（通信与信息系统专业论文）基于system+view的数字电视地面广播传输系统的仿真分析.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：刭哄 日期：鲤。k 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：缳。芷挫导师签名：丕毖望丕乏硐 期：勉j 二：j 互。， 山东大学硕士学位论文 摘要 d 竹b ( 数字电视地面广播) 是现有数字电视传输方式中的一种，它通过地面无 线进行传输，其独特的简单接收和移动接收能力，能够满足现代信息化社会所要 求的“信息到人”的基本需求 数字电视地面广播由于其传输环境恶劣，频谱资源有限，应用需求分散，其 传输标准仍有很大争议，各标准所采用的处理技术也各异欧洲数字电视地面广 播传输标准d v b - t 采用了编码正交频分复用c o f d m 调制方式；美国高级电视制式 委员会a t s c 标准采用了8 v s b 调制方式及自适应均衡技术；日本数字电视地面广 播传输标准i s d b - t 采用了频宽分段传输正交频分复用b s t - o f d m 调制方式，带内 各分段可独立采用不同的码流传输机制。 国内一些高校及研究机构也先后提出了几种数字电视地面广播传输方案，如 上海交通大学提出的高级数字电视广播传输方案a d t b t 采用了偏置正交幅度调 制技术o q a m ；清华大学电子工程系提出的地面数字多媒体电视广播传输系统 d m b - t 采用了时域同步正交频分复用t d s o f 傩调制方式等。 本文首先对国外三大数字电视地面广播传输标准和关键技术作了系统阐述和 分析比较，并对我国现有的主要数字电视地面广播传输方案作了介绍：然后对 d v b t 的关键技术进行了较为深入的探讨：最后对d v b - t 在r i c e 信道、加性高斯 白噪声信道、自定义多径信道及移动接收条件下分别作了仿真分析。论证了d v b - r 系统的可行性及其弊端，加深了对该系统的理解，为我国数字电视地面传输标准 的制定提供一定的参考 由于主、客观条件的限制，没有对其它标准及方案进行仿真研究，在以后的 工作将进一步加以探讨 关键词：电视技术，数字电视， 数字电视标准，数字电视地面广播 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t d 1 1 b ( d i g i t a lt e l e v i s i o nt e r r e s t r i a lb r o a d c a s t i n g ) i so n eo fp r e s e n td i g i t a l t e l e v i s i o nb r o a d c a s t i n gm o d e l s ，w h o s et r a n s m i s s i o nm e d i ai se a r t h t h es t a n d a r do f d i g i t a lt e l e v i s i o nt e r r e s t r i a lb r o a d c a s t i n gi si nd i s p u t a t i o n ，f o ri t s t r a n s m i s s i o ne n v i r o n m e n ti sr a t h e ra w f u l ，i t ss p e c t r u mi sv e r yl i m i t e da n di t ss e r v i c ei s d i s p e r s e ，s oi t i sp o t e n t i a lt ob ei m p r o v e di nm a n ya s p e c t s n o wt h e r ea l et h r e e s t a n d a r d so fd i g i t a lt e l e v i s i o nt e r r e s t r i a lb r o a d c a s t i n gi nt h ew o r l d 。d v b - t ( d i g i t a l v i d e ob r o a d c a s t i n g - t e r r e s t r i a l ) h a sb e e np r o d u c e db yj o i n tt e c h n i c a l c o m m t t e e ( j t c l o ft h ee u r o p e a nb r o a d c a s t i n gu n i o n ( e b u ) 、e u r o p e a nt e l e c o m m u n i c a t i o n ss t a n d a r d i n s t i m t e ( e t s da n ds o0 1 1 d v b tu s e sc o f d mt r a n s m i s s i o na n ds u p p o r