第8章數(shù)字電視標準

1、數(shù)字電視標準 數(shù)字電視標準數(shù)字電視標準 數(shù)字電視傳輸方式主要有：地面無線廣播，有線廣播，衛(wèi)星廣播。 不同的傳輸媒質(zhì)，不同特性，應采用不同的信道編碼和調(diào)制方案，需制定不同的標準。數(shù)字電視標準 國際上已形成了3種數(shù)字地面廣播傳輸標準：美國的ATSC-T標準（采用單載波8-VSB調(diào)制技術），歐洲的DVB-T標準，日本的ISDB-T標準（均采用多載波COFDM調(diào)制技術）。數(shù)字電視標準 我國的數(shù)字電視標準 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播系統(tǒng)信道編碼與調(diào)制規(guī)范：GB/T 17700-1999，基本采用DVB-S。 有線數(shù)字電視廣播系統(tǒng)信道編碼與調(diào)制標準：GY/T170-2001，基本采用DVB-C。 地面波傳輸系統(tǒng)標準

2、：GB20600-2006。于2006年8月18日正式批準為強制性國家標準，2007年8月1日實施。數(shù)字電視標準 本部分內(nèi)容 DVB系統(tǒng)概述 DVB-S，DVB-S2標準 DVB-C標準 中國數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)標準。數(shù)字電視標準 數(shù)字電視標準 DVB標準體系是基于MPEG-2數(shù)據(jù)壓縮、復用技術為基礎。以市場驅(qū)動原則擴充了MPEG-2系統(tǒng)復用部分。DVB標準數(shù)字電視標準 DVB直接采用了MPEG-2標準中的系統(tǒng)、視頻、音頻部分，用于形成DVB的基本流ES(Elementary Stream)和傳送流TS(Transport Stream)。 數(shù)字電視標準 9MPEG-2標準的基本多路復用方法E

3、S碼流PES碼流TS碼流數(shù)字電視標準 如果用戶需要收看節(jié)目2 ，則接收機應該如何分析PSI信息得到節(jié)目2的音視頻、輔助數(shù)據(jù)等的TS碼流。10數(shù)字電視標準 DVB在MPEG-2的節(jié)目特定信息PSI(Program Specific Information)基礎上，補充規(guī)定了一系列服務信息SI(Service Information)表格在TS流中定義了許多輔助信息，以便于選擇節(jié)目，了解與節(jié)目相關的一些信息，提供節(jié)目之間的相互關系以及攜帶特定的數(shù)據(jù)。數(shù)字電視標準 業(yè)務信息（SI） SISI信息是用來描述信息是用來描述傳送系統(tǒng)傳送系統(tǒng)，傳送內(nèi)容傳送內(nèi)容和和廣播廣播數(shù)據(jù)流時間表數(shù)據(jù)流時間表等的數(shù)據(jù)，是

4、補充等的數(shù)據(jù)，是補充MPEG-2MPEG-2中中PSIPSI的附加數(shù)據(jù)的附加數(shù)據(jù). . PSIPSI中的信息基本上都是與當前碼流相關，即中的信息基本上都是與當前碼流相關，即它們所涉及的內(nèi)容都與當前碼流中的部分信息它們所涉及的內(nèi)容都與當前碼流中的部分信息相關；而相關；而SISI信息可以包括不在當前碼流中的一信息可以包括不在當前碼流中的一些服務和事件，允許用戶進行更多的選擇和了些服務和事件，允許用戶進行更多的選擇和了解更多的其他服務解更多的其他服務數(shù)字電視標準 業(yè)務信息（業(yè)務信息（SI） (1)業(yè)務描述表業(yè)務描述表SDT： (2)業(yè)務群關聯(lián)表（業(yè)務群關聯(lián)表（BAT）： (3)事件信息表（事件信息表

