数字视频原理 课件 第10章 数字电视传输系统

1数字视频原理PrinciplesofDigitalVideo授课教师第10章数字电视传输系统210.1电视传输系统关键编码与调制技术10.2DVB电视传输系统概述10.3DVB卫星数字电视传输标准10.4DVB有线数字电视传输标准10.5DVB开路数字电视传输标准10.6我国数字电视传输标准10.1.1前向纠错编码10.1.2交织编码10.1.3OFDM10.6.1ABS标准10.6.2DTMB10.6.3DTMB-A10.5.1DVB-T10.5.2DVB-T210.4.1DVB-C10.4.2DVB-C210.3.1DVB-S10.3.2DVB-S23MPEG-2标准含系统、视频、音频等规范，其系统部分（ISO/IEC13818-1）对多路音视频和数据复用同步作规定，在数字视频传输尤其是数字电视广播中至关重要。欧洲DVB系列标准（含二代）广泛采用MPEG-2作音视频编码核心，利用其复用同步机制实现多业务同时传输；日本ISDB类似，先以MPEG-2编码，后引入H.264和MPEG-4AAC；美国ATSC1.0采用8-VSB调制，视频用MPEG-2、音频用DolbyAC-3，也采用MPEG-2复用同步机制。中国采用自主的DTBM、DTMB-A数字地面广播标准及ABS-S卫星广播标准体系。

我国数字地面电视用DTMB/DTMB-A，有线和卫星用DVB，卫星广播后期加入ABS-S。4BCH码10.1电视传输系统关键编码与调制技术----10.1.1前向纠错编码BCH码根据3个发明人Bose、Chaudhuri和Hocquenghem命名，循环码，且易于实现。明确地界定了码长、一致校验位数目、码的最小距离，在同样的编码效率情况下，纠、检错的能力均较强，性能优良；码特别适合于不太长的码，故在无线通信系统中获得广泛应用。一个纠t个符号错误的BCH码有如下参数：（1）码长n=2m-1。（2）最小码距：dmin=2t+1。（3）n-k≤mt。52.RS码RS码，即里德-所罗门（Reed-Solomon）码，对进制循环码，表示为RS(n,k)形式。

码字由n个符号组成，信息长度为k个符号一个纠t个符号错误的RS码有如下参数：（1）码字由符号而非比特构成，1个符号有mbit。（2）码长n≤2m-1个符号，信息段k个符号。（3）最小码距dmin=2t+1=n-k+1符号，因此监督段n-k=2t。RS码擅长纠突发错误，在数字电视领域应用广泛。DVB标准采用RS(204,188)编码：

符号为8bit字节，本应基于RS(255,239)码（纠8符号错），但因TS包长188字节，故编码时先在188字节前补51个0符号至239字节，进行RS(255,239)编码后，再删除信息位填充的0符号，得到RS(204,188)码；接收端解码时需补回51个0符号，再按RS(255,239)解码纠错。6卷积码属于非分组码，以(n,k)表示，编码码元关联当前及前若干信息位；k、n较小，串行传输时延低，适纠随机错误；编码可用含单位延时器的滤波器框图表示，输入kbit、输出nbit，效率为k/n；输出bit由不同位置bit异或生成，支路移位寄存器最大值称存储级数m，单支路卷积码输出与当前输入及m个寄存器状态相关，约束长度N=1+m，表示为(n,k,N)。3.卷积码（1）基本概念卷积码编码器类似数字滤波器，输入单位序列时，输出产生固定序列，即单位序列响应h(k)，编码器输出可由输入与h(k)卷积得到，此为“卷积”由来。卷积码编解码有专门方法工具，解码常用维特比译码。卷积码可通过增大存储级数m提升纠错性能、降低误码率，这优于分组码分组码增n和k提升纠错能力会致编译码复杂度和延时增加7（2）穿孔卷积码维特比译码随信息位增加而复杂度剧增，因此常用(2,1,N)卷积码，但编码效率仅1/2，信道质量好时带宽浪费大。为提升效率，采用穿孔卷积码，即周期性删除低效卷积码输出序列的特定码元，接收端填充特定码元后译码，原始(2,1,N)卷积码为母码。不同穿孔方式得到不同编码效率，穿孔卷积码适用于高信噪比信道，错误和删除比特在纠错范围内不影响性能。数字电视用(2,1,7)卷积码（率1/2），穿孔时保留“1”位、删除粗斜体“0”位，交替读出保留符号得编码序列。编码效率1/2原码2/32/(4-1)3/43/(6-2)5/65/(10-4)7/87/(14-6)穿孔方式X:1Y:1X:10Y:11X:101Y:110X:10101Y:11010X:1000101Y:1111010输出I=X1Q=Y1I=X1Y2Y3Q=Y1X3Y4I=X1Y2Q=Y1X3I=X1Y2Y4Q=Y1X3X5I=X1Y2Y4Y6Q=Y1Y3X5X784.LDPC码LDPC码是基于稀疏校验矩阵的线性分组码，矩阵规模大且1远少于0。编码器以kbit信息单元乘k×n生成矩阵得nbit编码序列；译码器用和积算法对含噪序列译码，若译码结果与原序列一致则成功。相比Turbo码，LDPC码优势在于：优化设计更逼近香农限且更快达纠错极限；无串行数据依赖，支持并行处理以降低译码时间；对交织器依赖低，减少不必要数据连接和串行数据依赖。5.级联码内码通常负责纠正信道中产生的随机错误，外码则用于检测和纠正可能由内码未能完全纠错而引起的突发性错误或残余错误。不仅提高了纠错码的性能，还有助于降低译码器的复杂性。910.1.2交织编码信道编码多基于信道差错统计独立假设，但实际信道突发与随机误码并存，直接纠随机误码效果差，卷积码经维特比解码后误码仍可能突发，长串突发错误难纠，分散为随机错误则易纠。交织技术基于此，将突发误码分散为随机误码，不增冗余码元、不影响传输效率，与编码器结合可提升纠错性能。发送端交织器重排编码器输出码元，接收端解交织器还原，但需付出存储单元和延时代价。101.分组交织一般M×N矩阵每一列的长度M就取FEC分组码的码长n，交织矩阵列数N称为约束长度。当信道中发生了连续N个错误时，交织矩阵M×N会逐一为每一列分配一个错误符号，从而借助FEC纠错码进行纠错。11数字电视中RS(201,188)码可纠8个符号错误，为扩展至纠96个符号突发错误，需用RS(204,188)分组交织编码，交织矩阵为204×12（96/8=12）。交织与解交织器均需204×12矩阵，共需204×12×2个存储单元，致端到端延时204×12×2个存储单位，可见分组交织器存储大、延时高。122.卷积交织将分组交织矩阵转置后，再按对角线一分为二，分别分布于编码端和解码端。卷积交织的存储空间和延时量刚好为分组交织的一半，更为有效。交织器和解交织器均包含B条支路，B的大小与分组交织矩阵的列数N，起到的作用相同，因此在参数设计时取值也相同。13以RS(204,188)码为例，为纠96个符号，支路数B=96/8=12（8为其最大纠错能力），M=204/12=17个符号。卷积交织B条支路将连续B个符号逐一分配到各个码组中。DVB中，卷积交织和解交织端到端存储单元数为204×11，比分组交织节省约一半存储和延时。交织器通常置于RS与卷积编码间，将卷积码译码突发错误转为随机错误，便于RS码纠错。14---10.1.3OFDM1.技术背景OFDM技术源于20世纪60年代美国军方项目，旨在解决复杂通信环境下的数据传输难题，后获广泛关注与应用。通信技术发展中，宽带信号传输面临多径干扰等挑战，OFDM可有效应对，提高抗干扰能力和传输效率。EBU率先将其大规模应用于DVB-T，实现从军用到民用的转型。随着通信进步，OFDM成为4G、5G、Wi-Fi、无人机图传以及星链等先进技术的核心调制技术。将基带信号转为频带信号，确保传输稳定可靠，还能并行传输数据，提高传输速率和频谱效率，是现代数字通信不可或缺的一部分。152.

