中国数字地面电视解调方案的设计探讨

中国从1996年开始对国际上的数字电视地面广播技术进行跟踪研究。经过多年不懈的努力，中国在2006年8月颁布了《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》标准(也常被称作DTMB，标准编号为GB 20600-2006)，并定于从2007年8月开始正式强制性实施。地面国标在传输技术上采用更先进的信道编码技术，结合了时域和频域的信道同步和均衡技术，并采用巧妙的帧体数据结构，在多项技术上取得了创新突破，是真正完整的自主知识产权创新体系。

2008年1月1日，香港特别行政区率先开始了基于中国数字地面电视传输标准的广播商业运营。2008年5月1日“央视高清”高清频道的正式开播，标志着地面国标技术进入正式实施阶段。在广电总局的指导下，包括北京、上海、深圳的“6+2”个奥运城市借鉴北京地面广播试验测试和实践的经验，开展“央视高清”转播服务和本地的高清电视节目广播。国内各电视机及机顶盒厂商在等待多年之后，终于开始相关产品的实质性产品化设计及批量生产。

DTMB标准回顾

根据标准文本可看出，DTMB标准是单载波系统和多载波系统相融合的产物。载波数、PN类型、星座点、NR编码和LDPC编码码率、交织深度等多个参数选项总共衍生出330种组合。然而，其中有些参数选项明显是为了某种载波调制方式而设的，将它们应用到另一种载波调试方式则意义不大。在这330种模式中，大约260种是我们认为有实用价值的。事实上，相关部门研究制定的《地面数字电视接收机通用规范》也只对其中的7种模式作了要求。减少模式有利于降低产业实现成本并快速将方案推向实际应用。

DRX398yZ的系统原理框图。

每个DTMB的信号帧均由用于同步和信道估计的PN序列以及数据载荷部分组成。单载波模式下的数据载荷在时域进行调制，而多载波模式下的数据载荷在频域进行调制。对于标准的多载波部分，使用频域处理是传统的解决方案，这使得与频谱相关的各类信道失真(诸如模拟同频干扰、单频干扰等)可以很方便地得到侦测、抑制或补偿。对于标准的单载波部分，则最好使用时域的判决反馈均衡器，以便侦测时域相关的失真(诸如回波、相位抖动等)。均衡器的工作不仅基于PN序列，而且在数据载荷部分也能继续。虽然这类时域均衡器的实现成本可能较高，但它们的性能好，还是物有所值的。

PN420和PN945帧头由循环PN序列构成，并发送功率高于帧内数据载荷部分。这使得多载波解调器可以仅依赖PN序列所带来的信道信息对频域载荷进行纠正补偿。相同的帧也可以用于单载波中，但高功率的PN要求均衡器的精度要提高，从而增加了实现成本。此外，这些序列的循环特性会在均衡器抽头上形成回波的假象，并与真实信号中的回波混在一起，很难消除。因此，非循环且信号功率连续的PN595序列更适合于标准中的单载波部分。

PN420和PN945帧头又分为固定和旋转两种。在固定模式下，每帧的PN序列都是相同的；在旋转模式下，每帧PN序列的起始相位都不同。由于回波的影响，前一帧的数据载荷会延后叠加到当前帧PN序列的前半部分，后半部分可仍旧保持“干净”。传统的处理此类失真的办法是在时间上进行滤波以减少影响。但在旋转模式下，PN序列的各部分均可以通过“干净”的窗口，这使得更多更好的信道算法可以得到运用。高级的解调芯片可以基于旋转模式提供更好的接收性能。

还有一类参数组合不太实用，即多载波的QPSK-NR模式。NR编码的码率是0.5，且只能结合码率为0.8的LDPC码使用，这使得总的编码码率为0.4。该组合的效率并没有码率为0.4的LDPC码高，因此在多载波模式下，应优先使用LDPC 0.4模式。在单载波模式下，NR解码器的短延迟使其能成为时域均衡器的一部分，有助于提高判决反馈均衡器的性能。