1、第6章數字電視標準 第6章數字電視標準 6.1ATSC標準標準 6.2DVB標準標準 6.3ISDB-T標準標準 6.4我國地面數字電視標準我國地面數字電視標準 6.5手機數字電視標準手機數字電視標準 6.6直播星標準直播星標準ABS-S 思考練習題思考練習題第6章數字電視標準 6.1ATSC標準標準6.1.1ATSC系統系統1. 系統組成系統組成ATSC標準采用了ITU-R Tech Group 11/3(數字電視地面廣播模式) ，由信源編碼和壓縮、業務復用和傳送、RF/發送三個子系統組成，如圖6-1所示。信源編碼與壓縮用來得到視頻、音頻和輔助數據流。輔助數據(Ancillary Data)

2、是指控制數據、條件接收控制數據和與視頻、音頻節目有關的數據。業務復用和傳送把視頻、音頻和輔助數據流打包成統一格式的數據包并合成一個數據流。RF/發送也稱為信道編碼和調制。信道編碼的目的是從受到傳輸損失的信號中恢復出原信號，在地面傳輸中采用8-VSB調制，在有線電視中采用16-VSB調制。第6章數字電視標準 圖6-1ITU-R數字電視地面廣播模式 第6章數字電視標準 2. 基準頻率基準頻率圖6-2是編碼設備方框圖，圖中有兩套頻率，信源編碼器部分和信道編碼部分采用不同的基礎頻率。在信源編碼器部分中，以27 MHz時鐘為基礎(f27 MHz)，用來產生42 b的節目時鐘參考。根據MPEG-2規定,

3、這42 b分成33 b的program-clock-reference-base(節目時鐘參考基礎)和9 b的program-clock-reference-extension(節目時鐘參考擴展)兩部分，用于視頻和音頻編碼中產生時間表示印記PTS(Presentation Time Stamp)和解碼時間印記DTS(Decode Time Stamp)。圖6-2中，fa和fv分別是音頻和視頻時鐘，必須鎖定在27 MHz的頻率上。信道編碼部分傳送比特流頻率ftp和VSB符號頻率fsym必須鎖定，并有如下的關系:第6章數字電視標準 圖6-2編碼設備方框圖symtp3133122081882ff (

4、6-1) 第6章數字電視標準 6.1.2信道編碼信道編碼從傳送編碼輸入的TS流信息碼率是19.28 Mb/s，每個數據包(TS包)為188 B，其中包括一個同步字節和187 B數據，碼率是19.39 Mb/s(19.28188/187)，先進行數據隨機化，其生成多項式為G(x)x16+x13+x12+x11+x7+x6+x3+x+1 (6-2)初始值為0F180H。圖6-3是ATSC隨機化和去隨機化電路。隨機化是將8個輸出端D0D7與輸入數據字節逐位進行異或運算。同步字節不進行隨機化和前向糾錯，在復用時轉成段同步信號。第6章數字電視標準 圖6-3ATSC隨機化和去隨機化電路第6章數字電視標準

5、接著進行外編碼，采用RS(207，187)編碼器，其域生成多項式為P(x)x8+x4+x3+x2+1 (6-3)附加20 B糾錯碼后，每個數據包變為208 B。卷積交織是N=208、M4、I52的卷積交織器，如圖6-4所示。第6章數字電視標準 圖6-4ATSC的卷積交織器和去交織器第6章數字電視標準 交織后，再經如圖6-5所示的網格編碼器進行編碼，圖中預編碼器的作用是減少與模擬電視之間的同頻干擾，2位符號經格柵編碼器后成為3位，用來選擇8-VSB的電平，信息速率不變而載波幅度分級數加倍，8-VSB的分集方法如圖6-6所示。第6章數字電視標準 圖6-5ATSC的網格編碼器第6章數字電視標準 圖6

6、-68-VSB的分集方法第6章數字電視標準 6.1.3VSB調制調制圖6-7是VSB信道編碼與調制方框圖，格柵編碼后信號輸出到復用器，與數據段同步和數據場同步復用。復用的輸出數據插入適當的導頻(Pilot Frequency)，經過均衡濾波器后和調制載頻相乘，再經VSB濾波器輸出一種單載波幅度調制的、抑制載波的殘留邊帶信號。圖6-7VSB信道編碼與調制方框圖第6章數字電視標準 1. VSB數據結構數據結構VSB數據結構如圖6-8所示。數據幀(Data Frame)分成兩個數據場(Data Field), 每場又有313個數據段(Data Segments)。每場第一個數據段是數據場同步(Dat

7、a Field Sync)，其中包括用于接收機均衡的訓練序列，如圖6-9所示，它是固定的5的2電平偽隨機序列，PN511為511位的PN碼，生成多項式是x9+x7+x6+x4+x3+x+1，初始值是010000000，是向接收機提供均衡用的訓練序列。后面緊跟三組63個符號的偽隨機序列，稱為PN63，生成多項式是x6+x+1，初始值是100111，是向接收機提供重影補償用的測試序列，也可以用作均衡。在場同步2中3個PN63的中間那個是其“反碼”。因為場周期第6章數字電視標準 是24.2 ms，只依靠這些訓練序列來完成自適應過程的均衡器，跟蹤信道動態的能力受到限制。ATSC系統地面廣播中采用精心設

8、計的自適應判決反饋均衡器來消除多徑衰落引起的回波干擾，判決反饋均衡器FIR濾波器長度為64級，IIR濾波器長度為256級，利用訓練序列來加速收斂。當信道損傷比訓練序列的發送快得多時，可以采用盲均衡技術。第6章數字電視標準 圖6-8VSB數據幀第6章數字電視標準 圖6-9VSB數據場同步第6章數字電視標準 2. VSB頻譜頻譜VSB在6 MHz帶寬內的頻譜安排如圖6-10所示，在兩側各安排了形狀為均方根升余弦響應的過渡段各310 kHz，3 dB帶寬為60.62=5.38 MHz，可以支持的符號率為Sr=2 5.38=10.76 MS/s。 這樣，段速率為fseg=Sr /832=12.93 k

