数字电视标准.ppt

1,数字电视标准,2,数字电视传输方式主要有：地面无线广播，有线广播，卫星广播。不同的传输媒质，不同特性，应采用不同的信道编码和调制方案，需制定不同的标准。,3,国际上已形成了3种数字地面广播传输标准：美国的ATSC-T标准（采用单载波8-VSB调制技术），欧洲的DVB-T标准，日本的ISDB-T标准（均采用多载波COFDM调制技术）。,4,我国的数字电视标准,卫星数字电视广播系统信道编码与调制规范：GB/T17700-1999，基本采用DVB-S。有线数字电视广播系统信道编码与调制标准：GY/T170-2001，基本采用DVB-C。地面波传输系统标准：GB20600-2006。于2006年8月18日正式批准为强制性国家标准，2007年8月1日实施。,5,本部分内容,DVB系统概述DVB-S，DVB-S2标准DVB-C标准中国数字电视地面广播系统标准。,6,7,DVB标准体系是基于MPEG-2数据压缩、复用技术为基础。以市场驱动原则扩充了MPEG-2系统复用部分。,DVB标准,8,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(ElementaryStream)和传送流TS(TransportStream)。,9,9,MPEG-2标准的基本多路复用方法,ES码流,PES码流,TS码流,10,如果用户需要收看节目2，则接收机应该如何分析PSI信息得到节目2的音视频、辅助数据等的TS码流。,10,11,DVB在MPEG-2的节目特定信息PSI(ProgramSpecificInformation)基础上，补充规定了一系列服务信息SI(ServiceInformation)表格在TS流中定义了许多辅助信息，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。,12,业务信息（SI）,SI信息是用来描述传送系统，传送内容和广播数据流时间表等的数据，是补充MPEG-2中PSI的附加数据.PSI中的信息基本上都是与当前码流相关，即它们所涉及的内容都与当前码流中的部分信息相关；而SI信息可以包括不在当前码流中的一些服务和事件，允许用户进行更多的选择和了解更多的其他服务,13,业务信息（SI）,(1)业务描述表SDT：(2)业务群关联表（BAT）：(3)事件信息表（EIT）：(4)运行状态表（RST）：。(5)时间日程表（TDT）：,14,业务信息（SI）,头端系统每隔一定周期将重复传送SI信息，对于最高速率为100Mb/s的传送流而言，重复传送SI信息的最小间隔为25ms。这样，对于新开机的用户，在很短的时间内，就可以接收到SI，构成EPG所需的各项条款。,15,15,描述符,DVB在PSI、SI中还定义了描述符。针对特定用途，用以提供有关流内容，节目内容，FEC方案，调制方式，传送方式等大量信息。,16,基带接口：负责DVB传输系统和MPEG-2复用/解复用系统的适配。能量扩散（扰码）纠错编码数据交织,DVB传输系统概述,17,DVB传输系统概述,基带成形滤波器,18,DVB传输系统概述,数字调制：任务，步骤,19,DVB传输系统概述,同步与时钟提取匹配滤波与均衡,20,DVB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1112GHz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38.1Mb/s。(2)DVB-C：用于8MHz数字有线电视系统，与DVB-S兼容，传输层的数码率最大为38.1Mb/s。(3)DVB-T：用于6MHz、7MHz、8MHz地面数字电视系统，传输层的数码率最大为24Mb/s。,21,(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。,22,1DVB-S的信道编码与调制DVB-S是1994年12月由ETSI(EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute，欧洲电信标准学会)制定的我国国家标准与上述国际标准的差异是：我国将使用范围扩展到了C波段（46GHz）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。,23,DVB-S系统功能方框图,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。,24,1.复用适配和能量扩散在DVB-S中，将8个TS包组成一个包组，每个包组中第一个TS包的同步字节取反码B8H，其余7个同步字节仍为47H。PRBS发生器初始化值为100101010000000B，经过188*7+187=1503字节后又重新初始化。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,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。,25,2.外码编码、交织和成帧外码编码是截短的RS(204，188，t8)生成一个误码保护数据包，不论是未取反的47H还是取反后的B8H都要进行RS编码处理。,26,帧结构,27,RS编码后，采用交织深度I=12B的卷积交织,28,3.内编码、基带成形和调制DVB-S的内编码采用(2，1，7)的收缩卷积码，可使用编码效率有1/2，2/3，3/4，5/6，7/8，以适应不同的应用场合并具有相应的纠错能力。,29,（2，1，7）基本卷积码电路,30,收缩卷积码的几种类型：,31,基本卷积编码效率低（1/2），但纠错能力强在传输信道质量好，为提高编码效率，DVB-T给出了可供选择的收缩（截短）卷积码，效率可达，1/2，1/3，3/4，5/6，7/8编码效率越高，纠错能力越弱，但一定带宽中可传输的有效比特率增大。,32,前向纠错编码输出的是一连串行脉冲，占用频带太宽，无法在卫星信道中传输，所以，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。,33,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。