t sm o b i l e r e c e p t i o n a d v a n c e dt e l e v i s i o ns y s t e mc o m m i r e e ( a t s c ) h a sp r o d u c e db y t e c h n o l o g yg r o u po nd i s t r i b u t i o ni nu s a i tu s e s8 v s bm o d u l a t i o na n di tc a nn o t s u p p o r tm o b i l er e c e p t i o n i n t e g r a t e ds e r v i c e sd i g i t a l b r o a d c a s t i n g - t e r r e s t r i a l ( i s d b - t ) u s e sb a n ds e g m e n t e dt r a n s m i s s i o no f d ma n dh a st w oc h a l a c t 廿- s ：b a n d w i d t ha n d s e g m e n t e dt r a n s m i s s i o na n dm o b i l er e c e p t i o n b u ti ti sv e r yc o m p l e x t h ei n l a n di n s t i t u t e sh a sp r o d u c e df i v ep r o j e c t ，s u c ha sa d v a n c e dd i g i t a l t e r r e s t r i a l b r o a d c a s t i n g ( a d t b ) p r o d u c e db ys h a n g h a ij i a o t o n gu n i v e r s i t y ， t e r r e s t r i a ld i g i t a lm u l t i m e d i a t vb r o a d c a s t i o n ( d m b - t ) p r o d u c e db yt h ee l e c t r o n i c e n g i n e c c - i n gd e p a r t m e n to f t s i n g h u au n i v e r s i 舛，a n ds oo n t h ep a p e ri n c l u d e st h ea n a l y s e so fd v b - t ，a s t c ，i s d b - ta n di n t r o d u c e st h e h o m ep r o j e c t s a tl a s td v b ti ss i m u l a t e di nr i c ec h a n n d ，a w g nc h a n n e l ，m u l t i p a t h c h a n n e le n v i r o n m a n ta n dm o b i l er e c e p t i o no ns y s t e m v i e w f o rt h el i m i t so f s u b j e c t i v e a n do b j e c t i v ef a c t o r ，t h ep a p e rh a sm a n yb u g g s k e yw o r d s ：d i g i t a l iv ，t e l e v i s i o nt e c h n i q u e ，d v b ，d i g i t a lt vs t a n d a r d ， d i g i t a lt e l e v i s i o nt e r r e s t r i a lb r o a d c a s t i n g 4 山东大学硕士学位论文 符号说明 a d t ba d v a n c e dd i g i t a lt e r r e s t r i a lb r o a d c a s t i n g 高级数字电视广播 a t s c a d v a n c e dt e l e v i s i o ns y s t e m sc o m m i t t e e 高级电视制式委员会 a w g na d d i t i v ew h bg a u s s i a n n o i s e加性高斯自噪声 b e rb i te r r o rr a t i o误比特率 b p s k b i n a r yp h a s es h i f tk e y m g 二制相移键控 b s t - o f d mb a n d w i d t hs e g m e n t e dt r a n s m i s s i o no f d m 频宽分段传输正交复用 c a l vc a b l et e l e v i