地面开路数字电视广播系统1课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数字电视概述,地面开路数字电视,多频网和单频网,地面数字电视广播发射机和激励器,地面开路数字电视广播系统,数字电视（,DTV：Digital Television）,是指,采用数字技术将活动图像和声音等信号加以处理、压缩、编码，,经存储或实时广播后，供用户接收、播放的电视系统。用户接收时要附加一个机顶盒才能用模拟电视机收看数字电视广播。系统的各个环节，包括从演播室节目制作，到处理、传送、存储/传输，直至接收、显示等过程都采用数字信号。与传统的模拟电视相比，,数字电视在图像和声音质量两方面都有重大改进。,根据清晰度可分为：标准清晰度数字电视（,SDTV,：Standard Definition Television）,和高清晰度数字电视（,HDTV,：High Definition Television）,码率分别约为4兆和20兆比特左右。,关于数字电视,关于数字电视 （续）,模拟电视传输的经典方法将很快成为历史。随着世界各地政府要求电视地面传输最终全部实现数字化，很多设备制造商正在厉兵秣马做准备。不幸的是，由于多种原因，全球每个国家和地区采用了多种不同的标准。不过,利用,FPGA,，设计工程师可创建一个单一的数字电视传输平台，通过对系统进行简单编程以应对特定地区的调制标准，该平台可适应不同标准。,数字电视的优势和特点,（1）清晰度高、音频效果好。由于数字电视全过程采用数字信号，,可避免模拟信号处理、传输过程中的噪声积累，能够做到信号质量不受节目编辑、传输、转播和接收的影响,。,SDTV,数字电视节目可以达到,DVD,质量，在观看,HDTV,节目时清晰度是目前电视的4倍以上，如35,mm,电影般清晰。,（2）,频带利用率高。,原,PAL,制的一个频道可播放4到8套标清数字电视,。,（3）抗干扰性能好。,解决了模拟电视中的闪烁、重影、亮色互串等问题,；可以实现,城市楼群,的高质量接收，,移动载体,中也可接收到清晰的数字电视节目。,（4）便于开展各种,综合业务和交互业务,（包括因特网业务），有利于构建“三网合一”的信息基础设施。,（5）节目的,加密,处理等应用。,根据传输媒介不同，主要可分为：,地面,数字电视、,有线,数字电视（包括光纤、铜轴和两者的混合网）、,卫星,数字电视等。,地面数字电视传输系统的需求和要求,从,用户,角度，要求可以为,HDTV,信号传输提供大于 20,Mbps,的,净荷码率,，为,SDTV,信号传输提供大于 5,Mbps,的净荷码率，并能使用简单天线,支持室内固定接收和能在车速移动条件下支持移动接收；还要具有信号覆盖半径不少于35公里的单频组网能力,.在功能上具有,支持传输,HDTV、SDTV、,音频、数据、短信息等多优先级多媒体数据码流的可扩展性,，为将来实现接收机定位、定时接收和双向交互业务以及对用户的个性化信息服务等系统功能扩展提供必要的技术基础。,从地面广播的无线传输系统本身考虑，就要从传输信息容量、,抗动态多径干扰/频率选择性衰落信道、单频网信号覆盖等方面进行考虑。,在,传输信息容量,上，,HDTV,就要求提供大于20,Mbps,的净荷码率；,SDTV,需要提供大于5,Mbps,的净荷码率；此外，多媒体业务数据提供大于20,Mbps,的净荷码率。,还要求考虑在,抗动态多径干扰/频率选择性衰落信道,以及,单频网信号覆盖,等方面的性能。通常来讲，,DTTB,的发射天线高度为几百米，发射功率为几百到几千瓦，覆盖几十公里；,DTTB,应能够工作在单频网模式，以便进行更大面积的同频信号覆盖；我国的,DTTB,传输带宽8兆赫，,传输技术措施主要应针对频率选择性衰落。,地面数字电视都有什么样的国际标准,地面数字电视的国际标准,以前主要有：欧洲,DVB,组织提出的以,COFDM,为核心技术的,DVB-T,标准；美国大联盟组织提出的以8,VSB,为核心技术的,ATSC,标准；日本提出的以,BST-OFDM,为核心技术的,ISDB-T,标准。现在又有了一种由我们国家提出的新颖的地面数字电视方案，和美国、欧洲的地面标准相对应，称为,地面数字多媒体电视广播（,DMB-T：Terrestrial Digital Multimedia/TV Broadcasting）,方案,。,DMB-T,方案的目的是提供一种数字信息传输方法，系统的核心采用了,mQAM/QPSK,的,时域同步正交频分复用（,TDSOFDM：Time Domain SynchronousOrthogonal Frequency Division Multiplexing）,调制技术,；系统使用创新的前向纠错编码技术；并实现了分级调制和编码；同时可以实现多媒体业务。,数字电视系统结构框图,发送,-,传输信道,-,接收的数字电视系统方框图,数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制,标准特点,我国,数字电视地面广播,标准的技术特点 ：,该标准采用了我国的自主发明专利和技术创新点，并在充分分析国外现有数字电视传输标准的基础上，吸收了近年信息传输领域的新技术，实现了较国外已有标准更佳的性能，同时也充分考虑和验证了实现的可行性。