第8章 数字电视传输标准

1、第8章 数字电视传输标准n8.1 DVB传输系统概述n8.2 DVB-S传输标准n8.3 DVB-S2的传输标准n8.4 DVB-C的传输标准n8.5 DVB-T传输标准n8.6 DVB-H传输标准n8.7 DVB-T与ATSC、ISDB-T的比较n8.8 中国地面数字电视广播传输标准n8.9 小结8.18.1 DVBDVB标准标准 DVBDVB是以欧洲为主，世界上有是以欧洲为主，世界上有200200多个组织参加开发的项目。多个组织参加开发的项目。以发展标准电视以发展标准电视SDTVSDTV为主，是一套完整的数字电视解决方案，为主，是一套完整的数字电视解决方案，得到了广泛的应用。得到了广泛的应

2、用。DVBDVB系统的主要标准有：系统的主要标准有： DVB-SDVB-S用于用于111112GHz12GHz频段的数字卫星系统，适用于多种转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发器带宽与功率，传输层的数码率最大为38.1Mb/s38.1Mb/s。DVB-S2DVB-S2是是DVB-SDVB-S的改进。的改进。 DVB-CDVB-C用于用于8MHz8MHz数字有线电视系统，与数字有线电视系统，与DVB-SDVB-S兼容，传输层兼容，传输层的数码率最大为的数码率最大为38.1Mb/s38.1Mb/s。 DVB-TDVB-T用于用于6 6、7 7、8MHz8MHz地

3、面数字电视系统，传输层的数码率地面数字电视系统，传输层的数码率最大为最大为24Mb/s24Mb/s。 DVB-HDVB-H (Handheld，早期为，早期为DVB-X)是是DVB组织为通过地面组织为通过地面数字广播网络向便携或手持终端提供多媒体业务所制定的传输数字广播网络向便携或手持终端提供多媒体业务所制定的传输标准。标准。 DVB-DSNG用于卫星新闻采集和节目传送业务。用于卫星新闻采集和节目传送业务。 DVB-CSDVB-CS用于数字卫星共用天线电视系统（用于数字卫星共用天线电视系统（SMATVSMATV），由，由DVB-CDVB-C和和DVB-SDVB-S改变得出，用于共用天线电视系统

4、改变得出，用于共用天线电视系统安装。安装。 DVB-SIDVB-SI服务信息系统。服务信息系统。 DVB-TXTDVB-TXT固定格式图文广播传送规范。固定格式图文广播传送规范。 DVB-CIDVB-CI用于条件接收及其他应用的用于条件接收及其他应用的DVBDVB公共接口。公共接口。 DVB-DATADVB-DATA用于数据广播的技术规范。用于数据广播的技术规范。 DVB-RCC/RCTDVB-RCC/RCTNIPNIP用于交互电视回传信道。用于交互电视回传信道。 还有多种网络接口标准。还有多种网络接口标准。 DVBDVB直接采用了直接采用了MPEG-2MPEG-2标准中的系统、视频、音频标准

5、中的系统、视频、音频部分，在部分，在DVBDVB中有专门的标准介绍使用中有专门的标准介绍使用MPEG-2MPEG-2的指南。的指南。8.2 DVB-S8.2 DVB-S标准标准 DVB-S是是1994年年12月由月由ETSI(European Telecommunications Standards Institute，欧洲电信，欧洲电信标准学会标准学会)制定的，标准编号为制定的，标准编号为ETS 300 421。ITU(国国际电信联盟际电信联盟)的相应标准号是的相应标准号是ITU-R BO.1211。 我国相应的国家标准是我国相应的国家标准是GB/T17700-1999卫星数卫星数字电视广播

6、字电视广播信道编码和调制标准信道编码和调制标准。我国国家标准与。我国国家标准与上述两个国际标准的差异是：上述两个国际标准的差异是：我国将使用范围扩展到我国将使用范围扩展到C C波段（波段（4 46GHz6GHz）固定卫）固定卫星业务中的相应业务星业务中的相应业务增加了在特定的条件下系统可以使用增加了在特定的条件下系统可以使用BPSKBPSK调制方调制方式式。DVB-S系统框图 视频编码 音频编码 数据编码 节目复用 传输复用 MPEG-2 信源编码和复用 服务 服务元素 复用适配和能量扩散 外编码 RS(204,188) 卷积交织 内编码 卷积编码 基带整形 QPSK调制 卫星信道适配 去射频

7、卫星信道 上图是上图是DVB-S系统框图，左边部分系统框图，左边部分为为MPEG-2信源编码和复用，右边信源编码和复用，右边部分为卫星信道适配器，也即是信部分为卫星信道适配器，也即是信道编码和高频调制部分。道编码和高频调制部分。DVB-S系系统定义了从统定义了从MPEG-2复用器输出到复用器输出到卫星传输通道的特性，总体上分成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。信道编码和高频调制两大部分。1.1.能量扩散能量扩散 MPEG-2MPEG-2传送复用器输出的传送复用器输出的TSTS流是固定流是固定长度（长度（188188字节）的数据包，其中第一个字节）的数据包，其中第一个字节

