基於小波的數位電視信號傳輸技術方案的製作方法

2023-06-13 01:31:11 3

專利名稱：基於小波的數位電視信號傳輸技術方案的製作方法
技術領域：
本發明是一種信號調製解調技術，屬於信號傳輸領域。
背景技術：
目前國際上數位電視標準主要有三種美國的ATSC標準、歐洲的DVB-T標準和日 本的ISDB-T標準，它們的調製方式分別是8-VSB、COFDM和C0FDM。其中ATSC標準硬體實 現簡單，系統成本比DVB-T和ISDB-T低，但是它不能支持移動接收，而DVB-T標準和ISDB-T 標準雖然能夠支持移動接收，但硬體實現相對複雜，成本也較高，而且，這三種標準的調製 方式為追求較好的數據傳輸速率，抗噪性能一般。而我國數位電視所用的DMB-T傳輸系統 採用的是基於多載波調製方式的時域同步正交頻分復用調製技術，也是一種COFDM方式， 抗噪性能也有待提高。

發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種抗噪性能較好的數位電視信號傳輸方案，以 提高數位電視傳輸系統在各種惡劣信道環境下的傳輸可靠性。設計接收端信號的誤碼率更 低、成本更低和結構更簡單的傳輸系統是本發明的目標。技術方案本發明的基於小波的數位電視信號傳輸技術方案，首先對數位電視信 源加擾後的數字碼流進行周期延拓，然後將這些碼流先後進行離散小波合成變換，調製到 更高頻率的載波上，在接收端對接收信號進行離散小波分解變換後，再取多路解調信號，利 用聯合估計方法，對其進行比較接收，得到最後的碼流信息。其流程如圖1所示。數位電視信源系統的碼元要經過加擾處理，經過加擾後，無論原碼流是何種分布， 加擾後的數據流中「0」和「 1 」的分布概率都接近50%，這裡假設\就是一個加擾後的碼流， xn[i]是它的一個元素，則經過小波調製後的信號可以表示為Σ ^β-η"2χη\ ]Τ"2ψ{2" -η)(1)
i=~oomeM式1中，β = 22Η+1，表示齊次信號的相似度，M是一個有限的連續整數的集合，它的 元素個數表示調製的級數，m表示小波變換尺度因子，由於它的不同取值，傳輸數據將被調 制到不同的尺度上以不同速率通過信道傳輸。在小波調製中，可以根據傳輸信息比特率來 確定參數β、尺度因子m及調製的級數M。在實際的通信係數中，^常被調製到有限的、連 續的倍頻帶上，即尺度因子m取有限的值。1、小波調製算法利用IFWT算法，經過多次迭代，便可得到小波調製的調製信號具體實施方案如圖 2所示。圖1中，表示對1的111次周期延拓，它包含了 2"^1 ·η個碼元。通過這樣反覆 的離散小波重構算法，便生成了利於傳輸的小波調製信號。圖1中要注意的是，除了待調信號以外，在IFWT的輸入端有許多其它碼流，這裡有 一定的彈性，這些碼流可以為數位電視系統信源的另外一路待調信號或是它的周期延拓，這樣小波調製實際上變成了小波包調製，它在解決數位電視系統接收端同步問題上有一定 優勢，這些碼流也可以是全零碼元，在實際系統中可以根據實際情況設定。小波調製信號時域波形如圖3(a)所示，信號分布與噪聲信號分布類似，可以很好 地隱藏在噪聲中傳輸；其頻域波形如圖3(b)所示，它在零頻處為0，可見小波調製信號沒有 直流分量，可以提取同步信號，適應於有交流耦合的遠距離傳輸。2、小波調製的解調經過信道後，在接收端接收到信號後首先需要對信號進行解調，即FWT變換，它是 小波調製過程的逆過程，如圖4所示。圖中，對應發送端的xn，x*m.n對應發送端的xm.n， 但是，由於在信道傳輸的過程中信號摻雜了噪聲信號或者受到多徑幹擾，所以需要對這些 信號進行比較驗碼，利用小波調製信號中的數據冗餘，可以用聯合估計法進行比較接收。3、聯合估計法從頻譜角度看，小波調製是將總的發射頻譜分成多個相鄰的倍頻帶，不同清晰度 的數據信號分處在不同的倍頻帶上，從而使碼流同時以不同的速率(需要對信號進行相應 的周期延拓)在不同頻帶上傳輸。因此，可以在接收端引入聯合估計方法來進行比較接收，聯合估計方法是指在接收端利用兩個或多個觀測值來確定信息比特的一種策略， 所得到的值叫做聯合估計值。聯合估計對接收端的多個觀測值進行平均來實現，其中用來 估計觀測值的數目叫做冗餘因子，用K表示，聯合估計的精度隨著冗餘因子的增加而提高。例如，為求ι中的第一個元素1[1]在接收端對應的數據，xjl]可用式⑵求解。
X. [1] = (Xtn [1] + X2, [1] + X2, [1025])/3( 2 )在式2所示的聯合估計法中，所用的冗餘因子為K = 3，當然，在冗餘因子K = 3時 有多組數據可供選擇，可以根據各組數據性能自由選擇搭配。這也是小波調製抗多徑幹擾 方面的一個優勢，一旦某組數據嚴重失真，可在比較接收時予以濾除，從而減小多徑幹擾的影響。有益效果現實中很多數位電視傳輸系統面臨的信道複雜，各種幹擾噪聲極為嚴 重，因而需要一種有強抗幹擾能力的調製方法來克服上述缺陷，而小波調製應用於數字電 視信號傳輸中可以達到這個目的，它以犧牲有效性為代價，提高了數位電視信號傳輸系統 的可靠性。以高斯噪聲信道為例，傳輸IOM位碼元，分別進行小波八級調製，並運用聯合估 計法，與COFDM中的QPSK-0FDM比較，可得它們的誤碼率如圖5所示。可見，在不利用聯合 估計法時，小波調製的可靠性已優於QPSK-0FDM，在利用了聯合估計法之後，小波調製的可
靠性得到提升，誤碼率進一步減小。當然，本發明還可有其他多種實施案例，在不背離本發明精神及其實質的情況下， 熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變，但這些相應的改變和變形都 應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。


