第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)

1、第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 6.1ATSC標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 6.2DVB標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 6.3ISDB-T標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 6.4我國地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)我國地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 6.5手機(jī)數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)手機(jī)數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 6.6直播星標(biāo)準(zhǔn)直播星標(biāo)準(zhǔn)ABS-S 思考練習(xí)題思考練習(xí)題第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 6.1ATSC標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)6.1.1ATSC系統(tǒng)系統(tǒng)1. 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成ATSC標(biāo)準(zhǔn)采用了ITU-R Tech Group 11/3(數(shù)字電視地面廣播模式) ，由信源編碼和壓縮、業(yè)務(wù)復(fù)用和傳送、RF/發(fā)送三個子系統(tǒng)組成，如圖6-1所示。信源編碼與壓縮用來得到視頻、音頻和輔助數(shù)據(jù)流。輔助數(shù)據(jù)(Ancillary Data)

2、是指控制數(shù)據(jù)、條件接收控制數(shù)據(jù)和與視頻、音頻節(jié)目有關(guān)的數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)復(fù)用和傳送把視頻、音頻和輔助數(shù)據(jù)流打包成統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)包并合成一個數(shù)據(jù)流。RF/發(fā)送也稱為信道編碼和調(diào)制。信道編碼的目的是從受到傳輸損失的信號中恢復(fù)出原信號，在地面?zhèn)鬏斨胁捎?-VSB調(diào)制，在有線電視中采用16-VSB調(diào)制。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-1ITU-R數(shù)字電視地面廣播模式 第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 2. 基準(zhǔn)頻率基準(zhǔn)頻率圖6-2是編碼設(shè)備方框圖，圖中有兩套頻率，信源編碼器部分和信道編碼部分采用不同的基礎(chǔ)頻率。在信源編碼器部分中，以27 MHz時(shí)鐘為基礎(chǔ)(f27 MHz)，用來產(chǎn)生42 b的節(jié)目時(shí)鐘參考。根據(jù)MPEG-2規(guī)定,

3、這42 b分成33 b的program-clock-reference-base(節(jié)目時(shí)鐘參考基礎(chǔ))和9 b的program-clock-reference-extension(節(jié)目時(shí)鐘參考擴(kuò)展)兩部分，用于視頻和音頻編碼中產(chǎn)生時(shí)間表示印記PTS(Presentation Time Stamp)和解碼時(shí)間印記DTS(Decode Time Stamp)。圖6-2中，fa和fv分別是音頻和視頻時(shí)鐘，必須鎖定在27 MHz的頻率上。信道編碼部分傳送比特流頻率ftp和VSB符號頻率fsym必須鎖定，并有如下的關(guān)系:第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-2編碼設(shè)備方框圖symtp3133122081882ff (

4、6-1) 第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 6.1.2信道編碼信道編碼從傳送編碼輸入的TS流信息碼率是19.28 Mb/s，每個數(shù)據(jù)包(TS包)為188 B，其中包括一個同步字節(jié)和187 B數(shù)據(jù)，碼率是19.39 Mb/s(19.28188/187)，先進(jìn)行數(shù)據(jù)隨機(jī)化，其生成多項(xiàng)式為G(x)x16+x13+x12+x11+x7+x6+x3+x+1 (6-2)初始值為0F180H。圖6-3是ATSC隨機(jī)化和去隨機(jī)化電路。隨機(jī)化是將8個輸出端D0D7與輸入數(shù)據(jù)字節(jié)逐位進(jìn)行異或運(yùn)算。同步字節(jié)不進(jìn)行隨機(jī)化和前向糾錯，在復(fù)用時(shí)轉(zhuǎn)成段同步信號。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-3ATSC隨機(jī)化和去隨機(jī)化電路第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)

5、接著進(jìn)行外編碼，采用RS(207，187)編碼器，其域生成多項(xiàng)式為P(x)x8+x4+x3+x2+1 (6-3)附加20 B糾錯碼后，每個數(shù)據(jù)包變?yōu)?08 B。卷積交織是N=208、M4、I52的卷積交織器，如圖6-4所示。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-4ATSC的卷積交織器和去交織器第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 交織后，再經(jīng)如圖6-5所示的網(wǎng)格編碼器進(jìn)行編碼，圖中預(yù)編碼器的作用是減少與模擬電視之間的同頻干擾，2位符號經(jīng)格柵編碼器后成為3位，用來選擇8-VSB的電平，信息速率不變而載波幅度分級數(shù)加倍，8-VSB的分集方法如圖6-6所示。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-5ATSC的網(wǎng)格編碼器第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6

6、-68-VSB的分集方法第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 6.1.3VSB調(diào)制調(diào)制圖6-7是VSB信道編碼與調(diào)制方框圖，格柵編碼后信號輸出到復(fù)用器，與數(shù)據(jù)段同步和數(shù)據(jù)場同步復(fù)用。復(fù)用的輸出數(shù)據(jù)插入適當(dāng)?shù)膶?dǎo)頻(Pilot Frequency)，經(jīng)過均衡濾波器后和調(diào)制載頻相乘，再經(jīng)VSB濾波器輸出一種單載波幅度調(diào)制的、抑制載波的殘留邊帶信號。圖6-7VSB信道編碼與調(diào)制方框圖第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 1. VSB數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)VSB數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖6-8所示。數(shù)據(jù)幀(Data Frame)分成兩個數(shù)據(jù)場(Data Field), 每場又有313個數(shù)據(jù)段(Data Segments)。每場第一個數(shù)據(jù)段是數(shù)據(jù)場同步(Dat

7、a Field Sync)，其中包括用于接收機(jī)均衡的訓(xùn)練序列，如圖6-9所示，它是固定的5的2電平偽隨機(jī)序列，PN511為511位的PN碼，生成多項(xiàng)式是x9+x7+x6+x4+x3+x+1，初始值是010000000，是向接收機(jī)提供均衡用的訓(xùn)練序列。后面緊跟三組63個符號的偽隨機(jī)序列，稱為PN63，生成多項(xiàng)式是x6+x+1，初始值是100111，是向接收機(jī)提供重影補(bǔ)償用的測試序列，也可以用作均衡。在場同步2中3個PN63的中間那個是其“反碼”。因?yàn)閳鲋芷诘?章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 是24.2 ms，只依靠這些訓(xùn)練序列來完成自適應(yīng)過程的均衡器，跟蹤信道動態(tài)的能力受到限制。ATSC系統(tǒng)地面廣播中采用精心設(shè)

8、計(jì)的自適應(yīng)判決反饋均衡器來消除多徑衰落引起的回波干擾，判決反饋均衡器FIR濾波器長度為64級，IIR濾波器長度為256級，利用訓(xùn)練序列來加速收斂。當(dāng)信道損傷比訓(xùn)練序列的發(fā)送快得多時(shí)，可以采用盲均衡技術(shù)。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-8VSB數(shù)據(jù)幀第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-9VSB數(shù)據(jù)場同步第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 2. VSB頻譜頻譜VSB在6 MHz帶寬內(nèi)的頻譜安排如圖6-10所示，在兩側(cè)各安排了形狀為均方根升余弦響應(yīng)的過渡段各310 kHz，3 dB帶寬為60.62=5.38 MHz，可以支持的符號率為Sr=2 5.38=10.76 MS/s。 這樣，段速率為fseg=Sr /832=12.93 k

