数字电视信道编码
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204Bytes
SYNC n 或 SYNC 1
已能量扩散的187 Bytes
RS(204,188,8)
数据交织的概念
• 数据交织是在不附加纠错码字的前提下用改变数据码字传 输顺序的方法来提高接收端解码时抗突发误码的能力。对 付尖峰噪声，避免一连串比特数据丢失；分散符号各个位， 增强数据位和奇偶位的无差错传送能力。 • 数字电视信号传输过程中引入的突发误码经去交织解码而 恢复成原顺序时误码将分散开，提高了RS码等在传输中 抗突发误码的能力。 • 交织深度：每一符号在传送前作为N行中的一行读入一矩 阵，然后将矩阵按列读出传送，而矩阵的行数称为交织深 度I。 • 交织深度越大，纠错能力越强，但时延也越大，I=12 • 204字节/12=17字节每个TS包在每行的数据量,交织单位字 节
DVB-C的信道编码与调制
• (1)基带接口： • (2)数据随机化： • (3)R-S编码器： • (4)卷积交织器： • (5)QAM映射： • (6)基带成形： • (7)QAM调制：
DVB信号处理流程
DVB-C信号处理流程
时钟及同步发生器
ASI
基带接口
SYNC1反转 8 和能量扩散
RS（204,188） 8 编码
纠错编码的分类
RS编码
• RS码是Reed和Solomon二位研究者发明的，故称为RS码。 它是以字节为单位进行前向误码校正（FEC）地纠错编码 方法，具有强地随机误码和突发误码校正能力。 • 一个可纠错t个误码字节的RS码可表示为(n,k,t)： – n表示码长：n=2m-1字节或m(2m-1)比特 – k表示信息段：k个符号或km个比特 – 表示监督段：n-k=2t符号或m(n-k)比特 – 最小码距：d0=2t+1符号或m(2t+1)比特
数据处理帧结构
204字节 SYNC1或 SYNC n R 187字节 RS(204,188,8)
RS(204,188,T=8)码误码保护包 码误码保护包
SYNC1或 SYNCn 203 字节 SYNC1或 SYNCn 203 字节 SYNC1或 SYNCn
交织帧; 交织帧 交织深度 I=12 字节
数字电视的RS编码
• FEC前向纠错，纠错码字由该组信息码元按照编码规则生 成，并同信息码元一起传送，在终端解码 • 16Byte校验码元由一个TS包（包括同步字节）经RS编码 生成 • 该RS码的长在原理上应为n=2m-1= 28-1=255字节，实施 RS n=2 -1=255 上述RS 编码时，是在188字节前加上51个全0字节，组成 239字节的信息段，而后根据RS编码电路在信息段后面生 成16个监督字节，得到所需的RS码。 • RS（204，188，8）由RS（255，239，8）截短而成 • 可以纠正连续8Byte的错误
交织l=12
8
m 差分编码 B/S转换 和映射
m
I
基带成形 QAM调制 RF变换 RF OUT
Q
DVB-S信号处理流程
时钟及同步发生器
wenku.baidu.com
ASI
基带接口
m
SYNC1反转 和能量扩散
m
m RS（204,188） m 卷积交织l=12 外编码
卷积收缩码 内编码
B/S转换
m
绝对映射
m
I
基带成形 QPSK调制 RF变换 RF OUT
卷积交织的过程
卷积交织的作用
数据处理帧结构
SYNC1 187字节
MPEG-2 传送复用（MUX）包 传送复用（ ）
PRBS 周期 = 1503字节 R 反转 SYN 187字 SYN C1 C2 节 R 187字 节 R SYNC 187字 8 节 SYN C1 R 187 字节
去随机化传送包：同步字节和随机化序列 去随机化传送包：同步字节和随机化序列R
数字电视的RS编码
• FEC前向纠错，纠错码字由该组信息码元按照编码规则生 成，并同信息码元一起传送，在终端解码 • 16Byte校验码元由一个TS包（包括同步字节）经RS编码 生成 • 该RS码的长在原理上应为n=2m-1= 28-1=255字节，实施 RS n=2 -1=255 上述RS 编码时，是在188字节前加上51个全0字节，组成 239字节的信息段，而后根据RS编码电路在信息段后面生 成16个监督字节，得到所需的RS码。 • RS（204，188，8）由RS（255，239，8）截短而成 • 可以纠正连续8Byte的错误