圖1是基於小波的數位電視信號傳輸技術方案流程2是小波調製過程示意圖
圖3是小波調製信號時域和頻域波形4是小波調製解調過程示意5是小波調製與QPSK-0FDM的誤碼率對比
具體實施例方式本發明提供了基於小波的數位電視信號傳輸技術方案，通過對數位電視系統信 源信號進行小波調製，並在接收端綜合利用聯合估計法，大幅提高信號傳輸的可靠性。本 發明的基於小波的數位電視信號傳輸技術方案，首先對待調信號進行周期延拓，繼而將這 些信號分別對應不同的解析度進行離散小波合成，再進行傳輸接收，在接收端接收到信號 後，先利用離散小波分解得到各種不同頻率的碼元，再利用這種數據冗餘進行聯合估計， 從而得到估計值，這樣得到的估計值誤碼率低，可靠性優於現在各種傳輸系統中常用的 QPSK-0FDM。這裡除了可以進行小波合成和分解以外，還可以進行小波包重構和分解，在使 用聯合估計法時，還可以利用監督碼找出受噪聲幹擾嚴重的信號予以濾除，以免影響聯合 估計法的效果等，以上所述延伸並非對本發明作任何限制，凡是根據本發明的技術方案實 質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本發明技術方案 的保護範圍內。具體方式如下1、對待調信號進行周期延拓通過周期延拓，將傳輸碼元轉化成不同清晰度的數 據信號。2、小波調製將不同清晰度的數據信號分別進行離散小波合成，從而使同一碼流 以不同的速率在不同的頻帶上進行傳輸，實際上是將信號總頻譜分成多個相鄰的倍頻帶 (如圖2(b)所示)。3、解調將接收到的信號進行離散小波分解，得到各種頻率的碼流。4、聯合估計利用小波調製的數據冗餘，將各種碼流進行聯合估計，再利用最佳接 收法進行比較接收，得到最終碼元。
權利要求
1.本發明的基於小波的數位電視信號傳輸技術方案，其特徵是先對待調信號進行周期 延拓，繼而將這些信號分別對應不同的解析度進行離散小波合成，再進行傳輸接收，在接收 端接收到信號後，先利用離散小波分解得到各種不同頻率的碼元，再進行聯合估計，從而得 到誤碼率比現有傳輸方案誤碼率低的估計值。
2.根據權利1所述的基於小波的數位電視信號傳輸技術方案，其特徵在於小波調製及 聯合估計方法在數位電視傳輸系統中的應用。
全文摘要
本發明的基於小波的數位電視信號傳輸技術方案，先對待調信號進行周期延拓，繼而將這些信號分別對應不同的解析度進行離散小波合成，再進行傳輸接收，在接收端接收到信號後，先利用離散小波分解得到各種不同頻率的碼元，再利用這種數據冗餘進行聯合估計，從而得到誤碼率比現有方案低的估計值。本發明的目的是提供一種抗噪性能更好的數位電視信號傳輸方案，以提高數位電視傳輸系統在各種惡劣信道環境下的傳輸可靠性。設計接收端信號的誤碼率更低、成本更低和結構更簡單的傳輸系統是本發明的目標。
文檔編號H04L25/02GK102130859SQ20111004918
公開日2011年7月20日 申請日期2011年2月22日 優先權日2011年2月22日
發明者張洋, 柯凱, 田文飈, 芮國勝 申請人:中國人民解放軍海軍航空工程學院