1 序論
3.2 DVB-T 接收端系統架構之設計
3.2.1 DVB-T 系統同步架構之設計
圖 3.13 是數位影像廣播地面廣播系統之訊號同步子系統方塊圖。在圖 3.13 中，類比前端訊號經過類比轉數位轉換器後，得到等效基頻接收訊號 。訊號 同步的程序依次為符元時間的估計，小數載波頻率偏移的偵測，整數載波頻率偏 移的偵測以及碼框時序的估計。內層接收機則包含訊號同步和通道的估測，之後 再進入外層接收機。在訊號同步方面，首先是利用護衛間隔的特性來做符元同步 及小數載波頻率偏移的偵測。符元時間的資訊則提供給取樣視窗，用以來取出不 受碼際干擾的符元資料；而小數載波頻率偏移的估計值則提供給自動頻率控制器
（AFC）做頻率的補償。然後訊號經過快速傅立葉轉換，在頻率軸上利用匹配已 知的連續領航次載波位置，可以找出整數載波頻率偏移的估計值。得到的整數載 波頻率偏移估計值同樣會送到自動頻率控制器內去補償頻率。接著利用傳輸參數 訊號（TPS）次載波所攜帶的 TPS 位元，其中每個碼框訊號帶有 67 個 TPS 位元，
包含16 個同步位元。匹配這 16 個同步位元的位置即可得到碼框時間的估計值。
到此即已完成訊號同步的過程。最後利用散射領航次載波來估計通道響應，此部 份將在後面小節做詳細說明。
( ) r n
Outer Receiver Analog
Front End
Symbol T iming and Fractional Frequency
Offset Detection
AFC
Remove Guard Interval
Integral Frequency Offset Detection
Inner Receiver yl,k
Frame Sync.
r(n)
Frame Sync.
K
'
Symbol Sync.
FFT A/D
Frame T iming Detection
Channel Estimation Sub-Block (i)
Sub-Block (ii)
Sub-Block (iii)
圖3.13 數位影像廣播地面廣播系統之訊號同步子系統方塊圖
NCTU.cm.wireless communication Lab 則將等式(3.20)代入等式(3.21)，可得到
( )
)}
( 2 arg{
1 Mr n
π
(3.22)則在每個符元的I 區間內，其正規化相位為' ε 值，且其值在± 範圍內，如圖12 3.15 所示（在此例中ε 為 0.448）。圖 3.16 為上述符元同步及小數載波頻率偏移偵 測方法之流程方塊圖。[8]
圖3.15 護衛間隔特性之能量及正規化相位示意圖
Maximum Detection
Symbol Timing )
(n r
) N ( −
∗
n r
Symbol-by-Symbol Average
(Length = M Symbols) Mag[ ].
π δ
2 .. Arg[ ].
圖3.16 符元同步及小數載波頻率偏移偵測方法之方塊圖
3.2.1.2 整數頻率偏移偵測子架構之設計
在符元時間及小數載波頻率偏移偵測完成並且校正補償後，接下來就要做整 數載波頻率偏移的偵測。在數位影像廣播地面廣播系統中，整數載波頻率偏移的 偵測是靠匹配連續領航次載波位置來求得[8]，如圖 3.17 所示。
NCTU.cm.wireless communication Lab
Peak Power Detection
y
l,kz
k∆
Continual Pilot Carrier Locations for Each OFDM Symbol, and cyclic Shift i fsub , i = -4 +4
Symbol-by-Symbol Average (Length = L3 Symbols)
Zi
-171 -133 -95 -57 -19 19 57 95 133 171 offset Index
0 1 2 3 4 5 6 7
Corrlation Power of Continual_Pilot
DVB_T 2K QPSK Int_Freq offset=2
圖3.18 連續領航次載波的匹配值
3.2.1.3 碼框同步子架構之設計
在完成符元時間、小數載波頻率偏移及整數載波頻率偏移的偵測與校正補償 之後，我們將做碼框同步的偵測。碼框同步的偵測是利用 TPS 次載波所攜帶的 TPS 位元。TPS 次載波的排列方式和連續領航次載波的排列方式相同，即是在固 定幾個次載波標記位置上，其所有符元時間標記的該次載波皆為 TPS 次載波，
但是其值不同，如下所示
Γ
∈
−
⋅
= x
−k
x
l,k l 1,k( 1 )
Slwhere
(3.24)
k
xl, 為符元時間標記
l
，次載波位置標記 的TPS 次載波訊號；Γ 為每個符元 時間內，TPS 次載波的集合； 即為 TPS 位元，每個符元時間內 TPS 次載波攜 帶同一個TPS 位元資訊。所以在一個碼框訊號範圍內可以得出 68 個位元，其中 67 個位元有控制系統參數的功能。在所有的 TPS 位元中，前 16 個位元稱為同步位元( )，有固定型態，可以利用去匹配之。
k
Sl
16 2 1,S ,...,S S
NCTU.cm.wireless communication Lab
Il Frame Sync .
TPS Carrier Locations for Each OFDM
Symbol
Sliding window correlatio
Sliding window correlatio
n (A)
Differential modulatedSyn c .
Sum all TPS bitsthe for
過等效的平均工作，即可降低通道雜訊的效應，以獲得更正確的資料。所以觀察 圖 3.1 中 值的正或負即可得知差分調變之後的 TPS 資訊，在了解每個 TPS 資 訊後，即可利用滑動視窗相關器來找出碼框的起始位置。由於 TPS 次載波的同 步位元組有二組數值，分別是{0011010111101110}及{1100101000010001}，各用 在奇數碼框及偶數碼框，因此我們可以利用這二組同步數值來作同步的測定，由 於接收端在一開始並不知碼框的奇偶數代號，因此這二組同步數值的測定需同時 進行，由於16 位元的同步資訊有很好的相關性，因此我們可以用滑動視窗相關 器來作同步估計，在接收數值與同步數值匹配的時候，相關數值會很大，而且這 二組相關器只會出現一個最大值，因此我們可以找出最大值，即可找出碼框的起 始位置及碼框所屬的奇偶數代號，由此達到碼框同步的目的。由於同步是根據相 關數值來決定的，需要達到相當高的相關數值才會決定同步的位置，因此我們在 計算相關數值之後，還要評估其可信度，當相關數值達到最高時，我們可以宣稱 其具有很高的可信度為碼框的同步位置，當其相關數值不夠高時，則視其為可信 度較低之同步，因此在此碼框則延用前一次可信度很高的碼框同步位置，當作這 一個碼框的碼框同步位置。當然有時雜訊會造成相關數值很高，但並不是真正的 碼框位置，在這種情況會造成數位電視畫面發生瞬間閃爍的現象，即使這種情況 發生的機率非常低，但我們在這邊還是需要做一些防範措施。防範措施一樣是做 可信度判斷，當某個碼框同步的相關數值很高，但其位置跟前面相關數值很高的 碼框同步位置不同時，則視其為不合理位置，因為數位電視訊號在發送時，其碼 框的位置並不會隨意改變，幾乎都固定在某個位置，因此經過可信度判斷可以知 道雜訊造成的碼框同步位置是不合理的，因此在此碼框就直接延用前一次可信度 很高的碼框同步位置當作同步位置。當然若經過幾次同步判斷，碼框同步位置一 直換到新的固定同步位置，則判斷數位電視的傳送訊號已經換到新的碼框同步位 置，因此這個時候，系統將自動鎖定在新的碼框同步位置。
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