中国地面数字电视传输标准介绍

15
15
地面数字电视国标发端系统框图
本标准包含以下几种符号映射关系： 本标准包含以下几种符号映射关系：64QAM、32QAM、16QAM、4QAM、4QAM-NR。 、 、 、 、 。 (1) 4QAM与4QAM+NR的符号映射对应于高速移动服务业务的需求，可以支持标准清晰度 的符号映射对应于高速移动服务业务的需求， 与 的符号映射对应于高速移动服务业务的需求 电视广播，能够兼顾覆盖范围和接收质量的服务需求。 电视广播，能够兼顾覆盖范围和接收质量的服务需求。 (2) 4QAM 、16QAM与32QAM符号映射可对应于中码率服务业务的需求，可以支持多路标 符号映射可对应于中码率服务业务的需求， 与 符号映射可对应于中码率服务业务的需求 准清晰度电视广播，能够兼顾覆盖范围和频率资源利用的服务需求。 准清晰度电视广播，能够兼顾覆盖范围和频率资源利用的服务需求。 (3) 32QAM 和64QAM符号映射对应于高码率服务业务的需求，可以同时支持高清晰度电视 符号映射对应于高码率服务业务的需求， 符号映射对应于高码率服务业务的需求 和多路标准清晰度电视的广播。 和多路标准清晰度电视的广播。
帧体数据块复接系统信息后， 个子载波调制。 帧体数据块复接系统信息后，用C个子载波调制。有两种工作模式：C=1或C=3780。 个子载波调制 有两种工作模式： 或 。 在载波数C=1模式下，作为可选项，对帧头和帧体经过组帧后形成的基带数据在±0.5符号 模式下， 在载波数 模式下 作为可选项，对帧头和帧体经过组帧后形成的基带数据在± 符号 速率位置插入双导频。在载波数C=3780模式下使用频域交织，将调制星座点符号映射到帧 模式下使用频域交织， 速率位置插入双导频。在载波数 模式下使用频域交织 体包含的3780个有效载波上。 个有效载波上。 体包含的 个有效载波上
• 高效信道编码方案与低阶星座映射的结合 • 基于双导频及已知序列的同步技术 • 改进的均衡接收技术
22
22
已实现的国标参数介绍
• • • 帧体数据处理： 帧体数据处理：C=1 或C=3780 典型帧头格式为PN595，该种格式结构简单，更适合快速同步与均衡，并且 ，该种格式结构简单，更适合快速同步与均衡， 典型帧头格式为 保证了低的峰均比 三种信道编码码率（ 、 、 ）均可支持，同时也提供了仅使用0.8码率 三种信道编码码率（0.4、0.6、0.8）均可支持，同时也提供了仅使用 码率 编码就可以支持高、 低码率传输的可能，大大减少了芯片复杂度， 编码就可以支持高、中、低码率传输的可能，大大减少了芯片复杂度，有利 于成本的降低 4QAM-NR调制模式更适合超高速的移动接收 调制模式更适合超高速的移动接收 4QAM调制方式提供更高码率（10.396Mbps）的移动接收 调制方式提供更高码率（ 调制方式提供更高码率 ） 16QAM调制模式可以支持更低接收门限的高码率固定接收 调制模式可以支持更低接收门限的高码率固定接收 32QAM调制模式能提供更高码率（26Mbps）的固定接收 调制模式能提供更高码率（ 调制模式能提供更高码率 ） 2种交织方式均可支持 种交织方式均可支持 正交序列联合扩频序列的方式来保护传输中的系统信息 双导频插入，更利于同步捕获， 双导频插入，更利于同步捕获，同时支持无双导频
更灵活的服务模式： 2. 更灵活的服务模式： • 包括标清、高清、高速移动、手持接收等 包括标清、高清、高速移动、 3. 大区单频组网成为可能： 大区单频组网成为可能： • 支持移动电视或小功率多发射机组网以及填缝发射等
成为建设社会主义新农村： 4. 成为建设社会主义新农村： • 提高农民文化素质的经济可靠有效的手段
发端调制技术
数字信号源 有线/卫星节目源 本地节目 数字发射系统 天馈、发射塔
编码器 复用器
数据业务
地 面 调 制
数字电视接收系统
地 面 发 射
数字电视显示 独立显示 一体显示
信源 解码
地 面 解 调
调谐器 SFN/MFN地面 广播覆盖网
收端解调技术