5、（EIT）：(4) ) 運行狀態(tài)表（運行狀態(tài)表（RSTRST）：。：。 (5) 5) 時間日程表（時間日程表（TDTTDT）：數(shù)字電視標準 業(yè)務信息（SI） 頭端系統(tǒng)每隔一定周期將重復傳送頭端系統(tǒng)每隔一定周期將重復傳送SISI信信息，對于最高速率為息，對于最高速率為100Mb/s100Mb/s的傳送流而的傳送流而言，重復傳送言，重復傳送SISI信息的最小間隔為信息的最小間隔為25ms25ms。這樣，對于新開機的用戶，在很短的時這樣，對于新開機的用戶，在很短的時間內(nèi)，就可以接收到間內(nèi)，就可以接收到SISI，構(gòu)成，構(gòu)成EPGEPG所需的所需的各項條款。各項條款。 數(shù)字電視標準 15描述符 DVB在

6、PSI、SI中還定義了描述符描述符。針對特定用途，用以提供有關流內(nèi)容，節(jié)目內(nèi)容，F(xiàn)EC方案，調(diào)制方式，傳送方式等大量信息。數(shù)字電視標準 基帶接口：負責DVB傳輸系統(tǒng)和MPEG-2復用/解復用系統(tǒng)的適配。 能量擴散（擾碼） 糾錯編碼 數(shù)據(jù)交織DVB傳輸系統(tǒng)概述數(shù)字電視標準 DVB傳輸系統(tǒng)概述 基帶成形濾波器數(shù)字電視標準 DVB傳輸系統(tǒng)概述 數(shù)字調(diào)制：任務，步驟數(shù)字電視標準 DVB傳輸系統(tǒng)概述 同步與時鐘提取 匹配濾波與均衡數(shù)字電視標準 DVB標準標準 DVB標準是以歐洲為主，世界上有200多個組織參加開發(fā)的項目。它以發(fā)展標準電視SDTV為主，是一套完整的數(shù)字電視解決方案，得到了廣泛的應用。DVB

7、系統(tǒng)的主要標準有： (1) DVB-S：用于1112 GHz頻段的數(shù)字衛(wèi)星系統(tǒng)，適用于多種轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬與功率，傳輸層的數(shù)碼率最大為38.1 Mb/s。 (2) DVB-C：用于8 MHz數(shù)字有線電視系統(tǒng)，與DVB-S兼容， 傳輸層的數(shù)碼率最大為38.1 Mb/s。 (3) DVB-T：用于6 MHz、7 MHz、8 MHz地面數(shù)字電視系統(tǒng)，傳輸層的數(shù)碼率最大為24 Mb/s。 數(shù)字電視標準 ( 4 ) D V B - C S ： 用 于 數(shù) 字 衛(wèi) 星 共 用 天 線 電 視 系 統(tǒng)（SMATV），由DVB-C和DVB-S改變得出，用于共用天線電視系統(tǒng)安裝。 (5) DVB-SI： 服務信息系統(tǒng)

8、。 (6) DVB-TXT： 固定格式圖文廣播傳送規(guī)范。 (7) DVB-CI： 用于條件接收及其它應用的DVB公共接口。 (8) DVB-DATA： 用于數(shù)據(jù)廣播的技術規(guī)范。 (9) DVB-RCC/RCTNIP： 用于交互電視回傳信道。 數(shù)字電視標準 1 DVB-S的信道編碼與調(diào)制的信道編碼與調(diào)制 DVB-S是1994年12月由ETSI(European Telecommunications Standards Institute，歐洲電信標準學會)制定的我國國家標準與上述國際標準的差異是： 我國將使用范圍擴展到了C波段（46 GHz）固定衛(wèi)星業(yè)務中的相應業(yè)務； DVB-S系統(tǒng)使用QPSK

9、調(diào)制方式，不使用BPSK調(diào)制方式， 而我國國家標準主要使用QPSK調(diào)制方式，但增加了在特定的條件下可使用BPSK調(diào)制方式。數(shù)字電視標準 DVB-S系統(tǒng)功能方框圖 復用適配和能量擴散視頻編碼器RS(204, 188)卷積編碼衛(wèi)星信道適配器12nMPEG-2信源編碼和復用音頻編碼器數(shù)據(jù)編碼器節(jié)目復用器傳送復用器外編碼器卷積交織器內(nèi)編碼器基帶成形QPSK調(diào)制DVB-S系統(tǒng)定義了從MPEG-2復用器輸出到衛(wèi)星傳輸通道的特性，總體上分成信道編碼和高頻調(diào)制兩大部分。數(shù)字電視標準 1. 復用適配和能量擴散復用適配和能量擴散 在DVB-S中，將8個TS包組成一個包組，每個包組中第一個TS包的同步字節(jié)取反碼B8

