立了中国地面数字电视国家标准(GB20600-2006，简称为DTMB(Digital Television Terrestrial Multimedia Broadcasting))。该标准具有两个模式：多载波和单载波模式。DTMB系统中的信号帧包括三种帧结构，其中信号帧的帧结构模式1和模式3属于多载波模式，模式2属于单载波模式。DTMB多载波模式属于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)的一个变种，OFDM的循环前缀被一个包含PN序列(Pseudo-noise Sequence，伪随机序列或伪噪声序列)的帧头所代替，该帧头可用于同步和信道估计。

[0030] 在DTMB系统中，使用信号帧帧头可以估计信道的时域冲击响应，其帧头长度为420个符号，通常可以估计[0，419]长度之间的信道的时域冲击响应。

[0031] 如图4所示，在本发明的一个优选实施例中，假定信道时域冲击响应为h(n)的长度L＝420，n＝0，1，…，419。且设定信道模式判决帧数N＝100，设定PTH＝0.5。

[0032] 步骤S1：DTMB系统中的接收机接收无线信号之后，接收机统计连续N帧信号帧的信道时域冲击响应第二主径的位置。

[0033] 设立一个长度为420的数组P(n)，n＝0，1，…，419，该数字所有元素的初值都是零。当我们检测到第n信号帧的第二主径的位置x时，将x存入P(n)，然后检测第n+1信号帧的第二主径的位置，依次到完成N＝100帧的统计。假设统计结果如下：P(14)＝1；P(15)＝97；P(16)＝2；n为0-419的其他值时，P(n)均为0，即：

[0034]

[0035] 步骤S2：对数组P(n)进行归一化处理，将P(n)所有元素都除以N得到Po(n)，对于本实施例：

[0036]

[0037] 步骤S3：在数组Po(n)中查找最大值PMAX，对于本实施例PMAX＝0.97。

[0038] 步骤S4：判断最大值PMAX与PTH的大小：若PMAX大于或等于PTH，则转步骤S5，否则转步骤S6。PTH

[0039] 步骤S5：判断当前无线信号的信道为多径信道。

[0040] 步骤S6：判断当前无线信号的信道为加性噪声信道。

[0041] 其中，PTH为满足0＜PTH≤1的常数，通常可设置为0.8，可以按照信道噪声功率进行调整，信道噪声功率比较大的时候可以降低PTH以提高检测准确度。

[0042] 本发明并不局限于上述特定实施例，在不背离本发明精神及其实质情况下，本领域的普通技术人员可根据本发明作出各种相应改变和变形。这些相应改变和变形都应属于本发明所附权利要求的保护范围之内。