数字电视传输和数字视频广播系统.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,第,6,章,数字电视传输,单击此处编辑母版标题样式,第,6,章,数字电视传输,数字电视原理,主讲人：赵艳杰,西安电子科技大学出版社,内蒙古大学电子信息工程学院,数字电视传输和数字视频广播系统,第1页,6.1,数字电视传输系统,6.2,能量扩散、纠错编码、,数据交织和解交织、格状编码（,TCM,）,6.3,美国,ATSC,数字电视系统,6.4 DVB,数字视频广播系统,6.5 ISDB-T,数字电视系统,6.6,我国,DMB-T,标准,第,6,章,数字电视传输,和数字视频广播系统,数字电视传输和数字视频广播系统,第2页,6.1,数字电视传输系统,数字电视信号是一个数字信号，数字电视传输系统归属于数字通信系统范筹，遵照数字通信系统普通规律。,一,.,数字通信系统,数字通信系统组成如图,6.1.1,所表示。整个通信系统包含信源部分、信道部分和信宿部分。信源部分主要由信源编码组成，信道部分主要由信道编码、传输线路,(,也简称信道,),、信道解码组成，信宿部分主要由信源解码组成。,在数字电视传输系统中，信源部分又可细分为数字视频信源压缩编码、数字音频信源压缩编码、数据编码、节目流多路复用、传输流多路复用等，如图,6.1.2,所表示。,数字电视传输和数字视频广播系统,第3页,图,6.1.1,数字通信系统组成,数字电视传输和数字视频广播系统,第4页,图,6.1-1,数字电视广播系统组成框图,数字电视传输和数字视频广播系统,第5页,节目流多路复用是将数字,视频信源,压缩编码、数字音频信源压缩编码、数据编码三种信号复用在一起成为节目流。传输流多路复用是将多个节目流复用在一起形成传输流。,图,6.1.2,信源部分组成框图,数字电视传输和数字视频广播系统,第6页,信源部分反过程，如图,6.1.3,所表示。首先将收到信号进行传输流多路解复用，变成各个节目流，再从节目流中进行多路解复用，分解送出数字视频信号、数字音频信号、数据信号，最终分别进行解压缩，恢复得到原始视频信号。,图,6.1.3,信宿部分组成框图,数字电视传输和数字视频广播系统,第7页,数字电视信号在经频带压缩编码（,信源编码）进行数据压缩,后，要经过,信道,传输给接收端。数字视频广播系统传输信道主要有三种类型：,即卫星（,Satellite,）、有线,(Cable),和地面,(Terrestrial),信道。,这三种信道都需要,将基带数字电视信号,调制,在正弦载波,上进行传输。为了节约频率资源。要求调制后数字电视信号带宽尽可能窄。,数字电视信号带宽：（,1,）取决于,基带电视信号,带宽 ，,（,2,）取决于,调制方式,。,基带电视信号,频带压缩靠,信源编码,实现，调制技术决定了数字电视信号带宽。,数字电视传输和数字视频广播系统,第8页,对全数字化,HDTV,，以当前信源编码所到达水平。只能将约,1.5Gb/s,数据率压缩到,20Mb/s,，为使其能在带宽为,6 8 MHz,模拟电视信道内高质量地传送，必须采取适当数字调制技术。,关于演播室参数和信源编码，因为它们与三种传输媒体没有必定对应关联性，或者说它们对于不一样传输媒体是通用。演播室参数主要分,SDTV,和,HDTV,两类，,信源编码都采取,MPEG-2,国际通用标准。,数字电视信道编码,：,数字电视信号在信道传输中，往往要受到各种干扰和叠加上各种噪声，严重时在接收端会造成“,l”,，和“,0”,错误判决，即产生,误码,。误码较轻时会引发图像不稳定，严重时可能使图像根本无法接收。,数字电视传输和数字视频广播系统,第9页,信源编码后,还必须对数字电视信号进行,含有差错控制功效信道编码,，才能在信道中传输，以确保传输可靠性。,数字电视中,差错控制,采取,前向纠错,(FEC),方式，在这种方式中，接收端能够依据所接收到,码元自动检知错误,和,纠正,错误。,信道编码,主要包含：能量扩散、纠错编码,(,循环码、卷积码,),、数据交织和解交织、格状编码,(TCM),。,数字调制技术,：,包含：,相移键控（,PSK,）,、,正交幅度调制（,QAM,）,、,格形编码调制（,TCM,）、,正交频分复用,(OFDM,）以及残留边带调制（,VSB,）,调制方式选择应与,信道,特点相匹配。