下一代地面数字电视

下一代地面数字电视（精选5篇）

下一代地面数字电视 篇1

总的来说, 我国对这项技术的发展时间还比较短, 尽管在发展的过程中我国采用了较为新颖的系统和装备, 但是在社会不断发展的过程中, 长时间不进行更新的地面数字电视广播这项技术也出现了一些问题。这就需要我国在原有的基础上开发下一代地面数字电视广播系统, 解决之前存在的系统问题。在现在我国各项事业的进行都需要使用这项技术手段, 在对这项技术手段进行合理的预计过程中发现在这项技术手段上的模拟电视频段的用途并不是特别大, 可以想象在接下来的几年对这项技术手段进行改善的过程中, 可能会取消模拟电视频段的应用, 采用先进的信道方式进行系统的更新。

1 灵活填充的TPFB序列帧结构

众所周知电视节目的形成是依靠每一帧图片的连接而形成的。这就需要对制作电视节目的过程中, 对自身的帧结构进行全面的考虑。总的来说, 目前进行的帧结构布置主要采用填充频域进行的, 在填充的过程中还需要对TPFB进行全面的考虑。而且由于频谱效率本身就具备差异性, 这也就从侧面决定了系统采用的填充模式也是不同的。DTPFB的执行参数主要是通过发射机和接收机的数据决定的。除此之外还可以采取每个超帧中所反映的主要信息进行决定的。在对这两者之间进行比较可以清楚的看出, 这种采取每个超帧的方式进行DTPFB参数的确定, 相比于前者有更加良好的灵活性。

也就是说这种采用发射机和接收机的数据方式来确定DTPFB相应参数的方法更适用于我国目前的地面数字电视广播。但是这也并不是说后者就完全没有优点, 在进行比较的过程中还清楚的发现后者具有良好的频谱效率, 这就决定了这类超帧的结构方式在广播系统中有非常广泛的应用。在进行采样的过程中可以清楚的了解到, DTPFB与系统的多普勒能力之间是以一种正比的关系存在, 也就是说在DTPFB内部的进行性变弱或者分布比较松散的情况下, 就会导致整个系统内部的多普勒能力发生下降。反之, 则多普勒能力就会上升。因此在进行这项技术手段操作的过程中, 就需要对结构需求的多普勒能力进行全面的考虑, 灵活的使用超帧填充的方法, 进一步促使这种地面数字电视广播自身存在的能力发挥最大的好处。

2 分集

2.1 发射分集。

在系统的长时间使用就会导致系统的内部出现问题和故障, 因此这就需要采用合理有效的方法对系统自身出现的故障进行全面的研究和解决。而且在这项结束的发展过程中, 单频网是可以通过特殊的方法对自身的频谱效率进行改变的, 只有这样才能从根本的角度上减少布网的费用消耗。但是在使用的过程中, 单频网的同一个接收机可能会出现接受相同发射机的信号, 造成重复接收的情况, 对信号的性能方面没有办法良好的保持。在这种情况的发生下, 就需要通过发射分集进行合理的解决。

2.2 仿真结果。

采用计算机仿真去验证所提出的发射分集的系统性能, 其中系统参数和文献中一样, 采用64QAM和0.6的码率。当信道频域平坦, 而时域变化很快时 (例Brazil-A信道, 最大多普勒频移为100 Hz) , 采用空频信道估计方法;当信道时域变化很慢, 而频域选择性比较强时 (例ITU-Vehicular B信道, 最大多普勒频移为10 Hz) , 采用空时信道估计方法。

3 多级业务支持

为了更好地利用宝贵的频谱资源, 地面数字电视广播系统亟需承载各种多媒体广播服务。在ISDB-T中, 移动电视业务占据了传统广播电视业务残余的频带, 同时也调研了很多其他的移动电视业务支持方式。最近, DVB-T2标准提出采用物理层管道, 支持可配置的地面和移动数字电视传输业务。通过选择帧结构、信道编码、星座映射和交织模式, 现在的DTMB系统可以在一个射频通道里面传输所有的电视节目。

下一代DTMB系统将适应除传统电视业务外的很多应用类型, 例如数字广播、IPTV和移动电视服务等, 同时也可以支持未来的能源节约型广播系统。在COFDM中, 由于时频两维插人了连续导频和离散导频, 子载波不能分片, 所以这就导致了DVB-T2系统中PLP分配比较复杂。TDS-OFDM系统向保护间隔中插人了训练序列, 使帧体中的子载波可以完整地分片。

