基于CMMB系统频域处理技术的研究及实现

摘要

随着通信信息技术的迅速发展和人们需求的多样化，电信网、有线电视网和计算机通信网也出现了相互渗透、相互兼容、并逐步整合成为统一的信息通信网络的趋势。基于此种趋势，手机电视应运而生，也越来越受到人们的关注。由中国国家广电总局发布的中国手机电视行业标准CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting)中国移动多媒体广播，采用我国自主研发的核心STiMi技术，借助卫星通信覆盖全国，并利用地面增补转发器同频同时同内容转发卫星信号补点覆盖卫星信号盲区，可以实现全国一体覆盖，全国漫游。目前CMMB是国内产业化和市场化进程最快的手机电视标准，具有广阔的前景，因此研究CMMB也具有重大的现实意义。
　　CMMB中采用的正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)调制技术，具有抗衰落能力强，实现简单等优点，能很好的抵抗由多径效应所带来的频率选择性衰落。然而由于多普勒频移和本地晶振频率的偏移和不稳定所造成的载波频偏，以及由于系统在发射端和接收端采样时钟不一致带来的采样频偏会破坏OFDM各个子载波间的正交性，造成载波间干扰(ICI)和符号间干扰(ISI)。由于OFDM调制技术对频偏的敏感性，在CMMB接收机中必须对载波进行同步。
　　CMMB系统中的频偏根据频偏相对于子载波间隔的大小可分为整数倍频偏和小数倍频偏。本文利用FFT解调后信标中同步符号来完成整数倍频偏的捕获和跟踪，利用FFT前同步符号完成小数倍频偏的粗捕获，利用离散导频来完成残余频偏跟踪和采样频偏的捕获。由于CMMB系统的终端相对发射机是移动的，它造成的多普勒效应势必对算法造成影响。文中针对动态多径信道中多普勒效应对整数倍频偏算法影响进行了分析，并设定最佳判决门限，使算法做到了无误检并且漏检概率比较低，这样可以准确的捕获到整数倍频偏。在动态多径信道中，对残余频偏和采样频偏联合估计算法进行了改进，设计了捕获态和锁定态，因为在多普勒效应下，残余频偏和采样频偏估计无法用短时估计完成，需使用统计方法统计边界，并在捕获态利用衰减因子降低统计边界，在锁定态用边界更新量的门限值区分破锁，从而能保证捕获的准确性。设计载波同步环路把以上的捕获到频偏补偿到系统中抵消其对后续OFDM符号的影响。
　　基于Simulink搭建的CMMB系统已完成浮点和定点的仿真和测试，Verilog HDL寄存器传输级模型也完成了功能的测试和验证，从RTL仿真和验证结果能够看出，本文所提出频偏同步算法能够满足CMMB系统要求。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 CMMB系统简介

1.3 课题任务

1.4 课题组织架构

第二章 无线信道环境

2.1 无线信道的传播特征

2.2 典型的小尺度衰落信道模型

2.3 本章小结

第三章 OFDM技术与CMMB系统

3.1 OFDM技术

3.2 CMMB系统物理层帧结构

3.3 本章小结

第四章 CMMB系统频偏算法研究

4.1 CMMB系统模型及频偏对系统的影响

4.2 整数倍频偏算法

4.3 小数倍频偏和采样频偏算法

4.4 载波同步环路

4.5 仿真平台建立

4.6 本章小结

第五章 接收机频域算法结构设计与实现

5.1 CMMB解调芯片架构

5.2 RTL验证平台

5.3 整数倍频偏模块实现

5.4 解扰码模块和离散导频同步模块

5.5 残余频偏和采样频偏模块

5.6 载波恢复模块

5.7 连续导频解析模块

5.8 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

个人简历、攻硕期间取得的研究成果