TDS―OFDM系统中信道估计方法的研究

l 引 言
在近十余年中，数字电视地面广播(DTTB)已达到了实际应用阶段。目前已被国际电信联盟(ITU)承认的DTTB传输标准有3个，即：美国先进电视系统委员会提出的格型编码8电平残余边带调制(8VSB)系统(简称ATSC)，欧洲开发的基于编码正交频分复用(COFDM)技术的数字视频地面广播标准(DVB―T)和日本采用的分段正交频分复用的地面综合业务数字广播标准(ISDB―T)。现阶段对这3个标准的比较和测试见诸多文献，一般来说，这3个标准各有特点。ATSC系统为传统的单载波(SC)系统，它使用复杂的信道均衡器来进行信道估计，消除多径干扰。该算法的对均衡器要求比较高，均衡器设计的复杂度很高。欧洲DVB―T多载波系统是在OFDM频谱中插入导频信号的，它规定了分散导(Scattered Pilot)频和连续(Continu―ous Pilot)导频。连续导频在每个COFDM符号中的位置都是固定的，散布导频的位置在不同的COFDM符号中有所不同。然而该方案在使用了大量导频来完成估计和均衡，使得系统有效数据的传输率较低。ISDB―T是日本无线电工商业协会开发的，系统采用的调制方法称为频带分段传输(BST)OFDM，由一组共同的成为BST段的基本频率块组成，属于单载波传输。
在上述背景下，我国制定了中国地面传输数字电视标准(简称DTMB)。欧洲的DVB―T与和日本的ISDB一T标准都是采用具有循环前缀保护间隔的编码正交频分复用，即COFDM调制。而DTTB标准采用了PN序列作为循环间隔，时域同步正交频分复用(TDS一OFDM)进行调制。
然而，要想完全实现OFDM技术所带来的性能的提高，还需要进行关键技术的实现，而信道估计就是其中之一。本文针对清华所提出的DMB―T系统中信道估计部分进行了研究，对迭代算法进行了优化，使得估计得到的信道冲激响应更加精准，从而提高系统的性能。

2 TDS―OFDM信道估计算法
2．1 TDS―OFDM的系统模型
TDS―OFDM是现在清华提出的DMB―T传输系统的核心调制技术，它是时域同步的正交频分复用技术，或者称为以PN序列为保护间隔的正交频分复用调制。系统的离散系统模型如图l所示。

信号通过串并变换，经过IFFT调制，然后再并串变换，加入PN序列，形成信号帧。一个信号帧由帧同步和帧体两部分组成，考虑到信道的时间选择性(多普勒分布约为100 Hz)，每个信号帧的长度定义为600 μs。一个信号帧可以作为一个正交频分复用(OFDM)块。对于TDS一OFDM来说，帧同步序列(即PN序列)作为OFDM的保护间隔，而帧体作为IFFT块，以DMB―T传输系统为例，信号帧的结构如图2所示。

信号帧中的帧同步由前同步、8阶PN序列和后同步三部分组成。PN序列定义为255个符号，前同步和后同步定义为PN序列的循环扩展，如图3所示。

8阶PN序列定义为本原多项式x8+x6+x5+x+1的m序列，其初始条件将确定所生成的m序列的相位，而初始条件是由每一个帧的帧号所决定的。信号帧群中的每个信号帧分配有惟一的帧同步信号，以此作为信号帧的识别特征。也就是说，在接收端，我们只要确定m序列的相位，就可以确定帧号，从而可以达到同步的目的。