地面數(shù)字電視單載波系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)移動(dòng)接收

徐孟俠

（北京大學(xué) 電子學(xué)系，北京 100871）

1 背景簡(jiǎn)介

地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)分為單載波（Single Carri er，SC）和多載波（Multi-carrier，MC）兩大類技術(shù)。 前者以美國(guó)ATSC標(biāo)準(zhǔn)為代表，后者以歐洲D(zhuǎn)VB-T標(biāo)準(zhǔn)為代表。

在地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，接收端解調(diào)器中的信號(hào)處理部分是關(guān)鍵。

地面數(shù)字電視系統(tǒng)發(fā)送端的視音頻編碼技術(shù)比接收端解碼技術(shù)要復(fù)雜，目的是要提高解碼質(zhì)量或降低所占用的有效比特率；而接收端的解調(diào)技術(shù)則比發(fā)送端的調(diào)制技術(shù)復(fù)雜得多，因?yàn)樗媾R惡劣的空中傳輸環(huán)境。

此外，在發(fā)送端系統(tǒng)中除了有較強(qiáng)的糾錯(cuò)編碼以外，還要增加各類同步碼，以方便接收端迅速捕獲信號(hào)，并保持對(duì)所需信號(hào)的可靠接收。

固定接收遇到的惡劣的空中傳輸環(huán)境有：大氣的湍流、漂浮物（霧狀細(xì)水滴或沙塵）及云雨雷電，大風(fēng)造成的樹(shù)葉樹(shù)枝晃動(dòng)（電波的反射或穿越），城鎮(zhèn)樓群密集的電波阻擋和反射（形成回波，即多徑），江河湖海的水面波浪反射，各種電氣火花（電動(dòng)火車、汽車、拖拉機(jī)、霓虹燈、家用電器）的寬譜噪聲干擾，室內(nèi)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)葉片或飛機(jī)螺旋槳的反射，大風(fēng)引起發(fā)射天線所在的高樓或大鐵塔的晃動(dòng)等。

因此，地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，首先要為接收端的關(guān)鍵技術(shù)服務(wù)。美國(guó)ATSC[1]、歐洲D(zhuǎn)VB-T[2]、日本ISDB-T和中國(guó)的地面國(guó)標(biāo)（GB20600-2006）[3]的制定都是這樣。

地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)解調(diào)器的框圖見(jiàn)圖 1。其中，天線系統(tǒng)需要區(qū)分固定接收和移動(dòng)接收。前者可采用方向性天線（4～10 dBi），特別是窗外天線或屋頂天線；而后者一般則采用無(wú)方向性天線。中間的3部分（調(diào)諧器、信號(hào)處理和信道解碼）中，實(shí)現(xiàn)解調(diào)器的同步、信道估計(jì)和均衡的信號(hào)處理部分是關(guān)鍵。而控制器內(nèi)的數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)“交叉”的自動(dòng)增益控制（AGC）、自動(dòng)頻率控制（AFC）和A/D變換也非常重要。此外，中間3部分是相互密切關(guān)聯(lián)的，而非簡(jiǎn)單級(jí)聯(lián)；3部分由控制器統(tǒng)一協(xié)調(diào)。但以上這些關(guān)鍵內(nèi)容難以從地面數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)的文本中直接看出。而隨著集成電路性能的逐年提高，這些關(guān)鍵部分的算法就成為傳輸標(biāo)準(zhǔn)確定后各高科技公司不斷進(jìn)行開(kāi)發(fā)而競(jìng)爭(zhēng)的主要內(nèi)容，并由此帶動(dòng)全系統(tǒng)的性能價(jià)格比逐年提高，使消費(fèi)者不斷受益。

圖1 地面數(shù)字電視系統(tǒng)解調(diào)器框圖

吳奕彥等曾在文獻(xiàn)[4]中指出過(guò)ATSC的優(yōu)點(diǎn)以及不能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電視接收和組建單頻網(wǎng)（SFN）的不足。而DVB-T的推薦者一直宣傳“單載波系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電視接收”。這對(duì)中國(guó)學(xué)術(shù)界和廣電運(yùn)營(yíng)商也帶來(lái)一定影響?！皢屋d波系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電視接收和組建單頻網(wǎng)（SFN）”成為國(guó)際難題。