9、seg/s，幀速率為fframe=fseg /626=20.67 frame/s。第6章數字電視標準 圖6-10VSB頻譜圖第6章數字電視標準 6.1.418種掃描格式種掃描格式ATSC標準規定了18種掃描格式，如表6-1所示。表表6-1ATSC標準的標準的18種掃描格式種掃描格式第6章數字電視標準 第6章數字電視標準 6.2DVB標準標準DVB是以歐洲為主，世界上有200多個組織參加開發的項目。它以發展標準電視SDTV為主，是一套完整的數字電視解決方案，得到了廣泛的應用。DVB系統的主要標準有：(1) DVB-S：用于1112 GHz頻段的數字衛星系統，適用于多種轉發器帶寬與功率，傳輸層的數

10、碼率最大為38.1 Mb/s。DVB-S2是對DVB-S的改進。(2) DVB-C：用于8 MHz數字有線電視系統，與DVB-S兼容，傳輸層的數碼率最大為38.1 Mb/s。DVB-C2是對DVB-C的改進。第6章數字電視標準 (3) DVB-T：用于6 MHz、7 MHz、8 MHz地面數字電視系統，傳輸層的數碼率最大為24 Mb/s。DVB-T2是對DVB-T的改進。(4) DVB-CS: 用于數字衛星共用天線電視系統(SMATV), 由DVB-C和DVB-S改變得出，用于共用天線電視系統安裝。(5) DVB-SI：服務信息系統。(6) DVB-TXT：固定格式圖文廣播傳送規范。(7) D

11、VB-CI：用于條件接收及其它應用的DVB公共接口。(8) DVB-DATA：用于數據廣播的技術規范。(9) DVB-RCC/RCTNIP：用于交互電視回傳信道。第6章數字電視標準 (10) DVB-H(Handheld，早期為DVB-X)：是DVB組織為通過地面數字廣播網絡向便攜或手持終端提供多媒體業務所制定的傳輸標準。(11) DVB-DSNG：用于衛星新聞采集和節目傳送業務。DVB還有多種網絡接口標準。DVB基帶處理部分主要包括視頻信號、音頻信號的壓縮處理方法以及數碼流的組成等。DVB直接采用了MPEG-2標準中的系統、視頻、音頻部分，用于形成DVB的基本流(Elementary Str

12、eam，ES)和傳送流(Transport Stream，TS)。第6章數字電視標準 MPEG-2為覆蓋很大的應用范圍，規定了不同應用可以采用相應的參數集和參數取值范圍，為此在DVB中有專門的標準介紹使用MPEG-2的指南，定義了MPEG-2可以使用的語法子集和參數等。DVB還在TS流中定義了許多輔助信息，稱為服務信息(Service Information，SI)，以便于選擇節目，了解與節目相關的一些信息，提供節目之間的相互關系以及攜帶特定的數據。DVB在MPEG-2的節目特定信息(Program Specific Information，PSI)基礎上，補充規定了一系列SI表格，并規定了一

13、些表格的PID值。詳見第3章。第6章數字電視標準 6.2.1DVB-S的信道編碼與調制的信道編碼與調制DVB-S是1994年12月由ETSI(European Telecommunications Standards Institute，歐洲電信標準學會)制定的，標準編號為ETS 300 421。ITU(國際電信聯盟)的相應標準號是ITU-R B0.1211。我國相應的國家標準號是GB/T 177001999。我國國家標準與上述兩個國際標準的差異是： 我國將使用范圍擴展到了C波段(46 GHz)固定衛星業務中的相應業務； 增加了在特定的條件下系統可使用BPSK調制方式。DVB-S系統定義了從M

14、PEG-2復用器輸出到衛星傳輸通道的特性，總體上分成信道編碼和高頻調制兩大部分。DVB-S系統功能方框圖如圖6-11所示，左邊部分為MPEG-2信源編碼和復用，右邊部分為衛星信道適配器，即信道編碼和高頻調制部分。第6章數字電視標準 圖6-11DVB-S系統功能方框圖第6章數字電視標準 1. 復用適配和能量擴散復用適配和能量擴散 MPEG-2傳送復用器輸出的TS流是固定長度(188 B)的數據包，其中第一個字節是同步字節Sync(47H)，如圖6-12(a)所示。在DVB-S中，將8個TS包組成一個包組，每個包組中第一個TS包的同步字節取47H的反碼B8H，其余7個同步字節仍為47H。在數據隨機

15、化時，以包組作為PRBS加擾的循環周期。PRBS發生器如圖4-4所示，PRBS生成多項式為式(4-4)。第6章數字電視標準 在每個包組的Sync1期間，PRBS發生器實現初始化，初始化值為100101010000000B，經過1503 B后又重新初始化。每個包組內其余7個Sync期間PRBS發生器繼續工作，但使能信號無效，與門輸出為0，這些同步字節不被加擾。當無輸入比特流或者比特流不符合TS流格式時，擾碼處理仍然進行，以避免調制器發射未經調制的單載波信號。2. 外碼編碼、交織和成幀外碼編碼、交織和成幀外碼編碼是RS編碼。已隨機化的(用R表示)傳送包如圖6-12(b)所示，用截短的RS(204，