多径干扰问题地面开路数字通信问题：窄带信号承载信息少(2G)，新的应用需要宽带信号携带传输更多信息(4G、5G、开路数字电视、无人机图传等)！地面开路宽带信号数字通信的痛点：

多径干扰！16无失真传输系统17窄带信号：已调信号带宽小于信道带宽，不同频率成分幅度传输变化不大。

平坦性衰落宽带信号：已调信号带宽大于信道带宽，部分信号信号受衰落信道影响较大。

频率选择性衰落多径干扰信道带宽4G、5G、开路数字电视、无人机图传等都是宽带信号应用，受限于频率选择性衰落！18高码率地面开路数字通信受多径干扰影响，在频域上表现为：频率选择性衰落。10Mbaud信号,其符号周期为0.1us。假设一次反射波比直达波多传输300米到达接收终端。分析：无线电空气传播300m/us，300米延迟约1us，会连续影响10个符号周期，信号叠加后引起多个符号间的码间干扰。多径干扰时域上的表现如何？123456789101112131415161718192012345678910111213141516171819200.1us1us高速率(宽带)信号传输对延时敏感，频域上引起频率选择性衰落，时域上延时时间远大于符号长度，容易引起符号序列的码间干扰！怎么解决？

考虑:一次反射波直达波193.

OFDM技术原理将宽带(高码率)信号变换为多个窄带(低码率)信号，并通过对多个正交的载波调制，将众多窄带信号搬移到可重叠载波处，提高频带利用率！宽带信号化为多个窄带信号！串并转换：将一路高码率符号流(宽带信号，符号时宽Δt，符号数为N)串并变换成N(成百上千)路并行低码率符号流(窄带信号，符号时宽T=NΔt)。N路并行低码率符号直接混合后无法区分，但分别调制N路正交载波后再混合，仍可经同步解调后恢复！多个正交的载波？三角正交函数集任意基波的各次谐波均互为正交的频率(在基波对应的周期内)！Δf1＝1/ΔtASK频谱在Ts=N△t内f0ASK调制Δf=1/Ts＝1/(NΔt）一个时域宽度为Δt的矩形脉冲对应连续频谱：Sa(f)=sin(f)/f抽样函数曲线。Δf1一路展宽的窄带信号并进行调制f0-f0在Ts=N△t内f0f1fifN-1┇┇f0f1f2f3….相邻载波间隔Δffi-fifF(f)Δf＝1/TsN路展宽的窄带信号并行进行正交调制基波频率为Δf＝1/Ts三角正交函数集22OFDM概念：是一种多载波并行调制方案，由单路高码流串并转换为N路低码流，从而使每路低码流符号周期延长N倍，再用N路低码流分别调制频率等间隔且正交的N路子载波合并而成。方案总结：将一路高码率符号流(宽带信号，符号时宽Δt，符号数为N)串并变换成N(成百上千)路并行低码率符号流(窄带信号，符号时宽Ts=NΔt)。这N路并行低码率符号流再对载频间隔为Δf＝1/Ts的N个正交载波进行调制，合并为一个时宽为Ts=NΔt信号。在Ts=N△t内f0f1f2fN-1┇┇1个OFDM符号这就是OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)！Quadrature['kwɒdrətʃə]:强调90度相位差，二次->square

->方形的->有四条边。

所以有一个拉丁语4（quadr-）的词素。Orthogonal[ɔ:'θɔgənl]:强调两个欧式向量方向上垂直或者点积为0。2.OFDM的优点各载波可以灵活采用不同调制方法。每路低码流符号周期展宽，时延影响小，提高了抗多径衰落、码间干扰的能力。各载波正交，频谱既频分复用又互相重叠，故称OFDM，大大提高频带利用率。在Ts=N△t内f0f1fifN-1┇┇OFDM频域FDM(频分复用)频谱OFDM(正交频分复用)频谱符号1符号2符号N符号1符号2符号N提高频带利用率！实际各子载波的频谱为平坦衰落254.