實(shí)際上，ATSC本來(lái)就是為固定接收業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)的，而DVB-T也是這樣。

在歐洲D(zhuǎn)VB組織多年擔(dān)任技術(shù)部主任的Ulrich Reimers（德國(guó)Braunschweig工業(yè)大學(xué)通信研究所主任）主編的數(shù)字電視廣播教科書[5]中，對(duì)DVB-T標(biāo)準(zhǔn)寫道：“該系統(tǒng)應(yīng)該能夠?yàn)椴捎梦蓓斕炀€的固定接收提供最佳的覆蓋范圍。希望能夠支持便攜式接收機(jī)的固定接收；而移動(dòng)接收則不是制訂標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)?！钡獶VB-T由于采用了OFDM技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電視接收。這樣，在1999年巴西對(duì)3種標(biāo)準(zhǔn)（美、歐、日）的測(cè)試[6]中，巴西強(qiáng)調(diào)移動(dòng)電視性能，從而舍棄了ATSC，并最終采納了日本ISDB-T標(biāo)準(zhǔn)，并于2007年12月啟動(dòng)業(yè)務(wù)。

DVB-T移動(dòng)電視業(yè)務(wù)是2000年首先在新加坡實(shí)現(xiàn)的，而不是在歐洲本土；2002年夏又在我國(guó)上海實(shí)現(xiàn)，并隨即在我國(guó)一批城市中采用，其進(jìn)展和規(guī)模大大超過(guò)歐洲！當(dāng)時(shí)，正在研究制定中的具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的兩套方案——ADTB-T/OQAM系統(tǒng)（屬單載波）[7]和DMBT/TDS-OFDM系統(tǒng)（屬多載波）都面臨DVB-T的挑戰(zhàn)，尤其是前者是否能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電視接收！

2002年12月，上海交大小組與上海東方明珠集團(tuán)合作（單個(gè)發(fā)射點(diǎn)），在上海演示ADTB-T/OQAM系統(tǒng)的720 p HDTV移動(dòng)接收：從浦東到浦西市區(qū)的主要街道總行駛距離約58 km、持續(xù)一個(gè)半小時(shí)余的深夜行程中，除過(guò)江隧道外，圖像顯示“中斷”較少。獲得觀看演示的ATSC主席Robert Graves先生等國(guó)外專家和香港ATV/TVB專家的好評(píng)[8]。2003年元月，該小組又在上海實(shí)現(xiàn)該單載波系統(tǒng)2個(gè)發(fā)射點(diǎn)組建SFN。

ADTB-T/OQAM系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)演示說(shuō)明：?jiǎn)屋d波系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電視接收和組建單頻網(wǎng)的國(guó)際難題在技術(shù)上已經(jīng)解決；僅需在中國(guó)地面國(guó)標(biāo)的制定和產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中應(yīng)用之、完善之。

2 對(duì)移動(dòng)電視接收的初步分析

對(duì)于移動(dòng)電視接收而言，典型的惡劣空中環(huán)境的例子是：在上海東方明珠大塔發(fā)射數(shù)字電視信號(hào)，而在市中心的淮海路（東西走向，長(zhǎng)度超過(guò)10 km；位于發(fā)射塔的西偏南方向）高速行駛（深夜車速達(dá)120 km/h）的面包車上進(jìn)行接收（測(cè)試采用“十”字形接收天線）。其特點(diǎn)除第1節(jié)已提及的以外，還有：

1）由于高樓林立的遮擋，絕大部分時(shí)間內(nèi)接收不到直達(dá)信號(hào)，而主要靠回波（多徑）信號(hào)；

2）一般公交汽車的無(wú)方向性接收天線的高度不足3 m（小轎車的不足2 m），與農(nóng)村家庭可使用高度10 m、方向性強(qiáng)（10 dBi）的屋頂天線相比，對(duì)場(chǎng)強(qiáng)的要求有巨大差別（>15 dB）；

