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随着手机等无线便携通信设备的普及,移动数字电视业务也逐渐进入大众的视野。各国提出了自己的标准,中国本土化的标准则是CMMB(China MobileMultimedia Broadcasting)标准,它是目前国内推广程度最高的标准,具有很好的研究背景与效益。
CMMB标准采用了OFDM(正交频分复用)技术。OFDM技术是一种无线通信中的多载波传输方式,可以对抗无线移动信道中的多径和多普勒频移,并且对频率选择性衰落不敏感,在频谱利用率方面有很高的效率,广泛应用在许多先进的通信标准中,如新一代移动通信标准LTE等。OFDM技术的总体原理是利用信道中许多相互正交的子载波并行传输信息。但是由于每一个子载波所在的信道很窄,在接收端的时钟采样频率偏差就会破坏子载波间的正交性,造成接收机误比特率的迅速升高。因此对时钟采样误差的正确估计与纠正,在OFDM系统解调阶段有很重要的意义。
对于CMMB接收机来说,系统从射频端接收到的数据经过ADC带通采样,便得到了数字中频信号,如何从数字中频信号还原出与原始发射机进入DAC前的相位相同并且采样频率也相同的数字信号就成为本文研究的方向。第一步,需要从高采样率的中频信号转换成基带信号。第二步,需要调整采样时刻,使时钟采样误差基本为零。在这两个过程中,需要用到大量变采样率处理,并且包括对时钟采样误差的估计与纠正。本文采取时钟误差纠正的数字环路技术,通过采用改进后的离散导频时钟误差算法提取出时钟采样误差,并且通过数字振荡器(NCO)产生需要采样的采样片段,送入插值滤波器(ITP)完成整个时钟采样误差纠正过程,以上就是时钟采样恢复环路的结构。
本文完成了上述算法的Matlab模型与C模型的算法仿真与验证,并且集成到了整个CMMB数字解调系统中。根据测试结果,对时钟采样误差的估计能够满足系统要求,时钟采样误差可以控制在0.2PPM以内,而且算法对信道中的高斯白噪声有一定强壮性,能够在较低信噪比信道的条件下有较理想性能。经过整个解调系统的联合调试,可以保证系统正常稳定工作。
另外本文在研究算法的基础上,给出了相应模块的硬件设计流程,为后续应用硬件描述语言建模以及进一步FPGA(Field Programmable Gate Array)测试和ASIC(Application Specific Integrated Circuit)流片打下坚实的理论基础。