專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)字電視信號(hào)的幀同步方法及其并行處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種幀同步方法，尤其涉及一種國(guó)標(biāo)數(shù)字電視信號(hào)的幀同 步方法。本發(fā)明還涉及一種對(duì)上述幀同步方法進(jìn)行并行處理的方法。
背景技術(shù)：
地面數(shù)字電視國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是我國(guó)數(shù)字電視傳輸領(lǐng)域的首個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
(GB20600-2006)。
該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在UHF和VHF頻段中，每8MHz數(shù)字電視頻帶內(nèi)，數(shù)字電視 地面廣播傳輸系統(tǒng)信號(hào)的幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制技術(shù)要求。適用于數(shù)字 電視地面廣播傳輸系統(tǒng)，支持標(biāo)準(zhǔn)分辨率和高分辨率的數(shù)字電視信號(hào)的發(fā) 送，支持固定接收和移動(dòng)接收。
該標(biāo)準(zhǔn)傳輸數(shù)據(jù)幀如圖1所示，其中最基本組成單位稱(chēng)為信號(hào)幀，一 個(gè)信號(hào)幀由幀頭和幀體兩部分時(shí)域信號(hào)組成。幀頭部分由PN序列構(gòu)成； 幀體部分包含36個(gè)符號(hào)的系統(tǒng)信息和3744個(gè)符號(hào)的數(shù)據(jù)，共3780個(gè)符 號(hào)。信號(hào)幀組成超幀，超幀的時(shí)間長(zhǎng)度是固定的(125ms)。
為適應(yīng)不同應(yīng)用，定義了三種可選幀頭長(zhǎng)度模式
幀頭模式1長(zhǎng)度為420個(gè)符號(hào)(PN420)，由一個(gè)前同步、 一個(gè)PN255 序列和一個(gè)后同步構(gòu)成，前同步和后同步定義為PN255序列的循環(huán)擴(kuò)展。 PN255序列定義為循環(huán)擴(kuò)展的8階m序列，可由一個(gè)生成多項(xiàng)式為 G255 (x)二l+x+x5+x6+x8的線性反饋移位寄存器(LFSR)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)幀頭模式1為循環(huán)模式時(shí)， 一個(gè)超幀由225個(gè)信號(hào)幀組成，這225個(gè)信號(hào)幀幀頭可以 由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的225個(gè)不同初始相位產(chǎn)生；當(dāng)幀頭模式1為固定模式時(shí)，可 以全部都用相同的PN255序列，其初始相位為10110000。
幀頭模式2長(zhǎng)度為595個(gè)符號(hào)(PN595)，由一個(gè)生成多項(xiàng)式為G翻(x) 二l+x、x'。的IO階LFSR實(shí)現(xiàn)，取1023個(gè)碼片的前595個(gè)，其中初始相位 為0000000001。每個(gè)超幀中各信號(hào)幀的幀頭都相同(只有固定模式)。一 個(gè)超幀由216個(gè)信號(hào)幀組成。
幀頭模式3長(zhǎng)度為945個(gè)符號(hào)(PN945)，由一個(gè)前同步、 一個(gè)PN511 序列和一個(gè)后同步構(gòu)成，前同步和后同步定義為PN511序列的循環(huán)擴(kuò)展。 PN511序列定義為循環(huán)擴(kuò)展的9階m序列，可由一個(gè)生成多項(xiàng)式為 Gsu(x)二l+x2+x7+x8+x9的LFSR實(shí)現(xiàn)。當(dāng)幀頭模式3為循環(huán)模式時(shí)， 一個(gè)超 幀由200個(gè)信號(hào)幀組成，這200個(gè)信號(hào)幀幀頭可以由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的200個(gè)不 同初始相位產(chǎn)生；當(dāng)幀頭模式3為固定模式時(shí)可，可以全部都用相同的 PN511序列，其初始相位為111110111。
在數(shù)字電視信號(hào)實(shí)際接收過(guò)程中，首先要對(duì)信號(hào)幀進(jìn)行同步，即獲得 信號(hào)幀幀頭、幀體的具體位置信息，并且如果是幀頭模式1或3中的循環(huán) 模式，還要給出當(dāng)前幀的PN初始相位索引。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種數(shù)字電視信號(hào)的幀同步方法，可 實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)標(biāo)數(shù)字電視信號(hào)的幀同步，從而獲取信號(hào)幀的具體位置信息，而 且對(duì)于幀頭模式1或3中的循環(huán)模式，還可給出當(dāng)前幀的PN初始相位索 引。為此本發(fā)明還提供一種對(duì)上述幀同步方法進(jìn)行并行處理的方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種數(shù)字電視信號(hào)的幀同步方法， 該方法包括粗同步階段和精同步階段； 其中，所述粗同步階段包括
(1)利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，按國(guó)標(biāo)規(guī)定的7.56MHz樣點(diǎn)頻率采集一段長(zhǎng)度 為N的數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)，并且所要采集的數(shù)據(jù)符號(hào)的長(zhǎng)度N取決于幀頭模式；