3）周圍內(nèi)燃車輛的火花干擾在車輛啟動(dòng)時(shí)（紅綠燈變換）尤為明顯，容易造成接收“中斷”；

4）車輛在道路邊緣行駛或停靠時(shí)，由于樓房和樹(shù)木的遮擋，信號(hào)顯著變?nèi)酰ㄏ陆?0 dB或更多），也容易造成接收“中斷”；

5）夜間則還有滿街的霓虹燈；等等。

圖2說(shuō)明：在行駛中的車輛可能接收到的來(lái)自不同高樓的回波或多徑（兩者在理論上是等效的），而直達(dá)信號(hào)也可以看成是其中之一。其中E1和E4將有正的多普勒效應(yīng)：解調(diào)器接收到的載波頻率上升！而E3和E5則將有負(fù)的多普勒效應(yīng)：解調(diào)器接收到的載波頻率下降！而E2是正在由正的效應(yīng)向負(fù)的轉(zhuǎn)變之中。

圖 2 行駛中的車輛可能接收到的回波

還可看出：采用無(wú)方向性天線接收時(shí)，接收到的信號(hào)有3類：1）主信號(hào)：解調(diào)器時(shí)鐘所鎖定的、在時(shí)間域的最強(qiáng)信號(hào)；2）超前回波：其信號(hào)在主信號(hào)之前到達(dá)，時(shí)間延遲為負(fù)值；3）滯后回波：其信號(hào)在主信號(hào)之后到達(dá)，時(shí)間延遲為正值（其幅度可能與主信號(hào)相等，稱為“0 dB回波”）。這3類信號(hào)的幅度和相位都在隨時(shí)間變化（多普勒效應(yīng)相當(dāng)相位變化）。

舍棄超前回波或滯后回波的兩類之一，或者采用正前方稍有方向性的天線（如3 dBi），由于各類回波的時(shí)延和相位都具有隨機(jī)性，看來(lái)都不可?。H鐵路移動(dòng)電視ADTB-R系統(tǒng)（見(jiàn)上海高清網(wǎng)站：www.hdigroup.net）為例外：SFN的發(fā)射點(diǎn)“沿線”布設(shè)，火車則“沿線”行駛，因而可采用“8”字形輻射圖案的發(fā)射天線和接收天線。

假設(shè)車輛最高時(shí)速為400 km/h（中國(guó)高架鐵路），并有超前回波和滯后回波，則適應(yīng)多普勒效應(yīng)的解調(diào)器載波頻率偏移需滿足

式中：300000 km/s為無(wú)線電波傳輸速度。

地面國(guó)標(biāo)C=1的“雙導(dǎo)頻”可選項(xiàng)可用于解調(diào)器對(duì)接收信號(hào)的載波頻率自動(dòng)跟蹤。對(duì)于地面國(guó)標(biāo)C=1的“雙導(dǎo)頻”可選項(xiàng)[3]而言，兩個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)的頻率差值是7.56 MHz；它就是兩者由非線性電路生成的拍頻（beat）之頻率值。而由移動(dòng)接收速度400 km/h的多普勒效應(yīng)引起的拍頻頻偏等于：±3.704×10-7×7.56 MHz=2.80 Hz。此拍頻信號(hào)的數(shù)值大（頻偏小），幅度也大（比平均功率高3 dB）。因此，可設(shè)計(jì)某種高Q值單頻率信號(hào)檢測(cè)器，來(lái)檢測(cè)此拍頻信號(hào)，并通過(guò)AFC高效、快速完成頻率跟蹤。

從圖 2還可看出：5個(gè)回波中的任何1個(gè)或者幾個(gè)，都可看成是SFN的發(fā)射點(diǎn)的直達(dá)信號(hào) （或其反射信號(hào)）。因此，如果在解調(diào)器的信號(hào)處理關(guān)鍵技術(shù)中解決了處置回波的技術(shù)難題，也同時(shí)解決了單載波系統(tǒng)組建SFN的技術(shù)難題。