s i o n 有线电视 c o f d mc o d e do r t h o g o n a lf r e x l u c n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g 编码正交频分复用 d i b e g d i g i t a lb r o a d c a s t i n ge x p e r t sc , r o u p 数字广播专家组 d m b tt e r r e s t r i a ld i 西m lm u l t i m e d i a t vb r o a d c a s t i n g 地面数字多媒体电视广播 d q p s kd i f f e r e n t i a lq u a d r a r l r ep h a s es h i f tk e y i n g 差分正交相移键控 d v b d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g数字电视广播 d v b - c d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g - c a b l e数字电视有线广播 d v b s d i g i t a lv i d e ob r o a d e a s t i n g - s t a t e l l i t e 数字电视卫星广播 d v b - t d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g - t e r r e s t r i a l 数字电视地面广播 f e cf o r w a r de r r o rc o r r e c t i o n前向纠错 f i f 0f i r s t i nf i r s t - o r e先入先出 h d t v h i 出d e f i n i t i o nt e l e v i s i o u 高清晰电视 i c ii n t e rc h a n n e li n t e r f e r e n c e信道间干扰 l s bk 缀s i g n i f i c a n tb i t最低位比特 i s i i n t e rs y m b o li n t e r f e r e n c e 符号间干扰 山东大学硕士学位论文 _ _ i ii - l _ _ l l _ - - i _ i - _ _ _ _ - l i _ l - _ l _ _ - - - - l _ i l i _ i l i _ _ l _ l l - l - - _ l i l i s d b - t i n t e g r a l e c ls e r v i c e sd i g i t a lb r o a d e a s t i r 增- t e r r e s t r i a l 综合业务数字地面广播 n t s cn a t i o n a lt e l e v i s i o ns t a n d a r d sc o m m i t t e e 全国电视标准委员会 m p e gm o t i o np i c t u r ee x p a t sg r o u p运动图像专家组 m s bm o s ts i g n i f i c a n tb i t 最高有效位。 o f d mo n h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g 正交分频分复用 o q a mo f f s e tq u a d r a t ea m p l i m t cm o d u l a t i o n 偏置正交幅度调制 p b r sp s e u d o r a n d o mb i n a r ys e q u e n c e 伪随机二制序列 q a mq u a d r a t u r ea m p l i t u d em o d u l a t i o n 正交幅度调制 q p s kq u a d r a t u r ep h a s es h i f tk , e y i n g 芷交相移键控 r - sr e e d s o l o m o n 里德一索罗门码 t d s o f d mt u n ed o m a i ns y n c h r o n o u s - o r t h o g o n af r e q u c n c yd i v i s i o n m u l t i p l e x i n g 时域同步正交频分复用 t st r a n s p o r ts t r e a m 传输流 s d t v s t a n d a r dd e f i n i t i o nt e l e v i s i o n 标准清晰度电视 s f n s i n g l ef r e q u e n c y n e t单频网 u h fu l t r ah i 曲f r e q u e n c y超高频 v h f v e r ym g hf r e q u e n c y 甚高频 v s bv e s t i g i a ls i d e b a n d 残留边带 6 山东大学硕士学位论文 1 1 选题的背景和意义 第一章引言 广播技术正在迅速走向数字时代，数字电视的飞速发展远远超出人们的预料 部分发达国家的广播电视从模拟向数字的过渡已经全面展开，正从部分( 单机设 备) 数字化向全系统( 节目制作、信号传输、发射和接收) 数字化方向发展我 国广电总局已于2 0 0 1 年6 月采用其行业标准( d v b - c ) 1 1 4 ) 以有线电视网络作为 切入点发展数字电视业务，实施。