(2 )采用I次單相關(guān)運(yùn)算或雙相關(guān)運(yùn)算對(duì)采集到這段長(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù)進(jìn) 行處理，得到粗同步的位置，其中I等于信號(hào)幀的幀長(zhǎng)；并且，對(duì)所述長(zhǎng)度 為N的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)具體應(yīng)采用單相關(guān)運(yùn)算還是雙相關(guān)運(yùn)算取決于幀頭
模式；
所述精同步階段包括
A、 以粗同步的位置為基準(zhǔn)，采集一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)，并且 所要采集的數(shù)據(jù)符號(hào)的長(zhǎng)度L取決于幀頭模式；
B、 采用多次單相關(guān)運(yùn)算或雙相關(guān)運(yùn)算對(duì)采集到的這段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的數(shù)據(jù) 進(jìn)行處理，得到精同步的位置；并且，對(duì)所述長(zhǎng)度為L(zhǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)具 體應(yīng)采用單相關(guān)運(yùn)算還是雙相關(guān)運(yùn)算則取決于幀頭模式；
C、 如果己得到至少兩個(gè)精同步位置，則將最近兩次得到的精同步位 置相減后取絕對(duì)值，求得一次差分；
D、 如果己得到至少兩個(gè)一次差分的結(jié)果，則再將最近兩次得到的一 次差分結(jié)果相減，，求得二次差分；
E、 如果連續(xù)多次得到的二次差分的值都為0或1或-1，表示精同步 成功，則退出精同步階段；否則進(jìn)入步驟F;
F、 如果整個(gè)精同步循環(huán)已進(jìn)行過(guò)P次，則退出精同步并報(bào)告時(shí)間超時(shí)錯(cuò)誤；否則返回到步驟A;其中P可預(yù)先設(shè)定。
其中，所述單相關(guān)運(yùn)算是指將一段和本地PN序列長(zhǎng)度相等的數(shù)據(jù)符號(hào) 樣點(diǎn)的實(shí)部虛部分別和對(duì)應(yīng)的PN做點(diǎn)乘，然后段內(nèi)做相干累加、段間做非
相干累加得到一個(gè)實(shí)部結(jié)果和一個(gè)虛部結(jié)果，最后將所述實(shí)部結(jié)果和虛部
結(jié)果再做非相干累加；其中，所謂相干累加指做代數(shù)和加；所謂非相干累 加指先取絕對(duì)值然后再加；三種幀頭模式下的本地PN序列均為256個(gè)符號(hào)長(zhǎng) 度，即單相關(guān)運(yùn)算長(zhǎng)度為256，每次單相關(guān)運(yùn)算的數(shù)據(jù)符號(hào)長(zhǎng)度也為256; 在進(jìn)行單相關(guān)運(yùn)算時(shí)，可根據(jù)不同的需要，對(duì)每次參加單相關(guān)運(yùn)算的符號(hào) 樣點(diǎn)進(jìn)行分段，其中對(duì)段的長(zhǎng)度可作如下定義(1)段長(zhǎng)等于PN本地序列 長(zhǎng)度；(2)或者，段長(zhǎng)等于16個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)，總共有8個(gè)段；(3)或者， 段長(zhǎng)等于8個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)，總共有16個(gè)段；
所述雙相關(guān)運(yùn)算則指將兩個(gè)起始位置距離為256/512個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn) 的單相關(guān)運(yùn)算結(jié)果相加。
本發(fā)明還提供了一種對(duì)上述幀同步方法進(jìn)行并行處理的方法，包括 首先，將采集到的數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)按順序分布存儲(chǔ)至Un塊SRAM中，并且將數(shù)據(jù) 通路設(shè)計(jì)成流水線；其中，n為大于l的自然數(shù)，第l到第n個(gè)數(shù)據(jù)分別存放 在第l至第n塊SRAM的地址O單元中，第n+l至第2n個(gè)數(shù)據(jù)分別存放在第l至第 n塊SRAM的地址l單元中，第rphv+l到第r^w+n個(gè)數(shù)據(jù)分別存放在第l至第n塊 SRAM的地址w單元中。
該并行處理方法還包括在進(jìn)行雙相關(guān)運(yùn)算時(shí)，先用一個(gè)深度為255 或511先進(jìn)先出隊(duì)列存儲(chǔ)過(guò)去的單相關(guān)結(jié)果；當(dāng)所述先進(jìn)先出隊(duì)列滿時(shí)，每 新得到一個(gè)單相關(guān)結(jié)果，就可以從該先進(jìn)先出隊(duì)列中取出一個(gè)之前255或511位置的單相關(guān)結(jié)果與該新得到的單相關(guān)結(jié)果相加，從而得到雙相關(guān)結(jié)果。
本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，具有這樣的有益效果，即實(shí)現(xiàn)了可 以獲取國(guó)際數(shù)字信號(hào)的幀位置信息，并得出循環(huán)模式的當(dāng)前幀初始相位索
