《【精选】DVB-T COFDM和ATSC 80VSB两种数字电视地面广播传播系统的比较》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【精选】DVB-T COFDM和ATSC 80VSB两种数字电视地面广播传播系统的比较（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、DVB-T COFDM 和 ATSC 80VSB 两种数字电视地面广播传播系统的比较 来源：广电在线 作者：李晓蕾 摘要 经过多年的深入研究和开发，我国的数字电视的发展进入了最后的实施阶段。本文从数字电视地面广播的技术出发，介绍关于数字电视地面广播的 DVBT（数字视频地面广播）COFDM（编码的正交频分复用）和 ATSC（高级电视制式委员会）8VSB（8-残留边带调制）两种数字地发送技术的原理、性能等，并对两种技术各自的优缺点进行了比较，供参考。 【关键词】 数字视频地面广播 正交频分复用 残留过带调制 一 引言 随着数字化时代的到来，数字电视也得到了快速的发展。目前，深圳有线数字电视从3
2、月 1 日起正式开播运营，深圳特区内绝大多数地区的用户在接上数字电视机顶盒后即能收看 80 多套标准清晰度的数字电视节目。数字电视在我国离人们越来越近，与数字电视密切相关的一些技术标准也越来越受到关注。现在全球有三套已成为国际标准的地面传输系统，即美国 1995 年推出的 ATSC 8VSB 系统、欧洲 1997 年推出的 DVB-T COFDM 系统，以及日本于 1999 车推出的 ISDB-T 标准。在此仅对 ATSC 8VSB 和 DVB-T 两种传输方式做介绍并进行比较。 二 两种传输系统的介绍 1 DVB-T COFDM 地面广播目前面临着两个问题：一是有多径传播引起的回波；二是频率
3、资源的使用率和渐饱和的问题。地面广播的频率资源很宝贵，为节省频率资源，同一节目采用同一频率对某一地区进行覆盖是一个非常好的办法；另外，在覆盖区中某些遮挡比较严重的地区，采用同频小功率发射机进行弥补也是很经济的办法。这种采用同一频率在不同地点同时播送同一节目的发射网络系统称为单频网络。在现有的模拟广播系统中，这种方法不可避免地会带来重影等多方面的问题，因而不能采用。单频网络可以提高频率资源的利用率，但是在不同地点用相同频率播出相同的电视节目时，它们之间会有相互干扰，这种干扰也可以看成是人工的回波。因此，对回波的处理方式可能从根本上影响一个广播系统的性能，如果能有一种广播方式可以有效地利用回波而不
4、是消极地排除回波引起的问题，那么这个新的系统一定会有相当的竞争力。COFDM 就是这样一个系统。DVB-T 采用 COFDM 调制方式的一个重要的优点是可以比较容易地实现单频网络，这是因为 COFDM 调制方式中本来就对实际的或人工的回波信号有较强的处理能力，而多点发射的相同的 COFDM 调制波则类似于这样的回波，因而 COFDM 比较适合于实现单频网络。 在 COFDM 系统中，将传输信道分成许多子信道，每个信道对应一个载波，同时将需要传输的信号分割成许多部分，每个部分采用一个载波进行传输。经过这样的分割后，每个信道中传输的信号的速车将会变得很低。于是信道中的每个调制后的符号的时长将远远大
5、于回波的延时长度，如果在每个符号间再插入保护间隔，则只要多径延时不超过保护间隔的长度，多径传输就不会带来符号间的相互干扰，只能是在符号内部相互叠加或相互削弱，而这种特性可以表示为信道正确恢复符号的原始值。 在一般情况下，特别是在地面广播的情况下，每个子信道的特征会不一样，在不同地点的信道特征也不一样，另外，在移动接收的情况下信道的特性还随时间的变化而变化。可能某些子信道上的回波特别强，并且与直接传播的载波相反，引起信号的严重衰落，而另外一些子信道上的回波可能与载波的相位相差不大，反而增强了直接传播的载波信号。因而，可能会出现部分子信道的信噪比会比没有回波的更高的情况。为充分利用这种回波增强信号