OFDM技术的改进OFDM作为高效多载波调制技术，面临频谱利用效率、码间干扰（ISI）和载间干扰（ICI）等挑战，仍有改进空间。一是优化子载波正交频分复用，进一步提高频谱利用率，使每个子载波再正交频分复用，信息携带能力加倍；②二是解决保护间隔与码间干扰问题，引入空白保护间隔（GI）以牺牲有效信息宽度换取通信质量

在每个OFDM信号前插入空白(闲)保护间隔有保护间隔的原OFDM信号GI有延时的OFDM信号有效窗口OFDM信号持续期=Ts+GI有效信号持续期TsGI26GITsGI合适的空白保护间隔可以消除码间干扰ISI！合成信号相互干扰，频率正交性被破坏，即ICI信道间干扰：ICI，Inter-ChannelInterference，也称载波间干扰，频率干扰。可允许的最大路径差：GI*300m/usGI在每个OFDM信号前插入CP

(CyclicPrefix，循环前缀填充)保护间隔。有保护间隔的原OFDM信号GI有延时的OFDM信号有效窗口OFDM信号持续期=Ts+GI有效信号持续期TsGI27原始GIGI原始GITs保证Ts内的频率正交性只有在完整周期的情况下，子载波之间的积分结果才等于0，即满足正交性。CP将数据包尾部一部分提前到数据包之前，从而保证完整周期需求，使得相应的积分运算为0，满足正交性。OFDM符号率=1/(Ts+GI)降低传输效率28拼接原理295.

OFDM的实施方法

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316.OFDM的优缺点OFDM优点：载波调制方式灵活（常简化用相同方式）；展宽符号周期，抗多径衰落与码间干扰；正交频分复用提高频带利用率；子载波带宽小可视为平坦衰落，提升系统性能；能用FFT算法单载波调制实现。OFDM缺点：对频率偏移和相位噪声敏感，需精确调谐恢复算法；峰均功率比高，发射机需大动态范围或功率回退，且要更好滤波；保护间隔降低有效码率，虽有优化方法。327.COFDMOFDM能适应多径干扰导致的频率选择性衰落，却难克服时间选择性衰落（子载波幅度时变平坦性衰落）。调制前对数据流做FEC及交织处理，再进行OFDM调制，即OFDM加“C”（编码）成COFDMCOFDM技术优势：抗干扰强：信道条件差时，通过信道编码纠错，提升数据传输可靠性。适应复杂高速场景：增强信道编码，应对复杂环境，如高层密集区等，还能解决高速移动中多普勒效应致载波频率偏移问题。频谱利用率高：正交频分复用与信道编码结合，有限频谱下数据传输更高效。利于建单频网：多径信号可辅助直达信号，适合地面构建单频网，扩大覆盖，实现广域同频广播。COFDM调制组成的单频网示意图3310.2DVB电视传输系统概述基带接口DVB传输系统与MPEG-2复用/解复用系统接口信号码型和电平不同，需转换衔接，基带接口负责信号适配，常用异步串行接口（ASI），因其处理数字基带信号得名。2.能量扩散DVB系统输入TS流数据可能出现连续“0”或“1”，影响性能和时钟提取。采用PRBS扰码使“0”“1”概率接近50%，还能拓展功率谱、均匀分布能量，避免干扰共用频段业务。3.纠错编码DVB传输系统信道干扰严重，采用级联码纠错。如DVB-S系统，外层用RS码，内层用卷积码。为应对卷积码无法纠正的突发误码和冲激噪声，在两层间加入数据交织，分散误码以利RS码纠错。34DVB系统的一般组成结构及关键技术：1.基带接口

负责DVB传输系统与MPEG-2复用/解复用系统间的适配。

---信号码型和电平转换同步并行接口SynchronousParallelInterface(SPI)异步串行接口AsynchronousSerialInterface(ASI)同步串行接口SynchronousSerialInterface(SSI)基带接口能量扩散纠错编码数据交织基带成形滤波数字调制同步与时钟提取匹配滤波与均衡…信道发送端接收端10.2DVB电视传输系统概述35DVB系统的一般组成结构及关键技术：2.能量扩散/随机化/扰码必要性： 1.实际数字通信系统的性能设计指标都以0/1的50%概率分布为前提； 2.bit时钟的提取需要传输码流中的有丰富的0/1波形跳变； 3.未经随机化处理的数据会对共用频段的其他业务有较大干扰。

--输入比特流不存在或与MPEG-2的TS流格式不兼容，导致调制器发射纯载波； --当数字基带信号是周期不长的周期信号时，已调波的频谱将集中在局部并含有相当多的高电平离散谱。实现：伪随机化处理，m序列

从信号功率谱看，数据经扰码/随机化后，信号变化快，相当于将数字信号的功率谱展宽，能量扩散开，因此又称“能量扩散”、“随机化”或“扰码”。基带接口能量扩散纠错编码数据交织基带成形滤波数字调制同步与时钟提取匹配滤波与均衡…信道发送端接收端363.纠错编码根据信道编码定理，为使纠错码有效就必须使用长码。长码译码器的复杂性和计算量也相应增加以至难以一次实现。为解决性能与设备复杂性的矛盾，构造级联码，典型为两级纠错编码，进一步提高纠错能力。通信看成是一个传输链条，根据纠错编/解码的内外位置，分为内层和外层纠错编/解码，简称内码和外码。DVB系统的一般组成结构及关键技术：基带接口能量扩散纠错编码数据交织基带成形滤波数字调制同步与时钟提取匹配滤波与均衡…信道发送端接收端37内层纠正不了的错误，外层进一步纠正。