引；另外，通過(guò)并行處理，還可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成該幀同步過(guò)程，從 而使得可以在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中可以大大加快信號(hào)鎖定的速度。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明
圖1為數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)傳輸數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明所述幀同步方法的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖3a為幀頭模式1的粗同步滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算示意圖3b為幀頭模式1的精同步滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算示意圖4a為幀頭模式2的粗同步滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算示意圖4b為幀頭模式2的精同步滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算示意圖5a為幀頭模式3的粗同步滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算示意圖5b為幀頭模式3的精同步滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算示意圖6為幀同步的控制狀態(tài)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖7為幀同步過(guò)程中滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算的并行處理數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
由于三種幀頭都是由特定的PN序列構(gòu)成的，因此在本發(fā)明中采用使 用本地PN序列對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行滑動(dòng)相關(guān)獲取增益的方法來(lái)進(jìn)行數(shù)字電視信號(hào)的幀同步。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，在本發(fā)明中所述幀同步分兩個(gè)階段 第一個(gè)階段為粗同步階段，用以獲取一個(gè)粗略的幀同步位置；第二個(gè)階段 為精同步階段，用于獲得精確的幀同步位置。
其中，粗同步階段的具體流程如下
(1) 利用A/D (模數(shù)轉(zhuǎn)換器)，按國(guó)標(biāo)規(guī)定的7.56MHz樣點(diǎn)頻率采集 一段長(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)，而所要采集的數(shù)據(jù)符號(hào)的長(zhǎng)度N具體取決 于幀頭模式。在一個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)于幀頭模式為l，應(yīng)如圖3a所示， 采集N二4710個(gè)(255+255+420+3780)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)；對(duì)于幀頭模式為 2，則應(yīng)如圖3b所示，采集^4630個(gè)(255 + 595+3780)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)； 對(duì)于幀頭模式為3，則應(yīng)如圖2c所示，采集^5491個(gè)(255 + 511+945 + 3780)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)。
(2) 采用I次單相關(guān)運(yùn)算或雙相關(guān)運(yùn)算對(duì)采集到這段長(zhǎng)度為N的數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理，得到相關(guān)峰，即是粗同步的位置，而對(duì)所述長(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù) 進(jìn)行處理時(shí)具體采用單相關(guān)運(yùn)算還是雙相關(guān)運(yùn)算取決于幀頭模式，I則等 于信號(hào)幀的幀長(zhǎng)。在該步驟中，之所以需要做I次單相關(guān)運(yùn)算或者雙相關(guān) 運(yùn)算，是因?yàn)檫@樣就相當(dāng)于以信號(hào)幀中的每個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)為起始都做了 一次相關(guān)運(yùn)算，因此可將上述過(guò)程稱(chēng)之為滑動(dòng)相關(guān)處理。
精同步階段的流程則如下
A、以粗同步的位置為基準(zhǔn)，采集一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)，而 所要采集的數(shù)據(jù)符號(hào)的長(zhǎng)度L具體取決于幀頭模式。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì) 于幀頭模式為1，應(yīng)如圖3b所示，采集1^767個(gè)(255 + 255 + 128 + 1 + 128)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)；對(duì)于幀頭模式為2，則應(yīng)如圖4b所示，采集L=512個(gè)(255 + 128+1+128)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)；對(duì)于幀頭模式為7，則應(yīng)如圖5b所示,采 集L二1023個(gè)(255 + 511 + 128+1+128)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)。
