信號(hào)接收的數(shù)字電視論文范文

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1無線數(shù)字電視的標(biāo)準(zhǔn)特征

在DTMB標(biāo)準(zhǔn)中，系統(tǒng)數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)是一種4層結(jié)構(gòu)，日幀由1440個(gè)分幀構(gòu)成，分幀包含480個(gè)超幀，超幀則定義為一組信號(hào)幀，而信號(hào)幀是系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)的基本單元，由幀頭和幀體兩部分組成。信息數(shù)據(jù)碼流依次經(jīng)過擾碼隨機(jī)化、前向糾錯(cuò)編碼后進(jìn)行從比特流到符號(hào)流的星座映射，再進(jìn)行交織后形成基本數(shù)據(jù)塊。基本數(shù)據(jù)塊與系統(tǒng)信息組合后形成幀體，而幀體與相應(yīng)的幀頭（PN序列）復(fù)接為信號(hào)幀，經(jīng)過基帶后處理轉(zhuǎn)換為基帶輸出信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)正交上變頻轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)。幀頭部分由PN序列構(gòu)成，采用I路和Q路相同的4QAM調(diào)制。幀體部分包含36個(gè)符號(hào)的系統(tǒng)信息和3744個(gè)符號(hào)的數(shù)據(jù)，共3780個(gè)符號(hào)，其中，系統(tǒng)信息符號(hào)用4QAM映射為36個(gè)復(fù)符號(hào)，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為3744個(gè)nQAM符號(hào)。CMMB標(biāo)準(zhǔn)中，來自上層的輸入數(shù)據(jù)流經(jīng)過前向糾錯(cuò)編碼、交織和星座映射后，與離散導(dǎo)頻和連續(xù)導(dǎo)頻復(fù)接在一起進(jìn)行OFDM調(diào)制，調(diào)制后的信號(hào)插入幀頭后形成物理層信號(hào)幀，再經(jīng)過基帶至射頻變換后發(fā)射。物理層信號(hào)每1s為1幀，劃分為40個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙的長(zhǎng)度為25ms，包括1個(gè)信標(biāo)和53個(gè)OFDM符號(hào)。信標(biāo)包括發(fā)射機(jī)標(biāo)識(shí)信號(hào)（TxID）以及兩個(gè)相同的同步信號(hào)。OFDM符號(hào)由循環(huán)前綴（CP）和OFDM數(shù)據(jù)體構(gòu)成。OFDM數(shù)據(jù)體長(zhǎng)度（TU）為409.6μs，循環(huán)前綴長(zhǎng)度（TCP）為51.2μs，OFDM符號(hào)長(zhǎng)度（TS）為460.8μs。發(fā)射機(jī)標(biāo)識(shí)信號(hào)、同步信號(hào)和相鄰OFDM符號(hào)之間，通過保護(hù)間隔（GI）相互交疊，保護(hù)間隔的長(zhǎng)度（TGI）為2.4μs。

而關(guān)于DVB-T，是指利用開路地面?zhèn)鬏斆浇檫M(jìn)行MPEG-2數(shù)字電視傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，使用COFDM碼分正交頻分復(fù)用的信道調(diào)制技術(shù)，同時(shí)伴隨著強(qiáng)大的糾錯(cuò)碼，達(dá)到頻譜利用效率與傳輸可靠性的平衡。COFDM信道調(diào)制編碼技術(shù)提供兩種子載波數(shù)量(2k和8k模式)、3種調(diào)制方式、4種保護(hù)間隔。DVB-T系統(tǒng)的信號(hào)以68個(gè)OFDM字符為一幀，每四幀構(gòu)成一個(gè)超幀。每一個(gè)OFDM字符在8k模式下有6817個(gè)載波，在2k模式下有1705個(gè)載波，定義傳輸時(shí)間為TS，它由兩部分構(gòu)成，一部分為有用傳輸時(shí)間TU，另一部分為保護(hù)間隔Δ，每一幀中的字符由0〜67按序排列，每一幀中發(fā)送有用數(shù)字電視數(shù)據(jù)、導(dǎo)頻（離散導(dǎo)頻和連續(xù)導(dǎo)頻）和傳輸參數(shù)信令（TPS）。表1列出了幾種制式的OFDM符號(hào)的外部射頻特征。

