数字电视广播系统1

X:1000101
5
Y:11010 I=X1Y2 Y4
4
Y:1111010 I=X1Y2 Y4 Y6
3
Q=Y1X3X5
Q=Y1 Y3X5X7
注：“1”代表传输比特位置 “0”代表删除比特位置
5、DVB-T中的交织
CUC
内交织
\分比特交织和符号交织两层，均基于块交织。
\比特交织，卷积编码后，根据调制阶数，将输入串行 比流转换为V（2、4、6）个并行比特流，然后按规 则分别对每个比特流进行块交织。
2）k和n较小，且以比特为单位。 3）卷积码表示为（n,k,N）卷积码，N称为约束长
度。
4）编码效率：R=k/n。
5
卷积编码器
CUC
1）N组移位寄存器，每组k比特。 2）n个模2和加法器。
k 个信息比特输入 mi（1）mi（2）…
1 1 2…k
2
1 2…k
…
NK 1 2…k
ci（1） 1
ci（2） 2
0
同步字分支
1
M=17
…
2M 2
…
3
3M
…
每个位置一个字节
┇
11
11M
…
FIFO 移位寄存器 交织深度 I=12
0
同步字分支
0
11M
0
1
…
┇ 2
每个位置
8
3
大小为一
个字节
9
3M
8
…
2M
9
…
10
M
10
…
11
11
11
去交织深度 I=12
CUC
4、内码编码功能框
复用适配和 能量扩散
外编 码器
外交 织器
内编 码器
3）缩短RS(n-i,k-i) 码是RS(n,k)码缩短i个字节得到 的。
4）缩短RS码的码率比原码要小，但纠错能力不一 定比原码强。
4
DVB-T系统的外码
CUC
1）RS(204,188,T=8)，是缩短RS码。 2）原码RS(255,239,T=8)，码长n=28－1字节，每字
节8比特，具有纠正T= (n-k)/2 = 8字节即64比特误 码的能力。 3）生成多项式如下
¾ DVB-C用于8MHz数字有线电视系统，与DVB-S兼 容，两者传输层的数据码速率最大为38.1 Mb/s。
¾ DVB-T用于6、 7、 8 MHz地面数字电视系统， 传 输层的数据码速率最大为24 Mb/s。
DVB-T OFDM
CUC
应用：欧洲各国，新加坡，澳大利亚等； 在8MHz的频带内，采用编码正交频分复用技术，
3）对（2,1,N）卷积码的码字中某些特定位置的码 元进行删除，产生（n–1）/ n码率的删除型卷积 码。
4）译码时，用特定的码元在这些位置进行填充， 然后按（2,1,N）卷积码译码。
DVB-T系统内码
CUC
1）使用一系列基于(2,1,7)卷积码的删除型卷积码 。
2）可用的删除型卷积码定义。
编码效率
内交 织器
映 OFDM 射 帧调整
IFFT (OFDM 调制器)
保护间 隔插入
RF调 制器
去 天 线
复用适配和 能量扩散
外编 码器
外交 织器
内编 码器
导频和 TPS插入
地面频道适配器
卷积码基本概念
CUC
1）卷积码不同于分组码，k个信息码元被编成n个 码元，但这n个码元不仅与本组的k个信息码元 有关，而且与前面（N–1）组信息码元有关。
\ 上述情况将对与广播业务共用频段的其他业务的干扰超过 规定值。
\ 数字基带信号经随机化处理后具有伪随机性质，其已调波 的频谱将分散开来，从而使上述干扰的程度大大减轻。
CUC
随机化处理的作用（续）
2）改善位定时恢复质量
\数字传输系统一般从接收到的基带信号流中提取 位定时信息。
\当信源输入数据中出现长串的连“0”码或连“1”码 时，NRZ基带信号出现长时间的0电位或1电位， 给接收端恢复位定时信息造成一定困难。
映 OFDM 射 帧调整
IFFT (OFDM 调制器)
保护间 隔插入
RF调 制器
去 天 线
复用适配和 能量扩散
外编 码器
外交 织器
内编 码器
导频和 TPS插入
地面频道适配器
RS码
CUC
பைடு நூலகம்1）生成多项式具有如下特殊形式
g(x)=(x+α0) (x+ α 1)··· (x+ α r-1)
\ 用以纠正t=r/2个符号（或字节）错误。
COFDM作为核心技术； 抗宽带多径衰落和多普勒衰落较强； 具备支持移动接收和单频组网能力； 白噪声接收灵敏度和频谱利用率低； 存在对发射机线性要求高,对相位噪声敏感等问题;
多径干扰
CUC
1
多普勒效应
CUC
单频网
CUC