B、 采用J次單相關(guān)運(yùn)算或雙相關(guān)運(yùn)算對(duì)采集到的這段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理，得到精同步的位置，而對(duì)所述長(zhǎng)度為L(zhǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)具 體采用單相關(guān)運(yùn)算還是雙相關(guān)運(yùn)算取決于幀頭模式。這里所取的J應(yīng)能保 證相關(guān)運(yùn)算所得的精同步位置能夠落在以粗同步位置為中心前后一段范 圍之中；在一個(gè)實(shí)施例中，可取>257,這樣能夠保證精同步位置能夠落 在粗同步位置前128和后128數(shù)據(jù)樣點(diǎn)范圍內(nèi)。
為了確保所得到的精同步位置的可靠性，在該精同步階段還需判斷上 述精同步結(jié)果是否成功，具體包括
C、 如果已得到至少兩個(gè)精同步位置，則將最近兩次得到的精同步位 置相減后取絕對(duì)值，求得一次差分。
D、 如果己得到至少兩個(gè)一次差分的結(jié)果，則再將最近兩次得到的一 次差分結(jié)果相減，求得二次差分。
E、 如果連續(xù)M次(M可預(yù)先設(shè)定)得到的二次差分的值都為0或1 或-1，則表示精同步成功，并退出該精同步階段；否則進(jìn)入步驟F。其中， M為經(jīng)驗(yàn)值， 一般可取10以內(nèi)的數(shù)字，如取4等。
F、 如果整個(gè)精同步循環(huán)已進(jìn)行過(guò)P次(P可預(yù)先設(shè)定)，則退出精同 步并報(bào)告時(shí)間超時(shí)錯(cuò)誤；否則返回到步驟A。其中，P應(yīng)取一個(gè)較大的數(shù) 值，如1000等， 一般應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)定。
在上述同步過(guò)程中，所述單相關(guān)運(yùn)算，是指將一段和本地PN序列長(zhǎng)度相等的數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)的實(shí)部虛部分別和對(duì)應(yīng)的PN做點(diǎn)乘(在二進(jìn)制PN 中用0來(lái)表示1，用l來(lái)表示一l)，然后段內(nèi)做相干累加、段間做非相干 累加得到一個(gè)實(shí)部結(jié)果和一個(gè)虛部結(jié)果，最后將所述實(shí)部結(jié)果和虛部結(jié)果 再做非相干累加。其中，所謂相干累加就是指做代數(shù)和加；所謂非相干累
加就是指先取絕對(duì)值然后再加。三種幀頭模式下的本地PN序列均為256 個(gè)符號(hào)長(zhǎng)度，即單相關(guān)運(yùn)算長(zhǎng)度為256，每次單相關(guān)運(yùn)算的數(shù)據(jù)符號(hào)長(zhǎng)度 也為256;在進(jìn)行單相關(guān)運(yùn)算時(shí)，可以根據(jù)不同的需要，對(duì)每次參加單相 關(guān)運(yùn)算的256個(gè)符號(hào)樣點(diǎn)進(jìn)行分段，并且對(duì)段的長(zhǎng)度作如下定義(l)段 長(zhǎng)等于PN本地序列長(zhǎng)度256 (高斯環(huán)境，相關(guān)增益最高)；(2)段長(zhǎng)等于 16個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)，總共有8個(gè)段(可對(duì)付200KHz頻偏)；(3)段長(zhǎng)等 于8數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)，總共有16個(gè)段(可對(duì)付400KHz頻偏)。
所述雙相關(guān)運(yùn)算，是指將兩個(gè)起始位置距離為256/512個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)樣 點(diǎn)的單相關(guān)運(yùn)算結(jié)果相加。
在一個(gè)實(shí)施例中，在獲取粗同步位置和精同步位置時(shí)，如果為幀頭模 式l，則采用雙相關(guān)運(yùn)算策略對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并令兩個(gè)被相加的單相關(guān) 運(yùn)算起始位置距離為256。對(duì)于粗同步位置的獲取，這種雙相關(guān)運(yùn)算在一 幀數(shù)據(jù)上滑動(dòng)如圖3a所示，所得到的最大值所對(duì)應(yīng)的位置就是信號(hào)幀的 粗同步位置；而對(duì)精同步位置的獲取，這種雙相關(guān)運(yùn)算在一幀數(shù)據(jù)上滑動(dòng) 則如圖3b所示，這時(shí)所得到的最大值所對(duì)應(yīng)的位置就是信號(hào)幀的精同步 位置。
如果為幀頭模式2，采用單相關(guān)運(yùn)算策略對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。對(duì)于粗同 步位置的獲取，這種單相關(guān)運(yùn)算在一幀數(shù)據(jù)上滑動(dòng)如圖4a所示，所得到的最大值所對(duì)應(yīng)的位置就是信號(hào)幀的粗同步位置；而對(duì)精同步位置的獲 取，這種單相關(guān)運(yùn)算在一幀數(shù)據(jù)上滑動(dòng)則如圖4b所示，這時(shí)所得到的最 大值所對(duì)應(yīng)的位置就是信號(hào)幀的精同步位置。