三步走”的发展战略，并于2 0 0 8 年全面推广地 面数字电视 数字电视地面广播与数字卫星广播相比，有容易普及、接收价格低廉等特点； 与数字有线电视相比，不易受到城市施工建设、自然灾害、战争等因素造成网络 中断的影响在传输状况、应用需求等方面，地面传输方式更加复杂，全球各地 在地面数字电视传输系统方案的选择上争议也最大数字电视地面广播标准的推 广和产业化将给整个社会带来深刻的变化，并将成为新的经济增长点，因此世界 各国都非常重视其标准的制定及相关的知识产权问题随着欧洲d v b - t 、美国 t s c 一8 v s b 、日本i s d b - t 三大标准的建立和相应设备的推出，不少国家和地区纷 纷对其进行了测试，以确定本国、本地区的数字电视标准。 作为一个电视生产和消费大国，我国已认识到掌握和拥有关键技术、自主研 发数字电视系统标准的重要性，并已提出了5 套数字电视地面广播传输方案，但 最终采用哪一方案仍未确定。因此对数字电视地面广播传输标准的研究，特别是 对世界上比较流行的d v b - t 的研究具有重要理论价值和实际的意义通过对各种 标准的研究，不仅使我们对数字电视地面广播传输标准有了全面的了解，更重要 的是能为我国数字电视地面广播传输标准的制定提供一定的参考 1 2 数字电视技术现状 数字电视是指从节目采集到节日编辑，从信号传送、发射到最终接收等全过程 7 山东大学硕士学位论文 均采用数字化处理的电视系统它与模拟电视相比，有以下特点和优势： ( 1 ) 清晰度高，音频效果好，抗干扰能力强： ( 2 ) 提高了频带利用率，利用现有的一个8 帆z 的模拟电视频道，可以传输 卜8 套d v d 质量或1 5 一1 8 套v c d 质量的数字电视节目： ( 3 ) 数字系统易于加密加扰，实现“条件接收”，便于开展“视频点播 ( v o d ) ”、股票行情与分析等交互式业务； ( 4 ) 便于进行节目制作可以进行电子字幕，电子图像，非线性编辑等多项 工作； ( 5 ) 体积小、成本低超大规模i c 电路、s o c 及嵌入式技术的应用，使设 备体积越来越小，成本降低； ( 6 ) 有利于。三网合一” 数字电视信号是一种数字信号，数字电视传输系统归属于数字通信系统范畴， 遵循数字通信系统的一般规律，其组成所图1 1 ，1 2 所示 数字电视信号可以通过数字卫星、数字微波、数字光纤网，数字有线电视网 进行传输，也可以通过开路广播方式进行广播。由于传输方式的不同，传输条件 的差异，因此对不同情况及各个国家提出的不同传输标准，传输前对数字电视信 号的处理方式有所差异 i 数字视频信源压缩编码 数字音频信源压缩编码 数字编码 节 目 流 多 路 复 用 节目流 图1 1 信源组成部分 传 输 流 多 路 复 用 信道 山东大学硕士学位论文 外 外 外 内内内 码码 码 码码码 能 r s 数 卷卷数 量 呻 纠 - 据 呻 积 啼 积 字 扩培 交 交编调 散编 织 织码 制 码 外 外 外 内 内内 码 码码 码 码码 解 r s 数 卷 卷数 能一 纠 o - - 据 _ 积 _ 积 _ 字 量 错解 解 解解 扩 解交 交 码调 散 码织 织 图1 2 信道部分组成 目前世界上有三大数字电视传输标准，即：欧洲的数字电视标准d v b 、美国 的a t s c 及日本的i s d b - t 。其中d 、b 标准包含：数字电视有线传输标准d v b - c 、 卫星传输标准d v b s 和地面广播传输标准d v b - t 我国已把i ) v b s 做为数字电视卫星传输标准，并准备用d v b - - c 做为有线传输 标准数字电视地面广播传输标准则尚未确定。 1 3 论文内容安排 本文主要内容可分成三大部分，即： 第一部分对世界上现有的三大数字电视地面广播传输标准( d v b t 、 a t s c s v s b 、i s d b t ) 的基本结构及其特点进行了分析介绍，并对三者从信源编 码、信道编码、调制技术等多方面进行了比较，分析其优劣；对我国主要的数字 电视地面广播传输方案，即清华大学的地面数字多媒体电视广播传输系统 d m b t 及上海交通大学的高级数字电视广播系统传输方案a d t b o t j 做了简要介 绍 第二部分对当今世界上比较流行的欧洲数字电视地面广播传输标准d v b - t 在纠错编码和数字调制等方面的关键技术做了详细简述 9 山东大学硕士学位论文 最后以美国e l a n i x 公司的s y s t e m v i e w 仿真平台为工具，对欧洲d v b t 系 统从外编码( i t s 编码) 、外交织( 卷积交织) 、内交织、映射、o f d m 调制及传 输到它的逆向处理过程在高斯自噪声信道、r i c e 信道、自定义的多径信道及移动 接收条件下进行了仿真分析。 