如内层纠正到10-3水平，外层进一步纠正到10-5内层纠正到10-4水平，外层进一步纠正到10-8DVB-S/T：外层RS码，内层卷积码DVB-C2/S2/DVB-T2/DTMB：外层BCH码，内层LDPC码卷积码特点：一旦超过纠错能力范围，将出现突发错误，而RS码即适合纠正突发错误。如果突发错误过长，还引入了数据交织技术！DVB系统的一般组成结构及关键技术：基带接口能量扩散纠错编码数据交织基带成形滤波数字调制同步与时钟提取匹配滤波与均衡…信道发送端接收端384.数据交织：原理上看，不算是纠错编码

交织编码器将信道编码器输出的符号序列重新排序送入信道，将信道中的连续错误在解交织后，变为随机错误，将原本超出信道编码纠错能力的突发错误变为在其纠错能力范围内的随机错误，从而提高整体纠错能力。

有时，级联纠错信道编码，也会分别配合一次数据交织。DVB系统的一般组成结构及关键技术：基带接口能量扩散纠错编码数据交织基带成形滤波数字调制同步与时钟提取匹配滤波与均衡…信道发送端接收端395.基带成形滤波

信源直接生成的信号，不论模拟数字，都是基带信号，特点是频率较低。

但此处“基带”指内层信道编码器输出的“矩形基带脉冲”，频谱很宽。但由于传输信道带宽有限，频谱很宽的矩形基带信号调制到频带有限的传输信道，必然产生波形失真引起码间干扰(ISI)。因此需要将“矩形基带脉冲”经过升余弦滚降滤波限制信号带宽，将滤波后的基带脉冲信号频带匹配传输信道的带宽，从而避免ISI。

实际升余弦滚降滤波在发送端和接收端两个环节共同实现，因此每个环节都用平方根升余弦滚降滤波(SRRC,SquareRootRaisedCosine).

数字调制之前，将信道编码输出的数字序列经过SRRC的过程称为—

波形成形DVB系统的一般组成结构及关键技术：基带接口能量扩散纠错编码数据交织基带成形滤波数字调制同步与时钟提取匹配滤波与均衡…信道发送端接收端40DVB系统的一般组成结构及关键技术：基带接口能量扩散纠错编码数据交织基带成形滤波数字调制同步与时钟提取匹配滤波与均衡…信道发送端接收端6.数字调制

任务：1.同模拟调制一样，频谱搬移； 2.提高传输效率(数字调制特有),从多位二进制bit到单个多进制符号的映射，实现频带压缩。

过程：1.映射：多个二进制bit映射为一个多进制符号(实信号或复信号)

--多进制符号的进制数等于调制星座的容量！2.调制：调幅、调频、调相41DVB系统的一般组成结构及关键技术：基带接口能量扩散纠错编码数据交织基带成形滤波数字调制同步与时钟提取匹配滤波与均衡…信道发送端接收端7.同步与时钟提取：接收端 1.载波同步，同模拟通信一样，接收机恢复同发送端同频同相的载波，才能进行解调； 2.bit和符号同步--同步解调后的信号，需准确采样以恢复bit/符号序列，需要接收机本地时钟与编码器时钟一致，以避免重复采样(本地时钟快)或漏采(本地时钟慢)。需“锁相环”技术实现此处同步。 3.帧同步

纠错编解码、交织/解交织、均衡等都是以一定帧结构的数据进行，因此根据关键字信息，提取帧同步。42DVB系统的一般组成结构及关键技术：基带接口能量扩散纠错编码数据交织基带成形滤波数字调制同步与时钟提取匹配滤波与均衡…信道发送端接收端8.匹配滤波与均衡：接收端与发送端的基带成形滤波相“匹配”实现最佳接收

基带成形后的符号波形经过实际传输信道后，仍会遭到破坏引起ISI，属于乘性干扰，对其纠正的过程，即为“均衡”。1.模拟通信系统的均衡：一般在频域进行。2.数字通信系统的均衡：一般在时域进行（有限冲激响应滤波器）。4310.3DVB卫星数字电视传输标准卫星电视广播始于20世纪60年代，1964年美国借同步通信卫星转播东京奥运会标志其开端。1995年前电视台采用PAL制模拟信号传输，1997年后我国电视台陆续采用DVB-S标准。

系统由上行地球站、星载转发器和下行接收站构成，上行站编码调制信号后传至卫星，转发器处理信号转发至地面，接收站接收处理信号输出至电视。卫星数字电视传输信道带宽宽、功率受限、干扰大、信噪比低，需纠错强、可靠性高的编码调制方式。卫星接收机频道特性重点考察信号电平、载噪比、抗干扰性。我国广电行业标准GY/T17700-1999《卫星数字电视广播信道编码和调制标准》等效采用DVB-S。4410.3.1DVB-S451.复用适配和能量扩散特征多项式为：g(x)=1+x14+x15伪随机PRBS编码电路(Pseudo-RandomBinarySequence)传送复用适配每8个MPEG-2TS包开始处，扰码器寄存器载入初始化序列“100101010000000”。为了向解扰器提供一个启动信号，在发端将每组8个包中的第一个传送包的MPEG-2同步字节从47HEX逐比特反转到B8HEX。46为帮助建立同步，PRBS产生器不对TS包同步字(B8HEX

