摘要
近年来，随着手持便携设备和地面固定广播接收设备的种类和数量的快速增长，人们对多媒体内容的需求也越来越多样化。另一方面，数字地面广播的可用频谱资源有限。层分复用(LayeredDivisionMultiplexing，LDM)技术作为一种非正交复用技术，通过频谱叠加可以在一个射频信道上同时传输多个具有不同服务质量（QualityofService，QoS）和不同鲁棒性的节目流。尽管LDM技术可以利用100％的射频信道带宽和100％的时间来灵活地使用频谱资源，但是这种灵活性在实际应用中将受到一定程度的限制。这种限制主要来自于对核心层的信号接收QoS的要求和系统的各层信号功率分配。在使用LDM进行本地业务传输中同频干扰也会对本地业务的检测产生影响，在多个本地业务覆盖重叠区域甚至可能无法工作。另外，为进一步提高基于LDM的广播传输频谱效率，LDM技术与新型多天线技术的联合传输也有待挖掘。针对以上问题及需求，本文从基于LDM的多业务传输方案、基于单频网(SingleFrequencyNetwork，SFN)的本地业务插入LDM传输方案、广义空间调制辅助的LDM传输方案三方面开展了相关的研究。 针对具有不同QoS业务难以实现同等覆盖的问题，本论文提出一种基于编码比特打孔的LDM增强层增强传输方案。该方案可以显著改善增强层业务的接收性能，同时不影响核心层业务的接收信噪比门限。为进一步提高LDM技术在实际应用中的灵活性，本论文提出了基于比特交织编码调制(Bit-InterleavedCodedModulation，BICM)符号打孔的LDM与频分复用(FrequencyDivisionMultiplexing，FDM)结合的多业务传输方案，称为层分复用扩展的频分复用(LayeredDivisionMultiplexingExtensionFrequencyDivisionMultiplexing,LDMEx-FDM)。在此基础上提出了等间隔符号打孔(EqualIntervalSymbolPuncturing，EISP)和非等间隔符号打孔(Non-EqualIntervalSymbolPuncturing，NEISP)两种打孔策略，前者可用于改善LDM符号存在星座交叠时系统核心层与增强层信号的检测性能，后者可用于一般情况下仅对增强层信号的接收性能提升而不影响核心层信号接收信噪比门限。另外，提出了一种适用于较高注入电平时LDM信号的接收检测器，可以有效降低增强层信号接收复杂度。 针对SFN中承载本地业务信号的插入与检测问题，本文提出了一种基于相位旋转的利用LDM进行本地内容插入的传输方案，并给出了相应的信道估计算法以实现接收端对来自多个发射机本地信号的分离。仿真结果表明，所提方案可以在SFN中利用LDM进行本地业务的无缝覆盖，并保证接收机处于多个本地信号覆盖的重叠区域仍然可以正常工作。 针对基于LDM的广播传输频谱效率有待进一步提高的问题，本文提出了将LDM技术与广义空间调制(GeneralizedSpatialModulation，GSM)技术相结合的传输方案，称为广义空间调制辅助的LDM(GeneralizedSpatialModulationAidedLayeredDivisionMultiplexing，GSM-LDM)。仿真结果表明，在所给出的五种配置场景下，所提出的GSM-LDM系统核心层的性能与空间调制辅助的LDM(SpatialModulationAidedLayeredDivisionMultiplexing，SM-LDM)系统核心层的性能差距较小，而增强层的性能与SM-LDM系统几乎相同，但是GSM-LDM系统发射天线的数量相比SM-LDM系统显著减少，从而降低系统部署的复杂度与成本。
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