數字電視地面廣播COFDM傳輸中的軟判決技術

許 麗

（作者單位：白山無線轉播臺）

數字電視地面廣播COFDM傳輸中的軟判決技術

許 麗

（作者單位：白山無線轉播臺）

近年來，隨著社會經濟的發展和科學技術的進步，數字化時代悄然而至，數字電視也相應地獲得了更快的發展。通過對數字電視地面廣播COFDM傳輸中的軟判決技術的深入調查與研究，從中提取出信道狀態信息的CSI方法，并且運用算法對仿真的科學分析，在此基礎上將在其具體的過程中的應用闡釋清楚，既能夠克服單頻又能模擬電視的同頻干擾。

數字電視；地面廣播；COFDM傳輸；軟判決技術

1 數字高清晰度電視簡介

隨著科學技術的發展和數字化時代的到來，數字高清晰度電視大量的涌現出來，其在一定程度上實現了高速寬帶通信技術與圖像壓縮編碼技術的有機結合，其標準形式主要有三種：由美國所研發的8-VSB調制系統、歐洲數字電視地面廣播所采用的COFDM調制系統以及日本所采用的BST調制系統。20世紀90年代中期，我國也逐漸開始研究數字高清晰度電視，并在數字電視地面廣播的眾多傳輸領域中取得了一定的成就，擁有多項專利自主技術。

2 數據軟判決技術的解調

在COFDM系統解調端實現對數據的均衡后，便需要及時校正數據在相位上的偏轉，然后在軟判決模塊中，嚴格根據不同調制端的對于星座的映射作用將相應的比特數據解調出來。通常情況下，還需要在此基礎上進行維特比的譯碼，再加上軟判決的可信度相比較于硬判決來說更高，因此在映射的過程中急需要一個具備超高信度的“軟信息”。之后還要對數據進行4 bit的量化作用，將OFDM中的符號去掉，并各種導頻插入進去，在經過解符號和解比特的交織作用之后，離散信息傳輸中的各種突發信息，以此來促進糾結碼利用效率的最大限度的提高。最后將數據送到前向糾錯中的Viterbi進行內碼的譯碼。

根據導頻信號的不同可以將OFDM信道估計技術分為頻域和時域導頻訓練序列兩種，具體的又分為頻域導頻內插、平均及頻域導頻時域平均、相關等。本文在結合實際應用的基礎上，對仿真性能運用了大量的算法進行計算，并對COFDM系統本身的特點、實現FFT時所產生的精度誤差、變換時頻時所產生的窗截斷誤差及由于高頻模擬器件所引起的同步算法之間的誤差、相位的噪音等都綜合的分析。本系統所采用的估計方法主要是FPFI，該算法本身的在信道中的移動特性是其他估計方法所不能比擬的。

根據對調節后信號處理方式的不同，可以將其譯碼分為硬判決和軟判決兩種。硬判決譯碼主要是作為一種解碼所用的碼元為專門的譯碼器服務，其中碼元通常只取0或者1，該種方法相對比較簡單，將其應用在工程中很容易便會達到其目的。然而，軟判決譯碼主要是通過對接收信號中波形信息，應用在AWGA的信道之中，在增益方面是硬判決譯碼的2 dB，若將其應用到比較衰落的信號中增益則會超過3 dB。通常情況下，為了實現對信號波形信息的充分有效利用，并促使譯碼器提高判斷所送碼字的正確率，則需要對所判決的信號進行科學的量化，由此得到的譯碼值就不僅僅是2個，而是Q個，譯碼器正是利用Q進制的序列對可信度進行譯碼，便會得到相應的軟判決譯碼。

3 提取信道的狀態信息

3.1 信道的狀態信息

第一，在時不變的單載波通信系統中，往往會在單載波上面進行數據信號的調制，且所有解調端的數據信號所迭加的平均噪聲功率都是相同的。因此，單從信號的接受角度出發，信號數值的接收與判決門閥之間距離的比例在一定程度上直接決定了判決結果的可靠性。換言之，接受信號只要是在同一載波頻率上，其判決的可靠性在對于全體而言都是公平、公正的，在時域和頻域中都呈現出明顯的均勻性。但是，對于處在無線通道中的多載波COFDM系統而言，如果其發端信號能夠以相同的功率被調制在頻率選擇性衰落通道內的多個載波上，因受到信道非均勻特性的影響，解調端不同載波上的信噪比會有所不同。因此，在判決信號時，高信噪比載波上傳輸的數據會比低信的判決可靠性更高。這種在正式判決之前就發生時變的先驗可靠性信息也就是所謂的信道狀態信息，它在一定程度上可以將信道的動態變化準確的反映出來，通過信道不斷變化所產生的這種不均勻的可信度度量，在解碼的軟判決時必須進行給予充分的考慮。

第二，單從COFDM系統來說，由于噪聲功率在每個載波上面各不相同，因此需要分別對其進行充分的考慮，而通常情況下會利用類似于以下公式進行科學的計算：

其中，所代表的是接收端解調器所輸出信號概率的密度函數，k則代表第k個子載波，di則是xi均值的近似，常系數往往會省略不計，也可以量化的過程中加以考慮，對于譯碼的性能并不會造成任何的影響。但在COFDM解調端正式譯碼前仍然需要對提取CSI十分有必要，而這在一定程度上也是多載波系統有別于單載波的一種獨特且非常重要的結構特征。

3.2 CSI提取的新方法

信道狀態信息往往會被人們自覺的定義為每個載波位置的信噪比，以往估計SNR的方法是對信號和噪聲的功率進行分別估計，然后再進行兩者比值的計算。但這種方法相對來說比較復雜，在硬件實現方面也非常困難。本文結合工程中的實際應用，以信道估計和均衡的結果為重要依據，然后重新給出一種能夠利用歸一化求平均噪聲功率來提取CSI的新方法。現在需要做的便是信噪比值ZK在不同載頻點的大小計算出來，其中ZK的SNR噪聲功率的比值應該包括有效信號的功率。