8、是同步字节字节是同步字节Sync(47H)Sync(47H) 。在。在DVB-SDVB-S中中，将，将8 8个个TSTS包组成一个包组，每个包组第包组成一个包组，每个包组第一一TSTS包的同步字节取包的同步字节取47H47H的反码的反码B8HB8H，其余，其余7 7个同步字节仍为个同步字节仍为47H47H。在数据随机化时，。在数据随机化时，以包组作为以包组作为PRBSPRBS加扰的循环周期，如图加扰的循环周期，如图8-8-3 3所示。所示。PRBS周期周期1503字节字节R 187字节字节R 187字节字节Sync 8R 187字节字节Sync 2R 187字节字节图图8-3 TS包的扰码包的

9、扰码Sync1Sync1 PRBS发生器发生器 初始化序列初始化序列使能使能原始数据或随机数据输入原始数据或随机数据输入随机化或去随机化输出随机化或去随机化输出数据输入数据输入伪随机序列伪随机序列 在每个包组的第一个同步字节期间，在每个包组的第一个同步字节期间，PRBS发生器发生器实现初始化，初始化值为实现初始化，初始化值为100101010000000B，经过，经过1503字节后又重新初始化。每个包组内其余字节后又重新初始化。每个包组内其余7个同步字个同步字节期间节期间PRBS发生器继续工作，但使能信号无效，与发生器继续工作，但使能信号无效，与门输出为门输出为0，这些同步字节不被加扰。，这些

10、同步字节不被加扰。 当无输入比特流或者比特流不符合当无输入比特流或者比特流不符合TS流格式时扰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。波信号。2.2.外码编码、交织和成帧外码编码、交织和成帧 外码编码是外码编码是RS编码。已随机化的传送包用截短的编码。已随机化的传送包用截短的RS(204，188，t8)生成一个误码保护数据包，是在每生成一个误码保护数据包，是在每188字节后加入字节后加入16字节的字节的RS码。数据包同步字节，不论是未取反的码。数据包同步字节，不论是未取反的47H还是取反还是取反后的后的B8H都要进行都要进行

11、RS编码处理。编码处理。 RS(204，188，t8)是由原始的是由原始的RS(255，239，t8)截短得截短得到，到，其生成多项式其生成多项式g(xg(x)= (x+)(x+)= (x+)(x+2 2) )(x+(x+1616) )（=02H=02H），域生成多项式，域生成多项式P(xP(x)=x)=x8 8+x+x4 4+x+x3 3+x+x2 2+1+1。编码时在数据包编码时在数据包204字节字节前添加前添加51个全个全“0”字节，产生字节，产生RS码后丢弃前面码后丢弃前面51个空字节，形个空字节，形成截短的成截短的(204，188)RS码，如图码，如图8-5所示。所示。 204字节字

12、节R 187字节字节RS 16字节字节Sync 8 R 187字节字节 RS 16字节字节204字节字节图图8-5 RS(204,188,8)码字结构码字结构Sync1交织：为提供抗突发干扰的能力，对为提供抗突发干扰的能力，对RS编码后的每编码后的每个误码保护数据包进行深度个误码保护数据包进行深度I12的卷积交织处理，生的卷积交织处理，生成一个交织帧。成一个交织帧。交织器如下图所示。由于同步字节通交织器如下图所示。由于同步字节通过交织器过交织器0支路，交织后位置不变。支路，交织后位置不变。 同步字路径同步字路径同步字路径同步字路径字节开关字节开关字节开关字节开关 移位寄存器移位寄存器交织交织I

13、=12去交织去交织I=123.内编码、基带成形和调制内编码、基带成形和调制 下图是下图是DVB-S的内编码和调制方的内编码和调制方框图，框图，DVB-S的内编码采用的内编码采用(2，1，7)的收缩卷积码的收缩卷积码。 串行码流 卷积编码 收缩 基带成形 QPSK 调制 进行调制之前，进行调制之前，I I支路、支路、Q Q支路信号要进行基带成支路信号要进行基带成形，形，为了避免相邻传输信号之间的串扰，多进制符号为了避免相邻传输信号之间的串扰，多进制符号需要有合适的信号波形。数字信号处理时的波形是方需要有合适的信号波形。数字信号处理时的波形是方波，但在传输时这种方波并不合适。根据奈奎斯特第波，但在

14、传输时这种方波并不合适。根据奈奎斯特第一准则，实际通信系统中一般均使接收波形为升余弦一准则，实际通信系统中一般均使接收波形为升余弦滚降信号。这一过程由发送端的基带成形滤波器和接滚降信号。这一过程由发送端的基带成形滤波器和接收端的匹配滤波器两个环节共同实现，因此每个环节收端的匹配滤波器两个环节共同实现，因此每个环节均为平方根升余弦滚降滤波，两个环节合成就实现了均为平方根升余弦滚降滤波，两个环节合成就实现了一个升余弦滚降滤波。实现平方根升余弦滚降信号的一个升余弦滚降滤波。实现平方根升余弦滚降信号的过程称为过程称为“波形成形波形成形”，由于生成的是基带信号，因，由于生成的是基带信号，因此这一过程又称

