DVB数字视频广播系统和DTMB国标.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十二课,DVB,数字视频广播系统与,DTMB,国家标准,.5.15.,第1页,12.1,DVB,数字视频广播系统,12.1.1,MEPG,-2,系统标准在,DVB,中实施,DVB,数字广播系统是欧洲标准，包含,DVB-CDVB-TDVB-S,这些标准是由,ETSI,（欧洲电信标准学会）制订，其中最先参数规范是演播室参数标准和信源编码标准。,第2页,12.1.2,DVB,-,S,信道编码与调制系统,1,DVB,-,S,介绍,DVB,-,S,是,1994,年,12,月由,ETSI,(,欧洲电信标准学会,),制订标准。,DVB,-,S,系统定义了从,MPEG,-2,复用器输出到卫星传输通道特征，总体上分成信道编码和高频调制两大部分。系统功效框图如图,12-1,所表示，左边部分为,MPEG,-2,信源编码和复用，右边是信道编码和高频调制部分。,第3页,图,12-1,DVB,-,S,系统功效框图,第4页,2,复用适配和能量扩散,输入,TS,流是,188,字节包，其中第一个字节是同时字节,(,SYNC,),。在,DVB,-,S,中，对,TS,流包处理如图,12-2,所表示。,第5页,图,12-2,TS,流包加扰和,RS,编码,第6页,3,外码编码,外码编码即是,RS,编码，是在每,188,字节后加入,16,字节,RS,码,(204,，,188,，,t,=8),，参见图,12-2(,b,),。,4,外交织,为提供抗突发干扰能力，在,RS,编码后采取字节为单元交织，称为字节交织或外交织，交织深度,I,=12,字节。,第7页,5,卷积内编码,内码编码与外码编码相结合，组成了,DVB,-,S,中级联编码，它增强了信道纠错能力，有利于抗御卫星广播信道传输中干扰影响。,内码编码与外码编码相结合，组成了,DVB,-,S,中级联编码，它增强了信道纠错能力，有利于抗御卫星广播信道传输中干扰影响。,第8页,6,收缩卷积码和基带成形,基带卷积输出,X,，,Y,输入至收缩卷积码电路，实现,2/3,或,3/4,等编码效率，而后再使该串行序列经串,/,并变换电路形成,I,，,Q,两路并行输出。,7,误码性能要求,卫星接收端有确定误码性能要求，以确保接收信号质量。在传输信道中，对于出现相加性白高斯噪声,(,AWGN,),引发信号质量下降，通常以,E,b,/,N,0,进行衡量。,第9页,7,可用比特率与转换器带宽关系,一个卫星转发器能以,QPSK,调制方式传输可用比特率值，除了决定于可选取不一样值内码编码率外，愈加决定于卫星转发器本身带宽。,第10页,由上面所述能够看出，,DVB,-,S,特点在于卫星信道带宽大,(24,MHz,),，但转发器辐射功率不高,(,十几瓦至一百多瓦,),，传输信道质量不够高,(,传输路径远，尤其是易于受雨衰影响,),。所以，为确保接收可靠而采取了调制效率较低、抗干扰能力强,QPSK,调制。,第11页,12.1.3,DVB,-,C,信道编码与调制系统,1,DVB,-,C,介绍,DVB,-,C,欧洲标准是由,ETSI,(,欧洲电信标准学会,),于,1994,年,12,月制订，标准编号为,ETS,300 429,。,DVB,-,C,系统定义了有线数字电视广播系统功效块组成，它使,MPEG,-2,基带数字电视信号与有线信道特征相匹配。,第12页,正交振幅调制（,QAM,）是一个幅度和相位联合键控（,APK,）调制方式。它能够提升系统可靠性，且能取得较高信息频带利用率，是当前应用较为广泛一个数字调制方式。