數(shù)字電視解調(diào)芯片關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著數(shù)字時代的到來，數(shù)字廣播電視在全球范圍內(nèi)得到廣泛的發(fā)展，從模擬電視到數(shù)字電視已成為廣播電視領(lǐng)域自從黑白電視到彩色電視變革后的第二次徹底的革命，并將會對未來人們的生活和工作產(chǎn)生深遠的影響。面對這樣的技術(shù)變革，全球各國家都在全面制定和部署自己的數(shù)字廣播電視網(wǎng)絡(luò)，并且都詳細地規(guī)劃了從模擬電視到數(shù)字廣播電視轉(zhuǎn)換的過渡方案和計劃。美國于2009年6月已停播所有模擬電視信號的發(fā)送，全面進入數(shù)字電視時代，而英國等部分歐洲國家也于2010年完成了模

2、擬電視到數(shù)字電視的轉(zhuǎn)換，而我國于最近頒布自主研發(fā)的地面?zhèn)鬏敂?shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)和移動多媒體廣播電視行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并預(yù)期在2015年徹底關(guān)閉全國模擬電視廣播，并實現(xiàn)數(shù)字電視廣播的全面覆蓋。目前，數(shù)字電視解調(diào)芯片作為廣播數(shù)字電視系統(tǒng)的核心技術(shù)已經(jīng)成為眾多科研機構(gòu)的研究重點。
　　本文首先對當(dāng)前數(shù)字電視發(fā)展現(xiàn)狀進行深入調(diào)研及分析，并討論了包括幀同步偏差、采樣偏差、載波偏差、多徑衰落和多普勒頻移等影響數(shù)字電視接收解調(diào)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。通過對數(shù)字電視

3、解調(diào)器中的同步、信道估計均衡等關(guān)鍵模塊的理論分析和研究，然后結(jié)合歐洲第二代衛(wèi)星數(shù)字電視(DVB-S2)，中國移動多媒體廣播電視行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(CMMB)等標(biāo)準(zhǔn)提出了在低噪聲、惡劣多徑信道下的同步方案，同時針對多載波系統(tǒng)，結(jié)合了CMMB和地面?zhèn)鬏敂?shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)(DTMB)，提出了基于頻域?qū)ьl和基于時域訓(xùn)練序列的數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)的解調(diào)算法和優(yōu)化的硬件結(jié)構(gòu)，并針對單頻網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和高速移動信道的特點，設(shè)計了高性能低復(fù)雜度的長回波消除電路和ICI消除電

4、路。另外，論文還對單載波調(diào)制系統(tǒng)中的均衡技術(shù)做了研究，并將研究結(jié)果用于美國地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)(ATSC)和DTMB的單載波傳輸模式中，分別提出適用于兩種不同地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)的單載波頻域均衡方案，并優(yōu)化了硬件結(jié)構(gòu)。
　　在研究數(shù)字電視解調(diào)器同步、信道估計均衡等關(guān)鍵技術(shù)的過程中，本文提出了幾種新穎的算法和硬件結(jié)構(gòu)以提高解調(diào)器的各項性能，減少芯片硬件消耗：
　　(1)通過DVB-S2傳輸特點的研究，提出了適用于低噪聲環(huán)境下的幀同步算法，該算

5、法能在低至-2.35dB的信噪比、5MHz的載波偏差環(huán)境下快速地實現(xiàn)幀同步，并能通過幀長度的判斷，自動識別調(diào)制方式，增強了系統(tǒng)的自適應(yīng)能力和對抗惡劣衛(wèi)星信道干擾的能力，同時通過優(yōu)化硬件，減小了幀同步的硬件消耗。
　　(2)通過對CMMB系統(tǒng)幀傳輸結(jié)構(gòu)的研究，提出了一種對抗多徑信道干擾的整數(shù)頻偏估計算法。不同于傳統(tǒng)OFDM系統(tǒng)中采用的連續(xù)導(dǎo)頻估計整數(shù)頻偏的方法，該算法利用CMMB幀結(jié)構(gòu)中的同步信號，采用連續(xù)數(shù)據(jù)互相關(guān)的方式消除信道干

6、擾，從而提高整數(shù)頻偏估計在惡劣的多徑衰落環(huán)境下的性能，加快了載波同步的速度。
　　(3)在單頻網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，當(dāng)多徑時延超過OFDM傳輸系統(tǒng)的保護間隔的情況下，系統(tǒng)會產(chǎn)生嚴重的符號間干擾(ISI)。本文結(jié)合DTMB系統(tǒng)提出了判決反饋信號重構(gòu)的方法，有效地消除了長多徑環(huán)境下的ISI，提高了數(shù)字電視解調(diào)器的性能，同時優(yōu)化了硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，減小了硬件消耗。
　　(4)針對高速移動的信道環(huán)境，本文分析了子載波間干擾(ICI)對數(shù)字電視解調(diào)

7、器性能的影響，提出了一種自適應(yīng)的ICI消除方法。該方法采用低復(fù)雜度的多普勒估計算法，通過對多普勒頻率的估計，控制ICI消除電路的啟動。在針對高速移動的環(huán)境下，采用迭代消除ICI的方案，有效地消除了接收數(shù)據(jù)中ICI的影響，提高了系統(tǒng)性能，同時通過優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)，降低了硬件實現(xiàn)的代價。
　　(5)針對DTMB系統(tǒng)中單載波調(diào)制模式，提出了高性能低復(fù)雜度的頻域均衡方案。相對于傳統(tǒng)單載波調(diào)制系統(tǒng)中使用的時域均衡技術(shù)，該方案有效地降低了硬件代價