15、此这一过程又称“基带成形滤波基带成形滤波”。接收端的。接收端的“匹配匹配滤波滤波”是针对发射端的成形滤波而言，与成形滤波相是针对发射端的成形滤波而言，与成形滤波相匹配实现了数字通信系统的最佳接收。匹配实现了数字通信系统的最佳接收。 这里基带成形滤波器为升余弦平方根这里基带成形滤波器为升余弦平方根滤波器，滤波器具有以理想截止频率滤波器，滤波器具有以理想截止频率 为为中心、奇对称升余弦滚降边沿的低通特性，中心、奇对称升余弦滚降边沿的低通特性，滚降系数滚降系数 0 01 1，当，当 0 0，是通频带，是通频带为为 的理想低通滤波器；当的理想低通滤波器；当 1 1，通频，通频带为带为2 2 ； 越大，

16、通频带越宽，码间干越大，通频带越宽，码间干扰越小。卫星信道干扰较多，取滚降系数扰越小。卫星信道干扰较多，取滚降系数 为为0.350.35。DVB-SDVB-S采用常规的格雷码编码的采用常规的格雷码编码的QPSKQPSK调制，采用不进行差分编码的绝对映调制，采用不进行差分编码的绝对映射。射。 C C C 卫星信号的频带宽（卫星信号的频带宽（24MHz24MHz），卫星转发），卫星转发器的辐射功率不高器的辐射功率不高( (十几瓦至一百多瓦十几瓦至一百多瓦) )，卫星，卫星信道路径远，易受雨衰影响，传输质量不够高。信道路径远，易受雨衰影响，传输质量不够高。为保证可靠接收采用了调制效率较低、抗干扰为保

17、证可靠接收采用了调制效率较低、抗干扰能力强的能力强的QPSKQPSK调制。根据具体的转发器功率、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，编码率可以是传输和接收，编码率可以是1 12 2或或2 23 3；而若；而若希望可用比特率高时，编码率可以是希望可用比特率高时，编码率可以是3 34 4或更或更大。总之，大。总之，DVB-SDVB-S系统的参数选择在内码编码系统的参数选择在内码编码率上有较大的灵活性，以适用于不同的卫星系率上有较大的灵活

18、性，以适用于不同的卫星系统和业务要求。统和业务要求。 近年来巨大的市场需求促使传输能力更强的新标准出近年来巨大的市场需求促使传输能力更强的新标准出现现,DVB,DVB组织于组织于 20042004年年6 6月发布了月发布了DVB-S2DVB-S2标准草案标准草案(EN302 307)(EN302 307)。DVB-S2DVB-S2支持更广泛的应用业务如广播服务（支持更广泛的应用业务如广播服务（Broadcast Broadcast ServiceService，BSBS）交互式服务（）交互式服务（Interactive Service Service，ISIS）卫星）卫星新闻采集（新闻采集（D

19、igital Satellite News GatheringDigital Satellite News Gathering，DSNGDSNG）和）和其它专业服务（其它专业服务（Professional ServiceProfessional Service，PSPS）等，且与）等，且与DVB-SDVB-S兼容，新的兼容，新的DVB-S2DVB-S2与相比与相比DVB-SDVB-S在技术上有许多改进：在技术上有许多改进：新的信道编码方案与高阶调制组合，构成比新的信道编码方案与高阶调制组合，构成比DVB-SDVB-S更好的更好的编码调制方案。在转发器带宽和发射机编码调制方案。在转发器带宽和发射

20、机EIRP（Effective Effective Isotropic Radiated PowerIsotropic Radiated Power，等效全向辐射功率等效全向辐射功率）相同情况相同情况下，通过改变调制类型与编码率，传送容量可增加下，通过改变调制类型与编码率，传送容量可增加30。DVB-SDVB-S只能处理只能处理MPEG-2MPEG-2传送流，传送流，DVB-S2DVB-S2设有灵活的输入码设有灵活的输入码流适配器，在不显著增加复杂性的情况下能处理其他数据格流适配器，在不显著增加复杂性的情况下能处理其他数据格式（打包的或连续的单节目或多节目流）。式（打包的或连续的单节目或多节目

21、流）。 8.38.3 DVB-S2DVB-S2传输标准传输标准 BCH码（外码）与码（外码）与LDPC码（内码）级联的码（内码）级联的FEC系统，允许在低于香农极限系统，允许在低于香农极限0.71dB处进行准无误码处进行准无误码传输。传输。 有有14、13、25、12、35、23、34、45、56、89、910共共11种编码率供选择，种编码率供选择，有有QPSK、8PSK、16APSK、32APSK共共4种调制方案种调制方案供选择，基带成形有供选择，基带成形有0.35，0.25，0.2共共3种滚降系数供种滚降系数供选择。选择。 频谱效率显著提高（从频谱效率显著提高（从0.54.5bitsymb

