射频同步地面数字电视单频网接收性能研究

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1、华中科技大学硕士学位论文用户终端接收系统完成信道解码和信源解码，使得数字电视节目显示在电视机等屏幕上，主要设备为数字电视机顶盒(STB)。传输覆盖网络根据传输线路的介质和途径不同，主要存在卫星传输方式、传有线传输方式和地面无线传输方式。卫星广播系统利用地球赤道同步轨道的卫星传输电视广播信号，由于其传输网络中的中继环节少，能直接覆盖大面积范围，即保证了数字电视广播的质量也降低了建设广播网络成本。有线电视广播利用有线电视光缆实现广播信号入户，有效避免了无线信号传输时产生的信号不稳定；而有线网络作为广播电视重要的基础设施，也是“三网[2]融合”演进中与互联网整合的硬件条件契机。地面数字电视广播

2、则利用电磁波携带数据信息进行传输，数据信息安全可靠且覆盖网络广，适用于室内到户、便携和[3]移动接收。在建设及维护成本较低的条件下，地面数字电视广播系统为人们在信息时代的基本生活服务，并成为不可或缺的电视广播基础网络。在全球范围内也是覆盖范围最广泛，用户人口最多的传输系统。在早期模拟电视时代，为扩大电视广播在一定区域的覆盖范围，保证发射基站发射的射频信号互不干扰，通常使邻近发射机采用不同频道传送同一节目，这种广[4]播网络称为多频网(MFN)。由于多频网对各发射机的频率稳定度和输出时延要求不高，因此多频网有着建网灵活和干扰少的特点。然而在各发射基站的覆盖边缘交界处，射频信号接收效果较差，

3、这也是多频网在工程实践中无法实现高覆盖率的重要原因。随着信息时代对频谱资源的需求日益增长，为避免多频网对频道资源的极大浪费，单频网(SFN)网络覆盖技术在地面广播系统的规划建设中提供了有效的方案。单频网中若干个发射机在相同时间点上以同一频率发送相同的无线信号，有效且可靠地覆盖一定服务区域，节省了频谱资源。此外，在单频网网络设计规划中，多个低功率取代单个大功率发射机可改善电磁信号辐射，平衡区域内覆盖效果。良好的覆盖质量和灵活的组网工程实施使得单频网在数字电视广播中不断推广。根据单频网建网原理，地面数字电视广播中各发射机的严格同步对传输分配网络提出了相应的要求。目前单频网实现方式普遍采用基带

4、同步方式，即各基站分别对接收的基带码流进行调制并同步发射，属于传输码流的数字分配。该组网方式针2华中科技大学硕士学位论文对覆盖面积较小的区域，通常采用单点大功率发射站可完成基本覆盖要求，多点小功率发射站进行补点覆盖盲区。而单点大功率的发射导致覆盖盲区较多，信号覆盖的不均匀使得覆盖盲区的站点建设尤为重要，在满足补点覆盖的要求下同时需要避免盲目建站带来的投资浪费。因此其网络优化相对复杂，且大功率的发射更容易造成同频干扰。目前基于多载波调制技术的地面DTV单频网，采用基带码流分配方式保证数据接收的可靠性，但发射基站间的调制离散性和超出OFDM保护间隔的多径时延易造成回波干扰问题。且覆盖盲区易导

5、致信号覆盖不均匀，网络优化相对复杂，单点大功率的发射更容易造成回波干扰。而本课题提出的基于射频集中分配方式产生的射频同步技术(RFST)，旨在保证数字电视信号可靠性的同时，避免因基带码流分配而使得不同发射信号存在调制离散性，引起回波干扰，并进一步改善多径干扰，为地面DTV单频网提供了新的组网方案。1.2国内外研究概况信息化时代，随着世界各国的深入研究与开发，DTV系统的相关标准和DTV广播网络的构建不断完善。西方发达国家目前已基本完成模拟电视广播向数字电视广[5]播的升级变迁，而大多数发展中国家(包括中国在内)正处于两种系统的过渡阶段。1.2.1地面数字电视广播国际标准与多数信息化产业发

6、展类似，数字电视广播产业也是从美国、欧洲和日本等较早步入信息时代的国家和地区开始演进的。目前世界上主流的四大数字电视广播传输标准包括：(1)美国高级电视委员会(ATSC)[6]1992年，美国高级电视委员会ATSC为数字电视系统提出了4种协议标准。在此基础上，成员所将其完善成一种包括多声道数字音频系统AC-3和活动图像专家组MPEG-2压缩标准在内的统一标准。ATSC标准中格型编码八电平残留边带8-VSB主要用于单个频道为6MHz的地面电视广播，采用纠错编码RS外编码交织和2/3码率的3华中科技大学硕士学位论文网格编码调制(TCM)内编码，良好解决彩色电视NTSC干扰问题；而16-VSB

7、则保证吞吐量更大的有线数字电视系统的可靠性。该标准规定了数字电视广播中音视频压缩编码、业务复用、调制和传输系统，并成为美国地面电视广播公司需遵循的行业标准。在频率效率和功率效率上，ATSC的巨大优势依赖于良好的接收环境，如室外固定接收。因此在发展初期，具有导频信号的ATSC单载波调制方式只用于单个发射机多频网的组网方式，且系统接收效果对自适应均衡器的要求很高。经过一段时间的研究，改进后的ATSC标准已能良好应用于便捷、移动接收和室内