摘　要：本文通过对欧洲数字视频地面广播调制方案的分析，结合计算机仿真和工程应用，深入研究了基于DVB－T标准、适用于编码正交频分复用（COFDM）系统的信道估计算法，Matlab仿真及FPGA电路实现表明该算法具有可靠性高、复杂度低及易于实现的良好性能。
    关键词：高清晰度数字电视；编码的正交频分复用；信道估计；算法

　　高清晰度数字电视（HDTV）地面广播信道属于多径衰落信道，信号通过这种信道传输时，每个子载波的幅度和相位都会由于载波频偏、定时偏移及频率选择性衰落等因素的影响而随机变化，在时域及频域引起衰落，由此产生码间干扰。因此如何在接收端检测出这些变化因素，以便更准确地解调原信号成为关键，这也正是信道估计所要解决的问题。
　　欧洲DVB－T标准中所采用的编码正交频分复用（简写为COFDM）技术能够很好地抗多径衰落。目前，对该系统的信道估计方法已有了较多的研究，如：线性最小均方误差（LMMSE）估计利用所有N个子载波的相关性，需要一个N×N的矩阵乘，其复杂性依赖于系统载波的数目，复杂度较高；也可利用时间和频率的相关性进行信道估计；基于导频信号的信道估计是在传输信号中插入导频（已知的数据符号），所有的信道衰减系数从这些导频符号内插估计产生，这一技术被称作导频符号辅助调制（PSAM）。信道响应的估计方法也是利用信道的相关性，可以分为二维和分离的一维估计，下面着重研究PSAM算法。

一、导频形式的选择
　　COFDM系统基于导频的信道估计设计要考虑导频信号形式的选择，其最重要的2个参数是：最大
速度（决定最小相关时间）和最大多径时延（决定最小相关带宽）。为了能够跟上传输函数的时频变化，导频符号要放置得足够近，但另一方面，导频符号又不能太多，以免使数据率太低，所以要做到数据率和信道估计性能的折衷。
　　本系统采用DVB－T标准中的导频插入类型，如图1所示。

　　对于第L个符号（范围为0～67），其导频位置k隶属于子集｛k＝Kmin＋3×（Lmod 4）＋12p｜p为整数，p≥0，k。这里，只要对于k不超过有效范围，则p为整数，取大于或等于零的一切可能值。导频信息的数值由PRBS（伪随机二进制序列）得到，它是一连串数值，每一个对应于一个传输载波。按PRBS序列Wk来调制导频，Wk对应于它们各自的载波指示k。
    PRBS序列如图2所示。
　　将PRBS初始化，使PRBS的第一个输出比特与第一个有效载波重合，在每个使用的载波上（无论是否导频）由PRBS产生一个新的数值。

　　伪随机二进制序列（PRBS）发生器使用的多项式为
    x11＋x2＋1　　
　　为了提高信道估计的性能，导频信号功率大于数据载波的平均功率，导频符号比非导频符号高
2．5 dB。导频值由下式给出：

　　因此导频符号的值只是一个实数：4／3或－4／3，数据是归一化星座图点的调制值。
二、导频信号的估计
   COFDM系统的基带模型如图3所示。
　　二进制数据经卷积编码后，映射成QAM信号，这里考虑64QAM，接着插入导频，经过IFFT调制为｛x（n）｝：

式中　N表示子载波数；
      Ng保护间隔数。
　　发送的信号经过频率选择性衰落信道，收到的信号表示为

　　从yg（n）中去掉保护间隔，得到y（n），假设保护间隔长度大于信道的最大脉冲响应，没有符号间干扰（ISI），所以不考虑保护间隔的影响，y（n）可表示为

W（k）为w（n）的傅里叶变换。
    从Y（k）中抽取导频点的值Yp（k），而发送的导

三、信道内插
　　得到导频信号位置的信道传输函数的估计值后，数据位置的信道响应通过相邻导频信号信道响应内插获得。信道估计的总体框图如图4所示。

　　输入信号为经过FFT后的数据Y（k），从数据中将导频位置的数据提取得Yp（k），根据已知的导频数据Xp（k），得到导频位置的信道估计值，再经过时频方向上的内插，获得所有点上的信道响应。
　　信道内插的方法有一维内插和二维内插，考虑到复杂度和实际电路的易实现性，这里只讨论线性内插。