时频域分片由一个或几个连续OFDM块中的几个子载波组成, 这就给出了基本的负荷单元。通过灵活的时频域资源块分配, 新的多业务广播方法可以提供后面的复用模式, 以传输不需要Qo S的各种业务。这些业务包括:a.时分复用 (TDM) , 其中业务占据某些OFDM块的所子片。b.频分复用 (FDM) , 其中业务占据了特定频带的所有子片。c.频域跳频复用 (FHDM) , 其中业务通过预定义的跳频格式, 跳频覆盖一系列的跳频子片。d.以上3种模式的混合。

4 广播回传信道

传统的地面数字电视广播系统只提供下行广播信道和单向业务模型。但是, 这并不符合消费者对数字电视业务的需求。交互电视 (ITV) 可以提供更多的业务模式, 例如TV商店、远程投票、电视点播、电视商务等, 但是真正的交互式业务需要基站和用户终端之间进行双向的交互。

5 时频定位

与全球定位系统 (GPS) 相比, 地面数字电视广播信号是一种较好的位置信息获取途径, 这是因为他的开销较少, 而信号接收较强。美国ATSC标准的定位精度可以达到数米, 欧洲DVB-T的定位精度可以达到几分米四。总的来说, OFDM信号的定位机制可以分为两类。第一种是基于时间同步的方法, 其复杂度较低但精度较差。第二种采用更好的解决方法, 该方案基于MUSIC算法, ML算法或者MP算法。其精度较高, 但非常复杂。因为下一代DTMB系统的帧结构和TPFB序列的采用, 可以采用高性能、低复杂度的时频定位算法。

结束语

目前由于我国的地面数字电视广播的发展有了一定的创新, 这就需要对在其中涉及的技术手段有一个全面的了解, 这样仅仅能够促使整个系统能够得到更好的创新, 还能够减少地面数字电视广播在更新的过程中发生的损坏。在对这项技术手段的研究过程中, 发现这种手段所具备的技术并不是简单的几个方面, 而是具有多个方面关键技术。这些技术只有在相互合作的过程中才能将地面数字电视广播的创新更好的进行下去, 进一步为我国的地面数字电视广播的创新和改善提供合理有效的技术保障。

参考文献

[1]杨知行.中国地面数字电视标准及技术发展[J].广播电视信息, 2010 (5) .

[2]龚翼山, 魏春华.我国地面数字电视传输技术[J].湖南农机, 2011 (1) .

[3]刘志飞, 潘长勇, 杨知行.复杂地形地貌下的单频网组网技术[J].电视技术, 2011 (8) .

[4]杨抒文, 王劲涛, 潘长勇, 杨知行.DTMB系统信道编码调制芯片的优化实现[J].清华大学学报 (自然科学版) , 2010 (1) .

地面数字电视新契机 篇2

解决国标后遗症

《通知》显示，国家将对数字电视地面广播传输标准配套标准研究制定、地面数字电视单频网应用示范网络建设，支持AVS、DRA的数字电视接收机等项目提供每项500万元以上的财政补贴。根据该《通知》，今后地面数字电视研发及产业化工作主要有三个重点：一是数字电视地面广播传输标准配套标准研究制定；二是地面数字电视单频网应用示范网络建设。选择有条件、有特点的地区建设地面数字电视单频网应用示范网络，探索合理的运营模式，为大规模推动地面数字电视播出夯实基础；三是关键产品研究开发与产业化。

据悉，此次地面数字电视的规划范围之大，扶持力度之强前所未有，而且可以保证扶持范围在向整个地面数字电视产业链的上下游扩展，显示了极大的拓展性。与之相呼应的是，在6月26日举行的“2009地面数字电视市场推进高峰论坛”上，国家广播电视规划院无线所所长李熠星表示，不久之后将会发布单频网、实施指南、相对评价标准等一系列地面数字电视国家标准，接收机等其他部分标准的研究进程也将加快。这意味着在数字电视地面传输国家标准发布以来，地面数字电视国标制定进展缓慢的情况将很快得以改观。地面数字电视各项国标的全面出台也必然会大大加速该产业的成熟度与发展进程。

2006年数字电视传输国标确定。清华大学的多载波方案和上海交大的单载波方案中标并被要求进行融合。而出局的STIMI标准则发展为如今的CMMB，成为移动多媒体广播的行业标准，并迅速成为广电关注和投入的重点。在很多地方的CMMB发展过程中，CMMB的频率资源保证更是被放到了优先保证的位置。此外，根据当时国家广电总局的规划，地面数字电视主要的应用范围，尤其是在城区车载和户外电视等领域，严禁进行加密播出，以保证其公益性质，并还陆续处罚过一些违规发展的地方广电部门。这种情况下，车载和户外电视有限的市场容量也在一定程度上抑制了各地广电对地面数字电视的投入热情。