CUC
一、DTTB设计目标
除具备一般电视和数字通信系统的必备功能外， 主要解决以下问题:
g(x)=(x+α0) (x+α1)··· (x+α15) 式中：α是GF(28)的本原元素，是域生成多项式 p(x)=x8+x4+x3+x2+1的根,α=02HEX。
CUC
3、外交织功能框
复用适配和 能量扩散
外编 码器
外交 织器
内编 码器
内交 织器
映 OFDM 射 帧调整
IFFT (OFDM 调制器)
初始化序列 1 00 1 0 10 10 0 00 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
00000011…
异或
使能
与
未随机化/ 随机化 数据输入
异或
随机化/ 去随机化 数据输出
数据输入（从MSB 开始）： 1 0 1 1 1 0 0 0 x x x x x x x x …
\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。
CUC
随机化处理的作用
1）能量扩散
\ 输入比特流不存在或输入比特流与MPEG-2传送流格式不 兼容而导致调制器发射未经调制的载波。
\ 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。
CUC
第五章 数字电视广播系统
CUC
内容
DVB-T数字电视地面广播系统 ATSC数字电视地面广播系统 ISDB-T数字电视地面广播系统 国内数字电视地面广播
CUC
5.1 DVB-T地面广播系统
DVB标准
CUC
DVB是一个完整的系统。
DVB是以欧洲为主，世界上有200多个组织参 加开发的项目。DVB是一套完整的数字电视解决方 案，得到了广泛的应用。 ¾ DVB-S用于11/12 GHz频段的数字卫星系统。
2）为帮助建立其他同步功能，在后续7个传送包的 MPEG-2同步字节期间，PRBS继续工作但输出无 效，不对这些字节进行随机化。
3）为了使PRBS不加扰MPEG-2传送包的同步字节， PRBS须经与门电路后再与输入信号序列进行模2加 运算。
CUC
初始化序列 1 0 0 1 0 10 10 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
\用伪随机序列扰乱后，限制了连“0”码和连“1”码 的长度，从而改善位定时恢复的质量。
DVB-T系统PRBS产生器
CUC
1）特征多项式为
f(x)=1+x14+x15
定义了PRBS产生器的结构，为15级线性反 馈移位寄存器。 2）给寄存器设置一个非全零初始状后，随着 时钟节拍寄存器将产生PRBS。
DVB-T系统PRBS产生器（续） CUC
保护间 隔插入
RF调 制器
去 天 线
复用适配和 能量扩散
外编 码器
外交 织器
内编 码器
导频和 TPS插入
地面频道适配器
交织的作用
CUC
1）实际信道中突发错误与随机错误并存。
2）随机错误由随机噪声引起的，在统计上是独立的。 而突发错误由脉冲干扰、多径衰落等因素引起，在 统计上是非独立的。
3）突发错误可以采用专门为纠正突发错误而设计的纠 错码，如RS码。
\ RS(204,188)+卷积码 \ 外交织+内交织，以提高抗脉冲能力。
\ 内交织包括比特交织和符号交织基于块交织。
4、两种模式
\ 2k模式，用于单个发射机和有限发射机间隔的小SFN \ 8k模式，用于单个发射机和大、小SFN
DVB-T特点（续）
CUC
5、四种保护间隔：1/4、1/8、1/16、1/32，以提供不 同的抗多径能力。
ci（3） 3
ci（n） n
编码序列输出至信道
卷积编码器（续）
CUC
卷积码的生成多项式定义了各模2和加法器与各级 移存器的连接关系。
G1（x）=X6+X5+X4+X3+1 G2（x）=X6+X4+X3+X +1
删除型卷积码
CUC
1）（2,1,N）卷积码编译码器较简单，但编码效率 低。
2）高速应用中，需要采用编码效率高的卷积码， 并且又不增加译码器的复杂性。
原码
1/2
2/3
3/4
5/6
7/8
G1 G2
K (X) (Y)
7 1718 1338
P
X:1 Y:1 I=X1 Q=Y1
dfree
P
dfree
X:10
10
