基于小波的数字电视信号传输技术方案制造技术

本发明专利技术的基于小波的数字电视信号传输技术方案，先对待调信号进行周期延拓，继而将这些信号分别对应不同的分辨率进行离散小波合成，再进行传输接收，在接收端接收到信号后，先利用离散小波分解得到各种不同频率的码元，再利用这种数据冗余进行联合估计，从而得到误码率比现有方案低的估计值。本发明专利技术的目的是提供一种抗噪性能更好的数字电视信号传输方案，以提高数字电视传输系统在各种恶劣信道环境下的传输可靠性。设计接收端信号的误码率更低、成本更低和结构更简单的传输系统是本发明专利技术的目标。

Scheme of digital TV signal transmission based on Wavelet

Scheme of digital TV signal transmission technology based on wavelet of the invention, the first to signal cycle extension, then these signals corresponding to the different resolution of discrete wavelet synthesis, then the transmission received at the receiving end receives the signal, using discrete wavelet decomposition with different frequency symbols, then use this the data redundancy of the estimates, in order to get the estimation of error rate than the existing scheme of low value. The aim of the invention is to provide a digital television signal transmission scheme with better noise immunity performance, so as to improve the transmission reliability of the digital television transmission system under various harsh channel environments. It is the object of the invention to design a transmission system with lower bit error rate, lower cost and simpler structure at the receiving end signal.

