数字高清电视移动接收技术的研究与实现

石举华

摘 要 现阶段，在经济和科技的迅速发展下，人们对于电视节目的需求也与日俱增。传统的电视节目已经无法满足时代发展的需求。而数字高清电视凭借其特有的优势，受到了人们的广泛欢迎。本文结合笔者多年来的研究，针对数字高清电视移动接收技术中存在的问题，提出了一种多天线接收技术，对其研究与实现进行了简单的论述，旨在与同行进行交流分享。

关键词 数字高清；移动技术；研究实现

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）180-0078-02

1 多天线接收技术的提出背景

数字高清电视已经成为当前电视领域的主要潮流，不论是在观看质量、还是电视画面以及声道效果方面都有了巨大的突破，是传统电视所无法比拟的。数字化高清电视必将成为数字化时代的理想产物，它实现了真正意义上的家庭影院模式，带给人盛大的观看体验。现阶段，像一些发达国家如美国、德国以及法国等，其数字电视正处于快速发展的阶段。由于数字高清电视的采用模式、图像比例格式以及信息量等因素的影响，所以在进行节目传输时，必须要用高传输效率的调制模式来取代传统的输送方式，也正因此它对接收机的性能提出了严格的要求。

除此之外，考虑到移动信道具有复杂的特性，所以在信号的接收过程中，不可避免的要遭受噪声及回声等多方面的干扰，所以使得信号的实际载噪要远远低于标准值，再考虑到多普勒效应对移动接收机的影响，所以，为了保障数字高清信号能够取得理想的接收效果，可以应用多天线接收方案进行应对。

2 多天线接受的软件设计思路

2.1 调谐器软件结构设计

在进行这部分的设计时，考虑到调谐器各个功能模块之间的关系，为了使得设计更具有独立性和灵活性，一般多采用多层软件架构技术，也能在很大程度使得对多个协调器的控制管理成为可能。

软件部分的设计主要包括应用程序，调谐器、设备驱动程序安装器、地面设备管理器、调谐器驱动以及I/O管理器等部件。通过各个电路部件的共同努力，充分发挥出了协调器的功能。首先，就应用程序来说，其属于顶级的控制软件，要能够独立且高效得完成搜索，包括手动和自动两方面，调谐以及盲扫等操作；作为前端控制接口函数，调谐器主要用于对调谐状态的控制、状态以及信号质量的读取等方面；设备驱动程序安装器主要用于对初始化的协调器的具体安装控制；地面设备管理器是联系上层调谐器与驱动的部件，能够实现对调谐器的各项管理；作为调谐器模块的核心组成部分，调谐器驱动是一个重要的存在。它主要由两方面组成，一个是驱动函数，一个是信道解调解码器。对于I/O管理器而言，它主要用来进行I/O口的控制功能。

2.2 调谐器的软件算法设计

每个电视节目都会有特定的频道参数，数字高清电视节目会存在于不同的频点上面，使得每一个频点上面的电视节目种类十分丰富，这也是运营商的运营策略，但是站在用户的角度来考虑，在实际应用过程中其并不会关心具体的频道参数问题，只需要能够根据自己的喜好随意切换电视节目即可。因此，为了达到这一目的，必须要建立一个精准的扫描机制，使得接收机能够自动保存不同频点上的节目信息情况。所以，扫盲机制是十分重要的，快速、准确的扫盲机制也是提高移动接收机性能的重要手段。

在数字高清电视系统中，存在多个前端调谐器，这为段扫描设计提供了灵活的设计思路。比如，可以采用Zig-Zig扫描方式、线性扫描方式、多天线扫描方式以及从大到小、从小到大的互逆扫描方式等等，具体使用哪种应该根据实际应用环境进行具体的设定。前两种扫描方式适用于两个具有相同频率的调谐器类型；而多天线的扫描方式适用于两个具有不同频率的调谐器类型。其中，线性扫描速度是这几种类型中最慢的，但是却有着高效率的结果，扫面过程十分全面；而Zig-Zig扫描方式速度虽然优于前者但是却偶尔会漏扫现象；多天线扫描的扫描速度是最快的，但是出现漏扫问题的概率也是最高的，在进行信号的锁定时存在一定的难度。

3 多天线接收技术的硬件设计思路

3.1 硬件设计优势

由于接收机处于高速移动的环境中，所以实际接收到的电平信号处于动态的变化当中，此时调节器要想提取到有價值的信号确实存在一定的难度。该环境中的信号会受到多种方面的影响，因此信号的质量无法得到保障。针对这种情况，在以往的电路基础和构成部件上进行了一定的改造，采用性能更高的双重AGC控制电路，在配备锁相环及DM354套片，使用多天线接收技术将收集的信号合成，以便最大程度上保证其质量。该技术将收集来的信号进行统一的整合处理，然后将其接收信号的载比进行优化改善，具体改善的程度需要根据实际使用到的天线的数量来定，且二者满足正比例关系。

通过统一的处理以后，信号的功率得到了显著的增强，有效将多重通道的干扰作用降到最低。这主要是因为，多种路径的复杂环境特点，使得信号要不停的反射，使得两个天线的实际接收到的信号特征存在较大的差异。而采用多天线接收方式，不仅能够极大地提高信道的估值和跟踪功能，同时降低了多普勒性能的影响，提高了移动的速度。

3.2 硬件设计原理

首先需要射频跟踪滤波器以及RF可调放大器的分级处理后，产生一个中频的信号频率。像4.57MHz，36.167MHz以及43.5MHz都是常见的中频信号，具体使用哪一种需要根据实际情况具体设定。该中频信号需要经过PL316输出，然后在通过中频滤波器、可调放大器及转换电路的相继处理后，输入与解调器的输入相互平行的信号。中频滤波器能够将无关的信号噪声排除掉，保留应有的信号频带。

然后，输出的中频信号还需要经过模拟/数字转化电路的进一步处理。该转化电路的抽样频率满足Fsamp工作特点，旨在实现模拟信号到数字信号之间的转化。A/D采样时钟主要受到可编程的PLL锁相环控制，对采样时钟的同步部分进行估计处理便能够得到时钟的偏移部分。而转化后的信号分成两个路径，一部分交由解调器进行信号的解调，其次要送至AGC电路进行调试。

4 AGC控制电路的调试过程

AGC控制电路也是提高数字高清电视移动接收技术水平的一个重要手段，在长期的研究过程中发现双重比单重的AGC电路起到的效果更加理想。在进行实际的调试时，首先应该打开AGC滤波电路，使得RF/IF AGC电路处于可控范围内，便于进行一定的处理；其次，调节IF AGC使其的增益值处于最小的位置，然后将RF信号不断地输入到电路当中，并根据其变化情况适当调整相应的增益电压，使其处于合理的数据变化范围内。接下来按照一定的顺序将信号的步进增益逐渐减小，以此来保障调节器的ADC的信号输入保持在较为稳定的范围内。当输入的信号电平不再随着RF AGC进行变化时，应该适当的增加IF AGC的反馈放大增益，然后进一步观察输出数字的变化情况。通过反复的调节作用，当输入的电平信号不再发生改变时，就可以准确测量出系统的灵敏程度。

在实际的研究过程中，为了使得设计思路更加清晰，应该根据具体的情况绘制出控制曲线图形，更加科学合理的来分析问题。

5 结果验证

对硬件和软件部分进行具体的设计后，通过进行测试实验，发现在移动信道中，多天线接收技术的抗干扰性要远远高于单天线的接收方式，而且接受区域更广阔，移动速度以及门限C/N等方面都有了明显的改善，推动了数字高清电视移动接收技术的发展。

参考文献

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