數(shù)字彩色電視制式

數(shù)字彩色電視制式第1頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六4.1.2通用的壓縮編碼標準數(shù)據(jù)壓縮的必要性4：2：2，PAL：864×625×25×2×8=216Mb/s(108MHz)數(shù)字電視系統(tǒng)框圖第2頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六通用的信源編碼標準MPEG-2MPEG（MovingPicturesExpertsGroup）即活動圖像專家組，建立于1988年MPEG-1：4：2：0采樣壓縮，每秒1.5Mbps的傳輸碼率，圖像大小352×240，掃描頻率30場/秒。圖像質(zhì)量比電視略強，適合于非專業(yè)視頻領(lǐng)域，如VCD等。MPEG-4：一種廣域傳輸標準，傳輸碼率10kbps~1Mbps，于2000年正式成為國際標準。具有內(nèi)容的交互性，高效的壓縮性，通用的訪問性。第3頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六MPEG-2：1994-1996年提出的用于廣播電視的視頻壓縮標準?！癙rofile”和“Level”(“型”和“級”)

按視頻格式分四個級 按編碼工具分五個型 “級”與“型”的若干組合構(gòu)成MPEG-2視頻編碼標準在某種特定應(yīng)用下的子集：對某一輸入格式的圖像，采用特定集合的壓縮編碼工具，產(chǎn)生規(guī)定速率范圍內(nèi)的編碼碼流。在20種可能的組合中，目前有11種是已獲通過的，稱為MPEG-2適用點。第4頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六

圖像輸入格式最大輸出碼率主型MP高型HP低級LLITU-R601標準的1/44Mb/s

352×240×30pel/s352×288×25pel/s主級ML符合ITU-R601標準15Mb/s20Mb/s720×480×30pel/s720×576×25pel/s高1440級H14LITU-R601標準的4倍（4:3）60Mb/s80Mb/s1440×1152×30pel高級HLITU-R601標準的4倍(16:9)80Mb/s100Mb/s1920×1152×30pel第5頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六4.2.1視頻信源編碼的理論依據(jù)原始圖像數(shù)據(jù)在空間及時間上的統(tǒng)計冗余度很大，存在大量無需傳送的多余信息：圖像的相鄰像素、相鄰行之間存在很強的相關(guān)性——空間相關(guān)性（幀內(nèi)相關(guān)性）相鄰場或幀對應(yīng)像素間存在相關(guān)性——時間相關(guān)性（幀間相關(guān)性）信息保持無損壓縮編碼人眼對圖像細節(jié)、幅度的變化、圖像的運動不同時具有最高的分辨力：信息非保持有損壓縮編碼4.2視頻信源編碼原理第6頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六4.2.2預測編碼原理預測編碼概述預測編碼也稱為差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM，DifferentialPulseCodeModulation），使用已編碼像素的線性組合對未編碼像素進行預測，傳送其預測誤差（殘差）。量化器預測器預測器前值預測編碼方框圖編碼器解碼器第7頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六約80%~90%以上的殘差信號絕對值落在16~18個量化級以內(nèi)?？梢杂幂^少的比特表示差值，達到數(shù)據(jù)壓縮的目的。幀內(nèi)預測采用1階前值預測，利用空間相關(guān)性；幀間預測采用1階前向預測或2階雙向預測，利用時間相關(guān)性。預測編碼的主要缺點是抗誤碼能力差。若傳輸中產(chǎn)生誤碼，由于遞歸預測算法，對于幀內(nèi)編碼會使誤差擴散到圖像中一個較大的區(qū)域，對于幀間編碼會使誤差擴散到后續(xù)的若干幀中。為便于預測編碼，把由連續(xù)的電視畫面組成的視頻序列（sequence

）劃分為許多圖像組（GOP,GroupofPicture），每個圖像組由幾幀或十幾幀圖像組成，這些圖像相互間存在預測和生成關(guān)系。幀間預測編碼是以圖像組GOP為單位進行的。第8頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六

