摘要：介紹了德國(guó)達(dá)姆施塔特大學(xué)通信技術(shù)學(xué)提出并實(shí)現(xiàn)的一種DRM接收機(jī)的同步方法，能夠很好地解決幀、符號(hào)和載波聯(lián)合同步的問題。

關(guān)鍵詞：DRM數(shù)字廣播 正交多載波調(diào)制（OFDM） 頻率同步 時(shí)間同步

數(shù)字技術(shù)極大地改變了廣播電視的面貌，成熟的數(shù)字處理技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于廣播電視的節(jié)目采集、制作及播出系統(tǒng)。然而，調(diào)幅廣播的發(fā)射卻仍停留在傳統(tǒng)的模擬信號(hào)的水平上。眾所周知，采用模擬技術(shù)播出的調(diào)幅廣播有許多難以克服的缺點(diǎn)，例如聲音質(zhì)量差、信號(hào)容易衰落等。為了建立統(tǒng)一的AM波段（30MHz以下）數(shù)字聲音廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，1998年世界性數(shù)字無(wú)線電組織DRM（Digital Radio Mondiale）在廣州如開的調(diào)幅廣播無(wú)線電研討會(huì)上正式成立。主要任務(wù)是尋找的數(shù)字調(diào)幅廣播系統(tǒng)。DRM廣播的出現(xiàn)，是30MHz以下廣播復(fù)興的標(biāo)志。DRM廣播利用了許多的數(shù)字技術(shù)，大幅度提高了所傳送節(jié)目的聲音質(zhì)量。提高了頻譜利用率，增強(qiáng)了信號(hào)抗多經(jīng)衰落特性，而且提高很多特性使DRM廣播更人性化（操作簡(jiǎn)易）、更智能化（AFS），便于用戶使用和接受。DRM系統(tǒng)目前已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。DRM廣播終要替代傳統(tǒng)的模擬AM廣播運(yùn)行，但在過渡期間二者是共存的。
1 正交多載波調(diào)制（OFDM）

對(duì)于DRM系統(tǒng)的一個(gè)要求是盡量減小多徑傳播的影響。特別是在長(zhǎng)、中、短波出現(xiàn)這種效率，會(huì)導(dǎo)致接收機(jī)接收來(lái)自不同方向的有時(shí)間延時(shí)的相同的無(wú)線電池（例如電離層的反射）。為了使出現(xiàn)的延時(shí)在多至很多個(gè)毫秒的情況下不會(huì)帶來(lái)影響。DRM使用了正交多載波調(diào)制（OFDM）傳輸方法。正交多載波調(diào)制（OFDM）是一種高效的數(shù)據(jù)傳輸方式，其基本思想是把高速數(shù)據(jù)流分散到多個(gè)正交的子載波上傳輸，從而使子載波上的符號(hào)速率大幅度降低，符號(hào)持續(xù)時(shí)間大大加長(zhǎng)，因而對(duì)時(shí)延擴(kuò)展有較強(qiáng)的低抗力，減小了符號(hào)間干擾的影響。通常在OFDM符號(hào)前加入保護(hù)間隔，只要保護(hù)間隔大于信道的時(shí)延擴(kuò)展則可以完成消除符號(hào)間干擾。OFDM相對(duì)于一般的多載波傳輸?shù)牟煌幨撬试S子載波頻譜部分重疊，只要滿足子載波間相互正交則可以從混迭的子載波上分離出數(shù)據(jù)信息。由于OFDM允許子載波頻譜混迭，其頻譜效率大大提高，因而是一種高效的調(diào)制方式。其傳輸系統(tǒng)原理圖如所示。
主要的不足之一是對(duì)定時(shí)和頻率偏移敏感。如果做不到定時(shí)和減少頻偏，OFDM的正交性將無(wú)法保證，必然此起各子載波之間的相互干擾和ISI。