16、188，t8)生成一個誤碼保護數據包，如圖6-12(c)所示，是在每188 B后加入16 B的RS碼。數據包同步字節，不論是未取反的47H還是取反后的B8H都要進行RS編碼處理。第6章數字電視標準 RS(204，188，t8)是由原始的RS(255，239，t8)截短得到的，其生成多項式g(x)=(x+a)(x+a2)(x+a16)(a=02H),域生成多項式P(x)=x8+x4+x3+x2+1。 編碼時在數據包204 B前添加51個全“0”字節，產生RS碼后丟棄前面51個空字節，形成截短的RS(204，188)碼。為提供抗突發干擾的能力，對RS編碼后的每個誤碼保護數據包進行深度I12的卷積交

17、織處理，生成一個交織幀，如圖6-12(d)所示。交織器如圖4-6所示。由于同步字節通過交織器0支路，因此交織后位置不變。第6章數字電視標準 圖6-12幀結構 (a) MPEG-2傳送復用包；(b) 隨機化后的傳送包：同步字節和隨機化序列R；(c) RS(204，188，8)誤碼保護數據包；(d) 交織幀N=IM=1217=204第6章數字電視標準 3. 內編碼、基帶成形和調制內編碼、基帶成形和調制圖6-13是DVB-S的內編碼和調制方框圖。DVB-S的內編碼采用(2，1，7)的收縮卷積碼(詳見4.5.3節中介紹的收縮卷積碼)。進行調制之前，I支路、Q支路信號要進行基帶成形(Baseband S

18、haping)。為了避免相鄰傳輸信號之間的串擾, 多進制符號需要有合適的信號波形。數字信號處理時的波形是方波，但在傳輸時這種方波并不合適。根據奈奎斯特第一準則，實際通信系統中一般均使接收波形為升余弦滾降信號(Roll off Raised Cosine，RRC)。這一過程由發送端的基帶成形濾波器和接收端的匹配濾波器(Matched Filter)兩個環節共同實現，因此每個環節均為平方根升余弦(Square Root第6章數字電視標準 Raised Cosine，SRRC)滾降濾波，兩個環節合成就實現了一個升余弦滾降濾波。實現平方根升余弦滾降信號的過程稱為波形成形，由于生成的是基帶信號，因此這一

19、過程又稱為基帶成形濾波。接收端的匹配濾波是針對發射端的成形濾波而言，與成形濾波相匹配實現了數字通信系統的最佳接收。這里基帶成形濾波器為升余弦平方根濾波器，濾波器具有以理想截止頻率wC為中心、奇對稱升余弦滾降邊沿的低通特性,滾降系數a01。a0，是通頻帶為wC的理想低通濾波器；a1，通頻帶為2wC。a越大，通頻帶越寬，碼間干擾越小。衛星信道干擾較多，取滾降系數a為0.35。DVB-S采用常規的格雷碼編碼的QPSK調制，采用不進行差分編碼的絕對映射。信號空間的位映射圖如圖5-3所示。第6章數字電視標準 圖6-13DVB-S的內編碼和調制方框圖第6章數字電視標準 6.2.2DVB-S2標準簡介標準簡

20、介1. 輸入碼流適配器輸入碼流適配器DVB-S只能處理MPEG-2傳送流，DVB-S2設有靈活的輸入碼流適配器，在不顯著增加復雜性的情況下能處理其它數據格式，如打包的或連續的單節目或多節目流。當有多個輸入流時，可以把這些輸入流合并為一個輸入流信號并切割為FEC碼段和數據場。DVB-S2中的數據處理可能會產生不同的傳輸延遲。適配器保證被打包的輸入流有恒定的比特率和恒定的端到端傳輸延遲。第6章數字電視標準 2. FEC系統系統采用外碼為BCH碼、內碼為LDPC碼的FEC系統，級聯碼輸出的長度是固定的，可以是64800的長幀或16200的短幀，長幀能提高載噪比，但會增加等待時間。對延遲要求不高的應用

21、來說，長幀是最好的解決辦法；而對交互應用來說，如果需要把短信息包立即發送出去，短幀效率就高多了。信道編碼的解碼算法是決定編碼性能和應用前景的一個重要因素。LDPC碼由于其奇偶校驗矩陣的稀疏性，使它存在高效的譯碼算法，其譯碼復雜度與碼長成線性關系，克服了分組碼在長碼長時所面臨的巨大譯碼計算復雜度問題，使長編碼分組的應用成為可能。而且由于校驗矩陣的稀疏第6章數字電視標準 特性，在長的編碼分組時，相距很遠的信息比特參與統一校驗，這使得連續的突發差錯對譯碼的影響不大，編碼本身就具有抗突發差錯的特性，不需要交織器的引入，進而消除了因交織器的存在而可能帶來的時延。3. 編碼率編碼率DVB-S2有14、13

22、、25、12、35、23、34、45、56、89、910共11種格式編碼率供選擇，在信號電平低于噪聲電平的惡劣條件下，推薦使用QPSK，采用14、13和25的編碼率。8PSK調制與12、23和45的編碼率相結合有很大優勢。第6章數字電視標準 4. 調制調制DVB-S2有QPSK、8PSK、16APSK、32APSK共四種調制方案供選擇，構成比DVB-S更好的編碼調制方案。在轉發器帶寬和發射機EIRP(Effective Isotropic Radiated Power，等效全向輻射功率)相同的情況下，通過改變調制類型與編碼率，傳送容量可增加30。QPSK和8PSK一般用于廣播應用，16APSK

23、(Amplitude Phase Shift Keying，振幅相移鍵控)用于一些特定的廣播應用和使用多波束衛星的交互應用，可以提供較高的頻譜效率。32APSK模式主要面向專業應用。對于一般的廣播電視業務，QPSK和8PSK為標準配置，16APSK和32APSK為可選配置。對于交互式服務、數字新聞采集和其它專業服務，這四種方式都為標準配置。基帶第6章數字電視標準 成形濾波有0.35、0.25、0.20共三種滾降系數供選擇，以滿足不同業務的需要。5. 可變編碼調制技術可變編碼調制技術應用可變編碼調制(Variable Coding and Modulation，VCM)技術，對不同業務(如SDT