,数字电视传输和数字视频广播系统,第10页,传输线路包含,：,卫星,、微波、,光纤、同轴电缆,、电话线和,地面广播,等。,为了提升通信可靠性，信道部分对信号处理极其严格，也极其复杂，处理方法也较多。所以，信道部分又被细分为,外信道,和,内信道,，如图,6.1.4,所表示。,图,6.1.4,信道部分详图,数字电视传输和数字视频广播系统,第11页,发送端,：,外信道,包含外码,能量扩散、外码,R-S,纠错编码、外码数据交织,；,接收端：外信道包含外码数据解交织、外码,R-S,纠错解码、外码解能量扩散等。,内信道,：,包含内码,卷积交织、内码卷积编码、内码数字调制,；,接收端：内信道包含内码数字解调、内码卷积解码、内码卷积解交织等。,内码卷积编码,常采取,格状编码,。格状编码往往又和调制技术有机地结合起来。格状编码调制技术,又称码调,。,内信道格状编码一个是,卷积编码,(,卷积编码编码方法能够用卷积运算形式表示,),，经过卷积编码后，原来无关数字符号序列前后一定间隔之内有了,相关性,。应用这种相关性依据前后码符关系来解码，比起逐一信号判决解码性能要好得多。,数字电视传输和数字视频广播系统,第12页,数字电视能够经过,数字卫星,、数字微波、数字光纤网、,数字有线电视网,进行传输，也能够经过,地面广播方式,进行传输。传输方式不一样，传输前对数字电视信号处理方式也有所差异。本节主要分析各种不一样传输方式中信号处理方法。,二,.,数字电视卫星传输系统,数字电视卫星传输系统发射侧电路框图如图,6.1.5(a),所表示。它包含,数字视频编码,、数字音频编码、数据编码、节目流多路复用、传输流多路复用、,能量扩散,、外码,R-S,纠错编码、内码卷积交织、内码卷积编码、基带整形、,QPSK,调制,等。经,QPSK,调制后,中频,(IF),信号,再经频谱搬移到射频上，经卫星天线发射到卫星上。,数字电视传输和数字视频广播系统,第13页,图,6.1.5,数字电视卫星传输系统,(a),发射侧电路框图,;,数字电视传输和数字视频广播系统,第14页,接收侧电路框图如图,6.1.5(b),所表示，它是发射侧反过程。,图,6.1.5,数字电视卫星传输系统,(b),接收侧电路框图,数字电视传输和数字视频广播系统,第15页,卫星系统既能够是一个单载波系统又能够是多载波系统。数字电视卫星传输是为了满足卫星转发器带宽及卫星信号传输特点而设计。假如我们将所要传输有用信息称为“核”，那么它周围包裹了许多保护层，使信号在传输过程中有更强抗干扰能力，,视频、音频以及数据,被放入固定长度打包,MPEG-2,传输流中，然后进行信道处理。在卫星系统中，,信道处理过程,以下：,(1),进行,同时字节倒相,，倒相字节长度为每隔,8,个同时字节,进行一次。,(2),进行数据,能量扩散,(,数据随机化,),，防止出现长串,0,或,1,。,(3),为每个数据包加上前向纠错,R-S,编码，也叫做,外码,。,R-S,编码加入会使,原始数据长度,由原来,188,字节增加到,204,字节,(,见,DVB,标准,),。,(4),进行数据交织。,数字电视传输和数字视频广播系统,第16页,(5),加入卷积码,(,格状编码,),纠错，也称,内码,。内码数量能够根,据信号传输环境进行调整。,(6),对数据流进行,QPSK,调制，见图,6.1.5,。,为了到达,最大功率利用率,又不使,频谱利用率,有很大降低，卫星系统最好,采取,QPSK,调制,并使用卷积码,(,格状编码,),和,R-S,级联纠错方式。,在接收端，内码输入端有很大误码率，但经,内码校正,输出更低误码率，这一误码率相当于外码输出近似无误码。,传输系统首先对突发误码进行,离散化,，然后加入,R-S,外纠错码保护，内码纠错码,(,格状编码,),能够依据发射功率、天线尺寸以及码流率进行调整改变。比如，一个,36 MHz,带宽卫星转发器采取,卷积码,(,格状编码,),能够到达码流率是,39 Mb/s,，,这一码流率能够传送,5,或,6,路高质量电视信号。,数字电视传输和数字视频广播系统,第17页,三,.,数字电视有线传输系统,数字电视有线传输系统发射侧电路框图如图,6.1.6(a),所表示。