数字电视的RS编码
• 数字电视数据流的信道编码中，采用了（204，188，t=8） 的RS码，也即对应的k=188字节，m=8比特（1字节）， 监督段为2t＝16字节，纠错能力为一段码长204字节内的8 个字节。 • 这一RS码的纠错性能为：当交织深度I=12时，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“准无失真”的水平；
数字电视信道编码
信道编码的概念
• 信源编码的主要目的是降低数据率，提高信息量效率，而 信道编码的主要目的是提高系统的抗干扰能力。 • 对信道编码的要求主要有以下几点： （1）编码效率高，抗干扰能力强。 （2）对信号有良好的透明性，也即传输通道对于传输的 信号内容不加 限制； （3）传输信号的频谱特性与传输信道的通频带有最佳的 匹配性； （4）编码信号内包含有数据定时信息和帧同步信息，以 便接收端准确地解码； （5）编码的数字信号具有适当的电平范围； （6）发生误码时，误码的扩散蔓延小。
Q
DVB-T信号处理流程
传输信道中常见的错误
• 随机错误：
•
• 突发错误：
•
• 混合错误：
•
差错控制的方法
• • • • • • • 检错重发法 前向纠错法 混合方式（前向纠错－重发） 反馈校验法
纠错编码的概念
• 纠错编码利用数字信号可以进行数值计算这一特点，将若 干个数字传输信号作为一组，按照某种运算法则进行数值 运算，然后将传输信号和运算结果（也是数字信号）一起 传送给接收机。 • 由于一组传输信号和它们的运算结果间保持着一定的关系， 如果传输过程中发生了错误，使得传输信号或运算结果中 产生了错误数码，这种关系就会遭到破坏。 • 接收机按规定的运算法则对接收的一组传输信号及其运算 结果进行检查，如符合运算法则，则认为传输信号中没有 误码，然后将运算结果抛弃，将传输信号送给下一级处理 系统，如数据解扰器；如不符合运算法则，就意味着传输 中发生了误码，如果误码的数量不超出纠错编码的纠错范 围，纠错解码器就会按照某种算法将误码纠正过来，然后 将正确的传输信号送给下一级处理系统，如果误码的数量 超出了纠错编码的纠错范围，纠错解码器无法纠正这些误 码，将发出一个出错信号给下一级处理系统，通知下一级 处理系统传输信号中有误码。
信道编码的概念
• 附加一些数据信息以实现最大的检错纠错能力 • • 数据流的频谱特性适应传输通道的通频带特性，以求信号 能量经由通道传输时损失最小 •
基带和调制的概念
• 传输信息有两种方式：基带传输和调制传输。 • 由信源直接生成的信号，无论是模拟信号还是数字信号， 都是基带信号，其频率比较低。基带传输就是将信源生成 的基带信号直接传送，如计算机间的数据传输等。 • 当利用数据传输系统直接传送基带信号，不经频谱搬移时， 则称之为基带传输 。基带传输系统的结构较为简单，但 难以长距离传输，因为一般的传输信道在低频处的损耗都 是很大的。 • 调制就是用基带信号对载波波形某个参数进行控制，形成 适合于线路传送的信号。 • 当已调制信号到达接收端时，再进行解调，即将经过调制 器变换过的模拟信号去掉载波恢复成原来的基带信号。
DVB卷积交织电路
• 由于在DVB数字电视广播系统的信道编码采用了（204， 188，8）RS码编码，并对每 204个字节组成的数据帧实 施字节符号交织处理，交织深度I=12字节。 • 此时具有最多纠正12*8=96字节的突发错误的能力。
卷积交织的过程
• 为了实现同步，不论什么情况下，都是将同步字节及倒相 的同步字节送至交织器的分支‘0’ • 交织过程是这样的：RS编码码字向第0---第11支路依次循 环输入数据，每条支路每次输入一个字节；交织后的数据 按相同的顺序从各支路中输出，每条支路每次输出一个字 节。 • 反交织过程是这样的：将输入的交织数据流中识别出的第 1个RS码字的同步输入到第0条支路，以此为起点依次循 环向后面各支路输入数据，每条支路每次输入一个字节； 反交织后的数据按相同的顺序从各支路中输出，每条支路 每次输出一个字节。 • 一个204字节的数据包需要17个交织周期
