DVB數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)和DTMB國標(biāo)

第十二課DVB數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)與DTMB國家標(biāo)準(zhǔn)

.5.15.第1頁12.1DVB數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)12.1.1MEPG-2系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)在DVB中實施

DVB數(shù)字廣播系統(tǒng)是歐洲標(biāo)準(zhǔn)，包含DVB-C\DVB-T\DVB-S,這些標(biāo)準(zhǔn)是由ETSI（歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會）制訂，其中最先參數(shù)規(guī)范是演播室參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)和信源編碼標(biāo)準(zhǔn)。第2頁12.1.2DVB-S信道編碼與調(diào)制系統(tǒng)1．DVB-S介紹

DVB-S是1994年12月由ETSI(歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會)制訂標(biāo)準(zhǔn)。DVB-S系統(tǒng)定義了從MPEG-2復(fù)用器輸出到衛(wèi)星傳輸通道特征，總體上分成信道編碼和高頻調(diào)制兩大部分。系統(tǒng)功效框圖如圖12-1所表示，左邊部分為MPEG-2信源編碼和復(fù)用，右邊是信道編碼和高頻調(diào)制部分。第3頁圖12-1DVB-S系統(tǒng)功效框圖第4頁2．復(fù)用適配和能量擴散 輸入TS流是188字節(jié)包，其中第一個字節(jié)是同時字節(jié)(SYNC)。在DVB-S中，對TS流包處理如圖12-2所表示。第5頁圖12-2TS流包加擾和RS編碼第6頁3．外碼編碼外碼編碼即是RS編碼，是在每188字節(jié)后加入16字節(jié)RS碼(204，188，t=8)，參見圖12-2(b)。

4．外交織

為提供抗突發(fā)干擾能力，在RS編碼后采取字節(jié)為單元交織，稱為字節(jié)交織或外交織，交織深度I=12字節(jié)。第7頁5．卷積內(nèi)編碼

內(nèi)碼編碼與外碼編碼相結(jié)合，組成了DVB-S中級聯(lián)編碼，它增強了信道糾錯能力，有利于抗御衛(wèi)星廣播信道傳輸中干擾影響。 內(nèi)碼編碼與外碼編碼相結(jié)合，組成了DVB-S中級聯(lián)編碼，它增強了信道糾錯能力，有利于抗御衛(wèi)星廣播信道傳輸中干擾影響。第8頁6．收縮卷積碼和基帶成形

基帶卷積輸出X，Y輸入至收縮卷積碼電路，實現(xiàn)2/3或3/4等編碼效率，而后再使該串行序列經(jīng)串/并變換電路形成I，Q兩路并行輸出。7．誤碼性能要求

衛(wèi)星接收端有確定誤碼性能要求，以確保接收信號質(zhì)量。在傳輸信道中，對于出現(xiàn)相加性白高斯噪聲(AWGN)引發(fā)信號質(zhì)量下降，通常以Eb/N0進行衡量。第9頁7．可用比特率與轉(zhuǎn)換器帶寬關(guān)系 一個衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器能以QPSK調(diào)制方式傳輸可用比特率值，除了決定于可選取不一樣值內(nèi)碼編碼率外，愈加決定于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器本身帶寬。第10頁

由上面所述能夠看出，DVB-S特點在于衛(wèi)星信道帶寬大(>24MHz)，但轉(zhuǎn)發(fā)器輻射功率不高(十幾瓦至一百多瓦)，傳輸信道質(zhì)量不夠高(傳輸路徑遠(yuǎn)，尤其是易于受雨衰影響)。所以，為確保接收可靠而采取了調(diào)制效率較低、抗干擾能力強QPSK調(diào)制。第11頁12.1.3DVB-C信道編碼與調(diào)制系統(tǒng)1．DVB-C介紹

DVB-C歐洲標(biāo)準(zhǔn)是由ETSI(歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會)于1994年12月制訂，標(biāo)準(zhǔn)編號為ETS300429。

DVB-C系統(tǒng)定義了有線數(shù)字電視廣播系統(tǒng)功效塊組成，它使MPEG-2基帶數(shù)字電視信號與有線信道特征相匹配。第12頁正交振幅調(diào)制（QAM）是一個幅度和相位聯(lián)合鍵控（APK）調(diào)制方式。它能夠提升系統(tǒng)可靠性，且能取得較高信息頻帶利用率，是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛一個數(shù)字調(diào)制方式。正交振幅調(diào)制是用兩路獨立基帶數(shù)字信號對兩個相互正交同頻載波進行抑制載波雙邊帶調(diào)制，利用已調(diào)信號在同一帶寬內(nèi)頻譜正交性質(zhì)來實現(xiàn)兩路并行數(shù)字信息傳輸。第13頁2．DVB-C信道編碼與DVB-S共通部分 由圖12-3可見，發(fā)送端框圖中前4個方框是與DVB-S一樣。3．字節(jié)到m位符號變換