I圖像（Intra-CodedPicture）——幀內(nèi)編碼圖像，其編碼不依賴于其它圖像，它還是P圖像和B圖像編碼、解碼的參考圖像。使用周期性的I幀便于初始化接收機和捕獲頻道。I幀出現(xiàn)的頻度可以變化，由編碼器選擇。P圖像（Predictively-CodedPicture）——前向編碼預測圖像，像素的預測值為其前面一幀I圖像或P圖像中相應(yīng)(已編碼)像素值，即幀間運動補償前值預測。B圖像（Bidiectionally-CodedPicture）——雙向預測編碼圖像，像素的預測值為其前后相鄰幀相應(yīng)(已編碼)像素值的加權(quán)平均。B圖像不能作為其它圖像的編碼參考圖像。使用B幀可提高壓縮效率，但需要幀存儲器。第9頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六編碼器輸入端或解碼器輸出端的顯示順序編碼器輸出端或解碼器輸入端的編解碼順序GOP示意圖第10頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六視頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

塊:Block8×8像素塊宏塊:Macroblock16×16像素塊像條:Slice由多個Macroblock組成圖像組：GOP視頻序列：Sequence圖像：Picture第11頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六宏塊的組成：

4：2：0格式的宏塊4：2：2格式的宏塊4：4：4格式的宏塊在宏塊的三種構(gòu)成方式中，亮度塊的數(shù)目均為4，而色度塊的數(shù)目分別為2、4和8。第12頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六

I圖像的幀內(nèi)預測編碼：在對I圖像進行幀內(nèi)預測編碼之前，首先對每一個8×8的像塊進行二維離散余弦變換（DCT，DiscreteCosineTransform），將像塊變換為由8×8個變換系數(shù)組成的系數(shù)塊。位于系數(shù)塊左上角的第一個系數(shù)是像塊中8×8個像素的平均值，代表像塊的直流分量，稱為DC系數(shù)，其余系數(shù)為AC系數(shù)。幀內(nèi)預測編碼是對各個系數(shù)塊的DC系數(shù)進行的，目的是去除在相鄰像塊的直流分量之間較強的相關(guān)性。幀內(nèi)預測編碼只在像條所在的區(qū)域進行幀內(nèi)預測編碼采用前值預測第13頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六運動補償幀間預測編碼

最簡單的幀間預測： 一個視頻序列里兩個相鄰幀如右圖所示。第一幀作為第二幀的參考幀，殘差是第二幀與參考幀之差。第14頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六圖中，中間灰度代表差值為零，淺灰和深灰分別對應(yīng)正、負差值。這種簡單預測的問題是殘差幀中剩余能量太多，壓縮效率不高。多數(shù)殘差是由于兩幀之間物體運動引起的。更好的預測是在兩幀之間進行運動補償。

第15頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六P圖像運動補償預測示意圖編碼幀殘差幀經(jīng)過運動補償?shù)膸\動估計參考幀（當前幀）（前一幀）運動補償?shù)?6頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六運動矢量：表示從編碼幀到參考幀像素運動的方向和距離。運動估計：通過比較參考幀與編碼幀中的圖像，求出運動物體像素的運動矢量。運動補償：考慮了運動矢量的幀間預測稱為具有運動補償?shù)膸g預測。采用塊匹配算法進行運動估計攝像機所攝取的景物的運動可能是十分復雜的，精確對每個像素進行運動估計十分困難。在許多情況下物體上的各個像素均做相同的運動，這時只需估計其整體的運動就可以了。塊匹配算法：對每個編碼幀宏塊中的16×16亮度塊，在參考幀中一定搜索范圍內(nèi)，搜索與它最相似的亮度塊——匹配塊，并根據(jù)匹配塊與它的坐標差，確定運動矢量。像塊匹配程度的判定常采用平均絕對差準則（MAD，MeanAbsoluteDifference)。第17頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六編碼幀的宏塊編碼幀的當前編碼塊MBp,q運動矢量參考幀的最佳匹配塊MBp,qMMNN1616第18頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六包含P×Q個宏塊，每個宏塊用表示，其中像素為設(shè)編碼幀和已編碼參考幀分別用和表示。在已編碼參考幀中與空間距離為(i,j)的16×16塊中的像素為其中為搜索范圍。與該像塊的平均絕對誤差為的運動矢量對應(yīng)使為最小的(i,j)，即中像素的運動補償幀間預測殘差為第19頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六MPEG-2中運動補償?shù)木仁前胂袼?，H.264中運動補償?shù)木仁撬姆种幌袼?，都需要在參考幀中根?jù)已知整像素值，用線性內(nèi)插的方法得到半像素和四分之一像素值以后，再進行塊匹配計算。整像素、半像素和1/4像素運動補償?shù)?0頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六B幀圖像的幀間預測編碼 預測值是其前面參考幀的前向預測值與其后面參考幀的后向預測值的平均值——雙向預測。 在進行運動補償時，需要前向和后向兩個運動矢量。 圖4-9