经数字电视特别工作组初步实验验证，体现出自主创新，具有与国外数字电视地面传输标准不同的特点。能提高系统性能的主要关键技术有：利用特殊设计的,PN,序列作为同步和信道估计的符号保护间隔填充方法、低密度校验纠错码（,LDPC,）、系统信息的扩谱传输方法等。,（,1,）使用能实现快速同步和高效信道估计的,PN,序列帧头,为了,实现系统同步和信道估计,，美国,ATSC,使用了一段,PN,序列作为均衡器的训练，欧洲,DVB-T,使用了时域循环前缀和频域导频。该标准则采用特殊设计的,PN,序列填充保护间隔，利用,PN,序列实现了快速稳健的同步和快速高效的信道估计。该,PN,序列也可以用作为时域均衡器的训练序列，充分发挥判决反馈的作用。由于去掉了导频，该标准不同于采用多载波,OFDM,技术的欧洲,DVB,T,和日本,ISDB,T,系统，,既提高了频谱利用率，又易于单载波和多载波调制两种模式的集成。,数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制,标准特点（续）,具体来说，其优点或特点表现在如下方面：,􀁺,由于用作帧头的,PN,序列，可以用来进行同步和信道估计，节省频域导频，频谱利用率高。,该标准方案使用,PN,序列填充保护间隔，利用,PN,序列的良好自相关性， 可以使得系统在同步方面显得更鲁棒，因相关运算在时域进行，同步时间较短。,􀁺 同时，利用已知,PN,序列的良好自相关性和随机特性，可以对时域均衡器进行准确的训练，使均衡器能最优地补偿信道传输中产生的信号失真。同时本方案信道估计仅需要利用当前信号完成，因此能更易地满足快速移动接收的要求。,数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制,标准特点（续）,（,2,）使用先进的信道编码,现有三种地面数字电视广播传输标准方案均使用级连码，其中,ATSC,标 准外码使用,RS,码，内码使用,TCM,码；,DVB-T,标准外码使用,RS,码，内码使用卷积码；,ISDB-T,标准外码也使用,RS,码，内码也使用卷积码。本标准外码使用,BCH,码，内码使用,LDPC,码，因此,该标准方案在相同频谱利用率条件下接收门限比已有三个标准接收门限低，更利于固定和移动接收。,(3),抗衰落的系统信息保护,该方案中采用,Walsh,正交序列联合扩频序列的方式来保护传输中的系统信息，使得系统信息在多径时变信道时有很强的抗衰落特性。,数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制,标准特点（续）,(4),支持单载波调制和多载波调制两种模式,目前我国电视大面积覆盖的基本情况是：城市有线电视用户（含已数字化改造后的用户）仅占全国电视总用户数的,1/3,；四级办电视体制下的市县两级电视机构构成了我国电视覆盖网的主体，这部分电视台（占全国电视台总数和播出功率总数的,90%,以上）的基础设施水平远低于沿海发达地区较大规模电视台，且短时间内不可能获得技术改造所需的大量资金；在城市中随着信息产业的高速发 展，电视业务出现了许多新的需求，如移动电视、与互联网电信网相关联的交互式移动视频终端等。,该标准中的单载波模式由于采用了较小数据帧结构块和特殊设计的信道估计与均衡技术，从而能跟踪上时变信道变化，能支持高速移动接收。该标准中的多载波模式由于采用了,PN,作为时域训练序列，同步性能得到大大改善。该标准中的单载波和多载波模式各有特点。针对不同的应用环境和电视业务出现的新需求，该标准可以选择不同的模式，能够较好地满足我国不同市场对地面数字电视的需求。,数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制,标准的发送端框图,发送端框图： 地面数字电视广播系统发送端完成从,MPEG-TS,传送码流到地面电视传输信道信号的转换。,输入数据码流经过信道编码、比特流到符号流的星座映射与符号交织编码并加入系统信息后形成基本数据块，该基本数据块经过帧体数据处理后以时域信号形式（帧体）与相应的,PN,同步序列（帧头）复合为信号帧。此后，经过基带后处理，再变频生成射频信号放大后发射。,本系统的发送端原理如图,1,所示。,数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制,标准的发送端框图,（续）,信道编码和调制 ：,（,1,）扰码,为了确保传输的,MPEG-TS,数据有足够多的二进制变化，输入的,MPEG-TS,码流数据需要用扰码进行随机化。,（,2 ),前向纠错码,前向纠错编码（,FEC,）由外码（,BCH,码）和内码（,LDPC,）级联实现，采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本，三种不同码率采用的,LDPC,码具有相同的结构，达到了硬件实现的资源共享。,(3),符号星座图映射,该标准包含以下几种符号映射关系：,4QAM,、,4QAM+NR,、,16QAM,、,32QAM,、,64QAM,。