第十二課DVB數字視頻廣播系統與DTMB國家標準

.5.15.第1頁12.1DVB數字視頻廣播系統12.1.1MEPG-2系統標準在DVB中實施

DVB數字廣播系統是歐洲標準，包含DVB-C\DVB-T\DVB-S,這些標準是由ETSI（歐洲電信標準學會）制訂，其中最先參數規范是演播室參數標準和信源編碼標準。第2頁12.1.2DVB-S信道編碼與調制系統1．DVB-S介紹

DVB-S是1994年12月由ETSI(歐洲電信標準學會)制訂標準。DVB-S系統定義了從MPEG-2復用器輸出到衛星傳輸通道特征，總體上分成信道編碼和高頻調制兩大部分。系統功效框圖如圖12-1所表示，左邊部分為MPEG-2信源編碼和復用，右邊是信道編碼和高頻調制部分。第3頁圖12-1DVB-S系統功效框圖第4頁2．復用適配和能量擴散 輸入TS流是188字節包，其中第一個字節是同時字節(SYNC)。在DVB-S中，對TS流包處理如圖12-2所表示。第5頁圖12-2TS流包加擾和RS編碼第6頁3．外碼編碼外碼編碼即是RS編碼，是在每188字節后加入16字節RS碼(204，188，t=8)，參見圖12-2(b)。

4．外交織

為提供抗突發干擾能力，在RS編碼后采取字節為單元交織，稱為字節交織或外交織，交織深度I=12字節。第7頁5．卷積內編碼

內碼編碼與外碼編碼相結合，組成了DVB-S中級聯編碼，它增強了信道糾錯能力，有利于抗御衛星廣播信道傳輸中干擾影響。 內碼編碼與外碼編碼相結合，組成了DVB-S中級聯編碼，它增強了信道糾錯能力，有利于抗御衛星廣播信道傳輸中干擾影響。第8頁6．收縮卷積碼和基帶成形

基帶卷積輸出X，Y輸入至收縮卷積碼電路，實現2/3或3/4等編碼效率，而后再使該串行序列經串/并變換電路形成I，Q兩路并行輸出。7．誤碼性能要求

衛星接收端有確定誤碼性能要求，以確保接收信號質量。在傳輸信道中，對于出現相加性白高斯噪聲(AWGN)引發信號質量下降，通常以Eb/N0進行衡量。第9頁7．可用比特率與轉換器帶寬關系 一個衛星轉發器能以QPSK調制方式傳輸可用比特率值，除了決定于可選取不一樣值內碼編碼率外，愈加決定于衛星轉發器本身帶寬。第10頁

由上面所述能夠看出，DVB-S特點在于衛星信道帶寬大(>24MHz)，但轉發器輻射功率不高(十幾瓦至一百多瓦)，傳輸信道質量不夠高(傳輸路徑遠，尤其是易于受雨衰影響)。所以，為確保接收可靠而采取了調制效率較低、抗干擾能力強QPSK調制。第11頁12.1.3DVB-C信道編碼與調制系統1．DVB-C介紹

DVB-C歐洲標準是由ETSI(歐洲電信標準學會)于1994年12月制訂，標準編號為ETS300429。

DVB-C系統定義了有線數字電視廣播系統功效塊組成，它使MPEG-2基帶數字電視信號與有線信道特征相匹配。第12頁正交振幅調制（QAM）是一個幅度和相位聯合鍵控（APK）調制方式。它能夠提升系統可靠性，且能取得較高信息頻帶利用率，是當前應用較為廣泛一個數字調制方式。正交振幅調制是用兩路獨立基帶數字信號對兩個相互正交同頻載波進行抑制載波雙邊帶調制，利用已調信號在同一帶寬內頻譜正交性質來實現兩路并行數字信息傳輸。第13頁2．DVB-C信道編碼與DVB-S共通部分 由圖12-3可見，發送端框圖中前4個方框是與DVB-S一樣。3．字節到m位符號變換