24、V、HDTV、音頻和多媒體)可以使用不同的調制方式與編碼速率，也就是可以在同一個載波上對每個數據流施加不同的調制方式和糾錯級別，因而傳輸效率得以大大提高。VCM最強的優勢在于不同的服務不需要相同的保護條件的情形，提供不同的服務給處于不同的平均接收條件的不同的遠端站。應用VCM，就需針對每個服務端站不同的EsNo而在QPSK 45與16APSK 23之間選擇相應的編碼與調制。第6章數字電視標準 6. 自適應編碼調制自適應編碼調制在交互和點對點應用的情況下，VCM和回傳信道結合，實現自適應編碼調制(Adaptive Coding and Modulation，ACM)，這是通過衛星或地面回傳信道把

25、每個接收終端的信道條件通知衛星上行站，實現自適應編碼和調制。ACM系統允許衛星容量增加到100200。與DVB-S的恒定編碼調制(Constant Coding and Modulation，CCM)相比，業務的可用度得到了擴展。針對每個接收數據幀信道的實測情況，ACM可動態調整每個數據幀編碼速率與調制方式，這種編碼調制方式可以達到幀級(Frame-by-Frame)。也就是說，在傳輸序列里，第6章數字電視標準 每個單幀的編碼碼率和調制方式都可以不同。這種方式的靈活性表現在不同的接收環境(晴天、陰天和雷雨天氣)可提供不同的編碼碼率和調制方式，以讓接收終端接收到該環境下最理想、最可靠的信號，這對

26、移動接收顯得尤為可貴。當然增加了每個終端的復雜度，它要充分利用可能的回傳通道實時反饋當前接收環境狀況參數；同時由于幀與幀的碼率和調制方式有不同的可能，DVB-S2提供了快速幀同步和高效載波恢復技術來實現終端平穩接收。發送端根據回傳信道隨時報告各接收站的收信狀況采用ACM，針對每個接收站不同的Es/No而選擇相應的編碼與調制，這些調制的范圍在8PSK 34與16APSK 56之間。第6章數字電視標準 7. 導頻導頻DVB-S2提供可選的導頻，幫助接收機載波恢復。我國處于衛星廣播發展的初期，現有的衛星接收終端數量不多，應該盡早向DVB-S2新標準過渡，直接采用新技術，實現衛星廣播的跨越式發展。6.

27、2.3DVB-C的信道編碼與調制的信道編碼與調制DVB-C標準規定了有線數字電視廣播系統中傳送數字電視的幀結構、信道編碼和調制方式。DVB-C的歐洲標準是由ETSI(歐洲電信標準學會)于1994年12月制定的，標準編號為ETS 300 429。ITU(國際電信聯盟)的相應標準為ITU-T J.83建議書。我國制定的相應標準為有線數字電視廣播信道編碼和調制規范，編號為GYT 1702001。第6章數字電視標準 DVB-C信道編碼層盡量與DVB-S的編碼相協調，這樣衛星傳送的多節目數字電視便于進入DVB-C饋送網絡向用戶分配。有線數字電視廣播系統的特點包括： 傳輸信道的帶寬窄(8 MHz)； 信號

28、電平高，接收端最小輸入信號在100 mVp-p以上； 傳輸信道質量好，光纜和電纜內的信號不易受到外來干擾。因此，DVB-C系統對FEC處理的要求可降低，其高頻調制效率(b(sHz)可提高。DVB-C有線前端與接收的原理框圖如圖6-14所示。第6章數字電視標準 圖6-14DVB-C有線前端與接收的原理框圖第6章數字電視標準 1. 字節到符號的映射字節到符號的映射不同M值的QAM調制，映射成的符號數不相同，在任何情況下，符號Z的MSB應取字節V的MSB，該符號的下一個有效位應取字節的下一個有效位。2mQAM調制的情況下，將k字節映射到n個符號，8k=nm。 圖6-15是64QAM情況下字節到符號變

29、換的示意圖，這時m6，k3，n4。64QAM調制時，每個符號為6 b，分成兩路，每路3 b。I軸和Q軸各自為3 b，構成1、 3、5、7的8電平，符號映射時將3 B變換成4符號。圖中，b0為每個字節或每個符號的最低有效位(LSB)，符號Z在符號Z+1之前傳輸。第6章數字電視標準 圖6-1564QAM時字節到m比特符號變換示意圖第6章數字電視標準 2. 調制DVB-C采用QAM調制方式。若多元調制為2mQAM，則需把k字節映射成n個符號，即8k=nm，映射后的符號的最高兩比特要進行差分編碼(Differential Code)。圖6-16是字節到m比特符號變換、兩位MSB差分編碼示意圖，編碼后形

30、成IK和QK分量。差分由下面的布爾表達式給出： 1111KKKKKKKKKKKKKKKKKKIBBAQBBAQQABAIABAI(6-4) (6-5) 第6章數字電視標準 圖6-16字節到m比特符號變換、兩位MSB差分編碼第6章數字電視標準 接著進入具有均方根升余弦滾降特性(滾降系數a=0.15)的濾波器進行基帶整形，然后與其它符號位一起進入QAM調制器完成信號調制。因此，DVB-C的調制實際上是采用格雷碼在星座圖上的差分編碼映射，隨著IK和QK分量從星座圖第1象限的00依次變換到第2象限的10、第3象限的11、第4象限的01，符號的較低位從第1象限旋轉p/2到第2象限、從第2象限旋轉p/2到