为了使各种传输方式尽可能兼容，除,信道调制外,大部分处理均与卫星中处理相同，也即有相同,能量扩散,(,伪随机序列扰码,),、相同,R-S,纠错、相同卷积交织，随即进行处理是专门用于电缆电视。,首先进行字节,(Byte),到,符号映射,，如,64QAM,是将,8,比特数据转换成,6,比特为一组符号，然后前,2,比特进行差分编码再与剩下,4,比特转换成对应星座图中点。该方案能够适应,16QAM,、,32QAM,、,64QAM,三种调制方式。,数字电视传输和数字视频广播系统,第18页,图,6.1.6,数字电视有线传输系统,(a),发射侧电路框图,数字电视传输和数字视频广播系统,第19页,图,6.1.6,数字电视有线传输系统,(b),接收侧电路框图,数字电视传输和数字视频广播系统,第20页,有线网络系统,关键,与卫星系统相同，但数字调制系统是以正交幅度调制,(QAM),而不是以,QPSK,为基础，而且可不需要,内码,(,格状编码,),编码,。该系统采取,64QAM,，也能够使用,16QAM,和,32QAM,。在每一个情况下，在系统数据容量和数据可靠性之间进行折衷。,更多电平调制，比如,128QAM,和,256QAM,，也是可能，但它们使用取决于有线网络容量和解码器性能。假如使用,64QAM,，,那么,8 MHz,频道能够容纳,38.5 Mb/s,有效载荷容量,。接收侧电路框图如图,6.1.6(b),所表示，它是发射侧反过程。,数字电视传输和数字视频广播系统,第21页,四,.,数字电视地面广播传输系统,1.COFDM,调制方案,对于,欧洲数字电视地面广播,传输系统，信源依然采取,MPEG-2,数字音频、视频压缩编码。,其它特点是，采取编码,正交频分多路调制,(COFDM),方式，它是由,内码编码,(Code),和,正交频分多路调制,(OFDM),相组合起来一个数字调制方式，称做,编码正交频分多路调制,(COFDM),方式。这种调制方式又能够分成,2K,载波,方式和,8K,载波,方式。,COFDM,调制方式将信息分布到许多个载波上面，这种技术曾经成功地利用到了数字音、视频广播,DAB,上面，用来防止传输环境造成,多径反射效应,，其代价是引入了传输,“保护间隔”,。这些“保护间隔”会占用一部分带宽，通常,COFDM,载波数量越多，对于给定最大反射延时时间，传输容量损失越小。,数字电视传输和数字视频广播系统,第22页,COFDM,中各字母详细技术含义以下：,(1),C,为编码,Code,英文缩写,。为了修正传输中可能出现差错，信源编码输出比特流通常要加入冗余进行差错保护，即进行纠错编码。比如，可采取编码率可变,卷积编码,可删除型卷积编码，以适应不一样主要性数据保护要求。,(2),OFD,为正交频分,。使用大量载波,(,即副载波,),以代替通惯用于传送一套节目标单个载波。,这些副载波有相等频率间隔，全部副载波频率都是一个基本振荡频率整数倍，在频谱关系上是,彼此正交,。这些副载波尽管靠得很近，且有部分频谱重合，但它们携带信息依然能够彼此分离。要传送信息,(,信源比特流,),，按照一定规则被分割后，分配在这些副载波上，每一个副载波可采取,四相差分相移键控,(4DPSK),方法,调制。,数字电视传输和数字视频广播系统,第23页,(3)M,为复用。,COFDM,是一个,宽带传输方式,，传输信息不再是单一节目，而是许多套节目相互交织地分布在上述大量副载波上，形成一个,频率块,。,因为,COFDM,调制方式,抗多径反射功效,，它能够潜在地允许在单频网中相邻网络电磁覆盖重合，在重合区域内能够未来自两个发射塔电磁波看成是一个发射塔电磁波与其本身反射波叠加。不过假如两个发射塔相距较远，发自两塔电磁波时间延迟比较长，系统就需要较大,保护间隔,。由该种数字调制方式组成数字电视传输系统如图,6.1.7,所表示。,发射侧电路由节目流多路复用、传输流多路复用、能量扩散、外码,R-S,纠错编码、外码交织、内码卷积交织、内码卷积编码、,OFDM,调制和射频输出等部分组成。,数字电视传输和数字视频广播系统,第24页,图,6.1.7,带有正交频分多路数字调制数字电视传输系统,(a),发射侧电路框图,从前向纠错码来看，因为传输环境复杂性，,COFDM,数字电视传输系统不但,包含了内、外码纠错编码,，而且加入了内、外码交织，见图,6.1.7(a),。