SYNC n 或 SYNC 1
已能量扩散的187 Bytes
RS(204,188,8)
数据交织的概念
• 数据交织是在不附加纠错码字的前提下用改变数据码字传 输顺序的方法来提高接收端解码时抗突发误码的能力。对 付尖峰噪声，避免一连串比特数据丢失；分散符号各个位， 增强数据位和奇偶位的无差错传送能力。 • 数字电视信号传输过程中引入的突发误码经去交织解码而 恢复成原顺序时误码将分散开，提高了RS码等在传输中 抗突发误码的能力。 • 交织深度：每一符号在传送前作为N行中的一行读入一矩 阵，然后将矩阵按列读出传送，而矩阵的行数称为交织深 度I。 • 交织深度越大，纠错能力越强，但时延也越大，I=12 • 204字节/12=17字节每个TS包在每行的数据量,交织单位字 节
DVB-C的信道编码与调制
• (1)基带接口： • (2)数据随机化： • (3)R-S编码器： • (4)卷积交织器： • (5)QAM映射： • (6)基带成形： • (7)QAM调制：
DVB信号处理流程
DVB-C信号处理流程
时钟及同步发生器
ASI
基带接口
SYNC1反转 8 和能量扩散
RS（204,188） 8 编码
纠错编码的分类
RS编码
• RS码是Reed和Solomon二位研究者发明的，故称为RS码。 它是以字节为单位进行前向误码校正（FEC）地纠错编码 方法，具有强地随机误码和突发误码校正能力。 • 一个可纠错t个误码字节的RS码可表示为(n,k,t)： – n表示码长：n=2m-1字节或m(2m-1)比特 – k表示信息段：k个符号或km个比特 – 表示监督段：n-k=2t符号或m(n-k)比特 – 最小码距：d0=2t+1符号或m(2t+1)比特
数据处理帧结构
204字节 SYNC1或 SYNC n R 187字节 RS(204,188,8)
RS(204,188,T=8)码误码保护包 码误码保护包
SYNC1或 SYNCn 203 字节 SYNC1或 SYNCn 203 字节 SYNC1或 SYNCn
交织帧; 交织帧 交织深度 I=12 字节
数字电视的RS编码
• FEC前向纠错，纠错码字由该组信息码元按照编码规则生 成，并同信息码元一起传送，在终端解码 • 16Byte校验码元由一个TS包（包括同步字节）经RS编码 生成 • 该RS码的长在原理上应为n=2m-1= 28-1=255字节，实施 RS n=2 -1=255 上述RS 编码时，是在188字节前加上51个全0字节，组成 239字节的信息段，而后根据RS编码电路在信息段后面生 成16个监督字节，得到所需的RS码。 • RS（204，188，8）由RS（255，239，8）截短而成 • 可以纠正连续8Byte的错误
交织l=12
8
m 差分编码 B/S转换 和映射
m
I
基带成形 QAM调制 RF变换 RF OUT
Q
DVB-S信号处理流程
时钟及同步发生器
wenku.baidu.com
ASI
基带接口
m
SYNC1反转 和能量扩散
m
m RS（204,188） m 卷积交织l=12 外编码
卷积收缩码 内编码
B/S转换
m
绝对映射
m
I
基带成形 QPSK调制 RF变换 RF OUT
卷积交织的过程
卷积交织的作用
数据处理帧结构
SYNC1 187字节
MPEG-2 传送复用（MUX）包 传送复用（ ）
PRBS 周期 = 1503字节 R 反转 SYN 187字 SYN C1 C2 节 R 187字 节 R SYNC 187字 8 节 SYN C1 R 187 字节
去随机化传送包：同步字节和随机化序列 去随机化传送包：同步字节和随机化序列R
数字电视的RS编码
• FEC前向纠错，纠错码字由该组信息码元按照编码规则生 成，并同信息码元一起传送，在终端解码 • 16Byte校验码元由一个TS包（包括同步字节）经RS编码 生成 • 该RS码的长在原理上应为n=2m-1= 28-1=255字节，实施 RS n=2 -1=255 上述RS 编码时，是在188字节前加上51个全0字节，组成 239字节的信息段，而后根据RS编码电路在信息段后面生 成16个监督字节，得到所需的RS码。 • RS（204，188，8）由RS（255，239，8）截短而成 • 可以纠正连续8Byte的错误