31、第3象限、從第3象限旋轉p/2到第4象限，完成整個星座的映射。圖6-17圖6-21分別是16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM星座圖。第6章數字電視標準 圖6-1716QAM星座圖第6章數字電視標準 圖6-1832QAM星座圖第6章數字電視標準 圖6-1964QAM星座圖第6章數字電視標準 圖6-20128QAM星座圖第6章數字電視標準 圖6-21256QAM星座圖第6章數字電視標準 6.2.4DVB-C2標準簡介標準簡介第二代有線數字電視標準DVB-C2于2009年7月發布，標準號是ETS1 EN 302 76913。圖6-22是DVB-C2信道編碼和調制方框圖。系統

32、由多通道輸入處理模塊、多通道編碼調制模塊、數據分片及幀形成模塊、OFDM信號生成模塊組成。第6章數字電視標準 圖6-22DVB-C2信道編碼和調制方框圖第6章數字電視標準 為了使透明傳輸可行，DVB-C2定義了物理層管道(Physical Layer Pipe，PLP)，它是一個數據傳輸的適配器，1個PLP適配器可以包含多個節目TS流或單個節目、單個應用以及任何基于IP的數據輸入，PLP適配器的數據被數據處理單元轉換為DVB-C2所需要的內部幀結構。DVB-C2采用BCH外編碼與LDPC內編碼相級聯的糾錯碼技術，抗誤碼能力增強了很多。BCH編碼增加的冗余度小于1，LDPC碼率有2/3、34、5

33、6、9/10幾種。經過前向糾錯編碼的數據進行位交織，然后進行星座映射。DVB-C2提供了QPSK、16QAM、64QAM、256QAM、1024QAM、4096QAM等六種星座模式。第6章數字電視標準 多個物理層管道的數據可以組成1個數據分片，數據分片的作用是把由物理層管道組成的數據流分配到發送的OFDM符號特定的子載波組上，這些子載波組對應頻譜上相應的子頻帶每一個數據分片進行時域和頻域的二維交織，目的是使接收機能夠消除傳輸信道帶來的脈沖干擾及頻率選擇性衰落等干擾。幀形成模塊把多個數據分片和輔助信息及導頻信號組合在一起，形成OFDM符號。導頻包括連續導頻和離散導頻，連續導頻在每個OFDM符號里

34、分配給固定位置的子載波，并且在不同符號中的位置都相同。1個DVB-C2接收機使用6 MHz帶寬中的30個連續導頻就可以很好地完成信號時域和第6章數字電視標準 頻域同步。利用連續導頻，還可以檢測和補償由于接收機射頻前端本振相位噪聲引起的公共相位誤差。離散導頻用來進行信道均衡，根據接收離散導頻與理論離散導頻的差值，可以很容易地得到傳輸信道的反向信道響應。離散導頻的數量與所選的保護間隔長度有關。輔助信息主要包括被稱作L1(Layer 1)的信令信息，它被放在每一個OFDM幀的最前邊。L1使用1個OFDM符號所有的子載波來進行傳輸，給接收機提供對PLP進行處理所需的相關信息。OFDM符號的生成是通過反

35、傅里葉變換(IFFT)來實現的，使用4k-IFFT算法產生4096個子載波，其中3409個子載波用來傳輸數據和導頻信息。對6 MHz帶寬頻道，約占第6章數字電視標準 5.7 MHz的帶寬，子載波間隔為1672 Hz，對應OFDM符號間隔為598 s。 對于歐洲市場應用的8 MHz帶寬頻道，子載波間隔將變為原來的4/3倍，即2232 Hz，對應符號間隔為448 s。這種情況下，OFDM信號將占據7.6 MHz帶寬。DVB-C2支持在單個8 MHz的有線電視信道帶寬內傳輸10路以上的MPEG-4高清電視業務。由于引入了回傳通道，DVB-C2可以支持互動電視、電子商務等雙向業務。DVB-C2使用了最

36、新的調制編碼技術，實現了有線網絡的高效利用。針對不同的網絡特性，該標準還提供了經過優化的多種模式和選項，可以滿足有線電視用戶的不同服務要求。根據來自DVB項目組辦公室的信息，在相同條件下，該標準將比傳統DVB-C的頻譜效率高30%以上。第6章數字電視標準 6.2.5DVB-T的信道編碼與調制的信道編碼與調制DVB-T是1997年8月由ETSI(歐洲電信標準學會)制定的，標準編號為ETS 300 744。DVB-T的信道編碼和調制系統方框圖如圖6-23所示。圖中前4個方框與DVB-S是相同的，信道編碼也采用RS(204，188，t8)外編碼和刪余卷積內編碼，內編碼可根據需要采用不同的編碼率(R1

37、278)。第6章數字電視標準 圖6-23DVB-T信道編碼和調制系統方框圖第6章數字電視標準 1. 內交織內交織DVB-T中高頻載波采用COFDM調制方式，在8 MHz射頻帶寬內設置1705(2k模式)或6817(8k模式)個載波，將高數碼率的數據流分解成2k路(或8k路)低數碼率的數據流，分別對每個載波進行QPSK、16QAM或64QAM調制。為提高COFDM信號接收解調時維特比(Viterbi)解碼器對突發誤碼的糾錯能力，DVB-T對卷積編碼后的數據流進行內交織，包括比特交織和符號交織兩個步驟，不同的調制方式(QPSK、16QAM、64QAM等)有不同的交織模式。第6章數字電視標準 圖6-

38、24是在QPSK、16QAM和64QAM三種調制模式下，收縮卷積碼經過并串轉換后的串行數據流輸入x0，x1處理成輸出調制符號的映射過程。圖中的串并轉換器在QPSK、16QAM和64QAM三種模式中數據流分別變成并行的2、4、6路比特流。在16QAM時，輸入x0，x1變換成b00、b01，b10、b11，b20、b21和b30、b31四路并行比特流。然后，進入四個比特交織器I0、I1、I2和I3，各自交織成a00、a01、a10、a11，a20、a21和a30、a31四路并行比特流。第6章數字電視標準 這里，對不同的交織器I0，I1，定義了不同的交織模式，DVB-T中對交織規律作了較詳細的規定。