11 11
地面数字电视国标技术特点
• 使用能实现信道估计与均衡的 序列作为帧头 使用能实现信道估计与均衡的PN序列作为帧头 • 使用先进的信道编码 • 抗衰落的系统信息保护
20
20
三、国标中接收技术介绍及固定覆盖性能
21
21
国标交大接收技术介绍
交大接收技术基础： 交大接收技术基础： • 简洁有效的数据结构 ：
– 数据结构以“帧”为基本单元，包括帧头（确知信息）、加强保护的系 数据结构以“ 为基本单元，包括帧头（确知信息）、 ）、加强保护的系 统信息、经高效编码保护的数据信息。 统信息、经高效编码保护的数据信息。 – 帧头应该选择具有伪随机特性的序列（PN），插入的周期应该在500微秒 帧头应该选择具有伪随机特性的序列（PN），插入的周期应该在500 ），插入的周期应该在500微秒 毫秒之间，序列长度应大于判决反馈均衡器的级数， 到1毫秒之间，序列长度应大于判决反馈均衡器的级数，这样既保证了传 输效率，又能够提高抗信道动态衰落的能力。 输效率，又能够提高抗信道动态衰落的能力。 – 正交序列联合扩频序列的方式来保护传输中的系统信息
• 抗信道衰落能力 ：
– 在恶劣（频率选择性衰落）、动态（时变）信道情况下，数字电视接收系统 在恶劣（频率选择性衰落）、动态（时变）信道情况下， ）、动态 的灵敏度指标会有一定的恶化，甚至引起接收无条件失败。 的灵敏度指标会有一定的恶化，甚至引起接收无条件失败。特别在单频网环 境中，将增加恶劣多径的可能性； 境中，将增加恶劣多径的可能性； – 在实验室中，常以抗多径的强度和长度能力来检验接收机抗恶劣信道能力； 在实验室中，常以抗多径的强度和长度能力来检验接收机抗恶劣信道能力； 抗多径的强度和长度能力来检验接收机抗恶劣信道能力 – 在瑞利信道下，以可承受的最大多普勒速度来评判接收系统动态能力。 在瑞利信道下，以可承受的最大多普勒速度来评判接收系统动态能力。 最大多普勒速度来评判接收系统动态能力
6
6
数字化后我国电视业务分布
卫星数字电视
分发为主，覆盖随政策逐步放开
有线数字电视
整体平移，有线电视数字化
车载电视百度文库
大中型城市
便携电视
大中型城市
地面数字电视
首要解决城郊和农村固定覆盖
手机电视
标准制定
解决广大中西部用户看电视难的首要问题。 解决广大中西部用户看电视难的首要问题。同时也需要满足新媒体业 务需要，车载、楼宇、便携的商业模式正在形成，手机电视标准另定。 务需要，车载、楼宇、便携的商业模式正在形成，手机电视标准另定。
•
地面数字电视广播需求二
– 最重要的是频谱规划 – 首要指标是覆盖范围和覆盖效果
•
地面数字电视广播需求三
– 需要支持单频网 – 需要支持高速移动接收>250 km/h 需要支持高速移动接收>250
8
8
地面数字电视广播系统关键技术需求
• 覆盖范围要求 ：
– 接收系统的灵敏度指标：决定覆盖范围能力的基本指标。灵敏度越小意味着 接收系统的灵敏度指标：决定覆盖范围能力的基本指标。 能够有效地覆盖相同的面积的发射功率越小； 能够有效地覆盖相同的面积的发射功率越小； – 发射信号峰均比指标：决定对发射机峰值功率的要求。该指标是实现上述用 发射信号峰均比指标：决定对发射机峰值功率的要求。 较小功率数字信号发射来简单替换原有模拟覆盖的重要因素，也是用同等发 较小功率数字信号发射来简单替换原有模拟覆盖的重要因素， 射功率来有效扩大覆盖的有利因素。 射功率来有效扩大覆盖的有利因素。
7 7
地面数字电视广播的基本需求
• 地面数字电视广播需求一
– 是大功率，大面积，点到多点，连续播出的应用 是大功率，大面积，点到多点， – 是在必须考虑邻频道/同频道，数字/模拟干扰存在情况下的应用 是在必须考虑邻频道/同频道，数字/ – 是基于现有模拟电视发射点位置，发射设备，发射条件（功率，塔高，覆盖）的应用 是基于现有模拟电视发射点位置，发射设备，发射条件（功率，塔高，覆盖）
17
17
地面数字电视国标发端系统框图