基带成形后的信号对70MHz的中频信号进行QPSK调制，调制后的中频信号经上变频变换成地面站的上行工作频率，再由高功率放大器放大功率后，经天线发向卫星。,34,DVB-S的内编码和调制方框图,35,DVB-S2,ETSI（欧洲电信标准协会）于2004年颁布了DVB-S2。特点：采用BCH和LDPC码级联信道编码方式，更好地接近了香农极限。调制方式多样化。多信源格式。支持0.2,0.25,0.35,0.3多种升余弦滚降系数支持高数据应用，适用于广播电视，数字卫星新闻采集，交互业务，可望取代DVB-S。,36,2DVB-C的信道编码与调制DVB-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，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。,37,有线数字电视广播系统的特点包括：传输信道的带宽窄（8MHz）；信号电平高，接收端最小输入信号在100mVp-p以上；传输信道质量好，光缆和电缆内的信号不易受到外来干扰。可与多种节目源适配，可以是卫星信号，本地电视信号，及其它外来节目信号等。可用于SDTV，也可用于HDTV,38,DVB-C有线前端与接收的原理框图,39,1.字节到符号的映射,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。,40,64QAM情况下字节到符号变换的示意图，,64QAM调制时，每个符号为6b，分成两路，每路为3b。I轴和Q轴各自为3b，构成1，3，5，7的8电平，符号映射时将3B变换成4符号。图中，b0为每个字节或每个符号的最低有效位(LSB)，符号Z在符号Z+1之前传输。,41,2.调制映射后的符号的最高两比特要进行差分编码(DifferentialCode)。差分由下面的布尔表达式给出：,42,字节到m比特符号变换、两位MSB差分编码示意图,43,16QAM星座图,44,32QAM星座图,45,64QAM星座图,46,3.基带成形仍采用平方根升余弦滚降滤波器，滚降系数0.15.4.QAM调制,47,3DVB-T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ETS300744。DVB-T的信道编码和调制系统方框图中前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)。,48,DVB设备接口标准1.ASI(AsynchronousSerialInterface,异步串行接口)ASI采用270Mbs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。,BNC电缆连接器必须连接到每段电缆的两端。BNC电缆连接器由一根中心针、一个外套和卡座组成。,49,2.SPI(SynchronousParallelInterface,同步并行口)SPI是以ITU-RBT656-2为基础制定的，用于较短距离的信号连接。有11对信号线：8对数据信号线，1对时钟信号线，1对包同步信号线，1对数据有效信号线。信号采用LVDS电平。,50,3SSI（SynchronousSerialInterface，同步串行口）SSI可以看作做了并/串转换的SPI的扩展，传输介质可以是电缆或光缆。,51,中国数字电视地面传播系统标准,数字地面广播系统是国家广播电视技术体系的重要组成部分。2006年8月，数字电视特别工作组制定了数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制（地面数字电视多媒体广播DTMB)2007年8月1日正式强制实施。,52,DTMB支持高清，标清，多媒体数据广播等多种业务，适用室内外，支持固定、移动等多种接收方式，支持大范围广播覆盖的多频和单频组网方式。DTMB兼容了基于时域同步的单、多载波调制技术，采用先进的前向纠错编码技术，具有系统同步快，接收灵敏度高，抗多径衰落能力强，频谱利用率高，可扩展功能多等先进性能。DTMB充分应用了近几年中国取得的原创性成果和自主知识产权。,53,DTMB标准规定了在UHF,VHF频段中，每8MHz频带内，数字电视地面广播的帧结构，信道编码，调制方式。DTMB根据不同的应用环境和业务要求，提供了多种工作模式。,54,DTMB系统框架,55,随机化（扰码）,扰码用一个伪随机序列与原数据进行模2加扰码限制连0和连1的长度，改善码定时恢复的质量，是信号频谱弥散而保持稳定，改善帧同步和自适应均衡等系统功能。DTMB标准采用了15阶的m序列作为数据扰码，生成多项式：G(x)=1+x14+x15,该扰码采用线性反馈一位寄存器产生。,56,前向纠错编码,DTMB的前向纠错编码外码BCH码，内码LDPC码DTMB采用BCH（762，752）码，其目的是，匹配数据率，降低系统误码平层LDPC码是目前性能优异的线性纠错编码，其性能接近香农极限。DTMB根据不同应用需求，提高3种码率的前向纠错编码（FEC)，其码率分别是：0.4，0.6，0.8。,57,FEC编码框图,58,符号卷积交织,DTMB有两种模式：1、模式1：B=52，M=240符号，交织解交织总延迟为170个信号帧；2、模式2：B=52，M=720符号，交织解交织总延迟为510个信号帧,59,星座映射,DTMB标准包含以下几种符号映射关系：64QAM，32QAM，16QAM，4QAM，4QAM-NR,60,4QAM-NR,4QAM-NR映射方式是在4QAM符号映射之前增加NR准正交编码映射以得到一定的编码增益。,61,4QAM与4QAM-NR应用于高速移动服务业务的需求，可以支持标准清晰度电视广播，能够兼顾覆盖范围和接收质量的服务需求4QAM、16QAM和32QAM应用于中码率服务业务的需要，可以支持多路标准清晰度电视广播，能够兼顾覆盖范围和频率资源利用率的服务需求32QAM和64QAM应用于高码率服务业务的需求，可以同时支持高清晰度电视和多路标准清晰度电视的广播，兼顾高档用户和普通用户的服务需求。,62,为每个信号帧提供解调和解码信息，包括符号星座映射模式，LDPC编码效率，交织模式，帧体信息模式等，用6bits表述，并采用扩频方式传输。,系统信息,63,复帧结构,1信号帧：是系统帧结构的基本单元，一个信号帧由帧头和帧体组成。帧头由PN序列构成，有3种选项：PN420(420个符号),可提供55.6