39、比特交織后的符號串在符號交織器中進一步實現符號交織。根據2k模式(除導頻信號外有效載波數1512=12126)或8k模式(有效載波數604848126個)的COFDM調制，將12個或48個符號組(每組126符號)順序進行交織。第6章數字電視標準 圖6-24在QPSK、16QAM和64QAM時內交織示意圖(a) QPSK; (b) 16QAM; (c) 64QAM第6章數字電視標準 2. 映射和星座圖映射和星座圖COFDM調制中，由每個符號對各個載波進行調制，QPSK調制時符號為2 b，16QAM調制時符號為4 b，64QAM調制時符號為6 b。圖6-25(a)所示的是QPSK調制時，2 b的符

40、號y0，A，y1，A應用格雷碼映射成的4點星座圖，圖(b)和圖(c)的16QAM和64QAM星座圖可以類推。第6章數字電視標準 3. 插入保護間隙和導頻插入保護間隙和導頻地面數字電視的傳輸頻譜很寬，而實際OFDM的載波數目N是有限的，不能保證每路載波的帶寬總是小于f，會產生碼間干擾，影響正交條件。多徑反射的結果是前一個符號的尾部拖延到后一個符號的前部，解決的辦法是在每個符號之前設置保護間隙Tg，在接收機中對每個符號開始的Tg時間內的信號不予考慮，以此來消除多徑延時小于Tg的碼間干擾。保護間隙的插入使頻譜利用率略有下降。第6章數字電視標準 OFDM是由N個頻率的已調制載波綜合成的信號。在2k模式

41、中N1705，在8k模式中N6817。68個OFDM符號構成一個OFDM幀，它們分別受到2 b、4 b或6 b符號進行的QPSK、16QAM或64QAM調制。由序列號為067的OFDM符號構成一個OFDM幀，由4個OFDM幀構成一個超幀。每個OFDM符號中有一些載波不用于數據傳輸而用于CP (Continual Pilot，連續導頻)、SP(Scattered Pilot，散布導頻)和TPS(Transmission Parameter Signaling，傳輸參數信令)信號的傳輸，它們是接收端獲取解調和編碼有關信息所必需的。第6章數字電視標準 圖6-25QPSK、16QAM、64QAM星座圖

42、(a) QPSK; (b) 16QAM; (c) 64QAM第6章數字電視標準 DVB-T系統中的導頻是訓練數據，是在規定的子載波上發送的特定參考信號，通過比較特定參考信號和接收端收到的經過信道傳輸的導頻，可以得到該子載波的信道傳輸函數，再通過插值等方法得到其它子載波上的信道傳輸函數。在接收端的FFT之后，在每個子載波上用一個抽頭的均衡器便可從接收數據準確地恢復出原始數據。均衡器抽頭系數為子載波信道傳輸函數的倒數。在發送端，一般在頻域(IFFT之前，FFT之后)上插入導頻，DVB-T系統中的導頻分為連續導頻和散布導頻。連續導頻向接收機提供同步和相位誤差估值信息。因為OFDM中對每個載波都是抑制

43、載波調制，接收機解調時需要具有已知第6章數字電視標準 幅度和相位的基準導頻信號。連續導頻以恒定數量分布于OFDM符號內，在2k模式的1705個載波中有45個連續導頻載波，載波序號為0、48、54、87、141、156、192、201、255、279、282、333、432、450、483、525、531、618、636、714、759、765、780、804、873、888、918、939、942、969、984、1050、1101、1107、1110、1137、1140、1146、1206、1269、1323、1377、1491、1683、1704。8k模式的6817個載波中有177個連續導

44、頻載波，接收端已知其規律，可以作為同步和相位誤差估值信息。第6章數字電視標準 散布導頻分布在每12個載波中的第12個，逐個OFDM符號依次類推下去，直至一幀結束。散布導頻的作用是提供頻率選擇性衰落、時間選擇性衰落和干擾的變化動態等信道特性信息，便于接收機迅速進行動態信道均衡。在一些載波位置上散布導頻與連續導頻是重合的，圖6-26是DVB-T系統2k模式的導頻分布示意圖。第6章數字電視標準 圖6-26DVB-T系統2k模式的導頻分布示意圖第6章數字電視標準 特殊導頻TPS用于傳輸保護間隔長度、調制方式等的系統參數。2k模式TPS載波序號為34、50、209、346、413、569、595、688

45、、790、901、1073、1219、1262、1286、1469、1594、1687。連續導頻和散布導頻都可以用來進行信道估計, 對靜態信道來說, 利用散布導頻和利用連續導頻的估計性能幾乎是一樣的;在時變信道中, 散布導頻有助于更好地跟蹤信道變化。進行IFFT和FFT運算要求數據數為2N，而1705不是2N，所以虛擬載波被插在有效載波的前后兩頭。這樣安排頻譜可以選擇合適的模擬傳輸成形濾波器，來限制IFFT輸出的離散信號的頻譜，使頻譜兩端迅速滾降，趨于理想的矩形濾波器。虛擬載波不傳送能量，幅值為0。第6章數字電視標準 在DVB-T中，2k模式的OFDM符號周期為224 s，8k模式的OFDM符

46、號周期為896 s (不包括保護間隔)，信道中時域上出現的一些突發干擾和小的衰落在接收端被FFT平均到整個OFDM符號周期內，這樣整個符號受到了輕微的影響，還是可以被解碼器解碼。在單載波系統中，同樣的突發干擾和衰落會完全破壞符號，無法被解碼器解碼。在DVB-T系統中，利用散布導頻進行信道估計可分為兩步。第一步是將接收的導頻符號除以本地的導頻符號，獲得導頻符號位置處的信道傳輸函數的估計。第二步是通過插值獲得數據符號處的信道的傳輸函數的估計。因此，信道的估計性能主要依賴于第二步的插值技術的應用。常用的插值技術有線性插值、二階插值、三次樣條(Cubic-Spline)插值、第6章數字電視標準 低通插

