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1、地面数字电视广播 技术及产业化应用地面数字电视广播 技术及产业化应用清华大学 数字电视技术研究中心 潘长勇 教授清华大学 数字电视技术研究中心 潘长勇 教授 2007年年9月月24日日清华大学数字电视技术中心什么是电视？What is Television?图象 Images - 灰度的黑白变化 ?颜色 Colour - 色调和饱和度 Hue 内码卷积码, 编码率为 1/2、 2/3、3/4、5/6、7/8 ? 数据吞吐量: 8MHz 信道内 5 - 32 Mbps 6MHz 信道内 3.7 - 23.8 Mbps 清华大学数字电视技术中心? DVB-T 传送系统传送系统数据随 机化数据随 机
2、化外码外码 RS (204,188)外交织外交织 I=12删除 卷积 码删除 卷积 码内码 交织内码 交织映 射映 射OFDM 帧帧Pilot? ISDB-T 实现了和 DVB-T 相同的信道编码系 统，例如, R-S(204, 188) 和 (约束长度 = 7) punctured 卷积码，编码码率为 1/2、 2/3、 3/4、 5/6 和 7/8.清华大学数字电视技术中心? 三种操作模式: 2k、4k 或 8k FFT ? 信号星座图: QPSK、16QAM、64QAM 和 DQPSK ? 保护间隔: 1/4、1/8、1/16 和 1/32 的符号间 隔 ? 带内导频: 1/12 分散的
3、导频 ? 信道编码: 外码 RS(204,188); 内码 punctured 卷积码 ? 数据吞吐量: 6MHz 信道 3.6 - 23.2 Mbps 8MHz 信道 4 931 Mbps? ISDB-T BST-OFDM 系统的特性ISDB-T BST-OFDM 系统2清华大学数字电视技术中心?RF 频带分为 13 段;?在同一时间内，不同段上可采用三种不同的子载 波调制方案；传送不同的业务，例如 HDTV、 SDTV、低比特多媒体图象、音乐等。 ?DQPSK 用作移动接收的子载波调制; ?一个可选的时间交织 (高至 0.5 秒) 可用于提 高移动接收的性能; ?4k FFT 模式? IS
4、DB-T BST-OFDM 系统的特性ISDB-T BST-OFDM 系统3清华大学数字电视技术中心? 日本开发的综合业务数字广播日本开发的综合业务数字广播 Integrated Services Digital Broadcasting (ISDB) ? 系统在一个公共数据信道中集成了所有形式的广 播，能够通过卫星、有线和地面系统传输。系统在一个公共数据信道中集成了所有形式的广 播，能够通过卫星、有线和地面系统传输。 ? 视频节目视频节目?声音节目声音节目?大量的数据业务大量的数据业务?交互的数据业务交互的数据业务? ISDB-T BST-OFDM 系统的特性ISDB-T BST-OFDM
5、系统4清华大学数字电视技术中心ISDB 概念概念ISDB 概念概念? 使用了频带分割传输正交频分复用使用了频带分割传输正交频分复用Band Segmented Transmission - Orthogonal Frequency Division Multiplex (BST-OFDM)ISDB-T BST-OFDM 系统5清华大学数字电视技术中心ISDBT最新进展最新进展?大范围覆盖 ?高清 ?1Seg ?多天线高清移动 ?低功耗芯片 ?多种终端清华大学数字电视技术中心地面数字电视广播进展地面数字电视广播进展?2003年年12月月1日 三城市开始试播日 三城市开始试播 ?目前已经正式播出目