DVB-C中，符號交織(交織深度I=12字節(jié))之后沒有級聯(lián)卷積編碼，也即只有外編碼而無內(nèi)編碼，原因在于有線信道質(zhì)量很好，無須將FEC做得復(fù)雜化。第14頁圖12-3DVB-C前端與接收端框圖第15頁4．不一樣M值MQAM星座圖圖12-4所表示為MQAM星座圖，它們實現(xiàn)都基于圖12-3所表示符號變換框圖。第16頁圖7-1464QAM調(diào)制星座圖圖12-4MQAM信號星座圖第17頁在數(shù)字電視地面、有線、衛(wèi)星傳輸方式中，數(shù)字電視地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)環(huán)境最為復(fù)雜，也因其技術(shù)要求最高、受眾廣而備受關(guān)注。地面系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作也十分主要。第18頁12.1.4DVB-T采取地面廣播進行傳輸數(shù)字電視系統(tǒng)1地面廣播標(biāo)準(zhǔn)歐洲采取以COFDM為關(guān)鍵技術(shù)DVB-T/H標(biāo)準(zhǔn)；美國大聯(lián)盟組織提出以8VSB為關(guān)鍵技術(shù)ATSC標(biāo)準(zhǔn)；日本提出以BST-OFDM為關(guān)鍵技術(shù)ISDB-T標(biāo)準(zhǔn)；我國采取自主研制DTMB技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。第19頁2地面數(shù)字電視系統(tǒng)組成地面數(shù)字電視系統(tǒng)主要由前端系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)組成。第20頁第21頁第22頁圖12-5基于IFFT/FFTOFDM系統(tǒng)第23頁第24頁3國內(nèi)經(jīng)過多年探索和競爭，也推出了中國自主知識產(chǎn)權(quán)數(shù)字地面電視技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：清華大學(xué)提出以TDS-OFDM時域同時正交頻分復(fù)用為關(guān)鍵技術(shù)DMB-T/TH標(biāo)準(zhǔn)和上海交通大學(xué)基于VSB單載波殘留邊帶調(diào)制技術(shù)ADTB-T(先進數(shù)字電視廣播-地面標(biāo)準(zhǔn))。當(dāng)前，地面無線數(shù)字電視國家標(biāo)準(zhǔn)融合了上海交通大學(xué)單載波和清華大學(xué)多載波方案。第25頁第26頁12.1.5DVB廣播電視傳輸系統(tǒng)幾個概念

1比特率和波特率比特率是指二元數(shù)字碼流信息傳輸速率，表示每秒可傳輸多少個二元比特，單位是bie/s。波特率是指三元及三元以上數(shù)字碼流信息傳輸速率，單位是band/s,表示每秒可傳輸多少個多元碼字。第27頁2頻譜效率頻譜效率指傳輸信道中每赫茲帶寬能夠傳輸比特率。64QAM頻譜效率高達6bit/s/Hz。3滾降系數(shù)升余弦滾降信號最大帶寬超出對應(yīng)理想低通信號帶寬（1/2）T部分，與對應(yīng)理想低通信號帶寬（1/2）T百分比稱為滾降系數(shù)。工程中滾降系數(shù)大多取0.35.第28頁4誤碼率誤碼率指在經(jīng)過系統(tǒng)傳輸后，發(fā)生錯誤碼字占信源發(fā)送出總碼字?jǐn)?shù)百分比。通常以10（k=1,2,3…）形式表示；

5信噪比S/N、載噪比C/N信噪比S/N是指傳輸信號平均功率S與噪聲平均功率N之比，以對數(shù)表示；載噪比C/N是指已經(jīng)調(diào)制信號平均功率C與噪聲平均功率N之比，以對數(shù)表示；-k第29頁12.2地面數(shù)字電視國家標(biāo)準(zhǔn)DTMB技術(shù)介紹12.2.1國家標(biāo)準(zhǔn)DTMB技術(shù)方案及性能指標(biāo)國家標(biāo)準(zhǔn)DTMB提供地面數(shù)字多媒體業(yè)務(wù)包含HDTV、音頻、視頻、數(shù)據(jù)廣播和交互多媒體等，主要特征包含：★高信息容量：為HDTV節(jié)目提供大于24Mb/s單信道碼率。