9、seg/s，幀速率為fframe=fseg /626=20.67 frame/s。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-10VSB頻譜圖第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 6.1.418種掃描格式種掃描格式ATSC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了18種掃描格式，如表6-1所示。表表6-1ATSC標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)的18種掃描格式種掃描格式第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 6.2DVB標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)DVB是以歐洲為主，世界上有200多個組織參加開發(fā)的項(xiàng)目。它以發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用。DVB系統(tǒng)的主要標(biāo)準(zhǔn)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)

10、碼率最大為38.1 Mb/s。DVB-S2是對DVB-S的改進(jìn)。(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。DVB-C2是對DVB-C的改進(jìn)。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) (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。DVB-T2是對DVB-T的改進(jìn)。(4) DVB-CS: 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(wù)信息系統(tǒng)。(6) DVB-TXT：固定格式圖文廣播傳送規(guī)范。(7) D

11、VB-CI：用于條件接收及其它應(yīng)用的DVB公共接口。(8) DVB-DATA：用于數(shù)據(jù)廣播的技術(shù)規(guī)范。(9) DVB-RCC/RCTNIP：用于交互電視回傳信道。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) (10) DVB-H(Handheld，早期為DVB-X)：是DVB組織為通過地面數(shù)字廣播網(wǎng)絡(luò)向便攜或手持終端提供多媒體業(yè)務(wù)所制定的傳輸標(biāo)準(zhǔn)。(11) DVB-DSNG：用于衛(wèi)星新聞采集和節(jié)目傳送業(yè)務(wù)。DVB還有多種網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)。DVB基帶處理部分主要包括視頻信號、音頻信號的壓縮處理方法以及數(shù)碼流的組成等。DVB直接采用了MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)中的系統(tǒng)、視頻、音頻部分，用于形成DVB的基本流(Elementary Str

12、eam，ES)和傳送流(Transport Stream，TS)。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) MPEG-2為覆蓋很大的應(yīng)用范圍，規(guī)定了不同應(yīng)用可以采用相應(yīng)的參數(shù)集和參數(shù)取值范圍，為此在DVB中有專門的標(biāo)準(zhǔn)介紹使用MPEG-2的指南，定義了MPEG-2可以使用的語法子集和參數(shù)等。DVB還在TS流中定義了許多輔助信息，稱為服務(wù)信息(Service Information，SI)，以便于選擇節(jié)目，了解與節(jié)目相關(guān)的一些信息，提供節(jié)目之間的相互關(guān)系以及攜帶特定的數(shù)據(jù)。DVB在MPEG-2的節(jié)目特定信息(Program Specific Information，PSI)基礎(chǔ)上，補(bǔ)充規(guī)定了一系列SI表格，并規(guī)定了一

13、些表格的PID值。詳見第3章。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 6.2.1DVB-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(biāo)準(zhǔn)學(xué)會)制定的，標(biāo)準(zhǔn)編號為ETS 300 421。ITU(國際電信聯(lián)盟)的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)號是ITU-R B0.1211。我國相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)號是GB/T 177001999。我國國家標(biāo)準(zhǔn)與上述兩個國際標(biāo)準(zhǔn)的差異是： 我國將使用范圍擴(kuò)展到了C波段(46 GHz)固定衛(wèi)星業(yè)務(wù)中的相應(yīng)業(yè)務(wù)； 增加了在特定的條件下系統(tǒng)可使用BPSK調(diào)制方式。DVB-S系統(tǒng)定義了從M

14、PEG-2復(fù)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。DVB-S系統(tǒng)功能方框圖如圖6-11所示，左邊部分為MPEG-2信源編碼和復(fù)用，右邊部分為衛(wèi)星信道適配器，即信道編碼和高頻調(diào)制部分。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-11DVB-S系統(tǒng)功能方框圖第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 1. 復(fù)用適配和能量擴(kuò)散復(fù)用適配和能量擴(kuò)散 MPEG-2傳送復(fù)用器輸出的TS流是固定長度(188 B)的數(shù)據(jù)包，其中第一個字節(jié)是同步字節(jié)Sync(47H)，如圖6-12(a)所示。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47H的反碼B8H，其余7個同步字節(jié)仍為47H。在數(shù)據(jù)隨機(jī)

15、化時(shí)，以包組作為PRBS加擾的循環(huán)周期。PRBS發(fā)生器如圖4-4所示，PRBS生成多項(xiàng)式為式(4-4)。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 在每個包組的Sync1期間，PRBS發(fā)生器實(shí)現(xiàn)初始化，初始化值為100101010000000B，經(jīng)過1503 B后又重新初始化。每個包組內(nèi)其余7個Sync期間PRBS發(fā)生器繼續(xù)工作，但使能信號無效，與門輸出為0，這些同步字節(jié)不被加擾。當(dāng)無輸入比特流或者比特流不符合TS流格式時(shí)，擾碼處理仍然進(jìn)行，以避免調(diào)制器發(fā)射未經(jīng)調(diào)制的單載波信號。2. 外碼編碼、交織和成幀外碼編碼、交織和成幀外碼編碼是RS編碼。已隨機(jī)化的(用R表示)傳送包如圖6-12(b)所示，用截短的RS(204，

16、188，t8)生成一個誤碼保護(hù)數(shù)據(jù)包，如圖6-12(c)所示，是在每188 B后加入16 B的RS碼。數(shù)據(jù)包同步字節(jié)，不論是未取反的47H還是取反后的B8H都要進(jìn)行RS編碼處理。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) RS(204，188，t8)是由原始的RS(255，239，t8)截短得到的，其生成多項(xiàng)式g(x)=(x+a)(x+a2)(x+a16)(a=02H),域生成多項(xiàng)式P(x)=x8+x4+x3+x2+1。 編碼時(shí)在數(shù)據(jù)包204 B前添加51個全“0”字節(jié)，產(chǎn)生RS碼后丟棄前面51個空字節(jié)，形成截短的RS(204，188)碼。為提供抗突發(fā)干擾的能力，對RS編碼后的每個誤碼保護(hù)數(shù)據(jù)包進(jìn)行深度I12的卷積交