6、前已经正式播出 ?东京塔上有东京塔上有8套数字节目套数字节目 ?全国覆盖正在全面开展全国覆盖正在全面开展 ?地域性单频网地域性单频网/全国范围单频网全国范围单频网清华大学数字电视技术中心东京塔东京塔?NHK、NHK教育 朝日等教育 朝日等8套节目套节目 ?不低于不低于60%时间的高清时间的高清 ?NHK综合综合96%时间高清时间高清 ?10KW发射功率发射功率清华大学数字电视技术中心手机电视手机电视?One Segmen ?已经开始业务运行！已经开始业务运行！ ?312Kbps清华大学数字电视技术中心地面数字电视广播系统业务需求广电总局2006.1? 业务模式 ? 支持单向广播基本模式，将非对
7、称双向传输作为扩展模式 ? 支持固定（含室内、外）接收和移动（含便携手持）接收?固定接收支持标清、高清、数字声、多媒体和数据广播及各种混合业务?移动接收支持标清、数字、多媒体、信息和数据广播业务 ? 具有抗噪声、多径、脉冲、单频、模拟和数字的同频和邻频等干扰的 能力和快捕、低时延、高速移动的接收能力 ? 支持多频和单频组网模式。 ? 适应与其它覆盖之间转换的兼容性、互操作性和经济性 ? 具有自主知识产权和较低实现成本，减少整体运营成本 ? 2005年开始试验；2008年全面推广；2015年停止模拟电视清华大学数字电视技术中心中国地面数字电视广播传输标准需求 ? 标准要求： ? 满足地面数字电视
8、传输要求 ? 具有我国自主知识产权 ? 在功能上具有可扩展性 ? 研制相应的试验系统，以验证所建议的传输标准 ? 用户要求： ? 高码率 大于 20Mbps ；低码率大于 5Mbps ；支持室内接收、固 定接收和移动、便携接收； ? 具有信号覆盖半径不少于16/35公里的单频组网能力； ? 整体性能指标应优于或相当于相应的国外现有标准的性能。 ? 支持传输HDTV、SDTV、音频、数据、短信息等多媒体业务； ? 具有实现定时接收和双向交互业务以及对用户的个性化信息服 务等系统功能的可扩展性。 ? 产业要求： ? 自主性：能自主的传输标准体系，可持续发展的产业技术壁垒。 ? 经济性：自己的专用芯
9、片；共享国际技术设备资源。清华大学数字电视技术中心发展目标：发展目标： 公共服务、标清、高清公共服务、标清、高清 固定、移动固定、移动、便携便携接收接收特点：特点：高清晰、多媒体、 面向公众、流动人群高清晰、多媒体、 面向公众、流动人群固定电视移动电视广场电视楼宇电视固定电视移动电视广场电视楼宇电视地面数字电视广播地面数字电视广播便携电视便携电视清华大学数字电视技术中心清华大学数字电视技术中心TS 码流TS 码流系统 信息系统 信息NR 编码编码 (可选项可选项)外 码外 码随 机 化随 机 化内 码内 码符号 交织符号 交织x x1515+x+x1414+1复位：信号帧+1 复位：信号帧BC
10、H(762,752)QPSK 16QAM 32QAM (星座不同星座不同) 64QAM时域卷积交织时域卷积交织 (52,240)、 (52,720)LDPC(7488,3048) LDPC(7488,4572) LDPC(7488,6096)星座 映射星座 映射组成 帧体组成 帧体帧体数据 处理帧体数据 处理帧头帧头 组 帧组 帧基带 成形 滤波基带 成形 滤波扩频 编码扩频 编码多载波：多载波：N=3780 IDFT，频域交织 单载波：，频域交织 单载波：N=1， 插入双导频， 插入双导频(可选可选)PN420 (3dB) PN595 (0dB) PN945 (3dB)比特交织比特交织系统原
11、理框图工作模式：330 种 速率：33 种（18种15 种）清华大学数字电视技术中心数字电视地面传输标准的典型结构数字电视地面传输标准的典型结构?在DMB-T基础上的融合方案在DMB-T基础上的融合方案 ?载波数增加IFFT系数N=1的选项载波数增加IFFT系数N=1的选项 ?纠错码改系统级联码为LDPC码纠错码改系统级联码为LDPC码 ?系统信息做了新的定义系统信息做了新的定义 ?N=3780或N=1可选项实现了六个统一N=3780或N=1可选项实现了六个统一 ?信号带宽统一：7.56MHz信号带宽统一：7.56MHz ?信号定时统一：30.24MHz 信号定时统一：30.24MHz ?传输