“可以说是高清使得地面数字电视迎来了又一次发展契机。”清华大学数字电视技术研究中心博士王劲涛表示。随着国家高清电视策略的逐步清晰，大力发展地面高清数字电视被确定为迈向高清普及的第一步。据李熠星透露，根据目前的规划，在今后数年时间内，除各地省会和计划单列市实现地面高清覆盖外，地级城市也要进行地面标清同播，最终目标是全国90%以上人口都能通过地面数字电视的方式收看高清频道。

农村市场率先启动

据了解，目前北京地区通过机顶盒或者一体机可以收看到8套节目，其中高清节目两套，今后还有可能再增加两套高清节目。传输方式上单载波和多载波同时播出，以实现优势互补。伴随着地面高清电视的发展，一体机、USB电视棒等地面数字电视设备开始热销。据上海高清市场营销部总经理王延峰介绍，目前已有东芝、LG、TCL、创维等一大批厂家与上海高清合作推出了地面高清数字电视一体机，实际市场销售情况还都不错。他认为未来以机顶盒、一体机为代表的高清终端市场会成为企业一项主要收入来源。

王劲涛认为，高清市场尤其是城市的高清市场成熟还需要时间，因为受政策和技术制约，一体机、机卡分离等一系列的相关标准至今还不成熟，受此影响，终端价格还是过高。北京电视台高级工程师郑督则表示，由于担心与有线电视发生冲突，地面数字电视的节目源偏少，这也是制约地面数字电视发展的另一因素。

不过，不论是上海高清还是清华方面，都对地面数字电视在广大农村地区和城乡接合部的发展前景十分看好，并均早已有所动作。据了解，目前全国约3.78亿户家庭中，有近两亿家庭特别是农村家庭仍然需要依靠地面无线方式收看电视节目。即使直播星能解决相当部分农村家庭的看电视需求，却无法解决当地政府和人民的本地化节目传播与收视需求。因此，在“村村通”市场中，地面数字电视仍然是具有竞争力的解决方案。

王延峰表示，从2005年开始上海高清就开始进入“村村通”市场，截止2008年年底，其“神州家家通”地面数字电视解决方案进入安徽、河南、湖南等全国十余个省市，开通地面数字的地区20余个，用户数达到百万，一般可以收看到40－50套節目。与上海高清相比，清华方面由于在技术推广与运营化体制上存在差异，并未组建相应的下属公司，而是通过合作企业为主体进行市场推广，也进入了一些地区的“村村通”工程中，但用户数量较上海高清偏少，相关企业正在加入推动这一市场的开发力度。

国家发改委在《通知》中提出地面数字电视要探索合理的运营模式，这意味着今后地面数字电视在满足公益服务基础上很有可能可以开发各类增值收费业务。这将在某种程度上刺激各地的投入积极性。王延峰表示，通过与各地广电部门之间的合作探索，上海高清“神州家家通”发展到现在已经不仅仅是一个技术解决方案，同时也是一个商业解决方案。根据他们的经验，在一个中西部县级地区，用户数量只要能发展到两万户以上，地面数字电视依靠基本收视费在2－3年内就可实现盈利，何况还有增值业务收入。在农村和城乡集合部市场如此，如果可以全面进入城市，地面数字电视的潜能将会被极大地激发出来。

下一代地面数字电视 篇3

2006年,中国公布了自己的地面数字电视广播标准,以下简称为(DTMB)[1]。DTMB系统使用了很多通信界最新的技术成果。测试结果表明,DTMB的系统性能要优于欧洲的DVB-T标准[2]、美国的ATSC标准[3]和日本的ISDB-T标准[4]。在中国,已经有非常多的城市使用了DTMB系统。2007年6月,香港在经过严格的场地测试和性能评估以后,宣布使用DTMB作为地面数字电视传输标准。2009年8月,澳门也采用了DTMB系统进行数字电视信号的广播。2009年,国家广电总局开始在中国360个主要的城市构建DTMB网络。预计到2012年,将会有2 077个国家或城市采用DTMB标准。