,正交振幅调制是用两路独立基带数字信号对两个相互正交同频载波进行抑制载波双边带调制，利用已调信号在同一带宽内频谱正交性质来实现两路并行数字信息传输。,第13页,2,DVB,-,C,信道编码与,DVB,-,S,共通部分,由图,12-3,可见，发送端框图中前,4,个方框是与,DVB,-,S,一样。,3,字节到,m,位符号变换,DVB,-,C,中，符号交织,(,交织深度,I,=12,字节,),之后没有级联卷积编码，也即只有外编码而无内编码，原因在于有线信道质量很好，无须将,FEC,做得复杂化。,第14页,图,12-3,DVB,-,C,前端与接收端框图,第15页,4,不一样,M,值,MQAM,星座图,图,12-4,所表示为,M,QAM,星座图，它们实现都基于图,12-3,所表示符号变换框图。,第16页,图,7-14 64,QAM,调制星座图,图,12-4 MQAM,信号星座图,第17页,在,数字电视,地面、有线、卫星传输方式中，数字电视地面传输系统环境最为复杂，也因其技术要求最高、受众广而备受关注。,地面系统,标准化工作也十分主要。,第18页,12.1.4 DVB-T,采取地面广播进行传输数字电视系统,1,地面广播标准,欧洲采取以,COFDM,为关键技术,DVB-T/H,标准；,美国大联盟组织提出以,8VSB,为关键技术,ATSC,标准；,日本提出以,BST-OFDM,为关键技术,ISDB-T,标准；,我国采取自主研制,DTMB,技术标准。,第19页,2,地面数字电视系统组成,地面数字电视系统主要由前端系统、发射系统和接收系统组成。,第20页,第21页,第22页,图,12-5,基于,IFFT/FFT,OFDM,系统,第23页,第24页,3,国内经过多年探索和竞争，也推出了中国自主知识产权数字地面电视技术标准：清华大学提出以,TDS-OFDM,时域同时正交频分复用为关键技术,DMB-T/TH,标准和上海交通大学基于,VSB,单载波残留边带调制技术,ADTB-T(,先进数字电视广播,-,地面标准,),。,当前，地面无线数字电视国家标准融合了上海交通大学单载波和清华大学多载波方案。,第25页,第26页,12.1.5 DVB,广播电视传输系统几个概念,1,比特率和波特率,比特率是指二元数字码流信息传输速率，表示每秒可传输多少个二元比特，单位是,bie/s,。,波特率是指三元及三元以上数字码流信息传输速率，单位是,band/s,表示每秒可传输多少个多元码字。,第27页,2,频谱效率,频谱效率指传输信道中每赫兹带宽能够传输比特率。,64QAM,频谱效率高达,6bit/s/Hz,。,3,滚降系数,升余弦滚降信号最大带宽超出对应理想低通信号带宽（,1/2,）,T,部分，与对应理想低通信号带宽（,1/2,）,T,百分比称为滚降系数。工程中滚降系数大多取,0.35.,第28页,4,误码率,误码率指在经过系统传输后，发生错误码字占信源发送出总码字数百分比。,通常以,10,（,k=1,2,3,）形式表示；,5,信噪比,S/N,、载噪比,C/N,信噪比,S/N,是指传输信号平均功率,S,与噪声平均功率,N,之比，以对数表示；,载噪比,C/N,是指已经调制信号平均功率,C,与噪声平均功率,N,之比，以对数表示；,-k,第29页,12.2,地面数字电视国家标准,DTMB,技术介绍,12.2.1,国家标准,DTMB,技术方案及性能指标,国家标准,DTMB,提供地面数字,多媒体,业务包含,HDTV,、音频、视频、数据广播和交互多媒体等，主要特征包含：,高信息容量：为,HDTV,节目提供大于,24Mb/s,单信道码率。,第30页,高度灵活操作模式：经过选择不一样调制方式和地址信息，系统能够支持固定、便携、步行或高速移动接收。