47、值、時域插值、變換域濾波插值等，各種插值方法實現復雜度和適用的信道條件都不相同，產生的插值誤差也不同，應該根據實際情況來選取。導頻用于跟蹤信道變化，導頻的間隔也就決定了可以跟蹤的信道變化的最大速率。在DVB-T系統中，導頻時域間隔Nk=4，頻域間隔Ni=12。假設系統完全同步，且多徑時延小于保護間隔，在FFT的運算后，每個子載波經過一個單抽頭的均衡器，便可以將多徑干擾消除。DVB-T系統接收機利用連續導頻和散布導頻能快速同步和正確解調，但減少了傳輸數據的載波數目。2k模式中實際有用載波為1512個，8k模式中有用載波為6048個，載波使用效率均為88.7%。表6-2是兩種模式的OFDM參數。第

48、6章數字電視標準 表表6-22k和和8k兩種模式的兩種模式的OFDM參數參數第6章數字電視標準 4. COFDM信號的形成信號的形成 N路信號組成的N維復矢量進行IFFT，對IFFT輸出的復矢量的實部和虛部分別進行并串變換、DA轉換和低通濾波。隨后對虛部信號和實部信號進行正交調制，即分別乘以cos wt和sinwt后再相加，在w所規定的中頻頻帶上形成COFDM信號。這里的COFDM信號是以復信號的形式傳輸的。正交調制后的信號最后經頻率變換搬移到射頻，饋送至天線發射出去。在接收機中對COFDM信號的解調按與上述調制過程相反的順序進行。第6章數字電視標準 6.2.6DVB-T2標準簡介標準簡介1.

49、 DVB-T2系統的幀結構系統的幀結構圖6-27是DVB-T2系統的幀結構示意圖，這是一種三層分級幀結構，基本元素為T2幀，若干個T2幀和未來擴展幀FEF(Future Extension Frame)組成一個超幀，FEF位于超幀中兩個T2幀之間或整個超幀最后。每個T2幀包含一個P1符號、多個P2符號和多個數據符號。所有符號均為OFDM符號及其擴展部分(如循環前綴)。通常，T2幀中最后一個數據OFDM符號與其它數據OFDM符號的參數和導頻插入位置會有所不同，稱為幀結束符號FCS(Frame Closing Symbol)。第6章數字電視標準 圖6-27DVB-T2系統的幀結構示意圖第6章數字電

50、視標準 T2幀中數據符號的數目是可配置的，表6-3為8 MHz系統中，不同FFT點數和保護間隔下，T2幀的最大符號數(P2符號和數據符號總數)。FFT點數越多，子載波間隔越小，OFDM符號在時域上占用的時間Tu就越長。NA是不能實施的項。第6章數字電視標準 表表6-3不同不同FFT點數和保護間隔下點數和保護間隔下T2幀的最大符號數幀的最大符號數第6章數字電視標準 1) P1符號P1符號格式固定，可攜帶7 b信令，主要目的是識別前導符號。P1符號攜帶的信息有兩種：第一種與P1符號的3個S1比特有關，用于輔助接收機迅速獲得基本傳輸參數，即FFT點數；第二種與P1符號的4個S2比特有關，用于識別幀類

51、型，包括SISO和MISO的T2幀類型。第6章數字電視標準 2) P2符號P2符號是位于P1符號之后的信令符號，也可用于頻率與時間的細同步和初步的信道估計。T2幀的多個P2符號的FFT大小和保護間隔是相同的，個數由FFT的大小所決定。P2符號包括L1后信令和用于接收和解碼L1后信令的L1前信令，也可能攜帶在PLP中傳輸的數據。L1后信令又包含可配置的和動態的兩部分。除了動態L1后信令部分，整個L1信令在一個超幀(由若干個連續T2幀組成)內是不變的。在P2符號構成中，也進行了針對L1 前/后信令的符號交織和編碼調制。第6章數字電視標準 L1后信令包含了對接收端指定物理層管道進行解碼所需的足夠信息

52、。L1后信令又包括兩類參數(信令)、可配置參數和動態參數以及一個可選的擴展域。可配置參數在一個超幀的持續時間內保持不變，而動態參數僅提供與當前T2幀具體相關的信息。動態參數取值可以在一個超幀內改變，但是動態參數每個域的大小在一個超幀內保持不變。一般來說，超幀的最大時間周期為64 s，包含FEF時可達128 s。標準不要求目前T2標準接收機能夠接收FEF，但要求接收機必須能夠利用P1符號攜帶的信令和P2符號中的L1信令檢測FEF，每個T2幀或FEF最長為250 ms。第6章數字電視標準 2 DVB-T2系統的主要模塊和功能系統的主要模塊和功能1) 輸入處理模塊DVB-T2系統的輸入由一個或多個邏

53、輯數據流組成，每個邏輯數據流由一個PLP(Physical Layer Pipe，物理層管道)進行傳輸。圖6-28是單個物理層管道下輸入處理模塊方框圖。對于輸入的每個數據流，在輸入處理模塊內都有與之對應的模式適配模塊來單獨處理該數據流。模式適配模塊將每個輸入的邏輯數據流分解成數據域，然后經過流適配后形成基帶幀。模式適配模塊包括輸入接口，后面跟著3個可選子系統模塊(輸入流同步、空包刪除和8 b CRC校驗生成)，最后將輸入數據流分解成數據域并在每個數據域的開始加入基帶第6章數字電視標準 包頭。流適配模塊的輸入流是基帶包頭和數據域，輸出流是基帶幀，它將數據填充到固定長度，形成基帶幀，并進行能量擴散