最近,欧洲公布了第二代地面数字电视传输标准DVB-T2,解决了在DVB-T应用和建网时发现的问题[5]。与DVB-T相比,DVB-T2在系统性能、频谱效率和支持多媒体业务方面都有很大的改进。同时,DVB-T2的系统性能也要优于现有的DTMB系统。另外,ATSC-M/H也已经完成[6]。考虑到在2015年,中国将会关闭模拟电视频段,可以预计,在未来将会有更多的商业需求,更有效地利用这些被空出的频段。为了更好地改善频谱效率,为多媒体业务提供支持,使DTTB网络达到较高的能量效率,提供搭建单频网的能力,北京数字电视国家工程实验室已经开始了下一代DTMB系统的研发。下一代地面数字电视广播系统包括但不限于以下的技术领域:改进的帧结构,发射分集和在SFN中的应用,先进的信道估计和调制机制,多业务支持,广播回传信道的解决方案,时频域定位设计等。

1 灵活填充的TPFB序列帧结构

图1给出了一个TDS-OFDM的帧结构,它由反傅里叶变换数据块和帧头两部分组成。帧头由长度为M的时域填充的频域二值序列(TPFB)构成,每个帧头可以由1个TSFB序列时序列(STPFB)构成,或者由连续TPFB序列(DTPFB)构成。每K个帧组成1个超帧,其中K大于1。第1个帧通常采用DTPFB填充。接下来的K-1个帧可以采用STPFB或者DTPFB填充。

基于不同的频谱效率的需求,系统可以采用不同的DTPFB填充模式。指示DTPFB的参数可以由发射机和接收机事先约定,也可以通过每个超帧的信息头来确定。显然后者的灵活性更高,可以应用于点对点的无线通信环境。前者有更高的频谱效率,因此推荐在广播系统中使用。基于采样定理,当DTPFB变稀疏时,系统对多普勒的能力也会下降。相反,当每帧都采用DTPFB序列填充时,对多普勒扩展的处理能力达到最大。因此,这种情况应用于有着大多普勒扩展和严重的多径衰落的情况,反之则采用稀疏的DTPFB。灵活的帧头填充机制,使系统获得了在频谱利用率和抗多普勒扩展能力之间折中的能力。

2 分集

2.1 发射分集

地面数字电视广播网络必须在多径衰落的环境下,支持固定和移动接收。信号经历的信道可能有频率选择性衰落或多普勒扩展。众所周知,单频网(SFN)可以改善频谱效率,减少布网费用,但在单频网中,同一个接收机可能会收到多个发射能量几乎相同的发射机信号[7]。这些信号能导致显著的性能恶化,因为在这种情况下,信道可能会经历深衰落。发射分集可以较好地解决这个问题[8]。

为了能够得到发射分集,需要得到各个发射天线的信道估计和相应的空时或者空频编码。两天线的系统模型如图2所示。作为一种简单的最大似然比(ML)解调算法,空时块编码(STBC)机制已经得到广泛的研究。它首先由Alamouti[9]提出,并有Tarokh,Jafarkhani和Calderbank[10]继续研究。其中,这些编码的重要性质体现在传输矩阵中每两列的正交性。因此,传输符号可以独立解码,而不是联合解码。STBC编码器将数据符号[X1,X2]映射到天线1上,将[X2*,-X1*]映射到天线2上。其中(·)*表示复共轭。

图3所示是提出的双天线发射分集系统的帧结构。DTPFB是一种时频正交的结构。在频域上,STPFB序列P从天线1发出,P=[C1,C2,…,Ck-1,Ck,…,CM-1,CM],同时P⊥=[C1,-C2,…,-Ck-1,Ck,…,CM-1,-CM]从天线2发出。实际上,当P确定后,在保证正交的同时,P⊥有很多种选择,从中选出具有最低PAPR的那个。在2个相邻的子载波中,P和P⊥是相互正交的。在时域上,假设在2个相邻的时隙中,DTPFB序列[P,P]分别从天线1发出,[P⊥,P⊥]或[-P⊥,P⊥]分别从天线2发出,能容易地看出,在2个相邻时隙中,序列是相互正交的。到此,可以利用上述方法构造时频正交的TPFB序列。

为了便于分析,分析频域正交的2个序列。记发射天线i到接收天线j的信道频域响应为Hij(i,j=1,2),结合上述所提出的帧结构,有2种方法去进行信道估计。

1)空频信道估计

当信道频域平坦时,可假设H1=H11≈H12,H2=H21≈H22。设相邻的2个子载波上,天线1发送[C1,C2],天线2发送[C1,-C2],忽略噪声的影响,接收信号可以写为

则信道可以计算为

2)空时信道估计

当信道变化比较缓慢时,可假设Hij=Hij(k)=Hij(k+1),其中k表示第k个信号帧。设相邻的2个时隙中,天线1发送[C1,C2],天线2发送[C1,-C2],从2个连续时隙的信号帧中,可以简单计算得到信道估计