22、olHz）。）。 应用可变编码调制（应用可变编码调制（Variable Coding and Modulation，VCM）技术，对不同业务（如：）技术，对不同业务（如：SDTV,HDTV,音频和多媒体）提供不同误码保护级别音频和多媒体）提供不同误码保护级别。 在交互和点对点应用的情况下，在交互和点对点应用的情况下，VCMVCM和回传信和回传信道道结结合，实现合，实现自适应编码调制（自适应编码调制（ACM ACM ，Adaptive Adaptive Coding and ModulationCoding and Modulation），），这项技术提供了更精确这项技术提供了更精确的信道保护和

23、对传播条件的动态链路自适应，的信道保护和对传播条件的动态链路自适应，ACMACM系系统允许卫星容量统允许卫星容量增加到增加到100100200200。与。与DVB-SDVB-S的固的固定编码调制（定编码调制（CCM CCM ，ConstantConstant Coding and Coding and ModulationModulation）相比，业务的可用）相比，业务的可用度得到度得到扩展。这是扩展。这是通过卫星或地面回传信道把每个接收终端的信道条通过卫星或地面回传信道把每个接收终端的信道条件通知卫星上行站，实现自适应编码和调制。件通知卫星上行站，实现自适应编码和调制。 提供可选的导频，帮

24、助接收机载波恢复。提供可选的导频，帮助接收机载波恢复。 我国处于卫星广播发展的初期，现有的卫星接我国处于卫星广播发展的初期，现有的卫星接收终端数量不多，应该尽早向收终端数量不多，应该尽早向DVB-S2DVB-S2新标准过渡，新标准过渡，直接采用新技术，实现卫星广播的跨越式发展。直接采用新技术，实现卫星广播的跨越式发展。 8.4 DVB-C8.4 DVB-C标准标准 DVB-CDVB-C标准规定了有线数字电视广播系统中传送数字电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。视的帧结构、信道编码和调制方式。DVB-CDVB-C的欧洲标准是由的欧洲标准是由ETSI(ETS

25、I(欧洲电信标准学会欧洲电信标准学会) )于于19941994年年1212月制定的，标准编号为月制定的，标准编号为ETS 300 429ETS 300 429。ITUITU（国际电信联盟）的相应标准为（国际电信联盟）的相应标准为ITU-ITU-TJ.83TJ.83建议书。我国制定的相应标准为建议书。我国制定的相应标准为有线数字电视广播有线数字电视广播信道编码和调制规范信道编码和调制规范，编号为，编号为GYGYT170 DVB-CDVB-C信道编码层尽量与信道编码层尽量与DVB-SDVB-S的编码相协调，这样卫星的编码相协调，这样卫星传送的多节目数字电视便于进入传送的多

26、节目数字电视便于进入DVB-CDVB-C馈送网络向用户分配。馈送网络向用户分配。有线数字电视广播系统的特点有有线数字电视广播系统的特点有传输信道的带宽窄传输信道的带宽窄（8MHz8MHz）；）；信号电平高，接收端最小输入信号在信号电平高，接收端最小输入信号在100mVpp100mVpp以上；以上；传输信道质量好，光缆和电缆内的信号不易受到外传输信道质量好，光缆和电缆内的信号不易受到外来干扰。因此，来干扰。因此，DVB-CDVB-C系统对系统对FECFEC处理的要求可降低，其高频处理的要求可降低，其高频调制效率可提高。调制效率可提高。 DVB-CDVB-C有线前端与接收的原理框图如图有线前端与接

27、收的原理框图如图8-108-10所示。图中发送所示。图中发送端的前端的前4 4个方框与个方框与DVB-SDVB-S是一样的。但在卷积交织器后没有级联是一样的。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，好，FECFEC不必做得复杂化。不必做得复杂化。有线前端有线前端图图8-10 DVB-C8-10 DVB-C有线前端与接收的原理框图有线前端与接收的原理框图8 8数数据据基带接口：来基带接口：来自本地自本地MPEG-2节目源、分配节目源、分配链路再复用等链路再复用等时时钟钟基基带带物物理理接接口口Sync

28、1反转和反转和随机化随机化RS编码编码（ 2 0 4， 1 8 8）8 8 卷积卷积交织器交织器I12 8 8 字节到字节到m位符位符号变换号变换m m差分差分编码编码m m基带基带成形成形Q A M 调 制调 制器 和器 和 I F 或或RF物理接口物理接口去去RF有线信道有线信道时钟和同步生成器时钟和同步生成器来自来自RF有线信道有线信道RF物理接口物理接口与与QAM调制器调制器I IQ QI IQ Q匹配匹配滤波器滤波器与均衡与均衡m m差分差分解码解码m m符号到符号到字节映字节映射射8 8 卷积去卷积去交织器交织器I12 8 8RS解码解码（204，188）Sync1反反转和去转和去

29、随机化随机化8 88 8基带基带物理物理接口接口数数据据时时钟钟载波时钟和同步恢复器载波时钟和同步恢复器有线有线IRD 为提高调制效率，采用的为提高调制效率，采用的MQAMMQAM容许在容许在1616，3232，6464，128128和和256QAM256QAM中选择，通常为中选择，通常为64QAM64QAM。高质量的。高质量的光缆、电缆下可以采用光缆、电缆下可以采用128QAM128QAM甚至甚至256QAM256QAM。为实现。为实现QAMQAM调制，需将交织器的串行字节输出变换成适当的调制，需将交织器的串行字节输出变换成适当的m m位符号，这就是字节到符号的映射。位符号，这就是字节到符号