17、織處理，生成一個交織幀，如圖6-12(d)所示。交織器如圖4-6所示。由于同步字節(jié)通過交織器0支路，因此交織后位置不變。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-12幀結(jié)構(gòu) (a) MPEG-2傳送復(fù)用包；(b) 隨機(jī)化后的傳送包：同步字節(jié)和隨機(jī)化序列R；(c) RS(204，188，8)誤碼保護(hù)數(shù)據(jù)包；(d) 交織幀N=IM=1217=204第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 3. 內(nèi)編碼、基帶成形和調(diào)制內(nèi)編碼、基帶成形和調(diào)制圖6-13是DVB-S的內(nèi)編碼和調(diào)制方框圖。DVB-S的內(nèi)編碼采用(2，1，7)的收縮卷積碼(詳見4.5.3節(jié)中介紹的收縮卷積碼)。進(jìn)行調(diào)制之前，I支路、Q支路信號要進(jìn)行基帶成形(Baseband S

18、haping)。為了避免相鄰傳輸信號之間的串?dāng)_, 多進(jìn)制符號需要有合適的信號波形。數(shù)字信號處理時(shí)的波形是方波，但在傳輸時(shí)這種方波并不合適。根據(jù)奈奎斯特第一準(zhǔn)則，實(shí)際通信系統(tǒng)中一般均使接收波形為升余弦滾降信號(Roll off Raised Cosine，RRC)。這一過程由發(fā)送端的基帶成形濾波器和接收端的匹配濾波器(Matched Filter)兩個環(huán)節(jié)共同實(shí)現(xiàn)，因此每個環(huán)節(jié)均為平方根升余弦(Square Root第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) Raised Cosine，SRRC)滾降濾波，兩個環(huán)節(jié)合成就實(shí)現(xiàn)了一個升余弦滾降濾波。實(shí)現(xiàn)平方根升余弦滾降信號的過程稱為波形成形，由于生成的是基帶信號，因此這一

19、過程又稱為基帶成形濾波。接收端的匹配濾波是針對發(fā)射端的成形濾波而言，與成形濾波相匹配實(shí)現(xiàn)了數(shù)字通信系統(tǒng)的最佳接收。這里基帶成形濾波器為升余弦平方根濾波器，濾波器具有以理想截止頻率wC為中心、奇對稱升余弦滾降邊沿的低通特性,滾降系數(shù)a01。a0，是通頻帶為wC的理想低通濾波器；a1，通頻帶為2wC。a越大，通頻帶越寬，碼間干擾越小。衛(wèi)星信道干擾較多，取滾降系數(shù)a為0.35。DVB-S采用常規(guī)的格雷碼編碼的QPSK調(diào)制，采用不進(jìn)行差分編碼的絕對映射。信號空間的位映射圖如圖5-3所示。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-13DVB-S的內(nèi)編碼和調(diào)制方框圖第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 6.2.2DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)簡介標(biāo)準(zhǔn)簡

20、介1. 輸入碼流適配器輸入碼流適配器DVB-S只能處理MPEG-2傳送流，DVB-S2設(shè)有靈活的輸入碼流適配器，在不顯著增加復(fù)雜性的情況下能處理其它數(shù)據(jù)格式，如打包的或連續(xù)的單節(jié)目或多節(jié)目流。當(dāng)有多個輸入流時(shí)，可以把這些輸入流合并為一個輸入流信號并切割為FEC碼段和數(shù)據(jù)場。DVB-S2中的數(shù)據(jù)處理可能會產(chǎn)生不同的傳輸延遲。適配器保證被打包的輸入流有恒定的比特率和恒定的端到端傳輸延遲。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 2. FEC系統(tǒng)系統(tǒng)采用外碼為BCH碼、內(nèi)碼為LDPC碼的FEC系統(tǒng)，級聯(lián)碼輸出的長度是固定的，可以是64800的長幀或16200的短幀，長幀能提高載噪比，但會增加等待時(shí)間。對延遲要求不高的應(yīng)用

21、來說，長幀是最好的解決辦法；而對交互應(yīng)用來說，如果需要把短信息包立即發(fā)送出去，短幀效率就高多了。信道編碼的解碼算法是決定編碼性能和應(yīng)用前景的一個重要因素。LDPC碼由于其奇偶校驗(yàn)矩陣的稀疏性，使它存在高效的譯碼算法，其譯碼復(fù)雜度與碼長成線性關(guān)系，克服了分組碼在長碼長時(shí)所面臨的巨大譯碼計(jì)算復(fù)雜度問題，使長編碼分組的應(yīng)用成為可能。而且由于校驗(yàn)矩陣的稀疏第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 特性，在長的編碼分組時(shí)，相距很遠(yuǎn)的信息比特參與統(tǒng)一校驗(yàn)，這使得連續(xù)的突發(fā)差錯對譯碼的影響不大，編碼本身就具有抗突發(fā)差錯的特性，不需要交織器的引入，進(jìn)而消除了因交織器的存在而可能帶來的時(shí)延。3. 編碼率編碼率DVB-S2有14、13

22、、25、12、35、23、34、45、56、89、910共11種格式編碼率供選擇，在信號電平低于噪聲電平的惡劣條件下，推薦使用QPSK，采用14、13和25的編碼率。8PSK調(diào)制與12、23和45的編碼率相結(jié)合有很大優(yōu)勢。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 4. 調(diào)制調(diào)制DVB-S2有QPSK、8PSK、16APSK、32APSK共四種調(diào)制方案供選擇，構(gòu)成比DVB-S更好的編碼調(diào)制方案。在轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬和發(fā)射機(jī)EIRP(Effective Isotropic Radiated Power，等效全向輻射功率)相同的情況下，通過改變調(diào)制類型與編碼率，傳送容量可增加30。QPSK和8PSK一般用于廣播應(yīng)用，16APSK

23、(Amplitude Phase Shift Keying，振幅相移鍵控)用于一些特定的廣播應(yīng)用和使用多波束衛(wèi)星的交互應(yīng)用，可以提供較高的頻譜效率。32APSK模式主要面向?qū)I(yè)應(yīng)用。對于一般的廣播電視業(yè)務(wù)，QPSK和8PSK為標(biāo)準(zhǔn)配置，16APSK和32APSK為可選配置。對于交互式服務(wù)、數(shù)字新聞采集和其它專業(yè)服務(wù)，這四種方式都為標(biāo)準(zhǔn)配置?；鶐У?章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 成形濾波有0.35、0.25、0.20共三種滾降系數(shù)供選擇，以滿足不同業(yè)務(wù)的需要。5. 可變編碼調(diào)制技術(shù)可變編碼調(diào)制技術(shù)應(yīng)用可變編碼調(diào)制(Variable Coding and Modulation，VCM)技術(shù)，對不同業(yè)務(wù)(如SDT

24、V、HDTV、音頻和多媒體)可以使用不同的調(diào)制方式與編碼速率，也就是可以在同一個載波上對每個數(shù)據(jù)流施加不同的調(diào)制方式和糾錯級別，因而傳輸效率得以大大提高。VCM最強(qiáng)的優(yōu)勢在于不同的服務(wù)不需要相同的保護(hù)條件的情形，提供不同的服務(wù)給處于不同的平均接收條件的不同的遠(yuǎn)端站。應(yīng)用VCM，就需針對每個服務(wù)端站不同的EsNo而在QPSK 45與16APSK 23之間選擇相應(yīng)的編碼與調(diào)制。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 6. 自適應(yīng)編碼調(diào)制自適應(yīng)編碼調(diào)制在交互和點(diǎn)對點(diǎn)應(yīng)用的情況下，VCM和回傳信道結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)編碼調(diào)制(Adaptive Coding and Modulation，ACM)，這是通過衛(wèi)星或地面回傳信道把