DVB-C中，符號交織(交織深度I=12字節)之后沒有級聯卷積編碼，也即只有外編碼而無內編碼，原因在于有線信道質量很好，無須將FEC做得復雜化。第14頁圖12-3DVB-C前端與接收端框圖第15頁4．不一樣M值MQAM星座圖圖12-4所表示為MQAM星座圖，它們實現都基于圖12-3所表示符號變換框圖。第16頁圖7-1464QAM調制星座圖圖12-4MQAM信號星座圖第17頁在數字電視地面、有線、衛星傳輸方式中，數字電視地面傳輸系統環境最為復雜，也因其技術要求最高、受眾廣而備受關注。地面系統標準化工作也十分主要。第18頁12.1.4DVB-T采取地面廣播進行傳輸數字電視系統1地面廣播標準歐洲采取以COFDM為關鍵技術DVB-T/H標準；美國大聯盟組織提出以8VSB為關鍵技術ATSC標準；日本提出以BST-OFDM為關鍵技術ISDB-T標準；我國采取自主研制DTMB技術標準。第19頁2地面數字電視系統組成地面數字電視系統主要由前端系統、發射系統和接收系統組成。第20頁第21頁第22頁圖12-5基于IFFT/FFTOFDM系統第23頁第24頁3國內經過多年探索和競爭，也推出了中國自主知識產權數字地面電視技術標準：清華大學提出以TDS-OFDM時域同時正交頻分復用為關鍵技術DMB-T/TH標準和上海交通大學基于VSB單載波殘留邊帶調制技術ADTB-T(先進數字電視廣播-地面標準)。當前，地面無線數字電視國家標準融合了上海交通大學單載波和清華大學多載波方案。第25頁第26頁12.1.5DVB廣播電視傳輸系統幾個概念

1比特率和波特率比特率是指二元數字碼流信息傳輸速率，表示每秒可傳輸多少個二元比特，單位是bie/s。波特率是指三元及三元以上數字碼流信息傳輸速率，單位是band/s,表示每秒可傳輸多少個多元碼字。第27頁2頻譜效率頻譜效率指傳輸信道中每赫茲帶寬能夠傳輸比特率。64QAM頻譜效率高達6bit/s/Hz。3滾降系數升余弦滾降信號最大帶寬超出對應理想低通信號帶寬（1/2）T部分，與對應理想低通信號帶寬（1/2）T百分比稱為滾降系數。工程中滾降系數大多取0.35.第28頁4誤碼率誤碼率指在經過系統傳輸后，發生錯誤碼字占信源發送出總碼字數百分比。通常以10（k=1,2,3…）形式表示；

5信噪比S/N、載噪比C/N信噪比S/N是指傳輸信號平均功率S與噪聲平均功率N之比，以對數表示；載噪比C/N是指已經調制信號平均功率C與噪聲平均功率N之比，以對數表示；-k第29頁12.2地面數字電視國家標準DTMB技術介紹12.2.1國家標準DTMB技術方案及性能指標國家標準DTMB提供地面數字多媒體業務包含HDTV、音頻、視頻、數據廣播和交互多媒體等，主要特征包含：★高信息容量：為HDTV節目提供大于24Mb/s單信道碼率。

第30頁★高度靈活操作模式：經過選擇不一樣調制方式和地址信息，系統能夠支持固定、便攜、步行或高速移動接收。

★高度靈活頻率規劃和覆蓋區域：使用單頻網和同頻道覆蓋擴展器/縫隙填充器概念，經過選擇不一樣保護間隔工作模式可構建16公里和36公里覆蓋范圍單頻網。

第31頁

★支持不一樣應用：HDTV、SDTV、數據廣播、互聯網、消息傳送等。

★支持多個傳送/網路協議，比如MPEG2和IP

協議集。易于與其它廣播和通信系統連接。

★在OFDM

調制系統（TDS-OFDM）中實現了先進信道編碼和時域信道預計/同時方案，降低了系統C/N門限，方便降低發射功率，從而降低對現有模擬電視節目標干擾。

★支持便攜終端低功耗模式。

★支持各種工作模式第32頁傳輸速率可選范圍5.414～32.486Mbps；調制方式可選QPSK、16QAM、64QAM；保護間隔可選55.6ms、125ms；內碼碼率可選0.4、0.6、0.8。第33頁12.2.2國家標準DTMB方案國家標準DTMB傳輸系統采取了創新時域同時正交頻分復用（TDS－OFDM）單多載波調制方式。這種調制方式，主要針對地面數字多媒體電視廣播傳輸信道線性時變寬帶傳輸信道特征（頻域選擇性與時域選擇性同時存在傳輸信道）所設計。因為TDS－OFDM適合用于含有多徑干擾和多普勒頻移傳輸信道，所以其一樣適合用于地面數字多媒體電視廣播以外其它寬帶傳輸系統。

第34頁12.2.3國家標準DTMB方案組成電視節目或數據、文本、圖片、語音等多媒體信息經過信源編碼、信道編碼后，經過一個或一個以上發射機發射出去，覆蓋一定區域。