,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电视广播，能够兼顾覆盖范围和接收质量的服务需求。,4QAM,、,16QAM,与,32QAM,符号映射可对应于中码率业务的需求，可以支持多路标准清晰度电视广播，能够兼顾覆盖范围和频率资源利用的服务需求。,32QAM,和,64QAM,符号映射对应于高码率业务的需求，可以同时支持高清晰度电视和多路标准电视的广播，兼顾高档用户和普通用户的服务需求。,数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制,标准的发送端框图,（续）,（,4,）符号交织,该系统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。,（,5,） 复帧结构,该系统采用了创新的复帧信号结构。该结构具有快速同步、支持省电、简化单频网同步的算法、移动接收性能高、便于和现有的通讯网接口同步、具有可 将单向广播扩展为非对称双向传输等优点。,DVB-T,系统框图,在地面无线传输中，多径效应影响最为严重，常采用,抗多径干扰显著的,COFDM,技术。,COFDM,称为编码正交频分复用调制,，它是由大量子载波构成的，将各载波加以调制。也就是说，,将串行传输的符号序列（,MPEG-TS,码流）分成长度为,N,的段，再将每段内的,N,个符号分别调制到,N,个载波上，之后一起发送。,COFDM,是一种并行调制技术，将符号周期延长了,N,倍，从而提高了对多径干扰的抵抗能力。,COFDM,调制,（,1,） 信源编码及复用,该部分与数字有线电视,DVB-C,及数字卫星电视,DVB-S,相同，它,对多路数字视音频及数据进行复用，合成多节目传输流（,MPTS,）。,在复用器中插用,EPG,电子节目菜单，根据管理及服务模式,对全部节目或部分节目进行加扰、加密,，复用器的输出信号可以传送到,DVB-T,的调制器激励器加入信道纠错及,COFDM,调制。,（,2,） 单频网适配器,该设备的作用是将来自全球定位系统,（,GPS,）,的标准频率及时间插入到数字电视传输流当中，为单频网（,SFN,）,提供标准频率及时间信号，插入,GPS,时钟后的,TS,流当中含有,MIP,包。,当采用多频网（,MFN,）,时该设备可以省略。,功能描述（1）,（,3,） 等级调制,从单频网适配器出来的信号被一分为二，,DVB-T,根据传输环境的不同，,分别实行不同的信道纠错保护,，一个码流可以采用较强的纠错码，利用抗干扰强的调制方式如,QPSK,，,但码流率较低；另一个码流可以采用较弱的纠错码，利用抗干扰弱的调制方式，例如,16,QAM,，,码流率较高，接收机通常可以根据应用不同，选择接收任何一个载波。,（,4,） 能量扩散,从复用器或单频网适配器出来的传输流有可能包含连续的,0,和,1,，使信号含有直流分量，造成接收解码困难，,能量扩散的目的是采用随机的方法将这些连续的,0,或,1,分散开来。,功能描述（2）,（,5,） 外码纠错,这部分纠错与,DVB-C,及,DVB-S,相同，,采用,Reed Solomon,纠错，简称,RS,码。它在,MPEG2,数字电视传输流,188,字节上，加入,16,个字节的冗余纠错码，构成一个,204,字节长度的传输流，该纠错码主要面向突发性连续错误。,（,6,） 外交织,外交织纠错也叫,Forney,卷机交织，其功能是,将连续的错误打散，让它们平均分布在多个,188,传输包码流当中，以提高上面的外纠错码的纠错效率。,功能描述（3）,（,7,） 内纠错码,内纠错码也称,Viterbi,纠错码。,上面所说的,RS,纠错码是面向,188,长度的传输包进行纠错的，而,Viterbi,纠错码是面向比特的纠错码,。根据加入的冗余码长度，可以分成,1/2,、,2/3,、,3/4,、,5/6,、,7/8,四种。,1/2,具有最强的纠错码能力，但是其保护码与有用码比例为,1,比,1,，带宽比较浪费，,7/8,的保护码只占有用的八分之一，带宽利用率高，但是纠错能力弱。,（,8,） 内交织编码,这里包括,比特交织及字符交织,两部分。比特交织是将从内纠错,Viterbi,编码输出的二路码流，分别按照,QPSK,，,16QAM,和,64,QAM,的要求交织成为二路，四路及六路比特流，然后将分别含有,2,比特，,4,比特和,6,比特的字符映射到,2,k,模式中的,1512,个载波或,8,k,模式中的,6048,个载波中，再实现字符交织（,Symbol Interleaving,）。,功能描述（4）,（,9,） 幅度相位映射,该功能将上面分别由,2,比特，,4,比特和,6,比特构成的字符，依据,QPSK,，,16QAM,和,64,QAM,三种不同的调制方式，进行幅度和相位的影射。,即把信息分配到每个载波上，也送到所选定的调制方式的星座点上。,（,10,） 导频及传输参数信令插入,传输参数信令（,TPS,）,描述了,DVB-T,系统的主要传输参数，它包括：,2,k,或,8,k,模式，,QPSK,，,16QAM,，,64QAM,调试方式，保护间隔，等级调制参数,Alfa,，,内纠错,Viterbi,码等。导频信号（,Pilots,）,的插入是为了方便接收机对接收信号的幅度及相位进行估算，提高接收质量。