在圖像序列中，P幀和B幀傳送的是像素值與預測值的差值和每個宏塊的運動矢量?？紤]到鄰近宏塊間運動矢量存在相關(guān)性，對運動矢量也采用前值預測編碼。

第21頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六幀間預測模式 為了既能處理逐行掃描圖像，又能處理隔行掃描圖像，數(shù)字電視的幀間預測編碼主要有兩類：幀預測和場預測。幀預測：預測來自于最近的重構(gòu)參考幀圖像。P幀預測示意B幀預測示意第22頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六P場預測：預測來自于最近的重構(gòu)參考場圖像。編碼幀中第一場圖像的預測編碼幀中第二場圖像為底場的預測第23頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六B場預測：用于預測的兩個參考場來自于最近的解碼參考頂場和底場。編碼幀中第二場圖像為頂場的預測B場圖像或B幀圖像的預測第24頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六4.2.3變換編碼原理變換編碼是為了將圖像數(shù)據(jù)或運動補償殘差數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到變換域，以去除空間相關(guān)性，對變換后的系數(shù)編碼，達到數(shù)據(jù)壓縮的目的。變換編碼系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)方塊化（8×8）DCT量化信道發(fā)送端輸入X接收端輸出X’熵編碼熵解碼反量化IDCT第25頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六離散余弦變換（DCT，DiscreteCosineTransform） 考慮到空間相關(guān)性只在一定范圍內(nèi)存在，變換是以塊為單位進行的，采用8×8塊。 設(shè)由8×8像素組成的像素塊用矩陣X表示，變換后的系數(shù)塊用矩陣Y表示，則： 正向DCT

反DCT

其中C表示8×8的DCT矩陣，CT是其轉(zhuǎn)置矩陣C滿足正交矩陣性質(zhì)第26頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六右圖為8×8DCT基本圖像。任何8×8圖像塊都可以用基本圖像與變換系數(shù)乘積的組合來表示。DCT系數(shù)矩陣左上角系數(shù)y00對應(yīng)空間直流分量，稱為DC系數(shù)，其他63個對應(yīng)交流分量，稱為AC系數(shù)。第27頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六第28頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六DCT系數(shù)的量化經(jīng)過DCT變換后，64個樣值仍然得到64個系數(shù)。原樣值是9比特，數(shù)據(jù)從0～511；得到的直流系數(shù)的范圍是0～4095，交流系數(shù)的范圍是-2048～2047；量化之后大多數(shù)高頻分量的系數(shù)變?yōu)?。人眼對低頻分量比較敏感，對高頻分量則不太敏感；因而量化的結(jié)果是去掉了不太重要的高頻分量，降低了碼率。

I幀：系數(shù)矩陣左上角部位的系數(shù)對應(yīng)空間低頻分量，采用較小的量化間隔，位于右下角部位的系數(shù)采用較大的量化間隔。

P幀和B幀：是對幀間預測差值的變換，DCT系數(shù)不僅僅決定于空間頻率，故采用相同的量化間隔。第29頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六816192226272934161622242729343719222627293434382222262729343740222627293235404826272932354048582627293438465669272935384656698316161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616對于I幀的亮度和色度的量化加權(quán)矩陣對于P幀和B幀的亮度和色度的量化加權(quán)矩陣第30頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六游程編碼（RLC，RunLengthCoding）對自然景物圖像的統(tǒng)計表明，DCT系數(shù)矩陣的能量集中在反映水平和垂直低頻分量的左上角。圖游程編碼的方法是將掃描得到的一維序列轉(zhuǎn)化為一個由二元數(shù)組（run，level）組成的數(shù)組序列，其中run表示連零的長度，level表示緊接在這串連零之后出現(xiàn)的非零值。當剩下的所有系數(shù)都為零時，用符號EOB（EndofBlock）來代表。

