數字高清電視移動接收技術的研究與實現

石舉華

摘 要 現階段，在經濟和科技的迅速發展下，人們對于電視節目的需求也與日俱增。傳統的電視節目已經無法滿足時代發展的需求。而數字高清電視憑借其特有的優勢，受到了人們的廣泛歡迎。本文結合筆者多年來的研究，針對數字高清電視移動接收技術中存在的問題，提出了一種多天線接收技術，對其研究與實現進行了簡單的論述，旨在與同行進行交流分享。

關鍵詞 數字高清；移動技術；研究實現

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）180-0078-02

1 多天線接收技術的提出背景

數字高清電視已經成為當前電視領域的主要潮流，不論是在觀看質量、還是電視畫面以及聲道效果方面都有了巨大的突破，是傳統電視所無法比擬的。數字化高清電視必將成為數字化時代的理想產物，它實現了真正意義上的家庭影院模式，帶給人盛大的觀看體驗。現階段，像一些發達國家如美國、德國以及法國等，其數字電視正處于快速發展的階段。由于數字高清電視的采用模式、圖像比例格式以及信息量等因素的影響，所以在進行節目傳輸時，必須要用高傳輸效率的調制模式來取代傳統的輸送方式，也正因此它對接收機的性能提出了嚴格的要求。

除此之外，考慮到移動信道具有復雜的特性，所以在信號的接收過程中，不可避免的要遭受噪聲及回聲等多方面的干擾，所以使得信號的實際載噪要遠遠低于標準值，再考慮到多普勒效應對移動接收機的影響，所以，為了保障數字高清信號能夠取得理想的接收效果，可以應用多天線接收方案進行應對。

2 多天線接受的軟件設計思路

2.1 調諧器軟件結構設計

在進行這部分的設計時，考慮到調諧器各個功能模塊之間的關系，為了使得設計更具有獨立性和靈活性，一般多采用多層軟件架構技術，也能在很大程度使得對多個協調器的控制管理成為可能。

軟件部分的設計主要包括應用程序，調諧器、設備驅動程序安裝器、地面設備管理器、調諧器驅動以及I/O管理器等部件。通過各個電路部件的共同努力，充分發揮出了協調器的功能。首先，就應用程序來說，其屬于頂級的控制軟件，要能夠獨立且高效得完成搜索，包括手動和自動兩方面，調諧以及盲掃等操作；作為前端控制接口函數，調諧器主要用于對調諧狀態的控制、狀態以及信號質量的讀取等方面；設備驅動程序安裝器主要用于對初始化的協調器的具體安裝控制；地面設備管理器是聯系上層調諧器與驅動的部件，能夠實現對調諧器的各項管理；作為調諧器模塊的核心組成部分，調諧器驅動是一個重要的存在。它主要由兩方面組成，一個是驅動函數，一個是信道解調解碼器。對于I/O管理器而言，它主要用來進行I/O口的控制功能。

2.2 調諧器的軟件算法設計

每個電視節目都會有特定的頻道參數，數字高清電視節目會存在于不同的頻點上面，使得每一個頻點上面的電視節目種類十分豐富，這也是運營商的運營策略，但是站在用戶的角度來考慮，在實際應用過程中其并不會關心具體的頻道參數問題，只需要能夠根據自己的喜好隨意切換電視節目即可。因此，為了達到這一目的，必須要建立一個精準的掃描機制，使得接收機能夠自動保存不同頻點上的節目信息情況。所以，掃盲機制是十分重要的，快速、準確的掃盲機制也是提高移動接收機性能的重要手段。

在數字高清電視系統中，存在多個前端調諧器，這為段掃描設計提供了靈活的設計思路。比如，可以采用Zig-Zig掃描方式、線性掃描方式、多天線掃描方式以及從大到小、從小到大的互逆掃描方式等等，具體使用哪種應該根據實際應用環境進行具體的設定。前兩種掃描方式適用于兩個具有相同頻率的調諧器類型；而多天線的掃描方式適用于兩個具有不同頻率的調諧器類型。其中，線性掃描速度是這幾種類型中最慢的，但是卻有著高效率的結果，掃面過程十分全面；而Zig-Zig掃描方式速度雖然優于前者但是卻偶爾會漏掃現象；多天線掃描的掃描速度是最快的，但是出現漏掃問題的概率也是最高的，在進行信號的鎖定時存在一定的難度。