如果為幀頭模式3，采用雙相關(guān)運(yùn)算策略對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并令兩個(gè) 被相加的單相關(guān)運(yùn)算起始位置距離為512。對(duì)于粗同步位置的獲取，這種 雙相關(guān)運(yùn)算在一幀數(shù)據(jù)上滑動(dòng)如圖5a所示，所得到的最大值所對(duì)應(yīng)的位 置就是信號(hào)幀的粗同步位置；而對(duì)精同步位置的獲取，這種雙相關(guān)運(yùn)算在 一幀數(shù)據(jù)上滑動(dòng)則如圖5b所示，這時(shí)所得到的最大值所對(duì)應(yīng)的位置就是 信號(hào)幀的精同步位置。
雖然幀頭模式1和3都有固定模式和循環(huán)模式兩種，但是固定模式和 循環(huán)模式的PN序列都由同一個(gè)LFSR產(chǎn)生，只是初始相位不同；并且這兩 種幀頭的長(zhǎng)度都大于其LFSR所能產(chǎn)生的PN長(zhǎng)度。因此可以選擇任何一個(gè) 初始相位開(kāi)始的PN序列作為本地PN序列。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，可以選擇固定 模式下的初始相位作為本地PN序列的初始相位。
幀頭模式2的幀長(zhǎng)雖然比其LFSR所能產(chǎn)生的PN要短,但其只有固定模 式，因此可以選擇該固定模式下的初始相位作為本地PN序列的初始相位。
在精同步階段的第(5)個(gè)步驟中，如果判斷同步成功時(shí)的二次差分 值為0，則表示當(dāng)前信號(hào)幀頭用的是固定模式；如果二次差分值為1或-l， 則表示當(dāng)前信號(hào)幀頭用的是循環(huán)模式，并且當(dāng)前幀的PN初始相位索引(用 于表示一個(gè)超幀里面有多少個(gè)信號(hào)幀)可表示如下-
I、如果幀頭模式為1且二次差分值為1，則當(dāng)前幀PN初始相位索引 等于一次差分的值；差分值為-1，則當(dāng)前幀PN初始相位索 引等于225減一次差分的值；
III、 如果幀頭模式為3且二次差分值為1，則當(dāng)前幀PN初始相位索 引等于一次差分的值；
IV、 如果幀頭模式為3且二次差分值為-l，則當(dāng)前幀PN初始相位索引等 于201減一次差分的值。
為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明的方案，下面通過(guò)一個(gè)具體的實(shí)施例來(lái)對(duì)本 發(fā)明所述幀同步方法進(jìn)行進(jìn)一步描述。
如圖6所示為根據(jù)本發(fā)明所述幀同步所實(shí)現(xiàn)的一個(gè)控制狀態(tài)機(jī)，其中 在"IDLE"狀態(tài)，如果收到開(kāi)始幀同步的命令，狀態(tài)跳到"DATAIN1"狀 態(tài)。
在"DATAIN1"狀態(tài)，從A/D 口上采集一段數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)存儲(chǔ)到片上 的SRAM中如果幀頭模式為l，則按圖3a所示，采集4710個(gè)(255+255 +420 + 3780)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)；如果幀頭模式為2，則按圖4a所示，采集 4630個(gè)(255+595 + 3780)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)；如果幀頭模式為3，則按圖 5a所示，采集5491個(gè)(255 + 511+945 + 3780)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)。
在"PNCAL1"狀態(tài)，做粗同步的相關(guān)計(jì)算并得出粗同步位置如果幀 頭模式為1，則用PN420的本地PN序列并如圖3a所示在一幀數(shù)據(jù)上做雙 相關(guān)運(yùn)算滑動(dòng)，并求得最大值的位置作為粗同步位置；如果幀頭模式為2， 則用PN595的本地PN序列并如圖4a所示在一幀數(shù)據(jù)上做單相關(guān)運(yùn)算滑 動(dòng)，并求得最大值的位置作為粗同步位置；如果幀頭模式為3，則用PN945 的本地PN序列并如圖5a所示在一幀數(shù)據(jù)上做雙相關(guān)運(yùn)算滑動(dòng)，并求得最大值的位置作為粗同步位置。
在"DATAIN2"狀態(tài)，從A/D 口上采集一段數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)存儲(chǔ)到片上 的SRAM中如果幀頭模式為l，則按圖3b所示，采集767個(gè)(255 + 255 + 128 + 1 + 128)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)；如果幀頭模式為2，則按圖4b所示，采 集512個(gè)(255 + 128+1+128)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)；如果幀頭模式為7，則按圖 5b所示，采集1023個(gè)(255 + 511 + 128+1+128)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)。
在"PNCAL2"狀態(tài)，做精同步的相關(guān)計(jì)算并得出精同步位置如果幀 頭模式為1，則用PN420的本地PN序列并如圖3b所示在一幀數(shù)據(jù)上做雙 相關(guān)運(yùn)算滑動(dòng)，并求得最大值的位置作為精同步位置；如果幀頭模式為2， 則用PN595的本地PN序列并如圖4b所示在一幀數(shù)據(jù)上做單相關(guān)運(yùn)算滑 動(dòng)，并求得最大值的位置作為精同步位置；如果幀頭模式為3，則用PN945 的本地PN序列并如圖5b所示在一幀數(shù)據(jù)上做雙相關(guān)運(yùn)算滑動(dòng)，并求得最 大值的位置作為精同步位置。
