数字电视传输和数字视频广播系统

数字电视可以通过数字卫星、数字微波、数字光纤网、数字 有线电视网进行传输，也可以通过地面广播方式进行传输。传输 方式不同，传输前对数字电视信号的处理方式也有所差异。本节 主要分析各种不同的传输方式中信号处理的方法。
二. 数字电视卫星传输系统
数字电视卫星传输系统发射侧电路框图如图 6.1.5(a) 所示。 它包括数字视频编码、数字音频编码、数据编码、节目流多路复 用、传输流多路复用、能量扩散、外码 R-S 纠错编码、内码卷积 交织、内码卷积编码、基带整形、QPSK 调制等。经 QPSK 调制 后的中频 ( IF ) 信号再经频谱搬移到射频上，经卫星天线发射到 卫星上。
§6.1 数字电视传输系统
数字电视信号是一种数字信号，数字电视传输系统归属于数 字通信系统范筹，遵循数字通信系统的一般规律。
一. 数字通信系统
数字通信系统的组成如图 6.1.1 所示。整个通信系统包括信 源部分、信道部分和信宿部分。信源部分主要由信源编码组成， 信道部分主要由信道编码、传输线路 ( 也简称信道 )、信道解码组 成，信宿部分主要由信源解码组成。
基带电视信号的频带压缩靠信源编码实现，调制技术决定了 数字电视信号的带宽。
对全数字化的 HDTV ，以目前信源编码所达到的水平。只能将 约 1.5Gb/s 的数据率压缩到 20Mb/s ，为使其能在带宽为 6 ~ 8 MHz 的模拟电视信道内高质量地传送，必须采取适当的数字调制技术。
关于演播室参数和信源编码，由于它们与三种传播媒体没有必 然对应的关联性，或者说它们对于不同的传输媒体是通用的。演播 室参数主要分 SDTV 和 HDTV 两类，信源编码都采用 MPEG-2 的 国际通用标准。
图 6.1.5 数字电视卫星传输系统 (a) 发射侧电路框图;
接收侧电路框图如图 6.1.5 ( b ) 所示，它是发射侧的反过程。 图 6.1.5 数字电视卫星传输系统 (b) 接收侧电路框图
卫星系统既可以是一个单载波系统又可以是多载波系统。数字 电视卫星传输是为了满足卫星转发器的带宽及卫星信号的传输特点 而设计的。如果我们将所要传输的有用信息称为 “核”，那么它的 周围包裹了许多保护层，使信号在传输过程中有更强的抗干扰能力 ，视频、音频以及数据被放入固定长度打包的 MPEG-2 传输流中 ，然后进行信道处理。在卫星系统中，信道处理过程如下：
接收端：外信道包括外码数据解交织、外码 R-S 纠错解码、外码解 能量扩散等。
内信道：包括内码卷积交织、内码卷积编码、内码数字调制；
接收端：内信道包括内码数字解调、内码卷积解码、内码卷积解交 织等。
内码卷积编码常采用格状编码。格状编码往往又和调制技术有 机地结合起来。格状编码调制技术又称码调。
内信道格状编码的一种是卷积编码 ( 卷积编码的编码方法可以 用卷积运算形式表达 )，经过卷积编码后，原来无关的数字符号序 列前后一定间隔之内有了相关性。应用这种相关性根据前后码符关 系来解码，比起逐个信号判决解码性能要好得多。
调制方式的选择应与信道的特点相匹配。
传输线路包括：卫星、微波、光纤、同轴电缆、电话线和地面 广播等。
为了提高通信的可靠性Biblioteka Baidu信道部分对信号处理极其严格，也极 其复杂，处理方法也较多。因此，信道部分又被细分为外信道和内 信道，如图 6.1.4 所示。
图 6.1.4 信道部分详图
发送端：外信道包括外码能量扩散、外码 R-S 纠错编码、外码数据 交织；
即卫星（Satellite）、有线 ( Cable ) 和地面 ( Terrestrial )信 道。
这三种信道都需要将基带数字电视信号调制在正弦载波上进 行传输。为了节省频率资源。要求调制后的数字电视信号的带宽 尽量窄。
数字电视信号的带宽：（1）取决于基带电视信号的带宽 ， （2）取决于调制方式。
数字电视的信道编码：
数字电视信号在信道传输中，往往要受到各种干扰和叠加上各 种噪声，严重时在接收端会导致 “ l ”，和“ 0 ” 的错误判决，即产生 误码。误码较轻时会引起图像的不稳定，严重时可能使图像根本无 法接收。
信源编码后还必须对数字电视信号进行具有差错控制功能的 信道编码，才能在信道中传输，以确保传输的可靠性。
数字电视中的差错控制采用前向纠错 ( FEC ) 方式，在这种方 式中，接收端能够根据所接收到的码元自动检知错误和纠正错误 。 信道编码主要包括：能量扩散、纠错编码 ( 循环码、卷积码 )、数 据交织和解交织、格状编码 ( TCM )。
数字调制技术：
包括：相移键控（PSK）、 正交幅度调制（QAM）、格形编码调制（TCM）、 正交频分复用(OFDM）以及残留边带调制（VSB）
(1) 进行同步字节的倒相，倒相字节的长度为每隔 8个同步字节 进行一次。
图 6.1.2 信源部分组成框图
信源部分的反过程，如图 6.1.3 所示。首先将收到的信号进 行传输流多路解复用，变成各个节目流，再从节目流中进行多路 解复用，分解送出数字视频信号、数字音频信号、数据信号，最 后分别进行解压缩，恢复得到原始的视频信号。
图6.1.3 信宿部分组成框图
数字电视信号在经频带压缩编码（信源编码）进行数据压缩 后，要通过信道传输给接收端。数字视频广播系统的传输信道主 要有三种类型：
在数字电视传输系统中，信源部分又可细分为数字视频信源 压缩编码、数字音频信源压缩编码、数据编码、节目流多路复用 、传输流多路复用等，如图 6.1.2所示。
图 6.1.1 数字通信系统的组成
图6.1-1 数字电视广播系统组成框图
节目流多路复用是将数字视频信源压缩编码、数字音频信源 压缩编码、数据编码三种信号复用在一起成为节目流。传输流多 路复用是将多个节目流复用在一起形成传输流。
数字电视传输和数字视 频广播系统
2020年4月22日星期三
第6章 数字电视传输 和数字视频广播系统
6.1 数字电视传输系统 6.2 能量扩散、纠错编码、
数据交织和解交织、格状编码（TCM ） 6.3 美国 ATSC 数字电视系统 6.4 DVB 数字视频广播系统 6.5 ISDB-T 数字电视系统 6.6 我国DMB-T标准