[发明专利]时域同步正交频分复用调制方法

说明书

本发明是2000年8月25日申请的名称为“地面数字多媒体电视广播系统”(申请号为00123597.4)的专利申请的分案申请。

本发明属于数字电视信号的调制技术领域，更具体地涉及一种地面数字多媒体电视广播系统中的时域同步正交频分复用调制(TDS-OFDM)方法。

对于电视传输系统来说，在模拟电视的基础上，经过十多年坚持不懈的研究和发展，数字电视地面广播(Digital Television Terrestrial Broadcasting,DTTB)已经取得了很多的成果，达到了可以实现阶段。从1998年11月北美和欧洲已经开播DTTB节目，许多国家宣布了它们的DTTB制式选择和实现计划。目前，世界上主要有三种DTTB传输标准：

1)美国的ATSC(Advanced Television Systems Committee)数字电视标准。

2)欧洲的DVB-T(Digital Video Terrestrial Broadcasting-Terrestrial)数字视频地面广播标准。

3)日本的ISDB-T(Integrated Service Digital Broadcasting-Terrestrial)地面综合业务数字广播标准。

随着技术的发展和研究的不断深入，人们认识到在信号峰值－平均功率比、C/N门限、移动接收、室内/外接收、频谱效率、HDTV传输能力、同频/邻频道干扰、对现有模拟电视的干扰、单频网和同频道转发、脉冲干扰和连续波干扰、相位噪声、静态/动态的多径失真、系统的灵活性等等方面，上述三个系统各有其优缺点。

在信号传输过程中，由于回波干扰和信道的线性失真，会在接收符号间产生符号间干扰(ISI)。目前有效消除ISI的技术有两种：时域均衡和正交频分复用(OFDM)。

时域均衡一般是在匹配滤波器后插入一个横向滤波器(也称横截滤波器)，它由一条带抽头的延时线构成，抽头间隔等于符号周期。每个抽头的延时信号经加权后送到一个相加电路输出，其形式与有限冲激响应滤波器(FIR)相同，相加后的信号经抽样送往判决电路。每个抽头的加权系数是可调的，通过调整加权系数可以消除ISI。均衡器的均衡效果主要由抽头数和均衡算法决定，均衡算法常用的有迫零算法和最小均方畸变算法等。均衡器分预置式和自适应式两种。在实际信道中还存在噪声干扰，它会对均衡器的收敛产生影响。为了进一步改善性能，实际应用中常采用判决反馈式均衡器，反馈均衡器的抽头系数由前向均衡器所造成的信道冲激响应拖尾所决定。

美国的数字电视就是采用了判决反馈均衡器，而调制技术采用了数字8-VSB方式。

均衡器技术比较成熟，被广泛应用于各种通信领域，但它有两个缺点：一是结构复杂，成本较高；二是仅对时延较短的ISI效果比较好，对时延较长的ISI效果比较差。此时，采用正交频分复用(OFDM)技术更好。

OFDM由大量在频率上等间隔的子载波构成(设共有N个载波)，各载波通常采用同一种或不同的调制方式调制。串行传输的符号序列亦被分为长度为N的组，每组内的N个符号分别被N个子载波调制，然后一起发送。所以OFDM实质是一种并行调制技术。将符号周期延长N倍，从而提高了对ISI的抵抗能力。

子载波间的间隔如何选择，是OFDM的关键。在传统的频分复用中，各载波上的信号频谱是互不重叠的，以便接收机能用滤波器将其分离。但这样作降低了频带利用率。在OFDM中，为提高频带利用率，使各载波上的信号频谱互相重叠，但载波间隔的选择使这些载波在整个符号周期上是正交的，即在符号周期上的任何两个载波的乘积都为零。这样，即使各载波上的信号频谱间存在重叠，也能无失真地复原。我们知道，当载波间最小间隔等于符号周期的倒数时，可满足正交条件。为实现最大频谱效率，一般取载波最小间隔等于符号周期的倒数。

当符号由矩形时间脉冲组成时，每个载波信号的频谱为sinx/x形状，其峰值对应于所有其它载波频谱的零点，见图1。

因为每一个载波的比特持续时间被延长了N倍，远大于一般的ISI，所以OFDM具有良好的抵抗ISI的性能。在DVB固定接收的条件下，当存在很大ISI时，OFDM信号的性能只有1-2dB的劣化。