,数字电视传输和数字视频广播系统,第25页,图,6.1.7,带有正交频分多路数字调制数字电视传输系统,(b),接收侧电路框图,接收部分是它反过程，见图,6.1.7(b),。,数字电视传输和数字视频广播系统,第26页,2.,残留边带,(VSB),调制方案,1994,年美国大联盟,HDTV,方案传输部分采取残留边带,(VSB),进行高速数字调制，该地面广播收、发系统如图,6.1.8,所表示。,对于发射机部分，图像、伴音打包数据先送入,R-S,编码器，再经数据交织、格状编码、多路复用,(,数字视,/,音频数据、段同时、行同时复用,),，再插入导频信号。,插入导频信号目标是便于接收端恢复载波时钟。然后进行残留边带,(VSB),调制，最终送往发射机，发射机输出射频。,接收机部分是它反过程。,数字电视传输和数字视频广播系统,第27页,图,6.1.8,残留边带,(VSB),调制数字电视传输系统,(a),发射机部分,;,数字电视传输和数字视频广播系统,第28页,图,6.1.8,残留边带,(VSB),调制数字电视传输系统,(b),接收机部分,数字电视传输和数字视频广播系统,第29页,数字视频广播系统：,数字电视广播方式根据信号传输媒体不一样而有卫星广播、有线广播和地面广播之分。,卫星广播在世界上已普遍应用，我国也是这样。,地面开路广播通道传输媒体传输特征与卫星和有线相比较有较大不一样，随之影响到其信道编码和高频调制信号处理要求。,因为对地面广播数字电视性能要求方面各国有不一样侧重考虑，这又影响到信道编码和高频调制信号处理方式。,现在，国际上对此有三种制式，即：美国 ATSC 制式、欧洲DVB-T 制式和日本 ISDB-T 制式。前两种制式于 20世纪末已分别在美国和英国实际应用，取得相当效果，日本制式预定于 二十一世纪初开播。至于我国，也在努力开发有自主知识产权全数字地面广播制式。,数字电视传输和数字视频广播系统,第30页,数字电视发展大致分为三个阶段：,第一阶段：电视设备数字化阶段，,20,世纪,70,年代；,第二阶段：全功效数字电视演播室阶段，,20,世纪,80,年代；,第三阶段：数字视频电视演播室阶段，,20,世纪,90,年代中期；,1.,美国,ATSC,88,年兼容、,90,年取消、,GA,HDTV,、,96,年经过,ATSC,标准，,98,年试播。,2.,欧洲,DVB,93,年确立，,94,年经过,DVB,-,S,、,DVB-C,标准、,96,年经过,DVB-T,标准。,3,.,日本,ISDB-T,99,年提出地面数字电视广播标准。,数字电视传输和数字视频广播系统,第31页,系统,DVB-T,（欧洲）,ATSC,（美国）,ISDB-T,（日本）,频道宽度,6MHz,6,，,7,，,8MHz,6,，,7,，,8MHz,视频,MPEG2,视频,MPEG2,视频,MPEG2,视频,音频,MPEG2,及,DolbyAC-3,DolbyAC-3,MPEG2,音频（,AAC,）,传输流,MPEG2,传输流,MPEG2,传输流,MPEG2,传输流,外码,RS(204,188,，,T=8),RS(207,187,，,T=10),RS(204,188,，,T=8),外码交织,12RS,块交织,52RS,块交织,12RS,块交织,内码,穿孔卷积码，,码率,1/2,，,2/3,，,3/4,，,5/6,，,7/8,2/3,码率格形码,穿孔卷积码，码率,1/2,，,2/3,，,3/4,，,5/6,，,7/8,内码交织,比特交织和频率交织,12,比,1,格形码交织,比特、频率交织和可选频率交织,数据随,机化,15,比特伪随机,二进制序列,16,比特伪随机,二进制序列,15,比特伪随机,二进制序列,数字电视传输和数字视频广播系统,第32页,调,制,方,式,COFDM,，,QPSK,，,16QAM,，,64QAM,分级调制：多分辨率；,星座图：（,16QAM,和,64QAM,）,8-VSB,，,16-VSB,13个频率段BST-OFDM，QPSK，DQPSK，16QAM，64QAM，,分级调制：在每一频率段上能够有3种不一样调制方式供选择,总码率,4.98,31.67,Mb/s(8MHz),19,28Mb/s(6MHz),3.68,23.42,Mb/s(5.6MHz,),载波数,2K,，,8K,单载波,2K,，,4K,，,8K,接收门限,19dB,15dB,19dB,传输方案,OFDM,8VSB,分频段,OFDM,特征,克服多径干扰能力强，可做单频网，可用于移动接收,抵抗电器干扰能力强，有效覆盖区域，不可用于移动接收,克服多径干扰能力强，可用于移动接收,数字电视传输和数字视频广播系统,第33页,6.2,美国,ATSC,数字电视系统,美国,ATSC,数字电视标准是为其国内全数字化,HDTV,地面广播研究开发一个标准，,1988,年由,FCC(,美国联邦通信委员会,),提出构想，历经多年，于,1996,年正式同意为系统标准，名称为“,ATSC,数字电视标准”。