與此同時(shí)，還可推論：固定接收也可開(kāi)發(fā)類似技術(shù)來(lái)處置動(dòng)態(tài)回波。后者的第一例是：在展覽會(huì)的展臺(tái)上演示無(wú)方向性天線發(fā)射地面數(shù)字電視信號(hào)，而采用無(wú)方向性天線接收。由于會(huì)場(chǎng)內(nèi)觀眾時(shí)多時(shí)少（衣著的電波吸收不同）和隨機(jī)挪動(dòng)，加上建筑物鐵架復(fù)雜和多類平面墻體、廣告牌等的反射，接收到的回波信號(hào)復(fù)雜并隨機(jī)變動(dòng)。后者的另一例是：在高樓密集的市區(qū)進(jìn)行室內(nèi)或窗外的固定接收：當(dāng)缺乏直達(dá)信號(hào)而依賴于回波信號(hào)進(jìn)行固定接收時(shí)，由于市區(qū)車輛繁忙，其動(dòng)態(tài)回波所造成的接收信號(hào)也是隨機(jī)變動(dòng)的。

以上的討論主要針對(duì)固定發(fā)射－移動(dòng)接收方式的應(yīng)用，它同樣適用于移動(dòng)發(fā)射－固定接收和移動(dòng)發(fā)射－移動(dòng)接收等應(yīng)用。

最后，移動(dòng)電視接收中往往難以避免地會(huì)出現(xiàn)接收“中斷”（drop-out）。因此，需要關(guān)注：解調(diào)器如何在接收中斷后迅速實(shí)現(xiàn)載波（頻率）恢復(fù)和時(shí)鐘恢復(fù)（即相位的跟蹤和同步捕獲），然后恢復(fù)正常顯示活動(dòng)圖像（略去對(duì)伴音的討論）。本節(jié)已用地面國(guó)標(biāo)C=1的“雙導(dǎo)頻”為例，說(shuō)明解調(diào)器的載波頻率自動(dòng)跟蹤技術(shù)；而相位跟蹤問(wèn)題則將在第5節(jié)討論。

3 單載波實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電視接收原理

從原理來(lái)看，以DVB-T為代表的多載波技術(shù)利用OFDM的保護(hù)間隔原理，處理回波極為簡(jiǎn)潔（圖 1的信號(hào)處理部分）。而DVB-T的不足之處是：發(fā)送端的3類導(dǎo)頻信號(hào)[8]過(guò)多占用“子載波”，導(dǎo)致頻譜利用率下降[9]。而地面國(guó)標(biāo)C=3780把PN420或PN945放在“保護(hù)間隔”，提高了頻譜利用率[9]，但它卻變成一個(gè)單載波/多載波的混合系統(tǒng)，同時(shí)帶來(lái)一些不利因素。

而單載波系統(tǒng)與多載波系統(tǒng)相比在原理上是等效的。多載波系統(tǒng)能夠利用DFT簡(jiǎn)潔解決回波問(wèn)題，單載波系統(tǒng)則可望通過(guò)幾百條并行的算法（通過(guò)拼“算法”）來(lái)解決。在主信號(hào)和數(shù)量不多（如不多于2個(gè)）的強(qiáng)回波信號(hào)（都屬時(shí)間域信號(hào)）的條件下，在集成電路處理性能逐年提高的情況下，破解此國(guó)際難題是可能的。

4 考慮非專家主觀判據(jù)并合理縮小數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在公交車輛（或小轎車）中坐著或站立著觀看移動(dòng)電視的觀眾，其觀看條件是：屏幕尺寸較?。ú淮笥?4 in）、周圍聲音嘈雜、車輛顛簸震動(dòng)等。這種注意力容易分散的觀看條件同家庭內(nèi)的固定接收顯然不同。

據(jù)此，本文提出移動(dòng)接收的非專家主觀判據(jù)，允許“圖像凍結(jié)1個(gè)圖像幀時(shí)間（40 ms）”，來(lái)替代固定接收的專家判據(jù)。后者如美國(guó)ATSC的判據(jù)：專家剛剛沒(méi)有覺(jué)察任何圖像損傷的臨界情況，相當(dāng)于BER=3×10-6。

