單多載波信號判別方法與信號接收裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種單多載波信號判別方法及接收裝置，包括模式檢測器，該模式檢測器包括信號處理模塊、功率閾值生成模塊、信號段提取模塊、特征信號生成模塊、功率參數(shù)生成模塊、判斷模塊；該信號處理模塊計算接收信號的功率參數(shù)；功率閾值生成模塊根據(jù)該功率參數(shù)生成功率閾值；信號段提取模塊從接收信號中提取信號段；特征信號生成模塊根據(jù)信號段計算出特征信號；特征參數(shù)生成模塊根據(jù)特征信號生成對應的特征參數(shù)；判斷模塊根據(jù)該特征參數(shù)判定該接收信號為單載波信號或多載波信號。采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，可以不經(jīng)過均衡及解碼直接判別單載波與多載波，因此能以較少的實現(xiàn)復雜度達到判別目的。
【專利說明】單多載波信號判別方法與信號接收裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)中的解調(diào)部分的判別單載波和多載波的方法及裝置，更具體地說，涉及一種單多載波信號判別方法及利用該方法的信號接收裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]美國ATSC數(shù)字電視標準采用了 VSB單載波調(diào)制方式，歐洲的DVB-T與DVB-T2數(shù)字電視標準采用了 OFDM調(diào)制方式，而中國的DTMB數(shù)字電視標準同時包含了 TDS-OFDM與單載波的模式。因此，單載波與多載波的判別是DTMB接收機所必需解決的問題。
[0003]眾所周知，單載波信號與多載波信號具有不同的峰均比，或者說它們各自的信號的幅度分布是不同的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的旨在提供一種單多載波信號判別方法與信號接收裝置，來提供一種新的判斷單載波信號和多載波信號的方法和裝置。
[0005]依據(jù)上述目的，實施本發(fā)明的一種單多載波信號判別方法，根據(jù)接收信號來判斷單、多載波信號，該方法包括以下步驟:步驟一，計算該接收信號的功率參數(shù)；步驟二，根據(jù)該接收信號的功率參數(shù)設(shè)定功率閾值；步驟三，從該接收信號中提取信號段，從該信號段中提取特征信號并計算其特征參數(shù)；步驟四，根據(jù)該特征參數(shù)來判定該接收信號為單載波信號或多載波信號。
[0006]依據(jù)上述主要特征，步驟三的特征信號為信號段中功率最大的一個或多個點；若該特征信號為一個，則該特征參數(shù)為該點的功率值，若特征信號為多個，則該特征參數(shù)為特征信號的平均功率。
[0007]依據(jù)上述主要特征，步驟四的判定方法為:將該特征參數(shù)與該功率閾值做比較，若該特征參數(shù)大于等于該功率閾值，則判定該接收信號為多載波信號，否則為單載波信號。
[0008]依據(jù)上述主要特征，步驟三的特征信號為信號段中功率值大于該功率閾值的點的集合，該特征參數(shù)為特征信號的數(shù)量。
[0009]依據(jù)上述主要特征，步驟四的判定方法為:設(shè)定一數(shù)量閾值，將該特征參數(shù)與該數(shù)量閾值做比較，若該特征參數(shù)大于等于該數(shù)量閾值，則判定該接收信號為多載波信號，否則為單載波信號。
[0010]依據(jù)上述主要特征，該功率參數(shù)為接收信號的平均功率，該功率閾值為該功率參數(shù)加上一個第一預設(shè)值。
[0011]依據(jù)上述主要特征，從接收信號中提取PN段，計算PN段中功率最大的前若干個點的平均功率作為該功率參數(shù)，該功率閾值為該功率參數(shù)加上一個第二預設(shè)值。
[0012]依據(jù)上述目的，實施本發(fā)明的單多載波信號接收裝置，包括模式檢測器，該模式檢測器包括信號處理模塊、功率閾值生成模塊、信號段提取模塊、特征信號生成模塊、功率參數(shù)生成模塊、判斷模塊；該信號處理模塊計算接收信號的功率參數(shù)；功率閾值生成模塊根據(jù)該功率參數(shù)生成功率閾值；信號段提取模塊從接收信號中提取信號段；特征信號生成模塊根據(jù)信號段計算出特征信號；特征參數(shù)生成模塊根據(jù)特征信號生成對應的特征參數(shù)；判斷模塊根據(jù)該特征參數(shù)判定該接收信號為單載波信號或多載波信號。