6、的作用，必须解决部分信道严重受损的问题。在 COFDM 中，解决这一问题的重要途径是采用有效的信道编码。 信道编码的作用是与时间、频率交织一起将各个不同载波上的信号相互联系起来。信道的特性可以实时地由合理设置的一些导频信号导出，由此可以知道哪些信道的结果是可信的，哪些信道是受损的。对于部分严重受损的信道，由于其他信道和时间段的信号与该信道的信道信号有交织，可以通过其他信道上解调出来的信号来恢复被衰弱的信号。它的作用相当于对所有的信道进行了一个平均，从而克服频率选择性带来的问题。上述的特性一方面使得 COFDM 比较适合地面广播的复杂情况，包括移动接收时信道特性不断变化的惰况，另一方面也使得 C
7、OFDM 比较容易实现单频网络。DVB-T 传输系统框图如图 1 所示。 图 1 它采用正交频分复用 COFDM 传输方案，图像、伴音、附加数据等的总有效数据率为25.088Mb/s,经 RS 纠错编码后达到 27.017Mb/s,用格状编码 QAM 调制到 N 个并行频率信道上，然后采用双边带调制到载波上发射出去，信号带宽为 8MHz。（待续）2. ATSC 8-VSB ATSC 系统是为了在单个 6MHz 频道中传输高质量视频和音频以及辅助数据而设计的，用于地面广播和有线分配系统。它能够可靠地在 6MHz 地面信道中传输 19Mbs 的流量，也可在一个 6MHz 有线电视信道中传输 38M
8、bs 的流量，这意味着对分辨率为普通电视 5 倍的视频信源编码需要的压缩比大于 50。它有两种有效的操作模式：8-VSB“地面同播模式”便于更好地抵抗 NTSC 干扰：16VSB“高码率模式”主要用于更干净的有线信道。 ATSC 采用 8VSB 作为 HDTV 地面广播的传输方案，VSB 地面传输系统框图如图 2 所示。图像、伴音、附加数据等的总有效数据率为 19.4Mb/s，经过 RS 编码后增加到 21.35Mb/s，采用 23 速率的格状编码并插入同步码后，总数据率变为 32.28Mb/s，映射成 8 电平的信号波形，符号率为 10.76Mb/s，相当于 5.38MHz 基带带宽 ，最后
9、对单个载波进行 VSB 调制，输出信号带宽为 6MHz。 图 2 8VSB 系统加入了 0.3dB 的导频信号，用于辅助载波恢复；并加入了段同步信号，用于 8VSB 系统同步和时钟信道编码纠错保护措施。如此设计使美国系统具备噪声门限（理论值大约是 14.9dB），大传输容量（固定有用数据位率为 19.4Mbs）和实现串行数据流 MPEG2Packet 188bit（1bit 同步十 187bit）主要技术优势。 ATSC 开发的 8VSB 标准期望覆盖美国以及世界其他地区现有发射机所覆盖的广大面积。ATSC8-VSB 具有两个好处：一是广播工作者希望用少于 COFDM 的发射功率覆盖现在的NT
10、SC 覆盖区；二是 ATSC 标准明显地减少了脉冲干扰。另外在美国很关注 RF（射频信号）的密度，最大的频谱效率是有强制性限制的。另外，8-VSB 信号可将原模拟 NTSC 信号的同频和邻频干扰减至最小。但这些优点所付出的代价是：8-VSB 不能抵抗多径干扰，并且在城市高楼区将会有些影响，而且 8-VSB 标准不支持移动接收。 三 系统性能的比较 1、 一般性的比较 一般来说任何一个系统都有它独特的长处和不足之处。ATSC 8VSB 系统具有较强的抑制加性高斯白噪声（AWGN）信道的能力，有较高的频谱效应，较低的峰值平均值之比，对于脉冲噪声和相位噪声的抵抗能力强。与 DVB-T 相比，在模拟电
11、视对数字电视的干扰和在小的重影方面的性能基本相当。ATSC 8-VSB 系统在多频网络（MFN）的实现上及在 6MHz带宽内传送高清晰度电视（HDTV）方面有更多的优越性。 DVB-T COFDM 系统在抵御高电平（高至 ODb）、长时延的静态和动态多径失真等性能方面有进一步的改进。它还有利于组建用户所要求的大范围单频网络（SFN）（8k 模式）或移动接收（2k 模式）。 欧洲 DVBT 系统利用频域变换技术将信号样值由成千个载波分别传输，由于 DVB-T系统中放置了大量导频信号，穿插于数据之中，并以高于数据 3dB 的功率发送，因此这些导频信号便于完成系统同步、载波复用、时钟调整和信道估计。