1 0 山东大学硕士学位论文 第二章数字电视地面广播传输标准 2 1 欧洲数字电视地面广播传输标准d v b - t 2 1 1d v b - t 系统构成 欧洲数字电视地面广播传输标准是1 9 9 8 年2 月批准通过的，第一个正式的地 面广播传输系统于1 9 9 8 年初正式开始运营。m p e 6 2 数字音频、视频压缩仍是其 传输的核心发射端电路由节目流多路复用、传输流多路复用、能量扩散，外码 纠错、卷积交织、卷积编码内码交织、映射，正交频分复用调制和射频输出等 郁分组成。从前向纠错来看，由于地面传输环境的复杂性，d v b - t 系统中不仅包 括了内外码( o u t e rc o d e ，i n n e rc o d e ) ，而且加入了内外交织( o u t e ri n t e r l e a v e 外码交织，i n n e ri n t e r l e a v e 内码交织) ，如图2 1 所示接收则是它的反过程。 2 1 2d v l - t 系统特点 圈2 1d v b - t 传输系统 d v b - t 系统用于在地面v h f t 】l - i f 广播信道上传输标准数字电视s d t v 和高清数 字电视h d t v 节目，主要特点如下： ( 1 ) c o f d m 调制方式在这种调制方式内，可以分成适用于小范围的单发射 山东大学硕士学位论文 。 机运行的2 k 载波方式和适用于大范围多发射机的8 k 载波方式c o f d m 调制方式 将信息分布到许多个载波上面。为了避免传输环境所造成的多径反射效应，引入 了传输。保护间隔”； ( 2 ) 适应于地面v 肝u 虾信道，可实现与地面模拟电视节目的。同播”可 适用于单频网与d v b - c 、d v b - s 系统间具有较好的通用性； ( 3 ) 支持多级质量节目传输； ( 4 ) 可支持移动接收和条件接收 2 2 美国数字电视地面广播传输标准a t s c 一8 v s b 美国高级电视制式委员会( a t s c 。a d v a n c e dt e l e v i s i o ns y s t e m sc o m m i t t e e ) 标准关注的是u h f 和v h f 频道的数字高清地面广播h d t v ，其方案能够在6 删z 地面 信道中传递1 9 2 9 m b i t s 的流量，也可在一个6 h h z 有线电视信道中传输3 8 1 4 b i t s 的流量。它有两种操作模式：8 - v s b “地面同播模式”便于更好地抵抗n t s c 干扰： 1 6 - v s b “高码率模式”主要用于更干净的有线信道 2 2 1a t s c - s v s b 系统构成 a t s c 采用8 - v s b 作为h d t v 地面广播的传输方案，传输过程如图2 2 所示 图像、伴音的打包数据经能量扩散后送入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、段同步、场同步复用) 。再插入导频信号，然后进 行8 - v s b 调制，最后送往发射机输出射频。 图像、伴音、附加数据等的总有效数据率为1 9 4 m b i t s ，经过r - s 编码后 增加到2 1 3 5 m b i t s ，采用2 3 速率的格状编码并插入同步码后，总数据率变为 3 2 2 8 m b i t s ，映射成8 电平的信号波形，符号率为1 0 7 6 m b i t s ，相当于5 3 8 加- h 基带带宽，最后对单个载波进行8 - v s b 调制，输出信号带宽为6 m h z 山东大学硕士学位论文 二! 图2 2a t s c - 8 v s b 系统原理图 2 2 2a t s c - s v s b 系统特点 ( 1 ) 8 v s b 系统加入0 3 d b 的导频信号，用于辅助载波恢复：并加入了段同步 和场同步信号用于8 v s b 系统同步和时钟信道编码纠错保护等措施，如此设计使 该系统具备高噪声门限( 理论值大约1 4 9 d b ) ，大传输容量( 固定有用数据率为 1 9 4 m b i t s ) 和实现串行数据流等技术优势。 e 2 ) t s c 一8 v s b 传输系统具有较好的载噪比抑制，可在较低的载噪比下运行， 可得到近似n t s c 的良好的数据电视覆盖。具有良好的峰值对均值比率和良好的抗 脉冲噪声性能。在多径下使用时，对天线指向有要求，且适用于静态频道。为了 抗n t s c 同频干扰，a t s c 方案在接收机中加干扰抑制滤波器即梳状滤波器。