數(shù)字電視解調(diào)芯片關(guān)鍵技術(shù)研究

韋程天

在高速移動的信道環(huán)境中，數(shù)字電視解調(diào)器的性能，受載波間的相互干擾而自適應地形成了ICI消除法，采用低復雜度的多普勒估計算方法可以控制ICI消除電路的啟動，因此，可以采用迭代消除ICI方案對性能進行優(yōu)化。

1 數(shù)字電視解調(diào)技術(shù)概述

1.1 數(shù)字電視解調(diào)技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)字電視采用了視頻和音頻的壓縮解碼技術(shù)，可以進行標準的、清晰度高的數(shù)字電視傳送，在有限的帶寬中，傳輸?shù)臄?shù)字電視套數(shù)較多。目前，采用產(chǎn)業(yè)布局的方式，數(shù)字電視擁有了行業(yè)標準和數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展態(tài)勢，在數(shù)字電視解調(diào)系統(tǒng)中，數(shù)字信號的同步成為解調(diào)器的關(guān)鍵技術(shù)。

1.2 同步性能的問題及對策

同步性能決定了數(shù)字電視解調(diào)器的性能，這些在收信天線位置產(chǎn)生的信號，由于多徑衰落的影響，容易導致幀同步難以捕獲的情況。因此，地面?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)字電視解調(diào)系統(tǒng)，可以采用同步算法設(shè)計，充分考慮接收設(shè)備的穩(wěn)定和可靠性，實現(xiàn)幀同步移動技術(shù)，接收或進行數(shù)字電視地面固定接收，對抗多徑的衰落信道產(chǎn)生多普勒的效應[1]。

1.3 造成信號不同步的因素

信號同步問題以物理幀進行結(jié)構(gòu)系統(tǒng)定位，其產(chǎn)生原因除可能來自于天線的直接波之外，也可能來自接收解調(diào)系統(tǒng)。接收解調(diào)系統(tǒng)具有數(shù)字通信系統(tǒng)的基本框架，能消除多徑衰落信道對接收數(shù)據(jù)的影響，地面?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)字電視解調(diào)系統(tǒng)的運行過程中，會受到阻礙物的反射，致使實際達到天線的信號不穩(wěn)定，導致產(chǎn)生地表傳播效果不佳，不能成功接收解調(diào)信號等問題。除此之外，信號還會受到來自各種物體的散射波和反射波及在信道傳輸?shù)倪^程中信道噪聲和多徑衰落的影響，出現(xiàn)多徑衰落的現(xiàn)象，導致信號多徑接收失敗。

2 數(shù)字電視接收解調(diào)器的體系結(jié)構(gòu)

2.1 整治信道解碼幀同步偏差

在信源輸入及信道的編碼、數(shù)字的解調(diào)方面，用到的設(shè)備包括信道解碼器和數(shù)字解調(diào)器,對調(diào)制的數(shù)字信號的編碼數(shù)據(jù)進行信道解碼，數(shù)字電視解調(diào)器的調(diào)制方式、編碼方式，都要經(jīng)過信道環(huán)境的檢測，如果環(huán)境惡劣，不能產(chǎn)生理想的信道輸出的信號。因此必須對信道解碼幀同步偏差的干擾因素加以控制，糾正頻率偏差和采樣偏差，處理好同頻干擾和多徑衰落問題，做好多普勒頻率的變化的檢測工作[2]，才能最后得到較好的解調(diào)結(jié)果。

2.2 正確進行后續(xù)數(shù)據(jù)解調(diào)

作為數(shù)字通信系統(tǒng)的一個基本框架機構(gòu)，數(shù)字電視系統(tǒng)運行過程中，采用接收的傳播方式，要注意信道失真的影響，通過補償，正確地進行后續(xù)數(shù)據(jù)的解調(diào)，避免單載波的調(diào)制系統(tǒng)受到錯誤序列的影響，保證發(fā)射機的信號發(fā)送正常。

3 數(shù)字電視接收解調(diào)器體系結(jié)構(gòu)

3.1 糾正信道環(huán)境偏差

影響接收解調(diào)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素，包括數(shù)字調(diào)制和信源輸出部分，數(shù)字電視的解調(diào)器主要任務(wù)是完成對數(shù)字信號的解調(diào)，使完成后的信號能夠接近理想的信道輸出信號，信源必須是可靠完整的數(shù)據(jù)，然后讓其接受數(shù)字電視解調(diào)器的調(diào)制。在編碼方式上，數(shù)字調(diào)制信號的信道環(huán)境會造成信號惡化，包括同頻干擾、多徑衰落、多普勒頻率變化等，這些干擾將會使數(shù)字電視解調(diào)產(chǎn)生變化。通過解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)置，能夠降低未指參數(shù)的影響，可以根據(jù)信道環(huán)境造成的惡化情況，進行偏差糾正。

