电视与视频技术第11章.

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1、第 11章 数字电视地面广播 第11章 地面数字电视广播系统 本章主要内容： DVB-T数字电视广播系统 ATSC数字电视广播系统 DTTB数字电视地面广播传输标准 第 11章 数字电视地面广播 地面数字电视广播标准： 标准 制定国家/地 区 颁布时间使用国家/地区 ATSC美国1996.12 美国、加拿大、墨西哥 、巴西、韩国等 DVB-T欧洲1996.05 欧洲各国、亚太地区、 新加坡、澳大利亚等 ISDB-T日本1999日本 DTTB中国2006.8.18中国 信源编码：MPEG-2 主要差别是：信道编码和数字调制方式 第 11章 数字电视地面广播 11.1 DVB-T数字电视广播系统

2、DVB-T信道编码和调制 MPEG-2 TS传送流 l信道编码：RS编码+数据交织+卷积码+数据交织 l数字调制：OFDM 第 11章 数字电视地面广播 一、COFDM调制 OFDM：正交频分复用 C：基带信号施加了纠错编码 目的：解决高速率数据在通过开路传输时因多径 效应引入的码间干扰。 原因： l视频信号的码率很高（几Mbit/s），符号周期很 小（约为10-1至10-2微妙）； l开路传输时反射波会比直射波延迟数个符号周期 。 解决的办法：增大符号周期（降低码率） 第 11章 数字电视地面广播 OFDM 已调波的频谱 符号持 续时间 1、COFDM基本原理 串并转换实现码率降低 。 高频

3、带宽B内均匀安排N 个子载波，各载波信号频 谱正交。 N路信号对N个子载波调 制。QPSK、16QAM、64QAM N路已调波混合，频分复 用总带宽B。 第 11章 数字电视地面广播 2、实施方法 调制利用IFFT运算， 解调利用FFT运算，由专 用集成芯片完成。 同步 检波 第 11章 数字电视地面广播 3、COFDM的应用 非对称数字用户环路（ADSL） 数字视频广播（DVB） 无线局域网（WLAN） 无线广域网（WWAN) 新一代蜂窝移动通信等 2k模式适合高 速移动接收 8k模式适合组 建单频网SFN DVB-T系统中的应用： 8MHz高频带宽 模式 第 11章 数字电视地面广播 交织

4、方法： 二、内交织 目的：提高COFDM信号解调时的纠错能力，在 卷积编码后对数据进行内交织。 不同的调 制方法有 不同的交 织模式 第 11章 数字电视地面广播 比特交织器数据块的大小：126bit 比特交织模式： 交织器的 置换函数 ： 例： 第 11章 数字电视地面广播 符号交织器的数据块的大小： 实际传输数据的载波数（符号数） l2k模式：1512=12126； l8k模式：6048=48126 比特交织器 重复12次 比特交织器 重复48次 置换函数 符号交织模式： 第 11章 数字电视地面广播 三、数据映射和星座图 实部的 调制 虚部的 调制 第 11章 数字电视地面广播 第 11

5、章 数字电视地面广播 四、保护间隔 减小符号间干扰的方法： 采取OFDM调制降低了符号率，减小了已调波频带内 的符号间干扰。 加入保护间隔 ，进一步减小OFDM符号间干扰。 OFDM符号L OFDM符号L+1 只要本符号的反射波与直射波的延时不超过保护 间隔期，就不会干扰次一个符号，而本符号的反射 波将增强直达波的接收功率带来增益。 第 11章 数字电视地面广播 8k模式和2k模式参数 模式8k模式2k模式 1/41/81/161/321/41/81/161/32 符号有效持续期896224 保护间隔22411256285628147 符号总持续期11201008952924280252238

6、231 2k2k模式和模式和8k8k模式的模式的OFDMOFDM参数参数 第 11章 数字电视地面广播 五、帧自适应、导频和TPS信号 1、帧自适应 OFDM符号：在 内，N（1705、6817）个已调 载波的综合。 OFDM帧：序号为067的OFDM符号构成。 OFDM超帧：4个OFDM帧构成。 OFDM符号的帧结构 f 第 11章 数字电视地面广播 2、导频 连续导频“ ” 作用：向接收机提供同步和相位误差估计信息。 实现： l在OFDM符号内，安排固定数量、位置固定的载波。 2k模式：45个；8k模式：117个 l调制方式BPSK l调制信号由PRBS序列确定 载波序号：0 ，48，54

7、， 87，141， ，1704； ，8616 第 11章 数字电视地面广播 散布导频“ ” 作用：提供关于信道特性（频率选择性衰落、时 间选择性衰落和干扰的动态变化等）信息，以便接 收机及时实现动态信道均衡。 实现：在OFDM一帧中，每12个载频中第12个为 散布载频。散布载频和连续载频可能重叠。 由于设置了导频载波，用于传输数据的 载波数目减少，使得载波使用效率下降。 l2k模式的有效载波1705 l8k模式的有效载波6816 l载波使用效率88.7% 第 11章 数字电视地面广播 TPS信号“ ” 作用：用于给出传输参数，即信道编码和调制有 关的信令。 实现：（2k模式） l在一个OFDM

8、符号中，设置17个固定载频。 l调制方式DBPSK，传送1bit调制信息。 l在一个OFDM帧中同一对应位置上68个bit构成一 个TPS块，一帧中有17个相同的TPS块。 l每块中的比特序号为S0-S67，其信息内容及格 式见书P.281。 载波序号： 34，50，209， 246，1687 8k模式：在一个OFDM符号内设置68个固定载波。 第 11章 数字电视地面广播 3、超帧内的TS包 4个OFDM帧组成一个超帧，在超帧内可以传输 整数个204字节的RS码TS包。OFDM超帧内TS包数 目如表所示： 第 11章 数字电视地面广播 六、DVB-T不同参数的频谱效率 8MHz8MHz带宽内

