单多载波信号判别方法与信号接收装置制造方法
【专利摘要】本发明揭示了一种单多载波信号判别方法及接收装置，包括模式检测器，该模式检测器包括信号处理模块、功率阈值生成模块、信号段提取模块、特征信号生成模块、功率参数生成模块、判断模块；该信号处理模块计算接收信号的功率参数；功率阈值生成模块根据该功率参数生成功率阈值；信号段提取模块从接收信号中提取信号段；特征信号生成模块根据信号段计算出特征信号；特征参数生成模块根据特征信号生成对应的特征参数；判断模块根据该特征参数判定该接收信号为单载波信号或多载波信号。采用了本发明的技术方案，可以不经过均衡及解码直接判别单载波与多载波，因此能以较少的实现复杂度达到判别目的。
【专利说明】单多载波信号判别方法与信号接收装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信系统中的解调部分的判别单载波和多载波的方法及装置，更具体地说，涉及一种单多载波信号判别方法及利用该方法的信号接收装置。
【背景技术】
[0002]美国ATSC数字电视标准采用了 VSB单载波调制方式，欧洲的DVB-T与DVB-T2数字电视标准采用了 OFDM调制方式，而中国的DTMB数字电视标准同时包含了 TDS-OFDM与单载波的模式。因此，单载波与多载波的判别是DTMB接收机所必需解决的问题。
[0003]众所周知，单载波信号与多载波信号具有不同的峰均比，或者说它们各自的信号的幅度分布是不同的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的旨在提供一种单多载波信号判别方法与信号接收装置，来提供一种新的判断单载波信号和多载波信号的方法和装置。
[0005]依据上述目的，实施本发明的一种单多载波信号判别方法，根据接收信号来判断单、多载波信号，该方法包括以下步骤:步骤一，计算该接收信号的功率参数；步骤二，根据该接收信号的功率参数设定功率阈值；步骤三，从该接收信号中提取信号段，从该信号段中提取特征信号并计算其特征参数；步骤四，根据该特征参数来判定该接收信号为单载波信号或多载波信号。
[0006]依据上述主要特征，步骤三的特征信号为信号段中功率最大的一个或多个点；若该特征信号为一个，则该特征参数为该点的功率值，若特征信号为多个，则该特征参数为特征信号的平均功率。
[0007]依据上述主要特征，步骤四的判定方法为:将该特征参数与该功率阈值做比较，若该特征参数大于等于该功率阈值，则判定该接收信号为多载波信号，否则为单载波信号。
[0008]依据上述主要特征，步骤三的特征信号为信号段中功率值大于该功率阈值的点的集合，该特征参数为特征信号的数量。
[0009]依据上述主要特征，步骤四的判定方法为:设定一数量阈值，将该特征参数与该数量阈值做比较，若该特征参数大于等于该数量阈值，则判定该接收信号为多载波信号，否则为单载波信号。
[0010]依据上述主要特征，该功率参数为接收信号的平均功率，该功率阈值为该功率参数加上一个第一预设值。
[0011]依据上述主要特征，从接收信号中提取PN段，计算PN段中功率最大的前若干个点的平均功率作为该功率参数，该功率阈值为该功率参数加上一个第二预设值。
[0012]依据上述目的，实施本发明的单多载波信号接收装置，包括模式检测器，该模式检测器包括信号处理模块、功率阈值生成模块、信号段提取模块、特征信号生成模块、功率参数生成模块、判断模块；该信号处理模块计算接收信号的功率参数；功率阈值生成模块根据该功率参数生成功率阈值；信号段提取模块从接收信号中提取信号段；特征信号生成模块根据信号段计算出特征信号；特征参数生成模块根据特征信号生成对应的特征参数；判断模块根据该特征参数判定该接收信号为单载波信号或多载波信号。