30、的映射。图图8-11 64QAM8-11 64QAM时字节到时字节到m m比特符号变换示意图比特符号变换示意图符号符号Z Zb1b0b1b0b7b6b5b4b3b2b7b6b5b4b3b2MSBMSB自交织器自交织器输出输出( (字节字节) )字节字节V Vb7b6b7b6b3b2b1b0b3b2b1b0b7b6b5b4b7b6b5b4b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0 b5b4b3b2b1b0 b5b4b3b2b1b0LSBLSB字节字

31、节V+1V+1字节字节V+2V+2符号符号Z Z1 1符号符号Z Z2 2符号符号Z Z3 3至差分编至差分编码器码器(6(6bit bit 符号符号) )1.1.字节到符号的映射字节到符号的映射 不同不同M M值的值的QAMQAM调制，映射成的符号数不相同，在任调制，映射成的符号数不相同，在任何情况下，符号何情况下，符号Z Z的的MSB(MostMSB(Most Significant Bit Significant Bit最高最高有效位有效位) )应取字节应取字节V V的的MSBMSB，该符号的下一个有效位应，该符号的下一个有效位应取字节的下一个有效位。取字节的下一个有效位。2 2m mQ

32、AMQAM调制的情况下，这里调制的情况下，这里m m为符号位数，将为符号位数，将k k字节映射到字节映射到n n个符号，个符号，8k=nm8k=nm。图。图8-8-1111是是64QAM64QAM情况下字节到符号变换的示意图，这时情况下字节到符号变换的示意图，这时m m6 6、k k3 3、n n4 4。 64QAM64QAM调制时，每个符号为调制时，每个符号为6 6比特，分成两路，每路比特，分成两路，每路3 3比特。比特。I I轴和轴和Q Q轴各自为轴各自为3 3比特，构成比特，构成l l，3 3，5 5，7 7的的8 8电平，符号映射时将电平，符号映射时将3 3字节变换成字节变换成4 4符

33、号。图中，符号。图中，b0b0为每个字节或每个符号的最低有效位为每个字节或每个符号的最低有效位(LSB(LSB，Least Least Significant Bit)Significant Bit)，符号，符号Z Z在符号在符号Z+1Z+1之前传输。之前传输。 2.2.调制调制 DVB-CDVB-C采用采用QAMQAM调制方式，支持调制方式，支持16QAM16QAM、32 QAM32 QAM、64QAM64QAM、128QAM128QAM和和256QAM256QAM等多种方等多种方式。当多元调制为式。当多元调制为2 2m mQAMQAM，则需把，则需把k k个字节个字节变换成变换成n n个符

34、号，即个符号，即8 8k k= =n nm m，变换后的符，变换后的符号 的 最 高号 的 最 高 2 2 比 特 进 行 差 分 编 码比 特 进 行 差 分 编 码(differential code)(differential code)，图，图8-128-12是字节到是字节到m m比特符号变换、两位比特符号变换、两位MSBMSB差分编码示意图，差分编码示意图，差分编码后形成差分编码后形成I Ik k和和Q Qk k分量，由下面的布尔分量，由下面的布尔表达式给出：表达式给出： 11kkkkkkkkkIABAIABAI 11kkkkkkkkkQABAQABAQ 图图8-12 8-12 字节

35、到字节到m m比特符号变换、两位比特符号变换、两位MSBMSB差分编码差分编码来自卷来自卷积交织积交织字节到字节到m m位符位符号变换号变换差分差分编码编码B Bk k= =b bq qI IA Ak k=MSB=MSBq q个比特（个比特（b bq-1q-1b b0 0）映射映射I Ik kQ QQ Qk k8 816QAM16QAM时，时， q=2q=232QAM32QAM时，时， q=3q=364QAM64QAM时，时， q=4q=4128QAM128QAM时，时， q=5q=5256QAM256QAM时，时， q=6q=6 接着进入具有升余弦平方根滚降特性接着进入具有升余弦平方根滚降特

36、性( (滚降系数滚降系数=0.15)=0.15)的的滤波器进行基带整形，然后与其它符号位一起进入滤波器进行基带整形，然后与其它符号位一起进入QAMQAM调制器完调制器完成信号调制。成信号调制。 由于在接收端进行由于在接收端进行QAMQAM解调时提取的相干载波存在相位模糊解调时提取的相干载波存在相位模糊问题。为消除相位模糊，正确恢复原始的发送信息，调制实际问题。为消除相位模糊，正确恢复原始的发送信息，调制实际上是采用格雷码在星座图上的差分编码映射，每个符号中两个上是采用格雷码在星座图上的差分编码映射，每个符号中两个最高有效位最高有效位I Ik k和和Q Qk k确定星座所在的象限，其余确定星座所

