数字电视地面广播传输系统中同步技术的研究

摘要

同步技术是数字电视地面广播传输系统中的关键技术之一。它包括载波同步、相位跟踪、定时同步、单频网同步等。 对同步技术而言，主要包括同步参数的估计、同步参数的补偿、环路设计等重要部分。相对于突发模式的通信系统而言，数字电视地面广播传输系统的接收机的同步建立时间可以较长，但是要求环路具有很好的保持特性。 针对数字电视地面广播传输系统的特点和要求，本文从以下几方面进行了研究，并取得了创新性的研究成果： 首先对同步参数补偿技术中的数字插值器进行了研究。总结并归纳了设计数字插值器的物理模型、数学模型、约束条件、设计准则和在这些约束条件和准则下的设计方法；然后详细分析讨论了多项式插值器的设计方法。证明了Lagrange最佳插值系数的对称性，提出了一种在Lagrange约束条件下的简化的多项式插值结构；利用简化结构，在求解最佳插值系数时，待定系数的个数可以被大大减少，于是我们提出了一种获得最佳插值系数的快速数值算法。此简化算法在插值器的硬件实现时还为系数量化提供了极大的方便。而后又发明了一种通用的基于插值的时序定时仿真器结构，此结构可以方便地集成到时序仿真系统，它不但可以有效地加定时偏差，而且可用于有效地纠偏差；最后给出了一种基于多项式插值的时序定时仿真器及简化结构。此仿真器已经被用于我国数字电视地面广播传输系统的软件仿真对比测试之中。 然后对数字电视地面广播传输系统中的盲同步参数估计技术进行了研究。盲同步算法是根据接收到信号的统计特性，在一定准则之下导出的同步算法。Gardner算法就是一种常用于数字电视地而广播系统的盲定时同步算法。在文中，我们提出了一种实现Gardner算法的改进方案。根据接收到的信号的统计特性，生成了一个辅助信号，利用此辅助信号，使Gaardner算法可以用COstas环路实现，这样可以有效地提高Gardner算法的收敛性能，并有效地克服其环路假锁特性。接着提出了一种适合于VSB调制的定时同步算法——NS(Nyquist sideband)算法，其鉴相曲线和Gardner·算法一样，也为正弦型，鉴相增益与扩展边带的滚降系数成正比，环路收敛性能和(3ardner算法的改进方案相近；但是实现此算法，每个符号只需要一个采样点。计算表明NS算法只用到了VSB信号的高频扩展边带。我们对NS算法进行了改进，即利用信号频谱变换，使得vSB信号扩展边带的低频和高频分量可被同时使用，这样改进的NS算法的鉴相增益比NS算法高出一倍；而且即使当信号的一个扩展边带被哀落时，定时环路仍能正常工作。由于改进的NS算法的鉴相增益和Gardner算法非常接近，鉴相曲线和(3ardner算法一样，也是正弦型的，于是我们称为其为准最大似然定时同步算法。 最后对数字电视地面广播传输系统中的非盲同步参数估计技术进行了研究。长多径和短多径不但可能会引入载波相位偏差，也可能引入定时相位偏差。基于已知信号的同步算法可有效地对付这些相位偏差。基于已知信号的同步算法可分为两类，即基于频域已知信号和基于时域已知信号。m序列就是一种已知信号，它具有很好的自相关特性。根据m序列的自相关特性，提出了一种改进的适用于VSB接收机的定时同步补偿方案。改进的补偿方案对载波相位偏差不敏感。仿真表明：在恶劣的多径环境下，VSB接收机的性能得到了提高。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明及英文缩略语表

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第一章绪论

第二章同步技术中的数字插值器

第三章盲同步算法

第四章基于PN序列的同步算法

第五章总结与展望

参考文献

附录一本文所用到的广播信道模型

致谢

攻读博士学位期间发表的论文和专利

上海交通大学学位论文答辩决议书