,它包含连续导频信号（,Continual Pilots,）,和离散导频信号（,Scattered Pilots,)。,功能描述 （5）,(11),COFDM,调制,COFDM,调制也称反向快速富里叶变换（,IFFT,），,它实现了将,I.Q,信号向,2,k,模式,1512,个载波或向,8,k,模式的,6048,个载波的转换。,我们知道，一个时域信号可以分解成无穷多个频域信号的叠加，这一过程简单来讲就是正交频分复用调制（,COFDM,），,而这一过程在数学上等效为进行一个反向快速富里叶变换。,（,12,） 保护间隔插入,为了克服反射波的干扰以及来自多个发射机的多波效应，我们将每一帧最后一个字符进行重复，重复长度可以是有用字符长度的,1/4,、,1/8,、,1/16,、和,1/32,，以,防止由于多个发射塔来波或反射造成第,N-1,个字符与第,N,个字符的重叠。,功能描述（6）,DVB-T,系统中可以调节的参数如下：,1,、内纠错码率,FEC,（,1/2,，,2/3,，,3/4,，,5/6,，,7/8,）,2,、,子载波调制方式（,QPSK,，,16QAM,，,64QAM,）,3,、,保护间隔（,1/4,，,1/8,，,1/16,，,1/32,）,4,、等级调制参数（,=1,，,非等级，,=2, 4,等级）,5,、载波数量,(2,k=1705,个载波，,8,k=6817,个载波,),DVB-T,的主要参数,可用净码流比特率表,职责分工载波数,调制星座图,COFDM,多载波调制,载波间隔,BPSK Modulation “01011101”,0,0,0,0,0,1,1,1,1,数字信号,(,a),调幅,(,b),调频,(,c),调相,按数字信号的值改变载波信号的幅度,按数字信号的值改变载波信号的频率,按数字信号的值改变载波信号的相位,AM FM & PM,比特/字符,Terrestrial Channel,DVB-T,信号的时域特点如图,4,所示，我们以最简单的一路主波和它的反射波为例，每一个字符具有一定的传输时间，我们定义为有效字符长度,Tu,，,每个字符后面插入一定长度的保护间隔（,Guard Interval,）：,.,，,为了避免单频网中相邻发射机之间的信号以及反射信号之间的干扰，必须保证主波第,n,个字符不与反射波的第,n-1,个字符重叠，或,前一个字符的反射波必须落在保护间隔之内，这样不会影响当前字符,n,的数据，以保证不会产生码间干扰。,保护间隔,采用大的保护间隔可以适应长距离的反射波，但是同样会降低有用码流的使用率,，因为保护间隔传送的是前一个字符的最后一个包的重复复制；如果降低保护间隔，那有用码流率就可以提高；如果既想提高保护间隔，又想不降低有用码流率，那只有提高有限带宽内的载波数，缩短载波间距，增加机顶盒的运算处理负担，也就提高了终端成本。经过多方面的权衡，专家门定义了,DVB-T,标准中的保护间隔，详见表,2,。,保护间隔时间规范,d(,2k,)=300000000m/s*,0.000007s,=2100m=,2.1km,d(,8k,)=300000000m/s*,0.000224s,=67200m=,67.2km,发射塔之间最大距离计算,2,k,模式下的,最小保护间隔,是,7,s,，,它对应的距离是,2.1,公里。,8,k,模式下的,最大保护间隔,是,224,s,，,它对应的距离是,67.2,公里。,多频网,通常的,DVB-T,网络可以由多个发射机传送不同的电视节目，各个发射机采用不同的发射频率，这种网络称为多频网（,MFN,），,见图,1,；这些发射机是否属于一个网络运营商是一个管理问题。由于每一台发射机的发射功率有限，为了进行大面积覆盖，我们必须采用多台发射机，为了防止同频干扰每台发射机必须使用不同的频率。,由于一个广播系统的坚固性由它的保护率来决定（,Protection Ratio,），,也就是在一定的主观与客观对图像的评价基础上，有用信号与干扰信号之比。也许大家会认为，为了覆盖一定的区域，采用数字,DVB-T,网络所需要频点数会大大小于模拟网络，因为数字电视系统的保护率会大大降低；然而由于数字电视系统信号质量变化的“悬崖”效应，直接采用模拟电视网的规划方法是不行的，通常在此基础上要多加,10-20,dB,的余量，这样数字电视多频网和模拟电视网络所占用的频率资源基本相近，,为了根本提高频谱的利用率，唯一方法是采用单频网（,SFN,）。,在多频网中，所有发射机都有自己的发射频率，可以传送相同的电视节目，也可以在不同的发射机中插入局部的电视节目，而,单频网中所有的发射机都使用同一频率，传送同样的电视节目，没有插入局部电视节目的可能性。,DVB-T,多频网和单频网,单频网,射频分配式单频网,单频网的频率效率及功率效率的,代价是实现广播网内的发射机的同步工作,，也就是在单频网中实现,频率，时间以及比特的三同步。,（,1,）频率同步,COFDM,调制信号由,2,k,或,8,k,个载波构成，每个载波都必须采用同一频率，而且单频网每个发射机的所有载波都必须采用同一频率，,频率的精度取决于载波之间的间隔,，,我们将载波距离定义为,f,，,fn,定义为第,n,个载波的位置，那么理想的频率精度为,fn,（,f/100,），,为了使发射系统中的中频和射频级联后的精度仍然要满足这一精度，通常的做法是,将所有发射机中的上变频本振都同步到一个参考时钟，例如,GPS,时钟。