25、每個接收終端的信道條件通知衛(wèi)星上行站，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)編碼和調(diào)制。ACM系統(tǒng)允許衛(wèi)星容量增加到100200。與DVB-S的恒定編碼調(diào)制(Constant Coding and Modulation，CCM)相比，業(yè)務(wù)的可用度得到了擴(kuò)展。針對每個接收數(shù)據(jù)幀信道的實(shí)測情況，ACM可動態(tài)調(diào)整每個數(shù)據(jù)幀編碼速率與調(diào)制方式，這種編碼調(diào)制方式可以達(dá)到幀級(Frame-by-Frame)。也就是說，在傳輸序列里，第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 每個單幀的編碼碼率和調(diào)制方式都可以不同。這種方式的靈活性表現(xiàn)在不同的接收環(huán)境(晴天、陰天和雷雨天氣)可提供不同的編碼碼率和調(diào)制方式，以讓接收終端接收到該環(huán)境下最理想、最可靠的信號，這對

26、移動接收顯得尤為可貴。當(dāng)然增加了每個終端的復(fù)雜度，它要充分利用可能的回傳通道實(shí)時(shí)反饋當(dāng)前接收環(huán)境狀況參數(shù)；同時(shí)由于幀與幀的碼率和調(diào)制方式有不同的可能，DVB-S2提供了快速幀同步和高效載波恢復(fù)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)終端平穩(wěn)接收。發(fā)送端根據(jù)回傳信道隨時(shí)報(bào)告各接收站的收信狀況采用ACM，針對每個接收站不同的Es/No而選擇相應(yīng)的編碼與調(diào)制，這些調(diào)制的范圍在8PSK 34與16APSK 56之間。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 7. 導(dǎo)頻導(dǎo)頻DVB-S2提供可選的導(dǎo)頻，幫助接收機(jī)載波恢復(fù)。我國處于衛(wèi)星廣播發(fā)展的初期，現(xiàn)有的衛(wèi)星接收終端數(shù)量不多，應(yīng)該盡早向DVB-S2新標(biāo)準(zhǔn)過渡，直接采用新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星廣播的跨越式發(fā)展。6.

27、2.3DVB-C的信道編碼與調(diào)制的信道編碼與調(diào)制DVB-C標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)是由ETSI(歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會)于1994年12月制定的，標(biāo)準(zhǔn)編號為ETS 300 429。ITU(國際電信聯(lián)盟)的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為ITU-T J.83建議書。我國制定的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為有線數(shù)字電視廣播信道編碼和調(diào)制規(guī)范，編號為GYT 1702001。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) DVB-C信道編碼層盡量與DVB-S的編碼相協(xié)調(diào)，這樣衛(wèi)星傳送的多節(jié)目數(shù)字電視便于進(jìn)入DVB-C饋送網(wǎng)絡(luò)向用戶分配。有線數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的特點(diǎn)包括： 傳輸信道的帶寬窄(8 MHz)； 信號

28、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。因此，DVB-C系統(tǒng)對FEC處理的要求可降低，其高頻調(diào)制效率(b(sHz)可提高。DVB-C有線前端與接收的原理框圖如圖6-14所示。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-14DVB-C有線前端與接收的原理框圖第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 1. 字節(jié)到符號的映射字節(jié)到符號的映射不同M值的QAM調(diào)制，映射成的符號數(shù)不相同，在任何情況下，符號Z的MSB應(yīng)取字節(jié)V的MSB，該符號的下一個有效位應(yīng)取字節(jié)的下一個有效位。2mQAM調(diào)制的情況下，將k字節(jié)映射到n個符號，8k=nm。 圖6-15是64QAM情況下字節(jié)到符號變

29、換的示意圖，這時(shí)m6，k3，n4。64QAM調(diào)制時(shí)，每個符號為6 b，分成兩路，每路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(shí)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。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-1564QAM時(shí)字節(jié)到m比特符號變換示意圖第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 2. 調(diào)制DVB-C采用QAM調(diào)制方式。若多元調(diào)制為2mQAM，則需把k字節(jié)映射成n個符號，即8k=nm，映射后的符號的最高兩比特要進(jìn)行差分編碼(Differential Code)。圖6-16是字節(jié)到m比特符號變換、兩位MSB差分編碼示意圖，編碼后形

30、成IK和QK分量。差分由下面的布爾表達(dá)式給出： 1111KKKKKKKKKKKKKKKKKKIBBAQBBAQQABAIABAI(6-4) (6-5) 第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-16字節(jié)到m比特符號變換、兩位MSB差分編碼第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 接著進(jìn)入具有均方根升余弦滾降特性(滾降系數(shù)a=0.15)的濾波器進(jìn)行基帶整形，然后與其它符號位一起進(jìn)入QAM調(diào)制器完成信號調(diào)制。因此，DVB-C的調(diào)制實(shí)際上是采用格雷碼在星座圖上的差分編碼映射，隨著IK和QK分量從星座圖第1象限的00依次變換到第2象限的10、第3象限的11、第4象限的01，符號的較低位從第1象限旋轉(zhuǎn)p/2到第2象限、從第2象限旋轉(zhuǎn)p/2到

31、第3象限、從第3象限旋轉(zhuǎn)p/2到第4象限，完成整個星座的映射。圖6-17圖6-21分別是16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM星座圖。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-1716QAM星座圖第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-1832QAM星座圖第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-1964QAM星座圖第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-20128QAM星座圖第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-21256QAM星座圖第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 6.2.4DVB-C2標(biāo)準(zhǔn)簡介標(biāo)準(zhǔn)簡介第二代有線數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)DVB-C2于2009年7月發(fā)布，標(biāo)準(zhǔn)號是ETS1 EN 302 76913。圖6-22是DVB-C2信道編碼和調(diào)制方框圖。系統(tǒng)

32、由多通道輸入處理模塊、多通道編碼調(diào)制模塊、數(shù)據(jù)分片及幀形成模塊、OFDM信號生成模塊組成。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-22DVB-C2信道編碼和調(diào)制方框圖第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 為了使透明傳輸可行，DVB-C2定義了物理層管道(Physical Layer Pipe，PLP)，它是一個數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪m配器，1個PLP適配器可以包含多個節(jié)目TS流或單個節(jié)目、單個應(yīng)用以及任何基于IP的數(shù)據(jù)輸入，PLP適配器的數(shù)據(jù)被數(shù)據(jù)處理單元轉(zhuǎn)換為DVB-C2所需要的內(nèi)部幀結(jié)構(gòu)。DVB-C2采用BCH外編碼與LDPC內(nèi)編碼相級聯(lián)的糾錯碼技術(shù)，抗誤碼能力增強(qiáng)了很多。BCH編碼增加的冗余度小于1，LDPC碼率有2/3、34、5

