数字电视接收机中降低同频干扰的方法

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1、数字电视接收机中降低同频干扰的方法l引言模拟电视是以残留边带调幅(AmplitudeM0dulation-VestigialSideband，AM-VSB)方式频分复用传输的，其特点是有明确的载波频率。(来源大比特商务网：http://www.big-bit.com）电视图像信号被调制到频率为f1的载波上，为避开图像信号的主要能量区域，又要在8MHz带宽内，伴音信号被调制到频率约为.f1+6MHz的载波上，而彩色副载波在f1+4MHz处有一个跳动的峰，随着图像色饱和度的不同而变化。而数字电视是由MPEG一2传输流经信道编码对高频

2、载波进行调幅、调相或调幅与调相相结合，形成数字电视信号，且这里的调幅是平衡调幅，抑制了载波分量。因而从频谱分析仪上看，一个数字频道的已调信号频谱，像一个被抬高的噪声平台，均匀平铺于整个带宽之内，且整个限定带宽内无峰。当数字电视信号和模拟电视信号在同一个频段中传输时，模拟电视信号叠加在数字信号上，使得数字电视接收机收到的信号频谱在限定带宽范围内出现3个峰(其中1个会跳动)，这种现象被称作模拟同频干扰。如不处理，会影响后续的信号处理过程(如均衡、解码)，降低接收机整体性能[1]。(来源大比特商务网：http://www.big-bi

3、t.com）2模拟电视信号的传输模拟电视图像信号一般通过调幅方式从发射塔发射出去，音频一般采用调频方式，并且视频和音频信号分别传输，因此模拟电视有图像载波、色度载波和音频载波3个主要的带内信号[2]。如图1所示，中心频率是714MHz，水平方向上的方格间的频率间隔为lMHz。在约711.2MHz处可看到一个明显的峰，这是模拟电视信号的图像载波;色度载波在约715.5MHz处，是一个较小的峰;音频载波在约717.8MHz处，峰值比图像载波略小。从718MHz开始的频段，是一个相邻的数字电视频道的频谱。图像载波和音频载波的幅度较高(

4、用天线接收，测得图像载波的幅度约为一53dBm，音频载波的幅度约为一62dBm)，若不处理，会严重影响数字电视信号的接收。另外，图像载波信号和音频载波信号，并不是单一的单频干扰，具有一定的带宽。3模块设计结构去同频干扰模块在整个数字电视接收机中的位置如图2所示。本模块选用Altera公司的Stratix系列FPGA实现。去同频干扰模块分为3个部分：1)检测判断模块，用于检测接收信号中是否含有同频干扰以及位置。由于同频干扰在频域上幅度很大，所以可对输入信号做傅立叶变换(FFT)，把时域信号转化到频域上分析处理。通过比较各频点幅度值

5、的大小，找出峰值的位置和幅度，再把峰值幅度与某个门限比较，如大于门限则认为是同频干扰，否则认为是受到信道噪声影响;2)同频干扰消除模块。先根据检测模块找到的同频干扰位置搬移信号频谱，使同频干扰位于零频率处，然后用高通滤波器滤除同频干扰，最后用反向频谱搬移模块把信号的频谱搬回原来的位置;3)数字自动增益控制(AGC)。由于消除同频干扰后的信号幅度会降低，所以要用AGC控制输出信号的功率，使其稳定在参考功率值附近。(来源大比特商务网：http://www.big-bit.com）由于同时存在图像载波干扰和音频载波干扰，所以需要2次消

6、除过程，且第2次要在第1次反搬移之后再进行。由于FFT消耗大量硬件资源，所以检测模块一次性找出最大峰值位置(binl)和次大峰值位置(bin2)，避免对第1次消除同频干扰后的数据再进行一次FFT。但此设计需要注意以下两个问题：1)由于两个载波干扰都不是单频干扰，具有一定的带宽，所以在寻找次大峰时，需在最大峰的位置开窗，并在窗外寻找，否则会把紧靠在最大峰旁边的峰认为是次大峰，这样第2次消除过程不但没有消掉伴音载波干扰，还损伤了有用信号。2)由于信号的随机性和FFT存在着固有的计算精度误差(如本设计采用2048点FFT[3-4]，在

7、15MHz采样频率下，最小的频率分辨力为7.3kHz左右)，根据单次F丌的结果来检测会有较大误差，尤其是伴音载波位置的判决，所以本设计采用多次FFT结果的平均值来检测两个峰值的位置。(来源大比特商务网：http://www.big-bit.com）本设计采用一阶无限长脉冲响应(IIR)滤波器作为高通滤波器，通过调节系数使带宽和带外抑止均满足要求。由于图像载波信号干扰比伴音载波信号干扰大约高8～10dB，所以两级滤波器的带宽和带外抑止是不同的，第2级带外抑止要比第l级小。本设计中，第1级高通滤波器的参数为：ao=1，a1=63/6

8、4.，bo=1，b1=一1，对应的零点为1，极点为63/64，带宽为36.62kHz(见图3);第2级高通滤波器的参数为：a0=1，a1=127/128，6。=l，6.=一1，对应的零点为1，极点为127/128，带宽为18.31k.Hz(见图4)。经过多次实验