37、在的象限，其余q q位确定象限内的位确定象限内的星座图，象限内的星座图具有格雷码特性，同一象限内任一星星座图，象限内的星座图具有格雷码特性，同一象限内任一星座点与其相邻星座点之间只有一位代码不同。座点与其相邻星座点之间只有一位代码不同。4 4个象限的星座图个象限的星座图具有具有/2/2旋转不变性，随着旋转不变性，随着I Ik k和和Q Qk k分量从星座图第分量从星座图第1 1象限的象限的0000依依次变换到第次变换到第2 2象限的象限的1010、第、第3 3象限的象限的1111、第、第4 4象限的象限的0101，符号的较，符号的较低位星座图从第低位星座图从第1 1象限旋转象限旋转/2/2到第

38、到第2 2象限、从第象限、从第2 2象限旋转象限旋转/2/2到第到第3 3象限、从第象限、从第3 3象限旋转象限旋转/2/2到第到第4 4象限，完成整个星座的映。象限，完成整个星座的映。图图8-138-13是是64QAM64QAM星座图。星座图。Q10110010111010011010010010110110111110011110010110100110101110001110000110100010101010001010000000100000100100110100110000101000101100111100111000001000001100011100011000000000

39、0001000101000100010000010010011010011000010001010011011011011001010101010111011111011101010100010110011110011100110100110101110001110000110110110111110011110010111110111111111011111010111100111101111001111000IIkQk=00IkQk=01IkQk=11IkQk=10图图8-13 64QAM8-13 64QAM星座图星座图1135735731577531 DVB-TDVB-T系统用于在地面系

40、统用于在地面VHF/UHFVHF/UHF广播信道上传输广播信道上传输SDTVSDTV和和HDTVHDTV节目。节目。DVB-DVB-T T传输系统的主要特点如下：传输系统的主要特点如下：（1 1）适用于地面）适用于地面VHF/UHFVHF/UHF信道，可实现与地面模拟电视节目的信道，可实现与地面模拟电视节目的“同播同播”；（2 2）可适用于单频网（）可适用于单频网（SFNSFN）；）；（3 3）与）与DVB-SDVB-S系统和系统和DVB-CDVB-C系统间具有较好的通用性；系统间具有较好的通用性；（4 4）支持多级质量节目传输。）支持多级质量节目传输。DVB-TDVB-T传输系统的信道编码和

41、调制原理框图如图传输系统的信道编码和调制原理框图如图8-148-14所示。所示。8.5 DVB-T传输标准传输标准 1.1.内交织内交织 DVB-TDVB-T中高频载波采用中高频载波采用COFDMCOFDM调制方式，在调制方式，在8MHz8MHz射频带宽射频带宽内设置内设置1705(2k1705(2k模式模式) )或或6817(8k6817(8k模式模式) )个载波，将高数码率的个载波，将高数码率的数据流分解成数据流分解成2k2k路路( (或或8k8k路路) )低数码率的数据流，分别对每个低数码率的数据流，分别对每个载波进行载波进行QPSKQPSK，16QAM16QAM或或64QAM64QAM

42、调制。为提高调制。为提高COFDMCOFDM信号接收解信号接收解调时维特比调时维特比( (ViterbiViterbi) )解码器对突发误码的纠错能力，对卷积解码器对突发误码的纠错能力，对卷积编码后的数据流进行内交织，包括比特交织和符号交织两个编码后的数据流进行内交织，包括比特交织和符号交织两个步骤，不同的调制方式有不同的交织模式。步骤，不同的调制方式有不同的交织模式。 图图8-158-15是在是在QPSKQPSK，16QAM16QAM和和64QAM64QAM三种调制模式下，收缩三种调制模式下，收缩卷积码经过并串转换后的串行数据流输入卷积码经过并串转换后的串行数据流输入x x0 0,x,x1

43、1处理成输处理成输出调制符号的映射过程。图中的串并转换器在出调制符号的映射过程。图中的串并转换器在QPSKQPSK，16QAM16QAM和和64QAM64QAM三种模式中数据流分别变成并行的三种模式中数据流分别变成并行的2 2，4 4，6 6路比特流。路比特流。在在16QAM16QAM时，输入时，输入x x0 0,x,x1 1变换成变换成b b0000、b b0101，b b1010、b b1111，b b2020、b b2121和和b b3030、b b3131四路并行比特流。然后，进入四个比特交织四路并行比特流。然后，进入四个比特交织器器I0I0、I1I1、I2I2和和I3I3，各自交织成

44、，各自交织成a a0000,a,a0101、a a1010,a,a1111、a a2020,a,a2121和和a a3030,a,a3131 四路并行比特流。四路并行比特流。 图图8-15 8-15 在在QPSKQPSK，16QAM16QAM和和64QAM64QAM时内交织示意图时内交织示意图（a）QPSK（b）16QAM（c）64QAMx x0 0,x,x1 1串并串并转换转换b b0000,b,b0101b b1010,b,b1111比特交织器比特交织器I0I0比特交织器比特交织器I1I1a a0000,a,a0101a a1010,a,a1111符号符号交织器交织器Im(z)yIm(z)