第30頁★高度靈活操作模式：經(jīng)過選擇不一樣調(diào)制方式和地址信息，系統(tǒng)能夠支持固定、便攜、步行或高速移動接收。

★高度靈活頻率規(guī)劃和覆蓋區(qū)域：使用單頻網(wǎng)和同頻道覆蓋擴展器/縫隙填充器概念，經(jīng)過選擇不一樣保護間隔工作模式可構(gòu)建16公里和36公里覆蓋范圍單頻網(wǎng)。

第31頁

★支持不一樣應(yīng)用：HDTV、SDTV、數(shù)據(jù)廣播、互聯(lián)網(wǎng)、消息傳送等。

★支持多個傳送/網(wǎng)路協(xié)議，比如MPEG2和IP

協(xié)議集。易于與其它廣播和通信系統(tǒng)連接。

★在OFDM

調(diào)制系統(tǒng)（TDS-OFDM）中實現(xiàn)了先進信道編碼和時域信道預(yù)計/同時方案，降低了系統(tǒng)C/N門限，方便降低發(fā)射功率，從而降低對現(xiàn)有模擬電視節(jié)目標(biāo)干擾。

★支持便攜終端低功耗模式。

★支持各種工作模式第32頁傳輸速率可選范圍5.414～32.486Mbps；調(diào)制方式可選QPSK、16QAM、64QAM；保護間隔可選55.6ms、125ms；內(nèi)碼碼率可選0.4、0.6、0.8。第33頁12.2.2國家標(biāo)準(zhǔn)DTMB方案國家標(biāo)準(zhǔn)DTMB傳輸系統(tǒng)采取了創(chuàng)新時域同時正交頻分復(fù)用（TDS－OFDM）單多載波調(diào)制方式。這種調(diào)制方式，主要針對地面數(shù)字多媒體電視廣播傳輸信道線性時變寬帶傳輸信道特征（頻域選擇性與時域選擇性同時存在傳輸信道）所設(shè)計。因為TDS－OFDM適合用于含有多徑干擾和多普勒頻移傳輸信道，所以其一樣適合用于地面數(shù)字多媒體電視廣播以外其它寬帶傳輸系統(tǒng)。

第34頁12.2.3國家標(biāo)準(zhǔn)DTMB方案組成電視節(jié)目或數(shù)據(jù)、文本、圖片、語音等多媒體信息經(jīng)過信源編碼、信道編碼后，經(jīng)過一個或一個以上發(fā)射機發(fā)射出去，覆蓋一定區(qū)域。

圖12-6國家標(biāo)準(zhǔn)DTMB方案組成第35頁

國家標(biāo)準(zhǔn)DTMB傳輸系統(tǒng)采取了創(chuàng)新時域同時正交頻分復(fù)用（TDS－OFDM）單多載波調(diào)制方式。這種調(diào)制方式，主要針對地面數(shù)字多媒體電視廣播傳輸信道線性時變寬帶傳輸信道特征（頻域選擇性與時域選擇性同時存在傳輸信道）所設(shè)計。因為TDS－OFDM適合用于含有多徑干擾和多普勒頻移傳輸信道，所以其一樣適合用于地面數(shù)字多媒體電視廣播以外其它寬帶傳輸系統(tǒng)。

第36頁12.2.4國家標(biāo)準(zhǔn)DTMB方案關(guān)鍵點（1）創(chuàng)新TDS-OFDM調(diào)制

國家標(biāo)準(zhǔn)DTMB系統(tǒng)采取了TDS-OFDM，其特點是同時頭采取了偽隨機序列，在每個OFDM保護間隔周期性地插入時域正交編碼幀同時序列。

第37頁（2）原創(chuàng)數(shù)字電視廣播幀結(jié)構(gòu)圖12-7國家標(biāo)準(zhǔn)DTMB分級幀結(jié)構(gòu)第38頁圖12-8幀結(jié)構(gòu)第39頁為了實現(xiàn)快速穩(wěn)定同時，國家標(biāo)準(zhǔn)DTMB采取了分級幀結(jié)構(gòu)，如圖12-7、12-8所表示，它含有周期性，而且能夠和絕對時間同時。幀結(jié)構(gòu)基本單元稱為信號幀，225個信號幀定義為一個幀群，480個幀群定義為一個超幀。幀結(jié)構(gòu)頂層稱為日幀，由超幀組成。