12、由于导频信号数量多，且散布在数据中，所以能够较及时地发现和估计信道特性的变化。此外，为进一步降低多径造成的码间干扰，DVB-T 系统使用了“保护间隔”技术，即在每个符号（块）前加入一定长度的该符号后段重复数值，抵御多径的影响。可以说，大量导频信号插入和保护间隔技术是 DVB-T 系统的核心枝术，使欧洲系统在抗强多径和动态多径及移动接收的实测性能方面优于 ATSC 系统。另外，欧洲系统对霜载波数目、保护间隔长度和调制星座数目等参数进行组合，形成了多种传输模式供用户选择。 两种方案为消除误码，使用了级联纠错编码，外码为分组码，内码为卷积码。在分组码中，RS 码具有较强的纠错能力，所以各系统均选用
13、RS 码为外码。内码是和调制综合在一起实现的，即用 TCM（网格编码调制）作为内码。TCM 对高斯白噪声具有较强的抵御能力。DVB-T 和 ATSC 在传输系统中的共同点是使用 MPEG-2 传输流句法的约束子集。在抵抗噪声干扰提高系统的载噪比，即误码率性能方面，两者大致相同。ATSC 方案采用技术成熟而又复杂的自适应均衡器来消除多径传输的影响，COFDM 方案是一种实现简单的多载波系统，对多径传输有很强的抵御能力。ATSC 方案使用一个 NTSC 抑制滤波器来消除同频干扰，以3dB 载噪比为代价，COFDM 方案直接在频谱中开槽，不需要额外增加滤波器，其代价是使频谱利用率少许降低。 此外，实
14、践证明，在相同覆盖范围内的 DVBT 所需信号的峰值与平均功率比，较ATSC 约大 2.5dB。这就是说，在相同的覆盖区范围内， DVB-T 较 ATSC 的同频道或邻频道的模拟电视信号的干扰将增大。换言之，在相同的覆盖范围内，尽管 DVBT 对模拟信号的亮度载波、色副载波和伴音载波处实施了开槽，但其抗同频干扰性不如 ATSC 系统。在高电平（高至 ODb）长时间延迟的动态和静态多径失真时， DVBT 系统具有性能上的优势，当需要大范围单频网络或运动接收的服务时，DVB-T 系统性能具有明显的优势。(待续)在加性白噪声（AWGN）信道内的信噪比（ CN）阈值 从理论上讲，OFDM 和单载波调制
15、的方式，如 VSB 和 QAM，在加性高斯白噪声（AWGN）信道有着相同的 CN 门限。由于信道编码，信道评估和均衡规划，还有其他一些实施上的差别（调制器生成的相位噪声，量化噪声互调失真等），会产生不同的 C/N门限结果。 DVB-T 和 ATSC 系统均使用级联前向纠错编码和交织。DVBT 的外码为RS（240 ，188，t=8），由 12 个 RS 交织块，是 RS（255 ，239）编码的缩短码，可以校正8 字节的传输误码。ATSC 系统采用了更强有力的 RS（207 ，187，t=10）编码，它能纠正10 字节的误码，并且采用更长的 52 个 RS 块交织器，以便平滑脉冲干扰和同频道的
16、 NTSC干扰。RS 编码的不同使得 ATSC 系统比 DVB-T 系统的 CN 性能高出 0.5dB。与此同时，ATSC 系统实施 R=23 的网格编码调制作为内码，而 DVB-T 系统采用次最佳的收缩的卷积码。这个差别使得 ATSC 系统比 DVB-T 系统又有 1Db 的优势。因此，在前向纠错中的差别使得 ATSC 系统具有约 1.5dB 的 CN 优势。 同时，在信道均衡方面，ATSC 采用“判决反馈均衡器”（DFF）。判决反馈均衡器只造成极小的噪声增强，但也由于误差反馈而产生错误判决的向后扩散。而另一方面，DVB-T 系统采用带内的导频信号进行快速的频带估计。这一差别使得 ATSC 系统比 DVB-T 系统多出 2dB 的优势。这样 ATSC 系统就比 DVB-T 系统总共有了 3.5dB 的优势。在发射方面，DVB-T 的发射机功率要比 ATSC 的高 6dB（或者是其 4 倍），才能获得相同的覆盖范围和达到相同的不需要的邻近频道干扰极限。 也应该指出，上面的比较不是一种公正的比较