10、H，其余7個同步字節(jié)仍為47H。 PRBS發(fā)生器初始化值為100101010000000B，經(jīng)過188*7+187=1503字節(jié)后又重新初始化。 同步字節(jié)不被加擾。 當無輸入比特流或者比特流不符合TS流格式時, 擾碼處理仍然進行，以避免調(diào)制器發(fā)射未經(jīng)調(diào)制的單載波信號。 數(shù)字電視標準 2. 外碼編碼、交織和成幀外碼編碼、交織和成幀 外碼編碼是截短的RS(204，188，t8)生成一個誤碼保護數(shù)據(jù)包，不論是未取反的47H還是取反后的B8H都要進行RS編碼處理。 數(shù)字電視標準 幀結(jié)構(gòu)203 BPRBS周期1503 B(c)204字節(jié)(a)Sync 1 B 187 BSync 1 R 187 B Sy

11、nc 2R 187 BSync 8 R 187 B Sync 1 R 187 B(b)Sync 1 R 187 BRS 16 B Sync 8 R 187 BRS 16 B204字節(jié)Sync 1Sync 2203 BSync 8203 BSync 1203 B(d)數(shù)字電視標準 RS編碼后，采用交織深度I=12B的卷積交織數(shù)字電視標準 3. 內(nèi)編碼、基帶成形和調(diào)制內(nèi)編碼、基帶成形和調(diào)制 DVB-S的內(nèi)編碼采用(2，1，7)的收縮卷積碼，可使用編碼效率有1/2，2/3，3/4，5/6，7/8，以適應不同的應用場合并具有相應的糾錯能力。 數(shù)字電視標準 （2，1，7）基本卷積碼電路數(shù)字電視標準 收縮

12、卷積碼的幾種類型：數(shù)字電視標準 基本卷積編碼效率低（1/2），但糾錯能力強 在傳輸信道質(zhì)量好，為提高編碼效率，DVB-T給出了可供選擇的收縮（截短）卷積碼，效率可達，1/2，1/3，3/4，5/6，7/8 編碼效率越高，糾錯能力越弱，但一定帶寬中可傳輸?shù)挠行П忍芈试龃蟆?shù)字電視標準 前向糾錯編碼輸出的是一連串行脈沖，占用頻帶太寬，無法在衛(wèi)星信道中傳輸，所以，進行調(diào)制之前，I支路、 Q支路信號要進行基帶整形，整形濾波器為升余弦平方根濾波器，滾降系數(shù)為0.35。數(shù)字電視標準 為保證可靠接收，DVB-S采用了調(diào)制效率較低、抗干擾能力強的QPSK調(diào)制。 基帶成形后的信號對70MHz的中頻信號進行QPS

13、K調(diào)制，調(diào)制后的中頻信號經(jīng)上變頻變換成地面站的上行工作頻率，再由高功率放大器放大功率后，經(jīng)天線發(fā)向衛(wèi)星。 數(shù)字電視標準 DVB-S的內(nèi)編碼和調(diào)制方框圖 Y串行比特流去變頻卷積編碼X收縮QI基帶成形QIQPSK調(diào)制數(shù)字電視標準 DVB-S2 ETSI（歐洲電信標準協(xié)會）于2004年頒布了DVB-S2。特點： 采用BCH和LDPC碼級聯(lián)信道編碼方式，更好地接近了香農(nóng)極限。 調(diào)制方式多樣化。多信源格式。 支持0.2,0.25,0.35,0.3多種升余弦滾降系數(shù) 支持高數(shù)據(jù)應用，適用于廣播電視，數(shù)字衛(wèi)星新聞采集，交互業(yè)務，可望取代DVB-S。數(shù)字電視標準 2 DVB-C的信道編碼與調(diào)制的信道編碼與調(diào)制