同时， 为了对抗因多径效应而造成的频率选择性衰落，8 v s b 传输方式采用了自适应均衡 技术，即传输系统中需使用均衡器来消除回波 1 3 ) a t s c 同样采用l i i p e g 一2 作为视频压缩标准，而在音频方面，a t s c 选用杜 比a c - 3 数字音频压缩标准从技术角度来看，a c 一3 可根据输入信号的特性动态 地改变滤波器组的长度，以达到最佳的时间和频率分辨率；另外，a c 一3 采用混合 前向后向自适应比特分配方案，在保证时间分辨率和频率分辨率的前提下，所需 的传送比特分配信息码较少，但该解码器较复杂。而且， c - 3 另需频道混合器将 6 路环绕声粗略地混成立体声“对。 a t s c 一8 v s b 具有两个优势：一是用少于c o f d m 的发射功率覆盖现在的n t s c 覆 盖区；二是a t s c 标准明显地减少了脉冲干扰嘲另外，8 v s b 信号可对模拟n t s c 信号的同频和邻频干扰减至最小但8 v s b 不能抵抗多径干扰，并且在城市高楼区 山东大学硕士学位论文 将会有些影响，而且8 v s b 标准不支持移动接收，也不支持条件接收 2 3 日本数字电视地面广播传输标准i s d b - t 日本数字电视地面广播传输标准( i s d b t 。i n t e g r a t e d s e r v i c e s b r o a d c a s t i n g t e r r e s t r i a l ) 是由日本的d i b e g ( 数字广播专家组) 制定并于2 0 0 0 年2 月经i t u 批准成为正式建议标准。这样，继美国a t s c 、欧洲d v b t 之后，i s d b - t 成为世界第三大数字电视地面广播传输标准。 2 3 1i s d b - t 系统构成 如图2 3 所示，日本i s d b - t 标准采用c o f d w 信号传输方式，同美国a t s c 和 欧洲d v b - t 一样，i s d b - t 标准与现有模拟电视信道频谱兼容，即系统的总码流流 量限于已有的模拟电视单一频道的工作带宽之内( 6 删z 、7 m b z 或8 m h z ) 与前两 者不同的是，为进一步拓展数字电视地面传输系统工程的综合业务承载能力，日 本i s d b - t 标准对工作频带进行了再划分，将整个工作频带分为1 3 个称之为段 ( s e g m e n t ) 的等宽子频带，即o f d m 分段每分段的带宽为b a n d - w i d t h 1 4 ，相 对于6 m h z 和8 f l - z 工作带宽，该值分别为4 2 8 5 7 k h z 和5 1 7 4 2 8 k h z i s d b t 标准 规定每一o f i ) m 分段均为独立的数据通道，即带内各分段可独立采用不同的码流传 输机制，如内码码率、交织深度、甚至调制映射方式等。这种带宽使用方式无疑 为系统承载各类型的业务提供了相当大灵活性：对于宽带业务，如h d t 、r 、s d t v 及其它高速多媒体业务，可分配多个分段并联传输；对于数字声音广播，各类低 速数据传输，如低帧率图文信息、程序及配置信息、数据下载等。窄带业务可指 配特定的一个或几个分段承载全部1 3 个分段并联，6 m h z 带宽系统可提供实用 上限为1 9 9 2 - r o i t s 的码流容量，8 m h z 带宽系统可给出上限为2 6 5 5 m b i t s 的实 用码流容量( 按6 4 q a m 、内码率3 4 、保护比1 3 2 计算) ，足以承载包括h d t v 在 内的各类业务码流。 1 4 山东大学硕士学位论文 i _ 圆圈一匦圃圃j 映射合威 黯摇 频辜交织 珊 输 外 码 一i 酬酬焉到要耍囵鲁 霸摹变换 着 屡 藐 帧 。 要 分 码 屡 r 一1 i 皇- - t 1 。 + + 冲篙复用配置控舒n c cl 2 3 2i s d b - t 系统特点 图2 3i s d b - t 发送部分系统框图 频谱分段传输与强化移动接收是日本i s d b - t 标准的两个主要特点。这反映了 日本在全球通信技术与市场发展演化的大趋势背景下，结合本国具体情况及产业 发展战略建立数字电视地面传输标准的基本原则，是对地面数字电视体系众多参 数及相关性能进行客观分析、优化的结果 1 频谱分段传输 i s d b t 制式中的关键部分一调制方式，采用的是o f d m 调制，在6 m t t z 射频 带宽内载波总数可选为1 0 4 5 ，2 8 0 9 或5 6 1 7 个，即有三种模式，相应的载波间隔 分别约为4 、2 或l k h z i s d b t 中使用的o f d m 它不是以6 m h z 作为一个整体，所 有载波受到同一的q p s k 或1 6 q a m 、6 4 q a m 调制，而是在形成o f d m 帧之前将传送流 再复用和安排成1 3 个o f 咖数据段，另加6 m h z 频带内两侧各留半段，故总共分为 1 4 段，因而每个o f d m 段带宽4 2 9 k h z ( 6 1 41 吁1 z ) ，有效的1 3 段约占5 6 m l - l z 带宽 每个o f d m 段内还附加有导频信号，组成带导频的o f d m 段，每段可分别对其内部 包含的载波( 1 0 8 、2 1 6 和4 3 2 个) 作不同方式的调制c q p s k 、d q p s k 、1 6 q a m 、6 4 q a m ) 和时间交织长度( 保护间隔比1 4 、1 8 、1 1 6 、1 3 2 ) 频谱分段的段间相互独立，根据业务流量可灵活组合，利用段间独立性，通 过不同的系统参数组合，可实现多种误码保护级别的传输层面，由此构成日本 i s d b - t 标准的频宽分段传输正交频分复用工作方式( b a n d w i d t hs e g m e n t e d t r a n s m i s s i o no f d m ) 。 