,标准扩展了,ATSC,适用范围，使其不但应用于,HDTV,高清楚度电视中，也包含了,SDTV,标准清楚度电视和计算机图形格式等参数规范。,ATSC,是美国“先进电视制式委员会”组织机构名称缩写，它制订包含,SDTV,和,HDTV,标准也能够并称为,ATV(,先进电视,),或,DTV(,数字电视,),地面广播标准。实际上，,ATSC,标准中允许,18,种图像源格式存在。,数字电视传输和数字视频广播系统,第34页,一,.ATSC,图像源格式,ATSC,标准中要求了能够采取,18,种数字图像源格式，包含一帧图像像素数和扫描方式。,对于,HDTV,图像源来讲，主要有两种格式：,1080,行，每行,1920,像素，图像速率（指帧频或场频）,60Hz,（隔行扫描）、,30Hz,或,24Hz,（逐行扫描）；,720,行，每行,1280,像素，图像速率,60Hz,、,30Hz,或,24Hz,（逐行扫描）。两种格式幅型 均为,169,，均为方像素格式。,对于,SDTV,图像源来讲，主要有两种格式：,704480,；,169,或,43,；,图像速率（指帧频或场频）,60Hz,（隔行扫描）、,30Hz,或,24Hz,（逐行扫描）；,640480,，,43,；,图像速率,60Hz,、,30Hz,或,24Hz,（逐行扫描）。,数字电视传输和数字视频广播系统,第35页,二,.ATSC,系统复用,ATSC,信道编码,器其输入是,传送流,(TS),数据，,TS,流形成过程如图,6.2.11,所表示，从左到右分为应用层、压缩层、传送层和传输层,4,层，传送层输出即为传送流,TS,。,图,6.2.1,传送流,TS,形成,数字电视传输和数字视频广播系统,第36页,应用层：是演播室内依据要求视音频标准原始产生、,未压缩,视音频数据流，比如视频是,SDI,或,HD-SDI,数据流,，音频是立体声或围绕声数据流,ADI,。,压缩层：依据要求信源编码标准将输入数据流给予码率压缩，产生出,视频基本流,(VES),和音频基本流,(AES),。,视频基本流,由像块、宏块、像条、图像,(,帧,),、,GOP(,图像组,),和序列等,6,个层次,组成。,传送层：,ES,打包，形成,打包基本流,(PES),，并实现视音频,PES,复用，组成复用节目流,(PS MUX),、,传送流,(TS MUX),。,传输层：包含,信道编码和载波调制,，其输出是调制在,中频上,数字已调波，馈送至上变频器，经高功放级后由天线发射。,数字电视传输和数字视频广播系统,第37页,三,.,ATSC,信道编码与调制系统,美国数字电视,ATSC,标准地面广播,选取是,VSB,调制,，地面广播模式是追求最大服务区，在一个,6 MHz,信道中支持一路,ATV,信号,(,即一路高清楚度电视信号,HDTV),。,ATSC,信道编码与调制流程框图如图,6.2.2,所表示，下面分步骤给予说明。,经,MPEG-2,压缩编码后,数字视、音频信号输入到数据随机化器。,1.,数据随机化,数据随机化目标：,是打坏,TS,流包中可能出现长“,1”,、长“,0”,，防止信号在低频段频谱上有大能量，不适应信道传输特征。,数据随机化可起两个作用：,（,1,）可对信号进行加密；（,2,）第二，进行能量扩散。,数字电视传输和数字视频广播系统,第38页,图,6.2.2 ATSC,信道编码与调制框图,(a),发射机电路框图,数字电视传输和数字视频广播系统,第39页,图,6.6.2 VSB,接收机框图,(b),接收机电路框图,数字电视传输和数字视频广播系统,第40页,2.,RS,编码,RS,编码即里德索罗门编码，它是以字节为单位进行前向误码校正,(FEC),纠错编码,方法，含有强随机误码和突发误码校正能力。