14、 DVB-C標準規(guī)定了有線數(shù)字電視廣播系統(tǒng)中傳送數(shù)字電視的幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制方式。 DVB-C的歐洲標準是由ETSI(歐洲電信標準學會)于1994年12月制定的，我國制定的相應標準為有線數(shù)字電視廣播信道編碼和調(diào)制規(guī)范，編號為GYT170-2001。 DVB-C信道編碼層盡量與DVB-S的編碼相協(xié)調(diào)，這樣便于使衛(wèi)星傳送的多節(jié)目數(shù)字電視進入DVB-C饋送網(wǎng)絡向用戶分配。數(shù)字電視標準 有線數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的特點包括： 傳輸信道的帶寬窄（8 MHz）； 信號電平高，接收端最小輸入信號在100 mVp-p以上； 傳輸信道質(zhì)量好，光纜和電纜內(nèi)的信號不易受到外來干擾。可與多種節(jié)目源適配，可以是衛(wèi)星信號，

15、本地電視信號，及其它外來節(jié)目信號等。 可用于SDTV，也可用于HDTV數(shù)字電視標準 DVB-C有線前端與接收的原理框圖 基帶接口：來自本地MPEG-2節(jié)目源、分配鏈路再復用等8數(shù)據(jù)時鐘去RF有線信道有線前端來自RF有線信道IQ88數(shù)據(jù)時鐘有線IRD基帶物理接口Sync 1反轉(zhuǎn)和隨機化RS編碼(204,188)8卷積交織器I128字節(jié)到m位符號變換m差分編碼m基帶成形IQQAM調(diào)制器和IF或RF物理接口時鐘和同步生成器基帶物理接口Sync1反轉(zhuǎn)和去隨機化RS解碼(204,188)8卷積去交織器I128符號到字節(jié)映射m差分解碼m匹配濾波器與均衡RF物理接口與QAM調(diào)制器載波時鐘和同步恢復數(shù)字電視標

16、準 1. 字節(jié)到符號的映射字節(jié)到符號的映射 為提高調(diào)制效率，采用的MQAM容許在16，32，64，128和256QAM中選擇，通常為64QAM。高質(zhì)量的光纜、電纜下可以采用128QAM甚至256QAM。 為實現(xiàn)QAM調(diào)制，需將交織器的串行字節(jié)輸出變換成適當?shù)膍位符號， 這就是字節(jié)到符號的映射。 數(shù)字電視標準 符號 Zb1b0b7b6b5b4b3b2MSB自交織器輸出(字節(jié))字節(jié) Vb7b6b3b2b1b0b7b6b5b4b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0LSB字節(jié) V1字節(jié) V2符號 Z1符號 Z2符號 Z3

17、至差分編碼器(6 b 符號)64QAM情況下字節(jié)到符號變換的示意圖， 64QAM調(diào)制時，每個符號為6 b，分成兩路，每路為3 b。 I軸和Q軸各自為3 b，構(gòu)成1，3，5，7的8電平，符號映射時將3 B變換成4符號。圖中，b0為每個字節(jié)或每個符號的最低有效位(LSB)，符號Z在符號Z+1之前傳輸。 數(shù)字電視標準 2. 調(diào)制調(diào)制映射后的符號的最高兩比特要進行差分編碼(Differential Code)。差分由下面的布爾表達式給出： 1111kkkkkkkkkkkkkkkkkkIBBAQBBAQQABAIABAI數(shù)字電視標準 字節(jié)到m比特符號變換、兩位MSB差分編碼示意圖 字節(jié)到m位符號變換差分

18、編碼BkbqIkQk映射q個比特(bq1 b0)IQ來自卷積交織8AkMSB16QAM時，q232QAM時，q364QAM時，q4128QAM時，q5256QAM時，q6數(shù)字電視標準 16QAM星座圖 11011100110101000IQ001000110000000111011100111111100110010001010111IkQk00311133IkQk10IkQk01IkQk113數(shù)字電視標準 32QAM星座圖 101111001110010 101011000110110 1010010000IQ000100011000100 001010011100000 000010001

19、1110011100011111 1110111100110111101011110011000100001001 011010101001011 01111011101133551135IkQk00IkQk01IkQk10IkQk1135156數(shù)字電視標準 64QAM星座圖 101100 101110100110 100100101101 101111100111 100101101001 101011100011 100001101000 101010 100010 100000001000 001001001101 001100001010001011 00111100111000001