i s d b t 有三种工作模式，其中模式1 适应于移动接收，能很好地抗多普勒频 信漂稿码 山东大学硕士学位论文 移效应，车速2 0 0 k m h 时无接收质量问题；模式3 适用于固定接收，有很强的抗 多径干扰能力，也有利于构成大范围的单频网；模式2 则介于上两者之间，尚在 开路试验中。 2 强化移动接收 由于世界通信总体演化趋势和数字电视地面传输业务特征进一步为各界所认 识，日本i s d b - t 明确将数字电视地面移动接收作为系统的基本要求。为了达到这 一目的即解决动态多径问题，i s d b - t 采用了以下针对性措施“”： ( 1 ) 用2 k 和4 kc o f d m 传输模式。在i s d b - t3 种模式( m o d e l l2 k 、m o d e l 2 4 k 、m o d e l8 k ) 中，2 k 与4 k 模式因o f d m 正交载波间隔较大而具有较低的相位敏 感性，比8 k 模式能更好地适应移动接收环境。 ( 2 ) 引入万4 d q p s k 调制方式。此调制方式在数字峰窝移动通信领域已证明 具有鞍强的抗漂移，抗地面多径效应和抗相位抖动特性，在同维调制方式中传输 特性最为坚韧。 ( 3 ) 启用强力时间交织机制，在映射数据一级对信号损伤实行离散化处理， 以最大限度地缓冲突发误码对系统的冲击 ? 。砸函晒嘧夯： 图2 4o f d m 调制部分 时间交织是i s d b - t 所特有的措施，位于层次合成至o f d m 调制( i f f t ) 之间 的数据分段处理通道中如图2 4 所示该时间交织有以下特点： ( 1 ) 为保证i s d b - t 频谱分段功能，各数据段交织彼此独立，各分段交织结 构一致，交织参数只取决于本段参与的传输层面要求( 传输模式、调制方式、接 收方式等) ( 2 ) 交织器采用循环输x 输出方式，由同步输3 输出选择开关k k 2 ，按 山东大学颂士学位论文 i f f t 时钟依次对各数据分段逐位执行输入输出操作，每一循环完成一个数据符 号的输入输出 ( 3 ) 交织时间长度可调，各数据分段交织单元均提供一个交织时间调整参数 i 。并针对o f 蹦2 k 4 k 8 k 模式分别给出一组选项( 0 ，4 ，8 ，1 6 ) ( o ，2 ，4 ，8 ) ( o ，l ，2 ，4 ) ( 4 ) 数据分段内的交织过程由一族并行非等长延时线实现，线位与数据分段 位对应，延时由移位数据符号缓冲单元构成，受对应输入数据驱动执行f i f o 操作。 i s d b t 是针对日本国情进行优化的标准，在实现系统特定功能的同时也为之 付出了相应的代价，如频谱分段传输对系统频率分集性能与净载荷率的影响，采 取以频谱分段为基础实现不同误码保护率分层传输对系统复杂度的影响，在系统 内采用延时长达数百毫秒交织环节对系统及业务同步响应的影响等。 2 4d v b t 、a t s c - b v s b 及ls d b - t 的比较 d v b - t 、a t s c 一8 v s b 及i s d b - t 三种数字电视地面广播传输标准在码流传输、 信源编码、信道编码、数字调制等方面各具特色，各有优劣。本文从多方面进行 比较 2 4 1 信源编码 1 视频编码 3 套标准均采用m p e g 一2 视频编码的核心技术，向后可以兼容m p e g 一1 ，向 前可携带更为先进的m p e g - 4 码流。肝e g 一2 视频编码可分为4 级档，一共有 1 1 个有用的组合，但最重要的是“$ d t v ”，即标准清晰度电视( m p 鲋l ) 。另一 个是“h d t v ”。即高清晰度电视( m p h l ) 2 音频编码 a t s c - 8 v s b 采用d o l b ya c 一3 音频编码5 一l 声道音频，由于采用动态输 入滤波器，优于只采用固定输入滤波器的m u s i c a m 。d o l b ya c 一3 还采用了前向 后向自适应比特分配方案，优于只使用前向比特分配方案的m u s i c a m 。d v b t 采用m p e g - 2 层i i m u s i c a m5 1 声道音频可以向下兼容咿e g l 音频。兼容 1 7 山东大学硕士学位论文 性较好i s b d t 音频编码使用了m p e g 一2 层i i i a a c 。