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随着科学技术的发展,电视技术也进入了数字电视时代。数字电视广播主要通过卫星、有线、地面无线等几种方式实现。而地面数字电视广播的传输信道,由于存在多径干扰、多普勒频移和同频干扰等,是三种数字电视广播方式中最为恶劣的一种。
如何在恶劣的地面广播环境下,设计一个工作稳定的接收系统仍然是地面数字电视广播系统的根本技术难点和研究焦点所在。OFDM调制技术因其有很强的抗多径干扰能力和高的频谱利用率,在数字电视系统中应用非常广泛。
本文以欧洲地面传输标准DVB-T为背景。从OFDM技术的基本原理出发,结合无线信道特性的研究,提出了适合于COFDM系统的内接收机的主要算法,包括信道估计和均衡技术、相位噪声的抑制、同频干扰的补偿和可信度的量化,这是地面数字电视广播的关键所在。
本文的主要工作包括:
1、简单介绍了数字电视发展的现状,引入了正交频分复用(0FDM)调制技术概念。从OFDM的基本原理出发,简要介绍OFDM技术的优缺点。
2、系统分析了无线传播信道的特性,阐明了信道估计和均衡的重要性,并以欧洲地面传输标准DVB-T为例,阐述了基于导频的OFDM系统。描述了现有的信道估计与均衡算法,并在此基础上,通过仿真比较了二维线性内插、高斯内插以及在时域上采用线性插值,频域上维纳滤波插值的信道估计方法,本文选用了时域上线性插值,频域上维纳滤波的信道估计算法。这种算法使性能和复杂度得到比较好的折衷。
3、分析了相位噪声和同频干扰对OFDM系统的影响。提出了一种有效抑制相位噪声的方法,使系统能够在较差的调谐器下正常工作,可以降低整个解调系统的成本。对于同频干扰的去除,本文结合软判决信息,采用擦除法进行补偿。这种方法可以同时达到检测同频干扰的目的,复杂度也较低。在软判决信息的获取过程中,需要了解信道状态信息,文中提出一种有效提取信道状态信息的方法,大大提高了软判决的性能。
4、由于信道估计存在时延,必须对数据进行存储,同时维纳滤波需要用到复数滤波器,因而在整个解调器芯片中占用很大的面积。论文对整个电路进行了时序上的控制和乘法器复用的方法,显著减少了芯片面积。
中国数字电视地面传输标准即将出台,本文在最后对清华大学提出的基于TDS-OFDM的DMB-T系统给予简要介绍。本文基于OFDM系统的各种算法对DMB-T系统具有很高的借鉴价值。