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复杂环境下国标地面数字电视(CTTB)接收芯片的设计与实现

来源:未知 作者:王月宝 责任编辑:融合网 发表时间:2011-03-20 22:04 阅读:
核心提示:本文从分析CTTB和欧洲地面数字电视标准DVB-T优劣入手,介绍了CTTB接收技术的独特性。针对国内城市环境特别是移动接收应用下体现出的技术难点,以杭州囯芯新一代的CTTB接收芯片为例,探讨如何通过算法优化设计出性能优秀的地面数字电视接收芯片。

本文从分析CTTB和欧洲地面数字电视标准DVB-T优劣入手,介绍了CTTB接收技术的独特性。针对国内城市环境特别是移动接收应用下体现出的技术难点,以杭州囯芯新一代的CTTB接收芯片为例,探讨如何通过算法优化设计出性能优秀的地面数字电视接收芯片。

CTTB产业市场展望

地面数字电视的推广是国家信息化推进社会信息的重点工程,为此国家已经拨出25亿的专项资金,第一批集中采购的300台发射机已经在200个城市开始进行安装覆盖工作。结合逐渐成熟的AVS信源编码标准,CTTB已经完全具备替换原有模拟电视广播的能力,因此也引起了广大电视机厂商的关注,2010年将成为CTTB数字电视一体机销量开始爆发的一年。而在车载移动接收市场,CTTB也将逐步替代部分城市原有的DVB-T系统,成为车载电视的最佳选择。

作为CTTB接收机中最为关键的部分,接收芯片的性能直接决定了整机的接收效果和地面数字电视的普及。杭州囯芯于2008年3月率先推出国内第一款融合CTTB单载波/多载波以及有线数字电视的三模解调接收芯片,已经广泛应用在香港、杭州、荆门、湖南等地市场,对如何设计符合国内接收环境的芯片有着足够的经验和充分的理解。

CTTB与DVB-T比较的优点

DVB-T作为世界范围内应用最广的地面数字电视广播标准,从诞生到现在已有13年的历史,也是我国在提出CTTB标准前各地采用最多的地面数字电视标准。虽然DVB-T的技术非常成熟,但近10年来数字电视接收的要求与当时相比已经有了较大改变,加上大规模集成电路产业也经历了飞速的发展,使得更多先进的技术可以应用在接收芯片中。CTTB是新一代的数字电视传输标准,和DVB-T相比,它具有以下的优点:

1、更高的频谱利用率。CTTB采用了TDS-OFDM的调制方式,无需利用导频来进行信道估计,和DVB-T相比频谱利用率提高了约10%,可在同样传输带宽下发送更多的电视节目。

2、更好的信号覆盖能力。地面数字电视采用了无线的信号传输方式,容易受到信号衰减以及其他无线信号的影响。CTTB中FEC(前向纠错码)是LDPC(低密度校验矩阵码)与BCH码的组合,与DVB-T的卷积码和RS码组合相比,具有更低的信噪比门限,因此极大的提高了相同发射功率下的信号覆盖率。

3、更好的移动接收能力和抗干扰能力。CTTB的多载波模式子载波间隔相当于DVB-T的4K模式(应用于DVB-H中),从信道估计的角度来看,其符合奈奎斯特准则的最大理论抗多普勒频偏能力在900Hz左右,以704MHz的信号频率来折算,可达1300多公里的理论时速。另外,因为拥有最大为250ms的交织深度,也大大提高了CTTB的抗突发干扰和阴影衰落能力。

复杂环境下CTTB的不足

CTTB标准与DVB-T标准相比,不足之处在于DVB-T采用的循环前缀结构使其能对抗长达224us的回波干扰,而CTTB的多载波模式最多只能到125us(帧模式3)。从CTTB帧头的PN序列特征分析,只有在回波长度小于57.4us(对应距离为17.2Km)时才能保证接收性能处于最优的状态。如果回波长度大于57.4us,信道估计虽然有最大20dB的扩频增益,但一旦回波数目增加(如图1),回波之间的干扰加大,信道估计带来的增益会急剧下降,在极端恶劣的情况下甚至会出现负值。CTTB的单载波模式,因为采用了时域均衡技术来消除回波影响,对回波长度的敏感度较低,在我们的设计中可对抗近300us的回波干扰,在本文中不做重点描述。


 

高性能CTTB接收芯片的设计

对于大多数设计者提到的前向回波、多径多普勒干扰导致CTTB接收能力下降,根据我们的研究发现,如果所有回波时延范围小于57.4us,利用合理的帧头区域检测算法,无论回波的分布具有什么样的特征,信道估计的增益都很高,此时信号覆盖主要由信号场强决定,一般情况下车载移动引入的多普勒干扰并不能导致接收失败。经过理论推导与实地测试,当采用MFN(多频网)且回波时延范围在30us以内的时候,接收质量仅与信号场强相关。(责任编辑:融合网)

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