这是目前较为高级的音 频编码，其音频高于d o l b ya c 一3 和m u s i c a m ，但也增加了音频编码结构的复 杂性 3 复用方式 3 套标准均采用咿e g 一2 复用方式，将已编码压缩后的视频、音频、数据 基本码流与系统的信息一起组合、打包。形成打包基本码流( p e s ) 或传送包，每 个传送包规定固定长度1 8 8 个字节 2 4 2 信道编码 1 数据随机化 为了保障数字信号在传输中能量的均衡性，3 套标准都采用了随机化器 ( p r b s ) ，但a t s c - b v s b 采用的1 6 位移位寄存器，由9 个反馈抽头，8 个输出 抽头组成p r b s ，要比d v b t 、i s d b t 由1 5 位移位寄存器组成的p r b s 复 杂得多随机化器在有无信号时，都有自生的随机数字信号输出，保证了信道的 完整性。 2 外码编码 在外码方面，3 套数字电视地面广播传输标准都采用前向纠错编码r s 码。 d v b t 、i s d b t 采用的r s 码( 2 0 4 ，1 8 8 ，t = 8 ) 能纠正8 个字节的错误， a t s c 一8 v s b 采用的r s 码( 2 0 7 ，1 8 7 ，t = 1 0 ) 能纠正l o 个字节的错误，是一 种纠错效率很高的级联码 3 外码交织 a t s c - 8 v s b 在外码交织中采用的数据交织器为5 2 个分支，交织深度m = 4 个字节：d v b t 和i s d b t 在外码交织中采用的数据交织器为1 2 个分支，交 织深度m = 1 7 个字节3 者都在第一个分支器中不对同步信号进行交织 4 内码编码 在内码方面。d v b t 、i s d b t 均采用收缩的卷积编码，原码率1 2 。可 以收缩编码到2 3 ，3 4 ，5 6 ，7 8 ，其约束长度k = 7 然后进行内码 交织。d v b t 在内码交织中采用了比特交织、频率交织：i s d b t 除了采用比 山东丈学硕士学位论文 特交织、频率交织外，还要进行时间交织。即3 重交织a t s c - 8 v s b 采用2 3 速 率( 即y = 2 3 ) 的网格编码( t c m ) ，使用1 2 个网格编码器进行编码交织和调 制。根据网格编码调制理论，编码和调制相结合，可在白噪声环境下比原来传统 技术的误码性能提高3 d b 。t c m 对高斯白噪声有较强的抵御能力 2 4 3 调制技术 1 调制方式 a t s c 一8 v s b 传输方案，可直接将已编码的数字电视基带信号调谐到中频频率， 然后经平方根升余弦滤波器残留边带滤波后，输出到发射机的上变频器。这个调 制过程和原有的模拟中频调谐有相近之处。d v b t 采用o f d m 传输方案，和a t s c 一8 v s b 不同之处是进行1 6 3 2 6 4 q a m 映射，经过i f f t 处理器，以及加入保护 间隔，经上变频器调制成双边带发射。i s d b 一丁是在d v b t 传输方案的基础 上衍生出来的。它采用分频段o f d m 调制，将整个频率分为1 3 个o f 蹦频段，分 别进行调制其中除了电视信号之外，还有音频广播和数据广播信号。 2 频道宽度 a t s c 一8 v s b 、d v b t 、i s d b t 标准的频道宽度均为6 8 姗z ，每个频道 都可以设置一个固定收h d t v ( 高清晰度电视) 或4 5 个s d t v ( 标准清晰度电 视) ，数字电视频道的宽度和原有模拟电视频道相同，处在转换期的同播状况， 均采用“放弃信源兼容，坚持信道兼容的政策”。 3 载频边带 a t s c 一8 v s b 调制技术和传统的模拟电视发射调制有相近之处，都是单边带发 射，有效的信息功率节约了近一半在d v b t 基带传输中采用并行系统，在射 频上采用双边带发送，因而增加了发射功率。 4 频谱利用 a t s c 一8 v s b 在6 删z 内可稳定地传输一套h d t v 电视d v b t 由于保护间隔 的插入，从而减少了频谱的利用率，在6 m h z 内较难稳定地接收一套肋t 、r 电视， 必须加大带宽才能稳定地接收。目前d v b t 首先采用的是s d t v 电视。 1 9 山东大学硕士学位论文 2 4 4 抗千扰性畿 1 多径干扰 t s c - 8 v s b 通过内置的均衡器，采取自适应均衡技术。以对付多径干扰。d v b t 和i s d b t 采用o f d m ( 正交频分调制) 和并行信道传输以及延长信号符号 周期技术，在编码中加入保护间隔以及在编码时加入数量众多的导频信号。极大 地提高了抗多径干扰的能力，在理论上可以处理o d b 的回波干扰。从而大大地 优于a t s c - 8 v s b 。 2 同频干扰 由于a t s c - s v s b 处在数模同播状态，故采用了在原接收机中加干扰抑制滤波 器，即梳状滤波器的技术，因此损失了约3 3 d b 的载噪比性能，而且结构更加 复杂。d v b t 采用了信号频谱开槽的方法，同频干扰信号能量大的频谱区域得 到了有效的抑制，与a t s c - 8 v s b 相比，