数字电视技术第6章.ppt

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1、第6章 数字电视标准 第6章 数字电视标准 6.1 ATSC标准标准 6.2 DVB标准标准 6.3 ISDB-T标准标准6.4 ADTB方案方案 6.5 DMB-T方案方案 第6章 数字电视标准 6.1 ATSC标准标准 6.1.1 ATSC系统系统 1.系统组成系统组成 ATSC标准采用了ITU-R Tech Group 113模式(数字电视地面广播模式)，由信源编码和压缩、业务复用和传送、RF发送三个子系统组成，如图6-1所示。信源编码与压缩用来得到视频、音频和辅助数据流。辅助数据(Ancillary Data)是指控制数据、条件接收控制数据和与视频、音频节目有关的数据。业务复用和传送把

2、视频、音频和辅助数据流打包成统一格式的数据包并合成一个数据流。RF发送也称为信道编码和调制。信道编码的目的是从受到传输损失的信号中恢复出原信号，在地面传输中采用8-VSB调制，在有线电视中采用16-VSB调制。第6章 数字电视标准 图6-1 ITU-R数字电视地面广播模式 第6章 数字电视标准 2.基准频率基准频率 图6-2是编码设备方框图，图中有两套频率，信源编码器部分和信道编码部分采用不同的基础频率。在信源编码器部分，以27 MHz时钟为基础(f27 MHz),用来产生42 b的节目时钟参考。根据MPEG-2规定，这42 b分成33b的programclockreferencebase（节

3、目时钟参考基础）和9 b的programclockreferenceextension（节目时钟参考扩展）两部 分，用 于 在 视 频 和 音 频 编 码 中 产 生 时 间 表 示 印 记PTS(Presentation Time Stamp)和解码时间印记DTS(Decode Time Stamp)。图6-2中，fa和fv分别是音频和视频时钟，必须锁定在27 MHz的频率上。信道编码部分传送比特流频率ftp和VSB符号频率fsym必须锁定，并有如下的关系：(6-1)第6章 数字电视标准 图6-2 编码设备方框图 第6章 数字电视标准 6.1.2 VSB调制调制 1.VSB调制过程调制过程

4、数字VSB调制方式输出一种单载波幅度调制的、抑制载波的残留边带信号。图6-3是VSB调制方框图，从传送编码输入的TS流信息码率是19.28 Mb/s，每个数据包（TS包）为188 B，包 含 一 个 同 步 字 节 和 187 B数 据，码 率 是 19.39 Mb/s（19.28188/187）。先进行数据随机化，其生成多项式为 G(x)x16+x13+x12+x11+x7+x6+x3+x+1(6-2)第6章 数字电视标准 接着进行FEC编码（同步字节不进行随机化和前向纠错，在复用时转成段同步信号），采用t=10(207，187)RS编码器，其域生成多项式为 P(x)x8+x4+x3+x2+

5、1 (6-3)附加20 B纠错码后，每个数据包变为208 B，通过N=208、M4、I52的卷积交织器交织后，再经23网格编码器输出到复用器，与数据段同步和数据场同步复用。复用的输出数据插入适当的导频(pilot frequency)，经过均衡滤波器后和调制载频相乘，再经VSB滤波器输出已调制的VSB信号。第6章 数字电视标准 图6-3 VSB调制方框图 第6章 数字电视标准 2.网格编码器网格编码器 ATSC中，TCM编码器由干扰抑制滤波器预编码器、格栅编码器和8电平符号映射器3部分组成，如图6-4所示。图6-4 ATSC的网格编码器 第6章 数字电视标准 网格编码器的输入X2和X1是数据交

6、织器输出的串行数据流经串并变换后的两路并行数据流，每对X2、X1代表一个符号，有4种状态。X2数据流经过预编码器进行梳状滤波，延时器D使数据延时12个符号时间，输出为Y2、Y1X1。X2、X1经过有一定频率响应的一个数字滤波器后成为Y2、Y1，减弱了对同频道NTSC信号的干扰。在格栅编码器中，Z2Y2，Z1Y1。Z2的值决定8电平符号映射器中输出的8电平的正、负值。Y1经过12编码率的编码器产生Z0。在符号映射器的表格中，可看到Z2Z1Z0与R的映射关系。原来X2X1的4电平状态经TCM后变成了Z2Z1Z0的8电平状态。第6章 数字电视标准 对载波采用平衡调幅方式时，对于X2X1原来的4电平，