[0013]依據(jù)上述主要特征，信號處理模塊將接收信號的平均功率設(shè)定為功率參數(shù)，該功率閾值生成模塊將該功率參數(shù)加上一個第一預設(shè)值作為功率閾值。
[0014]依據(jù)上述主要特征，信號處理模塊還包括PN處理單元，該PN處理單元提取接收信號中的PN段，計算該PN段中功率最大的若干個點的平均功率作為功率參數(shù)；該功率閾值生成模塊將該功率參數(shù)加上一個第二預設(shè)值作為該功率閾值。
[0015]依據(jù)上述主要特征，該特征信號生成模塊選擇信號段中功率最大的一個或多個點；若特征信號為一個，則特征參數(shù)生成模塊將特征參數(shù)設(shè)定為該特征信號的功率值；若特征信號為多個，則特征參數(shù)生成模塊將特征參數(shù)設(shè)定為特征信號的平均功率。
[0016]依據(jù)上述主要特征，該比較單元將特征信號的特征參數(shù)與該功率閾值做比較，若特征參數(shù)大于等于該功率閾值，則判定該接收信號為多載波信號，否則為單載波信號。
[0017]依據(jù)上述主要特征，該特征信號生成模塊選擇信號段中功率大于該功率閾值的點作為特征信號，該特征參數(shù)生成模塊統(tǒng)計特征信號的數(shù)量作為特征參數(shù)。
[0018]依據(jù)上述主要特征，該比較單元生成一個數(shù)量閾值，若該特征參數(shù)大于等于該數(shù)量閾值，則判定該接收信號為多載波信號，否則為單載波信號。
[0019]采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，可以不經(jīng)過均衡及解碼直接判別單載波與多載波，因此能以較少的實現(xiàn)復雜度達到判別目的。
[0020]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]在本發(fā)明中，相同的附圖標記始終表示相同的特征，其中:
圖1是單載波信號和多載波信號的功率曲線圖；
圖2是本發(fā)明單多載波信號判別方法的流程圖；
圖3是本發(fā)明單多載波信號接收裝置的結(jié)構(gòu)圖；
圖4是模式檢測器的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0024]本發(fā)明的主要提出一種新的接收裝置，其利用一種新的方法可以判斷接收信號是單載波信號還是多載波信號。本發(fā)明主要利用了單載波信號和多載波信號功率參數(shù)曲線的不同特性來實現(xiàn)通過功率參數(shù)判斷單載波信號和多載波信號的方法。
[0025]單載波調(diào)制信號與多載波調(diào)制信號具有不同的信號功率分布，圖1所示的是一個特定單載波信號與一個特定多載波信號的功率的累積分布函數(shù)，這兩個信號的平均功率都為OdBm。從圖1中可以看到，多載波信號的單個點的功率有千分之一的可能大于8.4dBm,而單載波信號有千分之一的可能大于6.QdBm0因此可以通過提取接收信號的特征來判斷接收信號是單載波還是多載波。[0026]如圖2所示，本發(fā)明方法的流程如下:
首先計算接收信號的功率參數(shù)，功率參數(shù)有兩種定義，一種是將接收信號的平均功率作為功率參數(shù)，另一種是從接收信號中提取PN段(Pseudo-Noise，偽隨機序列)，計算PN段中功率最大的前若干個點(例如前千分之一的點)的平均功率來作為功率參數(shù)。這里的“最大”應理解為功率(即幅度)最大的若干個點，或者是功率最大的若干個點再加上功率次大的若干個點，以此類推，其選取方法為將所有點按功率大小排序，從大到小選取前若干個點，下同。
[0027]其次，根據(jù)接收信號的功率參數(shù)來設(shè)定功率閾值，根據(jù)上面兩種不同的功率參數(shù)的定義，分別有兩種不同的功率閾值的生成方法。一種是將接收信號的平均功率加上第一預設(shè)值(例如9.3dB)作為功率閾值，另一種是將PN段中功率最大的前若干個點的平均功率加上第二預設(shè)值(例如0.2dB)作為功率閾值。
[0028]接著，從接收信號中提取信號段，從信號段中提取特征信號。本發(fā)明有兩種不同的判定單多載波的方法，方案一主要利用特征信號的功率來判斷單多載波，方案二主要利用特征信號的數(shù)量來判斷單多載波，下面來詳細說明兩種方案。