45、y1,01,0映射映射Re(z)yRe(z)y0,00,0Y Y0 0,Y,Y1 1x x0 0,x,x1 1串 串 并并转换转换b b0000,b,b0101b b1010,b,b1111比特交织器比特交织器I1I1比特交织器比特交织器I2I2a a0000,a,a0101a a1010,a,a1111符号符号交织交织器器Im(zIm(z) )y y1,01,0 y y3,03,0映射映射Re(zRe(z) )y y0,00,0 y y2,02,0Y Y0 0,Y,Y1 1比特交织器比特交织器I0I0比特交织器比特交织器I3I3a a2020,a,a2121a a3030,a,a3131b

46、b2020,b,b2121b b3030,b,b3131x x0 0,x,x1 1串串并并转换转换b b0000,b,b0101b b1 01 0,b,b1 11 1比特交织器比特交织器I2I2比特交织器比特交织器I3I3a a0000,a,a0101a a1010,a,a1111符号符号交织交织器器Im(zIm(z) )y y1,01,0 y y3,03,0 y y5,05,0映射映射Re(zRe(z) )y y0,00,0 y y2,02,0 y y4,04,0Y Y0 0,Y,Y1 1比特交织器比特交织器I1I1比特交织器比特交织器I4I4a a2020,a,a2121a a4040,a

47、,a4141b b2020,b,b2121b b3030,b,b3131比特交织器比特交织器I0I0比特交织器比特交织器I5I5b b4040,b,b4141b b5050,b,b5151a a5050,a,a5151a a3030,a,a3131 这里，对不同的交织器这里，对不同的交织器I0，I1，定义了不同的交织模定义了不同的交织模式，式，DVB-T中对交织规律作了较详细的规定。比特交织后的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。根据符号串在符号交织器中进一步实现符号交织。根据2k模式模式(除除导频信号外有效载波数导频信号外有效载波数1512=12

48、126)或或8k模式模式(有效载波数有效载波数604848126个个)的的COFDM调制，将调制，将12个或个或48个符号组（每个符号组（每组组126符号）顺序进行交织。符号）顺序进行交织。 内交织是一种频率交织，就是将原来连续的比特或符号内交织是一种频率交织，就是将原来连续的比特或符号尽可能配置到相距较远的载波上。尽可能配置到相距较远的载波上。2.2.映射和调制映射和调制 COFDM调制中，由每个符号对各个载波进行调制，调制中，由每个符号对各个载波进行调制，QPSK调制时符号为调制时符号为2比特，比特，16QAM调制时符号为调制时符号为4比特，比特，64QAM调制时符号为调制时符号为6比特。

49、比特。 3. 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，实际地面数字电视的传输频谱很宽，实际OFDMOFDM的载波数目的载波数目N N是是有限的，不能保证每路载波的带宽总是小于有限的，不能保证每路载波的带宽总是小于ff，会产生码间，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护间隙T Tg g，在接收机中对每个符号开始的，在接收机中对每个符号开始的T Tg g时间内的信号不予时间

50、内的信号不予考虑，以此来消除多径延时小于考虑，以此来消除多径延时小于T Tg g的码间干扰。保护间隙的插的码间干扰。保护间隙的插入使频谱利用率略有下降。入使频谱利用率略有下降。 OFDM是由是由N个频率的已调制载波综合成的信号。在个频率的已调制载波综合成的信号。在2k模模式中式中N1705，在，在8k模式中模式中N6817。68个个OFDM符号构成一符号构成一个个OFDM帧，它们分别受到帧，它们分别受到2、4或或6比特符号进行的比特符号进行的QPSK、16QAM或或64QAM调制。由序列号为调制。由序列号为067的的OFDM符号构成符号构成一个一个OFDM帧，由帧，由4个个OFDM帧构成一个超

51、帧。帧构成一个超帧。 每个每个OFDM符号中有一些载波不用于数据传输符号中有一些载波不用于数据传输而用于连续导频而用于连续导频(Continual pilots，CP)、散布导频、散布导频(Scattered Pilots，SP)和和TPS（Transmission Parameter Signaling，传输参数信令）信号的传输，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。它们是接收端获取解调和编码有关信息所必需的。 DVB-T系统中的导频是训练数据，是在规定的系统中的导频是训练数据，是在规定的子载波上发送的特定参考信号，通过比较特定参考子载波上发送的特定参考信号，

52、通过比较特定参考信号和接收端收到的经过信道传输的导频，可以得信号和接收端收到的经过信道传输的导频，可以得到该子载波的信道传输函数，再通过插值等方法得到该子载波的信道传输函数，再通过插值等方法得到其他子载波上的信道传输函数。在接收端的到其他子载波上的信道传输函数。在接收端的FFT之后，在每个子载波上用一个抽头的均衡器便可从之后，在每个子载波上用一个抽头的均衡器便可从接收数据准确地恢复出原始数据。均衡器抽头系数接收数据准确地恢复出原始数据。均衡器抽头系数为子载波信道传输函数的倒数。为子载波信道传输函数的倒数。 在发送端，一般在频域在发送端，一般在频域(IFFT(IFFT之前，之前，FFTFFT之后