,单频网的同步 频率同步,（,2,）时间同步,从理论上讲只要采用合适的保护间隔，合理设计发射塔间的距离,COFDM,调制是可以抵抗多路反射的，这要求发射机实现时间同步，,同一码流字符必须从不同的发射机中以同一时间发射，由于存在着保护间隔，时间的精确度不一定很高，通常采用,正负1微秒,比较适中。,在实际应用当中，当反射信号的时延大于保护间隔时，系统的性能会恶化，其主要原因来自于：,由于符码之间的干扰而使信号的正交性受到破坏，最终导致码流误码率（,BER,）,的提高，,64,QAM,所受的影响比,QPSK,要严重的多。,当反射信号的延迟大于保护间隔时，接收机无法进行信道预估。,时间同步,（,3,）比特同步,在同一时间传输同一个字符需要所有的载波被完全一致地调制，因此，,同一比特需要调制在同一个载波,，这一规则必须严格遵守。,在单频网中，每一台,DVB-T,调制器，都是通过不同的分配网与前端的复用器连接，因此引入时时间延迟都是不一样的，从复用器无法向发射机内的,DVB-T,调制器提供时间基准，有必要从系统外部获得一个精度好于,1,S,的时间标准，最实用的办法是从卫星全球定位系统中（,GPS,）,中提取,10,MHZ,标准频率和,1,PPS,标准时间。,为了实现远程的多台发射机,TS,流中的比特同步，,DVB-T,系统中引入了,MIP,包,的概念，,将它插入到,TS,流中，传输到远端的发射机,，这一过程我们在下面还一要继续讨论。,比特同步,单频网系统,上面给出了一个完整的,DVB-T,单频网框图.,单频网的功能是对,DVB-T,地面数字电视系统的扩展，上面系统框图中的主要模块及功能如下：,1,、,MPEG2,再复用器,它的作用是过滤并复用来自不同信号源的节目，例如：卫星网，,SDH,网，编码器，视频复用器等，加入数字电视服务信息（,SI,），,出于商业运营原因对某些或全部频道进行加扰，然后将传输流送入单频网适配器，进入,DVB-T,调制器,。,单频网的结构,3,、传输和接收网络适配器,该网络适配器必须提供从,主前端，主发射站到分发射机,的透明传输，传输和接收适配器必须实现相反的转换功能分配，,网络所产生的最大延迟必须小于,1,秒，这样后面的同步系统才能实现同步。,最常用的网络适配器为,ASI-ATM,，,ASI-RF,转换器。,2,、单频网适配器,它的作用是,将,GPS,的标准时间和标准频率插入到,TS,流中。,它向,8,k,模式的,8,个帧或,2,k,模式中的,32,个帧的整数倍构成的巨级帧（,Mega Frame,）,里面插入一个,巨型帧初始包（,Mega Frame Initialization Packet=MIP,）。,两种适配器,6,、全球定位系统（,GPS,）,GPS,是多种可以用于,DVB-T,系统的时钟之一，但是它却是最经济的，在全球任何地点可以找到的方便使用的时钟，,GPS,接收机可以提供,10,MHz,标准频率和每秒一个脉冲的,1,pps,标准时间,，在单频同步网中，,1,pps,时间被分成,100,ns,的步进，标准频率,10,MHz,及标准时间,1,pps,应该在,DVB-T,网络中任何一点都可以获取。,4,、同步系统,通过将插入的,MIP,包中的,STS,同步的时间标识,与局部的进间进行比较，,同步系统计算出单频网同步的需的额外时间，对网络传输时间进行补偿。,该部分通常内置到下面的,DVB-T,调制器中。,5,、,DVB-T,调制器,DVB-T,调制器必须提供,从网络适配器到天线的固定时延,，在,MIP,包内插入的信息可以用于控制本地和远端,DVB-T,调制器的传输模式，位于不同发射塔的不同发射机中的调制器的时钟必须同步，根据单频网的要求，,所有发射机的信号都必须相同，每个调制输入的码流必须比特同步。,同步实现,我们记得，在,8,k,模式和,2,k,模式中分别含有,6817,和,1705,个子载波，根据这些子载波的作用可以分为三类，即：,（,1,） 数据载波，负责传输数字电视传输流,MPEG2,信号,（,2,）传输参数信令载波（,TPS: Transport Parameter Signaling,）,含有为方便接收终端接收信号的所需的参数，例如：调制方式（,QPSK,，,16QAM,，,64QAM,），,信号纠错码（,1/2,，,2/3,，,3/4,，,5/6,，,7/8,），,2,k,和,8,k,模式 保护间隔（,1/4,，,1/8,，,1/16,，,1/32,）等。,（,3,） 导频信号载波（,Pilot,）,它的作用是帮助接收机对信号幅度及相位进行预估及校正，改善接收质量。,对于,8,k,模式：,总载波数量,6817= 6048,（数据）,+ 68,（传数参数信令）,+ 701,（导频）,对于,2,k,模式：,总载波数量,1705= 1512,（数据）,+ 17,（传数参数信令）,+ 176,（导频）,传输参数信令载波（,TPS,）,DVB-T,系统单频网的,MIP,包,单频网适配器将,GPS,的标准时间和标准频率插入到,TS,流中。