高度灵活频率规划和覆盖区域：使用单频网和同频道覆盖扩展器,/,缝隙填充器概念，经过选择不一样保护间隔工作模式可构建,16,公里和,36,公里覆盖范围单频网。,第31页,支持不一样应用：,HDTV,、,SDTV,、数据广播、,互联网,、消息传送等。,支持多个传送,/,网路协议，比如,MPEG2,和,IP,协议集。易于与其它广播和通信系统连接。在,OFDM,调制系统（,TDS-OFDM,）中实现了先进信道编码和时域信道预计,/,同时方案，降低了系统,C/N,门限，方便降低发射功率，从而降低对现有模拟电视节目标干扰。支持便携终端低功耗模式。支持各种工作模式,第32页,传输速率可选范围,5.414,32.486 Mbps,；调制方式可选,QPSK,、,16QAM,、,64QAM,；保护间隔可选,55.6ms,、,125ms,；内码码率可选,0.4,、,0.6,、,0.8,。,第33页,12.2.2,国家标准,DTMB,方案,国家标准,DTMB,传输系统采取了创新时域同时正交频分复用（,TDS,OFDM,）单多载波调制方式。这种调制方式，主要针对地面数字多媒体电视广播传输信道线性时变宽带传输信道特征（频域选择性与时域选择性同时存在传输信道）所设计。因为,TDS,OFDM,适合用于含有多径干扰和多普勒频移传输信道，所以其一样适合用于地面数字多媒体电视广播以外其它宽带传输系统。,第34页,12.2.3,国家标准,DTMB,方案组成,电视节目或数据、文本、图片、语音等多媒体信息经过信源编码、信道编码后，经过一个或一个以上发射机发射出去，覆盖一定区域。,图,12-6,国家标准,DTMB,方案组成,第35页,国家标准,DTMB,传输系统采取了创新时域同时正交频分复用（,TDS,OFDM,）,单,多载波调制,方式。这种调制方式，主要针对地面数字多媒体电视广播传输信道线性时变,宽带,传输信道特征（频域选择性与时域选择性同时存在传输信道）所设计。因为,TDS,OFDM,适合用于含有多径干扰和多普勒频移传输信道，所以其一样适合用于地面数字多媒体电视广播以外其它宽带传输系统。,第36页,12.2.4,国家标准,DTMB,方案关键点,（,1,）创新,TDS-OFDM,调制国家标准,DTMB,系统采取了,TDS-OFDM,，其特点是同时头采取了伪随机序列，在每个,OFDM,保护间隔周期性地插入时域正交编码帧同时序列。,第37页,（,2,）原创,数字电视,广播帧结构,图,12-7,国家标准,DTMB,分级帧结构,第38页,图,12-8,帧结构,第39页,为了实现快速稳定同时，国家标准,DTMB,采取了分级帧结构，如图,12-7,、,12-8,所表示，它含有周期性，而且能够和绝对时间同时。帧结构基本单元称为信号帧，,225,个信号帧定义为一个帧群，,480,个帧群定义为一个超帧。帧结构顶层称为日帧，由超帧组成。,第40页,信号帧帧体采取多载波调制方式或单载波调制方式，帧体子载波数为,3780,或者为,1,。子载波数为,3780,时，相邻子载波间隔为,2 kHz,每个子载波符号采取,MQAM,调制。,第41页,第42页,图,12-9,滤波器幅度响应,第43页,第44页,（,3,）原创广播同时传输技术,PN,序列除了作为,OFDM,块保护间隔以外，在接收端还能够被用做信号帧帧同时、载波恢复与自动频率跟踪、符号时钟恢复、信道预计等用途。,第45页,理论和实践已经证实，含有零填充保护间隔,OFDM,与含有循环前缀保护间隔,OFDM,（比如,DVB-T,COFDM,）在理论上是等价。