33、6、9/10幾種。經(jīng)過前向糾錯編碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行位交織，然后進(jìn)行星座映射。DVB-C2提供了QPSK、16QAM、64QAM、256QAM、1024QAM、4096QAM等六種星座模式。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 多個物理層管道的數(shù)據(jù)可以組成1個數(shù)據(jù)分片，數(shù)據(jù)分片的作用是把由物理層管道組成的數(shù)據(jù)流分配到發(fā)送的OFDM符號特定的子載波組上，這些子載波組對應(yīng)頻譜上相應(yīng)的子頻帶每一個數(shù)據(jù)分片進(jìn)行時(shí)域和頻域的二維交織，目的是使接收機(jī)能夠消除傳輸信道帶來的脈沖干擾及頻率選擇性衰落等干擾。幀形成模塊把多個數(shù)據(jù)分片和輔助信息及導(dǎo)頻信號組合在一起，形成OFDM符號。導(dǎo)頻包括連續(xù)導(dǎo)頻和離散導(dǎo)頻，連續(xù)導(dǎo)頻在每個OFDM符號里

34、分配給固定位置的子載波，并且在不同符號中的位置都相同。1個DVB-C2接收機(jī)使用6 MHz帶寬中的30個連續(xù)導(dǎo)頻就可以很好地完成信號時(shí)域和第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 頻域同步。利用連續(xù)導(dǎo)頻，還可以檢測和補(bǔ)償由于接收機(jī)射頻前端本振相位噪聲引起的公共相位誤差。離散導(dǎo)頻用來進(jìn)行信道均衡，根據(jù)接收離散導(dǎo)頻與理論離散導(dǎo)頻的差值，可以很容易地得到傳輸信道的反向信道響應(yīng)。離散導(dǎo)頻的數(shù)量與所選的保護(hù)間隔長度有關(guān)。輔助信息主要包括被稱作L1(Layer 1)的信令信息，它被放在每一個OFDM幀的最前邊。L1使用1個OFDM符號所有的子載波來進(jìn)行傳輸，給接收機(jī)提供對PLP進(jìn)行處理所需的相關(guān)信息。OFDM符號的生成是通過反

35、傅里葉變換(IFFT)來實(shí)現(xiàn)的，使用4k-IFFT算法產(chǎn)生4096個子載波，其中3409個子載波用來傳輸數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻信息。對6 MHz帶寬頻道，約占第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 5.7 MHz的帶寬，子載波間隔為1672 Hz，對應(yīng)OFDM符號間隔為598 s。 對于歐洲市場應(yīng)用的8 MHz帶寬頻道，子載波間隔將變?yōu)樵瓉淼?/3倍，即2232 Hz，對應(yīng)符號間隔為448 s。這種情況下，OFDM信號將占據(jù)7.6 MHz帶寬。DVB-C2支持在單個8 MHz的有線電視信道帶寬內(nèi)傳輸10路以上的MPEG-4高清電視業(yè)務(wù)。由于引入了回傳通道，DVB-C2可以支持互動電視、電子商務(wù)等雙向業(yè)務(wù)。DVB-C2使用了最

36、新的調(diào)制編碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了有線網(wǎng)絡(luò)的高效利用。針對不同的網(wǎng)絡(luò)特性，該標(biāo)準(zhǔn)還提供了經(jīng)過優(yōu)化的多種模式和選項(xiàng)，可以滿足有線電視用戶的不同服務(wù)要求。根據(jù)來自DVB項(xiàng)目組辦公室的信息，在相同條件下，該標(biāo)準(zhǔn)將比傳統(tǒng)DVB-C的頻譜效率高30%以上。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 6.2.5DVB-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(biāo)準(zhǔn)學(xué)會)制定的，標(biāo)準(zhǔn)編號為ETS 300 744。DVB-T的信道編碼和調(diào)制系統(tǒng)方框圖如圖6-23所示。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)編碼可根據(jù)需要采用不同的編碼率(R1

37、278)。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-23DVB-T信道編碼和調(diào)制系統(tǒng)方框圖第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 1. 內(nèi)交織內(nèi)交織DVB-T中高頻載波采用COFDM調(diào)制方式，在8 MHz射頻帶寬內(nèi)設(shè)置1705(2k模式)或6817(8k模式)個載波，將高數(shù)碼率的數(shù)據(jù)流分解成2k路(或8k路)低數(shù)碼率的數(shù)據(jù)流，分別對每個載波進(jìn)行QPSK、16QAM或64QAM調(diào)制。為提高COFDM信號接收解調(diào)時(shí)維特比(Viterbi)解碼器對突發(fā)誤碼的糾錯能力，DVB-T對卷積編碼后的數(shù)據(jù)流進(jìn)行內(nèi)交織，包括比特交織和符號交織兩個步驟，不同的調(diào)制方式(QPSK、16QAM、64QAM等)有不同的交織模式。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-

38、24是在QPSK、16QAM和64QAM三種調(diào)制模式下，收縮卷積碼經(jīng)過并串轉(zhuǎn)換后的串行數(shù)據(jù)流輸入x0，x1處理成輸出調(diào)制符號的映射過程。圖中的串并轉(zhuǎn)換器在QPSK、16QAM和64QAM三種模式中數(shù)據(jù)流分別變成并行的2、4、6路比特流。在16QAM時(shí)，輸入x0，x1變換成b00、b01，b10、b11，b20、b21和b30、b31四路并行比特流。然后，進(jìn)入四個比特交織器I0、I1、I2和I3，各自交織成a00、a01、a10、a11，a20、a21和a30、a31四路并行比特流。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 這里，對不同的交織器I0，I1，定義了不同的交織模式，DVB-T中對交織規(guī)律作了較詳細(xì)的規(guī)定。

39、比特交織后的符號串在符號交織器中進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)符號交織。根據(jù)2k模式(除導(dǎo)頻信號外有效載波數(shù)1512=12126)或8k模式(有效載波數(shù)604848126個)的COFDM調(diào)制，將12個或48個符號組(每組126符號)順序進(jìn)行交織。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-24在QPSK、16QAM和64QAM時(shí)內(nèi)交織示意圖(a) QPSK; (b) 16QAM; (c) 64QAM第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 2. 映射和星座圖映射和星座圖COFDM調(diào)制中，由每個符號對各個載波進(jìn)行調(diào)制，QPSK調(diào)制時(shí)符號為2 b，16QAM調(diào)制時(shí)符號為4 b，64QAM調(diào)制時(shí)符號為6 b。圖6-25(a)所示的是QPSK調(diào)制時(shí)，2 b的符

