專利名稱：基于小波的數(shù)字電視信號(hào)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(hào)調(diào)制解調(diào)技術(shù)，屬于信號(hào)傳輸領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國(guó)際上數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)主要有三種美國(guó)的ATSC標(biāo)準(zhǔn)、歐洲的DVB-T標(biāo)準(zhǔn)和日 本的ISDB-T標(biāo)準(zhǔn)，它們的調(diào)制方式分別是8-VSB、COFDM和C0FDM。其中ATSC標(biāo)準(zhǔn)硬件實(shí) 現(xiàn)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)成本比DVB-T和ISDB-T低，但是它不能支持移動(dòng)接收，而DVB-T標(biāo)準(zhǔn)和ISDB-T 標(biāo)準(zhǔn)雖然能夠支持移動(dòng)接收，但硬件實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜，成本也較高，而且，這三種標(biāo)準(zhǔn)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(guó)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(shí)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(hào)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(jì)接收端信號(hào)的誤碼率更 低、成本更低和結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)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(hào)傳輸技術(shù)方案，首先對(duì)數(shù)字電視信 源加擾后的數(shù)字碼流進(jìn)行周期延拓，然后將這些碼流先后進(jìn)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(duì)接收信號(hào)進(jìn)行離散小波分解變換后，再取多路解調(diào)信號(hào)，利 用聯(lián)合估計(jì)方法，對(duì)其進(jìn)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(gè)加擾后的碼流， xn[i]是它的一個(gè)元素，則經(jīng)過小波調(diào)制后的信號(hào)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(hào)的相似度，M是一個(gè)有限的連續(xù)整數(shù)的集合，它的 元素個(gè)數(shù)表示調(diào)制的級(jí)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(jí)數(shù)M。在實(shí)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(hào)具體實(shí)施方案如圖 2所示。圖1中，表示對(duì)1的111次周期延拓，它包含了 2"^1 ·η個(gè)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(hào)。圖1中要注意的是，除了待調(diào)信號(hào)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(hào)或是它的周期延拓，這樣小波調(diào)制實(shí)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(shì)，這些碼流也可以是全零碼元，在實(shí)際系統(tǒng)中可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。小波調(diào)制信號(hào)時(shí)域波形如圖3(a)所示，信號(hào)分布與噪聲信號(hào)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(hào)沒有 直流分量，可以提取同步信號(hào)，適應(yīng)于有交流耦合的遠(yuǎn)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(hào)后首先需要對(duì)信號(hào)進(jìn)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(duì)應(yīng)發(fā)送端的xn，x*m.n對(duì)應(yīng)發(fā)送端的xm.n， 但是，由于在信道傳輸?shù)倪^程中信號(hào)摻雜了噪聲信號(hào)或者受到多徑干擾，所以需要對(duì)這些 信號(hào)進(jìn)行比較驗(yàn)碼，利用小波調(diào)制信號(hào)中的數(shù)據(jù)冗余，可以用聯(lián)合估計(jì)法進(jìn)行比較接收。3、聯(lián)合估計(jì)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(gè)相鄰的倍頻帶，不同清晰度 的數(shù)據(jù)信號(hào)分處在不同的倍頻帶上，從而使碼流同時(shí)以不同的速率(需要對(duì)信號(hào)進(jìn)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(jì)方法來進(jìn)行比較接收，聯(lián)合估計(jì)方法是指在接收端利用兩個(gè)或多個(gè)觀測(cè)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(jì)值。聯(lián)合估計(jì)對(duì)接收端的多個(gè)觀測(cè)值進(jìn)行平均來實(shí)現(xiàn)，其中用來 估計(jì)觀測(cè)值的數(shù)目叫做冗余因子，用K表示，聯(lián)合估計(jì)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(gè)元素1[1]在接收端對(duì)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(jì)法中，所用的冗余因子為K = 3，當(dāng)然，在冗余因子K = 3時(shí) 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(gè)優(yōu)勢(shì)，一旦某組數(shù)據(jù)嚴(yán)重失真，可在比較接收時(shí)予以濾除，從而減小多徑干擾的影響。有益效果現(xiàn)實(shí)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(yán) 重，因而需要一種有強(qiáng)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(hào)傳輸中可以達(dá)到這個(gè)目的，它以犧牲有效性為代價(jià)，提高了數(shù)字電視信號(hào)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(jìn)行小波八級(jí)調(diào)制，并運(yùn)用聯(lián)合估 計(jì)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(jì)法時(shí)，小波調(diào)制的可靠性已優(yōu)于QPSK-0FDM，在利用了聯(lián)合估計(jì)法之后，小波調(diào)制的可