圖12-6國家標準DTMB方案組成第35頁

國家標準DTMB傳輸系統采取了創新時域同時正交頻分復用（TDS－OFDM）單多載波調制方式。這種調制方式，主要針對地面數字多媒體電視廣播傳輸信道線性時變寬帶傳輸信道特征（頻域選擇性與時域選擇性同時存在傳輸信道）所設計。因為TDS－OFDM適合用于含有多徑干擾和多普勒頻移傳輸信道，所以其一樣適合用于地面數字多媒體電視廣播以外其它寬帶傳輸系統。

第36頁12.2.4國家標準DTMB方案關鍵點（1）創新TDS-OFDM調制

國家標準DTMB系統采取了TDS-OFDM，其特點是同時頭采取了偽隨機序列，在每個OFDM保護間隔周期性地插入時域正交編碼幀同時序列。

第37頁（2）原創數字電視廣播幀結構圖12-7國家標準DTMB分級幀結構第38頁圖12-8幀結構第39頁為了實現快速穩定同時，國家標準DTMB采取了分級幀結構，如圖12-7、12-8所表示，它含有周期性，而且能夠和絕對時間同時。幀結構基本單元稱為信號幀，225個信號幀定義為一個幀群，480個幀群定義為一個超幀。幀結構頂層稱為日幀，由超幀組成。

第40頁信號幀幀體采取多載波調制方式或單載波調制方式，幀體子載波數為3780或者為1。子載波數為3780時，相鄰子載波間隔為2kHz,每個子載波符號采取MQAM調制。

第41頁第42頁圖12-9濾波器幅度響應第43頁第44頁（3）原創廣播同時傳輸技術

PN序列除了作為OFDM塊保護間隔以外，在接收端還能夠被用做信號幀幀同時、載波恢復與自動頻率跟蹤、符號時鐘恢復、信道預計等用途。第45頁理論和實踐已經證實，含有零填充保護間隔OFDM與含有循環前綴保護間隔OFDM（比如DVB-TCOFDM）在理論上是等價。第46頁12.2.5DTMB技術特點國家標準DTMB以時域正交頻分復用（TDS-OFDM）調制技術為關鍵，形成了自有知識產權體系，含有自己鮮明技術特點：1OFDM調制時域同時技術

在OFDM系統中同時設置是最主要步驟之一，也是OFDM系統最主要創新焦點。

第47頁

在歐洲DVB-TC-OFDM中，系統同時是經過在頻域OFDM符號中插入導頻而實現，即采取頻域同時技術。國家標準DTMB采取了稱為PN序列填充時域同時正交頻分復用（TDS-OFDM）技術，將PN序列填充傳統OFDM保護間隔作為幀頭，因為此幀頭信號已知，能夠在接收端被去除，所以等同為零填充保護間隔。同時，PN序列作為同時序列，又被用于實現同時。而且，在接收端可用該PN序列經過相關計算估算出無線信道時域沖擊響應時間。

第48頁2OFDM調制保護間隔新定義

在OFDM系統中，OFDM信號結構是塊結構，每個信號塊稱為OFDM符號，它在時域中由兩部分組成:一個是數據部分，另一個是保護間隔。OFDM信號塊數據部分是在頻率域定義，為了抗多徑干擾必須有保護間隔，保護間隔長度普通大于傳輸多徑信號傳輸延時。

第49頁3與絕對時間同時分層幀結構

國家標準DTMB采取獨具特色分層復幀結構。這種分層幀結構，能夠在物理層為單頻網提供與TS流對應秒同時時鐘，便于單頻組網；能夠與按日歷日為周期廣播節目表相配合，便于進行定時接收。第50頁4傳輸效率或頻譜效率高

歐洲DVB-TC-OFDM用10%子載波傳送用于同時和信道預計等導頻信號，同時存在循環前綴保護間隔，而TDS-OFDM將時間保護間隔同時用于傳輸信道預計信號，所以DVB-T系統傳輸效率只能到達國家標準DTMB系統90%。

第51頁5抗多徑干擾能力強

多載波系統和單載波系統相比，OFDM系統含有抗多徑干擾能力，抵抗多徑干擾大小等于其保護間隔長度。第52頁6信道預計性能良好

TDS-OFDM信道預計性能優于C-OFDM。這是因為TDS-OFDM用于信道預計PN序列含有20dB左右擴頻增益，同時又沒有C-OFDM做信道預計時特有插值誤差。第53頁7適于移動接收

移動接收產生了多普勒效應和遮擋干擾，使傳輸