40、號y0，A，y1，A應(yīng)用格雷碼映射成的4點(diǎn)星座圖，圖(b)和圖(c)的16QAM和64QAM星座圖可以類推。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 3. 插入保護(hù)間隙和導(dǎo)頻插入保護(hù)間隙和導(dǎo)頻地面數(shù)字電視的傳輸頻譜很寬，而實(shí)際OFDM的載波數(shù)目N是有限的，不能保證每路載波的帶寬總是小于f，會產(chǎn)生碼間干擾，影響正交條件。多徑反射的結(jié)果是前一個符號的尾部拖延到后一個符號的前部，解決的辦法是在每個符號之前設(shè)置保護(hù)間隙Tg，在接收機(jī)中對每個符號開始的Tg時(shí)間內(nèi)的信號不予考慮，以此來消除多徑延時(shí)小于Tg的碼間干擾。保護(hù)間隙的插入使頻譜利用率略有下降。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) OFDM是由N個頻率的已調(diào)制載波綜合成的信號。在2k模式

41、中N1705，在8k模式中N6817。68個OFDM符號構(gòu)成一個OFDM幀，它們分別受到2 b、4 b或6 b符號進(jìn)行的QPSK、16QAM或64QAM調(diào)制。由序列號為067的OFDM符號構(gòu)成一個OFDM幀，由4個OFDM幀構(gòu)成一個超幀。每個OFDM符號中有一些載波不用于數(shù)據(jù)傳輸而用于CP (Continual Pilot，連續(xù)導(dǎo)頻)、SP(Scattered Pilot，散布導(dǎo)頻)和TPS(Transmission Parameter Signaling，傳輸參數(shù)信令)信號的傳輸，它們是接收端獲取解調(diào)和編碼有關(guān)信息所必需的。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-25QPSK、16QAM、64QAM星座圖

42、(a) QPSK; (b) 16QAM; (c) 64QAM第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) DVB-T系統(tǒng)中的導(dǎo)頻是訓(xùn)練數(shù)據(jù)，是在規(guī)定的子載波上發(fā)送的特定參考信號，通過比較特定參考信號和接收端收到的經(jīng)過信道傳輸?shù)膶?dǎo)頻，可以得到該子載波的信道傳輸函數(shù)，再通過插值等方法得到其它子載波上的信道傳輸函數(shù)。在接收端的FFT之后，在每個子載波上用一個抽頭的均衡器便可從接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)。均衡器抽頭系數(shù)為子載波信道傳輸函數(shù)的倒數(shù)。在發(fā)送端，一般在頻域(IFFT之前，F(xiàn)FT之后)上插入導(dǎo)頻，DVB-T系統(tǒng)中的導(dǎo)頻分為連續(xù)導(dǎo)頻和散布導(dǎo)頻。連續(xù)導(dǎo)頻向接收機(jī)提供同步和相位誤差估值信息。因?yàn)镺FDM中對每個載波都是抑制

43、載波調(diào)制，接收機(jī)解調(diào)時(shí)需要具有已知第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 幅度和相位的基準(zhǔn)導(dǎo)頻信號。連續(xù)導(dǎo)頻以恒定數(shù)量分布于OFDM符號內(nèi)，在2k模式的1705個載波中有45個連續(xù)導(dǎo)頻載波，載波序號為0、48、54、87、141、156、192、201、255、279、282、333、432、450、483、525、531、618、636、714、759、765、780、804、873、888、918、939、942、969、984、1050、1101、1107、1110、1137、1140、1146、1206、1269、1323、1377、1491、1683、1704。8k模式的6817個載波中有177個連續(xù)導(dǎo)

44、頻載波，接收端已知其規(guī)律，可以作為同步和相位誤差估值信息。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 散布導(dǎo)頻分布在每12個載波中的第12個，逐個OFDM符號依次類推下去，直至一幀結(jié)束。散布導(dǎo)頻的作用是提供頻率選擇性衰落、時(shí)間選擇性衰落和干擾的變化動態(tài)等信道特性信息，便于接收機(jī)迅速進(jìn)行動態(tài)信道均衡。在一些載波位置上散布導(dǎo)頻與連續(xù)導(dǎo)頻是重合的，圖6-26是DVB-T系統(tǒng)2k模式的導(dǎo)頻分布示意圖。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-26DVB-T系統(tǒng)2k模式的導(dǎo)頻分布示意圖第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 特殊導(dǎo)頻TPS用于傳輸保護(hù)間隔長度、調(diào)制方式等的系統(tǒng)參數(shù)。2k模式TPS載波序號為34、50、209、346、413、569、595、688

45、、790、901、1073、1219、1262、1286、1469、1594、1687。連續(xù)導(dǎo)頻和散布導(dǎo)頻都可以用來進(jìn)行信道估計(jì), 對靜態(tài)信道來說, 利用散布導(dǎo)頻和利用連續(xù)導(dǎo)頻的估計(jì)性能幾乎是一樣的;在時(shí)變信道中, 散布導(dǎo)頻有助于更好地跟蹤信道變化。進(jìn)行IFFT和FFT運(yùn)算要求數(shù)據(jù)數(shù)為2N，而1705不是2N，所以虛擬載波被插在有效載波的前后兩頭。這樣安排頻譜可以選擇合適的模擬傳輸成形濾波器，來限制IFFT輸出的離散信號的頻譜，使頻譜兩端迅速滾降，趨于理想的矩形濾波器。虛擬載波不傳送能量，幅值為0。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 在DVB-T中，2k模式的OFDM符號周期為224 s，8k模式的OFDM符

46、號周期為896 s (不包括保護(hù)間隔)，信道中時(shí)域上出現(xiàn)的一些突發(fā)干擾和小的衰落在接收端被FFT平均到整個OFDM符號周期內(nèi)，這樣整個符號受到了輕微的影響，還是可以被解碼器解碼。在單載波系統(tǒng)中，同樣的突發(fā)干擾和衰落會完全破壞符號，無法被解碼器解碼。在DVB-T系統(tǒng)中，利用散布導(dǎo)頻進(jìn)行信道估計(jì)可分為兩步。第一步是將接收的導(dǎo)頻符號除以本地的導(dǎo)頻符號，獲得導(dǎo)頻符號位置處的信道傳輸函數(shù)的估計(jì)。第二步是通過插值獲得數(shù)據(jù)符號處的信道的傳輸函數(shù)的估計(jì)。因此，信道的估計(jì)性能主要依賴于第二步的插值技術(shù)的應(yīng)用。常用的插值技術(shù)有線性插值、二階插值、三次樣條(Cubic-Spline)插值、第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 低通插

47、值、時(shí)域插值、變換域?yàn)V波插值等，各種插值方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和適用的信道條件都不相同，產(chǎn)生的插值誤差也不同，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況來選取。導(dǎo)頻用于跟蹤信道變化，導(dǎo)頻的間隔也就決定了可以跟蹤的信道變化的最大速率。在DVB-T系統(tǒng)中，導(dǎo)頻時(shí)域間隔Nk=4，頻域間隔Ni=12。假設(shè)系統(tǒng)完全同步，且多徑時(shí)延小于保護(hù)間隔，在FFT的運(yùn)算后，每個子載波經(jīng)過一個單抽頭的均衡器，便可以將多徑干擾消除。DVB-T系統(tǒng)接收機(jī)利用連續(xù)導(dǎo)頻和散布導(dǎo)頻能快速同步和正確解調(diào)，但減少了傳輸數(shù)據(jù)的載波數(shù)目。2k模式中實(shí)際有用載波為1512個，8k模式中有用載波為6048個，載波使用效率均為88.7%。表6-2是兩種模式的OFDM參數(shù)。第