7、已调制载波可有1，3，5和7共8种不同的振荡波(不同的幅度和相位)。TCM编码后使一定幅度的调制载波的幅度分级数目加倍，级差减半，不影响已调波的信息速率和所需的信道带宽。级差缩小的已调波受到杂波干扰后，造成接收端解码误差的可能性加大，但在接收端TCM解码中依靠信号具有的TCM编码特性又加强了纠错能力，所以总效果还是使解码差错降低。第6章 数字电视标准 预编码器的作用是减弱对同频道NTSC信号的干扰。NTSC频道6 MHz内的图像载波V、色度副载波C和声音载波A之间的相对位置如图6-5上部所示，V与频道下端相距1.25MHz，C比V高出3.579 545 MHz，A比V高出4.5 MHz，A离频

8、道上端0.25 MHz。其中，fH为NTSC信号行频。梳状滤波器的频率响应如图6-5下部所示，根据滤波器中D12符号1.115 ps的关系，可以计算出滤波器在6 MHz内有7个波谷点，相邻波谷点间隔为57fH10.762 MHz12896.85 kHz。第6章 数字电视标准 图6-5 预编码器的梳状滤波 第6章 数字电视标准 ATSC的载波D位置距离频道下端约310 kHz，这是第一波谷点的所在。依次推算，第二波谷点近乎对准V，第六波谷点对准C，第七波谷点近乎于对准A。因此，加入预编码后，ATSC信号在波谷点处没有能量发射，不会干扰同频道NTSC信号内主要能量所在的V、C和A附近的信号成分。A

9、TSC解码器中有一个类似的梳状滤波器(NTSC拒斥滤波器)，它能抑制来自同频道NTSC信号中主要能量所在的V、C和A附近的信号成分。这样，ATSC编码器中的滤波器可抑制与ATSC信号干扰同频道的NTSC信号，ATSC解码器中的滤波器可防止ATSC接收机受到同频道NTSC信号的干扰。按美国的计划，在2006年之后要停止NTSC制电视广播，那时此类滤波器可不再使用。第6章 数字电视标准 网格编码器有助于抗随机干扰，但抵抗脉冲干扰和突发误码性能并不好。为了改善这方面的性能，为了使接收端的网格解码器电路简化，编码器中采用了12个同样的网格编码器并行工作，它们接收经过块交织的、交织深度I12符号的数据符

10、号。图6-6是网格编码交织器的方框图。图中，每个TCM内各包括预编码器和网格编码器，它们的输出逐个接通8电平符号映射器。第6章 数字电视标准 图6-6 网格编码交织器的方框图 第6章 数字电视标准 这里实施的是段内符号交织，使每段828个符号(0827)中的符号0，12，24，36作为第一组进行格栅编码，符号1，13，25，37作为第二组，符号2，14，26，38作为第三组，依次类推，对12组符号分别进行格栅编码。对于每组符号组成的字节b7b0，高位比特(b7,b5,b3,b1)进行预编码，低位比特(b6,b4,b2,b0)进行反馈卷积编码。第6章 数字电视标准 3.VSB数据结构数据结构 V

11、SB数据结构如图6-7所示。数据帧(Data Frame)分成两个数据场(Data Field)，每场又有313个数据段(Segments)。每场第一个数据段是数据场同步(Data Field Sync)，其中包括用于接收机均衡的训练序列；其余312个数据段每段携带了相当于TS包中187 B的信息和FEC编码附加数据。交织使每段数据来自不同的TS包。每段共832个符号，前4个符号传送数据段同步(Data Segment Sync)，其余的828个符号相应于传送包187 B的信息加上20 B的FEC数据。采用23网格编码，2 b将变成3 b。8VSB调制恰好可以表示3 b 信息，相当于2 b转换

12、为一个8VSB符号(8种电位：7，5，3，1 V)，或1 B转换为4个8VSB符号，因此同步字节占4个符号位，187个数据字节加20 B纠错数据共207 B数据占828个符号位。第6章 数字电视标准 图6-7 VSB数据帧 第6章 数字电视标准 4.VSB频谱频谱 VSB在6 MHz带宽内的频谱安排如图6-8所示，在两侧各安排了形状为均方根升余弦响应的过渡段310 kHz，3 dB带宽为6-0.62=5.38 MHz，可以支持的符号率为Sr=25.38=10.76 MS/s。这样，段速率fseg=Sr832=12.93 kseg/s，帧速率为fframe=fseg626=20.67 frame