第40頁信號幀幀體采取多載波調(diào)制方式或單載波調(diào)制方式，幀體子載波數(shù)為3780或者為1。子載波數(shù)為3780時，相鄰子載波間隔為2kHz,每個子載波符號采取MQAM調(diào)制。

第41頁第42頁圖12-9濾波器幅度響應(yīng)第43頁第44頁（3）原創(chuàng)廣播同時傳輸技術(shù)

PN序列除了作為OFDM塊保護間隔以外，在接收端還能夠被用做信號幀幀同時、載波恢復(fù)與自動頻率跟蹤、符號時鐘恢復(fù)、信道預(yù)計等用途。第45頁理論和實踐已經(jīng)證實，含有零填充保護間隔OFDM與含有循環(huán)前綴保護間隔OFDM（比如DVB-TCOFDM）在理論上是等價。第46頁12.2.5DTMB技術(shù)特點國家標(biāo)準(zhǔn)DTMB以時域正交頻分復(fù)用（TDS-OFDM）調(diào)制技術(shù)為關(guān)鍵，形成了自有知識產(chǎn)權(quán)體系，含有自己鮮明技術(shù)特點：1OFDM調(diào)制時域同時技術(shù)

在OFDM系統(tǒng)中同時設(shè)置是最主要步驟之一，也是OFDM系統(tǒng)最主要創(chuàng)新焦點。

第47頁

在歐洲D(zhuǎn)VB-TC-OFDM中，系統(tǒng)同時是經(jīng)過在頻域OFDM符號中插入導(dǎo)頻而實現(xiàn)，即采取頻域同時技術(shù)。國家標(biāo)準(zhǔn)DTMB采取了稱為PN序列填充時域同時正交頻分復(fù)用（TDS-OFDM）技術(shù)，將PN序列填充傳統(tǒng)OFDM保護間隔作為幀頭，因為此幀頭信號已知，能夠在接收端被去除，所以等同為零填充保護間隔。同時，PN序列作為同時序列，又被用于實現(xiàn)同時。而且，在接收端可用該PN序列經(jīng)過相關(guān)計算估算出無線信道時域沖擊響應(yīng)時間。

第48頁2OFDM調(diào)制保護間隔新定義

在OFDM系統(tǒng)中，OFDM信號結(jié)構(gòu)是塊結(jié)構(gòu)，每個信號塊稱為OFDM符號，它在時域中由兩部分組成:一個是數(shù)據(jù)部分，另一個是保護間隔。OFDM信號塊數(shù)據(jù)部分是在頻率域定義，為了抗多徑干擾必須有保護間隔，保護間隔長度普通大于傳輸多徑信號傳輸延時。

第49頁3與絕對時間同時分層幀結(jié)構(gòu)

國家標(biāo)準(zhǔn)DTMB采取獨具特色分層復(fù)幀結(jié)構(gòu)。這種分層幀結(jié)構(gòu)，能夠在物理層為單頻網(wǎng)提供與TS流對應(yīng)秒同時時鐘，便于單頻組網(wǎng)；能夠與按日歷日為周期廣播節(jié)目表相配合，便于進行定時接收。第50頁4傳輸效率或頻譜效率高

歐洲D(zhuǎn)VB-TC-OFDM用10%子載波傳送用于同時和信道預(yù)計等導(dǎo)頻信號，同時存在循環(huán)前綴保護間隔，而TDS-OFDM將時間保護間隔同時用于傳輸信道預(yù)計信號，所以DVB-T系統(tǒng)傳輸效率只能到達國家標(biāo)準(zhǔn)DTMB系統(tǒng)90%。

第51頁5抗多徑干擾能力強

多載波系統(tǒng)和單載波系統(tǒng)相比，OFDM系統(tǒng)含有抗多徑干擾能力，抵抗多徑干擾大小等于其保護間隔長度。第52頁6信道預(yù)計性能良好

TDS-OFDM信道預(yù)計性能優(yōu)于C-OFDM。這是因為TDS-OFDM用于信道預(yù)計PN序列含有20dB左右擴頻增益，同時又沒有C-OFDM做信道預(yù)計時特有插值誤差。第53頁7適于移動接收

移動接收產(chǎn)生了多普勒效應(yīng)和遮擋干擾，使傳輸