Y:11 I=X1Y2 Y3
6
Q=Y1X3X4
P
dfree
P
dfree
P
dfree
X:101
Y:110 I=X1 Y2 Q=Y1 X3
X:10101
内交 织器
映 射
OFDM 帧调整
IFFT (OFDM 保护间
调制器)
隔插入
RF调 制器
去 天 线
复用适配和 外编 外交 内编 能量扩散 码器 织器 码器
导频和 TPS插入
地面频道适配器
三、DVB-T特点
CUC
1、多载波调制系统
2、支持HP、LP码流在信道编码和映射上分层（不支持 信源分层）
3、信道编码
保护间 隔插入
RF调 制器
去 天 线
复用适配和 能量扩散
外编 码器
外交 织器
内编 码器
导频和 TPS插入
地面频道适配器
随机化定义
CUC
“随机化”处理通常称为“扰码”
\用较长的伪随机序列与数字基带信号序列逐比特 地模2加（即异或），以改变原信号的统计特性， 使其具有伪随机性质；
“解扰”，或“去随机化”
6、映射数据载波的调制方式：QPSK、均匀和非均匀 的16QAM/64QAM
举例：8MHz、2/3卷积码、1/8保护间隔、64QAM映 射时，有效数据率22.12Mbps。
2
1、随机化处理
CUC
z定义，作用，原理
复用适配和 能量扩散
外编 码器
外交 织器
内编 码器
内交 织器
映 OFDM 射 帧调整
IFFT (OFDM 调制器)
以16QAM映射为例
均匀16QAM映射
Q
1000 1010 0010 0000
1001 1011 0011 0001
I
1101 1111 0111 0101
1100 1110 0111 0100
非均匀16QAM映射,α=2
Q 1000 1010
0010 0000
1001 1011
0011 0001
1101 1111 1100 1110
00000011…
异或
使能
与
未随机化/ 随机化 数据输入
异或
随机化/ 去随机化 数据输出
数据输入（从MSB 开始）： 1 0 1 1 1 0 0 0 x x x x x x x x …
PRBS 序列
：
00000011 …
CUC
2、外码编码功能框
复用适配和 能量扩散
外编 码器
外交 织器
内编 码器
内交 织器
\符号交织，将V比特字“随机地”映射到OFDM符号的 1512（2k）或6048（8k）个有效载波上。作用于 1512或6048个数据符号块。
比特交织
CUC
6
CUC
5、DVB-T中的交织
外/内交织用于提高系统抗脉冲噪声的能力。 外交织相应于时间交织。 内交织相应于被调制载波的频率交织。
CUC
6、DVB-T中的均匀和非均匀映射
\α为GF(2 m)的本原元素。
2）表示为RS(n,k,t)，各参数意义如下
\码长 n=2m－1字节 或m(2m－1)比特
\信息段 k字节
或mk比特
\监督段 n－k=2t字节 或m(n－k)比特
缩短RS码
CUC
1）在某些情况下，不能找到一种比较合适的码长 或信息位个数。
2）可把某一RS(n,k)码进行缩短以满足要求。
4）对于较长的突发错误，纠错编码与交织技术结合起 来，把突发错误离散为随机的独立错误或较短的突 发错误，再用中等能力的纠突发错误码纠错，则能 取得明显的效果。
DVB-T系统卷积交织
CUC
n=I×M，n=204，I=12，M=17
卷积交织，作用于RS误码保护包，将12个RS误码保护 包的字节重排顺序。
1、抗加性噪声，包括AWGN和脉冲噪声 2、抗多径干扰 3、抗模拟同频、邻频干扰（模拟电视与数字电视有同
播过渡期） 4、有最大的频谱利用率
CUC
二、DVB-T系统功能框图
视频编码器 音频编码器 数据编码器
节目
1
复用 传送
器 复用
2
n器
MPEG-2源编码和复用
分离器
复用适配和 外编 外交 内编 能量扩散 码器 织器 码器
PRBS 序列
：
00000011 …
3
传送层数据帧结构
CUC
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（即01000111）逐比特反转到B8HEX （即10111000）。
随机化处理工作原理
CUC
1）PRBS产生器输出的第一个比特应加到反转的 MPEG-2同步字节（即B8HEX）后面的第一个字节 的第一位上。