13、/s。第6章 数字电视标准 图6-8 VSB频谱图 第6章 数字电视标准 6.1.3 18种扫描格式种扫描格式 表表6-1 ATSC标准的标准的18种扫描格式种扫描格式第6章 数字电视标准 6.2 DVB标准标准 DVB标准是以欧洲为主，世界上有200多个组织参加开发的项目。它以发展标准电视SDTV为主，是一套完整的数字电视解决方案，得到了广泛的应用。DVB系统的主要标准有：(1)DVB-S：用于1112 GHz频段的数字卫星系统，适用于多种转发器带宽与功率，传输层的数码率最大为38.1 Mb/s。(2)DVB-C：用于8 MHz数字有线电视系统，与DVB-S兼容，传输层的数码率最大为38.1

14、 Mb/s。(3)DVB-T：用于6 MHz、7 MHz、8 MHz地面数字电视系统，传输层的数码率最大为24 Mb/s。第6章 数字电视标准 (4)DVB-CS：用 于 数 字 卫 星 共 用 天 线 电 视 系 统（SMATV），由DVB-C和DVB-S改变得出，用于共用天线电视系统安装。(5)DVB-SI：服务信息系统。(6)DVB-TXT：固定格式图文广播传送规范。(7)DVB-CI：用于条件接收及其它应用的DVB公共接口。(8)DVB-DATA：用于数据广播的技术规范。(9)DVB-RCC/RCTNIP：用于交互电视回传信道。第6章 数字电视标准 DVB基带处理部分主要包括视频信号、

15、音频信号的压缩处理方法，数码流的组成等。DVB直接采用了MPEG-2标准中的系统、视频、音频部分，用于形成DVB的基本流ES(Elementary Stream)和传送流TS(Transport Stream)。MPEG-2为覆盖很大的应用范围，规定了不同应用可以采用相应的参数集和参数取值范围，为此在DVB中有专门的标准介绍使用MPEG-2的指南，定义了MPEG-2可以使用的语法子集和参数等。DVB还在TS流中定义了许多辅助信息，称为服务信息SI(Service Information)，以便于选择节目，了解与节目相关的一些信息，提供节目之间的相互关系以及携带特定的数据。DVB在MPEG-2的

16、节目特定信息PSI(Program Specific Information)基础上，补充规定了一系列SI表格，并规定了一些表格的PID值。第6章 数字电视标准 6.2.1 DVB-S的信道编码与调制的信道编码与调制 DVB-S是1994年12月由ETSI(European Telecommunications Standards Institute，欧洲电信标准学会)制定的，标准编号为ETS 300 421。ITU(国际电信联盟)的相应标准号是ITU-R BO.1211。我国相应的国家标准号是GB/T17700-1999。我国国家标准与上述两个国际标准的差异是：我国将使用范围扩展到了C波段（

17、46 GHz）固定卫星业务中的相应业务；DVB-S系统使用QPSK调制方式，不使用BPSK调制方式，而我国国家标准主要使用QPSK调制方式，但增加了在特定的条件下可使用BPSK调制方式。DVB-S系统定义了从MPEG-2复用器输出到卫星传输通道的特性，总体上分成信道编码和高频调制两大部分。DVB-S系统功能方框图如图6-9所示，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，即信道编码和高频调制部分。第6章 数字电视标准 图6-9 DVB-S系统功能方框图 第6章 数字电视标准 1.复用适配和能量扩散复用适配和能量扩散 MPEG-2传送复用器输出的TS流是固定长度（188 B）

18、的数据包，其中第一个字节是同步字节Sync(47H)，如图6-10(a)所示。在DVB-S中，将8个TS包组成一个包组，每个包组中第一个TS包的同步字节取47H的反码B8H，其余7个同步字节仍为47H。在数据随机化时，以包组作为PRBS加扰的循环周期。PRBS发生器如图4-4所示，PRBS生成的多项式为式(4-4)。在每个包组的Sync 1期间，PRBS发生器实现初始化，初始化值为100101010000000B，经过1503字节后又重新初始化。每个包组内其余7个Sync期间PRBS发生器继续工作，但使能信号无效，与门输出为0，这些同步字节不被加扰。当无输入比特流或者比特流不符合TS流格式时,

19、扰码处理仍然进行，以避免调制器发射未经调制的单载波信号。第6章 数字电视标准 2.外码编码、交织和成帧外码编码、交织和成帧 外码编码是RS编码。已随机化的传送包如图6-10（b）所示。用截短的RS(204，188，t8)生成一个误码保护数据包，如图6-10(c)所示，是在每188B后加入16 B的RS码。数据包同步字节，不论是未取反的47H还是取反后的B8H都要进行RS编码处理。RS(204，188，t8)是由原始的RS(255，239，t8)截短得到的，其生成多项式g(x)=(x+)(x+2)(x+16)（=02H）。域生成多项式P(x)=x8+x4+x3+x2+1。编码时在数据包204 B