2.2 仿真结果

采用计算机仿真去验证所提出的发射分集的系统性能,其中系统参数和文献[4]中一样,采用64QAM和0.6的码率。当信道频域平坦,而时域变化很快时(例Brazil-A信道,最大多普勒频移为100 Hz),采用空频信道估计方法;当信道时域变化很慢,而频域选择性比较强时(例ITU-Vehicular B信道,最大多普勒频移为10 Hz),采用空时信道估计方法。上述2种信道的时延扩展参数如表1所示。从图4可以看出,当误码率为1×10-4时,在时间选择性信道和频率选择性信道下,提出的分集方法分别可以得到1.8 d B和4.7 d B的分集增益。

3 信道编码和调制

比特交织编码调制(BICM)技术是一种较有价值的技术。该技术具有独立的解映射损失[11]。对于传统的编码技术,例如LDPC或者Turbo码,一般使用具有格雷性质的正方形QAM星座图。与高斯符号输入相比,这种星座图会导致另外一种成型损失。具有迭代解映射和解码的BICM(BICM-ID)并没有这些缺点[12,13],他具有高误码平台,并且在不同的信道下表现差异较大,所以并没有受到很多重视。

有两种编码调制技术被选为下一代DTMB系统的候选。一是LDPC,包括LDPC编码、比特交织、正方形星座图旋转和坐标交织。另一个是采用APSK星座图、Doping码和坐标交织的BICM-ID技术。另外,为了给数据提供保护,该机制也会使用BCH外码。

3.1 LDPC机制

在LDPC中,计划采用61 440 bit长的拟循环LDPC(QC-LDPC),码率为1/2或者2/3。LDPC校验矩阵的循环矩阵大小为256×256。使用格雷编码的方形QAM星座图,包括4/16/64/256QAM,同时采用了星座交织,以取得在衰落信道下附加的分集增益。

3.2 BICM-ID机制

在LDPC技术中,解映射和解码分别进行,BICM-ID技术优化了信道编码和星座图映射,通过使用迭代解映射和解调技术将两者作为一个整体。BICM-ID的发射机示意图如图5所示。BCH编码比特依次通过卷积编码、比特交织和Doping编码[14]。其中,Doping编码是一个单位速率的两状态迭代系统码,被Pr信息中的一个被编码后的比特代替。其中Pr被称为Doping率。使用Doping码既为了消除较高的误码平台,又可以与卷积码解码器较好的匹配。通过Doping编码,信号可直接映射到星座符号上,接下来可以进行星座旋转和坐标交织[15,16]。

使用的星座图可以包括4维BPSK(4D-BPSK)或者16/64/256 APSK。使用APSK星座图在高频谱效率的情况下可以带来显著的成型增益[17]。

3.3 仿真结果

为说明所述编码调制方案的性能,需要说明如下参数。LDPC码采用的是格雷映射的64QAM,码率为2/3,码块长度为61 440 bit。BICM-ID机制使用了64APSK,码率为2/3,以及生成多项式为[7,5]的4状态非递归卷积码。Doping码采用单位速率的2状态递归系统码,Pr=30。选择一个61 440 bit的S随机交织器。64APSK的星座图需要仔细选取,如图6所示[17]。

系统在AWGN信道和随机瑞利信道中的性能如图7所示。DVB-T2中使用的LDPC码被作为比较参照。所有的方案都采用了30次迭代。在LDPC解码中采用了SPA算法。卷积码解码器采用BCJR算法,Log_MAP算法用来做解映射。从图7中可以得到,所提出的LDPC技术和DVB-T2的LDPC技术性能几乎相同,同时DICM-ID技术相比于参照,在AWGN和瑞利信道下分别有0.9~1.3 d B的增益。

4 多级业务支持

为了更好地利用宝贵的频谱资源,地面数字电视广播系统亟需承载各种多媒体广播服务。在ISDB-T中,移动电视业务占据了传统广播电视业务残余的频带[18],同时也调研了很多其他的移动电视业务支持方式[19]。最近,DVB-T2标准提出采用物理层管道[5],支持可配置的地面和移动数字电视传输业务。通过选择帧结构、信道编码、星座映射和交织模式,现在的DTMB系统可以在一个射频通道里面传输所有的电视节目。下一代DTMB系统将适应除传统电视业务外的很多应用类型,例如数字广播、IPTV和移动电视服务等,同时也可以支持未来的能源节约型广播系统。