[0013]依据上述主要特征，信号处理模块将接收信号的平均功率设定为功率参数，该功率阈值生成模块将该功率参数加上一个第一预设值作为功率阈值。
[0014]依据上述主要特征，信号处理模块还包括PN处理单元，该PN处理单元提取接收信号中的PN段，计算该PN段中功率最大的若干个点的平均功率作为功率参数；该功率阈值生成模块将该功率参数加上一个第二预设值作为该功率阈值。
[0015]依据上述主要特征，该特征信号生成模块选择信号段中功率最大的一个或多个点；若特征信号为一个，则特征参数生成模块将特征参数设定为该特征信号的功率值；若特征信号为多个，则特征参数生成模块将特征参数设定为特征信号的平均功率。
[0016]依据上述主要特征，该比较单元将特征信号的特征参数与该功率阈值做比较，若特征参数大于等于该功率阈值，则判定该接收信号为多载波信号，否则为单载波信号。
[0017]依据上述主要特征，该特征信号生成模块选择信号段中功率大于该功率阈值的点作为特征信号，该特征参数生成模块统计特征信号的数量作为特征参数。
[0018]依据上述主要特征，该比较单元生成一个数量阈值，若该特征参数大于等于该数量阈值，则判定该接收信号为多载波信号，否则为单载波信号。
[0019]采用了本发明的技术方案，可以不经过均衡及解码直接判别单载波与多载波，因此能以较少的实现复杂度达到判别目的。
[0020]
【专利附图】
【附图说明】
[0021]在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中:
图1是单载波信号和多载波信号的功率曲线图；
图2是本发明单多载波信号判别方法的流程图；
图3是本发明单多载波信号接收装置的结构图；
图4是模式检测器的结构图。
[0022]
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
[0024]本发明的主要提出一种新的接收装置，其利用一种新的方法可以判断接收信号是单载波信号还是多载波信号。本发明主要利用了单载波信号和多载波信号功率参数曲线的不同特性来实现通过功率参数判断单载波信号和多载波信号的方法。
[0025]单载波调制信号与多载波调制信号具有不同的信号功率分布，图1所示的是一个特定单载波信号与一个特定多载波信号的功率的累积分布函数，这两个信号的平均功率都为OdBm。从图1中可以看到，多载波信号的单个点的功率有千分之一的可能大于8.4dBm,而单载波信号有千分之一的可能大于6.QdBm0因此可以通过提取接收信号的特征来判断接收信号是单载波还是多载波。[0026]如图2所示，本发明方法的流程如下:
首先计算接收信号的功率参数，功率参数有两种定义，一种是将接收信号的平均功率作为功率参数，另一种是从接收信号中提取PN段(Pseudo-Noise，伪随机序列)，计算PN段中功率最大的前若干个点(例如前千分之一的点)的平均功率来作为功率参数。这里的“最大”应理解为功率(即幅度)最大的若干个点，或者是功率最大的若干个点再加上功率次大的若干个点，以此类推，其选取方法为将所有点按功率大小排序，从大到小选取前若干个点，下同。
[0027]其次，根据接收信号的功率参数来设定功率阈值，根据上面两种不同的功率参数的定义，分别有两种不同的功率阈值的生成方法。一种是将接收信号的平均功率加上第一预设值(例如9.3dB)作为功率阈值，另一种是将PN段中功率最大的前若干个点的平均功率加上第二预设值(例如0.2dB)作为功率阈值。
[0028]接着，从接收信号中提取信号段，从信号段中提取特征信号。本发明有两种不同的判定单多载波的方法，方案一主要利用特征信号的功率来判断单多载波，方案二主要利用特征信号的数量来判断单多载波，下面来详细说明两种方案。