第31頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六經(jīng)DCT變換以后，系數(shù)大多數(shù)集中在左上角，即低頻分量區(qū)，掃描后出現(xiàn)連零的機會比較多，特別到最后，如果都是零，在讀到最后一個數(shù)后，只要給出“塊結(jié)束”（EOB）碼，就可以結(jié)束輸出，因此節(jié)省了很多碼率。如圖兩種掃描方式：幀圖像Zigzag掃描，場圖像交替掃描。第32頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六4.2.4熵編碼原理熵編碼（EntropyCoding）是一類無損編碼，編碼后的平均碼長接近信源的熵?；舴蚵℉uffman）編碼：變長編碼，對出現(xiàn)概率大的信源符號分配較短的碼字，對出現(xiàn)概率小的信源符號分配較長的碼字，以獲得較短的平均碼長。運動矢量的熵編碼：對運動矢量的水平和垂直方向差值進行熵編碼。DCT系數(shù)的熵編碼第33頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六4.2.5MPEG-2視頻編碼器和解碼器MPEG-2視頻編碼器第34頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六MPEG-2視頻解碼器第35頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六美國1995年4月通過了ATSC(AdvancedTelevisionSystemCommittee)數(shù)字電視標準歐洲1995年，歐洲成立了DVB聯(lián)盟，共同制定數(shù)字電視的DVB標準：

DVB－S（Satellite）、DVB－C（Cable）、DVB－T（Terrestrial)日本1998年9月制訂ISDB-T(IntegratedServicesDigitalBroadcasting-Terrestrial)數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)標準，與歐洲的DVB-T類似中國2002年組建音視頻技術(shù)（AVS）標準工作組2006年視頻部分正式頒布為國家標準多極化的傳輸標準4.3ATSC數(shù)字電視制式第36頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六ATSC制的視頻格式4.3.1ATSC制概述水平×垂直有效像素幅型比60/59.94逐行60/59.94隔行30/29.97逐行24/29.97逐行1920×1080（方像素）16:9√√√1280×720（方像素）16:9√√√704×480（寬屏）16:9√√√√704×480（CCIR601）4:3√√√√640×480（VGA，方像素）4:3√√√√第37頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六系統(tǒng)分為三部分：信源編碼和壓縮、業(yè)務(wù)復用和傳送、射頻發(fā)送。第38頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六信源編碼和壓縮

視頻編碼和壓縮——MPEG-2 音頻編碼和壓縮——DolbyAC-3,(384Kb/s,5.1聲道) 輔助數(shù)據(jù)——條件接收（CA）等控制數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)復用和傳送把不同信息類型的比特流打成包給每一個包以唯一的標識符（ID）將視頻、音頻和輔助數(shù)據(jù)比特流包時分復用組合成傳送包（TSP）射頻發(fā)送對傳送流進行信道編碼和調(diào)制，形成用于發(fā)送的射頻信號調(diào)制系統(tǒng)的兩種模式： 8VSB調(diào)制的地面廣播模式(19Mb/s) 16VSB調(diào)制的有線高比特率模式(38Mb/s)第39頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六第40頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六4.3.2傳送層的功能和格式數(shù)字電視碼流有多個不同的層次和類型：ES、PES、PS、TS。ES（ElementaryStream）基本流，是直接從編碼器出來的數(shù)據(jù)流，可以是視頻數(shù)據(jù)流，音頻數(shù)據(jù)流，或其他編碼數(shù)據(jù)流。

PES（PacketizedElementaryStream）打包基本流，ES流經(jīng)過PES打包器之后，被轉(zhuǎn)換成PES包。PS（ProgramStream）節(jié)目流，是將一個或幾個具有公共時間基準的PES組合成的復用流。PS流比較適用于相對誤碼率小的傳輸環(huán)境中，如交互式多媒體環(huán)境和媒體存儲管理系統(tǒng)。TS（TransportStream）傳輸流，是有一個或幾個不同的PES經(jīng)傳輸流打包后組成的復合流。TS流更適合在有干擾或誤碼的環(huán)境中傳輸。第41頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六第42頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六PES包起始碼前綴比特流IDPES包長度PES包頭標志PES包頭長度PES包頭區(qū)（可變長度）PES包數(shù)據(jù)塊（可變長度）PES包頭標志（說明比特流特性的標識符）：加擾指示，優(yōu)先級指示，數(shù)據(jù)相配指示，有無版權(quán)，原版或復制，有無PTS（顯示時間標志）和DTS（解碼時間標志），包頭是否含時鐘基準，包頭是否含比特率，包頭是否含說明流來源的DSM(數(shù)字存儲媒體)模式的字段，是否有CRC（循環(huán)冗余校驗），是否有擴展段。PES包頭區(qū)（各段可選）：PTS/DTS，DSM模式，附加復制信息，擴展數(shù)據(jù)，填充字節(jié)PES包數(shù)據(jù)塊：有效負載數(shù)據(jù)，即來自相應(yīng)編碼器的一個連續(xù)的基本流。