本标准采用了创新的帧信号结构。该结构是周期性的，以信号帧为基本单位， 本标准采用了创新的帧信号结构。该结构是周期性的，以信号帧为基本单位，每个信号帧 由训练序列、系统信息、帧体数据三部分组成。 由训练序列、系统信息、帧体数据三部分组成。
18
18
地面数字电视国标发端系统框图
• 频率规划要求 ：
– 抗模拟同/邻频干扰能力、抗数字同/邻频干扰能力高低将决定频谱规划的有 抗模拟同/邻频干扰能力、抗数字同/邻频干扰能力高低将决定频谱规划的有 效性，以及能否提高频谱的利用率。 效性，以及能否提高频谱的利用率。
9 9
二、中国地面数字电视广播标准介绍
10
10
地面数字电视系统组成
12
12
地面数字电视国标发端系统框图
13
13
地面数字电视国标发端系统框图
为了保证传输数据的随机性以便于传输 信号处理， 信号处理，输入的数据码流数据需要用 扰码进行加扰。 扰码进行加扰。
14
14
地面数字电视国标发端系统框图
前向纠错编码由外码（ 和内码（ 前向纠错编码由外码（BCH 码）和内码（LDPC）级联实现，采 ）级联实现， 用了三种不同的码率以满足各种服务需求， 用了三种不同的码率以满足各种服务需求，并且为了降低实现成 三种不同码率的前向纠错码使用同样的BCH码，同时 本，三种不同码率的前向纠错码使用同样的 码 同时LDPC码 码 具有相同的结构，达到了硬件实现的资源共享。 具有相同的结构，达到了硬件实现的资源共享。
19
19
地面数字电视国标发端系统框图
基带后处理（成形滤波）采用平方根升余弦（ 基带后处理（成形滤波）采用平方根升余弦（Square Root Raised Cosine，SRRC）滤波器 ， ） 进行基带脉冲成形。 滤波器的滚降系数α为 进行基带脉冲成形。SRRC滤波器的滚降系数 为0.05。 滤波器的滚降系数 。
中国地面数字电视广播标准的 技术要点、主流应用、产业基础
上海交通大学 上海高清数字科技产业有限公司 2006年12月19日
1
1
报 告 提 纲
• 地面数字电视广播业务与技术需求 • 地面数字电视广播标准介绍 • 国标接收技术介绍及固定覆盖性能 • 国标接收技术实现指南 • 国标接收技术的主流应用 • 国标接收技术产业化进程 • 国标接收技术专利策略
2 2
一、地面数字电视广播业务与技术需求
3
3
我国现有电视收视群体分布
卫星数字电视
少量用户
模拟有线电视
约1.26亿户 城市及东部沿海，节目>50套，清晰
模拟地面电视
约2/3，约2.2亿户 ， 亿户 城郊及中西部地区，节目<5套 模糊， 城郊及中西部地区，节目 套，模糊，不稳定
无线覆盖是最主要的接收方式。我国有约 的用户通过模拟无线方式接 无线覆盖是最主要的接收方式。我国有约2/3的用户通过模拟无线方式接 收电视号。全国共有3.5亿户家庭 其中有线接收为1.26亿户，无线接收超过 亿户家庭， 亿户， 收电视号。全国共有 亿户家庭，其中有线接收为 亿户 2亿户，他们大多分布在城郊和农村，这些用户迫切需要更多更稳定的电视 亿户， 亿户 他们大多分布在城郊和农村， 节目。 节目。
16 16
地面数字电视国标发端系统框图
本标准采用了时域符号交织技术以提高抗脉冲噪声干扰能力。 本标准采用了时域符号交织技术以提高抗脉冲噪声干扰能力。时域符号交织编码是在多个 信号帧之间进行的。数据信号的数据块间交织采用基于星座符号的卷积交织编码。 信号帧之间进行的。数据信号的数据块间交织采用基于星座符号的卷积交织编码。
4 4
数字电视为地面电视带来新的生机
业务种类 地面数字电视广播 单频网
标清多节目 固定 覆盖 高 清
城市
农村
√ √ √ √
√
移动电视
√
便携/手机电视
移动电视
车辆，船只，楼宇、 车辆，船只，楼宇、 商场， 商场，户外等
大面积固定覆盖 便携电视
个人便携 家庭接收
5
5
数字电视为地面电视带来新的生机
更大的节目传输容量和频谱利用率： 1. 更大的节目传输容量和频谱利用率： • • 每个信道可以传送多达10套的标清节目或2 每个信道可以传送多达10套的标清节目或2套高清节目 10套的标清节目或 邻频道的启用与规划