[0029]对于方案一，从信号段中选择功率最大的点作为特征信号，并且计算特征信号的特征参数。若该特征信号为一个，则该特征参数为该点的功率值，若特征信号为多个，则该特征参数为特征信号的平均功率。这里的“最大”的理解和上面的相同，不再赘述。
[0030]得到特征参数之后，将特征参数和功率阈值做比较，若特征参数大于等于该功率阈值，则判定该接收信号为多载波信号，否则为单载波信号。
[0031]对于方案二，根据上述计算得到的功率阈值，从信号段中找出功率值大于这个功率阈值的所有点作为特征信号。此时，特征信号的特征参数为满足上述条件的点的数量，即特征信号的数量。
[0032]同时，还要设定一个数量阈值，将特征参数与数量阈值做比较，若特征参数大于等于数量阈值，则判定该接收信号为多载波信号，否则为单载波信号。
[0033]本发明的“平均功率”可以理解为:当所取得的点为一个时，“平均功率”为该点的功率值，当所取得的点为多个时，“平均功率”就是这些点的平均功率。
[0034]根据上述原理，可以设计出一种图3所示的接收装置，包括高频头、ADC模块、模式检测器。接收端接收到的射频信号首先经过高频头滤波并转化为中频或基带信号。ADC将高频头输出的模拟信号转化为数字信号。模式检测器其作为一个切换开关来使用，通过对ADC输出数据的判断，得出接收信号是单载波信号还是多载波信号，发出单载波指示信号或多载波指示信号，并据此将ADC输出数据交给单载波解调模块或多载波解调模块。单载波解调模块接收到单载波指示信号后，将接收信号进行单载波解调，多载波解调模块接收到多载波指示信号后，将接收信号进行多载波解调。之后进行FEC解码、解扰就得到了信息比特流。
[0035]其中，模式检测器的结构如图4所示，其主要部件包括了信号处理模块、功率阈值生成模块、信号段提取模块、特征信号生成模块、特征参数生成模块和判断模块。
[0036]对应本发明的两种不同的判定方法，本发明的模式检测器也有两种不同的工作模式。
[0037]模式1:信号处理模块首先计算接收信号的功率参数，方法同上。
[0038]信号段提取模块提取出待分析信号段，或者简称为信号段[x(0)，x(l),…，x(N-l)]。提取的方法可以是提取长度为N的信号段来分析或其他等等。本发明对如何提取待分析信号段不做限定。
[0039]其次，特征信号生成模块提取出信号段的若干个特征信号，即N个数据点中幅度最大的L个点[X’(0)，x’(l)，…，X’(L-1)]，接着功率参数生成模块计算这L个点的特征参数。
[0040]同时，功率阈值生成单元将接收信号的功率参数加上第一预设值(例如9.3dB)作为功率阈值，生成一个阈值T，阈值T可以是事先设定的，也可以是根据ADC输出数据中的其他特征计算而来。本发明对此不做限定。
[0041]判断模块将特征参数与这个阈值T比较大小，来判断接收到的是多载波信号还是单载波信号。当特征参数达到或超过该阈值T时为多载波信号，否则为单载波信号。
[0042]模式2:
信号处理模块计算功率参数，信号段提取模块提取出待分析信号段[X(O)，x(l),…，X (N-1)]，阈值生成模块 生成功率阈值，功率阈值可以是事先设定的，也可以是根据ADC输出数据中的其他特征(例如PN)计算而来。本发明对此不做限定。上述均与模式I相同。
[0043]其次，特征信号生成模块提取出信号段的一个特征信号，即N个数据点中功率(幅度)值大于(幅度)功率阈值的点的个数m。
[0044]最后通过将m与一个数量阈值η比较大小，来判断接收到的是多载波信号还是单载波信号。当m达到或超过该数量阈值η时为多载波信号，否则为单载波信号。
[0045]下面通过4个实施例来说明上述方案。
[0046]实施例1
在本实施例中，接收到的射频信号是DTMB的信号，高频头将射频信号下变频为基带IQ信号。经过ADC以15.12MS/s的采样率得到数字基带复信号，即接收信号。