第43頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六TS包固定長度（188字節(jié)）：包頭（4字節(jié)） 包同步，包識別（PID），連續(xù)計數(shù)，加擾控制等適配區(qū)（可變長度） 同步和定時——對27MHz系統(tǒng)時鐘（STC）周期性抽樣形成的節(jié)目時鐘基準(PSR)，每100ms至少傳送一次 基本流的隨機進入點指示——頻道切換用 本地節(jié)目插入指示有效負載數(shù)據(jù)（最多184字節(jié)）包頭適配區(qū)有效負載數(shù)據(jù)視頻音頻視頻音頻視頻音頻視頻……每一個新的PES包需要啟動一個新的TS包第44頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六4.3.3前向糾錯信道編碼

去信道能量擴散RS編碼交織卷積編碼8VSB調(diào)制傳送流包ATSC制信道編碼和調(diào)制RS編碼及其糾錯譯碼 RS（207，187），縮短的RS（255，235）187個信息字節(jié)20個校驗字節(jié)48個0+187個信息字節(jié)20個校驗字節(jié)1個同步字節(jié)第45頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六縮短的RS（255，235）對應(yīng)于域生成多項式：

中的元素由0和組成是的一個本原根。加法：模2加，即二進制異或運算乘法：第46頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六元素二進制十進制000000011000000102000001004000010008000100001600100000320100000064100000001280001110129第47頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六

校驗生成多項式：187個信息字節(jié)信息多項式：

校驗多項式：

20個校驗字節(jié)：B152165121121240185174A0BA信息字節(jié)RS(207,187)RS(207,187)編碼電路第48頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六RS(207,187)碼：碼字多項式：可糾正t=10個字節(jié)或80比特的誤碼無誤碼時c(x)能被g(x)整除，有誤碼時c(x)不能被g(x)整除，收端根據(jù)余式和商式確定誤碼的位置和樣式，實現(xiàn)糾錯譯碼。第49頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六卷積編碼及維特比譯碼基礎(chǔ)知識110001100/010/001/111/111/101/100/010/00M2M1y1y0x

0000000000

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1010101010101010000000010101011111111111111100011011用于ATSC制的1/2比率4狀態(tài)反饋卷積編碼器(a)編碼器結(jié)構(gòu)圖(b)狀態(tài)圖(c)格形圖

（4-52）

第50頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六

對于長度為L的bit序列，由于誤碼，存在條不同的可能路徑。從這些可能的不同路徑中找到編碼時走過的路徑，進而推算出編碼時的輸入bit。維特比譯碼從所產(chǎn)生的各種可能路徑中找出一條最大似然路徑，使沿著這條路徑得到的序列與接收的碼序列相同或差別最小。設(shè)格形圖上的序列為，接收到的幅度失真的碼序列為，其判決再生的序列為，則格形圖序列與接收序列之間差別測度：漢明距離（硬判決）若發(fā)送端將碼序列映射為電平序列，接收到的幅度失真的電平序列量化編碼為，格形圖上的數(shù)字序列為，則格形圖序列與接收序列之間的差別測度：歐幾里得距離（軟判決）ATSC制維特比譯碼采用軟判決，其最大似然路徑是歐幾里得距離為最小的路徑。第51頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六TCM-8VSB調(diào)制技術(shù)從格形圖上可以看出，在兩個狀態(tài)間至少需要3個時間段才有不同的編碼路徑，維特比譯碼從這些路徑中選擇與接收到的幅度失真電平序列歐幾里得距離為最小的路徑，從而實現(xiàn)糾錯譯碼。這些路徑之間的最小歐幾里得距離越大，信號的抗噪能力越強。ATSC制采用ASK調(diào)制（幅移鍵控調(diào)制）若將兩比特數(shù)據(jù)映射為4電平符號：Ai=-3,-1,1,3,分別調(diào)制4個不同幅度的高頻信號，稱為4ASK調(diào)制。直接映射時，最小歐幾里得距離為2，用平均功率歸一化的最小歐幾里得距離為D0=0.894，8ASK歸一化的最小歐幾里得距離為D0=0.436。ATSC制采用2/3比率的格形編碼，格形圖的歐幾里得自由距離為dfree=3D0=3×0.436=1.31。編碼增益G=20lg(1.31/0.894)=3.32dB第52頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六預編碼器格形編碼器DM2M1Z2Z1Z08VSB000-7001-5010-3011-1100+1101+3110+5111+78VSBX1X2Y1Y2Z1Z2Z0(a)