12、码率统一：5.414-32.486Mbps传输码率统一：5.414-32.486Mbps ?系统参数定义统一：36个子载波，QPSK调制系统参数定义统一：36个子载波，QPSK调制 ?帧结构统一：信号帧、超帧、分帧、日帧帧结构统一：信号帧、超帧、分帧、日帧 ?功能模块统一：扰码、纠错编码、映射、交织、PN序列功能模块统一：扰码、纠错编码、映射、交织、PN序列码流码流扰 码扰 码LDPC 编码LDPC 编码星座映射 与交织星座映射 与交织系统 信息系统 信息复用 组成 帧体 (3780 符号)复用 组成 帧体 (3780 符号)帧体数据 处理IFFT N=3780帧体数据 处理IFFT N=37
13、80或N=1或N=1PNPN组组 成成 帧帧 复 结 构复 结 构基带 成形 (有效 带宽 7.56 MHz)基带 成形 (有效 带宽 7.56 MHz)正 交 上 变 频正 交 上 变 频清华大学数字电视技术中心输入接口? 接口 ? 数据输入接口支持标准GB/T 17975.1信息技 术 运动图像及其伴音信息的通用编码 第1部 分：系统。 ? 支持数据 ? MPEG2 ? H.264 ? AVS ? .清华大学数字电视技术中心数据扰乱数据扰乱? PN序列生成 ? 扰乱码采用 15 阶 PN 序列: x15+x14+1 ? 初始状态为 100101010000000 ? PN序列扰乱 ? 输入
14、的 MPEG2 TS 码流与 PN 序列进行逐 位模二加后产生数据扰乱码。清华大学数字电视技术中心LDPC+BCH纠错编码技术0.860167488码率30.645127488码率20.430087488码率1对应的编码效率信息比特块长比特编号?例2：FEC0.6，64QAM， 24.365Mb/s实测曲线例2：FEC0.6，64QAM， 24.365Mb/s实测曲线?例1：码率为0.4的FEC（7488, 3008） 码先由4个BCH（762, 752）码和LDPC （7493,3048）码级联构成，然后将LDPC （7493,3048）码前5个校验位删除例1：码率为0.4的FEC（7488
15、, 3008） 码先由4个BCH（762, 752）码和LDPC （7493,3048）码级联构成，然后将LDPC （7493,3048）码前5个校验位删除?BCH（762，752）码由BCH（1023，1013）缩短而成（信息位在前）BCH（762，752）码由BCH（1023，1013）缩短而成（信息位在前） ?三种不同内码码率的FEC码的结构不同三种不同内码码率的FEC码的结构不同清华大学数字电视技术中心星座图映射星座图映射?5种星座图映射种星座图映射 ?64QAM6 ?32QAM5 ?16QAM4 ?4QAM2 ?4QAMNR1 ?功率归一化功率归一化清华大学数字电视技术中心信道调制星
16、座图信道调制星座图清华大学数字电视技术中心信道调制星座图信道调制星座图清华大学数字电视技术中心信道调制星座图信道调制星座图26-2-6-2-6260000 0100 0101 1100 1101 1000 1001 1110 1111 1010 1011 0011 0111 0010 0110 Q IBIT b3b2b1b0清华大学数字电视技术中心信道纠错编码时域交织? 使突发误码离散化，提高误码的随机化程度， 使纠错编码发挥更好的效能。使突发误码离散化，提高误码的随机化程度， 使纠错编码发挥更好的效能。 ?有利于时间选择性信道（移动与遮挡）有利于时间选择性信道（移动与遮挡） ?抗脉冲干扰（家电干扰）抗脉冲干扰（家电干扰） ?时域交织编码是在多个信号帧之间进行时域交织编码是在多个信号帧之间进行 ?时域交织采用卷积交织时域交织采用卷积交织 ?模式模式1：B=52，M=240 符号，交织符号，交织