[0047]模式检测器首先利用信号处理模块计算整个接收信号的平均功率I。
[0048]其次，利用信号段提取模块提取1000000点ADC输出的复信号。
[0049]然后利用特征信号生成模块选择其中幅度最大的100个点，利用特征参数生成模块计算这100个点的平均功率W2。
[0050]同时，通过图1可以看出，单载波信号达到9dBm以上的概率相当小，因此这里功率阈值生成模块可以把第一预设值设定为9.3dB，此时单载波信号达到这个阈值的概率仅为?ο-5,当然可以根据实际的信道情况和需要改变该第一预设值。之后，功率阈值生成模块将功率阈值设定为W1 + 9.3dB。
[0051]最后，利用判断模块判断，如果W2大于等于W1 + 9.3dB,则判定接收信号为多载波信号，否则为单载波信号。
[0052]实施例2
在本实施例中，接收到的射频信号也是DTMB的信号，高频头将射频信号下变频为基带IQ信号。经过ADC以15.12MS/s的采样率得到数字基带复信号。但是，本实施例模式检测器还包括PN处理单元，PN处理单元用来辅助生成功率参数。
[0053]模式检测器首先通过与本地PN (Pseudo-Noise，伪随机序列)的相关检测出ADC输出信号中所含的PN (类型、位置等)。如何检测出PN已有各种成熟算法，本发明对此不作限定。
[0054]此时，与实施例1不同的是，PN处理单元从ADC输出信号中提取出含PN段的100000个数据点，并计算该100000个数据点中功率最大的若干个点的平均功率W1，作为整个接收信号的功率参数。
[0055]此时，由于W1的选取与实施例1有所不同，因此功率阈值生成模块生成的功率阈值为 W1 + 0.2dB。
[0056]实施例2与实施例1的区别仅在于功率阈值的生成方法不同，因此其他相同之处不再重复。
[0057]实施例3
接收机接收到的射频信号还是DTMB的信号，高频头将射频信号下变频为基带IQ信号。经过ADC以15.12MS/s的采样率得到数字基带复信号。
[0058]模式检测器首先利用信号处理模块计算整个接收信号的平均功率I。
[0059]功率阈值生成模块将功率阈值设定为WA9.3dB。
[0060]其次，利用信号段提取模块提取1000000点ADC输出的复信号，特征信号生成模块提取出1000000点中功率比Wi+9.3dB高的点，特征参数生成模块计算满足条件的所有点的个数m作为特征参数。
[0061]判断模块中预先设定一个数量阈值，例如100。如果m大于100，则判定该信号为多载波信号，否则为单载波信号。
[0062]实施例4
模式检测器首先通过与本地PNCPseudo-Noise，伪随机序列)的相关检测出ADC输出信号中所含的PN (类型、位置等)。如何检测出PN已有各种成熟算法，本发明对此不作限定。
[0063]此时，与实施例3不同的是，PN处理单元从ADC输出信号中提取出含PN段的100000个数据点，并计算该100000个数据点中功率最大的若干个点的平均功率W1，作为整个接收信号的功率参数。
[0064]此时，由于W1的选取与实施例3有所不同，因此功率阈值生成模块生成的功率阈值为 W1 + 0.2dB。
[0065]实施例4与实施例3的区别仅在于功率阈值的生成方法不同，因此其他相同之处
不再重复。
[0066]所属领域的技术人员应当认识到，以上的说明书仅是本发明众多实施例中的一种或几种实施方式，而并非用对本发明的限定。任何对于以上所述实施例的均等变化、变型以及等同替代等技术方案，只要符合本发明的实质精神范围，都将落在本发明的权利要求书所保护的范围内。
【权利要求】
