TDS―OFDM系統中信道估計方法的研究

l 引 言
在近十余年中，數字電視地面廣播(DTTB)已達到了實(shí)際應用階段。目前已被國際電信聯(lián)盟(ITU)承認的DTTB傳輸標準有3個(gè)，即：美國先進(jìn)電視系統委員會(huì )提出的格型編碼8電平殘余邊帶調制(8VSB)系統(簡(jiǎn)稱(chēng)ATSC)，歐洲開(kāi)發(fā)的基于編碼正交頻分復用(COFDM)技術(shù)的數字視頻地面廣播標準(DVB―T)和日本采用的分段正交頻分復用的地面綜合業(yè)務(wù)數字廣播標準(ISDB―T)?，F階段對這3個(gè)標準的比較和測試見(jiàn)諸多文獻，一般來(lái)說(shuō)，這3個(gè)標準各有特點(diǎn)。ATSC系統為傳統的單載波(SC)系統，它使用復雜的信道均衡器來(lái)進(jìn)行信道估計，消除多徑干擾。該算法的對均衡器要求比較高，均衡器設計的復雜度很高。歐洲DVB―T多載波系統是在OFDM頻譜中插入導頻信號的，它規定了分散導(Scattered Pilot)頻和連續(Continu―ous Pilot)導頻。連續導頻在每個(gè)COFDM符號中的位置都是固定的，散布導頻的位置在不同的COFDM符號中有所不同。然而該方案在使用了大量導頻來(lái)完成估計和均衡，使得系統有效數據的傳輸率較低。ISDB―T是日本無(wú)線(xiàn)電工商業(yè)協(xié)會(huì )開(kāi)發(fā)的，系統采用的調制方法稱(chēng)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傳輸數字電視標準(簡(jiǎn)稱(chēng)DTMB)。歐洲的DVB―T與和日本的ISDB一T標準都是采用具有循環(huán)前綴保護間隔的編碼正交頻分復用，即COFDM調制。而DTTB標準采用了PN序列作為循環(huán)間隔，時(shí)域同步正交頻分復用(TDS一OFDM)進(jìn)行調制。
然而，要想完全實(shí)現OFDM技術(shù)所帶來(lái)的性能的提高，還需要進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現，而信道估計就是其中之一。本文針對清華所提出的DMB―T系統中信道估計部分進(jìn)行了研究，對迭代算法進(jìn)行了優(yōu)化，使得估計得到的信道沖激響應更加精準，從而提高系統的性能。

2 TDS―OFDM信道估計算法
2．1 TDS―OFDM的系統模型
TDS―OFDM是現在清華提出的DMB―T傳輸系統的核心調制技術(shù)，它是時(shí)域同步的正交頻分復用技術(shù)，或者稱(chēng)為以PN序列為保護間隔的正交頻分復用調制。系統的離散系統模型如圖l所示。

信號通過(guò)串并變換，經(jīng)過(guò)IFFT調制，然后再并串變換，加入PN序列，形成信號幀。一個(gè)信號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)信號幀的長(cháng)度定義為600 μs。一個(gè)信號幀可以作為一個(gè)正交頻分復用(OFDM)塊。對于TDS一OFDM來(lái)說(shuō)，幀同步序列(即PN序列)作為OFDM的保護間隔，而幀體作為IFFT塊，以DMB―T傳輸系統為例，信號幀的結構如圖2所示。

信號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，前同步和后同步定義為PN序列的循環(huán)擴展，如圖3所示。

8階PN序列定義為本原多項式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)幀的幀號所決定的。信號幀群中的每個(gè)信號幀分配有惟一的幀同步信號，以此作為信號幀的識別特征。也就是說(shuō)，在接收端，我們只要確定m序列的相位，就可以確定幀號，從而可以達到同步的目的。