,第46页,12.2.5 DTMB,技术特点,国家标准,DTMB,以时域正交频分复用（,TDS-,OFDM,）调制技术为关键，形成了自有知识产权体系，含有自己鲜明技术特点：,1 OFDM,调制时域同时技术在,OFDM,系统中同时设置是最主要步骤之一，也是,OFDM,系统最主要创新焦点。,第47页,在欧洲,DVB-T,C-OFDM,中，系统同时是经过在频域,OFDM,符号中插入导频而实现，即采取频域同时技术。国家标准,DTMB,采取了称为,PN,序列填充时域同时正交频分复用（,TDS-OFDM,）技术，将,PN,序列填充传统,OFDM,保护间隔作为帧头，因为此帧头信号已知，能够在接收端被去除，所以等同为零填充保护间隔。同时，,PN,序列作为同时序列，又被用于实现同时。而且，在接收端可用该,PN,序列经过相关计算估算出无线信道时域冲击响应时间。,第48页,2 OFDM,调制保护间隔新定义在,OFDM,系统中，,OFDM,信号结构是块结构，每个信号块称为,OFDM,符号，它在时域中由两部分组成,:,一个是数据部分，另一个是保护间隔。,OFDM,信号块数据部分是在频率域定义，为了抗多径干扰必须有保护间隔，保护间隔长度普通大于传输多径信号传输延时。,第49页,3,与绝对时间同时分层帧结构国家标准,DTMB,采取独具特色分层复帧结构。这种分层帧结构，能够在物理层为单频网提供与,TS,流对应秒同时时钟，便于单频组网；能够与按日历日为周期广播节目表相配合，便于进行定时接收。,第50页,4,传输效率或频谱效率高欧洲,DVB-T C-OFDM,用,10%,子载波传送用于同时和信道预计等导频信号，同时存在循环前缀保护间隔，而,TDS-OFDM,将时间保护间隔同时用于传输信道预计信号，所以,DVB-T,系统传输效率只能到达国家标准,DTMB,系统,90%,。,第51页,5,抗多径干扰能力强多载波系统和单载波系统相比，,OFDM,系统含有抗多径干扰能力，抵抗多径干扰大小等于其保护间隔长度。,第52页,6,信道预计性能良好,TDS-OFDM,信道预计性能优于,C-OFDM,。这是因为,TDS-OFDM,用于信道预计,PN,序列含有,20dB,左右扩频增益，同时又没有,C-OFDM,做信道预计时特有插值误差。,第53页,7,适于移动接收,移动接收产生了多普勒效应和遮挡干扰，使传输信道含有随时间改变特征（时变特征）。,C-OFDM,在移动情况下，要考虑,4,个,OFDM,符号信道改变影响，而,TDS-OFDM,只需考虑,1,个,OFDM,符号信道改变影响。测试结果证实，国家标准,DTMB,系统高清电视移动接收性能居国际领先水平。,第54页,8.,系统同时快,TDS-OFDM,同时时间约为,1,毫秒，而,C-OFDM,同时技术实现复杂，同时时间为几十毫秒左右。,第55页,9.,易于构筑单频网,DVB-T,在,MPEG,码流层进行单频网同时，其实现技术比较复杂。国家标准,DTMB,帧结构以整秒为单位，能够在传输物理层对单频网进行同时，实现设备简单，建网成本低。,第56页,5月7月，国家数字电视系统测试试验室对以TDS-OFDM技术为基础国家标准DTMB样机进行了测试，测试结果表明，主要系统性能指标超越欧洲DVB-T系统。,第57页,经过长久技术创新，,DTMB,整体性能超出了地面数字电视已经有国际标准。相比于商用化推广最为成功,DVB-T,系统，其快速捕捉和同时跟踪更稳健；系统频谱利用效率改进超出,10%,；支持单天线高清电视移动接收；移动性能更加好；系统信噪比门限改进靠近,50%,，覆盖性能更加好；抗脉冲干扰能力更强。但此优势并非一成不变，欧洲第二代地面视频,广播系统,DVB-T2,出现使,DTMB,在信噪比门限及抗脉冲干扰能力方面优势不复存在。,DTMB,只有坚持技术创新才能继续保持我们这数字电视领域领先地位。,第58页,