20、0000011 000111000110000000000001000101000100010000010010 011010011000010001010011011011011001010101 010111011111011101010100 010110 011110 011100110100 110101 110001 110000110110 110111 110011 110010111110 111111111011 111010111100 111101111001 111000IQ11357357 3 1 5 7 7135IkQk00IkQk01IkQk10IkQk11數(shù)字

21、電視標準 3. 基帶成形基帶成形 仍采用平方根升余弦滾降濾波器，滾降系數(shù)0.15. 4. QAM調(diào)制調(diào)制字節(jié)到m位符號變換差分編碼Bk bqIkQk映射q個比特(bq1 b0)IQ來自卷積交織8AkMSB16QAM時，q232QAM時，q364QAM時，q4128QAM時，q5256QAM時，q6數(shù)字電視標準 3 DVB-T的信道編碼與調(diào)制的信道編碼與調(diào)制 DVB-T是1997年8月由ETSI(歐洲電信標準學會)制定的， 標準編號為ETS 300 744。DVB-T的信道編碼和調(diào)制系統(tǒng)方框圖中前4個方框與DVB-S是相同的，信道編碼也采用RS（204，188，t8）外編碼和刪余卷積內(nèi)編碼，內(nèi)編

22、碼可根據(jù)需要采用不同的編碼率(R1278)。 數(shù)字電視標準 DVB設備接口標準設備接口標準 1. ASI(Asynchronous Serial Interface, 異步串行接口異步串行接口) ASI采用270 Mbs的固定連接速率，適用于電纜傳輸和光纜傳輸。在用于電纜傳輸時，采用BNC連接器。 BNC電纜連接器必須連接到每段電纜的兩端。BNC電纜連接器由一根中心針、一個外套和卡座組成。數(shù)字電視標準 2. SPI(Synchronous Parallel Interface, 同步并行口同步并行口) SPI是以ITU-R BT656-2為基礎制定的， 用于較短距離的信號連接。有11對信號線：

23、8對數(shù)據(jù)信號線，1對時鐘信號線，1對包同步信號線，1對數(shù)據(jù)有效信號線。信號采用LVDS電平。數(shù)字電視標準 3 SSI（Synchronous Serial Interface，同步串行口） SSI可以看作做了并/串轉(zhuǎn)換的SPI的擴展，傳輸介質(zhì)可以是電纜或光纜。數(shù)字電視標準 中國數(shù)字電視地面?zhèn)鞑ハ到y(tǒng)標準 數(shù)字地面廣播系統(tǒng)是國家廣播電視技術體系的重要組成部分。 2006年8月，數(shù)字電視特別工作組制定了數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制（地面數(shù)字電視多媒體廣播 DTMB) 2007年8月1日正式強制實施。數(shù)字電視標準 DTMB支持高清，標清，多媒體數(shù)據(jù)廣播等多種業(yè)務，適用室內(nèi)外，支持固定

24、、移動等多種接收方式，支持大范圍廣播覆蓋的多頻和單頻組網(wǎng)方式。 DTMB兼容了基于時域同步的單、多載波調(diào)制技術，采用先進的前向糾錯編碼技術，具有系統(tǒng)同步快，接收靈敏度高，抗多徑衰落能力強，頻譜利用率高，可擴展功能多等先進性能。 DTMB充分應用了近幾年中國取得的原創(chuàng)性成果和自主知識產(chǎn)權。數(shù)字電視標準 DTMB標準規(guī)定了在UHF,VHF頻段中，每8MHz頻帶內(nèi)，數(shù)字電視地面廣播的幀結(jié)構(gòu)，信道編碼，調(diào)制方式。 DTMB根據(jù)不同的應用環(huán)境和業(yè)務要求，提供了多種工作模式。數(shù)字電視標準 DTMB系統(tǒng)框架數(shù)字電視標準 隨機化（擾碼） 擾碼用一個偽隨機序列與原數(shù)據(jù)進行模2加 擾碼限制連0和連1的長度，改善碼