20、前要添加51个全“0”字节，产生RS码后丢弃前面51个空字节，形成截短的(204，188)RS码。第6章 数字电视标准 图6-10 帧结构第6章 数字电视标准 3.内编码、基带成形和调制内编码、基带成形和调制 图6-11是DVB-S的内编码和调制方框图。DVB-S的内编码采用(2，1，7)的收缩卷积码(详见4.5.3中介绍的收缩卷积码)。进行调制之前，I支路、Q支路信号要进行基带整形，整形滤波器为升余弦平方根滤波器，滚降系数为0.35。DVB-S采用常规的格雷码编码的QPSK调制，采用不进行差分编码的绝对映射。信号空间的位映射图如图5-3所示。第6章 数字电视标准 图6-11 DVB-S的内编

21、码和调制方框图 第6章 数字电视标准 卫星信号的频带宽（24 MHz），卫星转发器的辐射功率不高(十几瓦至一百多瓦)，卫星信道路径远，易于受雨衰影响，传输质量不够高。为保证可靠接收，DVB-S采用了调制效率较低、抗干扰能力强的QPSK调制。根据具体的转发器功率、覆盖要求和信道质量，可以利用不同的内码编码率来适应特定的需要。例如，为确保良好的传输和接收，编码率可以是12或23；而若希望可用比特率高时，编码率可以是34或更大。总之，DVB-S系统的参数选择在内码编码率上有较大的灵活性，可适用于不同的卫星系统和业务要求。第6章 数字电视标准 6.2.2 DVB-C的信道编码与调制的信道编码与调制 D

22、VB-C标准规定了有线数字电视广播系统中传送数字电视的帧结构、信道编码和调制方式。DVB-C的欧洲标准是由ETSI(欧洲电信标准学会)于1994年12月制定的，标准编号为ETS 300 429。ITU（国际电信联盟）的相应标准为ITU-TJ.83建议书。我国制定的相应标准为有线数字电视广播信道编码和调制规范，编号为GYT170-2001。DVB-C信道编码层尽量与DVB-S的编码相协调，这样便于使卫星传送的多节目数字电视进入DVB-C馈送网络向用户分配。有线数字电视广播系统的特点包括：传输信道的带宽窄（8 MHz）；信号电平高，接收端最小输入信号在100 mVp-p以上；传输信道质量好，光缆和

23、电缆内的信号不易受到外来干扰。因此，DVB-C系统对FEC处理的要求可降低，其高频调制效率(b(sHz)可提高。第6章 数字电视标准 图6-12 DVB-C有线前端与接收的原理框图 第6章 数字电视标准 图中发送端的前4个方框与DVB-S是一样的，但在卷积交织器后没有级联的卷积编码，即只有外编码而无内编码，因为有线信道质量较好，FEC不必做得复杂化。为提高调制效率，采用的MQAM容许在16，32，64，128和256QAM中选择，通常为64QAM。高质量的光缆、电缆下可以采用128QAM甚至256QAM。为实现QAM调制，需将交织器的串行字节输出变换成适当的m位符号，这就是字节到符号的映射。第

24、6章 数字电视标准 1.字节到符号的映射字节到符号的映射 不同M值的QAM调制，映射成的符号数不相同，在任何情况下，符号Z的MSB应取字节V的MSB，该符号的下一个有效位应取字节的下一个有效位。2mQAM调制的情况下，将字节映射到n个符号，8k=nm。图6-13是64QAM情况下字节到符号变换的示意图，这时m6，k3，n4。第6章 数字电视标准 图6-13 64QAM时字节到m比特符号变换示意图 第6章 数字电视标准 64QAM调制时，每个符号为6 b，分成两路，每路为3 b。I轴和Q轴各自为3 b，构成1，3，5，7的8电平，符号映射时将3 B变换成4符号。图中，b0为每个字节或每个符号的最

25、低有效位(LSB)，符号Z在符号Z+1之前传输。第6章 数字电视标准 2.调制调制 DVB-C采用QAM调制方式。若多元调制为2mQAM，则需把k字节映射成n个符号，即8k=nm，映射后的符号的最高两比特要进行差分编码(Differential Code)。图6-14 是字节到m比特符号变换、两位MSB差分编码示意图，编码后形成Ik和Qk分量，差分由下面的布尔表达式给出：第6章 数字电视标准 图6-14 字节到m比特符号变换、两位MSB差分编码示意图 第6章 数字电视标准 接着进入具有均方根升余弦滚降特性(滚降系数=0.15)的滤波器进行基带整形，然后与其它符号位一起进入QAM调制器完成信号调