,R-S,编码器采取是,(188,，,208),格式，即,188 B,有用数据,(,其中包含,1 B,同时,),，,20 B,附加字节,，可纠正,10 B,错误。,3,数据交织,RS,编码之后是数据交织，数据交织是在,不附加纠错码字,前提下用,改变数据码字,(,以比特或字节为单元,),传输次序方法,来提升接收端去交织解码时抗突发误码能力。,传输过程中引入突发误码,(,连续若干比特或若干字节误码,),，经去交织解码而恢复成原次序时将分散开，使后面,RS,解码更有能力给予纠正。,数字电视传输和数字视频广播系统,第41页,数据交织也称,数据交织编码,，交织编码是经过交织与解交织将一个有记忆突发差错信道改造为基本上是无记忆随机独立差错信道，然后再用纠随机独立差错码来纠错。交织可分为,块交织和卷积交织,。,交织器就是使数据次序随机化，它分为,周期交织和伪随机交织,两种。信道之中加上交织与解交织，系统纠错性能能够提升好几个数量级。,设分组长度,L,=,M,N,，即由,M,列到,N,行矩阵组成，其中交织存放器是,按列写入,按,行读出,，然后送入信道，进入解交织矩阵存放器，其中解交织矩阵存放器是,按行写入按列读出,。利用这种,行、列倒换，,可将突发信道变换为,等效随机独立,信道。这类交织器属于分组,周期性交织器,。,数字电视传输和数字视频广播系统,第42页,4.,格栅编码,(TCM),格栅编码是,1982,年由,Ungenboeck,提出，格状编码调制技术,(,又称,码调,),将,编码和调制,技术有机地结合起来。,其中内信道编码一个是,卷积编码,(,格状编码,),。,经过卷积编码后，原来无关数字符号序列,前后一定间隔之内,有了相关性。应用这种相关性依据前后码符关系来解码，通常是依据收到信号从码符序列可能发展路径中选择出最似然路径进行译码，比起逐一信号判决解调性能要好得多。,可在不增加信道带宽和不降低信息速率情况下取得,3,4dB,编码功率增益。,数字电视传输和数字视频广播系统,第43页,5,格栅编码交织器,原理上，数据交织器后面格栅编码器 只需要一个。然而，即使格栅编码器有利于抗白噪声干扰,(,随机干扰,),，但对于脉冲干扰和突发误码其抗御性能并不好。为了改进这方面性能，以及为了使接收端格栅解码器电路简化，编码器中采取了,12,个一样格栅编码器,并行地工作，它们接收经过,块交织,、,交织深度,I=12,符号,数据符号。格状编码器采取,(2,，,1,，,3),格式，即输入,1 bit,信息，输出,2 bit,编好栅状编码。,数字电视传输和数字视频广播系统,第44页,6,段同时和场同时加入,场同时段有以下作用,：,(1),给出每个数据场起始信息,；,(2),向接收端提供信道特征均衡用训练序列数据,;,(3),供接收端实现重影赔偿中作测试序列使用,；,最终,12,符号供接收机中梳状滤波器,(,干扰抑制滤波器,),使用,;,(5),可用于接收信号信噪比测量,；,(6),可供接收机中相位跟踪电路用来使电路复位，并确定跟踪环路参数。,数字电视传输和数字视频广播系统,第45页,图,6.6.3 VSB,数据帧,数字电视传输和数字视频广播系统,第46页,图,6.6.3,表示了用于,传送数据结构,。各数据帧,包含两个数据场,，每场包含,313,个数据段,。,每场,第一段,是一个单一同时信号,(,数据场同时,),，还包含用于接收机均衡器训练序列。,余下,312,个数据段,各载有等效于一个,188 B,传输包,加上辅助前向纠错,(FEC),字节数据。,实际上,各段数据,是来自若干个传输包，因为数据交织，,各数据段由,832,个符号,组成。,前面,4,个符号以二进制格式传送并提供,段同时，,这个数据段同时信号也代表,188 B,MPEG,兼容传输包同时字节。,各数据段余下,828,个符号负担数据等效于传输包余下,187 B,和它辅助,FEC,字节。,这些,828,个符号是以,8,电平信号发送即每个符号,3 bit,。,数字电视传输和数字视频广播系统,第47页,8283,2484 bit,数据在每个数据段中传送，,这和传送有了保护传输包要求准确地一致，以下面计算所表示：,187 B(,数据,)+20 RS B(,附加位,),207 B,207 B8 b/B=1656 bit,2/3,格形编码需,：,(1),准确,符号速率,由下式决定：,S,r,=83262648.410,3,=10.7610,6,符号,/,秒,(,符号速率必须在频率上和,传输码率,锁相。