2 同步概述及方法

頻率偏移是由收發(fā)設(shè)備的本地載波之間的偏差、信息的多普勒頻移等引起的，由子載波間隔的整數(shù)倍偏移和子載波間隔的小數(shù)倍偏移構(gòu)成。子載波間隔的整數(shù)倍偏移不會(huì)引起ICI，抽樣點(diǎn)仍在頂點(diǎn)，但是解調(diào)出來(lái)的信息符號(hào)的錯(cuò)誤概率為50%；子載波間隔的小數(shù)倍偏移由于抽樣點(diǎn)不在頂點(diǎn)，破壞了子載波之間的正交性。從頻偏估計(jì)的過程來(lái)看，一般分為粗同步（捕獲）和細(xì)同步（跟蹤）。

定時(shí)恢復(fù)可以進(jìn)一步分為OFDM塊同步和采樣時(shí)鐘同步。OFDM塊是由循環(huán)前綴和有用數(shù)據(jù)信息組成，因此OFDM塊同步就是要確定OFDM塊有用信息的開始時(shí)刻，也可以也叫做確定FFT窗的開始時(shí)刻。定時(shí)的偏移會(huì)引起子載波相位的旋轉(zhuǎn)，而且相位旋轉(zhuǎn)角度與子載波的頻率有關(guān)，頻率越高，旋轉(zhuǎn)角度越大。如果定時(shí)的偏移量與時(shí)延擴(kuò)展的長(zhǎng)度之和仍小于循環(huán)前綴的長(zhǎng)度，此時(shí)子載波之間的正交性仍然成立，沒有ISI和ICI，對(duì)解調(diào)出來(lái)的數(shù)據(jù)信息符號(hào)的影響只是一個(gè)相位的旋轉(zhuǎn)，否則一部分?jǐn)?shù)據(jù)信息丟失了，而且為嚴(yán)重的子載波之間的正交性破壞了，由此帶來(lái)的ISI和ICI是影響系統(tǒng)性通能的關(guān)鍵問題之一。

下面介紹的這種同步算法是德國(guó)達(dá)姆施塔特大學(xué)通信技術(shù)學(xué)院提出并實(shí)現(xiàn)的方法?？驁D如所示。

2．1 頻率捕獲

·功率譜密度（PSD）估計(jì)

·導(dǎo)頻位置相關(guān)性

·FFT窗放置的任意性——不需要優(yōu)先的定時(shí)信息；

·對(duì)所有信道和制式，平均錯(cuò)誤率<10%。

是接收數(shù)據(jù)經(jīng)FFT和相關(guān)算法后獲得的頻率捕獲圖。
2．2 時(shí)間捕獲

·保護(hù)間隔相關(guān)性如所示。

·argmax{eG(θ)}就估計(jì)出了定時(shí)位置。

利用峰之間時(shí)間的不同可以檢測(cè)出不同模式，如所示。

2．3 幀同步

假定：信道在導(dǎo)頻連接位置是相同的。

Hk,pt(i) ≈Hk,pt(i)+1

利用信道估計(jì)，能計(jì)算出接收信號(hào)和導(dǎo)頻單元的平方距離：

該值在幀開始時(shí)達(dá)到值。

2．4 頻率跟蹤

·頻率偏移估計(jì)是基于兩個(gè)連續(xù)符號(hào)之間的相位增量，符號(hào)是在導(dǎo)頻載波頻率上。

Zl,k：第K個(gè)子載波上的第L個(gè)符號(hào)的FFT單元的輸出值；Ts:一個(gè)符號(hào)的周期；Pf（i）：導(dǎo)頻位置。

2．5 時(shí)間跟蹤

·利用平均IFFT變換的帶窗信道估計(jì)（H’k,l）來(lái)估計(jì)信道沖激響應(yīng)：

·用峰檢測(cè)來(lái)進(jìn)行的路估計(jì)。

仿真結(jié)果見。