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1、数字电视原理 第六章 数字电视传输 2/98 数字电视有线传输系统 能 量 扩 散 R S 纠 错 编 码 卷 积 交 织 基 带 整 形 字 节 到 符 号 的 映 射 数字视频编码 数字音频编码 数据编码 节 目 流 多 路 复 用 传 输 流 多 路 复 用 Q A M 调 制 射 频 功 率 放 大 器 (a)发射侧电路框图 射 频 I Q IF I Q 差 分 编 码 分为16QAM、 32QAM、64QAM 三种调制方式 3/98 数字电视有线传输系统 解 能 量 扩 散 R S 纠 错 解 码 卷 积 解 交 织 数字视频编码 数字音频编码 数字编码 节 目 流 多 路 解 复
2、用 传 输 流 多 路 解 复 用 Q A M 解 调 高 频 调 谐 器 (b)接收侧电路框图 有 线 电 视 网 数 据 V A 数 据 4/98 DVB-C传输标准 n结构图 基带物 理接口 与同步 数据 时钟 同步反 转与数 据加扰 RS 编码 卷积 交织 差分 解码 字节到 符号的 映射 基带 成型 QAM 调制与 接口 时钟和同步产 生码率控制 接口与 QPSK 解调器 匹配滤 波器与 均衡 符号到 字节的 映射 卷积 去交 织 RS解码 解扰与 去同步 反转 基带物 理接口 与同步 数据 载波和时钟提取 码率控制 差分 编码 5/98 DVB-C传输标准 n基带物理接口与同步 u
3、 基带物理接口 负责DVB-C传输系统与外部系统间的信号码型 、数据格式和通信协议等方面的转换 u 同步 DVB-C传输系统的时钟与外部系统时间的同步 。 6/98 DVB-C传输标准 n同步反转与数据加扰 u 同步 MPEG-2的TS包同步 u 数据加扰 8个TS包的数据为周期进行，每8个TS包数据加 扰后伪随机序列发生器重新进行一次初始化 初始化序列为100101010000000 在每8个TS包中的第一个TS包链接头加入特殊 的指示信息以指示解扰器何时对其中的伪随机序 列发生器进行初始化。 第一个TS包的同步字节逐比特取反 其他TS包链接头中的同步字节保持不变 7/98 能量扩散 能 量
4、 扩 散 数字视频编码 数字音频编码 数据编码 节 目 流 多 路 复 用 传 输 流 多 路 复 用 传输流以固定数 据长度组织成数 据帧结构 8/98 能量扩散（续1） 同步 1字节 187字节 MPEG-2传送MUX包 同步1 R 187字节 同步2 R 187字节 同步8 R 187字节 同步1 R 187字节 随机化的传送包：同步字节和随机化序列R PRBS周期=1503字节 同步1 或同步n R 187字节 里德所罗门RS（204，188，t=8）误码保护 包 RS(204,188,8) 204字节 同步1 或同步n 203字节 同步1 或同步n 同步1 或同步n 203字节 交织
5、帧：交织深度I=12字节 固定长度数据帧结构 9/98 能量扩散（续2） n目的 u 使数字电视信号的能量不过分集中在载频上 或“1”、“0”电平相对应的频率上，从而 减少对其他通信设备的干扰，并有利于载波 恢复 n做法 u 将二进制数据较集中的“0”或“1”按一定 的规律使之分散开来 u 规律由伪随机发生器的生成多项式决定 n数据随机化过程也称数据扰码过程 u 收、发两端同步进行 10/98 能量扩散（续3） 123456789101112131415 100101010000000 初始序列 00000011 EX-OR EX-OR AND 随机/去随机 数据输出 去随机/随机 数据输入
6、使能 DVB标准采用的伪随机二进制序列发生器的生成多项式： 11/98 DVB-C传输系统 n纠错编码 u 由于有线电视传输信道的途距较短 u 受到的外界干扰也较少 u 采用 一级纠错编码 一次交织 方案与DVB-S系统中的完全相同 12/98 R-S码（续1） nR-S码的基本参数 u 输入信息可分为kmbit一组， u 码长n=2m-1符号或m(2m-1)bit u 信息段 k个符号或bit u 纠错能力 t个符号或mt bit u 监督段 n-k=2t符号或m(n-k)=2mt bit u 最小距离 d=2t+1符号或md=m(2t+1) bit 13/98 R-S码（续3） n举例RS
7、(204,188,t=8) u 有一组信息，码长n=204字节，其中，信息 码元k=188字节，校验码元n-k=16字节 u R-S码的码长n、信息码元k和纠错能力t之间 应符合如下关系 u 又因为校验码元n-k=16字节，可得 14/98 数据交织与解交织 n 纠错编码在实际应用中往往要结合数据交织技术 能 量 扩 散 外 码 R S 纠 错 编 码 内 码 卷 积 交 织 数字视频编码 数字音频编码 数据编码 节 目 流 多 路 复 用 传 输 流 多 路 复 用 15/98 数据交织和解交织（续1） n突发错误 u 码元差错成串成群地出现，即在短时间内出 现大量误码。一串差错称为一个突发