数字电视的RS编码
• 数字电视数据流的信道编码中，采用了（204，188，t=8） 的RS码，也即对应的k=188字节，m=8比特（1字节）， 监督段为2t＝16字节，纠错能力为一段码长204字节内的8 个字节。 • 这一RS码的纠错性能为：当交织深度I=12时，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“准无失真”的水平；
数字电视信道编码
信道编码的概念
• 信源编码的主要目的是降低数据率，提高信息量效率，而 信道编码的主要目的是提高系统的抗干扰能力。 • 对信道编码的要求主要有以下几点： （1）编码效率高，抗干扰能力强。 （2）对信号有良好的透明性，也即传输通道对于传输的 信号内容不加 限制； （3）传输信号的频谱特性与传输信道的通频带有最佳的 匹配性； （4）编码信号内包含有数据定时信息和帧同步信息，以 便接收端准确地解码； （5）编码的数字信号具有适当的电平范围； （6）发生误码时，误码的扩散蔓延小。
Q
DVB-T信号处理流程
传输信道中常见的错误
• 随机错误：
•
• 突发错误：
•
• 混合错误：
•
差错控制的方法
• • • • • • • 检错重发法 前向纠错法 混合方式（前向纠错－重发） 反馈校验法
纠错编码的概念
• 纠错编码利用数字信号可以进行数值计算这一特点，将若 干个数字传输信号作为一组，按照某种运算法则进行数值 运算，然后将传输信号和运算结果（也是数字信号）一起 传送给接收机。 • 由于一组传输信号和它们的运算结果间保持着一定的关系， 如果传输过程中发生了错误，使得传输信号或运算结果中 产生了错误数码，这种关系就会遭到破坏。 • 接收机按规定的运算法则对接收的一组传输信号及其运算 结果进行检查，如符合运算法则，则认为传输信号中没有 误码，然后将运算结果抛弃，将传输信号送给下一级处理 系统，如数据解扰器；如不符合运算法则，就意味着传输 中发生了误码，如果误码的数量不超出纠错编码的纠错范 围，纠错解码器就会按照某种算法将误码纠正过来，然后 将正确的传输信号送给下一级处理系统，如果误码的数量 超出了纠错编码的纠错范围，纠错解码器无法纠正这些误 码，将发出一个出错信号给下一级处理系统，通知下一级 处理系统传输信号中有误码。
信道编码的概念
• 附加一些数据信息以实现最大的检错纠错能力 • • 数据流的频谱特性适应传输通道的通频带特性，以求信号 能量经由通道传输时损失最小 •
基带和调制的概念
• 传输信息有两种方式：基带传输和调制传输。 • 由信源直接生成的信号，无论是模拟信号还是数字信号， 都是基带信号，其频率比较低。基带传输就是将信源生成 的基带信号直接传送，如计算机间的数据传输等。 • 当利用数据传输系统直接传送基带信号，不经频谱搬移时， 则称之为基带传输 。基带传输系统的结构较为简单，但 难以长距离传输，因为一般的传输信道在低频处的损耗都 是很大的。 • 调制就是用基带信号对载波波形某个参数进行控制，形成 适合于线路传送的信号。 • 当已调制信号到达接收端时，再进行解调，即将经过调制 器变换过的模拟信号去掉载波恢复成原来的基带信号。
DVB卷积交织电路
• 由于在DVB数字电视广播系统的信道编码采用了（204， 188，8）RS码编码，并对每 204个字节组成的数据帧实 施字节符号交织处理，交织深度I=12字节。 • 此时具有最多纠正12*8=96字节的突发错误的能力。
卷积交织的过程
• 为了实现同步，不论什么情况下，都是将同步字节及倒相 的同步字节送至交织器的分支‘0’ • 交织过程是这样的：RS编码码字向第0---第11支路依次循 环输入数据，每条支路每次输入一个字节；交织后的数据 按相同的顺序从各支路中输出，每条支路每次输出一个字 节。 • 反交织过程是这样的：将输入的交织数据流中识别出的第 1个RS码字的同步输入到第0条支路，以此为起点依次循 环向后面各支路输入数据，每条支路每次输入一个字节； 反交织后的数据按相同的顺序从各支路中输出，每条支路 每次输出一个字节。 • 一个204字节的数据包需要17个交织周期