数字调幅广播系统中的信道编码和调制技术研究
随着数字技术、计算机技术和网络技术的飞速发展,模拟广播业务受到了前所未有的挑战。移动通信和互联网的崛起,使无线地面广播产生新的竞争对手,甚至手机听广播看电视均已实现,模拟声音广播的市场正在受到网络媒体的冲击。另外,随着电子通信业务的不断发展,广播原有的电磁环境越来越差,传统模拟广播的收听效果已经大不如前。传统模拟广播存在传输质量差、业务单一和易被干扰等缺点。可以说,模拟广播的处境日益艰难,此时,数字广播应运而生。 本文针对30MHz以下的中短波信道,研究数字调幅广播系统的信道编码和调制技术。低密度奇偶校验码被证明是一种能接近香农限且具有较低译码复杂度的编码方案,本文研究基于低密度奇偶校验码的编码调制方案。根据国内外关于数字广播的研究动态及技术的发展趋势,本文采用多载波技术作为数字广播系统的调制技术,而不考虑单载波方案。 考虑到实际通信系统中,绝大部分是有记忆信道,研究了低密度奇偶校验码在有记忆信道上的译码。针对有限状态Markov信道,提出一种基于噪声软判决的译码算法。在此算法中,标准的置信度传播译码算法与前向后向算法结合起来,通过传递软判决信息,提高译码器的性能。考虑到Markov信道节点的引入会引起图中圈的个数增加,提出基于概率的消息传递策略来更新译码过程中的消息。 通信系统通常需要根据信道状态调整差错控制码的码率,这可以通过直接使用各种不同码率的码来实现,但是这样需要系统使用不同的编译码器,实现起来比较困难,而删余码则提供了一种灵活的设计方法。本文针对数字广播系统中码率设计的需要,研究了删余低密度奇偶校验码。采用高斯近似分析了删余低密度奇偶校验码的置信度传播译码算法,推导出消息均值迭代公式。根据此公式提出一种删余分布优化方案,此方案直接从消息均值出发,通过构造一系列约束方程,采用线性规划方法设计最优删余分布比例。 由于短波信道的时变多径性,数字广播系统采用了正交频分复用系统。对基于OFDM的通信来讲,接收端的时频同步模块、解调模块以及解码模块都需要用到信道状态信息,因此必须进行信道估计。此外,数字广播接收机属于便携式产品,需要低功耗、低复杂度的信道估计算法。本文提出一种基于滑动窗口的二维信道估计方法,该方法首先对接收到的导频信号进行最小二乘估计,然后进行时间方向插值估计导频子载波上所有位置处的信道频率响应,最后通过一个滑动窗口在多径扩展域和多谱勒扩展域分别进行处理。对于快速时变信道,通过调整窗口的滑动步数,可以有效处理窗口内信道路径数和路径延迟可能变化的情况,从而显著降低了子载波间干扰和高斯白噪声的影响。理论分析和仿真表明,与现有信道估计相比,该方法具有估计精确、易于实现的优点。 由于中、短波广播信道的特点和现有频率资源紧张等方面的原因,以及数字化后对系统服务质量和多样性等方面的要求，系统在保证具有所要求性能的前提下，必须具有尽可能高的频带效率和功率效率，编码调制是一种提高频带和功率效率的有效方法。本文研究了低密度奇偶校验码作为分量码的多级编码调制方案，讨论了其译码算法，并仿真了其在短波信道上的性能。
数字广播系统;信道编码;调制技术;低密度奇偶校验码;正交频分复用
中国科学技术大学
博士
模式识别与智能系统
周荷琴
2006
中文
TN934.3;TN911.22
110
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）