3.2 使用調(diào)諧器進行載波解調(diào)

在接收機中采用發(fā)送機同頻的方式進行載波解調(diào)，由于接收機和發(fā)送機在相位上不同步，因此，信號經(jīng)過傳輸信道，會產(chǎn)生傳播延遲，或者在進行接收機的模擬前端高頻頭的震蕩中，受到傳輸信號的多普勒的影響，精度會產(chǎn)生偏差[3]。載波的偏差在解調(diào)時，需要在模擬前端使用調(diào)諧器

3.3 疊加不同相位的信號

信號中不同的頻率分量使頻率具有選擇性，當頻率進行反向運動時，對于信號接收機之間的運動和傳播物體的運動將會產(chǎn)生影響，這種下逆向就被稱為多普勒效應。例如無線信道中，采用大尺度衰落的方式，對長距離接受信號進行描述，接收信號的快速變化，會使不同相位的信號在接收端形成疊加，反映出信號傳播距離的增加。地面移動數(shù)字電視的無線信道的參與特征就是多徑，接收的信號頻率低于發(fā)射頻率，在接收機的信號不是單一路徑，而是從許多路徑合成的相位信號。

4 數(shù)字電視解調(diào)器中的信道估計和均衡技術(shù)

4.1 恢復發(fā)送數(shù)據(jù)

在數(shù)字電視系統(tǒng)中，采用估計和均衡技術(shù)，在信道估計和均衡的任務(wù)上，能將每個子載波上的信號進行均衡技術(shù)的補償，規(guī)避信號的估計精度的影響，得到了高速移動通信的多普勒效應，獲得信道估值[4]。技術(shù)實施中注意進行信道的信號失真糾正時，對發(fā)送的數(shù)據(jù)要加以恢復，根據(jù)子載波信道上的調(diào)制數(shù)據(jù)，將信道的頻域進行特性的評級，最終使傳輸具有穩(wěn)定性。

4.2 計算信道頻域沖擊變化

為了避免傳輸?shù)男诺姥a償畸變，應對每個OFDM符號進行信道頻域的沖擊響應的變化的數(shù)值進行計算。還可以采用ICI消除技術(shù)在數(shù)字電視接受設(shè)備的快速移動的前提下，避免出現(xiàn)子載波間的嚴重干擾降低系統(tǒng)性能的情況，消除信道的變化引起的ICI。

4.3 估計不同信噪比的多普勒頻率誤差

接收OFDM符號的頻域信號，在信道沖擊的影響下，不能進行發(fā)射臺的靜止處理。必須遵照數(shù)字電視標準執(zhí)行，降低信道的頻譜的利用率。假設(shè)在OFDM符號內(nèi)進行信道的相應的沖擊，采用數(shù)據(jù)接收的方式，從頻域接收數(shù)據(jù)中，減少信道變化的ICI分量，根據(jù)不同的信噪比的多普勒的頻率的估計，提出估計誤差，通過函數(shù)模型的計算，最終解決多普勒頻率估計偏差的問題。

5 結(jié)語

在靜態(tài)多徑信道中，通過運用解調(diào)器的多載波模式、使用聯(lián)合噪聲抑制的判決反饋的信道估計技術(shù)，提高了對噪聲的抑制能力，強化了解調(diào)器中的8G85芯片的性能，說明數(shù)字電視解調(diào)芯片關(guān)鍵技術(shù)的應用是可行的。

[1]王良藩.電力光纖混合寬帶接入用戶端設(shè)備設(shè)計與實現(xiàn)[D].武漢:武漢理工大學,2013.

[2]吳川.數(shù)字電視解調(diào)芯片關(guān)鍵技術(shù)研究[D].復旦:復旦大學,2011.

[3]李晶晶.地面數(shù)字電視接收芯片中的初始解調(diào)模塊的設(shè)計和實現(xiàn)[D].南京:東南大學,2007.

[4]龔磊.基于FPGA的OFDM收發(fā)信機的研究與實現(xiàn)[D].西安:西安電子科技大學,2013.