数字视频广播系统答案
DVB-T 中高频载波采用 COFDM( 编码 正交频分复用 ) 调制方式,在 8 MHz 射频带 宽内设置1705(2k模式)或6817(8k模式)个载 波,将高码率的数据流相应地分解成 2 k 或 8 k 路低码率的数据流,分别对每个载波进 行QPSK,16QAM或64QAM调制。
3.
COFDM调制中,由每个V比特的符号 对 每 个 载 波 进 行 相 应 的 调 制 , V=2 时 为 QPSK调制,V=4时为16QAM调制,V=6时 为64QAM调制。
6.
前 面 已 述 及 , DVB-C 的 调 制 方 式 为 MQAM, 可 以 是 1 6 , 3 2 , 6 4 , 1 2 8 和 256QAM,典型值是64QAM。
7.
根据MQAM的M值和映射频道的带宽, 可以计算出一个 DVB-C 频道能传输的可用 比特率 Ru 值 ( Mbit/s) 和符号率 Rs 值 ( Mbaud), 如表 7-7 所示,表中的值适合于 8 MHz 的信 道带宽。
第7章 数字视频广播系统
7.1 ATSC数字电视系统 7.2 DVB数字视频广播系统
7.3 ISDB-T数字电视系统
7.1 ATSC数字电视系统
美国的 ATSC 数字电视标准是为其国 内的全数字化 HDTV 地面广播研究开发的
一种标准,1988年由FCC(美国联邦通信委
员会)提出设想,历经多年,于1996年正式
7.2.4 DVB-T信道编码与调制系统 1.
DVB-T的信道编码和调制系统框图如 图 7-25 所示。输入端是视频、音频和数据 等复用的传送流 TS,每个 TS 包由 188 字节 组成,经过一系列信号处理后输出 COFDM调制的载波信号。
图7-25 DVB-T的信道编码和调制系统框图
2.
7.
ATSC 中高频调制采用 8 VSB 也即 8 电 平残留边带调幅方式,它不同于NTSC中高 频调制的VSB残留边带调幅方式。
8.
8 VSB 发射机像通常那样采用两级调 制方式,第一次将数据信号调制到一个固 定中频上,第二次再上变频到所需的电视 频道上。
7.1.4 ATSC
美国从20世纪末正式开始地面广播 HDTV后,在初期发展并不快速,原因一 是节目源欠丰富,二是接收机价格偏高,
7.2.3 DVB-C信道编码与调制系统 1.DVB-C
DVB-C系统定义了有线数字电视广播 系统的功能块组成,它使 MPEG-2 基带数 字电视信号与有线信道特性相匹配。DVBC的欧洲标准是由ETSI(欧洲电信标准学会) 于1994年12月制定的,标准编号为ETS 300 429。
2 . DVB-C 信 道 编 码 与 DVB-S 的
视频基本流由像块、宏块、像条、图 像(帧)、GOP(图像组)和序列等6个层次构 成。 传送层(Transport Layer)中将ES打包, 形成打包基本流(PES),并实现视音频PES 的复用,组成复用的节目流(PS MUX)、传 送流(TS MUX)。 传输层(Transmission Layer)内包含信 道编码和载波调制,其输出是调制在中频 上的数字已调波,馈送至上变频器,经高 功放级后由天线发射。
4.COFDM
(1)COFDM
ATSC 的 8 VSB 调制是传统的单载波调 制方式,而 COFDM 是数字通信中时兴的 多载波方式, OFDM 是正交频分复用的英 文缩写,全部载波频率有相等的频率间隔, 它们是一个基本振荡频率的整数倍。
(2)COFDM
与卫星传输信道和有线传输信道相比 较,地面开路传输信道环境差,电磁波信 号容易受到各种各样的外来杂散电磁波干 扰。 就地面开路接收时的传输信道种类而 言,有三种信道模型。 (1)高斯信道,这是天线接收信号只受 到高斯噪声 ( 随机噪声,白噪声 ) 干扰的信 道模型。
6.
场同步段有下列作用。 (1)给出每个数据场的起始信息。 (2)PN511向接收端提供信道特性均衡 用的训练序列数据,使接收端得到时变的 信道特性信息,及时实现解码信道的特性 均衡。
(3)PN63供接收端实现重影补偿中作测 试序列使用,能补偿延时范围在63个符号 内即时间为63×93=5.86μs内的重影信号, 接收机设计人员可在5.86μs总量内任意分 (4)最后12符号供接收机中的梳状滤波 器(干扰抑制滤波器) (5) (6)可供接收机中的相位跟踪电路用来
三是ATSC制式本身尚存在些问题。
7.2 DVB数字视频广播系统 7.2.1 MEPG-2系统标准在DVB
像 ATSC 系统一样, DVB 系统中最先 的参数规范是演播室参数标准和信源编码 标准。
7.2.2 DVB-S信道编码与调制系统 1.DVB-S
DVB-S是1994年12月由ETSI(欧洲电信标准 学会 ) 制定标准的,标准编号为 ETS 300 421。 DVB-S 系统定义了从 MPEG-2 复用器输出到卫星 传输通道的特性,总体上分成信道编码和高频调 制两大部分。系统功能框图如图7-13所示,左边 部分为 MPEG-2 信源编码和复用,右边部分为卫 星信道适配器,也即是信道编码和高频调制部分。
图7-22 字节到m符号变换框图
4.不同M值的MQAM
图 7-23 所示的为不同 M 值的 MQAM 星
座图,它们的实现都基于图 7-22 所示的符
号变换框图。
图 7 23 不 同 值 的
M MQAM
调 制 星 座 图
5.