和47HEX)进行随机化。问题：如何实现同步字节不加扰？47HEX47HEXB8HEXB8HEX470xB8接收端去随机化如何“解扰”或“去随机化”？在接收端，用与发端相同的伪随机序列与解调出的数字基带信号序列按发端相同的规律模2加，从而恢复出原来的数字序列。2.纠错编码与字节交织48RS(204,188)码RS(204,188,t=8)，是缩短RS码。原码RS(255,239,t=8)。码长n=28-1字节，具有纠正8字节共64bit误码的能力。188字节前添了51个0字节，然后做RS(255,239)的编码。缩短RS码的编码效率比原码要小，纠错能力与原码相同。DVB-S系统中的内层纠错编码采用基于(2,1,7)的穿孔卷积码。DVB-S系统规定，可使用编码效率为1/2、2/3、3/4、5/6和7/8的5种卷积码。接收机在进入同步工作状态之前会对5种码效率依次进行测试，直到与发射机所采用的编码效率相匹配，并锁定于此工作状态。穿孔卷积码为提供抗突发干扰的能力，在RS(204,188,t=8)编码后采用交织深度I=12B的卷积交织，只要输入误码率小于2×10-4，经过RS解码后的误码率可达10-11，即“准无误码”的水平。字节交织493.基带成形和QPSK调制4.匹配滤波器输入是矩形基带脉冲，其频谱无限延伸，要无失真传输需要无限宽的信道。而实际信道都是带宽受限的，对所传输的信号造成频谱失真，反映在时域波形上就是畸变和波形展宽，使相邻的脉冲波形在时间上互相重叠，造成了符号间干扰（ISI）。实质上是一个具有与发送端的基带成形滤波器相同的滚降系数的SRRC滤波器QPSK是一种恒包络调制技术，它所携带的信息完全在相位上。无论幅度上的衰减和干扰多严重，只要调制信号的相位没有错误，就不会造成信息失真。理想低通滤波器的脉冲成形设传输信号的符号率为RS

symbol/s。理想LPF的截止频率为fN=RS/2

，如中图。调制后的射频带宽为2fN=RS，如右图。50Rs=1/TsTs=1/(2fN)t0h(t)–TsTsfN-fN0fH(f)fC+fNfC-fNfCf基带带宽fN射频/频带带宽2fN=RsfN=Rs/2升余弦滚降滤波器的脉冲成形理想LPF不能实现。实际滤波器的过渡带有适当的滚降，但不一定满足无ISI传输。升余弦滚降滤波特性关于fN奇对称，满足无ISI传输。α称为滚降系数。若所传输信号的符号率为RS，则基带带宽为

(1+α)RS/2，调制后的射频带宽为(1+α)RS。升余弦滚降特性是包括发送滤波器、信道和接收滤波器的总的滤波特性。最好分配方案，是每个滤波器的特性是总特性的均方根——平方根升余弦滚降。

51fN=Rs/25210.3.2DVB-S2于2005年4月发布，适用于多种宽带卫星应用。采用BCH和LDPC级联编码，可选QPSK等多种高频调制，滚降系数有三种。编码效率1/4~9/10可变时，可获2~5bit/s/Hz频带效率，电路可自适应运行优化性能。分为两类：后向兼容式（BC-BS，后向兼容广播业务），能兼容接收原来的DVB-S卫星广播非后向兼容式（NBC-BS，非后向兼容广播业务），只能接收新的卫星广播531.

DVB-S2系统构成包括模式适配、流适配、FEC编码、比特到星座映射和调制等几大部分①模式适配②流适配③FEC编码④映射⑤物理层成帧⑥调制54①模式适配

提供数据流接口适配多样输入流，完成同步、空包删除、CRC-8校验，多流时合并/拆分重组数据，最后插入基带标志。②流适配

多输入流时填充数据成基带帧并加扰，输出基带帧数据。③FEC编码

BCH外码与11种编码率LDPC内码级联，有常规帧和短帧两种块长，8PSK等星座映射时进行比特交织。④映射

依应用实现QPSK等星座映射，QPSK和8PSK采用格雷码映射。⑤物理层成帧

与FEC帧同步，插入伪PL帧等，进行PL加扰。⑥调制

完成基带整形（SRRC滤波，滚降系数三种可选）和正交调制，依星座图产生射频信号。552.

DVB-S2基本特征多业务支持：DVB-S2服务宽带卫星应用，涵盖广播、交互等业务，传输容量提升超30%，频谱效率下接收效果更强。广播业务提供DTH等，有NBC-BS和BC-BS两种模式，后向兼容满足过渡需求。还支持交互、新闻采集等专业服务。新信道编码与调制：纠错编码用LDP与BCH码级联，调制采用多种高阶方式取代QPSK。支持多种内码码型，升余弦滚降系数可选，满足不同业务需求。可变与自适应编码调制：DVB-S2采用VCM与ACM。VCM在交互点对点应用中可逐帧改变调制和纠错方法，提高传输效率；ACM结合回传信道优化传输参数，提供精准信道保护和动态连接适应性。后向兼容性：DVB-S2通过不兼容技术改进，但提供后向兼容模式。该模式在一个卫星信道传输HP和LP两个TS流，采用不同纠错编码，接收端可分离，HP流兼容DVB-S接收机。多信源格式支持：DVB-S2对信源格式更灵活，支持多种信源编码和输入流格式，扩展性增强。563．DVB-S2技术改进措施DVB-S2容量较DVB-S平均高30%，技术改进如下：采用4种调制模式：QPSK和8PSK用于广播，16APSK和32APSK适用于专业场合，可提高输出码率。低通滤波器滚降系数在DVB-S2中新增0.25和0.20可选，提升带宽利用率。前向误码校正采用BCH外编码与LDPC内编码级联，离香农理论界限近，FEC参数依系统而定，VCM和ACM模式下码率可逐帧动态变化。复用适配和能量扩散RS编码器(204,188)字节到m位符号变换差分编码基带成形QAM调制至RF有线信道视频编码器音频编码器数据编码器节目复用器传送复用器12n有线前端MPEG-2源编码和复用IQ卷积交织器I=121.字节到符号的变换57b7b6b5b4b3b2b1b0字节v字节v+1字节v+2自交织器输出（字节）b7b6b5b4b3b2b1b0b7b6b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0符号z符号z+1符号z+2符号z+3至差分编码器（6-bit符号）例：64QAM的字节m比特符号的变换：

