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近年来,数字电视凭借其高质量的画面,极高的频谱资源利用效率,灵活的传输方式和交互式多业务操作等优势,受到了广泛的关注。如今,具有自主知识产权的中国数字电视地面标准——GB20600-2006《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》(英文简称DTMB)已正式实施,因此,研究符合我国标准的地面传输接收技术有着深远的意义。数字电视中的同步技术在通信系统中占据非常重要的地位,尤其是多载波系统,使用了OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术,对同步的要求更加严格。同步的错误不但会导致符号间干扰,还会导致信道间干扰,会严重影响接收机的性能。本文在当前数字电视发展现状的基础上,对OFDM系统的同步问题和典型时频同步算法进行了深入的分析和研究,并以国标DTMB系统的多载波模式为研究对象,提出一种基于PN序列相关(Pseudo-random Noise sequence)的帧同步和载波同步算法设计。该算法实现复杂度低,同步性能好,载波频偏估计范围广,估计精度高等特点。在帧同步中,我们运用分段并行匹配的非相干解扩技术,可以实现对PN序列的快速捕获;在载波同步中,我们比较了非块平均和块平均频偏估计算法的性能,并结合二者各自的特点,利用块平均算法估计范围广进行粗频偏估计,然后再利用非块平均算法估计精度高进行细频偏估计,可以得到很好的频偏估计性能。仿真结果表明:该帧同步算法在AWGN信道,静态多径Brazil D信道和动态多径ATTC3信道都具有非常好的性能。载波同步算法在AWGN信道和ATTC3信道下,非块平均算法的估计精度都要优于块平均算法,但是估计范围较之要小得多,采用块平均算法进行粗频偏估计,然后再用非块平均算法进行细频偏估计,在AWGN信道和ATTC3信道下,该算法都能够很好的估计150kHz以内的频偏,并且在AWGN信道下,估计误差不超过0.2Hz,在ATTC3信道下,不超过27.5Hz,完全能够满足系统在几十个子载波频偏下,使得纠正后的频偏不超过40Hz的要求。由此可见,利用国标DTMB系统PN序列填充的帧头可以获得很好的时频同步性能。