地面数字电视广播系统的分集接收技术分析

　　摘 要 数字电视广播是现代化技术下的新型产物，是一种新的电视技术。数字电视广播同时也是地面传输的主要信道之一。因为地面信道传输的具有其多变化特点，对数字电视广播的传输质量以及数字信号产生着严重的影响。地面数字电视广播的分集接收技术，不管是从技术上来讲，还是从系统性能上而言，都会大大提高地面数字电视广播的传输质量。本文主要从地面数字电视传输信道、分集原理、地面数字电视广播国际接收3个方面，探讨了地面数字电视广播系统中的分集接收技术的重要性以及必要(本文来自：WWw.bDFQy.com 千 叶 帆文摘:地面数字电视广播系统的分集接收技术分析)性。
　　关键词 均衡；分集接收；时域均衡器；地面数字电视广播
　　中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）163-0100-02
　　1 地面数字电视传输信道及分集原理
　　1）地面数字信号信道的特点，具时变形、多径性等地面信道特点。与传统地面广播信号相比较，地面数字信号信道具有高强度的动态性，因此，地面数字信号信道又被称之为动态信道。无线信道的带宽与地面数字电视信号带宽相比较，则小于无线信道的带宽，在信号信道接受信息的时候容易被符号所干扰，导致地面数字电视传输信道频率出现选择性衰落。因此，在进行地面数字电视传输信道建设的时候，应当充分考虑频率选择性衰落。由于信道具有其独特的特性，其次考察信道的冲激响应，可以采用随机时刻到达接收端的相位表征。信道、信号都会随着时间变化而变化，因此信道的幅度会产生不一样的变化情况。不断变化的情况之下，导致了信道冲激响应，这就是信道介质物理特征，通过冲激响应模型，对多径媒质进行了特征验证，扩展传输信号的时间以及随着时间变化而变化的多径特性的信道。
　　2）地面数字电视广播系统的分集技术，这种技术存在的时间比较久，而且对地面数字电视广播系统来说，是抗信道衰落的一种有效的、简单的信号技术。分集技术的核心，其实是为了生成独立信道支路，利用多条独立信道支路来进行信息传递，对接收端的合并算法进行优化，将各个支路的独立信道合并为一路信号。此外，分集技术的分集形式主要有微观分集、宏观分集2种，微观分集技术是本文讨论的重点，宏观分集主要用于基站端，这种分集形式在我国地面数字电视广播中的应用，也基本成熟。
　　3）微观分集技术，是本文讨论的重点。其技术可以分为2个主要方面，第一，获取多路信号方法；第二，信号合并算法。目前我国地面数字广播系统多路信号的获取，主要包括了时间分集、空间分集、角度分集、频率分集、极化分集等。此外，最大比合并、等增益合并以及选择性合并属于合并算法中的主要包括的内容。其中等增益合并算法的实现，比较简单，如果要选择性能好的算法，合并计算方法较为理想，这3种合并算法当中，属最大合并比性能最优，但是实施起来，比较复杂，性能较弱的是选择性合并算法，但是这种算法的信噪比增益的效果以及误码率的效果较为明显。
　　（1）空间分集。是数字通信中应用最广泛的一种分集方式。在收发端采用天线传输，紧邻天线之间必须有一定的间隔距离，这种传输方法具有空间接收分集显着优势，不需要增加发射信号功率，就可以获得独立衰落支路，保证数据接收的同时也获得了分集增益。
　　（2）时间分集。是指携带相同信号通过不同时隙进行发送，当紧邻时隙与信道相干时间等于，或者是超过相干时间，则可以认为发送的信号无关于信道衰落。同时，可以通过时隙可以重复发送信号，在接受端多次重复的信号与衰落信道不相关。从而达到时间分集效果。
　　（3）频率分集。携带相同信息的信号，在多个并且不同的频率载波上进行传输，当紧邻载波超过或者等于相干带宽时，则发送的信号与信道衰落不相关。
　　（4）角度分集。采用角度分集方法，需要足够的接收天线来实现入射角度。因此接收信号的一端会有损失。
　　（5）极化分集。收发端信号在移动环境下，是经过多次反射才能进行传输的，这样一来，必将会引起垂直极化路径、水平化路径的不相关，这两种极化方式会经历不相关的信道衰落，收发两端可以采用极化天线实现。
　　2 地面数字电视广播国际单载波分集接收
　　2.1 国际单载波接收系统中的均衡技术
　　无线通信单载波系统采用均衡技术对抗频率信道衰落的码间干扰。时域均衡、频域均衡为均衡的主要两种技术，频域均衡考虑频率响应，使得均衡器整个系统满足无失真条件，往往对时延特性、正幅频特性进行矫正，对群时延来说，会降低失真补偿能力。时域均衡考虑冲激响应，使得均衡器在内的整个系统满足于无码间串扰，利用冲激响应补偿已经变化的信号，消除符号干扰。对抗动态频率选择性衰落，可以采用结构相对简单的横向滤波器结构，或者是自适应算法，而这也是时域均衡最大的特点。
　　1）采用判决反馈结构。分为线性均衡器、非线性均衡器。线性均衡器简单，严重的无线信道多径衰落，使得信道频域出现“凹槽”，为了弥补，就必须要放大线性均衡器，从而会影响到该频段内的信噪。广播信道的时间色散特性会产生选择性衰落，因此往往会出现“凹点”，采用线性均衡器，会获得比较好的广播信道传输性能。但是，线性均衡器也会存在诸多扩散问题，抵消一个多径时往往会衍生出多个多径，这个过程会一直重复，直到多径幅度变小。非线性均衡技术，主要由判决器、反馈滤波器、前馈滤波器3部分，采用滤波结构来判决反馈的信号。在判决准确的情况下，能够消除干扰，非线性均衡技术不仅降低了系统的复杂程度，而且还能信号传输的实现比较简单。
　　2）采用分数间隔均衡技术。理想化的接收机，通过滤波器对接收的信号进行符号率采样，在连接均衡器，在均衡器匹配情况下，存在2种问题：一是在实际接收信号过程中，通过滤波器难以实现无线信道的时变特性；二是滤波器在匹配情况下，获得最大输出信噪比，对采样时间的选择非常敏感。
　　3）采用重叠结构。重叠结构优点有很多，在消除前径之前，利用反馈滤波器来消除后径，这样一来，就降低了对前馈滤波器的影响。采用重叠结构，可以计算出最佳的判决中心位置，在判决中，当主径，也就是最大能量位置时，会得到最优的均衡器效果。此外，重叠结构在对抗多径衰落时，对输出信噪、收敛速度而言，会有明显的改善效果。