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是一种信号调制解调技术，属于信号传输领域。
技术介绍
目前国际上数字电视标准主要有三种美国的ATSC标准、欧洲的DVB-T标准和日 本的ISDB-T标准，它们的调制方式分别是8-VSB、COFDM和C0FDM。其中ATSC标准硬件实 现简单，系统成本比DVB-T和ISDB-T低，但是它不能支持移动接收，而DVB-T标准和ISDB-T 标准虽然能够支持移动接收，但硬件实现相对复杂，成本也较高，而且，这三种标准的调制 方式为追求较好的数据传输速率，抗噪性能一般。而我国数字电视所用的DMB-T传输系统 采用的是基于多载波调制方式的时域同步正交频分复用调制技术，也是一种COFDM方式， 抗噪性能也有待提高。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供一种抗噪性能较好的数字电视信号传输方案，以 提高数字电视传输系统在各种恶劣信道环境下的传输可靠性。设计接收端信号的误码率更 低、成本更低和结构更简单的传输系统是本专利技术的目标。技术方案本专利技术的基于小波的数字电视信号传输技术方案，首先对数字电视信 源加扰后的数字码流进行周期延拓，然后将这些码流先后进行离散小波合成变换，调制到 更高频率的载波上，在接收端对接收信号进行离散小波分解变换后，再取多路解调信号，利 用联合估计方法，对其进行比较接收，得到最后的码流信息。其流程如图1所示。数字电视信源系统的码元要经过加扰处理，经过加扰后，无论原码流是何种分布， 加扰后的数据流中“0”和“ 1 ”的分布概率都接近50%，这里假设\就是一个加扰后的码流， xn[i]是它的一个元素，则经过小波调制后的信号可以表示为Σ ^β-η2χη\ ]Τ2ψ{2 -η)(1)i=~oomeM式1中，β = 22Η+1，表示齐次信号的相似度，M是一个有限的连续整数的集合，它的 元素个数表示调制的级数，m表示小波变换尺度因子，由于它的不同取值，传输数据将被调 制到不同的尺度上以不同速率通过信道传输。在小波调制中，可以根据传输信息比特率来 确定参数β、尺度因子m及调制的级数M。在实际的通信系数中，^常被调制到有限的、连 续的倍频带上，即尺度因子m取有限的值。1、小波调制算法利用IFWT算法，经过多次迭代，便可得到小波调制的调制信号具体实施方案如图 2所示。图1中，表示对1的111次周期延拓，它包含了 2^1 ·η个码元。通过这样反复 的离散小波重构算法，便生成了利于传输的小波调制信号。图1中要注意的是，除了待调信号以外，在IFWT的输入端有许多其它码流，这里有 一定的弹性，这些码流可以为数字电视系统信源的另外一路待调信号或是它的周期延拓，这样小波调制实际上变成了小波包调制，它在解决数字电视系统接收端同步问题上有一定 优势，这些码流也可以是全零码元，在实际系统中可以根据实际情况设定。小波调制信号时域波形如图3(a)所示，信号分布与噪声信号分布类似，可以很好 地隐藏在噪声中传输；其频域波形如图3(b)所示，它在零频处为0，可见小波调制信号没有 直流分量，可以提取同步信号，适应于有交流耦合的远距离传输。2、小波调制的解调经过信道后，在接收端接收到信号后首先需要对信号进行解调，即FWT变换，它是 小波调制过程的逆过程，如图4所示。图中，对应发送端的xn，x*m.n对应发送端的xm.n， 但是，由于在信道传输的过程中信号掺杂了噪声信号或者受到多径干扰，所以需要对这些 信号进行比较验码，利用小波调制信号中的数据冗余，可以用联合估计法进行比较接收。3、联合估计法从频谱角度看，小波调制是将总的发射频谱分成多个相邻的倍频带，不同清晰度 的数据信号分处在不同的倍频带上，从而使码流同时以不同的速率(需要对信号进行相应 的周期延拓)在不同频带上传输。因此，可以在接收端引入联合估计方法来进行比较接收，联合估计方法是指在接收端利用两个或多个观测值来确定信息比特的一种策略， 所得到的值叫做联合估计值。联合估计对接收端的多个观测值进行平均来实现，其中用来 估计观测值的数目叫做冗余因子，用K表示，联合估计的精度随着冗余因子的增加而提高。例如，为求ι中的第一个元素1[1]在接收端对应的数据，xjl]可用式⑵求解。X. [1] = (Xtn [1] + X2, [1] + X2, )/3( 2 )在式2所示的联合估计法中，所用的冗余因子为K = 3，当然，在冗余因子K = 3时 有多组数据可供选择，可以根据各组数据性能自由选择搭配。这也是小波调制抗多径干扰 方面的一个优势，一旦某组数据严重失真，可在比较接收时予以滤除，从而减小多径干扰的影响。有益效果现实中很多数字电视传输系统面临的信道复杂，各种干扰噪声极为严 重，因而需要一种有强抗干扰能力的调制方法来克服上述缺陷，而小波调制应用于数字电 视信号传输中可以达到这个目的，它以牺牲有效性为代价，提高了数字电视信号传输系统 的可靠性。以高斯噪声信道为例，传输IOM位码元，分别进行小波八级调制，并运用联合估 计法，与COFDM中的QPSK-0FDM比较，可得它们的误码率如图5所示。可见，在不利用联合 估计法时，小波调制的可靠性已优于QPSK-0FDM，在利用了联合估计法之后，小波调制的可靠性得到提升，误码率进一步减小。当然，本专利技术还可有其他多种实施案例，在不背离本专利技术精神及其实质的情况下， 熟悉本领域的技术人员当可根据本专利技术作出各种相应的改变，但这些相应的改变和变形都 应属于本专利技术所附的权利要求的保护范围。附图说明图1是基于小波的数字电视信号传输技术方案流程2是小波调制过程示意图图3是小波调制信号时域和频域波形4是小波调制解调过程示意5是小波调制与QPSK-0FDM的误码率对比具体实施例方式本专利技术提供了基于小波的数字电视信号传输技术方案，通过对数字电视系统信 源信号进行小波调制，并在接收端综合利用联合估计法，大幅提高信号传输的可靠性。本 专利技术的基于小波的数字电视信号传输技术方案，首先对待调信号进行周期延拓，继而将这 些信号分别对应不同的分辨率进行离散小波合成，再进行传输接收，在接收端接收到信号 后，先利用离散小波分解得到各种不同频率的码元，再利用这种数据冗余进行联合估计， 从而得到估计值，这样得到的估计值误码率低，可靠性优于现在各种传输系统中常用的 QPSK-0FDM。这里除了可以进行小波合成和分解以外，还可以进行小波包重构和分解，在使 用联合估计法时，还可以利用监督码找出受噪声干扰严重的信号予以滤除，以免影响联合 估计法的效果等，以上所述延伸并非对本专利技术作任何限制，凡是根据本专利技术的技术方案实 质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本专利技术技术方案 的保护范围内。具体方式如下1、对待调信号进行周期延拓通过周期延拓，将传输码元转化成不同清晰度的数 据信号。2、小波调制将不同清晰度的数据信号分别进行离散小波合成，从而使同一码流 以不同的速率在不同的频带上进行传输，实际上是将信号总频谱分成多个相邻的倍频带 (如图2(b)所示)。3、解调将接收到的信号进行离散小波分解，得到各种频率的码流。4、联合估计利用小波调制的数据冗余，将各种码流进行联合估计，再利用最佳接 收法进行比较接收，得到最终码元。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．本专利技术的基于小波的数字电视信号传输技术方案，其特征是先对待调信号进行周期延拓，继而将这些信号分别对应不同的分辨率进行离散小波合成，再进行传输接收，在接收端接收到信号后，先利用离散小波分解得到各种不同频率的码元，再进行联合估计，从而得到误码率比现有传输方案误码率低的估计值。

【技术特征摘要】
1.本发明的基于小波的数字电视信号传输技术方案，其特征是先对待调信号进行周期 延拓，继而将这些信号分别对应不同的分辨率进行离散小波合成，再进行传输接收，在接收 端接收到信号后，先利用离散小波分解得到各...

【专利技术属性】
技术研发人员：芮国胜，柯凯，田文飚，张洋，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空工程学院，
类型：发明
国别省市：37