信号接收的数字电视论文

1无线数字电视的标准特征

在DTMB标准中，系统数据帧结构是一种4层结构，日帧由1440个分帧构成，分帧包含480个超帧，超帧则定义为一组信号帧，而信号帧是系统帧结构的基本单元，由帧头和帧体两部分组成。信息数据码流依次经过扰码随机化、前向纠错编码后进行从比特流到符号流的星座映射，再进行交织后形成基本数据块。基本数据块与系统信息组合后形成帧体，而帧体与相应的帧头（PN序列）复接为信号帧，经过基带后处理转换为基带输出信号，该信号经正交上变频转换为射频信号。帧头部分由PN序列构成，采用I路和Q路相同的4QAM调制。帧体部分包含36个符号的系统信息和3744个符号的数据，共3780个符号，其中，系统信息符号用4QAM映射为36个复符号，数据长度为3744个nQAM符号。CMMB标准中，来自上层的输入数据流经过前向纠错编码、交织和星座映射后，与离散导频和连续导频复接在一起进行OFDM调制，调制后的信号插入帧头后形成物理层信号帧，再经过基带至射频变换后发射。物理层信号每1s为1帧，划分为40个时隙，每个时隙的长度为25ms，包括1个信标和53个OFDM符号。信标包括发射机标识信号（TxID）以及两个相同的同步信号。OFDM符号由循环前缀（CP）和OFDM数据体构成。OFDM数据体长度（TU）为409.6μs，循环前缀长度（TCP）为51.2μs，OFDM符号长度（TS）为460.8μs。发射机标识信号、同步信号和相邻OFDM符号之间，通过保护间隔（GI）相互交叠，保护间隔的长度（TGI）为2.4μs。

而关于DVB-T，是指利用开路地面传输媒介进行MPEG-2数字电视传输的标准，使用COFDM码分正交频分复用的信道调制技术，同时伴随着强大的纠错码，达到频谱利用效率与传输可靠性的平衡。COFDM信道调制编码技术提供两种子载波数量(2k和8k模式)、3种调制方式、4种保护间隔。DVB-T系统的信号以68个OFDM字符为一帧，每四帧构成一个超帧。每一个OFDM字符在8k模式下有6817个载波，在2k模式下有1705个载波，定义传输时间为TS，它由两部分构成，一部分为有用传输时间TU，另一部分为保护间隔Δ，每一帧中的字符由0〜67按序排列，每一帧中发送有用数字电视数据、导频（离散导频和连续导频）和传输参数信令（TPS）。表1列出了几种制式的OFDM符号的外部射频特征。

2基于OFDM符号特征的数字电视制式识别

在几种地面无线数字电视标准的帧结构中，OFDM符号作为最基本的单元承载着可以区别的一些外部特征。正交多载波调制技术把高速的数据流通过串/并变换，分配到速率相对较低的若干个频率子信道中进行传输，分别调制一路独立的数据信息,调制之后将若干个子载波的信号相加同时发送。每个OFDM符号是多个经过相移键控(PSK)或正交幅度调制(QAM)的子载波信号之和。根据表1列出的几种制式的外部特征，明显地在导频部分区别最大。对不同的数字电视制式，连续导频在OFDM符号中的子载波具有不同的位置，而离散导频则具有不同的子载波间隔特点。如DVB-T标准的OFDM符号中，离散导频等间隔为12，其功率为16/9,而传输数据的功率为1,而且离散导频数目很多,因此还可根据功率特性判断符号制式类型。与此类似，CMMB制式中离散导频间隔则为8等。

另外，由于CMMB标准中用于承载广播系统控制信息的控制逻辑信道采用BPSK进行调制，因此，若OFDM子载波中有BPSK信号，则可归类为CMMB标准。而DTMB标准和DVB-T标准可根据是否存在4QAM调制进行区分，因为在DTMB中信号帧的帧头采用的是4QAM调制，在DVB-T中不存在这种调制。OFDM复等效基带信号可以利用离散傅立叶逆变换（IDFT）的方法来实现。由于在数字调制信号中，星座图与调制类型有一一对应的关系，能同时反映PSK和QAM调制信号及其调制阶数的差别。得到OFDM子载波的调制信息后，可根据3种无线数字电视标准载波的调制特点，结合连续导频和离散导频的位置与幅度信息，对所测信号进行归类。基于OFDM符号的上述基本特征，我们在一个硬件实验平台上把相应的处理算法代码写入FPGA和DSP，成功地实现了对3种地面数字无线电视制式的识别。

3信号接收平台与分选识别实验

选用的硬件实验平台采用ADC+FPGA+DSP+网口的实现结构，由于这些器件都具有可配置或可编程的特点，因此该结构具有较好的通用性和灵活性,实物照片见图1。实验平台前端与射频模拟前端相连接，后端与计算机通过网口进行数据和指令交换，本课题通过对实际的地面无线数字电视信号进行接收识别，杭州地区分别在530MHz/706MHz/714MHz频率上测得CMMB、DVB-T、DTMB的识别结果，并在如图2所示的人机操作界面上予以显示。除了本课题的应用外，还可以利用该结构搭建一个数字化接收机，构成新的系统。

作者：汪立新蒋加幸单位：杭州电子科技大学通信工程学院杭州市无线电管理局