專利名稱：基于小波的數(shù)字電視信號傳輸技術(shù)方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種信號調(diào)制解調(diào)技術(shù)，屬于信號傳輸領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國際上數(shù)字電視標(biāo)準主要有三種美國的ATSC標(biāo)準、歐洲的DVB-T標(biāo)準和日 本的ISDB-T標(biāo)準，它們的調(diào)制方式分別是8-VSB、COFDM和C0FDM。其中ATSC標(biāo)準硬件實 現(xiàn)簡單，系統(tǒng)成本比DVB-T和ISDB-T低，但是它不能支持移動接收，而DVB-T標(biāo)準和ISDB-T 標(biāo)準雖然能夠支持移動接收，但硬件實現(xiàn)相對復(fù)雜，成本也較高，而且，這三種標(biāo)準的調(diào)制 方式為追求較好的數(shù)據(jù)傳輸速率，抗噪性能一般。而我國數(shù)字電視所用的DMB-T傳輸系統(tǒng) 采用的是基于多載波調(diào)制方式的時域同步正交頻分復(fù)用調(diào)制技術(shù)，也是一種COFDM方式， 抗噪性能也有待提高。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種抗噪性能較好的數(shù)字電視信號傳輸方案，以 提高數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)在各種惡劣信道環(huán)境下的傳輸可靠性。設(shè)計接收端信號的誤碼率更 低、成本更低和結(jié)構(gòu)更簡單的傳輸系統(tǒng)是本發(fā)明的目標(biāo)。技術(shù)方案本發(fā)明的基于小波的數(shù)字電視信號傳輸技術(shù)方案，首先對數(shù)字電視信 源加擾后的數(shù)字碼流進行周期延拓，然后將這些碼流先后進行離散小波合成變換，調(diào)制到 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后，再取多路解調(diào)信號，利 用聯(lián)合估計方法，對其進行比較接收，得到最后的碼流信息。其流程如圖1所示。數(shù)字電視信源系統(tǒng)的碼元要經(jīng)過加擾處理，經(jīng)過加擾后，無論原碼流是何種分布， 加擾后的數(shù)據(jù)流中“0”和“ 1 ”的分布概率都接近50%，這里假設(shè)\就是一個加擾后的碼流， xn[i]是它的一個元素，則經(jīng)過小波調(diào)制后的信號可以表示為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(xù)整數(shù)的集合，它的 元素個數(shù)表示調(diào)制的級數(shù)，m表示小波變換尺度因子，由于它的不同取值，傳輸數(shù)據(jù)將被調(diào) 制到不同的尺度上以不同速率通過信道傳輸。在小波調(diào)制中，可以根據(jù)傳輸信息比特率來 確定參數(shù)β、尺度因子m及調(diào)制的級數(shù)M。在實際的通信系數(shù)中，^常被調(diào)制到有限的、連 續(xù)的倍頻帶上，即尺度因子m取有限的值。1、小波調(diào)制算法利用IFWT算法，經(jīng)過多次迭代，便可得到小波調(diào)制的調(diào)制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。通過這樣反復(fù) 的離散小波重構(gòu)算法，便生成了利于傳輸?shù)男〔ㄕ{(diào)制信號。圖1中要注意的是，除了待調(diào)信號以外，在IFWT的輸入端有許多其它碼流，這里有 一定的彈性，這些碼流可以為數(shù)字電視系統(tǒng)信源的另外一路待調(diào)信號或是它的周期延拓，這樣小波調(diào)制實際上變成了小波包調(diào)制，它在解決數(shù)字電視系統(tǒng)接收端同步問題上有一定 優(yōu)勢，這些碼流也可以是全零碼元，在實際系統(tǒng)中可以根據(jù)實際情況設(shè)定。小波調(diào)制信號時域波形如圖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(diào)制信號沒有 直流分量，可以提取同步信號，適應(yīng)于有交流耦合的遠距離傳輸。2、小波調(diào)制的解調(diào)經(jīng)過信道后，在接收端接收到信號后首先需要對信號進行解調(diào)，即FWT變換，它是 小波調(diào)制過程的逆過程，如圖4所示。圖中，對應(yīng)發(fā)送端的xn，x*m.n對應(yīng)發(fā)送端的xm.n， 但是，由于在信道傳輸?shù)倪^程中信號摻雜了噪聲信號或者受到多徑干擾，所以需要對這些 信號進行比較驗碼，利用小波調(diào)制信號中的數(shù)據(jù)冗余，可以用聯(lián)合估計法進行比較接收。3、聯(lián)合估計法從頻譜角度看，小波調(diào)制是將總的發(fā)射頻譜分成多個相鄰的倍頻帶，不同清晰度 的數(shù)據(jù)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(yīng) 的周期延拓)在不同頻帶上傳輸。因此，可以在接收端引入聯(lián)合估計方法來進行比較接收，聯(lián)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(lián)合估計值。聯(lián)合估計對接收端的多個觀測值進行平均來實現(xiàn)，其中用來 估計觀測值的數(shù)目叫做冗余因子，用K表示，聯(lián)合估計的精度隨著冗余因子的增加而提高。例如，為求ι中的第一個元素1[1]在接收端對應(yīng)的數(shù)據(jù)，xjl]可用式⑵求解。
