ATSC 3.0 统一 SISO-MIMO 传输框架：设计、实现与验证

《IEEE Transactions on Broadcasting》：Unified SISO–MIMO Transmission Framework in ATSC 3.0: Design, Implementation, and Validation

　　

摘要：

高级电视系统委员会（ATSC）3.0 标准基于单输入单输出（SISO）传输，已在韩国和美国实现商业部署。对更高媒体质量和不断增长的数据流量的日益增长的需求，加上射频（RF）频谱稀缺，加剧了对多输入多输出（MIMO）技术的需求，该技术通过空间复用使单个 RF 通道内的数据速率几乎翻倍。然而，传统仅支持 SISO 接收机的广泛部署使得直接过渡到 MIMO 不可行，而巴西电视 3.0 标准最近将 MIMO 采纳为强制技术，进一步增加了对作为实用广播技术的 SISO-MIMO 频谱共享的兴趣。本文提出了一种统一的 SISO-MIMO 传输框架，使 SISO 和 MIMO 服务能够在单个 ATSC 3.0 帧内联合复用，支持层分复用（LDM）和时分复用（TDM），同时保持与传统接收机的完全向后兼容性。该框架共同考虑了高功率放大器（HPA）运行、极化配置和标准扩展——包括初始 ATSC 3.0 规范中不允许的 LDM 和 MIMO 组合。在一个基于 FPGA 的硬件系统上实现了一个端到端平台，并通过实验室和实地实验在静止和移动接收条件下进行了实时验证。结果表明，所提出的框架能够实现 SISO-MIMO 共存，并且 LDM 可以在共存传输设置中保留其性能增益，而其性能取决于极化间效应和接收条件。这些发现为引入 MIMO 服务与现有 SISO 服务并行提供了实用的部署指南。