在COFDM中,由于时频两维插入了连续导频和离散导频,子载波不能分片,所以这就导致了DVB-T2系统中PLP分配比较复杂。TDS-OFDM系统向保护间隔中插入了训练序列,使帧体中的子载波可以完整地分片。这些技术如图8所示。时频域分片由一个或几个连续OFDM块中的几个子载波组成,这就给出了基本的负荷单元。

通过灵活的时频域资源块分配,新的多业务广播方法可以提供后面的复用模式,以传输不需要Qo S的各种业务。这些业务包括:1)时分复用(TDM),其中业务占据某些OFDM块的所有子片。2)频分复用(FDM),其中业务占据了特定频带的所有子片。3)频域跳频复用(FHDM),其中业务通过预定义的跳频格式,跳频覆盖一系列的跳频子片。4)以上3种模式的混合。

因为每个业务占据了独立的物理层资源,每种业务都可以使用自适应的编码和调制机制。每种业务的资源分配和调制种类都可以通过SIH来指示。一个通过分配机制来得到多业务广播的例子如图9所示。移动业务占据了几个超帧的连续OFDM块。手持接收机也可以在TDM模式下工作。其结果是,在大部分时间都可以关闭以保证节省能量。HDTV业务和几个数据广播业务可以混在一起,使用相同的跳频格式来取得分集增益。每个业务只需要接收相应的时频资源块。这些资源块基于预定义的跳频格式,并有其独特的解调和解码机制。

5 广播回传信道

传统的地面数字电视广播系统只提供下行广播信道和单向业务模型。但是,这并不符合消费者对数字电视业务的需求。交互电视(ITV)可以提供更多的业务模式,例如TV商店、远程投票、电视点播、电视商务等,但是真正的交互式业务需要基站和用户终端之间进行双向的交互。在2002年,ETSI为交互电视公布了DVB-RCT标准[20]。提供上行回传信道解决方案,也是中国下一代DTMB系统的一部分。

采用回传信道的地面数字电视广播系统如图10所示。在这个系统模型中,基站和用户终端之间存在两个信道,下行和上行交互信道,其中下行信道包括传统的广播链路和上行交互链路。下行信道可为所有用户提供同步和必要的信息。这就允许所有的用户接入网络,向BS同步传输数据。

回传系统采用多用户OFDM(OFDMA)技术。在时域上的OFDM符号,被组织为帧组、帧群并按照规则进行传输。在频域上,OFDM子载波被按照规则分成若干个子信道,每个子信道可独立承载相同或不同的业务,是每个用户能够使用的最小频域资源。资源块是最小的资源单位,是基站分配资源的最小单位。

6 时频定位

与全球定位系统(GPS)相比,地面数字电视广播信号是一种较好的位置信息获取途径,这是因为他的开销较少,而信号接收较强。美国ATSC标准的定位精度可以达到数米[21],欧洲DVB-T的定位精度可以达到几分米[22]。总的来说,OFDM信号的定位机制可以分为两类。第一种是基于时间同步的方法,其复杂度较低但精度较差[23]。第二种采用更好的解决方法,该方案基于MUSIC算法[24],ML算法[25]或者MP[26]算法。其精度较高,但非常复杂。因为下一代DTMB系统的帧结构和TPFB序列的采用,可以采用高性能、低复杂度的时频定位算法。

6.1 信号模型

在通过传输延时为τd的多径信道之后,在m个子载波上接收到的TPFB序列为

式中:Hm为信道频域响应;Wm为加性高斯噪声,其均值为0,方差为σ2;传输延时τd,由采样周期Ts进行归一化;θ=τd/Ts=θI+θF(θI是整数倍的延时,θF为分数倍的延时)。正是因为TPFB序列良好的自相关性质,其相关峰在d=θI时可以得到确定。之后,假设得到了理想信道估计和整数倍延时,可以得到

式中:Wm′为噪声项;G-lag的简化序列自相关Om为分数倍的延时估计也可以得出。

最后,定位信息的传输距离通过得出,其中c=3×108m/s,为自由空间内的光速。

6.2 计算复杂度

基于同步的定位方法复杂度为o(M),其中经典算法复杂度为o(M3),方法主要复杂在自相关序列{Z(G)}GM/2=1的计算。这可以通过2M点的FFT/IFFT算法得到。所以其计算复杂性为o(M lb M),比原有的算法要低得多。