25、定時恢復的質(zhì)量，是信號頻譜彌散而保持穩(wěn)定，改善幀同步和自適應均衡等系統(tǒng)功能。 DTMB標準采用了15階的m序列作為數(shù)據(jù)擾碼，生成多項式：G(x)=1+x14+x15,該擾碼采用線性反饋一位寄存器產(chǎn)生。數(shù)字電視標準 前向糾錯編碼 DTMB的前向糾錯編碼外碼BCH碼，內(nèi)碼LDPC碼 DTMB采用BCH（762，752）碼，其目的是，匹配數(shù)據(jù)率，降低系統(tǒng)誤碼平層 LDPC碼是目前性能優(yōu)異的線性糾錯編碼，其性能接近香農(nóng)極限。 DTMB根據(jù)不同應用需求，提高3種碼率的前向糾錯編碼（FEC)，其碼率分別是：0.4，0.6，0.8。數(shù)字電視標準 外碼BCH(762，752)內(nèi)碼LDPC(7493，3048)

26、LDPC(7493，4572)LDPC(7493，6096)FEC編碼框圖數(shù)字電視標準 符號卷積交織 DTMBDTMB有兩種模式：有兩種模式：1 1、模式、模式1 1：B=52B=52，M=240M=240符號，交織解交織總延遲為符號，交織解交織總延遲為170170個個信號幀；信號幀；2 2、模式、模式2 2：B=52B=52，M=720M=720符號，交織解交織總延遲為符號，交織解交織總延遲為510510個個信號幀信號幀數(shù)字電視標準 星座映射 DTMB標準包含以下幾種符號映射關系： 64QAM，32QAM，16QAM，4QAM，4QAM-NR數(shù)字電視標準 4QAM-NR 4QAM-NR映射方

27、式是在4QAM符號映射之前增加NR準正交編碼映射以得到一定的編碼增益。數(shù)字電視標準 4QAM與4QAM-NR應用于高速移動服務業(yè)務的需求，可以支持標準清晰度電視廣播，能夠兼顧覆蓋范圍和接收質(zhì)量的服務需求 4QAM、16QAM和32QAM應用于中碼率服務業(yè)務的需要，可以支持多路標準清晰度電視廣播，能夠兼顧覆蓋范圍和頻率資源利用率的服務需求 32QAM和64QAM應用于高碼率服務業(yè)務的需求，可以同時支持高清晰度電視和多路標準清晰度電視的廣播，兼顧高檔用戶和普通用戶的服務需求。數(shù)字電視標準 為每個信號幀提供解調(diào)和解碼信息，包括符號星座映射模式，LDPC編碼效率，交織模式，幀體信息模式等，用6bits

28、表述，并采用擴頻方式傳輸。系統(tǒng)信息數(shù)字電視標準 復幀結(jié)構(gòu)復幀結(jié)構(gòu)1 1 信號幀：是系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)的基本單元，一個信號信號幀：是系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)的基本單元，一個信號幀由幀頭和幀體組成。幀由幀頭和幀體組成。 幀頭由幀頭由PNPN序列構(gòu)成，有序列構(gòu)成，有3 3種選項：種選項： PN420(420PN420(420個符號個符號),),可提供可提供55.6us55.6us保護間隔，保護間隔，適合在城市范圍內(nèi)組建區(qū)域性單頻網(wǎng)適合在城市范圍內(nèi)組建區(qū)域性單頻網(wǎng) PN595(595PN595(595個符號），可提供個符號），可提供78.7us78.7us保護間隔保護間隔 PN945(945PN945(945個符號）個符號）, ,可提供可提供125us125us保護間隔，保護間隔，適合組建全國性大范圍單頻網(wǎng)。適合組建全國性大范圍單頻網(wǎng)。 在不同幀頭模式下，幀體的長度不變，包含在不同幀頭模式下，幀體的長度不變，包含37803780個符號，均含有整數(shù)個個符號，均含有整數(shù)個MPEGMPEG包。包。數(shù)字電視標準 幀體包含有系統(tǒng)信息和數(shù)據(jù)幀體包含有系統(tǒng)信息和數(shù)據(jù) 系統(tǒng)信息：提供必要的解調(diào)和解碼信息，包括符號映系統(tǒng)信息：提供必要的解調(diào)和解碼信息，