DVB-NGH系统关键技术研究与实现

摘要

随着无线通信技术的高速发展，数字移动通信已成为未来通信发展的主流趋势，另外，用户对移动多媒体业务需求的急剧增长，使得数字视频广播具有非常广泛的应用前景。目前，基于第二代数字地面视频传输标准DVB-T2（Digital Video Broadcasting:2nd Generation Terrestrial）的下一代手持终端演进标准 DVB-NGH（Digital Video Broadcasting:Next Generation Handheld）已成为业内正在研究的一个热点。DVB-NGH是第一个引入了MIMO（Multiple Input Multiple Output，多输入多输出）天线机制的广播系统，与以往标准相比，DVB-NGH将在网络承载能力方面有很大提高。尽管 DVB-NGH还未正式标准化，但随着新技术的不断引入以及市场需求的强大驱动，DVB-NGH必然会对便携/手持终端的多媒体业务起到巨大的推动作用。本文对DVB-NGH系统部分关键技术进行了详细研究，所取得的主要研究成果为：
　　1.在广泛总结国内外移动多媒体广播技术背景和最新进展的前提下，论文详细介绍了研究DVB-NGH系统的背景和意义，并着重分析了DVB-NGH规范计划引入的一些新的性能增强技术。主要包括：比特交织编码调制、时频分片技术、逻辑组帧与未来扩展帧捆绑、物理层信令、单频网络中的本地业务插入技术以及增强的单频网络MISO机制等。除此之外，还简单介绍了DVB-NGH MIMO规范所采用的关键技术及其实现框架。
　　2.研究了 DVB-NGH系统中可提高分集增益的非规则星座和四维旋转星座。非规则星座主要包括非规则64-QAM与非规则256-QAM，其基本原理是使得原有的规则星座准高斯化，以期能够缩小规则星座容量限与香农容量限之间的差距。在AWGN信道下，非规则64-QAM的平均误比特率BER（Bit Error Ratio）相比于64-QAM有最大0.5dB的性能提升，非规则256-QAM相比于256-QAM在不同码率下具有0.4dB到0.9dB的性能增益。四维旋转是将一个符号在四维尺度上进行拓展，使得符号整体经历深衰落的概率大大降低。本文针对四维旋转提出了一种新的解调方法，该方法基于MAP（Maximum A Posteriori，最大后验）算法，并利用联合概率求解软信息。仿真表明，在瑞利衰落信道下，当LDPC（Low Density Parity Check，低密度校验码）译码前误码率为10-3时，四维旋转QPSK相比于二维旋转大约有4dB的性能改善，相比于无旋转星座性能提高了大约14dB。LDPC译码后的性能在高码率时能够提供0.5~0.6dB的增益，在低码率时几乎无增益，同时为了避免过多地增加接收端复杂度，DVB-NGH仅在码率高于8/15时对QPSK调制采用四维旋转。
　　3.对本地节目插入技术的研究。在分析了DVB-NGH中的两种本地节目插入方法——分层本地业务插入技术（H-LSI）和正交本地业务插入技术（O-LSI）的基础上，本文提出了一种新的本地节目插入方法，该方法基于协同Alamouti编码方案和唯一可分解星座对技术，利用对全局信号进行旋转的方式来插入本地业务。接收端采用一种联合解调方法，即在旋转与不旋转两种情况下对接收信号进行最大似然检测并比较两情况下的欧氏距离来估计插入的本地信号。该方法无需增加额外的时间或频率资源就可以提高信道利用率，尤其在高信噪比条件下，相比于无本地业务插入系统其资源利用率提高了0.5bpcu。
　　4.对DVB-NGH MIMO规范进行了研究。DVB-NGH是第一个引入了MIMO机制的广播系统。对于DVB-NGH MIMO的实现，发送端主要采用了增强空间复用技术加相位跳变技术，接收端可根据具体要求采取不同的检测方法。本文简要介绍了几种可选的MIMO检测方法，分析了各个方法的实现复杂度，并选择迫零检测方法与采用相同检测方法的SISO系统与MISO系统的性能做了相应的仿真对比。同时就MIMO预编码相关参数对性能的影响也做了相应仿真。结果表明，在相同的频谱利用率条件下，相比于MISO和SISO机制，MIMO能够提供更高的性能增益。

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第一章 绪论

1.1 移动多媒体广播系统简介

1.2 DVB-NGH系统发展历史及研究现状

1.3 本文结构安排

第二章 DVB-NGH系统增强技术

2.1 DVB-NGH基本规范

2.2 DVB-NGH MIMO规范

2.3 本章小结

第三章 非规则星座映射与四维旋转星座

3.1 非规则星座映射

3.2 四维旋转星座

3.3 本章小结

第四章 本地节目插入技术

4.1 DVB-NGH中的本地业务插入技术

4.2 基于旋转转发的本地节目插入方法

4.3 本章小结

第五章 DVB-NGH系统的MIMO配置性能

5.1 MIMO预编码：增强空间复用加相位跳变（eSM-PH）

5.2 DVB-NGH中MIMO rate-2码的实现

5.3 系统性能仿真

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

附录A

附录B

附录C

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