6.3 仿真

图11给出了在AWGN信道下RMSE的测距精度。本文中的算法与传统的算法相比具有较好的定位精度。当信噪比为15 d B时,其距离估计误差为0.06 m。

7 小结

地面数字电视渐行渐近 篇4

第17届中国国际广播电视信息网络展览会（CCBN 2009）于3月21日～23日在北京中国国际展览中心举行。高清和移动电视成为今年最大的亮点。

而在此之前的2月20日，国家广电总局规划院院长姜文波在2009年广电发展论坛上表示，今年将在37个城市(包括所有省会城市)完成地面数字电视的覆盖，包括目前已经覆盖地面数字电视的北京、深圳等8个城市。据此国家财政拨款25亿元，并将在3年内实现对全国地面数字信号的覆盖。

在目前全球金融危机肆虐、国内经济形势并不乐观的大背景下，国家广电总局出台如此大力发展地面数字电视的有力举措，似有更深层的意义。

地面数字电视

备受青睐

目前，全球收看电视的方式共有3种，分别是有线、地面和卫星，我国也不例外。所谓地面电视，就是运用接收设备进行无线接收。目前城市用户绝大多数用的是收费的有线电视，卫星电视则被定义为边远地区，有线与地面电视互为补充。

地面电视无论是接收模拟信号还是数字信号，都是免费的，具有普遍认可的公益性。另外，“数字电视因其频率资源占用少、图像及声音质量好、运营可控性强、提供综合业务平台、便于生产与维修等模拟电视无可比拟的优点，目前已经受到各国政府的极力推崇，认定其在未来的信息社会中将占据非常重要的位置，”中广互连CEO、中国广电行业观察者与研究者曾会明告诉记者。“各国政府发展数字电视的意义已远远超出了数字电视本身，它将引发一场信息技术革命，推动一个国家相关产业的升级换代，创造新的商业机会，引起资源和财富的重新分配，甚至导致在世界范围内产业的重新布局。”

受全球金融危机影响，国内经济发展速度随之放缓，企业裁员现象日益加剧，大量农民工留在家中，此时加快具有公益性质的地面数字电视发展，使更多的普通大众受惠，是政府主导的基础建设项目的首要考虑因素。另外，推动数字化进程的有线数字电视目前赢利艰难，运营商与终端制造商身陷资金短缺的危机，开始陷入僵局，地面数字电视市场无疑是明年数字电视企业开拓的新方向。

但国内地面电视起步较晚、尚不发达的现状也令业内人士对广电总局制定的3年内实现全国90%用户覆盖这一目标持保留态度。地面频率还没有拍卖机制，前不久发放的3张3G牌照，也尚未明确三大电信运营商是否需要为此出资，而在国外获得无线频率的代价是巨大的。

所以，25亿元投资看似数额较大，但分摊到每个城市的资金仍然有限，基础网络设施连续性的投入需要更多的资金支持，完全以公益来推动地面数字电视，运营商的积极性将会受到影响。

模拟电视的商机

虽然数字电视具有无可比拟的优势，但纵观国外发达国家从模拟到数字的成功转换，无不经过一个漫长而曲折的过程。在技术发展的过渡期中，很多敏锐的商家充分利用移动终端的先进性结合看似“过时”的模拟信号，以市场消费者实际需求为导向，适时推出了满足消费者需求的免费功能。模拟手机电视便是在这一背景下应运而生的。

下一代地面数字电视 篇5

许多国家正在进行下一代数字地面广播的研究,以便提高大容量内容服务, 如超高清(SHV)。在本文中,提出了大容量传输技术,使用超多层(例如, 1024QAM或4096QAM)正交频分复用 (OFDM)技术和双极化多输入多输出技术(MIMO)。

MIMO(多输入多输出)系统通过在发送端和接收端使用多个天线分别完成信号的发送和接收,实现了分集增益和空间复用增益,大幅度地提高了信道容量和频带利用率。MIMO系统中,同一时刻不同天线发送不同的信息比特, 它们在每一根接收天线上叠加,相互形成干扰,当符号周期小于信道的多径时延扩展,即出现信道的频率选择性衰落时,接收信号会产生严重的码间干扰。因此,克服来自多天线和多径的干扰成为MIMO系统检测的主要问题。

在过去的研究中发现,接收到的水平极化和垂直极化波的能量是不同的, 这是因为它们不同的传输特性,这样降低了BER(误码率)特性。为了解决这一问题,需要使用LDPC码(低密度奇偶校验)方案和多维交织方法。在本文中,我们提出了一种LDPC码的译码方法,使用双极化MIMO传输信道响应进一步改善误码率性能。信道衰落的失真引起了载波符号之间的功率差,这降低了误码率性能。我们使用信道响应评估噪声方差,不仅可以得到OFDM信号中的所有载波符号噪声方差的平均值, 而且可以得到每个载波符号噪声方差的值,并将这提供给LDPC码的译码方案。该方法是基于LLR(对数似然比)的和积译码算法的迭代计算的过程。LLR迭代计算考虑到每个载波符号的噪声方差。这些措施使LLR计算更准确,并可以提高译码性能。