為保證移動(dòng)電視接收在出現(xiàn)中斷后能迅速恢復(fù)正常，需在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中縮小數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。本文建議的合理數(shù)據(jù)幀絕對(duì)時(shí)間約4 ms，是針對(duì)圖像幀時(shí)間40 ms（幀頻25 Hz）提出的。ATSC和DVB-T的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都偏大（表1）。

這是考慮：1）當(dāng)解調(diào)器（圖1）出現(xiàn)未能糾正的誤碼時(shí)，允許顯示圖像“凍結(jié)”一次，持續(xù)40 ms（圖像顯示電路重復(fù)上一圖像幀）。這樣，在接收中斷時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)一般觀眾容易覺(jué)察的“馬賽克”等圖像損傷或“黑屏”。2）這個(gè)數(shù)值不能太?。〝?shù)據(jù)幀的頭部信息開(kāi)銷過(guò)大），以避免有效比特率降低過(guò)多。3）它又不能太大，要保證在40 ms內(nèi)，解調(diào)器有足夠時(shí)間對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行多次反復(fù)的信號(hào)處理。因?yàn)?，?0 ms的這段時(shí)間內(nèi)，數(shù)據(jù)幀同步信號(hào)將出現(xiàn)9次，如果用3次即完成同步捕獲，余下的時(shí)間（28 ms）都可留給信道估計(jì)和均衡（圖1信號(hào)處理）。

表1 各種方案的數(shù)據(jù)幀絕對(duì)時(shí)間

可對(duì)比的是：ATSC如果也用3次完成數(shù)據(jù)幀的同步捕獲，共需 48.4×3=145.2 ms；它是圖像幀時(shí)間33.33 ms的4.36倍。再考慮信道估計(jì)和均衡所需時(shí)間，例如，總共需要0.3～0.4 s。這對(duì)于固定接收是可以接受的；因?yàn)榻邮罩袛鄻O偶然發(fā)生。但對(duì)于經(jīng)常發(fā)生中斷的移動(dòng)接收，圖像若凍結(jié)10幀（持續(xù)0.3 s），觀眾容易覺(jué)察（DVB-T超幀時(shí)間更大，情況更為嚴(yán)重）。

地面國(guó)標(biāo)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)則過(guò)短[9]。C=3780采用的PN420和PN945數(shù)據(jù)幀頭部的信號(hào)幅度還要加3 dB，有利于室內(nèi)的便攜式接收。但這卻增大了符號(hào)間干擾（ISI）[9]，給圖1的信號(hào)處理關(guān)鍵部分（信道估計(jì)和均衡）增加了難度，顧此失彼。

5 過(guò)采樣相位跟蹤

解調(diào)器接收到的回波信號(hào)的相位是隨機(jī)的。以ATSC每 48.4/2=24.2 ms（表 1）出現(xiàn) 1次的數(shù)據(jù)場(chǎng)同步 PN511[1，7]為例，進(jìn)行討論。ATSC的PN63或地面國(guó)標(biāo)的PN420，PN595，PN945等都有類似情況。

主信號(hào)PN511碼由于高速（如400 km/h）移動(dòng)，多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的相位偏差并不嚴(yán)重（1 bit或BPSK調(diào)1個(gè)符號(hào)的相位變動(dòng)相當(dāng)于2π）

±3.704×10-7×511 bit=0.000189 3 bit

但家用接收機(jī)的廉價(jià)晶體振蕩器的頻率與額定頻率相比，一般可有±10-4的偏差！如果直接考慮PN511位碼的符合電路，這個(gè)容許的偏差相當(dāng)于

±10-4×511 bit=±0.0511 bit

而±0.05 bit代表相位差為±π/10，即相位有所錯(cuò)開(kāi)。這樣，接收信號(hào)的PN511和解調(diào)器的PN511兩個(gè)序列的相位差從511位碼的第1位為0，逐個(gè)比特位增大；到256位時(shí)，為π/20；到511位碼的末位左右時(shí)，則為π/10左右（相位差18°）。符合電路的整體效率顯著下降（誤碼還未糾正）。