48、6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 表表6-22k和和8k兩種模式的兩種模式的OFDM參數(shù)參數(shù)第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 4. COFDM信號的形成信號的形成 N路信號組成的N維復(fù)矢量進(jìn)行IFFT，對IFFT輸出的復(fù)矢量的實(shí)部和虛部分別進(jìn)行并串變換、DA轉(zhuǎn)換和低通濾波。隨后對虛部信號和實(shí)部信號進(jìn)行正交調(diào)制，即分別乘以cos wt和sinwt后再相加，在w所規(guī)定的中頻頻帶上形成COFDM信號。這里的COFDM信號是以復(fù)信號的形式傳輸?shù)?。正交調(diào)制后的信號最后經(jīng)頻率變換搬移到射頻，饋送至天線發(fā)射出去。在接收機(jī)中對COFDM信號的解調(diào)按與上述調(diào)制過程相反的順序進(jìn)行。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 6.2.6DVB-T2標(biāo)準(zhǔn)簡介標(biāo)準(zhǔn)簡介1.

49、 DVB-T2系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)圖6-27是DVB-T2系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)示意圖，這是一種三層分級幀結(jié)構(gòu)，基本元素為T2幀，若干個T2幀和未來擴(kuò)展幀F(xiàn)EF(Future Extension Frame)組成一個超幀，F(xiàn)EF位于超幀中兩個T2幀之間或整個超幀最后。每個T2幀包含一個P1符號、多個P2符號和多個數(shù)據(jù)符號。所有符號均為OFDM符號及其擴(kuò)展部分(如循環(huán)前綴)。通常，T2幀中最后一個數(shù)據(jù)OFDM符號與其它數(shù)據(jù)OFDM符號的參數(shù)和導(dǎo)頻插入位置會有所不同，稱為幀結(jié)束符號FCS(Frame Closing Symbol)。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-27DVB-T2系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)示意圖第6章數(shù)字電

50、視標(biāo)準(zhǔn) T2幀中數(shù)據(jù)符號的數(shù)目是可配置的，表6-3為8 MHz系統(tǒng)中，不同F(xiàn)FT點(diǎn)數(shù)和保護(hù)間隔下，T2幀的最大符號數(shù)(P2符號和數(shù)據(jù)符號總數(shù))。FFT點(diǎn)數(shù)越多，子載波間隔越小，OFDM符號在時(shí)域上占用的時(shí)間Tu就越長。NA是不能實(shí)施的項(xiàng)。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 表表6-3不同不同F(xiàn)FT點(diǎn)數(shù)和保護(hù)間隔下點(diǎn)數(shù)和保護(hù)間隔下T2幀的最大符號數(shù)幀的最大符號數(shù)第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 1) P1符號P1符號格式固定，可攜帶7 b信令，主要目的是識別前導(dǎo)符號。P1符號攜帶的信息有兩種：第一種與P1符號的3個S1比特有關(guān)，用于輔助接收機(jī)迅速獲得基本傳輸參數(shù)，即FFT點(diǎn)數(shù)；第二種與P1符號的4個S2比特有關(guān)，用于識別幀類

51、型，包括SISO和MISO的T2幀類型。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 2) P2符號P2符號是位于P1符號之后的信令符號，也可用于頻率與時(shí)間的細(xì)同步和初步的信道估計(jì)。T2幀的多個P2符號的FFT大小和保護(hù)間隔是相同的，個數(shù)由FFT的大小所決定。P2符號包括L1后信令和用于接收和解碼L1后信令的L1前信令，也可能攜帶在PLP中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。L1后信令又包含可配置的和動態(tài)的兩部分。除了動態(tài)L1后信令部分，整個L1信令在一個超幀(由若干個連續(xù)T2幀組成)內(nèi)是不變的。在P2符號構(gòu)成中，也進(jìn)行了針對L1 前/后信令的符號交織和編碼調(diào)制。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) L1后信令包含了對接收端指定物理層管道進(jìn)行解碼所需的足夠信息

52、。L1后信令又包括兩類參數(shù)(信令)、可配置參數(shù)和動態(tài)參數(shù)以及一個可選的擴(kuò)展域。可配置參數(shù)在一個超幀的持續(xù)時(shí)間內(nèi)保持不變，而動態(tài)參數(shù)僅提供與當(dāng)前T2幀具體相關(guān)的信息。動態(tài)參數(shù)取值可以在一個超幀內(nèi)改變，但是動態(tài)參數(shù)每個域的大小在一個超幀內(nèi)保持不變。一般來說，超幀的最大時(shí)間周期為64 s，包含F(xiàn)EF時(shí)可達(dá)128 s。標(biāo)準(zhǔn)不要求目前T2標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)能夠接收FEF，但要求接收機(jī)必須能夠利用P1符號攜帶的信令和P2符號中的L1信令檢測FEF，每個T2幀或FEF最長為250 ms。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 2 DVB-T2系統(tǒng)的主要模塊和功能系統(tǒng)的主要模塊和功能1) 輸入處理模塊DVB-T2系統(tǒng)的輸入由一個或多個邏

53、輯數(shù)據(jù)流組成，每個邏輯數(shù)據(jù)流由一個PLP(Physical Layer Pipe，物理層管道)進(jìn)行傳輸。圖6-28是單個物理層管道下輸入處理模塊方框圖。對于輸入的每個數(shù)據(jù)流，在輸入處理模塊內(nèi)都有與之對應(yīng)的模式適配模塊來單獨(dú)處理該數(shù)據(jù)流。模式適配模塊將每個輸入的邏輯數(shù)據(jù)流分解成數(shù)據(jù)域，然后經(jīng)過流適配后形成基帶幀。模式適配模塊包括輸入接口，后面跟著3個可選子系統(tǒng)模塊(輸入流同步、空包刪除和8 b CRC校驗(yàn)生成)，最后將輸入數(shù)據(jù)流分解成數(shù)據(jù)域并在每個數(shù)據(jù)域的開始加入基帶第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 包頭。流適配模塊的輸入流是基帶包頭和數(shù)據(jù)域，輸出流是基帶幀，它將數(shù)據(jù)填充到固定長度，形成基帶幀，并進(jìn)行能量擴(kuò)散