解码方法

1.和积算法

常规的和积算法中,第i个LLR由公式(1)给出:

公式1

在这里,是一个条件概率密度函数。发射信号x和接收信号y由公式(2) 和(3)给出:

公式2

公式3

LDPC码的长度为n。和积算法是工作在LDPC码的Tanner图(LDPC的校验矩阵)的信息传送算法。重复此操作, 直到满足一个奇偶校验或者迭代次数达到最大值。和积算法中有详细的说明, 图1显示了传统方法的框图。

2.和积算法和伪随机LLR

和积译码算法的第t次迭代产生初次排列c,见公式(4)。

公式4

伪随机LLR的使用公式5可以得到。向量和可以通过在c中置换为0和1来获得,公式分别为(6)和(7)。这些向量生成副本的符号。“伪”用来表明该对数似然是不是真正的对数似然。

公式5

公式6

公式7

接下来,向量和在(8)和(9)中被定义。μ是每个符号的比特数。有复制的符号,它在或中有第i位数据。向量和相差只有一位,如果使用灰度映射方案他们在I-Q图的位置一个挨着一个。此外,在和中,副本符号除向量和外, 都是相同的。结果,伪LLR变成公式 (10)。在这里是中的一个载波符号, 包含第i位数据符号。是所有载波符号的平均噪声方差。伪LLR变成和积算法中t+1轮的输入。图2显示了伪LLR的解码方法框图。

= 公式8

= 公式9

公式10

3.提出的方法

在迭代计算LLR中,我们替代的不是所有载波符号平均噪声方差,而是每个载波的符号的噪声方差。每个载波符号的噪声方差从MIMO信道响应H的矩阵和经过MIMO检测的所有载波符号的平均噪声方差中获得。这些值表明每个载波符号的CNR(载波噪声比)。噪声的方差是恒定的,见公式(10)。根据每个载波的符号的方差噪声,我们得到的伪LLR更准确地在双极化MIMO传输, 解码的结果要优于传统的方法。因此, 公式(11)用于获得伪LLR的第i个数据点。每个载波的符号噪声方差伪LLR是和积算法第t+1个输入。图3显示了提出的方法的方框图。

公式11

验证

我们在计算机中模拟验证了所提出的方法。奇偶校验矩阵和比特交织方案与在DVB-T2系统相同。输入数据流分为两个流(一个水平极化,另一个垂直极化)与多元交织方法,载波调制方案64QAM或4096QAM。图4显示计算机仿真方框图,表I显示参数表。

响应的差异。在这里,我们假设水平极化和垂直极化之间没有交叉极化分量。所需的CNR的定义在LDPC解码后假定BER小于1E-7。图6和图7标记了仿真所需的水平和垂直极化波的CNRs。比较所需的CNRs,显然所提出的方法的改进, 增加了接收功率的差异。此外,我们可以看到,改进双极化MIMO传输后, 即使接收功率没有区别,4096QAM比64QAM变化更大。

有两个原因。第一,接收功率的差异信息包括在解码过程中。在OFDM符号中,伪LLR能获得每个载波的符号的更精确的噪声方差,而不是所有载体的平均噪声方差。这意味着,如果在两种极化下所有载波符号的CNRs不是相同的水平,该方法将强于传统的方法。第二,一个复合载波调制方案将使OFDM符号中的载波符号模糊。图8显示了在I-Q图64QAM信号排列。图8有的信号点(称为“环绕信号点”)被别的信号(被称为“边缘信号点”)所包围。在一般情况下,如果采用QAM方案,被包围的信号点容易生成误差点。环绕信号给所有信号点的误差率的比例是36/64 = 56.3%。在另一方面,4096QAM比64QAM还有更多的环绕信号点,在这种情况下,比率是3844/4096=93.8%。这些值表明,复合载波调制方案降低了误码率性能。请注意所提出的方法产生两个副本的符号,伪LLR与他们进行迭代计算。如果他们与接收到的载波的符号相同,伪LLR计算会更准确。此外,伪LLR复制符号更准确。如果有许多环绕信号点, 迭代方法使用两个并排符号来缓解误码率降低。

出于这个原因,明确的是,当使用双极化MIMO技术和超多的OFDM技术时,使用LDPC码的译码方法运行良好。

结论