1.一种单多载波信号判别方法，根据接收信号来判断单、多载波信号，其特征是，该方法包括以下步骤: 步骤一，计算该接收信号的功率参数； 步骤二，根据该接收信号的功率参数设定功率阈值； 步骤三，从该接收信号中提取信号段，从该信号段中提取特征信号并计算其特征参数； 步骤四，根据该特征参数来判定该接收信号为单载波信号或多载波信号。
2.如权利要求1所述的单多载波信号判别方法，其特征是，步骤三的特征信号为信号段中功率最大的一个或多个点；若该特征信号为一个，则该特征参数为该点的功率值，若特征信号为多个，则该特征参数为特征信号的平均功率。
3.如权利要求2所述的单多载波信号判别方法，其特征是，步骤四的判定方法为:将该特征参数与该功率阈值做比较，若该特征参数大于等于该功率阈值，则判定该接收信号为多载波信号，否则为单载波信号。
4.如权利要求1所述的单多载波信号判别方法，其特征是，步骤三的特征信号为信号段中功率值大于该功率阈值的点的集合，该特征参数为特征信号的数量。
5.如权利要求4所述的单多载波信号判别方法，其特征是，步骤四的判定方法为:设定一数量阈值，将该特征参数与该数量阈值做比较，若该特征参数大于等于该数量阈值，则判定该接收信号为多载波信号，否则为单载波信号。
6.如权利要求1所述的单多载波信号判别方法，其特征是，该功率参数为接收信号的平均功率，该功率阈值为该功率参数加上一个第一预设值。
7.如权利要求1所述的单多载波信号判别方法，其特征是，从接收信号中提取PN段，计算PN段中功率最大的前若干个点的平均功率作为该功率参数，该功率阈值为该功率参数加上一个第二预设值。
8.—种单多载波信号接收装置，包括模式检测器，其特征是，该模式检测器包括信号处理模块、功率阈值生成模块、信号段提取模块、特征信号生成模块、功率参数生成模块、判断模块；该信号处理模块计算接收信号的功率参数；功率阈值生成模块根据该功率参数生成功率阈值；信号段提取模块从接收信号中提取信号段；特征信号生成模块根据信号段计算出特征信号；特征参数生成模块根据特征信号生成对应的特征参数；判断模块根据该特征参数判定该接收信号为单载波信号或多载波信号。
9.如权利要求8所述的单多载波信号接收装置，其特征是，信号处理模块将接收信号的平均功率设定为功率参数，该功率阈值生成模块将该功率参数加上一个第一预设值作为功率阈值。
10.如权利要求8所述的单多载波信号接收装置，其特征是，信号处理模块还包括PN处理单元，该PN处理单元提取接收信号中的PN段，计算该PN段中功率最大的若干个点的平均功率作为功率参数；该功率阈值生成模块将该功率参数加上一个第二预设值作为该功率阈值。
11.如权利要求8所述的单多载波信号接收装置，其特征是，该特征信号生成模块选择信号段中功率最大的一个或多个点；若特征信号为一个，则特征参数生成模块将特征参数设定为该特征信号的功率值；若特征信号为多个，则特征参数生成模块将特征参数设定为特征信号的平均功率。
12.如权利要求11所述的单多载波信号接收装置，其特征是，该比较单元将特征信号的特征参数与该功率阈值做比较，若特征参数大于等于该功率阈值，则判定该接收信号为多载波信号，否则为单载波信号。
13.如权利要求8所述的单多载波信号接收装置，其特征是，该特征信号生成模块选择信号段中功率大于该功率阈值的点作为特征信号，该特征参数生成模块统计特征信号的数量作为特征参数。
14.如权利要求13所述的单多载波信号接收装置，其特征是，该比较单元生成一个数量阈值，若该特征参数大于等 于该数量阈值，则判定该接收信号为多载波信号，否则为单载波信号。
【文档编号】H04L27/26GK103546415SQ201310096717
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年3月25日 优先权日:2013年3月25日
【发明者】何大治, 史毅俊, 郭序峰, 杨帆, 赵杰, 陈宏丽 申请人:上海数字电视国家工程研究中心有限公司