l 引 言
在近十余年中,数字电视地面广播(DTTB)已达到了实际应用阶段。目前已被国际电信联盟(ITU)承认的DTTB传输标准有3个,即:美国先进电视系统委员会提出的格型编码8电平残余边带调制(8VSB)系统(简称ATSC),欧洲开发的基于编码正交频分复用(COFDM)技术的数字视频地面广播标准(DVB—T)和日本采用的分段正交频分复用的地面综合业务数字广播标准(ISDB—T)。现阶段对这3个标准的比较和测试见诸多文献,一般来说,这3个标准各有特点。ATSC系统为传统的单载波(SC)系统,它使用复杂的信道均衡器来进行信道估计,消除多径干扰。该算法的对均衡器要求比较高,均衡器设计的复杂度很高。欧洲DVB—T多载波系统是在OFDM频谱中插入导频信号的,它规定了分散导(Scattered Pilot)频和连续(Continu—ous Pilot)导频。连续导频在每个COFDM符号中的位置都是固定的,散布导频的位置在不同的COFDM符号中有所不同。然而该方案在使用了大量导频来完成估计和均衡,使得系统有效数据的传输率较低。ISDB—T是日本无线电工商业协会开发的,系统采用的调制方法称为频带分段传输(BST)OFDM,由一组共同的成为BST段的基本频率块组成,属于单载波传输。
在上述背景下,我国制定了中国地面传输数字电视标准(简称DTMB)。欧洲的DVB—T与和日本的ISDB一T标准都是采用具有循环前缀保护间隔的编码正交频分复用,即COFDM调制。而DTTB标准采用了PN序列作为循环间隔,时域同步正交频分复用(TDS一OFDM)进行调制。
然而,要想完全实现OFDM技术所带来的性能的提高,还需要进行关键技术的实现,而信道估计就是其中之一。本文针对清华所提出的DMB—T系统中信道估计部分进行了研究,对迭代算法进行了优化,使得估计得到的信道冲激响应更加精准,从而提高系统的性能。
2 TDS—OFDM信道估计算法
2.1 TDS—OFDM的系统模型
TDS—OFDM是现在清华提出的DMB—T传输系统的核心调制技术,它是时域同步的正交频分复用技术,或者称为以PN序列为保护间隔的正交频分复用调制。系统的离散系统模型如图l所示。
信号通过串并变换,经过IFFT调制,然后再并串变换,加入PN序列,形成信号帧。一个信号帧由帧同步和帧体两部分组成,考虑到信道的时间选择性(多普勒分布约为100 Hz),每个信号帧的长度定义为<600 μs。一个信号帧可以作为一个正交频分复用(OFDM)块。对于TDS一OFDM来说,帧同步序列(即PN序列)作为OFDM的保护间隔,而帧体作为IFFT块,以DMB—T传输系统为例,信号帧的结构如图2所示。
信号帧中的帧同步由前同步、8阶PN序列和后同步三部分组成。PN序列定义为255个符号,前同步和后同步定义为PN序列的循环扩展,如图3所示。
8阶PN序列定义为本原多项式x8+x6+x5+x+1的m序列,其初始条件将确定所生成的m序列的相位,而初始条件是由每一个帧的帧号所决定的。信号帧群中的每个信号帧分配有惟一的帧同步信号,以此作为信号帧的识别特征。也就是说,在接收端,我们只要确定m序列的相位,就可以确定帧号,从而可以达到同步的目的。