数字电视解调芯片关键技术研究

韦程天

在高速移动的信道环境中，数字电视解调器的性能，受载波间的相互干扰而自适应地形成了ICI消除法，采用低复杂度的多普勒估计算方法可以控制ICI消除电路的启动，因此，可以采用迭代消除ICI方案对性能进行优化。

1 数字电视解调技术概述

1.1 数字电视解调技术中的关键技术

数字电视采用了视频和音频的压缩解码技术，可以进行标准的、清晰度高的数字电视传送，在有限的带宽中，传输的数字电视套数较多。目前，采用产业布局的方式，数字电视拥有了行业标准和数字电视产业的发展态势，在数字电视解调系统中，数字信号的同步成为解调器的关键技术。

1.2 同步性能的问题及对策

同步性能决定了数字电视解调器的性能，这些在收信天线位置产生的信号，由于多径衰落的影响，容易导致帧同步难以捕获的情况。因此，地面传输的数字电视解调系统，可以采用同步算法设计，充分考虑接收设备的稳定和可靠性，实现帧同步移动技术，接收或进行数字电视地面固定接收，对抗多径的衰落信道产生多普勒的效应[1]。

1.3 造成信号不同步的因素

信号同步问题以物理帧进行结构系统定位，其产生原因除可能来自于天线的直接波之外，也可能来自接收解调系统。接收解调系统具有数字通信系统的基本框架，能消除多径衰落信道对接收数据的影响，地面传输的数字电视解调系统的运行过程中，会受到阻碍物的反射，致使实际达到天线的信号不稳定，导致产生地表传播效果不佳，不能成功接收解调信号等问题。除此之外，信号还会受到来自各种物体的散射波和反射波及在信道传输的过程中信道噪声和多径衰落的影响，出现多径衰落的现象，导致信号多径接收失败。

2 数字电视接收解调器的体系结构

2.1 整治信道解码帧同步偏差

在信源输入及信道的编码、数字的解调方面，用到的设备包括信道解码器和数字解调器,对调制的数字信号的编码数据进行信道解码，数字电视解调器的调制方式、编码方式，都要经过信道环境的检测，如果环境恶劣，不能产生理想的信道输出的信号。因此必须对信道解码帧同步偏差的干扰因素加以控制，纠正频率偏差和采样偏差，处理好同频干扰和多径衰落问题，做好多普勒频率的变化的检测工作[2]，才能最后得到较好的解调结果。

2.2 正确进行后续数据解调

作为数字通信系统的一个基本框架机构，数字电视系统运行过程中，采用接收的传播方式，要注意信道失真的影响，通过补偿，正确地进行后续数据的解调，避免单载波的调制系统受到错误序列的影响，保证发射机的信号发送正常。

3 数字电视接收解调器体系结构

3.1 纠正信道环境偏差

影响接收解调系统性能的关键因素，包括数字调制和信源输出部分，数字电视的解调器主要任务是完成对数字信号的解调，使完成后的信号能够接近理想的信道输出信号，信源必须是可靠完整的数据，然后让其接受数字电视解调器的调制。在编码方式上，数字调制信号的信道环境会造成信号恶化，包括同频干扰、多径衰落、多普勒频率变化等，这些干扰将会使数字电视解调产生变化。通过解调系统的设置，能够降低未指参数的影响，可以根据信道环境造成的恶化情况，进行偏差纠正。

3.2 使用调谐器进行载波解调

在接收机中采用发送机同频的方式进行载波解调，由于接收机和发送机在相位上不同步，因此，信号经过传输信道，会产生传播延迟，或者在进行接收机的模拟前端高频头的震荡中，受到传输信号的多普勒的影响，精度会产生偏差[3]。载波的偏差在解调时，需要在模拟前端使用调谐器

3.3 叠加不同相位的信号

信号中不同的频率分量使频率具有选择性，当频率进行反向运动时，对于信号接收机之间的运动和传播物体的运动将会产生影响，这种下逆向就被称为多普勒效应。例如无线信道中，采用大尺度衰落的方式，对长距离接受信号进行描述，接收信号的快速变化，会使不同相位的信号在接收端形成叠加，反映出信号传播距离的增加。地面移动数字电视的无线信道的参与特征就是多径，接收的信号频率低于发射频率，在接收机的信号不是单一路径，而是从许多路径合成的相位信号。

4 数字电视解调器中的信道估计和均衡技术

4.1 恢复发送数据

在数字电视系统中，采用估计和均衡技术，在信道估计和均衡的任务上，能将每个子载波上的信号进行均衡技术的补偿，规避信号的估计精度的影响，得到了高速移动通信的多普勒效应，获得信道估值[4]。技术实施中注意进行信道的信号失真纠正时，对发送的数据要加以恢复，根据子载波信道上的调制数据，将信道的频域进行特性的评级，最终使传输具有稳定性。

4.2 计算信道频域冲击变化

为了避免传输的信道补偿畸变，应对每个OFDM符号进行信道频域的冲击响应的变化的数值进行计算。还可以采用ICI消除技术在数字电视接受设备的快速移动的前提下，避免出现子载波间的严重干扰降低系统性能的情况，消除信道的变化引起的ICI。

4.3 估计不同信噪比的多普勒频率误差

接收OFDM符号的频域信号，在信道冲击的影响下，不能进行发射台的静止处理。必须遵照数字电视标准执行，降低信道的频谱的利用率。假设在OFDM符号内进行信道的相应的冲击，采用数据接收的方式，从频域接收数据中，减少信道变化的ICI分量，根据不同的信噪比的多普勒的频率的估计，提出估计误差，通过函数模型的计算，最终解决多普勒频率估计偏差的问题。

5 结语

在静态多径信道中，通过运用解调器的多载波模式、使用联合噪声抑制的判决反馈的信道估计技术，提高了对噪声的抑制能力，强化了解调器中的8G85芯片的性能，说明数字电视解调芯片关键技术的应用是可行的。

[1]王良藩.电力光纤混合宽带接入用户端设备设计与实现[D].武汉:武汉理工大学,2013.

[2]吴川.数字电视解调芯片关键技术研究[D].复旦:复旦大学,2011.

[3]李晶晶.地面数字电视接收芯片中的初始解调模块的设计和实现[D].南京:东南大学,2007.

[4]龚磊.基于FPGA的OFDM收发信机的研究与实现[D].西安:西安电子科技大学,2013.