,),(2),发送子系统,每个格状编码符号携带,2,个信息比特,，故总,负荷为,：,10.762,21.52 Mb/s,数字电视传输和数字视频广播系统,第48页,(3),对于,8-VSB,发送子系统净负荷,比特率为,：,312/313,是计入每场一个,数据段,同时字段开销，,828/832,是计入每个数据字段中数据字段同时,4,个符号间隔开销，,187/207,是计入每个数据字段中,R-S,码,FEC,20 B,开销。,7.,导频加入,ATSC,中高频调制采取,8VSB,也即,8,电平残留边带调幅方式，它不一样于,NTSC,中高频调制,VSB,残留边带调幅方式。,8.,上变频器和射频载波偏置,8VSB,发射机像通常那样采取两级调制方式，第一次将数据信号调制到一个固定中频上，第二次再上变频到所需电视频道上。,数字电视传输和数字视频广播系统,第49页,多路复用完成测试信号、段同时、场同时和经格状编码后数据复用。导频信号插入目标有利于接收端载频恢复。,8-VSB,调制器频谱利用系数可达,5.3 b/(sHz),。经,8-VSB,调制器调制后信号为中频信号,(IF),，该信号经射频上行转换器上变频并经功率放大后发射出去。,经数字调制后带宽计算：,设加到,8-VSB,数字调制器输入端数据速率为,：,(10.76,符号,/s),3 b/,符号,=32.28 Mb/s,调制后带宽为,：,我们知道,6 MHz,带宽正是美国原来传一套,NTSC,模拟电视带宽，现在可传一路全数字,HDTV,电视节目。,数字电视传输和数字视频广播系统,第50页,6.3 DVB,数字视频广播系统,在确定,DVB,系统演播室参数标准和要求,MPGE-2,信源编码,压缩后，依据卫星、有线、地面三种不一样传输媒体特征制订了,DVB-S,、,DVB-C,和,DVB-T,三个标准。,正式,DVB-T,标准公布于,1996,年,5,月。,一,.MEPG-2,系统标准在,DVB,中实施,像,ATSC,系统一样，,DVB,系统中最先参数规范是演播室参数标准和信源编码标准。目标是,SDTV,，其图像格式为：,720576/50Hz/21,，一帧,625,行，数字场消隐期,24+25=49,行，,422,取样模式，,SDI,串行接口,数据率为,270 Mb/s,。,视频,信源编码,采取,MPGE-2,中,MP ML,标准。,数字电视传输和数字视频广播系统,第51页,二,.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,6.3.1,所表示，左边部分为,MPEG-2,信源编码和复用，右边部分为卫星信道适配器，也即是信道编码和高频调制部分。,在卫星传输系统中（,DVB-S,），使用,QPSK,即四相相移键控调制方式。,这种方式,调制度不高,，理论值为每符号,2bit,；适合用于发射功率较小卫星信道、因为其,幅度不携带信息,，即使接收到电平有失真微弱信号，仍能从相位改变中恢复原始信号。,数字电视传输和数字视频广播系统,第52页,图,6.3.1 DVB-S,系统功效框图,数字电视传输和数字视频广播系统,第53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,6.3.4,所表示。,图,6.3.4 TS,流包加扰和,RS,编码,数字电视传输和数字视频广播系统,第54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,6.3.4(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。,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。,数字电视传输和数字视频广播系统,第55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,Eb/N0,进行衡量。