它向,8,k,模式的,8,个帧或,2,k,模式中的,32,个帧的整数倍构成的巨级帧（,Mega Frame,）,里面插入一个巨型帧初始包（,Mega Frame Initialization Packet=MIP,），,MIP,可以插入到一个巨型帧的任何位置。,同步时间标志,STS,MIP,包中的同步时间标志（,synchronization_time_stamp=STS,）,是一个重要参数，它的内容是以,100,ns,为基本单位，描述第,n+1,个,MIP,包前面的,1,pps,时钟的起点与这个,MIP,包的实际起点的时间差，下面的图,4,清楚地描述了,STS,的含义。,MIP,包中的最大时间延迟（,maximum_delay,）,描述了第,n+1,个巨级帧从单频网适配器到某个发射机天线的最大时延，单位是,100,ns,的倍数，它的范围是,0,x000000-0x98967F,，,即,0,到,1,秒。,最大时间延迟,在一个单频网当中，所有发射机都在同一时间，采用同一频率同时传送同一数字电视信号的同一个比特，这里可以总结为,三同步；即：同一时间，同一频率和同一比特,。通常,多个发射机的多路径信号以及同一发射机的直射与反射信号会在接收机端形成信号的叠加，可以提高接收信号的质量,；但是，多路径信号也可能带来负面的自我干扰的问题；例如当,来自二个发射机的信号或同一发射机的直射和反射信号分别承载第,n,个和第(,n-1),个字符信息而同时到达接收天线时，反射信号就成为直射信号的干扰源,，为了解决这一问题，,DVB-T,系统中才引入了,保护间隔,（,Guard Interval,）。,DVB-T,单频网接收信号,在单频网中，使用同一频率可以将同样的节目覆盖区域扩大，它的,频率使用效率高于多频网,，但是考虑到同一网络中还有其它节目供应商，需要传送不同的节目，因此还需要规划其它的频点；同时为了满足不同区域及国家之间的频率协调，,最少仍然需要,4,个频点,，通常使用,5,个或,6,个频点可以满足需求。,单频网的频率效率,单频网技术不仅使网络频率效率提高，而且,使网络的功率效率提高,。例如在某一个接收点，它的功率变化幅度较大，采用传统的方法，我们唯一的方法是提高发射机至该接收点的功率预算，预留较大的功率空间，这样不得不提高发射机的功率。,在单频网中，采用全方位接收天线，它可以接收来自不同发射机的信号，同时也可以接收多路折射及反射信号，这些多路径信号的集合，可以弥补某一个发射机信号的衰减，所有功率都得到有效的“吸收”，这些多路径信号的平均效应可以降低某一接收点的场强的变化范围，同时对每个发射机的功率要求也降低,。这种功率效率的提高特别会反应在发射机的覆盖“边缘”区域，可以提高网络的增益。从接收终端的角度来看，单频网的功率效率增益,对移动接收更加有利，因为采用的是全方位天线。,单频网的功率效率,非等级调制,等级调制,DVB-T,系统引入等级调制的概念，相邻,象限,之间的字符采用非均匀映射，我们定义一个参数阿尔法,，,=1,，,2,，,4,，,它代表与坐标,X,，,Y,轴最近的字符与坐标轴的距离；,=1,对应非等级调制，字符均匀映射，,=2,和,4,对应等级调制，它可以将不同坐标象限中的调制星座图间距拉开,，详见下图。,DVB-T,系统中等级调制的主要特点是：,（,1,）,在一个射频模拟频道中传送两个独立的数字电视传输流,.,（,2,）,选择不同的纠错码及调制方式,每一个传输流具有自己的信道特性及覆盖范围 .,高等级码流（,HP,）,总是选择,QPSK,调制，其传输效率不高，但是所需要的,C/N,比低，抗干扰能力强，传输距离远，覆盖区域大。,等级调制的特点,应用1：,同时兼顾室外固定接收和室内便携接收。,应用2：,高清电视与标清电视同播（,Simulcast,）,在有些国家，例如澳洲，,DVB,T,被用于高清电视的播放。但是现阶段并不是所有的电视机及节目都支持高清,因此,可以采用等级调制进行高清与标清电视的同播,(,Simulcast),，,例如可以用,HP,、,QPSK,、,FEC,3/4,，,带宽为,8.78,Mb/s,进行标清电视广播,采用,LP,、,16QAM,、,FEC,3/4,，,带宽为,17.56,Mb/s,进行高清电视广播。,综上所述，,DVB,T,中的等级调制是一个非常有特点的技术。它使运营商可以更加有效地使用带宽，灵活地定义新的服务模式。,DMB-T,采用了,PN,序列填充的时域同步,正交频分复用（,TDS-OFDM）,多载波调制技术,这种独特的先进技术有机地,将信号在时域和频域的传输结合起来，在频域传送有效载荷，在时域通过扩频技术传送控制信号以便进行同步、信道估计,实现快速码字捕获和稳健的同步跟踪性能。,在技术上，针对插入,强功率同步导频,的传统,OFDM,调制方式，在传输,系统的有效性、可靠性都受损失,的缺陷，发明了,基于,PN,序列扩频技术的高保护同步传输技术和巧妙利用,OFDM,保护间隔的填充技术，同时提高了传输系统的频谱利用效率和抗噪声干扰性能,。针对地面数字电视广播现有传输标准的信道估计迭代过程较长的不足，发明了,新的,TDS-OFDM,信道估计技术，提高了系统移动接收性能,。