如图 7-19 所示,在符号变换和差分编 码 ( IkQk) 之后是基带成形,采用式 (6-18) 所 示的升余弦平方根滤波函数,滚降系数α= 0.15。可见,由于有线信道质量好,因此α 值较小(DVB-S中α=0.35),这有利于带宽利 用率的提高。
由图7-19可见,发送端框图中的前4个 方框是与DVB-S一样的。
3.字节到m
DVB-C中,符号交织(交织深度I=12字 节)之后没有级联的卷积编码,也即只有外 编码而无内编码,原因在于有线信道质量 较好,不必将FEC做得复杂化。
图7-19 DVB-C前端与接收端框图
图 7 21 64
QAM
调 制 星 座 图
(2)Ricean信道,这是天线接收信号接 收到直达波之外还接收到多个反射波的信 道模型,它对应于使用室外屋顶天线时还 会接收由到高楼等来的许多多径反射波。 (3)瑞利信道,其接收天线接收不到直 达波,只接收到许多反射波,对应于用室 内天线接收或室外便携和移动接收。接收 点直视不到发射天线,只有由大楼、山丘 等来的诸多反射波。
图7-17 1/2编码率的基本卷积码
7.可用比特率与转换器带宽的关系
一个卫星转发器能以QPSK调制方式传输的 可用比特率值,除了决定于可选用的不同值的内 码编码率外,更加决定于卫星转发器本身的带宽。 由上面所述可以看出, DVB-S 的特点在于 卫星信道的带宽大 (>24 MHz),但转发器的辐射 功率不高 (十几瓦至一百多瓦 ) ,传输信道质量不 够高 ( 传输路径远,特别是易于受雨衰影响 ) 。因 此,为保证接收可靠而采用了调制效率较低、抗 干扰能力强的QPSK调制。
6.
图7-17所示的基带卷积输出X,Y输入 至收缩卷积码电路,实现2/3或3/4等编码效 率,而后再使该串行序列经串/并变换电路 形成I,Q两路并行输出。
7.
卫星接收端有确定的误码性能要求, 以确保接收信号质量。在传输信道中,对 于出现的相加性白高斯噪声 ( AWGN) 引起 的信号质量下降,通常以Eb/N0进行衡量。
4.
为提供抗突发干扰的能力,在RS编码 后采用字节为单元的交织,称为字节交织 或外交织,交织深度I=12字节。
5.
内码编码与外码编码相结合,构成了 DVB-S 中的级联编码,它增强了信道纠错 能力,有利于抗御卫星广播信道传输中干 扰的影响。 内码编码与外码编码相结合,构成了 DVB-S 中的级联编码,它增强了信道纠错 能力,有利于抗御卫星广播信道传输中干 扰的影响。
5.
COFDM 中,调制每个载波的符号率 下降很多,可明显减少已调波频带内的符 号间干扰 ( ISI)。但存在较长延时的反射波 信号时,并不能完全消除符号间干扰。
6.帧自适应和导频及TPS
图 7-25 中,在 OFDM 调制之前有“帧 自适应”和“导频及 TPS 信号”两个信号 处理框,现在分别说明之。 (1) 帧自适应是指 OFDM帧的构成,它是 在OFDM符号的基础上组成的。
3.
由图 7-2 可见, RS 编码之后是数据交 织,数据交织是在不附加纠错码字的前提 下用改变数据码字 ( 以比特或字节为单元 ) 传输顺序的方法来提高接收端去交织解码 时的抗突发误码能力。传输过程中引入的 突发误码(连续的若干比特或若干字节的误 码),经去交织解码而恢复成原顺序时将分 散开,使后面的RS解码更有能力予以纠正。
7.1.1 ATSC
ATSC 标准中规定了可以采用的 18 种 数字图像源格式,包括一帧图像的像素数 和扫描方式。
7.1.2 ATSC
ATSC 的信道编码器其输入是传送流 (TS)数据,TS流形成过程如图7-1所示,从 左到右分为应用层、压缩层、传送层和传 输层4层,传送层的输出即为传送流TS。
图7-1 传送流TS的形成
应用层(Application Layer)是演播室内 根据规定的视音频标准原始产生的、未压 缩的视音频数据流,例如视频是SDI或HDSDI 数据流,音频是立体声或环绕声的数 据流。 压缩层 ( Compression Layer) 中根据规 定的信源编码标准将输入的数据流予以码 率 压 缩 , 产 生 出 视 频 基 本 流 ( Video Elementary Strenam,VES) 和音频基本流 (AES)。
4.
信道编码中,为了充分提高抗误码的 纠错能力,通常采用两次附加纠错码的 FEC编码。 格栅编码是1982年由Ungenboeck提出 的,它将卷积编码与调制技术结合一起, 可在不增加信道带宽和不降低信息速率的 情况下获得3~4dB的编码功率增益。