在"CHECK"狀態(tài)，先得到一次而二次差分的結(jié)果，再判斷精同步是否 成功如果連續(xù)M次(M由軟件配置)二次差分結(jié)果為O，表示精同步成功， 且是固定模式，狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到"IDLE";如果連續(xù)M次差分結(jié)果為1，表示精同 步成功，且是循環(huán)模式，當(dāng)前幀的PN初始狀態(tài)索引等于一次差分結(jié)果，狀 態(tài)跳轉(zhuǎn)到"IDLE";如果連續(xù)M次差分結(jié)果為-1，表示精同步成功，且是循 環(huán)模式，當(dāng)前幀的PN初始狀態(tài)索引等于255減一次差分結(jié)果(幀頭模式l) 或201減一次差分結(jié)果(幀頭模式3)，狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到"IDLE";如果精同步成 功條件不成立，且已經(jīng)進(jìn)行過(guò)P次(P由軟件配置)精同步循環(huán)，狀態(tài)跳轉(zhuǎn) 到"IDLE",同時(shí)報(bào)告超時(shí)錯(cuò)誤；如果精同步成功條件不成立，但還沒(méi)有到P次精同步循環(huán)次數(shù)，狀態(tài)跳轉(zhuǎn)回"DATAIN1"以進(jìn)行下一次精同步循環(huán)。 為了提高PN相關(guān)運(yùn)算的處理速度，需對(duì)上述粗同步方法采用并行處 理，因?yàn)槿绻挥貌⑿刑幚淼脑?，就?huì)需要較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)完成PN滑動(dòng)相關(guān) 處理，從而使得所得到的粗同步位置比較舊，難以體現(xiàn)當(dāng)前的同步位置狀 況；而對(duì)于精同步來(lái)說(shuō)，則更需要使得每次精同步處理都能夠在一幀之內(nèi) 完成，因此就更需要并行了。在本發(fā)明中，對(duì)PN相關(guān)運(yùn)算進(jìn)行并行處理 時(shí)的數(shù)據(jù)通路如圖7所示首先，將采集到的數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)按順序分布存 儲(chǔ)到n塊SRAM (靜態(tài)存儲(chǔ)器)中，并且將數(shù)據(jù)通路設(shè)計(jì)成流水線，其中n 為大于1的自然數(shù)，第1到第.n個(gè)數(shù)據(jù)分別存放在第1至第n塊SRAM的 地址0單元中，第n+l至第2n個(gè)數(shù)據(jù)分別存放在第1至第n塊SRAM的地 址1單元中，第n*w+l到第n*w+n個(gè)數(shù)據(jù)分別存放在第1至第n塊SRAM 的地址w單元中；這樣在計(jì)算時(shí)每次就可以同時(shí)處理n個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)。 例如，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可以使用8塊SRAM，其中第1到第8個(gè)數(shù) 據(jù)分別存放在第1至第8塊SRAM的地址0單元中、第9到第16個(gè)數(shù)據(jù)分 別存放在第1至第8塊SRAM的地址1單元中，依此類(lèi)推第8w+l至第8w +8個(gè)數(shù)據(jù)分別存放在第1至第8塊SRAM的地址w單元中，這樣完成一 個(gè)256的相關(guān)運(yùn)算只需要32個(gè)時(shí)鐘周期，而不是串行計(jì)算方法所需的256 個(gè)時(shí)鐘周期。
而在進(jìn)行雙相關(guān)運(yùn)算時(shí)，先用一個(gè)深度為255 (幀頭模式1)或511 (幀頭模式3)先進(jìn)先出隊(duì)列(FIFO)存儲(chǔ)過(guò)去的單相關(guān)結(jié)果；當(dāng)所述FIFO 滿對(duì)，每新得到一個(gè)單相關(guān)結(jié)果，就從該FIFO中取出一個(gè)之前255或511 位置的單相關(guān)結(jié)果與該新得到的單相關(guān)結(jié)果相加，從而得到雙相關(guān)結(jié)
權(quán)利要求
1、一種數(shù)字電視信號(hào)的幀同步方法，其特征在于，該方法包括粗同步階段和精同步階段；其中，所述粗同步階段包括(1)利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，按國(guó)標(biāo)規(guī)定的7.56MHz樣點(diǎn)頻率采集一段長(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)，并且所要采集的數(shù)據(jù)符號(hào)的長(zhǎng)度N取決于幀頭模式；(2)采用I次單相關(guān)運(yùn)算或雙相關(guān)運(yùn)算對(duì)采集到這段長(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到粗同步的位置，其中I等于信號(hào)幀的幀長(zhǎng)；并且，對(duì)所述長(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)具體應(yīng)采用單相關(guān)運(yùn)算還是雙相關(guān)運(yùn)算取決于幀頭模式；所述精同步階段包括A、以粗同步的位置為基準(zhǔn)，采集一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)，并且所要采集的數(shù)據(jù)符號(hào)的長(zhǎng)度L取決于幀頭模式；B、采用多次單相關(guān)運(yùn)