26、制。因此，DVB-C的调制实际上是采用格雷码在星座图上的差分编码映射，随着Ik和Qk分量从星座图第1象限的00依次变换到第2象限的10、第3象限的11、第4象限的01，符号的较低位从第1象限旋转/2到第2象限、从第2象限旋转/2到第3象限、从第3象限旋转/2到第4象限，完成整个星座的映射。图6-15图6-19分别是16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM星座图。第6章 数字电视标准 图6-15 16QAM星座图 第6章 数字电视标准 图6-16 32QAM星座图 第6章 数字电视标准 图6-17 64QAM星座图 第6章 数字电视标准 图6-18 128QAM星座图 第6

27、章 数字电视标准 图6-19 256QAM星座图 第6章 数字电视标准 6.2.3 DVB-T的信道编码与调制的信道编码与调制 DVB-T是1997年8月由ETSI(欧洲电信标准学会)制定的，标准编号为ETS 300 744。DVB-T的信道编码和调制系统方框图如图6-20所示。图中前4个方框与DVB-S是相同的，信道编码也采用RS（204，188，t8）外编码和删余卷积内编码，内编码可根据需要采用不同的编码率(R1278)。第6章 数字电视标准 图6-20 DVB-T信道编码和调制系统方框图 第6章 数字电视标准 1.内交织内交织 DVB-T中的高频载波采用COFDM调制方式，在8 MHz射

28、频带宽内设置1705(2k模式)或6817(8k模式)个载波，将高数码率的数据流分解成2k路(或8k路)低数码率的数据流，分别对每个载波进行QPSK，16QAM或64QAM调制。为提高COFDM信号接收解调时维特比(Viterbi)解码器对突发误码的纠错能力，DVB-T对卷积编码后的数据流进行了内交织，它包括比特交织和符号交织两个步骤，不同的调制方式(QPSK，16QAM，64QAM等)有不同的交织模式。第6章 数字电视标准 图6-21是在QPSK，16QAM和64QAM三种调制模式下，收缩卷积码经过并串转换后的串行数据流输入x0,x1处理成输出调制符号的映射过程。图中的串并转换器在QPSK，

29、16QAM和64QAM三种模式中将数据流分别变成并行的2，4，6路比特流。在16QAM时，输入x0,x1变换成b00、b01，b10、b11，b20、b21和b30、b31四路并行比特流。然后，进入四个比特交织器I0、I1、I2和I3，各自交织成a00、a01，a10、a11，a20、a21和a30、a31四路并行比特流。第6章 数字电视标准 图6-21 在QPSK，16QAM和64QAM三种调制模式下的内交织示意图 第6章 数字电视标准 这里，对不同的交织器I0，I1，定义了不同的交织模式。DVB-T中对交织规律作了较详细的规定。比特交织后的符号串在符号交织器中进一步实现符号交织。根据2k模

30、式(除导频信号外的有效载波数1512=12126)或8k模式(有效载波数604848126个)的COFDM调制，可将12个或48个符号组（每组126符号）顺序进行交织。内交织的作用相当于被调制载波的频率交织，而外交织相当于时间交织。第6章 数字电视标准 2.映射和星座图映射和星座图 COFDM调制中，由每个符号对各个载波进行调制，QPSK调制时符号为2 b，16QAM调制时符号为4 b，64QAM调制时符号为6 b。图6-22(a)所示的是QPSK调制时，2 b的符号y0,A,y1,A应用格雷码映射成的4点星座图，图(b)和图(c)的16QAM和64QAM星座图可以类推。第6章 数字电视标准

31、3.插入保护间隙和导频插入保护间隙和导频 地面数字电视的传输频谱很宽，而实际OFDM的载波数目N是有限的，不能保证每路载波的带宽总是小于f，因而会产生码间干扰，影响正交条件。多径反射的结果是前一个符号的尾部拖延到后一个符号的前部，解决的办法是在每个符号之前设置保护间隙Tg，在接收机中对每个符号开始的Tg时间内的信号不予考虑，以此来消除多径延时小于Tg的码间干扰。保护间隙的插入使频谱利用率略有下降。第6章 数字电视标准 OFDM是由N个频率的已调制载波综合成的信号。在2k模式中N1705，在8k模式中N6817。68个OFDM符号构成一个OFDM帧，它们分别受到2、4或6比特符号进行的QPSK、

32、16QAM或64QAM调制。由序列号为067的OFDM符号构成一个OFDM帧，由4个OFDM帧构成一个超帧。每个OFDM符号中有一些载波不用于数据传输而用于连续导频、散布导频和TPS（Transmission Parameter Signaling，传输参数信令）信号的传输，它们是接收端获取解调和编码有关信息所必需的。第6章 数字电视标准 OFDM中对每个载波的调制都是抑制载波的。接收端解调时是需要基准信号的，这些基准信号称为导频信号，它们在OFDM符号内分布于不同的时间和频率上，具有已知的幅度和相位。导频分为连续导频和散布导频。连续导频以恒定数量分布于OFDM符号内，在2k模式的1705个载