為此，1）建議取511碼的部分序列（partial sequence）。盡量使進(jìn)入符合電路的兩對(duì)部分序列之相位差不超出±π/80的范圍。換言之，要提高符合電路的相位分辨率。2）過(guò)采樣：解調(diào)器采用高速處理電路進(jìn)行并行處理，即其時(shí)鐘設(shè)計(jì)為有效帶寬的16倍或更高。據(jù)悉，ADTB-T/OQAM系統(tǒng)[7]的解調(diào)器芯片處理時(shí)鐘，是有效帶寬的16倍，即7.14×16=114.24 MHz。這就是說(shuō)：在解調(diào)器中至少可有16套并行的電路，其相位差是2π/16=π/8。

2008年夏勁松關(guān)于ATSC接收機(jī)的兩篇論文[10-11]就是這方面的研究成果：把PN511拆成6組63位的“部分序列”，采用一系列相位錯(cuò)開(kāi)的并行電路，可獲得有效結(jié)果。

6 合理利用回波信號(hào)的能量

主信號(hào)和單個(gè)0 dB回波的能量疊加，可有3 dB的增益。無(wú)信號(hào)或信號(hào)過(guò)弱，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)接收。但有多個(gè)回波而門限值上升或接收失敗，則可判斷解調(diào)器算法有待改進(jìn)。要考慮到：把回波當(dāng)作可利用的能量，而不當(dāng)作干擾去抑制。

以主信號(hào)和單個(gè)0 dB回波 （其幅度與主信號(hào)相等）的簡(jiǎn)單例子而言，如果能夠把這兩個(gè)信號(hào)的能量相加，應(yīng)該獲得3 dB增益（門限值可望下降3 dB），其必要條件是：兩者的相位必須相同。

2003年秋美國(guó)LINX公司通報(bào)其ATSC與DVB-T接收機(jī)樣機(jī)由第三方進(jìn)行的固定接收測(cè)試結(jié)果[8]（參見(jiàn)表 2），可見(jiàn)：7種回波模型中，ATSC樣機(jī)“徹底翻身”。而DVB-T的門限值性能也顯著改善。其中，7種回波模型中有4種模型的門限值與沒(méi)有回波時(shí)相比，下降2.6～4.0 dB（證實(shí)：合理利用回波能量的思考是有效的）。此外，其余3種巴西模型中的A稍有上升，B上升1.4 dB，E則上升5～6 dB（這些比起原來(lái)的結(jié)果有所改善，但都有待改進(jìn)）。

移動(dòng)電視系統(tǒng)的同步碼常用BPSK調(diào)制，而其負(fù)荷（payload；有效信息部分）則常用QPSK（或4-QAM）調(diào)制。下面以此出發(fā)進(jìn)行討論。

如果接收到的強(qiáng)信號(hào)有1～3個(gè)（包括主信號(hào)和回波），其幅度差值不超過(guò)3 dB。那么，可只對(duì)這幾個(gè)強(qiáng)信號(hào)作處理，而舍棄其余弱信號(hào)和噪聲。方法是在中頻或基帶輸出的8或10位A/D變換輸出中，只取其最高有效位（msb）的前2位，而舍棄其余位，即舍棄小于-3 dB的所有信號(hào)，把它們置“0”。這樣可顯著提高運(yùn)算的效率和速度（8位A/D只需處理其高2位，處理能力至少是4倍關(guān)系，大量運(yùn)算弱信號(hào)和噪聲并無(wú)意義）。

表2 ATSC和DVB-T樣機(jī)的多種回波模型固定接收對(duì)比測(cè)試結(jié)果

7 采用非線性處理替代線性處理

信道自適應(yīng)均衡器一般采用線線性濾波器進(jìn)行處理，追求某種最小值：最小均方值（LMS）或最小均方誤差（MMSE）。ATSC標(biāo)準(zhǔn)文件介紹接收機(jī)自適應(yīng)均衡器時(shí)采用 LMS，并提出 2個(gè)級(jí)聯(lián)的部分：1）64抽頭（tap）的“前饋橫向?yàn)V波器”；2）192抽頭的“判決反饋濾波器”。這2類濾波器顯然都是線性濾波器。而為了縮短運(yùn)算時(shí)間，可考慮：1）把浮點(diǎn)運(yùn)算改為整數(shù)運(yùn)算；2）把線性濾波器改為非線性濾波器。