3 多天線接收技術的硬件設計思路

3.1 硬件設計優勢

由于接收機處于高速移動的環境中，所以實際接收到的電平信號處于動態的變化當中，此時調節器要想提取到有價值的信號確實存在一定的難度。該環境中的信號會受到多種方面的影響，因此信號的質量無法得到保障。針對這種情況，在以往的電路基礎和構成部件上進行了一定的改造，采用性能更高的雙重AGC控制電路，在配備鎖相環及DM354套片，使用多天線接收技術將收集的信號合成，以便最大程度上保證其質量。該技術將收集來的信號進行統一的整合處理，然后將其接收信號的載比進行優化改善，具體改善的程度需要根據實際使用到的天線的數量來定，且二者滿足正比例關系。

通過統一的處理以后，信號的功率得到了顯著的增強，有效將多重通道的干擾作用降到最低。這主要是因為，多種路徑的復雜環境特點，使得信號要不停的反射，使得兩個天線的實際接收到的信號特征存在較大的差異。而采用多天線接收方式，不僅能夠極大地提高信道的估值和跟蹤功能，同時降低了多普勒性能的影響，提高了移動的速度。

3.2 硬件設計原理

首先需要射頻跟蹤濾波器以及RF可調放大器的分級處理后，產生一個中頻的信號頻率。像4.57MHz，36.167MHz以及43.5MHz都是常見的中頻信號，具體使用哪一種需要根據實際情況具體設定。該中頻信號需要經過PL316輸出，然后在通過中頻濾波器、可調放大器及轉換電路的相繼處理后，輸入與解調器的輸入相互平行的信號。中頻濾波器能夠將無關的信號噪聲排除掉，保留應有的信號頻帶。

然后，輸出的中頻信號還需要經過模擬/數字轉化電路的進一步處理。該轉化電路的抽樣頻率滿足Fsamp工作特點，旨在實現模擬信號到數字信號之間的轉化。A/D采樣時鐘主要受到可編程的PLL鎖相環控制，對采樣時鐘的同步部分進行估計處理便能夠得到時鐘的偏移部分。而轉化后的信號分成兩個路徑，一部分交由解調器進行信號的解調，其次要送至AGC電路進行調試。

4 AGC控制電路的調試過程

AGC控制電路也是提高數字高清電視移動接收技術水平的一個重要手段，在長期的研究過程中發現雙重比單重的AGC電路起到的效果更加理想。在進行實際的調試時，首先應該打開AGC濾波電路，使得RF/IF AGC電路處于可控范圍內，便于進行一定的處理；其次，調節IF AGC使其的增益值處于最小的位置，然后將RF信號不斷地輸入到電路當中，并根據其變化情況適當調整相應的增益電壓，使其處于合理的數據變化范圍內。接下來按照一定的順序將信號的步進增益逐漸減小，以此來保障調節器的ADC的信號輸入保持在較為穩定的范圍內。當輸入的信號電平不再隨著RF AGC進行變化時，應該適當的增加IF AGC的反饋放大增益，然后進一步觀察輸出數字的變化情況。通過反復的調節作用，當輸入的電平信號不再發生改變時，就可以準確測量出系統的靈敏程度。

在實際的研究過程中，為了使得設計思路更加清晰，應該根據具體的情況繪制出控制曲線圖形，更加科學合理的來分析問題。

5 結果驗證

對硬件和軟件部分進行具體的設計后，通過進行測試實驗，發現在移動信道中，多天線接收技術的抗干擾性要遠遠高于單天線的接收方式，而且接受區域更廣闊，移動速度以及門限C/N等方面都有了明顯的改善，推動了數字高清電視移動接收技術的發展。

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