数字地面电视系统云传输技术研究

左江红

摘 要 隨着科学技术的不断发展，云传输技术不断成熟，数字电视传输技术也在不断更新，本文将基于OFDM云传输技术，讨论OFDM系统的基本原理，然后对云传输的基本原理做出分析，最后对基于OFDM的层分复用技术做出研究性分析。

关键词 数字电视；云传输；技术

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）174-0049-02

1 OFDM系统基本原理

OFDM是一种具有高频谱利用率、抗多径衰落强、容易与其他技术结合且实现简单等优点的多载波调制技术，因此在无线通信中被广泛应用。IEEE802.22上下行均使用OFDMA调制方案，这种技术方便了子载波分配，将物理上不连续频率资源进行整合，为CR高效使用频谱空洞提供了可能。LTE上行采用SC-OFDM，具有较低的峰均比（PAPP）；下行采用OFDMA，提供更高的频谱利用率。DVB-T2标准中也采用了OFDM方案。OFDM以其良好的性能越来越受到重视，可以预见，未来会有更多的基于OFDM技术无线通信标准出现。

2 数字地面电视系统云传输技术基本原理

正如上文所述，OFDM以其诸多优点而被数字地面电视标准广泛采用，因此研究基于OFDM的云传输系统具有十分重要的意义。下面我们就详细介绍云传输技术的基本原理。

2.1 同信道干扰

从第一代地面数字电视系统发展至今，相邻信道的干扰已经被大幅度降低，在城市或人口密集区相邻信道中的很多禁用信道也在逐渐开放，技术和政策的发展使得频谱利用率也在不断改善。但是现有的数字电视系统仍没有解决同信道干扰的问题。

云传输系统的性能主要取决于其对抗同信道干扰的程度。在数字通信中，特别是基于OFDM的物理层应用，同信道干扰可以等效为加性高斯白噪声。

2.2 信息速率

根据信息论，提高频谱利用率有两种方式：增加信息的吞吐量和增强接收可靠性。现阶段大多数研究集中在增加信息吞吐量或者是沿着香农容量曲线向右，云传输系统恰恰相反，它沿着香农容量曲线向左。尽管这样会降低射频信道的吞吐量，但是会增加接收可靠性，同时有效地增强了频段在空间上的复用能力。

由于云传输系统具有良好的频谱复用能力，我们可以利用图1中的方式进一步增加信息速率。例如，在相同带宽下，向数据流A中嵌入数据流B，功率水平比A信号低5dB，根据系统抗干扰性能也可以继续嵌入数据流C，然后锁定频率并同步跟踪A信号。

2.3 网络覆盖范围

云传输系统的网络构建中，同一发射机可以发射多个数据流，不同发射机可以发射相同或者不同的数据流。同一发射机，因各个数据流的功率，以及解调门限的差异，其业务覆盖范围和服务类型因而不同；SFN网络中不同发射机发射的抗干扰较强的信号符号区域可以重叠，较弱的信号须有一定的保护间隔，因其发射信号的多样性，其业务覆盖灵活多变。

2.4 技术优势

下一代地面电视广播系统主要从两方面去提高频谱利用率：一方面是增加系统在每一条射频信道的吞吐量；另一方面就是使得最大化城市或人口密集区的可用信道云传输采用。

云传输系统通过减小数据吞吐量达到对抗同信道干扰的目的。这样使得城市或人口密集区的每一条电视广播频段都能够被充分利用，频谱利用率将会提高3～4倍。同时，低信息速率会使得信息的抗干扰性能很好，特别适合移动或手持设备的应用。

比较提高信息速率和采用云传输技术来提高频谱利用率的方式，前者是最大化可用信道的信息速率，即逼近香农容量；后者增加可用信道的数量。两者整体信息吞吐量实质上都受香农限制约，基本不会有很大差别，但是后者接收性能更可靠、服务可扩展性更强，而且更容易发展成下一代通信系统。同时云传输系统为非授权用户在电视空白频段的使用提供了方便。低的SNR门限也会降低实施开销及功耗开销，使其成为绿色通信系统。

3 数字电视中基于OFDM的云传输技术研究

因为OFDM技术高的频谱利用率以及在诸多系统中的应用，如DVB，LTE，WiMax等，将其作为云传输系统物理层的主要技术方案，可以提高频谱利用率的同时，在云传输网络建设上也可事半功倍。那么下面我们就对OFDM技术下的时域叠加技术和频域信号消除技术做出分析。

3.1 基于OFDM的时域叠加技术

图2为基于OFDM的两层时域叠加的系统结构框图。从图2的分图（a）中可以看出，在IFFT之后进行叠加，发射机中两层数据相对独立，实质上其IFFT点数，导频（用于信道估计、同步等）位置，时间同步，甚至保护间隔长度都可以不一致，灵活性较高。然而正是因为这些差异，导致接收机的复杂度大大增加，从图2（b）中可以看到两层数据都必须单独进行信道均衡，其同步也是相互独立的。在解调出层1信息后，消除层1信息时不仅仅要对层1进行重新调制映射，还需要插入保护间隔，乘以信道参数。因此引入了更多的信道估计以及解调的误差，这会对层2的解调产生很大的影响。

3.2 频域信号消除技术

云传输系统为了对抗同信道干扰，其接收机采用了干扰信号的消除，来减小下一级信号解调的噪声，如何进行干扰信号消除将对信息接收的可靠性影响很大。如图3所示，接收机采用了两种方式进行信号消除，M1方式中直接对解调信号进行重新调制，然后再从混合信号中消去层1数据；M2方式中对解码信号进行重新编码并调制，然后再进行干扰信号消除。

M1方式的优点是复杂度低，可以直接对解调信号进行重构，减小了信号消除过程的时延，但是这样会将解调误差带入信号消除， 增大层2信息的解码门限，这种方式与分级调制的解调相同，信息2的解调并未受层1编解码的影响，其解调主要与功率因子以及层1的调制方式相关。M2方式重构信号是经纠错码纠正的，其信息可靠性较高，这样消除过程引入的误差小，层2数据的解码性能相对较好。另外，由其解码及重新编码带来的时延相对较大。

4 结论

综上所述，云传输技术的诸多优势使其成为下一代地面广播通信的备用技术，但是由于从提出到现在时间比较短，仍有许多难题需要解决，且其性能也有待进一步研究。本文首先通过OFDM调制技术对数字地面电视系统云传输技术做出了相关的研究，希望对相关专业有所帮助。

参考文献

[1]胡骏.数字地面电视广播网络规划与覆盖的技术研究[D].上海：复旦大学，2012.

[2]张素兵.地面数字电视接收端标准情况介绍[J].广播电视信息，2009（10）：33-34.

[3]刘亚峰.浅析数字电视系统的关键技术及标准[J].电脑知识与技术，2008，3（7）：155-156.