33、波中安排了45个连续导频载波，在8k模式的6817个载波中安排了177个连续导频载波，它们在每个符号中的具体载波位置是随机的，但在各符号间的相应安排位置是一样的，且接收端已知其规律。连续导频的作用是向接收端提供同步和相位误差估值信息。在每12个载波中第12个为散布导频，逐个OFDM符号依此类推下去，直至一帧结束。在一些载波位置上，连续导频和散布导频是重合的。散布导频的作用是提供频率选择性衰落、时间选择性衰落和干扰的动态变化情况等关于信道特性的信息，以便接收端及时地实现动态信道均衡。第6章 数字电视标准 接收机利用连续导频和散布导频能快速同步和正确解调，但用于数据传输的载波数目减少很多，载波使用

34、效率下降。2k模式中实际有用的载波为1512个，8k模式中的有用载波为6048个，载波使用效率均为88.7。第6章 数字电视标准 图6-22 QPSK、16QAM、64QAM星座图(a)QPSK；(b)16QAM；第6章 数字电视标准 图6-22 QPSK、16QAM、64QAM星座图(c)64QAM第6章 数字电视标准 4.COFDM信号的形成信号的形成 N路信号组成的N维复矢量要进行IFFT，对IFFT输出的复矢量的实部和虚部要分别进行并串变换、DA转换和低通滤波。随后对虚部信号和实部信号进行正交调制，即分别乘以cost和-sint后再相加，在所规定的中频频带上形成COFDM信号。这里的C

35、OFDM信号是以复信号的形式传输的。正交调制后的信号最后经频率变换搬移到射频，馈送至天线发射出去。在接收机中对COFDM信号的解调按与上述调制过程相反的顺序进行。第6章 数字电视标准 6.2.4 DVB设备接口标准设备接口标准 1.ASI(Asynchronous Serial Interface,异步串行接口异步串行接口)ASI采用270 Mbs的固定连接速率，适用于电缆传输和光缆传输。在用于电缆传输时，采用BNC连接器。图6-23（a）所示为一个典型的使用同轴电缆的ASI。发送端首先将TS包按字节进行8B10B编码，每字节编码成为10 b。在ITU-T J.83中对编码作了详细规定。这些1

36、0 b码字的游程长度等于或小于4 b且直流偏置最小，这些码字在并/串变换器变换为固定的270 Mbs输出码率。若输入数据不足，可以插入同步字节填充。270 Mbs的串行码经过放大、缓冲和阻抗匹配，由BNC连接器输出。接收部分是发送的逆过程，比较特别的是有一个时钟恢复环节，用于从比特流中恢复出270 MHz的时钟。图6-23（b）为使用光缆的ASI。第6章 数字电视标准 图6-23 ASI传输链路(a)由同轴电缆构成传输链路；(b)由光缆构成传输链路 第6章 数字电视标准 已恢复的串行数据经8B10B解码器变换回原始的字节。为保证字节对齐，解码器要首先搜索同步字，该同步字的码型在10 b码字中是

37、惟一的，与所有可能的由8B10B编码器产生的输入数据字节均不同。一旦搜索到该同步字，即为随后接收的数据字标定了边界，从而建立了解码输出字节的正确的字节排列。第6章 数字电视标准 2.SPI(Synchronous Parallel Interface,同步并行口同步并行口)SPI是以ITU-R BT656-2为基础制定的，用于较短距离的信号连接。接口连接器采用25针D型超小型连接器，提供11对信号线和3条地线，信号采用低电压差分信号(LVDS)电平。信号线是平衡的，每个信号有A、B两条线。11对信号线中有8对数据信号(Data0Data7)，1对时钟信号(Clock)，1对包同步信号(P sy

38、nc)和1对数据有效信号(D valid)。其中，包同步信号标志一个包的开始，对应于包同步字节；数据有效信号标志当前字节是否为包的有效数据，它与包的传送格式有关；时钟信号频率fp取决于数据流的速率，也与包的传送格式有关。传送格式1的包长为188 B；传送格式2的包长为204 B，包含188 B有效数据和16 B无效位；传送格式3的包长为204 B，经过RS编码后204 B全部有效。传送格式1时，fp=f u/8；传送格式2或3时，fp=204fu/(1888)。fu为对应于TS速率的频率，如TS速率为8 Mb/s,则fu=8 MHz。第6章 数字电视标准 表表6-2 SPI的的25针针D型超小