算或雙相關(guān)運(yùn)算對(duì)采集到的這段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到精同步的位置；并且，對(duì)所述長(zhǎng)度為L(zhǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)具體應(yīng)采用單相關(guān)運(yùn)算還是雙相關(guān)運(yùn)算則取決于幀頭模式；C、如果已得到至少兩個(gè)精同步位置，則將最近兩次得到的精同步位置相減后取絕對(duì)值，求得一次差分；D、如果已得到至少兩個(gè)一次差分的結(jié)果，則再將最近兩次得到的一次差分結(jié)果相減，求得二次差分；E、如果連續(xù)多次得到的二次差分的值都為0或1或-1，表示精同步成功，則退出精同步階段；否則進(jìn)入步驟F；F、如果整個(gè)精同步循環(huán)已進(jìn)行過(guò)P次，則退出精同步并報(bào)告時(shí)間超時(shí)錯(cuò)誤；否則返回到步驟A；其中P可預(yù)先設(shè)定。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述數(shù)字電視信號(hào)的幀同步方法，其特征在于，所述單相關(guān)運(yùn)算是指將一段和本地PN序列長(zhǎng)度相等的數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)的實(shí)部虛部分別和對(duì)應(yīng)的PN做點(diǎn)乘，然后段內(nèi)做相干累加、段間做非相干累加得到一個(gè)實(shí)部結(jié)果和一個(gè)虛部結(jié)果，最后將所述實(shí)部結(jié)果和虛部結(jié)果再做非相干累加；其中，所謂相干累加指做代數(shù)和加；所謂非相干累加指先取絕對(duì)值然后再加；三種幀頭模式下的本地PN序列均為256個(gè)符號(hào)長(zhǎng)度，即單相關(guān)運(yùn)算長(zhǎng)度為256，每次單相關(guān)運(yùn)算的數(shù)據(jù)符號(hào)長(zhǎng)度也為256;在進(jìn)行單相關(guān)運(yùn)算時(shí)，可根據(jù)不同的需要，對(duì)每次參加單相關(guān)運(yùn)算的符號(hào)樣點(diǎn)進(jìn)行分段，其中對(duì)段的長(zhǎng)度可作如下定義(1)段長(zhǎng)等于PN本地序列長(zhǎng)度；(2)或者，段長(zhǎng)等于16個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)，總共有8個(gè)段；(3)或者，段長(zhǎng)等于8個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)，總共有16個(gè)段；所述雙相關(guān)運(yùn)算則指將兩個(gè)起始位置距離為256/512個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)的單相關(guān)運(yùn)算結(jié)果相加。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述數(shù)字電視信號(hào)的幀同步方法，其特征在于，在所述步驟(1)中，對(duì)于幀頭模式l，應(yīng)采集^4710個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)；對(duì)于幀頭模式為2，應(yīng)采集N二4630個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)；對(duì)于幀頭模式為3，應(yīng)采集^5491個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述數(shù)字電視信號(hào)的幀同步方法，其特征在于，在所述步驟A中，對(duì)于幀頭^1式1，應(yīng)采集1^767個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)；對(duì)于幀頭模式為2，應(yīng)采集L^512個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)；對(duì)于幀頭模式為7，應(yīng)采集L4023個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述數(shù)字電視信號(hào)的幀同步方法，其特征在于，在所述步驟(2)中，對(duì)所述長(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的具體算法為對(duì)于幀頭模式l，應(yīng)采用雙相關(guān)運(yùn)算，并令兩個(gè)被相加的單相關(guān)運(yùn)算起始位置距離為256，所得到的最大值所對(duì)應(yīng)的位置就是信號(hào)幀的粗同步位置；對(duì)于幀頭模式2，應(yīng)采用單相關(guān)運(yùn)算，所得到的最大值所對(duì)應(yīng)的位置就是信號(hào)幀的粗同步位置；對(duì)于幀頭模式3，應(yīng)采用雙相關(guān)運(yùn)算，并令兩個(gè)被相加的單相關(guān)運(yùn)算起始位置距離為512，所得到的最大值所對(duì)應(yīng)的位置就是信號(hào)幀的粗同步位置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述數(shù)字電視信號(hào)的幀同步方法，其特征在于，在所述步驟B中，對(duì)所述長(zhǎng)度為L(zhǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的具體算法為對(duì)于幀頭模式l，應(yīng)采用雙相關(guān)運(yùn)算，并令兩個(gè)被相加的單相關(guān)運(yùn)算起始位置距離為256，所得到的最大值所對(duì)應(yīng)的位置就是信號(hào)幀的精同步位置；對(duì)于幀頭模式2，應(yīng)采用單相關(guān)運(yùn)算，所得到的最大值所對(duì)應(yīng)的位置就是信號(hào)幀的精同步位置；對(duì)于幀頭模式3，應(yīng)采用雙相關(guān)運(yùn)算，并令兩個(gè)被相加的單相關(guān)運(yùn)算起始位置距離為512，所得到的最大值所對(duì)應(yīng)的位置就是信號(hào)幀的精同步位置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述數(shù)字電視信號(hào)的幀同步方法，其特征在于，對(duì)于幀頭模式1和3，選擇任何一個(gè)初始相位開(kāi)始的PN序列作為所述本地PN 序列。