所謂“追求某種最小值”，就是通過(guò)自適應(yīng)的算法，多次自動(dòng)修改參數(shù)而“收斂”到某種最小值。而收斂過(guò)程是一個(gè)多次運(yùn)算的過(guò)程。如果針對(duì)某種回波模型，參照線性濾波器的設(shè)計(jì)而找到某種非線性濾波器的近似解答，運(yùn)算次數(shù)有可能減少，如減少為原來(lái)的1/2甚至1/4。

綜合以上討論，可得下面的表3。其中第1項(xiàng)容易做到。第2項(xiàng)結(jié)合“部分序列”概念和并行運(yùn)算，可提高相位分辨率（加快同步捕獲；如相位分辨率達(dá)到π/16以上）。第3項(xiàng)僅處理主要能量的信號(hào)，不僅減少處理的位數(shù)，還可望提高整體處理效率。第4項(xiàng)則是用較少的運(yùn)算達(dá)到相似的結(jié)果。而從綜合第3，4項(xiàng)的數(shù)值可看出：處理的速度將是原來(lái)的8倍甚至20倍。

把以上幾方面的技術(shù)措施綜合應(yīng)用，就可創(chuàng)建單載波系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電視接收和組建SFN的新技術(shù)路線。

8 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中建議的實(shí)驗(yàn)方法

移動(dòng)電視接收的回波模型首先是巴西廣播電視界提出的；隨后國(guó)際和中國(guó)有關(guān)組織都做了一些測(cè)試規(guī)定。但這些模型難以包括現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中遇到的 “千變?nèi)f化”的情況。因此，研究單載波系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電視接收性能算法的小組，在完成已知的各種模型的算法后，需要在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中不斷發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題、提出新算法、不斷改善性能。

表3 解調(diào)器處理速度的提高

在移動(dòng)電視的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過(guò)程中，需要“邊走（車輛行駛）、邊記錄（有關(guān)數(shù)據(jù)）”。可記錄的有關(guān)數(shù)據(jù)有：門限值、誤碼率、頻譜和電視圖像（伴音）的錄像帶，特別是有GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的行駛地圖記錄和特殊環(huán)境記錄（紅燈停靠時(shí)；車輛沿路邊行駛或?？?；有摩托車在旁邊行駛過(guò)；夜間霓虹燈情況；偶然的雷電；其他人為噪聲干擾等）。

此外本文還建議：

1）為了觀察現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中的回波情況，可在接收機(jī)樣機(jī)的解調(diào)電路中，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電路（利用“符合電路”），在示波器上顯示圖3的圖形。這樣，就能在實(shí)驗(yàn)車輛行駛過(guò)程中，觀察到（以及記錄）始終在迅速變動(dòng)中的圖3圖形，方便事后對(duì)不明原因“中斷”的分析。

2）把非專家判據(jù)的“凍結(jié)1次圖像幀”仍然當(dāng)成“接收成功”。這樣，在分析所記錄的錄像帶時(shí)，按照1 s為單位統(tǒng)計(jì)的“接收成功率”比起國(guó)際規(guī)定的專家判據(jù)將高些。

這樣，單載波系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電視接收的性能不斷改進(jìn)，就有“接收成功率”（包含專家和非專家共2種判據(jù)）的簡(jiǎn)單量度。

9 簡(jiǎn)短小結(jié)

1）本文探討單載波系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電視接收的一系列考慮；它已在ADTB-T/OQAM系統(tǒng)中獲得應(yīng)用，并延伸到地面國(guó)標(biāo)。

2）類似的技術(shù)也可望在ATSC的固定接收和ATSCMH標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)接收中獲得應(yīng)用。

3）但任何技術(shù)都不是“萬(wàn)能的”。需要繼續(xù)探討單載波系統(tǒng)和多載波系統(tǒng)各自的優(yōu)缺點(diǎn)。如果能“取長(zhǎng)補(bǔ)短”而綜合兩者，則最理想。

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