39、型连接器针脚分配表型超小型连接器针脚分配表第6章 数字电视标准 3.SSI(Synchronous Serial Interface,同步串行口同步串行口)SSI可以看作是做了并/串转换的SPI的扩展，它使用的速率就是传输码流的速率，传输介质可以是电缆或光缆。采用电缆传输时采用BNC连接器。线路编码采用双相标记编码，编码规则是：不管值为“1”还是“0”，跳变始终发生在比特的起点上；对于逻辑“1”，在比特的中点上还有一次跳变发生；对于逻辑“0”，在比特的中点上无跳变发生。第6章 数字电视标准 6.3 ISDB-T标准标准 6.3.1 频宽分段传输频宽分段传输 日本ISDB-T标准采用频宽分段传输

40、正交频分复用调制方式(Bandwidth Segmented Transmission，OFDM)，可以在6 MHz带宽中传递HDTV服务或多节目服务。与DVB不同的是，ISDB-T标准将整个带宽分割成一系列的频率段，称为OFDM段。ISDB-T提供几种调制方式的组合(DQPSK、QPSK、16QAM、64QAM)和内编码的编码率(code rate)(12、23、34、56、78)。这些参数对每个OFDM段可以独立选择。ISDB-T的模拟带宽有5.6 MHz(宽带ISDB-T)和430 kHz(窄带ISDB-T)两种选择。宽带ISDB-T由13个OFDM段组成，可以分层传输。也就是说，各个O

41、FDM段可以具有不同的参数，这样就能够满足综合业务接收机的需要。窄带ISDB-T仅由一个OFDM段构成，适合语音和数据广播。宽带接收机可以接收窄带信号，窄带接收机可以接收宽带信号的中心频率段。第6章 数字电视标准 一个OFDM段帧由108个载波和204个符号构成。按载波调制方式分，OFDM段可以分成两类：一类为差分调制(DQPSK)，另一类为连续调制(QPSK，16QAM，64QAM)。每个OFDM段除了具有数据载波外，同时还有一些特别的符号或载波，其中包括SP(分散导频)、CP(连续导频)、TMCC(传输和复用配置控制)、AC1(辅助信道1)和AC2(辅助信道2)。CP、AC1、AC2和TM

42、CC用于频率同步，SP用于信道估计，TMCC用于传送载波调制方式和内编码的编码率。第6章 数字电视标准 6.3.2 高强度时间交织适应移动接收高强度时间交织适应移动接收 为实现数字电视地面移动接收，ISDB-T采用了高强度时间交织，最大限度地缓冲突发误码对系统的冲击。地面移动信道的动态多径造成的误码具有强突发性质，误码持续时间远大于脉冲干扰引起的突发误码。系统纠错体系难以对高频度突发误码做出响应，以至产生误码累积效应。对付这种突发误码的最好方法是采用时域数据交织技术将误码沿时间轴离散化，以均衡误码的冲击能量。第6章 数字电视标准 图6-24 ISDB-T系统内层方框图 第6章 数字电视标准 6

43、.4 ADTB方案方案 6.4.1 ADTB系统的设计依据系统的设计依据 1.我国的室内接收环境优于美国我国的室内接收环境优于美国 美国的山脉由北向南，密西西比河也由北向南，北方的寒流到来时，一天内可以纵贯北美大陆。气候相对干燥。在住房方面，美国地广人稀，住房一般不超过三层。房屋一般是木质结构，最外层是厚度达12 mm的铝皮，墙内有玻璃纤维隔热，玻璃纤维的底层往往是一层对内全反射、对外漫反射的铝箔。这样，室内在被热屏蔽的同时也被电磁屏蔽，电视信号严重衰减，室内接收到的信号十分微弱。由于房屋一般是方形结构，室内信号在墙之间反射，形成驻波，造成强的、近的多径信号，并在室内形成多个波谷点，使本来已经

44、微弱的信号在波谷点被进一步衰减，室内接收效果极差。第6章 数字电视标准 我国的主要山脉由西至东，长江、黄河也由西至东，北方的寒流到来时被山脉阻挡，形成梅雨季节，气候相对潮湿。我国住房一般超过三层，主要是砖结构。砖的反射系数和吸收系数远小于铝。信号既不会被大幅衰减，也不会在室内形成驻波。因此，我国没有美国室内接收的恶劣环境，相同发射功率时接收到的信号功率会强很多。第6章 数字电视标准 2.我国城市环境中存在较严重的冲击噪声和多径反射我国城市环境中存在较严重的冲击噪声和多径反射 美国的电视发射天线一般都位于市区中心的高层建筑顶上，不同的电视台可能还利用不同的地点发射。而我国的电视发射天线一般都位于