靠性得到提升，誤碼率進(jìn)一步減小。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施案例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)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(hù)范圍。


圖1是基于小波的數(shù)字電視信號(hào)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(hào)時(shí)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(duì)比
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了基于小波的數(shù)字電視信號(hào)傳輸技術(shù)方案，通過對(duì)數(shù)字電視系統(tǒng)信 源信號(hào)進(jìn)行小波調(diào)制，并在接收端綜合利用聯(lián)合估計(jì)法，大幅提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?。?發(fā)明的基于小波的數(shù)字電視信號(hào)傳輸技術(shù)方案，首先對(duì)待調(diào)信號(hào)進(jìn)行周期延拓，繼而將這 些信號(hào)分別對(duì)應(yīng)不同的分辨率進(jìn)行離散小波合成，再進(jìn)行傳輸接收，在接收端接收到信號(hào) 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(jìn)行聯(lián)合估計(jì)， 從而得到估計(jì)值，這樣得到的估計(jì)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(jìn)行小波合成和分解以外，還可以進(jìn)行小波包重構(gòu)和分解，在使 用聯(lián)合估計(jì)法時(shí)，還可以利用監(jiān)督碼找出受噪聲干擾嚴(yán)重的信號(hào)予以濾除，以免影響聯(lián)合 估計(jì)法的效果等，以上所述延伸并非對(duì)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(shí) 質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)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(hù)范圍內(nèi)。具體方式如下1、對(duì)待調(diào)信號(hào)進(jìn)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(hào)。2、小波調(diào)制將不同清晰度的數(shù)據(jù)信號(hào)分別進(jìn)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(jìn)行傳輸，實(shí)際上是將信號(hào)總頻譜分成多個(gè)相鄰的倍頻帶 (如圖2(b)所示)。3、解調(diào)將接收到的信號(hào)進(jìn)行離散小波分解，得到各種頻率的碼流。4、聯(lián)合估計(jì)利用小波調(diào)制的數(shù)據(jù)冗余，將各種碼流進(jìn)行聯(lián)合估計(jì)，再利用最佳接 收法進(jìn)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(hào)傳輸技術(shù)方案，其特征是先對(duì)待調(diào)信號(hào)進(jìn)行周期 延拓，繼而將這些信號(hào)分別對(duì)應(yīng)不同的分辨率進(jìn)行離散小波合成，再進(jìn)行傳輸接收，在接收 端接收到信號(hào)后，先利用離散小波分解得到各種不同頻率的碼元，再進(jìn)行聯(lián)合估計(jì)，從而得 到誤碼率比現(xiàn)有傳輸方案誤碼率低的估計(jì)值。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的基于小波的數(shù)字電視信號(hào)傳輸技術(shù)方案，其特征在于小波調(diào)制及 聯(lián)合估計(jì)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(hào)傳輸技術(shù)方案，先對(duì)待調(diào)信號(hào)進(jìn)行周期延拓，繼而將這些信號(hào)分別對(duì)應(yīng)不同的分辨率進(jìn)行離散小波合成，再進(jìn)行傳輸接收，在接收端接收到信號(hào)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(jìn)行聯(lián)合估計(jì)，從而得到誤碼率比現(xiàn)有方案低的估計(jì)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(hào)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(jì)接收端信號(hào)的誤碼率更低、成本更低和結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單的傳輸系統(tǒng)是本發(fā)明的目標(biāo)。
文檔編號(hào)H04L25/02GK102130859SQ20111004918
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)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(guó)勝 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍海軍航空工程學(xué)院