8VSB格形編碼器(a)格形編碼器、預編碼器和符號映射器；(b)格形圖(b)8電平符號映射器格形編碼器預編碼器00010001011010000000110111111001001100110111101100011011狀態(tài)第53頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六交織通過交織(interleaving)可使突發(fā)差錯分散為隨機差錯，以充分發(fā)揮糾錯編碼的作用。

段間卷積字節(jié)交織器：由I=52個分支組成，在第j(j=0,1,…,I-1)分支上設(shè)有容量為jM個字節(jié)的移位寄存器，M=4

N=IM=52×4=208

即4個切換周期正好是一個糾錯編碼包的長度。

交織器用參數(shù)描述，對于(208,52)交織器交織前同一數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)在交織后將分散到52個數(shù)據(jù)段中(一個糾錯編碼包對應(yīng)一個數(shù)據(jù)段)。段內(nèi)交織：是與格形編碼結(jié)合進行的，由每字節(jié)1位置切換的12個格形編碼器組成。第54頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六能量擴散（隨機化）改善傳輸頻譜特性隨機化電路是一個

16bit最大長度偽隨機碼發(fā)生器，其生成多項式為由它生成的偽隨機二進序列（PRBS,Pseudo-randomBinarySequence）與輸入碼流進行模2加，使數(shù)據(jù)隨機化。d0d1d2d7d3d4d5d6使能D0D1D2D7D3D4D5D6ATSC制的隨機化電路每個數(shù)據(jù)場的第一個數(shù)據(jù)段的段同步期間初始化F180H第55頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六VSB數(shù)據(jù)幀和頻譜隨機化RS編碼器交織器格形編碼器復用器導頻信號插入VSB調(diào)制器射頻上變頻器段同步場同步VSB發(fā)射機框圖65.38導頻抑制載波10.7ATSC制射頻信號頻譜第56頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六段同步場同步#1場同步#2數(shù)據(jù)+FEC數(shù)據(jù)+FEC313段313段828符號4數(shù)據(jù)段832符號（208字節(jié)）數(shù)據(jù)段同步數(shù)據(jù)段同步4符號4符號數(shù)據(jù)+FEC24.2ms24.2ms+5+3-1+1-3-5-7+7導頻1.251段（77.3um）PN511PN63PN63PN63模式保留符號率Rs=10.76MS/s有效負載數(shù)據(jù)率Rp=19.28Mb/sVSB數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)第57頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六4.4DVB制式4.4.1DVB制的視頻格式與接口水平×垂直有效像素幅型比50逐行60/59.94逐行25逐行25隔行30/29.9724/23.976逐行30隔行29.97隔行29.97/23.976逐行1440×115216:9√1920×108016:9√√√√√1920×103516:9√√√1280×72016:9√√√√720×5764:3/16:9√√√544480×5763524:3/16:9√√720×4804:3/16:9√√√√640×4804:3√√√√544480×4803524:3/16:9√√352×2884:3/16:9√352×2404:3/16:9√DVB制的視頻格式第58頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六DVB設(shè)備的接口（1）SPI

同步并行接口，用在設(shè)備相距較近的場合。它有11對信號線，并行地發(fā)送時鐘、數(shù)據(jù)（占8對信號線）和同步信號等。全部信號與時鐘同步，它的頻率隨傳送流的碼率而定。（2）SSI

同步串行接口，是同步并行接口的一種擴展。它的功能與SPI相當，只是在兩端進行了并串的正、反變換。這種接口使用的連接速率就是傳送流的碼率，傳輸介質(zhì)可以是電纜或光纖。SSI目前用得較少。（3）ASI