,8.,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。,数字电视传输和数字视频广播系统,第56页,MPSK,频谱利用率为,log,2,M b/(sHz),。,M,4,时，即,QPSK,频谱利用率为,2 b/(sHz),。,由上面所述能够看出，,DVB-S,特点在于卫星信道带宽大,(24MHz),，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。,三,.DVB-C,信道编码与调制系统,1.DVB-C,介绍,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。,DVB-C,欧洲标准是由,ETSI(,欧洲电信标准学会,),于,1994,年,12,月制订。,数字电视传输和数字视频广播系统,第57页,2.,DVB-C,信道编码与,DVB-S,共通部分,由图,6.3.5,可见，发送端框图中前,4,个方框是与,DVB-S,一样。,数字有线电视采取与卫星一样,MPEG-2,压缩编码传输流,。因为传输媒介采取是同轴线，与卫星传输相比外界干扰小，信号强度相对高些，所以前向纠错码保护中能够取消,内码编码,。,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。,数字电视传输和数字视频广播系统,第58页,图,6.3.5 DVB-C(a),前端框图,数字电视传输和数字视频广播系统,第59页,图,6.3.5(b)DVB-C,接收端框图,数字电视传输和数字视频广播系统,第60页,图,6.3.6,字节到,m,符号变换框图,图,6.3.6a,卷积格雷码,QPSK,调制,数字电视传输和数字视频广播系统,第61页,4.,基带成形,如图,6.3.6,所表示，在符号变换和差分编码,(I,k,Q,k,),之后是基带成形，采取升余弦平方根滤波函数，滚降系数,0.15,。可见，因为有线信道质量好，所以,值较小,(DVB-S,中,=0.35),，这有利于带宽利用率提升。,5.,调制传输,前面已述及，,DVB-C,调制方式为,MQAM,，能够是,16,，,32,，,64,，,128,和,256 QAM,，经典值是,64QAM,。,QAM(,正交幅度调制,),是一个,节约频带数字调幅,方法，在,2400 b/s,以上中、高速调制中常被采取，广泛应用于有线电视下行传输及,HDTV,地面广播传输中。,QAM,有较高频带利用率,，同时有较高信噪比。,数字电视传输和数字视频广播系统,第62页,在有线传输系统中,(DVB-C),，使用,TCM-QAM,调制方式。,这主要是考虑到电缆信道误码性能很好，信号发射功率较大，,用调制度较高,QAM,方式,可在高质量接收条件下较大幅度地压缩传输带宽。,QAM,信号幅度和相位均携带信息，,16QAM,理论值为每符号,4bit,，在使用,64QAM,时，一个,6 MHz,信道能传输,27Mb/s,信息。,MQAM,和,MPSK,高频,调制效率,：,16QAM,调制理论上频谱利用系数为,4 b/(sHz),，即,16=2,4,。,64QAM,中，,64=2,6,，则它频谱利用系数为,6b/(sHz),；,128QAM,频谱利用系数为,7 b/(sHz),；,256QAM,频谱利用系数为,8 b/(sHz),；,而,QPSK,调制相当于,4QAM,，所以它频谱利用系数应为,2 b/(sHz),。,数字电视传输和数字视频广播系统,第63页,6.,不一样,M,值,MQAM,星座图,图,6.3.7,所表示为不一样,M,值,MQAM,星座图，它们实现都基于图,6.3.6,所表示符号变换框图。,7.,传输比特率,对于,QAM,调制而言，传输信息量越高，抗干扰能力越低。在一个,8 MHz,标准电视频道内，,假如使用,64QAM,，则所传输数据速率为,38.5 Mb/s,。,DVB-C,在,CATV,网中应用实例见表,7.4.4,。,依据,MQAM,M,值和映射频道带宽，能够计算出一个,DVB-C,频道能传输可用比特率,Ru,值,(Mbit/s),和符号率,Rs,值,(Mbaud),，表中值适合于,8MHz,信道带宽。,数字电视传输和数字视频广播系统,第64页,图,6.3.7 64 QAM,调制星座图,数字电视传输和