数字电视地面广播帧同步及均衡器技术研究

论文摘要

最近几年来,数字电视受到越来越多的关注。非常多的大学、公司涉足到数字电视领域。我国于2006年8月,公布了数字电视地面传输国家标准,并于2007年8月强制实行。随着奥运会的逐渐临近,数字电视地面传输将很快得到普及。研究数字电视地面广播接收系统对推动数字电视产业发展,促进国家高科技产业发展具有重大意义。在无线通信系统中,信道多径引入了码间干扰。通常使用均衡器技术来消除码间干扰。判决延时参数是自适应均衡器中一个非常重要的参数,合理选择判决延时参数将提高均衡器输出信噪比。本文探讨了有限长判决反馈均衡器判决延时参数的选择问题。同时,均衡器的判决延时参数是由帧同步模块来控制调节的。在数字电视地面传输国家标准中,共定义了三种信号帧帧头格式:PN420,PN595,PN945。在接收机中,必须首先完成帧同步,才能进行后续的定时恢复、载波恢复以及均衡等功能。本文以中国数字电视地面广播传输标准为背景,研究了帧同步技术。本文简要介绍了数字电视的发展,各种系统的帧结构和调制方式,对数字接收机的基本结构进行了介绍。详细介绍了均衡器技术以及最优判决延时参数选择算法。同时,介绍了国标中的结构。重点研究了均衡器判决延时的最佳选择问题以及国标中帧同步技术。在此基础上,本文主要有2点贡献:第一个创新点在于探讨了判决延时参数对均衡器性能的影响,并针对特定信道给出一个新的判决延时参数选择方案,在仿真平台进行均衡器仿真,证明本方案能够有效提高均衡器性能;本文的另一个贡献是提出了一系列针对国标中帧头模式的帧同步算法。通过对各种恶劣信道的测试,最终给出有效算法。测试证明,该帧同步算法在各种信道条件下鲁棒,大大提高接收机性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 数字电视概述
• 1.1.1 数字电视的优点和主要特征
• 1.1.2 数字电视的分类
• 1.1.3 国外数字电视广播传输标准介绍
• 1.1.4 我国数字电视发展概况
• 1.2 几种主要的数字电视标准的帧结构和调制方式
• 1.3 本文的主要工作
• 2 数字电视地面广播传输国家标准以及接收技术
• 2.1 国标中的帧结构
• 2.1.1 PN420
• 2.1.2 PN595
• 2.1.3 PN945
• 2.2 接收机结构
• 2.2.1 信号的下变频
• 2.2.2 帧同步
• 2.2.3 载波恢复模块
• 2.2.4 定时同步模块
• 2.2.5 均衡
• 2.2.6 信道解码
• 2.3 帧同步与均衡器的关系
• 2.4 本章小结
• 3 数字电视地面广播传输系统中的帧同步技术
• 3.1 相关器
• 3.2 帧同步
• 3.2.1 PN 模式识别
• 3.2.2 PN595 模式识别
• 3.2.3 PN420 模式识别
• 3.2.3.1 PN420 规律
• 3.2.3.2 已有的码捕获算法
• 3.2.3.3 码捕获改进算法一
• 3.2.3.4 码捕获改进算法二
• 3.2.4 PN945 模式识别
• 3.2.4.1 PN945 规律
• 3.2.4.2 已有的码捕获算法
• 3.3 FPGA 实现帧检测
• 3.3.1 系统框图
• 3.3.2 相关器模块
• 3.3.3 码捕获模块
• 3.3.4 相关系数生成模块
• 3.3.5 多种信道下的捕获情况
• 3.4 本章小结
• 4 数字接收机中均衡器判决延时参数的选择
• 4.1 时域均衡器原理
• 4.1.1 判决反馈均衡器结构
• 4.1.2 自适应均衡器抽头更新算法LMS
• 4.2 均衡器判决延时参数分析
• 4.2.1 理论分析
• 4.2.2 特定信道下，判决延时参数的选择算法
• 4.3 本章小结
• 5 数字电视接收机帧同步及均衡器判决延时参数仿真
• 5.1 无线仿真系统框架
• 5.1.1 帧同步模块
• 5.1.2 均衡器模块
• 5.1.3 帧同步模块对均衡器判决延时参数的调整
• 5.2 判决延时参数仿真
• 5.3 仿真结果分析
• 5.4 本章小结
• 6 本文总结
• 参考文献
• 附录1 PN420 初始相位
• 附录2 PN945 初始相位
• 附录3 码捕获测试用信道模型
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文