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述數(shù)字電視信號(hào)的幀同步方法，其特征在于，對(duì) 于幀頭模式1和3，選擇固定模式下的初始相位作為所述本地PN序列的初始 相位。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述數(shù)字電視信號(hào)的幀同步方法，其特征在于， 對(duì)于幀頭模式2，選擇該幀頭模式2自身的初始相位作為所述本地PN序列的 初始相位。
10、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述數(shù)字電視信號(hào)的幀同步方法，其特征在于如果精同步成功時(shí)二次差分值為0，則表示當(dāng)前信號(hào)幀頭用的是固定 模式；而如果精同步成功時(shí)二次差分值為1或-1，則表示當(dāng)前信號(hào)幀頭用的 是循環(huán)模式，并且當(dāng)前幀的PN初始相位索引表示如下I、 如果幀頭模式為l且二次差分值為l，則當(dāng)前幀PN初始相位索引 等于一次差分的值；II、 如果幀頭模式為l且二次差分值為-1，則當(dāng)前幀PN初始相位索 引等于225減一次差分的值；III、 如果幀頭模式為3且二次差分值為1，則當(dāng)前幀PN初始相位索 引等于一次差分的值；IV、 如果幀頭模式為3且二次差分值為-l，則當(dāng)前幀PN初始相位索引等 于201減一次差分的值。
11、 一種對(duì)權(quán)利要求l所述幀同步方法進(jìn)行并行處理的方法，其特征在于，包括首先，將采集到的數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)按順序分布存儲(chǔ)至lJn塊SRAM中， 并且將數(shù)據(jù)通路設(shè)計(jì)成流水線；其中，n為大于l的自然數(shù)，第l到第n個(gè)數(shù) 據(jù)分別存放在第l至第n塊SRAM的地址O單元中，第n+l至第2n個(gè)數(shù)據(jù)分別存 放在第l至第n塊SRAM的地址l單元中，第n +l到第r^w+n個(gè)數(shù)據(jù)分別存放在 第l至第n塊SRAM的地址w單元中。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述并行處理的方法，其特征在于，該并行處理 方法還包括在進(jìn)行雙相關(guān)運(yùn)算時(shí)，先用一個(gè)深度為255或511先進(jìn)先出隊(duì) 列存儲(chǔ)過(guò)去的單相關(guān)結(jié)果；當(dāng)所述先進(jìn)先出隊(duì)列滿時(shí)，每新得到一個(gè)單相 關(guān)結(jié)果，就可以從該先進(jìn)先出隊(duì)列中取出一個(gè)之前255或511位置的單相關(guān) 結(jié)果與該新得到的單相關(guān)結(jié)果相加，從而得到雙相關(guān)結(jié)果。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述并行處理的方法，其特征在于，需用到
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種數(shù)字電視信號(hào)的幀同步方法及其并行處理方法，該方法包括粗同步階段和精同步階段；所述粗同步階段包括(1)利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，按國(guó)標(biāo)規(guī)定的7.56MHz樣點(diǎn)頻率采集一定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)符號(hào)樣點(diǎn)，所要采集的數(shù)據(jù)符號(hào)的長(zhǎng)度取決于幀頭模式；(2)采用I次單相關(guān)運(yùn)算或雙相關(guān)運(yùn)算對(duì)采集到這段長(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到粗同步的位置。所述精同步階段則以粗同步的位置為中心對(duì)數(shù)據(jù)再進(jìn)行相似的處理，得到精同步的位置。從而實(shí)現(xiàn)了可以獲取國(guó)際數(shù)字信號(hào)的幀位置信息，并得出循環(huán)模式的當(dāng)前幀初始相位索引；另外，通過(guò)并行處理，還可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成該幀同步過(guò)程，從而使得可以在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中可以大大加快信號(hào)鎖定的速度。
文檔編號(hào)H04L27/34GK101521760SQ20081004315
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者張卓鵬, 潘國(guó)振, 蔣朱成 申請(qǐng)人:卓勝微電子(上海)有限公司