针对采用多载波,COFDM,技术的欧标,DVB-T,比采用单载波8,VSB,的美标,ATSC,系统误码门限差的现实，发明了一种,新的纠错编解码（,FEC）,技术，成功地避开了国外专利保护，获得了比,ATSC,更好的系统误码性能,。针对,其他标准无法支持双向互动、互联网扩展等问题，进行了支持互连网的扩展设计，以便适应未来信息的数字化、多样化和多媒体化拓展，在现有数字电视无线广播基础上可进一步扩展互连网业务、组播、点播、导呼等增值业务,甚至进而拓展视频、数据和语音等综合、交互、移动、便携,。针对数字视音频产业已有的成果，,DMB-T,设计了灵活的接口方案，支持国际上通用的,MPEG2-TS,流数据格式，可以支持任何类型的视频压缩和数据格式，如,MPEG-2、MPEG-4,等。,DMB-T,还采用了不同于已有数字电视技术标准的与自然时间同步的分层复帧结构，来支持单频网,。单频网不但能够更好的支持移动数字电视服务，而且能够解决由单个发射机无法覆盖的盲区问题。,DMB-T,地面数字电视传输系统的原理,（1）,DMB-T,提供更大的有效载荷,。,采用保护间隔,PN,填充技术，无需象欧洲,DVB-T,那样插入过多的导频信号，使得系统的频谱利用率比,DVB-T,提高10%，从而能够传输更多的有效载荷。,（2）,比其他方案有更高的接收灵敏度,。,DMB-T,比欧洲,DVB-T,系统的信噪比门限有超过10的提高,，接收灵敏度大大提高,。,（3）,能够在高速移动状态下接收,。,采用时域的快速信道估计技术，使系统同步和信道估计时间由其他标准的约200,ms,和1,ms,分别降低到2,ms,和0.6,ms,左右。,（4）,更好地单频网支持,。与绝对时间同步的帧结构，使其单频网同步设备比,DVB-T,的同类设备,更易实现,，同时可在,更大范围,内支持移动接收单频网。,（5）,更强的功能扩展,。每一个长度500,S,信息数据的信号帧设定了独特地址的帧头，可以,方便数据信息的识别和分离，以融合多业务广播,；快速同步和可识别信号帧及与绝对时间同步的复帧结构，可以,支持双向互动,系统；方便设置自动唤醒功能达到节电目的，这可以,支持便携接收。,DMB-T,有什么技术特点和优势,？,中国移动多媒体广播,CMMB,CMMB,介绍,CMMB,是英文,China Mobile Multimedia Broadcasting,（中国移动多媒体广播）的简称。,它是国内自主研发的第一套面向手机、,PDA,、,MP3,、,MP4,、数码相机、笔记本电脑多种移动终端的系统，利用,S,波段信号实现“天地”一体覆盖、全国漫游，支持,25,套电视节目和,30,套广播节目，,2006,年,10,月,24,日，国家广电总局正式颁布了中国移动多媒体广播,(,俗称手机电视,),行业标准，确定采用我国自主研发的移动多媒体广播行业标准。,CMMB,规定了在广播业务频率范围内，移动多媒体广播系统广播信道传输信号的帧结构、信道编码和调制，该标准适用于,30MHz,到,3000MHz,频率范围内的广播业务频率，通过卫星和,/,或地面无线发射电视、广播、数据信息等多媒体信号的广播系统，可以实现全国漫游。,CMMB的技术路线,CMMB的技术路线,根据移动多媒体广播电视系统的技术体制、总体架构及体系结构，,CMMB,的技术路线为：,(1),采用卫星和地面网络相结合的方式实现“天地一体”协同覆盖。,(2),全国节目通过,s,波段卫星对全国实现覆盖，卫星遮挡地区可采取地面同频增补方式，在城市人口密集区域采用,U,波段增补。,(3),地方节目采用,U,波段地面网络实现覆盖。,(4),电视业务视频压缩编码采用,AVS,、,H.264/AVC,，伴音压缩编码采用,MPEG-4 HE AAC,；广播业务音频压缩编码采用,DRA,。,(5),数据广播采用可扩展的多协议封装复用传输，支持流模式、文件模式传输。,(6),加密授权系统对音视频流和数据广播流采用,ISMACryp,进行加扰，系统前端支持同密，终端采用多密，系统支持单向、双向和基于电子钱包的授权管理方式。,(7),运营支撑系统原则上采用两级架构体系，对内容统一加密，统一管理，支持公共服务、基本服务和扩展服务，实现各类终端用户的合法注册。,制订,DVB-H,标准的主要目的是要通过手持接收机接收,IP,宽带流媒体图象数据,，例如：流媒体,MPEG4,，,微软的,WM9,等；甚至有些厂家在设想通过在目前第二代,2,G,移动通讯网上面加入,DVB-H,来替代第三代移动通讯业务,3,G,中的视频业务，这样做的投资成本要比上,3,G,的代价低，同样可以完成,3,G,所要实现的宽带,IP,流媒体业务。目前移动通讯领域的一些世界级厂家，例如：,NOKIA,，,SONY,，,PANASONIC,都在,DVB-H,方面投入大量的研发财力和人力，,NOKIA,已经在芬兰和德国实现了,DVB-H,的实验网，并与现有的,GSM,网进行了集成。,该标准基于,DVB-T,标准，,最大限度地与,DVB-T,标准兼容，使用现有的,DVB-T,的设施,；为了达到采用低增益全向单天线的手持接收机的室内与室外接收的目标，,DVB-H,标准主要增加了以下内容：,1,、,延长接收机的电池使用时间,，采用时间切片技术,(,Time Slicing),，,数据以脉冲方式传送，而不是以连续方式传送，脉冲之间关闭电源，可以大大降低功耗。