[0029]對于方案一，從信號段中選擇功率最大的點作為特征信號，并且計算特征信號的特征參數(shù)。若該特征信號為一個，則該特征參數(shù)為該點的功率值，若特征信號為多個，則該特征參數(shù)為特征信號的平均功率。這里的“最大”的理解和上面的相同，不再贅述。
[0030]得到特征參數(shù)之后，將特征參數(shù)和功率閾值做比較，若特征參數(shù)大于等于該功率閾值，則判定該接收信號為多載波信號，否則為單載波信號。
[0031]對于方案二，根據(jù)上述計算得到的功率閾值，從信號段中找出功率值大于這個功率閾值的所有點作為特征信號。此時，特征信號的特征參數(shù)為滿足上述條件的點的數(shù)量，即特征信號的數(shù)量。
[0032]同時，還要設(shè)定一個數(shù)量閾值，將特征參數(shù)與數(shù)量閾值做比較，若特征參數(shù)大于等于數(shù)量閾值，則判定該接收信號為多載波信號，否則為單載波信號。
[0033]本發(fā)明的“平均功率”可以理解為:當所取得的點為一個時，“平均功率”為該點的功率值，當所取得的點為多個時，“平均功率”就是這些點的平均功率。
[0034]根據(jù)上述原理，可以設(shè)計出一種圖3所示的接收裝置，包括高頻頭、ADC模塊、模式檢測器。接收端接收到的射頻信號首先經(jīng)過高頻頭濾波并轉(zhuǎn)化為中頻或基帶信號。ADC將高頻頭輸出的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。模式檢測器其作為一個切換開關(guān)來使用，通過對ADC輸出數(shù)據(jù)的判斷，得出接收信號是單載波信號還是多載波信號，發(fā)出單載波指示信號或多載波指示信號，并據(jù)此將ADC輸出數(shù)據(jù)交給單載波解調(diào)模塊或多載波解調(diào)模塊。單載波解調(diào)模塊接收到單載波指示信號后，將接收信號進行單載波解調(diào)，多載波解調(diào)模塊接收到多載波指示信號后，將接收信號進行多載波解調(diào)。之后進行FEC解碼、解擾就得到了信息比特流。
[0035]其中，模式檢測器的結(jié)構(gòu)如圖4所示，其主要部件包括了信號處理模塊、功率閾值生成模塊、信號段提取模塊、特征信號生成模塊、特征參數(shù)生成模塊和判斷模塊。
[0036]對應本發(fā)明的兩種不同的判定方法，本發(fā)明的模式檢測器也有兩種不同的工作模式。
[0037]模式1:信號處理模塊首先計算接收信號的功率參數(shù)，方法同上。
[0038]信號段提取模塊提取出待分析信號段，或者簡稱為信號段[x(0)，x(l),…，x(N-l)]。提取的方法可以是提取長度為N的信號段來分析或其他等等。本發(fā)明對如何提取待分析信號段不做限定。
[0039]其次，特征信號生成模塊提取出信號段的若干個特征信號，即N個數(shù)據(jù)點中幅度最大的L個點[X’(0)，x’(l)，…，X’(L-1)]，接著功率參數(shù)生成模塊計算這L個點的特征參數(shù)。
[0040]同時，功率閾值生成單元將接收信號的功率參數(shù)加上第一預設(shè)值(例如9.3dB)作為功率閾值，生成一個閾值T，閾值T可以是事先設(shè)定的，也可以是根據(jù)ADC輸出數(shù)據(jù)中的其他特征計算而來。本發(fā)明對此不做限定。
[0041]判斷模塊將特征參數(shù)與這個閾值T比較大小，來判斷接收到的是多載波信號還是單載波信號。當特征參數(shù)達到或超過該閾值T時為多載波信號，否則為單載波信號。
[0042]模式2:
信號處理模塊計算功率參數(shù)，信號段提取模塊提取出待分析信號段[X(O)，x(l),…，X (N-1)]，閾值生成模塊 生成功率閾值，功率閾值可以是事先設(shè)定的，也可以是根據(jù)ADC輸出數(shù)據(jù)中的其他特征(例如PN)計算而來。本發(fā)明對此不做限定。上述均與模式I相同。
[0043]其次，特征信號生成模塊提取出信號段的一個特征信號，即N個數(shù)據(jù)點中功率(幅度)值大于(幅度)功率閾值的點的個數(shù)m。
[0044]最后通過將m與一個數(shù)量閾值η比較大小，來判斷接收到的是多載波信號還是單載波信號。當m達到或超過該數(shù)量閾值η時為多載波信號，否則為單載波信號。
[0045]下面通過4個實施例來說明上述方案。
[0046]實施例1
在本實施例中，接收到的射頻信號是DTMB的信號，高頻頭將射頻信號下變頻為基帶IQ信號。經(jīng)過ADC以15.12MS/s的采樣率得到數(shù)字基帶復信號，即接收信號。
