一种CMMB接收机中的载波频偏跟踪估计的实现

标签:CMMB载波频
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  国内自主研发的第一套面向手机、笔记本电脑等多种移动终端的系统,利用S波段信号实现"天地"一体覆盖、全国漫游,支持25套电视和30套广播节目。2006年10月24日,国家广电总局正式颁布中国移动多媒体广播(俗称手机电视)行业标准,确定采用我国自主研发的移动多媒体广播行业标准。中国移动多媒体广播规定了在广播业务频率范围内,移动多媒体广播系统广播信道传输信号的帧结构、信道编码和调制,标准适用于30MHz到3000MHz频率范围内的广播业务频率,通过卫星和/或地面无线发射电视、广播、数据信息等多媒体信号的广播系统,可实现全国漫游。CMMB系统的物理层采用正交频分复用(OFDM)调制方式,该方式可有效抵抗由多径效应所引起的频率选择性衰落,但对频偏却十分敏感。频偏会破坏OFDM系统的正交性。从而引起载波间干扰(ICI),因此,接收机需要对载波频偏进行估计并纠正。为此,本文针对CMMB接收机解调芯片的小数倍子载波跟踪算法进行了分析。

  1 CMMB信号模型及载波频偏分析

  在CMMB系统中,一个OFDM符号可由IFFT产生。时域中的OFDM符号可用下式表示:



其中,X(k)是第k个子载波正交幅度调制(QAM)或相移键控(PSK)符号,N是OFDM符号子载波数,Ts为符号周期,1/Ts是子载波频率间隔。在CMMB接收端,对AWGN信道下变频后的信号r(m)可以表达为:



其中,△f是归一化到子载波间隔(1/Ts)后的频偏,△ψ为相位偏差,n(m)是AWGN.频偏表示为△f=△fi+△ff,△fi是△f小数部分四舍五入后的整数,△ff∈[-0.5,0.5]是其小数部分。本文所要提出的是在接收系统进入跟踪阶段后的小数倍频偏△f的估计算法。

  2 小数倍子载波频偏估计

  频偏分为整数倍频偏和小数倍频偏,接收机首先在时域中对小数倍子载波频偏进行估计,以恢复子载波间正交性,在此基础上再进行FFT变化后到频域中进行整数倍子载波频偏估计。至此系统就可完成频偏捕获,然后进入跟踪阶段。本阶段再由导频处理模块进行小数倍子载波频偏跟踪估计,本文主要对导频处理模块进行研究。图1所示是粗载波频偏估计及恢复结构图。


 

  2.1 算法分析及硬件实现

  OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术,实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation,多载波调制的一种。其主要思想是:将信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开,这样可以减少子信道之间的相互干扰 ICI .每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落,从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分,信道均衡变得相对容易。

  由于OFDM系统中同一个时隙(timeslot)内的各个OFDM符号的连续导频的内容和其所处的子载波位置都是相同的,故可利用FFT之后前后相邻的两个OFDM符号内的连续导频来进行频偏估计。

  现在对相邻的两个频域OFDM符号(即第l和第l+1个符号)进行分析。通常第l个OFDM符号可以表示为:



式(6)表示由于ICI的存在,第l个OFDM符号的第K个子载波所受到其它子载波信号的影响。