2m=64，m=6

，8k=6n⸫3字节转换为4个符号QAM调制器作用：把交织器输出的字节流，以QAM调制生成符号所需的比特数为单位进行划分将k字节映射到n个m比特的符号，应使得k、m、n之间满足关系：8k=m×n10.4DVB有线数字电视传输标准--10.4.1DVB-C58复用适配和能量扩散RS编码器(204,188)字节到m位符号变换差分编码基带成形QAM调制至RF有线信道视频编码器音频编码器数据编码器节目复用器传送复用器12n有线前端MPEG-2源编码和复用IQ卷积交织器I=12QAM调制器2.差分编码作用：为了获得π/2旋转不变QAM星座图，每个符号的最高两个有效位进行差分编码，抑制解调时对载波相位旋转敏感性。QAM星座图举例：16QAM星座图IQ0000000100110010100010101011100111001110111111010100011001110101IkQk=00IkQk=10IkQk=11IkQk=01IkQk为每象限的两个MSB，59格雷码象限MSBLSB旋转1000210+π/2311+π401+3π/2星座图中的第1象限星座点到其它象限星座点的变换载波相位旋转900两个MSB差分编码由下面的表达式给出字节到m比特符号变换映射m-2个比特(bm-3,…,b0)Ak，最高位Bk，次高位差分编码QkIkQI16QAM时，m=4；32QAM时，m=5；64QAM时，m=6；60决定所在象限决定象限内2m-2个星座点6110.4DVB有线数字电视传输标准--10.4.1DVB-C2第二代有线数字电视标准DVB-C2于2009年正式发布。采用新的编码和调制技术，能高效利用有线电视网，提供HDTV、VOD和交互电视等广播电视服务所要求的更多容量，以及一系列能为不同网络特性和不同服务要求而优化的模式和选项。在与DVB-C的同等部署条件下，其频谱效率提高30%。关闭模拟电视后，对于优化的HFC网，下行容量将增加60%以上。621.DVB-C2系统概述系统输入支持MPEG-2TS流与通用封装流（GES）任意组合，可含一个或多个逻辑数据流，输入前由预处理器（非DVB-C2系统部分）分离业务并载入专用物理层管道（PLP），输出为单个射频频道信号输入处理模块负责删空包、CRC-8编码等比特交织编码和调制模块负责BCH+LDPC级联编码等“数据片+组帧器”模块负责数据切片等OFDM生成模块负责产生完整OFDM符号632.DVB-C2系统的主要技术参数和性能可用模式和性能DVB-CDVB-C2输入接口单个传输流（TS）多个传输流和通用流封装（GSE）模式恒定编码调制（CCM）可变编码调制（VCM）及自适应编码调制（ACM）前向纠错RSBICM（BCH+LDPC+比特交织）交织比特交织比特、时间和频率交织调制单载波QAM多载波COFDM导频不适用导频与信令（前导复合导频、离散导频、连续导频、L1层信令）保护间隔不适用1/64或1/128调制方案16到256QAM16到4096QAMDVB-C2系统提供灵活数据分片，助运营商建庞大传输通道，利于实现统计复用优势及提升高速互联网服务，且带宽分配灵活。符合8MHz频道带宽，但可灵活分配带宽，允许分解为最大带宽为7.61MHz的数据片，接收机可识别并调整接收窗口，增强频谱效率与传输信号，提高数据复用增益。采用高效灵活的COFDM调制，能灵活处理电缆干扰，消除反射影响，对窄带干扰敏感但可开槽，频谱效率高于单载波QAM，且通过关闭部分载波避开干扰，灵活性更强。6410.5DVB开路数字电视传输标准

国际上目前有四种地面数字电视广播制式，它们是ATSC1.0（简称ATSC）、DVB-T、ISDB-T和中国的数字电视地面广播传输系统DTMB，这些制式主要差别在信道编码和调制传输，核心是单/多载波调制不同ATSC：美国开发，美、加、墨等国使用，用6MHz内8VSB单载波调制DVB-T：欧洲开发，欧、新、澳等国使用，用8MHz内COFDM多载波调制ISDB-T：日开发，日本使用，用COFDM但6MHz内分13段分别调制DTMB是中国自主研发标准，采用TDS-OFDM技术，在信道编码和调制传输上优于上述国际主流制式。651.

DVB-T数字电视广播系统DVB-T系统用于在地面VHF/UHF广播信道上传输SDTV和HDTV节目。DVB-T传输系统的主要特点如下：（1）适用于地面VHF/UHF信道，可实现与地面模拟电视节目的“同播”。（2）可适用于单频网。（3）与DVB-S系统和DVB-C系统间具有较好的通用性。（4）支持多级质量节目传输。同DVB-S10.5.1DVB-T66

分为比特交织和符号交织两层，均“基于块”的交织比特交织，卷积编码后，根据调制阶数M，将输入串行比流转换为m=log2M路(m=2/4/6)并行比特流，然后按一定规则对每路比特流分别进行块交织。串并映射比特交织器I0比特交织器I1符号交织映射b0.0,b0.1,…a0.0,a0.1,…a1.0,a1.1,…b1.0,b1.1,…x0,x1,…Y0.0,Y1.0,…Re(z)Y0.0Im(z)Y1.0QPSK6716QAM为4路，64QAM为6路2.内交织串并映射比特交织器I1比特交织器I2符号交织映射b1.0,b1.1,…a1.0,a1.1,…a2.0,a2.1,…b2.0,b2.1,…x0,x1,…Y0.0,…Y3.0,Re(z)Y0.0,Y2.0Im(z)Y1.0,Y3.016QAM比特交织器I3比特交织器I0b3.0,b3.1,…a3.0,a3.1,…a0.0,a0.1,…b0.0,b0.1,…68串并映射比特交织器I1比特交织器I2符号交织映射b1.0,b1.1,…a1.0,a1.1,…a2.0,a2.1,…b2.0,b2.1,…x0,x1,…Y0.0,…Y5.0,Re(z)Y0.0,Y2.0,Y4.0Im(z)Y1.0,Y3.0,Y5.064QAM比特交织器I3比特交织器I0b3.0,b3.1,…a3.0,a3.1,…a0.0,a0.1,…b0.0,b0.1,…比特交织器I5b5.0,b5.1,…a5.0,a5.1,…比特交织器I4a4.0,a4.1,…b4.0,b4.1,…各bit交织器交织模式不同1)内交织：分为比特交织和符号交织两层，均“基于块”的交织符号交织，将m比特字“随机地”映射到OFDM符号的载波上。2）外/内交织提高系统抗脉冲噪声的能力。