[0047]模式檢測器首先利用信號處理模塊計算整個接收信號的平均功率I。
[0048]其次，利用信號段提取模塊提取1000000點ADC輸出的復信號。
[0049]然后利用特征信號生成模塊選擇其中幅度最大的100個點，利用特征參數(shù)生成模塊計算這100個點的平均功率W2。
[0050]同時，通過圖1可以看出，單載波信號達到9dBm以上的概率相當小，因此這里功率閾值生成模塊可以把第一預設(shè)值設(shè)定為9.3dB，此時單載波信號達到這個閾值的概率僅為?ο-5,當然可以根據(jù)實際的信道情況和需要改變該第一預設(shè)值。之后，功率閾值生成模塊將功率閾值設(shè)定為W1 + 9.3dB。
[0051]最后，利用判斷模塊判斷，如果W2大于等于W1 + 9.3dB,則判定接收信號為多載波信號，否則為單載波信號。
[0052]實施例2
在本實施例中，接收到的射頻信號也是DTMB的信號，高頻頭將射頻信號下變頻為基帶IQ信號。經(jīng)過ADC以15.12MS/s的采樣率得到數(shù)字基帶復信號。但是，本實施例模式檢測器還包括PN處理單元，PN處理單元用來輔助生成功率參數(shù)。
[0053]模式檢測器首先通過與本地PN (Pseudo-Noise，偽隨機序列)的相關(guān)檢測出ADC輸出信號中所含的PN (類型、位置等)。如何檢測出PN已有各種成熟算法，本發(fā)明對此不作限定。
[0054]此時，與實施例1不同的是，PN處理單元從ADC輸出信號中提取出含PN段的100000個數(shù)據(jù)點，并計算該100000個數(shù)據(jù)點中功率最大的若干個點的平均功率W1，作為整個接收信號的功率參數(shù)。
[0055]此時，由于W1的選取與實施例1有所不同，因此功率閾值生成模塊生成的功率閾值為 W1 + 0.2dB。
[0056]實施例2與實施例1的區(qū)別僅在于功率閾值的生成方法不同，因此其他相同之處不再重復。
[0057]實施例3
接收機接收到的射頻信號還是DTMB的信號，高頻頭將射頻信號下變頻為基帶IQ信號。經(jīng)過ADC以15.12MS/s的采樣率得到數(shù)字基帶復信號。
[0058]模式檢測器首先利用信號處理模塊計算整個接收信號的平均功率I。
[0059]功率閾值生成模塊將功率閾值設(shè)定為WA9.3dB。
[0060]其次，利用信號段提取模塊提取1000000點ADC輸出的復信號，特征信號生成模塊提取出1000000點中功率比Wi+9.3dB高的點，特征參數(shù)生成模塊計算滿足條件的所有點的個數(shù)m作為特征參數(shù)。
[0061]判斷模塊中預先設(shè)定一個數(shù)量閾值，例如100。如果m大于100，則判定該信號為多載波信號，否則為單載波信號。
[0062]實施例4
模式檢測器首先通過與本地PNCPseudo-Noise，偽隨機序列)的相關(guān)檢測出ADC輸出信號中所含的PN (類型、位置等)。如何檢測出PN已有各種成熟算法，本發(fā)明對此不作限定。
[0063]此時，與實施例3不同的是，PN處理單元從ADC輸出信號中提取出含PN段的100000個數(shù)據(jù)點，并計算該100000個數(shù)據(jù)點中功率最大的若干個點的平均功率W1，作為整個接收信號的功率參數(shù)。
[0064]此時，由于W1的選取與實施例3有所不同，因此功率閾值生成模塊生成的功率閾值為 W1 + 0.2dB。
[0065]實施例4與實施例3的區(qū)別僅在于功率閾值的生成方法不同，因此其他相同之處
不再重復。
[0066]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應當認識到，以上的說明書僅是本發(fā)明眾多實施例中的一種或幾種實施方式，而并非用對本發(fā)明的限定。任何對于以上所述實施例的均等變化、變型以及等同替代等技術(shù)方案，只要符合本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍，都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書所保護的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種單多載波信號判別方法，根據(jù)接收信號來判斷單、多載波信號，其特征是，該方法包括以下步驟: 步驟一，計算該接收信號的功率參數(shù)； 步驟二，根據(jù)該接收信號的功率參數(shù)設(shè)定功率閾值； 步驟三，從該接收信號中提取信號段，從該信號段中提取特征信號并計算其特征參數(shù)； 步驟四，根據(jù)該特征參數(shù)來判定該接收信號為單載波信號或多載波信號。