,2,、快速服务网络搜索和锁定,。在现有的传输参数信令中（,TPS,）,加入有关,DVB-H,的信息。,3,、,蜂窝间握手准备,。时间切片技术有利于不同蜂窝间转换时的握手准备，通过对相邻蜂窝监控，将传输流的切换时间放在接收机的关闭时间，蜂窝转换时的握手可以保证服务的不中断。,4,、对在低增益接收天线的条件下的,射频性能进行改善,，采取如下措施：,（,1,） 与,8,k,和,2,k,模式平行，,引入,4,k,模式,，它会比,8,k,模式提供更好的支持移动特性，但是所支持的单频网的范围减小；除了原有的信道纠错码之外，,在,TS,流中数据节（,SECTION,）,内加入额外的交织和,RS,码。,（,2,）,在,4,k,和,2,k,模式中，采用,8,K,模式的字符交织技术,，,前面讲的后两个技术会对抵抗脉冲式干扰有重要意义，这里值得注意，,4,k,模式并不是,DVB-H,的必选项，也可以采用,8,k,和,2,k,模式，这样会更加方便地使用现有,DVB-T,网络资源。,DVB-T,的扩展,DVB-H,东芝公司,3700,系列空冷数字发射机,DMB-1000-I,型,1KW,地面数字电视发射机,1KW CMMB发射机原理方框图,1KW,数字电视发射机主要由激励器、激励放大器、功放单元、显示单元、控制单元、输出滤波器、电源系统以及风冷系统等组成。,CMMB,发射机原理方框图如图所示。,CGME-I型激励器原理方框图,激励器基带处理板,CMMB,调制板,IF-TX101,UBwaveTM CMMB (STiMi) Modulator,Model: CMMB-5000,CMMB(STiMi),调制器,型号：,CMMB-5000,产品特点：,CMMB(STiMi),标准,支持单频网多频网模式,卓越的调制误码率（,MER,）,Web GUI, Telnet, SNMP,的远程控制及升级,极佳的线性及非线性数字预校正功能,编码、调制、变频均源自,UBS,具有国际专利的独家解决方案,提供,TCP/IP,协议的以太网接口，方便得进行远程控制、监测、,升级,CMMB-5000,技术标准,信号处理,支持模式,4K,字节交织模式,Mode1,Mode2,Mode3,RS,编码,240,240);(240,224);,(240,192);(240,176),扰频方式,0,1,2,3,4,5,6,7,并发时隙数,40,保护间隔,1/8,码率,1/2,，,3/4 LDPC,码,调制模式,BPSK,，,QPSK,，,16 QAM,网络模式 单频网（,SFN,），多频网（,MFN,）,信号带宽,8MHz,输入,CMMB,复用流 双,ASI,输入，,BNC,座,阻抗,75,欧姆,时钟参考 输入接口类型：,BNC,座,频率：,10MHz,电平：,100mV-3vpp,阻抗：,50,欧姆,/ 1k,欧姆,(,用户可选,),时间参考 输入接口类型：,BNC,座,频率：,1 PPS,电平：,TTL,触发：上升沿触发,阻抗：,50,欧姆,/ 1k,欧姆,(,用户可选,),射频输出,接口类型,N,型，,50,欧姆,输出频率,30MHz,至,1GHz,可调,步进,1Hz,频率稳定度 内部时钟,1ppm,，或根据外部时钟信号,频谱极性 反转或非反转，用户可选,电平,-10dBm,至,0dBm,，步进,0.1 dB,电平稳定度,0.3dB,反射损耗,20dB,带肩,-51dBc,带外杂散,-60dBm,振幅平坦度 中心频率,3.8MHz,时：,0.5dB,群延迟 中心频率,3.8MHz,时：,10ns,相位噪声,SSB,（在,474MHz,频点测量）,10Hz: -56dBc/Hz,100Hz: -90dBc/Hz,1kHz: -100dBc/Hz,10kHz:-110dBc/Hz,100kHz:-120dBc/Hz,1MHz: 26dB,带肩 ,-52dBc,谐波和杂散,60dB,（与总输出功率相关） 调制误码率,MER43dB,CMMB-5000,技术标准（续）,预校正,非线性预校正,曲线格式,S 21 and VO/VI,幅度标尺 线性，对数,校正点 最大值,256,，用户自定义,增益校正 最大值,12dB,，受限于现有余量,相位校正,-6,至,+30,度，受限于现有余量,线性预校正,校正点,61,点间距 额定频谱带宽的,1/60,幅度校正,10dB,幅度分辨率,0.01dB,群延迟校正,2000ns,群延迟分辨率,1ns,峰值功率钳位电平,+17dB,至,+7dB,（峰值功率与平均,RMS,电平相关）,控制界面,前面板,LCD,显示屏，方向键及执行键,RS232,接口：,9-pin SUB-D,头,串口用于,GPS TOD,信息,RS485,接口：,9-pin SUB-D,座,控制协议：,CLI,交互命令,以太网络接口,Internet Explorer 6.0 +,接口：,RJ45 10/100/1000 Base T,SNMP,控制界面 以太网,10/100/1000 Base T,接口：,RJ45,电源,电压,90-264VAC,频率,47-63HZ,功耗 最大值,45VA,谐波校正,EN61000-3 -2,