数字电视地面广播系统中信道估计与均衡的研究与实现

摘要

数字电视地面广播(DTTB)是近年来国际上大学和企业研究的热点之一。DTTB所面临的困难主要是在无线广播信道中强烈的多径扩散会引起严重的信号衰落,尤其是在移动接收环境中信道的快速时变特性使得信号的恢复更加困难。数字电视的地面广播基本代表了宽带数字通信的发展前沿,其特有的产值潜力引起了业界最大程度的关注。如今,中国数字电视地面传输标准已正式公布,因此研究符合本国标准的地面传输接收技术有着深远的意义。信道估计和信道均衡无疑是数字电视地面广播标准接收机设计中所要考虑的核心问题之一。在单载波数字电视地面广播接收机中,可以采用对接收信号直接进行自适应均衡的方案。在多载波数字电视地面广播接收机中,通常采用信道估计和频域均衡相结合的间接均衡方案,而有些单载波数字电视接收机也采用间接均衡。因此,信道估计和信道均衡之间有着紧密联系。本论文的主要研究内容是针对数字电视地面广播(DTTB)国标中的信道估计与均衡。上海交通大学ADTB-T系统作为国家标准的一部分,已是成熟的数字电视单载波系统。系统中运用时域信号处理技术,其中时域均衡采用了分数间隔结构和重叠结构,通过训练序列对信道响应进行估计,并通过某种自适应算法不断更新均衡器的系数以跟踪信道的变化。正交频分复用(OFDM)是一种特殊的多载波方案,它可以被看做是一种调制技术,也可以被当作一种复用技术。各个子信道中的这种正交调制和解调可以采用IDFT和DFT方法来实现。对于N很大的系统,我们可以通过采用快速傅立叶变换(FFT)来实现。一般数字电视多载波系统多运用信道估计技术对付信道中的多径,也可以利用已有的时域均衡技术,本文完成了这方面的实现工作。本文第二章利用上海市实际的单频网传输环境,总结了2类实用信道模型,这是本文的创新点之一。第三章研究了时域均衡在原ADTB-T系统中作用、结构、FPGA实现及进行了性能分析。在此基础上,第四章提出

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 数字电视概述

1.1.1 数字电视的分类和系统结构

1.1.2 数字电视地面传输标准

1.2 信道估计与均衡

1.2.1 无线信道的特征

1.2.2 信道估计与均衡

1.3 本文的内容安排

第二章 地面广播传输的信道衰落

2.1 大尺度衰落和小尺度衰落

2.2 DOPPLER 频移——时间选择性衰落

2.3 多径干扰——频率选择性衰落

2.4 单频干扰

2.5 加性噪声

2.6 等效信道模型

2.7 本文使用及总结的信道模型

2.7.1 巴西E 信道

2.7.2 单频网信道

2.8 本章小结

第三章 数字电视地面广播单载波系统的信道均衡

3.1 ADTB-T 传输系统

3.2 时域均衡原理

3.2.1 均衡器分类

3.2.2 线性均衡器

3.2.3 判决反馈均衡器DFE

3.2.4 均衡器的算法

3.3 单载波时域均衡

3.3.1 单载波时域均衡系统

3.3.2 单载波时域均衡系统的性能仿真

3.4 本章小结

第四章 均衡在多载波系统中的应用

4.1 多载波系统简述

4.2 时域均衡在多载波系统中应用的可行性分析

4.3 易于实现的多载波系统时域均衡

4.3.1 时域均衡原理

4.3.2 多载波系统时域均衡方案

4.4 多载波系统的频域均衡

4.4.1 频域均衡原理和实现

4.4.2 幅度均衡器

4.4.3 相位均衡器

4.5 静态信道下的性能

4.6 优缺点

4.7 本章小结

第五章 多载波系统中IFFT/FFT 的实现

5.1 基于 FFT 的多载波系统

5.1.1 非理想线性滤波器信道的容量

5.1.2 基于FFT 的多载波系统

5.2 多载波中基本模块 FFT

5.2.1 FFT 原理

5.2.2 非基2-FFT 的设计原理

5.2.3 硬件实现

5.2.4 硬件实现上不同截位下性能的比较

5.3 本章小结

第六章 时域信道估计实现数字电视地面传输多载波系统

6.1 信道估计的分类

6.2 基于时域训练序列的信道估计

6.2.1 基于时域训练序列的信道估计算法

6.2.2 时域信道估计仿真

6.2.3 频域信道补偿

6.3 本章小结

第七章 本文总结

7.1 本文创新点及特点

7.2 前景与展望

参考文献

致谢

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