異步串行接口，傳輸介質(zhì)可以是電纜或光纖。它采用固定的連接速率（270Mbps）。第59頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六按DVB-T制采用的信道編碼和射頻信號形成的特點，它又被稱為編碼正交頻分復用（COFDM，CodedOrthogonalFrequencyDivisionMultiplex）多載波制式。采用“數(shù)據(jù)容器”模型，容納各類數(shù)據(jù)，在一個頻道內(nèi)實現(xiàn)準無誤碼傳輸。適應(yīng)8MHz頻道。系統(tǒng)具有單頻網(wǎng)運行能力。能夠克服來自采用相同頻率的鄰近發(fā)射機的類似回波的同頻道干擾。4.4.2DVB-T制概述第60頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六DVB-T系統(tǒng)功能框圖第61頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六4.4.3DVB-T的信道編碼能量擴散PRBS生成多項式為移位寄存器每8個MPEG-2數(shù)據(jù)包初始化一次，初始值為100101010000000。

外編碼DVB-T的外碼采用RS(204,188)碼，它是由RS(255,239)碼縮短而成的。

外交織數(shù)據(jù)流經(jīng)外碼編碼后送到卷積交織器進行字節(jié)交織。DVB-T采用(204,12)交織器，M=17，I=12，N=IM=204，交織深度為12個糾錯編碼包。

內(nèi)編碼基于1/2比率64狀態(tài)的基本卷積碼生成的收縮卷積碼

第62頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六基本卷積編碼器具有6個移位寄存器，每輸入1個比特輸出2個比特和：

卷積收縮碼圖樣和輸出序列

編碼比率r收縮圖樣輸出序列路徑的最小自由距離1/2X：1Y：1X1Y1102/3X：10Y：11X1Y1Y263/4X：101Y：110X1Y1Y2X355/6X：10101Y：11010X1Y1Y2X3Y4X547/8X：1000101Y：1111010X1Y1Y2Y3Y4X5Y6X73接收端使用1/2比率的維特比譯碼器，在被收縮的位置上插入一個特殊的符號“×”(=Don’tCare）。第63頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六內(nèi)交織x0,x1,x2,…解復用符號交織比特交織I0比特交織I1比特交織I2比特交織I3b0,0,b0,1,…b1,0,b1,1,…b2,0,b2,1,…b3,0,b3,1,…a0,0,a0,1,…a1,0,a1,1,…a2,0,a2,1,…a3,0,a3,1,…y0,y1,…映射I0,I1,…Q0,Q1,…非分層16-QAM的內(nèi)交織和映射方框圖比特交織：

符號交織：

2K模式：

8K模式：

QPSK：v=216-QAM：v=464-QAM：v=6

第64頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六QPSK和QAM調(diào)制QPSK調(diào)制：一個符號包含2bit即映射到星座圖生成4種相位不同但幅度相同的調(diào)制載波：、、稱為四相鍵控調(diào)制即QPSK。若原始數(shù)字序列的碼率為R，則經(jīng)QPSK調(diào)制后的符號率為R/2，提高了信號傳輸?shù)男省?/p>

11-1-100100111IqQq（對應(yīng)y0,q）（對應(yīng)y1,q）QPSK星座圖（bit順序y0,q

y1,q）第65頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六11-1-10011101101111111IqQq（對應(yīng)y0,q

y2,q）（對應(yīng)y1,q

y3,q）均勻16-QAM星座圖（bit順序y0,q

y1,q

y2,q

y3,q）3-3-33101010001001110111001110001000000001010101100100M-QAM調(diào)制：一個符號包含bit，M種符號對應(yīng)星座圖上的M個點

和分別對正交的載波調(diào)制，生成M種不同相位或不同幅度的調(diào)制載波，稱為M正交幅度調(diào)制即M-QAM若原始數(shù)字序列的碼率為R，則經(jīng)M-QAM調(diào)制后的符號率為。M越大傳輸效率越高，但在相同的信號平均功率S下，星座點的最小歐氏距離越小，抗誤碼性能越差。

第66頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六4.4.4COFDM信號的形成與傳輸在多徑傳播下，當多徑延時τ較大時，相關(guān)帶寬△f=1/τ可能小于信號帶寬，造成頻率選擇性衰落，產(chǎn)生嚴重的碼間干擾。正交頻分復用（OFDM，Or