内交织相应于被调制载波的频率交织，频率上的突发错误变为随机错误。

外交织相应于时间交织，时间上的突发错误变为随机错误。解复用(串并映射)比特交织器I1比特交织器I2符号交织映射b1.0,b1.1,…a1.0,a1.1,…a2.0,a2.1,…b2.0,b2.1,…x0,x1,…Y0,Y1,…Re(z)Y0.0,Y2.0Im(z)Y1.0,Y3.016QAM比特交织器I3比特交织器I0b3.0,b3.1,…a3.0,a3.1,…a0.0,a0.1,…b0.0,b0.1,…69703.映射和星座图

DVB-T系统中采用OFDM传输。由每个vbit的符号对每个载波进行相应的调制，v=2时为QPSK调制，v=4时为16-QAM调制，v=6时为64-QAM调制。在同一个OFDM数据帧中的所有载波采用相同的QPSK、16-QAM或64-QAM调制，映射方式为格雷码映射。4.COFDM调制方式参数2K模式8K模式载波数N17056817最小载波序号Kmin00最大载波序号Kmax17041704符号有效持续期Ts224µs896µs载波间隔f=1/Ts≈4464Hz≈1116HzKmin至Kmax间的带宽7.61MHz7.61MHz71模

式8K2KTg/Ts1/41/81/161/321/41/81/161/32符号有效持续期Ts8192T（T=7/64µs）2048（T=7/64µs）保护间隔Tg2048T224µs1024T112µs512T56µs256T28µs512T56µs256T28µs128T14µs64T7µs符号总持续时间Tu=Ts+Tg1024T1120µs9216T1008µs8704T952µs8448T924µs2560T280µs2304T252µs2176T238µs2112T231µsDVB-T系统的8MHz信道的保护间隔和符号持续时间725.帧自适应帧自适应是指OFDM构成，它是在OFDM符号基础上组成的。标准中，定义了68个OFDM符号构成一个OFDM帧。每一水平行内为Nmin至Nmax的N个已调制载波，它们分别受到2、4或6bit符号进行的QPSK、16QAM或64QAM调制。由68个OFDM符号构成一个OFDM帧，再由四个OFDM帧构成一个超帧。

在OFDM调制之前有“帧自适应”和“导频及TPS信号”两个信号处理环节。6.导频信号

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、离散导频和TPS信号传输，它们是接收端获取解调和编码有关信息所必需的。73“导频”是OFDM中由接收机已知数据的

调制载波，不传输调制数据，用于传送发射机参量或测试信道特性。其作用重大，涵盖帧、频率、时间同步，信道特性估计，传输模式识别及相位噪声跟踪等，调制数据源于规定的伪随机序列。74连续导频向接收端提供同步和相位误差估计信息，在2K模式1705个载波中安排45个、8K模式6817个载波中安排177个，且每个OFDM符号都有、载频位置固定，为保证可靠接收，以提升电平的BPSK调制提升传输功率。离散导频提供信道特性信息助接收端动态信道均衡，每12个符号的第12个为离散导频，依次类推至一帧结束，部分载波位置上二者会重合。连续和离散导频虽助接收机快速同步与解调，但大幅减少实际数据传输载波数，降低载波使用效率，2K模式实际有用载波1512个（总1705），8K模式6048个（总6817），效率均为88.7%。传输参数信令（TPS）提供信道编码与调制参数信令，采用(n,1)重复编码提升纠错能力。2K模式在17个载波传17次1bit信息，8K模式在68个载波传68次1bit信息，载波序号固定，以±1电平DBPSK调制。75一个OFDM帧的68个符号含68bit构成TPS块（S0~S67），传输星座图类型、分层信息等，S0初始化值由PBRS发生器确定。比特序号信息格式和内容比特序号信息格式和内容S0初始化，决定于PBRSS30~S32高优先流，5种卷积码，备用S1~S16同步字，0011010111101110/反码S33~S35低优先流，5种卷积码，备用S17~S2201011；表示有23个信息比特长度S36、S3700~11；保护间隔1/32~1/4S23、S2400~11；超帧中4帧的序号S38、S3900~11；2K，8K，备用S25、S2600~11；QPSK，16、64QAM，备用S40~S53设置“0”；预留作备用S27~S29000~111；分层信息S54~S67BCH码；误码纠错注：超帧m的S27~S29传输的是适用于超帧m+1的信息，其余的Sk传输的是适用于本超帧m的信息8.超帧内的TS包数目已知一个超帧由4个OFDM帧组成，无论信道内码的编码率以及调制模式怎样变化，在超帧内始终能够传输整数个经过204字节RS编码的TS包。7610.5.2DVB-T2DVB-T2是第二代欧洲数字地面电视广播传输标准，支持在8MHz频谱带宽内传输最高速率约50.1Mbit/s的TS流。1.系统概述待传输业务经输入预处理器（业务分割器或传输流解复用器）分解为单个或多个TS/GES流后传输，典型输出为单射频通路单天线信号；支持MISO模式时，信号经空频编码后由双天线发射、单天线接收；支持时频分片时，输出为多射频通路多路信号，接收端需配备多通路调谐器和射频前端。772.