X. [1] = (Xtn [1] + X2, [1] + X2, [1025])/3( 2 )在式2所示的聯(lián)合估計法中，所用的冗余因子為K = 3，當(dāng)然，在冗余因子K = 3時 有多組數(shù)據(jù)可供選擇，可以根據(jù)各組數(shù)據(jù)性能自由選擇搭配。這也是小波調(diào)制抗多徑干擾 方面的一個優(yōu)勢，一旦某組數(shù)據(jù)嚴重失真，可在比較接收時予以濾除，從而減小多徑干擾的影響。有益效果現(xiàn)實中很多數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)面臨的信道復(fù)雜，各種干擾噪聲極為嚴 重，因而需要一種有強抗干擾能力的調(diào)制方法來克服上述缺陷，而小波調(diào)制應(yīng)用于數(shù)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(shù)字電視信號傳輸系統(tǒng) 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(diào)制，并運用聯(lián)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?？梢姡诓焕寐?lián)合 估計法時，小波調(diào)制的可靠性已優(yōu)于QPSK-0FDM，在利用了聯(lián)合估計法之后，小波調(diào)制的可
靠性得到提升，誤碼率進一步減小。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實施案例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下， 熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變，但這些相應(yīng)的改變和變形都 應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。


圖1是基于小波的數(shù)字電視信號傳輸技術(shù)方案流程2是小波調(diào)制過程示意圖
圖3是小波調(diào)制信號時域和頻域波形4是小波調(diào)制解調(diào)過程示意5是小波調(diào)制與QPSK-0FDM的誤碼率對比
具體實施例方式本發(fā)明提供了基于小波的數(shù)字電視信號傳輸技術(shù)方案，通過對數(shù)字電視系統(tǒng)信 源信號進行小波調(diào)制，并在接收端綜合利用聯(lián)合估計法，大幅提高信號傳輸?shù)目煽啃浴１?發(fā)明的基于小波的數(shù)字電視信號傳輸技術(shù)方案，首先對待調(diào)信號進行周期延拓，繼而將這 些信號分別對應(yīng)不同的分辨率進行離散小波合成，再進行傳輸接收，在接收端接收到信號 后，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(shù)據(jù)冗余進行聯(lián)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(yōu)于現(xiàn)在各種傳輸系統(tǒng)中常用的 QPSK-0FDM。這里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(gòu)和分解，在使 用聯(lián)合估計法時，還可以利用監(jiān)督碼找出受噪聲干擾嚴重的信號予以濾除，以免影響聯(lián)合 估計法的效果等，以上所述延伸并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案實 質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案 的保護范圍內(nèi)。具體方式如下1、對待調(diào)信號進行周期延拓通過周期延拓，將傳輸碼元轉(zhuǎn)化成不同清晰度的數(shù) 據(jù)信號。2、小波調(diào)制將不同清晰度的數(shù)據(jù)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(diào)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(lián)合估計利用小波調(diào)制的數(shù)據(jù)冗余，將各種碼流進行聯(lián)合估計，再利用最佳接 收法進行比較接收，得到最終碼元。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明的基于小波的數(shù)字電視信號傳輸技術(shù)方案，其特征是先對待調(diào)信號進行周期 延拓，繼而將這些信號分別對應(yīng)不同的分辨率進行離散小波合成，再進行傳輸接收，在接收 端接收到信號后，先利用離散小波分解得到各種不同頻率的碼元，再進行聯(lián)合估計，從而得 到誤碼率比現(xiàn)有傳輸方案誤碼率低的估計值。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的基于小波的數(shù)字電視信號傳輸技術(shù)方案，其特征在于小波調(diào)制及 聯(lián)合估計方法在數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明的基于小波的數(shù)字電視信號傳輸技術(shù)方案，先對待調(diào)信號進行周期延拓，繼而將這些信號分別對應(yīng)不同的分辨率進行離散小波合成，再進行傳輸接收，在接收端接收到信號后，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(shù)據(jù)冗余進行聯(lián)合估計，從而得到誤碼率比現(xiàn)有方案低的估計值。本發(fā)明的目的是提供一種抗噪性能更好的數(shù)字電視信號傳輸方案，以提高數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)在各種惡劣信道環(huán)境下的傳輸可靠性。設(shè)計接收端信號的誤碼率更低、成本更低和結(jié)構(gòu)更簡單的傳輸系統(tǒng)是本發(fā)明的目標(biāo)。
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(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者張洋, 柯凱, 田文飚, 芮國勝 申請人:中國人民解放軍海軍航空工程學(xué)院