2基于OFDM符號(hào)特征的數(shù)字電視制式識(shí)別

在幾種地面無線數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的幀結(jié)構(gòu)中，OFDM符號(hào)作為最基本的單元承載著可以區(qū)別的一些外部特征。正交多載波調(diào)制技術(shù)把高速的數(shù)據(jù)流通過串/并變換，分配到速率相對(duì)較低的若干個(gè)頻率子信道中進(jìn)行傳輸，分別調(diào)制一路獨(dú)立的數(shù)據(jù)信息,調(diào)制之后將若干個(gè)子載波的信號(hào)相加同時(shí)發(fā)送。每個(gè)OFDM符號(hào)是多個(gè)經(jīng)過相移鍵控(PSK)或正交幅度調(diào)制(QAM)的子載波信號(hào)之和。根據(jù)表1列出的幾種制式的外部特征，明顯地在導(dǎo)頻部分區(qū)別最大。對(duì)不同的數(shù)字電視制式，連續(xù)導(dǎo)頻在OFDM符號(hào)中的子載波具有不同的位置，而離散導(dǎo)頻則具有不同的子載波間隔特點(diǎn)。如DVB-T標(biāo)準(zhǔn)的OFDM符號(hào)中，離散導(dǎo)頻等間隔為12，其功率為16/9,而傳輸數(shù)據(jù)的功率為1,而且離散導(dǎo)頻數(shù)目很多,因此還可根據(jù)功率特性判斷符號(hào)制式類型。與此類似，CMMB制式中離散導(dǎo)頻間隔則為8等。

另外，由于CMMB標(biāo)準(zhǔn)中用于承載廣播系統(tǒng)控制信息的控制邏輯信道采用BPSK進(jìn)行調(diào)制，因此，若OFDM子載波中有BPSK信號(hào)，則可歸類為CMMB標(biāo)準(zhǔn)。而DTMB標(biāo)準(zhǔn)和DVB-T標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)是否存在4QAM調(diào)制進(jìn)行區(qū)分，因?yàn)樵贒TMB中信號(hào)幀的幀頭采用的是4QAM調(diào)制，在DVB-T中不存在這種調(diào)制。OFDM復(fù)等效基帶信號(hào)可以利用離散傅立葉逆變換（IDFT）的方法來實(shí)現(xiàn)。由于在數(shù)字調(diào)制信號(hào)中，星座圖與調(diào)制類型有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，能同時(shí)反映PSK和QAM調(diào)制信號(hào)及其調(diào)制階數(shù)的差別。得到OFDM子載波的調(diào)制信息后，可根據(jù)3種無線數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)載波的調(diào)制特點(diǎn)，結(jié)合連續(xù)導(dǎo)頻和離散導(dǎo)頻的位置與幅度信息，對(duì)所測(cè)信號(hào)進(jìn)行歸類。基于OFDM符號(hào)的上述基本特征，我們?cè)谝粋€(gè)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上把相應(yīng)的處理算法代碼寫入FPGA和DSP，成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)3種地面數(shù)字無線電視制式的識(shí)別。

3信號(hào)接收平臺(tái)與分選識(shí)別實(shí)驗(yàn)

選用的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用ADC+FPGA+DSP+網(wǎng)口的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，由于這些器件都具有可配置或可編程的特點(diǎn)，因此該結(jié)構(gòu)具有較好的通用性和靈活性,實(shí)物照片見圖1。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)前端與射頻模擬前端相連接，后端與計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)口進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令交換，本課題通過對(duì)實(shí)際的地面無線數(shù)字電視信號(hào)進(jìn)行接收識(shí)別，杭州地區(qū)分別在530MHz/706MHz/714MHz頻率上測(cè)得CMMB、DVB-T、DTMB的識(shí)別結(jié)果，并在如圖2所示的人機(jī)操作界面上予以顯示。除了本課題的應(yīng)用外，還可以利用該結(jié)構(gòu)搭建一個(gè)數(shù)字化接收機(jī)，構(gòu)成新的系統(tǒng)。

作者：汪立新蔣加幸單位：杭州電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院杭州市無線電管理局