数字电视接收机中降低同频干扰的方法

摘要
数字电视地面广播标准已颁布实施，在一段时期内，数字电视信号和模拟电视信号必然共存，
而在有限的频谱资源中传输多种电视信号，频谱会变得拥挤，再加上接收滤波器的带外抑制
不理想，很容易产生模拟电视对数字电视信号的同频干扰，这种干扰将直接影响数字电视接
收效果，因此如何消除同频干扰成为一个必须解决的问题。本设计在Altera 公司的Stratix
系列FPGA 上实现，总共消耗了约12 OOHD 个LE，有效降低了同频干扰，硬件资源消耗
不大，是一种可行的方案。
l 引言
模拟电视是以残留边带调幅(Amplitude M0dulation-Vestigial Sideband，AM-VSB)方式频分复
用传输的，其特点是有明确的载波频率。
电视图像信号被调制到频率为f1 的载波上，为避开图像信号的主要能量区域，又要在8 MHz
带宽内，伴音信号被调制到频率约为．f1+6 MHz 的载波上，而彩色副载波在f1+4 MHz 处
有一个跳动的峰，随着图像色饱和度的不同而变化。而数字电视是由MPEG 一2 传输流经
信道编码对高频载波进行调幅、调相或调幅与调相相结合，形成数字电视信号，且这里的调
幅是平衡调幅，抑制了载波分量。因而从频谱分析仪上看，一个数字频道的已调信号频谱，
像一个被抬高的噪声平台，均匀平铺于整个带宽之内，且整个限定带宽内无峰。
当数字电视信号和模拟电视信号在同一个频段中传输时，模拟电视信号叠加在数字信号上，
使得数字电视接收机收到的信号频谱在限定带宽范围内出现3 个峰(其中1 个会跳动)，这种
现象被称作模拟同频干扰。如不处理，会影响后续的信号处理过程(如均衡、解码)，降低接
收机整体性能［1］。
2 模拟电视信号的传输
模拟电视图像信号一般通过调幅方式从发射塔发射出去，音频一般采用调频方式，并且视频
和音频信号分别传输，因此模拟电视有图像载波、色度载波和音频载波3 个主要的带内信号
［2］。如图1 所示，中心频率是714 MHz，水平方向上的方格间的频率间隔为l MHz。在约
711．2 MHz 处可看到一个明显的峰，这是模拟电视信号的图像载波；色度载波在约715．5
MHz 处，是一个较小的峰；音频载波在约717．8 MHz 处，峰值比图像载波略小。从718 MHz
开始的频段，是一个相邻的数字电视频道的频谱。图像载波和音频载波的幅度较高(用天线
接收，测得图像载波的幅度约为一53 dBm，音频载波的幅度约为一62 dBm)，若不处理，
会严重影响数字电视信号的接收。另外，图像载波信号和音频载波信号，并不是单一的单频
干扰，具有一定的带宽。
3 模块设计结构
去同频干扰模块在整个数字电视接收机中的位置如图2 所示。本模块选用Altera 公司的
Stratix 系列FPGA 实现。
去同频干扰模块分为3 个部分：1)检测判断模块，用于检测接收信号中是否含有同频干扰以
及位置。由于同频干扰在频域上幅度很大，所以可对输入信号做傅立叶变换(FFT)，把时域
信号转化到频域上分析处理。通过比较各频点幅度值的大小，找出峰值的位置和幅度，再把
峰值幅度与某个门限比较，如大于门限则认为是同频干扰，否则认为是受到信道噪声影响；
2)同频干扰消除模块。先根据检测模块找到的同频干扰位置搬移信号频谱，使同频干扰位于
零频率处，然后用高通滤波器滤除同频干扰，最后用反向频谱搬移模块把信号的频谱搬回原
来的位置；3)数字自动增益控制(AGC)。由于消除同频干扰后的信号幅度会降低，所以要用
AGC 控制输出信号的功率，使其稳定在参考功率值附近。
由于同时存在图像载波干扰和音频载波干扰，所以需要2 次消除过程，且第2 次要在第1
次反搬移之后再进行。由于FFT 消耗大量硬件资源，所以检测模块一次性找出最大峰值位
置(binl)和次大峰值位置(bin2)，避免对第1 次消除同频干扰后的数据再进行一次FFT。但此
设计