數(shù)字電視地面多媒體廣播DTMB（Digital Television Terrestrial Broadcasting）標(biāo)準(zhǔn)是我國廣播領(lǐng)域中唯一的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，適用于固定和移動(dòng)兩種數(shù)字電視接收模式[1]。DTMB采用單載波和多載波兩種調(diào)制方式，多載波調(diào)制方式使用TDS-OFDM(Time Domain Synchronous Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)，與傳統(tǒng)OFDM技術(shù)相比采用不同的保護(hù)間隔填充方式。即采用幀頭充當(dāng)保護(hù)間隔，提高了系統(tǒng)的傳輸效率和頻譜利用率[2]。TDS-OFDM系統(tǒng)的同步完全在時(shí)域上進(jìn)行。

    本文針對(duì)DTMB系統(tǒng)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了幀同步，同時(shí)糾正了載波頻偏的影響，進(jìn)而確定正確的幀頭模式和生成相位序號(hào)。通過延遲相關(guān)和本地相關(guān)聯(lián)合同步算法準(zhǔn)確地跟蹤幀頭位置。
1 幀結(jié)構(gòu)
    DTMB系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)的基本單元是信號(hào)幀。信號(hào)幀由幀頭和幀體兩部分組成，如圖1所示。幀頭包括前同步、PN序列和后同步三部分。為了適應(yīng)不同應(yīng)用條件，DTMB協(xié)議規(guī)定了三種幀頭模式及相應(yīng)的信號(hào)幀結(jié)構(gòu)，三種幀頭模式中，幀頭分別是420個(gè)符號(hào)、595個(gè)符號(hào)和945個(gè)符號(hào)。以幀頭模式為420個(gè)符號(hào)的PN420為例，其幀頭序列由一個(gè)8階循環(huán)移位寄存器（LFSR）產(chǎn)生，LFSR的初始相位決定了生成序列的相位。為了使幀頭序列的相關(guān)性盡量小，PN420模式下共有225種不同的相位,在幀同步的同時(shí)還需要確定幀頭的模式并跟蹤生成序列的相位。

2 同步方案
    為了在多徑和頻偏條件下得到精確的同步，本文提出采用延遲相關(guān)和本地互相關(guān)聯(lián)合同步的算法。圖2是本文同步和載波頻偏估計(jì)的設(shè)計(jì)框圖。首先通過延遲相關(guān)判斷出幀頭模式并得到幀頭起始位置的范圍。由于本地互相關(guān)極易受到載波頻偏的影響，因此需要進(jìn)行載波頻偏估計(jì)和恢復(fù)后再通過本地互相關(guān)找到精確的同步位置。根據(jù)前后幀峰值間隔判斷出當(dāng)前幀頭的生成序列相位號(hào)，從而調(diào)整本地生成序列的初始相位跟蹤接收信號(hào)的變化。



4 實(shí)現(xiàn)
4.1 PN序列生成

    DTMB有三種幀頭模式，因此PN序列生成模塊需要生成三種幀頭模式下所有相位的PN序列，一共能夠生成426種PN序列。生成序列的初始相位存儲(chǔ)在ROM中，根據(jù)輸入使能由三種不同的線性反饋移位寄存器生成不同的序列，如圖 6所示。相位初始值默認(rèn)為PN420中序號(hào)為0的初始相位，PN序列生成后輸出給本地相關(guān)。
4.2 相關(guān)運(yùn)算
    延遲相關(guān)和本地相關(guān)可以共享存儲(chǔ)器、加法器和乘法器。在本地相關(guān)運(yùn)算中先將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在RAM中，共需要4塊8 192和1塊4 096深度、字長是26的雙端口RAM。然后從RAM中取出數(shù)據(jù)與本地PN序列相乘，再進(jìn)行加法運(yùn)算。為了節(jié)約運(yùn)算時(shí)間，采用加運(yùn)算并行執(zhí)行的結(jié)構(gòu)，最終輸出累加結(jié)果xcross_result，如圖7所示。
4.3 同步與FFT
    圖8中同步成功信號(hào)search_successs輸出，根據(jù)幀頭數(shù)據(jù)位置計(jì)算出FFT起始位置，根據(jù)對(duì)應(yīng)的地址生成單元從RAM中找出數(shù)據(jù)的起始地址，將起始地址后面的3 780點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入FFT模塊。

    本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了DTMB系統(tǒng)的幀同步算法，通過延遲同步和本地互相關(guān)同步聯(lián)合算法確定精確的同步位置并進(jìn)行載波頻偏糾正。仿真表明，延遲相關(guān)和本地互相關(guān)聯(lián)合同步算法能夠精確地找到幀頭起始位置并準(zhǔn)確跟蹤幀頭的相位信息。
參考文獻(xiàn)
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