54、的擾碼。圖6-28單個物理層管道下輸入處理模塊方框圖第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 2) 比特交織編碼和調(diào)制模塊比特交織編碼和調(diào)制模塊由前向糾錯編碼，比特到星座點(diǎn)(單元)的分解、映射和星座點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，單元交織，時(shí)域交織等子模塊構(gòu)成。(1) 前向糾錯編碼子模塊。該子模塊包括外編碼(BCH)、內(nèi)編碼(LDPC)和比特交織。子模塊輸入流由基帶幀組成，輸出流由FEC幀組成。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 基帶幀輸入到前向糾錯編碼子模塊，先進(jìn)行外編碼(BCH編碼)，并將BCH編碼的校驗(yàn)比特添加在基帶幀后面，然后以此作為內(nèi)編碼器的信息比特，進(jìn)行LDPC編碼，將得到的校驗(yàn)比特添加在BCH校驗(yàn)比特位后面，最后對LDPC編碼器輸出的比特進(jìn)

55、行交織，包括依次進(jìn)行的校驗(yàn)位交織和列纏繞交織，得到FEC幀。前向碼率有12、35、23、34、45、56幾種。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) (2) 比特到星座點(diǎn)的分解、映射和星座點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。把每個FEC幀(正常FEC幀長度為64 800 b，短FEC幀長度為16 200 b)映射到編碼調(diào)制后FEC塊的過程如下：首先需要將串行輸入比特流解復(fù)用為并行OFDM單元流，再將這些單元映射為星座點(diǎn)。比特交織器輸出的比特流首先經(jīng)過解復(fù)用器被解復(fù)用為N個子比特流，解復(fù)用器輸出的每個單元字需要映射為QPSK、16QAM、64QAM或256QAM的星座點(diǎn)，然后星座點(diǎn)進(jìn)行歸一化，所有星座點(diǎn)映射均為格雷映射。在星座旋轉(zhuǎn)子模塊(可選

56、模塊)，星座映射模塊輸出的對應(yīng)每個FEC塊的歸一化單元值(復(fù)數(shù))在復(fù)平面進(jìn)行旋轉(zhuǎn), 并且單元的虛部(即Q路信號)在一個FEC塊內(nèi)循環(huán)延遲一個單元。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) (3) 單元交織。偽隨機(jī)單元交織器的目的是將FEC碼字對應(yīng)的單元均勻分開，以保證在接收端每個FEC對應(yīng)的單元所經(jīng)歷的信道畸變和干擾各不相關(guān)，并且對一個時(shí)域交織塊內(nèi)的每個FEC塊按照不同的旋轉(zhuǎn)方向(或稱交織方向)進(jìn)行交織，從而使得一個時(shí)域交織塊內(nèi)的每個FEC塊具有不同的交織。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) (4) 時(shí)域交織。時(shí)域交織器(TI)面向每個PLP的內(nèi)容進(jìn)行交織。單元交織器輸出的屬于同一個PLP的多個FEC塊組成時(shí)間交織塊，一個或多個時(shí)

57、間交織塊再映射到一個交織幀，一個交織幀最終映射到一個或多個T2幀。每個交織幀包含的FEC塊數(shù)目可變，可以動態(tài)配置。同一個T2系統(tǒng)內(nèi)不同PLP的時(shí)間交織參數(shù)可以不同。每個交織幀或者直接映射到一個T2幀，或者分散到多個T2幀(對低速PLP，分散到多個T2幀可增強(qiáng)時(shí)間分集)。每個交織幀又分為一個或多個時(shí)間交織塊，其中一個時(shí)間交織塊對應(yīng)時(shí)域交織存儲單元的一次使用(對高速PLP，多個時(shí)第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 間交織塊可降低時(shí)間交織存儲器需求)，每個交織幀內(nèi)的多個時(shí)間交織塊所包含的FEC塊數(shù)目可能有微小差別。如果一個交織幀分成多個時(shí)間交織塊，則此交織幀只能映射到一個T2幀。作為可選項(xiàng)，T2系統(tǒng)允許將時(shí)域交織器

58、輸出的交織幀分成多個子片，從而給時(shí)間交織提供最大靈活性。3) 組幀模塊組幀模塊根據(jù)調(diào)度器提供的動態(tài)信息和幀結(jié)構(gòu)的配置信息，把從時(shí)域交織器輸出的分屬各個PLP的數(shù)據(jù)OFDM單元以及調(diào)制后的L1信令OFDM單元組合成為一個OFDM塊。圖6-29是組幀模塊示意圖。圖中延遲補(bǔ)償用來對輸入模塊中的幀延遲和時(shí)域交織中的時(shí)間延遲進(jìn)行補(bǔ)償。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-29組幀模塊示意圖第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 4) MISO處理和OFDM調(diào)制頻域交織器的輸出先進(jìn)入MISO(Multiple Input Single Output，多輸入單輸出，一種智能天線技術(shù)，其使用多個傳輸器(發(fā)送器)和單個接收器在一個無線設(shè)備上來

59、增加傳輸距離)處理模塊，進(jìn)行空頻編碼得到兩個天線上發(fā)射的信號，然后對每個天線上要發(fā)射的信號進(jìn)行OFDM調(diào)制和組幀處理，最后經(jīng)射頻通路送到發(fā)射天線進(jìn)行傳輸。圖6-30是OFDM生成模塊示意圖。在T2系統(tǒng)中MISO處理模塊是可選模塊，采用改進(jìn)的Alamouti編碼進(jìn)行空頻編碼以支持雙天線發(fā)射，該編碼方式將頻域交織器輸出的兩個相鄰子載波上的符號字進(jìn)行空頻編碼。MISO處理模塊不對P1符號進(jìn)行處理。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 圖6-30OFDM生成模塊示意圖第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) OFDM調(diào)制和組幀處理的主要步驟包括導(dǎo)頻插入、IFFT、添加保護(hù)間隔和P1符號插入等。T2采用導(dǎo)頻(包括連續(xù)、離散、P2和幀結(jié)束)發(fā)射

60、“已知”復(fù)信號(其虛部為“0”)，從而為接收機(jī)提供參考。接收機(jī)利用導(dǎo)頻進(jìn)行幀同步、定時(shí)同步、載波同步、信道估計(jì)、傳輸模式識別和跟蹤相位噪聲等。導(dǎo)頻上攜帶的信號由一個二值隨機(jī)參考序列生成，導(dǎo)頻包括連續(xù)導(dǎo)頻和離散導(dǎo)頻，在T2系統(tǒng)還包括特殊的P2符號導(dǎo)頻和幀結(jié)束符號導(dǎo)頻。按照T2幀中OFDM符號的類型、OFDM符號保護(hù)間隔、FFT點(diǎn)數(shù)和發(fā)射天線數(shù)目，導(dǎo)頻的插入模式有所不同，并且導(dǎo)頻發(fā)射功率高于所傳輸數(shù)據(jù)的功率。第6章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 連續(xù)導(dǎo)頻額外開銷大于或等于0.35%。離散導(dǎo)頻額外開銷有1%、2%、4%、8%四種，對應(yīng)八種離散導(dǎo)頻圖案。降低峰均比模塊主要有兩種實(shí)現(xiàn)技術(shù)：動態(tài)星座圖擴(kuò)展技術(shù)(Active