53、之后) )上插上插入导频，入导频，DVB-TDVB-T系统中的导频分为连续导频和散布导频。系统中的导频分为连续导频和散布导频。连续导频向接收机提供同步和相位误差估值信息。因连续导频向接收机提供同步和相位误差估值信息。因为为OFDMOFDM中对每个载波都是抑制载波调制，接收机解调中对每个载波都是抑制载波调制，接收机解调时需要具有已知幅度和相位的基准导频信号。连续导时需要具有已知幅度和相位的基准导频信号。连续导频以恒定数量分布于频以恒定数量分布于OFDMOFDM符号内，在符号内，在2k2k模式的模式的17051705个个载波中有载波中有4545个连续导频载波，载波序号为个连续导频载波，载波序号为0

54、 0、4848、5454、8787、14l14l、156156、192192、201201、255255、279279、282282、333333、432432、450450、483483、525525、531531、618618、636636、714714、759759、765765、780780、804804、873873、888888、918918、939939、942942、969969、984984、10501050、110l110l、11071107、11101110、11371137、11401140、11461146、12061206、12691269、13231323、137

55、71377、1491 1491 、16831683、17041704。8k8k模式的模式的68176817个载波中有个载波中有177177个连续导频载波，接收端已个连续导频载波，接收端已知其规律，可以作为同步和相位误差估值信息。知其规律，可以作为同步和相位误差估值信息。 散布导频分布在每散布导频分布在每12个载波中的第个载波中的第12个，逐个个，逐个OFDM符号符号依此类推下去，直至一帧结束。散布导频的作用是提供频率选依此类推下去，直至一帧结束。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变化动态等信道特性信息，择性衰落、时间选择性衰落和干扰的变化动态等信道特性信息，便于接收机迅

56、速进行动态信道均衡。在一些载波位置上散布导便于接收机迅速进行动态信道均衡。在一些载波位置上散布导频与连续导频是重合的，图频与连续导频是重合的，图8-16是是DVB-TDVB-T系统系统2K2K模式的导频分布模式的导频分布示意图示意图。图图8-16 DVB-T8-16 DVB-T系统系统2K2K模式的导频分布示意图模式的导频分布示意图频率频率时间时间符号符号1700170017041704169016901687168716831683012345| | | | | | | | | | | | |连续导频连续导频分散导频分散导频TPSTPS| |连续导频和分散导频重合连续导频和分散导频重合| |

57、 | |传输数据载波传输数据载波 特殊导频特殊导频TPSTPS传输保护间隔长度、调制方式等系统参数。传输保护间隔长度、调制方式等系统参数。2K2K模式模式TPSTPS载波序号为载波序号为3434、5050、209209、346346、413413、569569、595595、688688、790790、901901、10731073、12191219、12621262、12861286、14691469、15941594、16871687。 连续导频和散布导频都可以用来进行信道估计，对静态信连续导频和散布导频都可以用来进行信道估计，对静态信道来说，利用散布导频和利用连续导频的估计性能几乎是一样

58、道来说，利用散布导频和利用连续导频的估计性能几乎是一样的；在时变信道中，散布导频就有助于更好的跟踪信道变化。的；在时变信道中，散布导频就有助于更好的跟踪信道变化。 进行进行IFFTIFFT和和FFTFFT运算要求数据数为运算要求数据数为2 2N N，而，而17051705不是不是2 2N N，所以，所以虚拟载波被插在有效载波的前后两头。这样安排频谱可以选择虚拟载波被插在有效载波的前后两头。这样安排频谱可以选择合适的模拟传输成型滤波器，来限制合适的模拟传输成型滤波器，来限制IFFTIFFT输出的离散信号的频输出的离散信号的频谱，使频谱两端迅速滚降，趋于理想的矩型滤波器。虚拟载波谱，使频谱两端迅速

59、滚降，趋于理想的矩型滤波器。虚拟载波不传送能量，幅值为不传送能量，幅值为0 0。 在在DVB-TDVB-T中，中，2k2k模式的模式的OFDMOFDM符号周期为符号周期为224us, 8k224us, 8k模式的模式的OFDMOFDM符号周期符号周期896us896us，信道中时域上出现的一些突发干扰和小的，信道中时域上出现的一些突发干扰和小的衰落在接收端被衰落在接收端被FFTFFT平均到整个平均到整个OFDMOFDM符号周期内，这样整个符号符号周期内，这样整个符号受到了轻微的影响，可以被解码器解码。在单载波系统中，同受到了轻微的影响，可以被解码器解码。在单载波系统中，同样的突发干扰和衰落会完

60、全破坏符号，无法被解码器解码。样的突发干扰和衰落会完全破坏符号，无法被解码器解码。 在在DVB-T系统中，利用散布导频进行信道估计可分为两步。系统中，利用散布导频进行信道估计可分为两步。第一步是将接收的导频符号除以本地的导频符号，获得导频符第一步是将接收的导频符号除以本地的导频符号，获得导频符号位置处的信道传输函数的估计。第二步是通过插值获得数据号位置处的信道传输函数的估计。第二步是通过插值获得数据符号处的信道的传输函数的估计。因此，信道的估计性能主要符号处的信道的传输函数的估计。因此，信道的估计性能主要依赖于第二步的插值技术的应用。常用的插值技术有线性插值、依赖于第二步的插值技术的应用。常用