54、的擾碼。圖6-28單個物理層管道下輸入處理模塊方框圖第6章數字電視標準 2) 比特交織編碼和調制模塊比特交織編碼和調制模塊由前向糾錯編碼，比特到星座點(單元)的分解、映射和星座點旋轉，單元交織，時域交織等子模塊構成。(1) 前向糾錯編碼子模塊。該子模塊包括外編碼(BCH)、內編碼(LDPC)和比特交織。子模塊輸入流由基帶幀組成，輸出流由FEC幀組成。第6章數字電視標準 基帶幀輸入到前向糾錯編碼子模塊，先進行外編碼(BCH編碼)，并將BCH編碼的校驗比特添加在基帶幀后面，然后以此作為內編碼器的信息比特，進行LDPC編碼，將得到的校驗比特添加在BCH校驗比特位后面，最后對LDPC編碼器輸出的比特進

55、行交織，包括依次進行的校驗位交織和列纏繞交織，得到FEC幀。前向碼率有12、35、23、34、45、56幾種。第6章數字電視標準 (2) 比特到星座點的分解、映射和星座點旋轉。把每個FEC幀(正常FEC幀長度為64 800 b，短FEC幀長度為16 200 b)映射到編碼調制后FEC塊的過程如下：首先需要將串行輸入比特流解復用為并行OFDM單元流，再將這些單元映射為星座點。比特交織器輸出的比特流首先經過解復用器被解復用為N個子比特流，解復用器輸出的每個單元字需要映射為QPSK、16QAM、64QAM或256QAM的星座點，然后星座點進行歸一化，所有星座點映射均為格雷映射。在星座旋轉子模塊(可選

56、模塊)，星座映射模塊輸出的對應每個FEC塊的歸一化單元值(復數)在復平面進行旋轉, 并且單元的虛部(即Q路信號)在一個FEC塊內循環延遲一個單元。第6章數字電視標準 (3) 單元交織。偽隨機單元交織器的目的是將FEC碼字對應的單元均勻分開，以保證在接收端每個FEC對應的單元所經歷的信道畸變和干擾各不相關，并且對一個時域交織塊內的每個FEC塊按照不同的旋轉方向(或稱交織方向)進行交織，從而使得一個時域交織塊內的每個FEC塊具有不同的交織。第6章數字電視標準 (4) 時域交織。時域交織器(TI)面向每個PLP的內容進行交織。單元交織器輸出的屬于同一個PLP的多個FEC塊組成時間交織塊，一個或多個時

57、間交織塊再映射到一個交織幀，一個交織幀最終映射到一個或多個T2幀。每個交織幀包含的FEC塊數目可變，可以動態配置。同一個T2系統內不同PLP的時間交織參數可以不同。每個交織幀或者直接映射到一個T2幀，或者分散到多個T2幀(對低速PLP，分散到多個T2幀可增強時間分集)。每個交織幀又分為一個或多個時間交織塊，其中一個時間交織塊對應時域交織存儲單元的一次使用(對高速PLP，多個時第6章數字電視標準 間交織塊可降低時間交織存儲器需求)，每個交織幀內的多個時間交織塊所包含的FEC塊數目可能有微小差別。如果一個交織幀分成多個時間交織塊，則此交織幀只能映射到一個T2幀。作為可選項，T2系統允許將時域交織器

58、輸出的交織幀分成多個子片，從而給時間交織提供最大靈活性。3) 組幀模塊組幀模塊根據調度器提供的動態信息和幀結構的配置信息，把從時域交織器輸出的分屬各個PLP的數據OFDM單元以及調制后的L1信令OFDM單元組合成為一個OFDM塊。圖6-29是組幀模塊示意圖。圖中延遲補償用來對輸入模塊中的幀延遲和時域交織中的時間延遲進行補償。第6章數字電視標準 圖6-29組幀模塊示意圖第6章數字電視標準 4) MISO處理和OFDM調制頻域交織器的輸出先進入MISO(Multiple Input Single Output，多輸入單輸出，一種智能天線技術，其使用多個傳輸器(發送器)和單個接收器在一個無線設備上來

59、增加傳輸距離)處理模塊，進行空頻編碼得到兩個天線上發射的信號，然后對每個天線上要發射的信號進行OFDM調制和組幀處理，最后經射頻通路送到發射天線進行傳輸。圖6-30是OFDM生成模塊示意圖。在T2系統中MISO處理模塊是可選模塊，采用改進的Alamouti編碼進行空頻編碼以支持雙天線發射，該編碼方式將頻域交織器輸出的兩個相鄰子載波上的符號字進行空頻編碼。MISO處理模塊不對P1符號進行處理。第6章數字電視標準 圖6-30OFDM生成模塊示意圖第6章數字電視標準 OFDM調制和組幀處理的主要步驟包括導頻插入、IFFT、添加保護間隔和P1符號插入等。T2采用導頻(包括連續、離散、P2和幀結束)發射

60、“已知”復信號(其虛部為“0”)，從而為接收機提供參考。接收機利用導頻進行幀同步、定時同步、載波同步、信道估計、傳輸模式識別和跟蹤相位噪聲等。導頻上攜帶的信號由一個二值隨機參考序列生成，導頻包括連續導頻和離散導頻，在T2系統還包括特殊的P2符號導頻和幀結束符號導頻。按照T2幀中OFDM符號的類型、OFDM符號保護間隔、FFT點數和發射天線數目，導頻的插入模式有所不同，并且導頻發射功率高于所傳輸數據的功率。第6章數字電視標準 連續導頻額外開銷大于或等于0.35%。離散導頻額外開銷有1%、2%、4%、8%四種，對應八種離散導頻圖案。降低峰均比模塊主要有兩種實現技術：動態星座圖擴展技術(Active