9、的有效码率（带宽内的有效码率（Mbit/sMbit/s） 一路 HDTV 第 11章 数字电视地面广播 七、COFDM射频功率谱 每个载波的频谱： 总的功率谱为各 载波功率谱的合 成： 8M带宽内功 率谱比较均匀 ，功率效率高 ，对外造成的 干扰小。 第 11章 数字电视地面广播 11.2 ATSC数字电视广播系统 ATSC：高级电视制式委员会 特点： 1996年批准的地面数字电视标准； 6MHz高频带宽内可传输19.39Mbit/s的码率； 每个频道可传输一套HDTV信号，35套SDTV节目 。 第 11章 数字电视地面广播 一、数据随机化与RS编码 1、数据随机化 PRBS生成多项式： 初

10、始化值：F180HEX 初始化在每场中第二段的同步期间实施 MPEG-2的TS流中的SYNC不进行随机化 第 11章 数字电视地面广播 2、RS编码 RS（207，187，t=10) 码长207字节 信息段187字节，每字节8bit 监督段20字节 纠错能力为207字节中的10字节 同步字节（SYNC）不进行RS编码 第 11章 数字电视地面广播 二、ATSC帧结构 l符号：2bit/符号，4 符号/字节。 l段：同步+207=208 字节，832符号/段， 有效数据748个符号 ，监督码80个符号。 l场：313段/场，第 一段为场同步，每场 的传输时间24.2ms。 l帧：2场/帧。 lP

11、RBS初始化在每场 的第二段的同步字节 期进行。 l段同步取代SYNC 第 11章 数字电视地面广播 l交织深度B=52数据段，M=4字节 l数据块的大小N=B*M=208字节 l同步字节不参与交织 l段内交织和段间交织 三、数据交织 第 11章 数字电视地面广播 四、格栅编码（TCM） 1、TCM编码概述 TCM是将编码和调制结合在一起的卷积码，以提 高系统的抗干扰能力。 可在不增加信道带宽和不降低信息速率下获得 3dB-4dB的功率增益。 编码效率n/(n+1) 方法：编码码字和调制信号间映射 原则：使已调信号星座图上信号点之间的空间距 离（欧氏距离）最大。 第 11章 数字电视地面广播

12、2、ATSC中的格栅编码 符号 卷积编码和8-VSB相结合 X1，X2 Z0，Z1，Z2 符号 干扰抑制滤波器（预编码器） 作用：梳状滤波器，避免和NTSC同频道信号干扰。 第 11章 数字电视地面广播 格栅编码器 8-VSB调制 的信号集合 星座点 l子集的划分原则 l 为集合中星座点间的最小距离 l映射电平 第 11章 数字电视地面广播 ATSC在6M带宽内可携载信息量的基本参数 有效符号率： 数据段速率： 8-VSB带宽计算： MPEG-2恒定码率： 帧速率： 第 11章 数字电视地面广播 六、导频的加入 导频的作用：为接收端提供解调用的精确载波。 方法：幅度为1.25信号对载波调制 l

13、总频带：6MHz l有效带宽：5.38MHz ld=0.31MHz l 第 11章 数字电视地面广播 七、8-VSB调制 VSB滤波保留上边带和部分下边带，部分下边带中 传送载波信息（导频信号）形成残留边带信号。 MVSB高频调制效率： 8VBS 第 11章 数字电视地面广播 10.3 我国数字电视地面广播传输标准 一、系统综述 标准：GB20600-2006数字电视地面广播传输系 统帧结构、信道编码和调制，于2006年8月18日 正式批准成为强制性国家标准，简称为DTTB。 具有多项独立的自主知识产权的技术。 DTTB支持4.81Mbit/s32.486Mbit/s的净荷传输 数据率。 支持

14、标准清晰度电视业务和高清晰度电视业务， 支持固定接收和移动接收及多频组网和单频组网。 第 11章 数字电视地面广播 数据接口符合GB/T17975.1第一部分，即MPEG-2 标准的第一部分（系统）。 射频输出接口符合标准SJ/T10351电视发射通用技 术标准。 关键技术 l低密度校验纠错码 l系统信息的扩频传输 l帧结构设计 l等等 第 11章 数字电视地面广播 二、扰码与前向纠错码（FEC） 1、扰码（数据随机化） 伪随机序列： 初始状态：100101010000000 复位：信号帧开始时复位到初始状态 第 11章 数字电视地面广播 2、前向纠错（FEC） BCH码 BCH码由三位学者相

15、继提出的。 BCH码有严格的代数结构，能够纠正多位错码的 循环码，是循环码的重要子类。 标记方法：（n，k，t） 本原多项式 l 不能再因式分解 l 可整除 l不能整除 l最高幂次为m l 本原BCH码生成多项式 中含有最高幂次为m的本原多项式 。 l 能除尽 非本原BCH码 中没有 第 11章 数字电视地面广播 例1：（7，4，1）本原BCH码例2：（23，12，3）非本原BCH码 n，(n-k)，t之间的关系： 对于任一正整数m和纠错数tm/2，可构建 ， 的BCH码，可纠错t个误码。 若 能除尽 ，可构成非BCH码。 第 11章 数字电视地面广播 码生成多项式 的获得： 对 进行因式分解，获得 次多项式作为 生成多项式。 n31n31的的BCHBCH码生成多项式码生成多项式 第 11章 数字电视地面广播 BCH码编码原理：（15，7） 码生成多项式： BCH码组： 监督码元 第 11章 数字电视地面广播 BCH解码原理：（15，7） l若： ，