45、市郊的山上，常常只有一个集中发射点。我国大城市楼群的数量较多且分布相对分散，楼内的住户密度较高。这些特点造成我国城市的多径反射的强度和延迟情况较美国严重。另外，我国城建的多头管理和工程施工质量不稳定的现状，造成我国电视无线和有线广播环境中存在较严重的冲击噪声和多径反射。第6章 数字电视标准 3.单载波和多载波调制不是系统性能好坏的决定因素单载波和多载波调制不是系统性能好坏的决定因素 以美国ATSC标准为代表的单载波调制方式与以欧洲DVB-T标准为代表的多载波调制方式的性能之争由来已久。国际组织的多次比较测试结果表明，除了ATSC标准没有包含移动接收模式而无法判断其移动性能外，两个标准在室内、室

46、外接收效果相差不大。根据MSTV（Maximum Service Television）和NAB（National Association of Broadcasters）在美国华盛顿、巴尔的摩和克利夫兰于2000年的测试结果可知，美国标准的室内、室 外 接 收 效 果 都 明 显 优 于 欧 洲 标 准。加 拿 大CRC（Communications Research Centre）在2000年和2001年的测试中也得出了同样的结论。这些试验的另一重要结论是，即使美国标准的测试机性能优于欧洲标准的测试机性能，其接收性能(特别是室内接收)也不能满足数字电视地面广播需求。也就是说，现有国外的单载

47、波和多载波系统都需要进一步改进。第6章 数字电视标准 4.多普勒频率不是系统移动接收性能的决定因素多普勒频率不是系统移动接收性能的决定因素 在移动接收时，对系统性能造成影响的决定性因素并不是多普勒(Doppler)频率，而是信号幅度的变化，即栅栏效应。在移动接收时，信号时而可以直达，时而被挡住，接收到信号的幅度变化速度与程度是系统稳定工作与否的决定因素。第6章 数字电视标准 5.接收机的三个关键部件接收机的三个关键部件 (1)调谐器是数字电视地面广播系统的物理瓶颈。(2)信号处理是数字电视地面广播系统的核心。(3)信息处理必须与信号处理相结合。第6章 数字电视标准 6.4.2 ADTB系统系统

48、 1.系统框图系统框图 图6-25是地面广播模式的系统框图。来自于固定接收、移动接收和数据服务的码流分别进入各自的缓冲器。3路码流分别经独立的扰码、外码编码(RS编码)、交织、内码编码后，根据系统控制单元以时分的形式混合成一路，再经同步信号插入、导频插入、OQAM调制后形成基带信号，基带信号经上变换器调制到中频。第6章 数字电视标准 图6-25 地面广播模式的系统方框图 第6章 数字电视标准 图6-26是电缆模式的系统框图。输入码流经扰码、外码编码(RS编码)、交织后，再经同步信号插入、导频插入、OQAM调制后形成基带信号，基带信号经上变换器调制到中频。电缆模式有256OQAM，64OQAM和

49、16OQAM三种，但是每一频道中仅传输其中一种，即在电缆上没有混合传输模式。第6章 数字电视标准 图6-26 电缆模式的系统方框图 第6章 数字电视标准 2.信道编码信道编码 ADTB系统的传输方案具有段、场、帧结构，分别由段同步、场同步和帧同步指示。段同步指示每一段的开始，场同步指示每一场的开始，帧同步指示每一(业务)帧的开始。场同步和帧同步信号包含有系统信息。输入码流首先经扰码处理获得平坦的频谱，处理后的数据由t=10的RS编码器完成外码编码。编码后的数据进入卷积交织器。卷积交织后的输出在地面广播模式下进入内码编码，在电缆模式下直接进入同步插入。含有同步信号的数据经导频插入，OQAM调制后

50、形成基带信号。第6章 数字电视标准 3.系统信息系统信息 系统信息包括传输模式、复位信息等，它通过32倍扩展频谱处理后通过场同步和帧同步发送。第6章 数字电视标准 4.混合传输模式混合传输模式 ADTB系统的地面广播支持混合传输模式。在混合传输模式下，来自于固定接收、移动接收和数据服务的码流分别经过独立的信道编码和插入系统信息后，以时分复用的方式混合发送。混合比例可以通过控制单元动态调节。在地面广播模式下，在单一传输模式时，在每一个8 MHz频道内，固定传输模式可以传输25 Mbs的数据，移动传输模式可以传输12.5 Mbs的数据，数据传输模式可以传输6.3 Mbs的数据。第6章 数字电视标准