8、错误。 u 突发错误总是以差错码元开头，以差错码元 结束，并且中间码元差错概率超过某个标准 值。 n随机错误 u 码元出现差错与前、后码元是否出现差错无 关，每个码元独立地按一定的规律产生差错 16/98 数据交织和解交织（续2） n交织器 u 是数据顺序随机化 u 使信道的突发错误分散开来 u 分类 周期交织 伪随机交织 17/98 数据交织和解交织（续3） n数据交织 u 通过交织和解交织将一个有记忆的突发信道 改造为基本上是无记忆的随机独立差错的信 道，然后再用纠随机独立差错的码来纠错 u 分类 块交织 卷积交织 18/98 块交织 n 原理 u发送端将已编码的数据构成一个m行n列 的矩
9、阵，按列写入随机存储器RAM，再 按行读出送至接收端 u接收端将接收到的信号按行顺序写入 RAM，再按列读出。 19/98 卷积交织原理图 发送端交织接收端交织 M 2M 3M 4M 4M 3M 2M M n 性质与块交织相似 n 箭头表示的4个开关自上而下往返同步工作 n表示能存储M比特的移位寄存器 n接收端的寄存器与发送端互补 20/98 卷积交织 n 设发送端待发送的一组信息为 n 发送端交织器为码元分组交织矩阵，25个码元分 成5行5列，按行输入 u 当A01输入交织器时，将直通输出至第一行第一列 的位置 u 当A02输入交织器经M=5位延迟后，输出至第二行 第二列的位置 u 当A03
10、输入交织器经2M=25=10位延迟后，输出至 第三行第三列的位置 21/98 卷积交织（续1） n 若用矩阵表示交织器的输入，因它是按行写入每 行5个码元，即 u 当A04输入交织器经3M=35=15位延迟后，输出至 第四行第四列的位置 u 当A05输入交织器经4M=45=20位延迟后，输出至 第五行第五列的位置 22/98 卷积交织（续2） n 经过并行N个存储器后 M 2M 3M 4M A01A02A03A04A05 A06A07A08A09A10 A11A12A13A14A15 A16A17A18A19A20 A21A22A23A24A25 23/98 卷积交织（续3） n 按行读出送入
11、信道的码元序列为 n 在信道仍受到两个突发干扰，第一个为5位，即 A01A22A18A14A10；第二个为4为A11A07A03A24。 n 接收端收到的码元序列为 24/98 卷积交织（续4） n 在接收端送入解交织器，解交织器结构与发送端 交织器结构互补，且同步运行 输入 输出 4M 3M 2M M 25/98 卷积交织（续5） n按行读出并送入信道译码器的码序列为 26/98 字节到符号的映射 n 字节 u指传输流中的每个字节的数据，通常每个字节的数 据量永远不变，为8bit n 符号 u指送到数字调制器的去的一组数据，一般是并行送 出的，每组数据称作一个符号。 u采用的数字调制的方法不
12、同，一个符号所包含的比 特数目就不相等。 16QAM为4bit 32QAM为5bit n 针对不同的数字调制方法，要把字节数据映射成 一个一个符号，再进行数字调制。 27/98 字节到符号的映射 n在卷积交织后， 字节到符号的映射要精确 地执行 n在每种情况下，符号Z的MSB由字节V的 MSB所取代。 n相应的下一个符号的有效位将被下一个字 节的有效位代替 28/98 字节到符号的映射 n 在2m-QAM调制中，处理器将从k比特映射到n个 符号，如： u8k=nm u例如64QAM（m=6,k=3,n=4） b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b
13、1 b0 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 a5 a4 a3 a2 a1 a0 a5 a4 a3 a2 a1 a0 a5 a4 a3 a2 a1 a0 a5 a4 a3 a2 a1 a0 字节V字节V+1字节V+2 符号Z符号Z+1符号Z+2符号Z+3 29/98 字节到符号的映射 7 6 5 4 3 2 1 0 Xa1 Xb1 Xc1 Xd1 Xa2 Xb2 Xc2 Xd2 Xa Xb Xc Xd 1 1 1 1 +15 1 1 1 0 +13 1 1 0 1 +11 1 1 0 0 +9 1 0 1 1 +7 1 0 1 0 +5 1 0 0 1 +3 1 0 0 0 +1
14、0 1 1 1 -1 0 1 1 0 -3 0 1 0 0 -7 0 0 1 1 -9 0 0 1 0 -11 0 0 0 1 -13 0 0 0 0 -15 0 1 0 1 -5 Xa Xb Xc Xd 注：16-VSB中每个符号需4bit信息， 所以一个字节映射成两个符号 30/98 /2旋转不变QAM星座的获得 n相位混淆 u 接收端的相干载波是从发送信号中取得的。 u 由于信号集的布局不同，它可以在不同程度 上产生相位不定度。 u 相位混淆程度与星座有关。 n解决的途径 u 将差分的概念应用到QAM调制中去，使星座 信号点的角度取决于相对差值，而与角度的 绝对值不直接挂钩。 u 这种不
15、受相干载波相位混淆的QAM星座称 为/2旋转不变QAM星座 31/98 /2旋转不变QAM星座的获得 n 方法 u 为获得/2旋转不变QAM星座图，每个符号 的两个最高有效位进行差分编码。 32/98 /2旋转不变QAM星座的获得 字节到m 比特符号 转换差分编码 映射 自交织 器输出 33/98 /2旋转不变QAM星座的获得 n消除相位模糊度 u 用差分编码得到的两个最高位来规定信号矢 量所处的象限 u 而其余比特用来规定每个象限中信号矢量的 配置 u 并使这种配置呈现出/2的旋转对称性 34/98 /2旋转不变QAM星座的获得 00 10 01 00 01 11 11 10 10 11 1
