數字電視解調芯片關鍵技術研究

韋程天

在高速移動的信道環境中，數字電視解調器的性能，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方案對性能進行優化。

1 數字電視解調技術概述

1.1 數字電視解調技術中的關鍵技術

數字電視采用了視頻和音頻的壓縮解碼技術，可以進行標準的、清晰度高的數字電視傳送，在有限的帶寬中，傳輸的數字電視套數較多。目前，采用產業布局的方式，數字電視擁有了行業標準和數字電視產業的發展態勢，在數字電視解調系統中，數字信號的同步成為解調器的關鍵技術。

1.2 同步性能的問題及對策

同步性能決定了數字電視解調器的性能，這些在收信天線位置產生的信號，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，地面傳輸的數字電視解調系統，可以采用同步算法設計，充分考慮接收設備的穩定和可靠性，實現幀同步移動技術，接收或進行數字電視地面固定接收，對抗多徑的衰落信道產生多普勒的效應[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構系統定位，其產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系統。接收解調系統具有數字通信系統的基本框架，能消除多徑衰落信道對接收數據的影響，地面傳輸的數字電視解調系統的運行過程中，會受到阻礙物的反射，致使實際達到天線的信號不穩定，導致產生地表傳播效果不佳，不能成功接收解調信號等問題。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的過程中信道噪聲和多徑衰落的影響，出現多徑衰落的現象，導致信號多徑接收失敗。

2 數字電視接收解調器的體系結構

2.1 整治信道解碼幀同步偏差

在信源輸入及信道的編碼、數字的解調方面，用到的設備包括信道解碼器和數字解調器,對調制的數字信號的編碼數據進行信道解碼，數字電視解調器的調制方式、編碼方式，都要經過信道環境的檢測，如果環境惡劣，不能產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結果。

2.2 正確進行后續數據解調

作為數字通信系統的一個基本框架機構，數字電視系統運行過程中，采用接收的傳播方式，要注意信道失真的影響，通過補償，正確地進行后續數據的解調，避免單載波的調制系統受到錯誤序列的影響，保證發射機的信號發送正常。

3 數字電視接收解調器體系結構

3.1 糾正信道環境偏差

影響接收解調系統性能的關鍵因素，包括數字調制和信源輸出部分，數字電視的解調器主要任務是完成對數字信號的解調，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據，然后讓其接受數字電視解調器的調制。在編碼方式上，數字調制信號的信道環境會造成信號惡化，包括同頻干擾、多徑衰落、多普勒頻率變化等，這些干擾將會使數字電視解調產生變化。通過解調系統的設置，能夠降低未指參數的影響，可以根據信道環境造成的惡化情況，進行偏差糾正。

3.2 使用調諧器進行載波解調

在接收機中采用發送機同頻的方式進行載波解調，由于接收機和發送機在相位上不同步，因此，信號經過傳輸信道，會產生傳播延遲，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，精度會產生偏差[3]。載波的偏差在解調時，需要在模擬前端使用調諧器

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 數字電視解調器中的信道估計和均衡技術

4.1 恢復發送數據

在數字電視系統中，采用估計和均衡技術，在信道估計和均衡的任務上，能將每個子載波上的信號進行均衡技術的補償，規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]。技術實施中注意進行信道的信號失真糾正時，對發送的數據要加以恢復，根據子載波信道上的調制數據，將信道的頻域進行特性的評級，最終使傳輸具有穩定性。

4.2 計算信道頻域沖擊變化

為了避免傳輸的信道補償畸變，應對每個OFDM符號進行信道頻域的沖擊響應的變化的數值進行計算。還可以采用ICI消除技術在數字電視接受設備的快速移動的前提下，避免出現子載波間的嚴重干擾降低系統性能的情況，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，不能進行發射臺的靜止處理。必須遵照數字電視標準執行，降低信道的頻譜的利用率。假設在OFDM符號內進行信道的相應的沖擊，采用數據接收的方式，從頻域接收數據中，減少信道變化的ICI分量，根據不同的信噪比的多普勒的頻率的估計，提出估計誤差，通過函數模型的計算，最終解決多普勒頻率估計偏差的問題。

5 結語

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

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

[2]吳川.數字電視解調芯片關鍵技術研究[D].復旦:復旦大學,2011.

[3]李晶晶.地面數字電視接收芯片中的初始解調模塊的設計和實現[D].南京:東南大學,2007.

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