DVB-T2的主要技术参数和性能DVB-TDVB-T2纠错编码内码码率RS+卷积码码率1/2、2/3、3/4、5/6、7/8BCH+LDPC码率1/2、3/5、2/3、3/4、4/5、5/6星座点映射QPSK、16QAM、64QAMQPSK、16QAM、64QAM、256QAM保护间隔1/32、1/16、1/8、1/41/128、1/32、1/16、19/256、1/8、19/128、1/4FFT大小2K，8K1K，2K，4K，8K，16K，32K离散导频额外开销载波总数的8%载波总数的1%、2%、4%、8%连续导频额外开销载波总数的2.6%载波总数的0.35%DVB-T2与DVB-T共存但不兼容，两者基本技术路线的共同点是C-OFDM技术、频域导频技术和QAM调制技术。78DVB-T2相对于DVB-T的主要改进：支持物理层多业务功能，采用各种技术提高传输速率，采用多种提高地面传输性能的技术，包括很多可选项。参数项目技术性能帧结构三层帧结构，包括P1符号C-OFDM参数6种FFT大小，7种保护间隔，8种离散导图案（对应4种离散导频开销）星座映射4种星座图映射，采用规则映射成星座旋转和Q延时多天线技术SISO和MISO（可选，采用改进Alamouti编码）信令传输P1信令和L1信令交织技术比特交织、符号交织、时间交织和频域交织PLP多个PLP，包括公共和数据PLP分片技术时间分片、时频分片峰均比降低技术ACE技术和预留子载波技术（可选）FEF有7910.6我国数字电视传输标准--10.6.1ABS标准1.

ABS标准概述我国卫星直播系统管理严格封闭，有运营、产业等多方面需求，照搬国外技术标准或产品难全面满足管理、安全及产业发展要求。2006年我国制定具有自主知识产权的ABS-S标准体系，该体系借鉴国际先进理念，优化关键技术环节并实现重点技术突破与创新。ABS-S标准体系有五大特点：导频模式可选，依信号质量选有无导频；FEC编码简单，仅用LDPC降低复杂度；纠错编码效率多样，支持四种调制方式；有三种频谱效率可选；三种编码调制模式（CCM、VCM、ACM）可无缝结合，ACM适用于互联网。802.

ABS-S系统构成ABS-S标准体系规范了编码调制、帧结构及物理层信令，提供多种编码调制方式以满足不同卫星广播业务需求。ABS-S的系统框图81基带格式化：将输入数据流转为适合前向纠错编码的数字符号。FEC编码：采用低复杂度LDPC码，码长固定15360bit，性能与DVB-S2长码相当，无需外码可实现低误包率，但纠随机误码能力稍弱。编码效率：提供多种LDPC编码效率，结合调制与滤波因子可精细选参，发挥传输能力。比特映射：支持QPSK等4种星座映射，QPSK和8PSK用格雷码，FEC帧串并变换后映射成星座点。物理层成帧：采用LDPC码，以帧为单位传输，借鉴DVB-S2用高自相关序列作帧起始标识。基带滤波和正交调制：基带滤波用SRRC低通整形，可选滚降系数；按星座图正交调制。823.ABS-S系统配置及应用ABS-S主要提供四类业务：广播业务（含标清/高清视频及声音广播，多以Ku频段卫星直播实现“村村通”）交互业务（通过卫星回传信道支持天气预报等需求）卫星数字新闻采集提供双向Internet业务等专业级服务4.系统性能ABS-S系统性能显著优于DVB-S，同等传输能力下载噪比门限低1.5~2dB，传输能力高20~25%；载噪比门限接近理论极限，传输能力媲美DVB-S2但复杂度更低、更易实现。系统提供40余种配置方案，可充分发挥性能，满足我国卫星直播业务多样化需求。8310.6我国数字电视传输标准--10.6.2DTMBDTMB是中国数字电视地面广播传输系统标准（GB20600-2006）的英文名简称，2006年8月18日获批为强制性国标，2007年8月1日实施。该标准规定了信号帧结构、信道编码和调制方式，实现关键技术创新，形成多项自主知识产权专利，如PN序列帧头设计等。DTMB支持4.81~32.486Mbit/s净荷速率，兼容SDTV/HDTV业务，支持固定/移动接收及多频/单频组网。1.DTMB系统数据接口符合GB/T179765.1信息技术运动图像及伴音信息的通用编码，第1部分：系统，也即MPEG-2标准的第1部分系统；射频输出接口符合标准SJ/T10351电视发射通用技术条件。842.

扰码与FEC编码（1）扰码部分的工作模式同DVB-S一样。（2）FEC由外码（BCH）和内码（LDPC）两部分级联实现，提供了编码效率分别为0.4、0.6、0.8的(7488,3008)码、(7488,4512)码和(7488,6016)码三种码率结构。3.符号星座映射与符号交织FEC码后比特流转换为均匀nQAM符号流（含64/32/16/4QAM及4QAM-NR），并加功率归一化因子使平均功率一致。符号交织分时域、频域两种：时域交织采用卷积编码，有短（B=52,M=240，延时170帧）、长（B=52,M=720，延时510帧）两种模式；频域交织为帧体内交织，大小等于3780个子载波数，将符号映射至信号帧体的3780个有效子载波上。854.帧结构数据结构以“帧”为基本单元，含帧头、加强保护系统信息及高效编码数据信息，结构分信号帧、超帧、分帧、日帧四层顶层为日帧，周期为1个公历日，含1440个分帧，北京时间00:00复位分帧长1分钟，含480个超帧超帧长125ms，8个超帧为1秒，便于与定时系统（如GPS）校准。超帧的第一个信号定义为首帧，由系统信息指示。信号帧是基础单元，周期且与自然时间同步，有555.6us、578.7u