TDS―OFDM系統(tǒng)中信道估計(jì)方法的研究

l 引 言
在近十余年中，數(shù)字電視地面廣播(DTTB)已達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用階段。目前已被國際電信聯(lián)盟(ITU)承認(rèn)的DTTB傳輸標(biāo)準(zhǔn)有3個(gè)，即：美國先進(jìn)電視系統(tǒng)委員會(huì)提出的格型編碼8電平殘余邊帶調(diào)制(8VSB)系統(tǒng)(簡稱ATSC)，歐洲開發(fā)的基于編碼正交頻分復(fù)用(COFDM)技術(shù)的數(shù)字視頻地面廣播標(biāo)準(zhǔn)(DVB―T)和日本采用的分段正交頻分復(fù)用的地面綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)(ISDB―T)?，F(xiàn)階段對(duì)這3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的比較和測試見諸多文獻(xiàn)，一般來說，這3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)各有特點(diǎn)。ATSC系統(tǒng)為傳統(tǒng)的單載波(SC)系統(tǒng)，它使用復(fù)雜的信道均衡器來進(jìn)行信道估計(jì)，消除多徑干擾。該算法的對(duì)均衡器要求比較高，均衡器設(shè)計(jì)的復(fù)雜度很高。歐洲D(zhuǎn)VB―T多載波系統(tǒng)是在OFDM頻譜中插入導(dǎo)頻信號(hào)的，它規(guī)定了分散導(dǎo)(Scattered Pilot)頻和連續(xù)(Continu―ous Pilot)導(dǎo)頻。連續(xù)導(dǎo)頻在每個(gè)COFDM符號(hào)中的位置都是固定的，散布導(dǎo)頻的位置在不同的COFDM符號(hào)中有所不同。然而該方案在使用了大量導(dǎo)頻來完成估計(jì)和均衡，使得系統(tǒng)有效數(shù)據(jù)的傳輸率較低。ISDB―T是日本無線電工商業(yè)協(xié)會(huì)開發(fā)的，系統(tǒng)采用的調(diào)制方法稱為頻帶分段傳輸(BST)OFDM，由一組共同的成為BST段的基本頻率塊組成，屬于單載波傳輸。
在上述背景下，我國制定了中國地面?zhèn)鬏敂?shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)(簡稱DTMB)。歐洲的DVB―T與和日本的ISDB一T標(biāo)準(zhǔn)都是采用具有循環(huán)前綴保護(hù)間隔的編碼正交頻分復(fù)用，即COFDM調(diào)制。而DTTB標(biāo)準(zhǔn)采用了PN序列作為循環(huán)間隔，時(shí)域同步正交頻分復(fù)用(TDS一OFDM)進(jìn)行調(diào)制。
然而，要想完全實(shí)現(xiàn)OFDM技術(shù)所帶來的性能的提高，還需要進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，而信道估計(jì)就是其中之一。本文針對(duì)清華所提出的DMB―T系統(tǒng)中信道估計(jì)部分進(jìn)行了研究，對(duì)迭代算法進(jìn)行了優(yōu)化，使得估計(jì)得到的信道沖激響應(yīng)更加精準(zhǔn)，從而提高系統(tǒng)的性能。

2 TDS―OFDM信道估計(jì)算法
2．1 TDS―OFDM的系統(tǒng)模型
TDS―OFDM是現(xiàn)在清華提出的DMB―T傳輸系統(tǒng)的核心調(diào)制技術(shù)，它是時(shí)域同步的正交頻分復(fù)用技術(shù)，或者稱為以PN序列為保護(hù)間隔的正交頻分復(fù)用調(diào)制。系統(tǒng)的離散系統(tǒng)模型如圖l所示。

信號(hào)通過串并變換，經(jīng)過IFFT調(diào)制，然后再并串變換，加入PN序列，形成信號(hào)幀。一個(gè)信號(hào)幀由幀同步和幀體兩部分組成，考慮到信道的時(shí)間選擇性(多普勒分布約為100 Hz)，每個(gè)信號(hào)幀的長度定義為600 μs。一個(gè)信號(hào)幀可以作為一個(gè)正交頻分復(fù)用(OFDM)塊。對(duì)于TDS一OFDM來說，幀同步序列(即PN序列)作為OFDM的保護(hù)間隔，而幀體作為IFFT塊，以DMB―T傳輸系統(tǒng)為例，信號(hào)幀的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

信號(hào)幀中的幀同步由前同步、8階PN序列和后同步三部分組成。PN序列定義為255個(gè)符號(hào)，前同步和后同步定義為PN序列的循環(huán)擴(kuò)展，如圖3所示。

8階PN序列定義為本原多項(xiàng)式x8+x6+x5+x+1的m序列，其初始條件將確定所生成的m序列的相位，而初始條件是由每一個(gè)幀的幀號(hào)所決定的。信號(hào)幀群中的每個(gè)信號(hào)幀分配有惟一的幀同步信號(hào)，以此作為信號(hào)幀的識(shí)別特征。也就是說，在接收端，我們只要確定m序列的相位，就可以確定幀號(hào)，從而可以達(dá)到同步的目的。