2.如權(quán)利要求1所述的單多載波信號判別方法，其特征是，步驟三的特征信號為信號段中功率最大的一個或多個點；若該特征信號為一個，則該特征參數(shù)為該點的功率值，若特征信號為多個，則該特征參數(shù)為特征信號的平均功率。
3.如權(quán)利要求2所述的單多載波信號判別方法，其特征是，步驟四的判定方法為:將該特征參數(shù)與該功率閾值做比較，若該特征參數(shù)大于等于該功率閾值，則判定該接收信號為多載波信號，否則為單載波信號。
4.如權(quán)利要求1所述的單多載波信號判別方法，其特征是，步驟三的特征信號為信號段中功率值大于該功率閾值的點的集合，該特征參數(shù)為特征信號的數(shù)量。
5.如權(quán)利要求4所述的單多載波信號判別方法，其特征是，步驟四的判定方法為:設(shè)定一數(shù)量閾值，將該特征參數(shù)與該數(shù)量閾值做比較，若該特征參數(shù)大于等于該數(shù)量閾值，則判定該接收信號為多載波信號，否則為單載波信號。
6.如權(quán)利要求1所述的單多載波信號判別方法，其特征是，該功率參數(shù)為接收信號的平均功率，該功率閾值為該功率參數(shù)加上一個第一預設(shè)值。
7.如權(quán)利要求1所述的單多載波信號判別方法，其特征是，從接收信號中提取PN段，計算PN段中功率最大的前若干個點的平均功率作為該功率參數(shù)，該功率閾值為該功率參數(shù)加上一個第二預設(shè)值。
8.—種單多載波信號接收裝置，包括模式檢測器，其特征是，該模式檢測器包括信號處理模塊、功率閾值生成模塊、信號段提取模塊、特征信號生成模塊、功率參數(shù)生成模塊、判斷模塊；該信號處理模塊計算接收信號的功率參數(shù)；功率閾值生成模塊根據(jù)該功率參數(shù)生成功率閾值；信號段提取模塊從接收信號中提取信號段；特征信號生成模塊根據(jù)信號段計算出特征信號；特征參數(shù)生成模塊根據(jù)特征信號生成對應的特征參數(shù)；判斷模塊根據(jù)該特征參數(shù)判定該接收信號為單載波信號或多載波信號。
9.如權(quán)利要求8所述的單多載波信號接收裝置，其特征是，信號處理模塊將接收信號的平均功率設(shè)定為功率參數(shù)，該功率閾值生成模塊將該功率參數(shù)加上一個第一預設(shè)值作為功率閾值。
10.如權(quán)利要求8所述的單多載波信號接收裝置，其特征是，信號處理模塊還包括PN處理單元，該PN處理單元提取接收信號中的PN段，計算該PN段中功率最大的若干個點的平均功率作為功率參數(shù)；該功率閾值生成模塊將該功率參數(shù)加上一個第二預設(shè)值作為該功率閾值。
11.如權(quán)利要求8所述的單多載波信號接收裝置，其特征是，該特征信號生成模塊選擇信號段中功率最大的一個或多個點；若特征信號為一個，則特征參數(shù)生成模塊將特征參數(shù)設(shè)定為該特征信號的功率值；若特征信號為多個，則特征參數(shù)生成模塊將特征參數(shù)設(shè)定為特征信號的平均功率。
12.如權(quán)利要求11所述的單多載波信號接收裝置，其特征是，該比較單元將特征信號的特征參數(shù)與該功率閾值做比較，若特征參數(shù)大于等于該功率閾值，則判定該接收信號為多載波信號，否則為單載波信號。
13.如權(quán)利要求8所述的單多載波信號接收裝置，其特征是，該特征信號生成模塊選擇信號段中功率大于該功率閾值的點作為特征信號，該特征參數(shù)生成模塊統(tǒng)計特征信號的數(shù)量作為特征參數(shù)。
14.如權(quán)利要求13所述的單多載波信號接收裝置，其特征是，該比較單元生成一個數(shù)量閾值，若該特征參數(shù)大于等 于該數(shù)量閾值，則判定該接收信號為多載波信號，否則為單載波信號。
【文檔編號】H04L27/26GK103546415SQ201310096717
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月25日
【發(fā)明者】何大治, 史毅俊, 郭序峰, 楊帆, 趙杰, 陳宏麗 申請人:上海數(shù)字電視國家工程研究中心有限公司