电视机设计

电视机课程设计DTTB数字广播系统组成和分析

院（系）名称信息工程学院

专业班级12 普本电信二班

学号1201020091

学生姓名赵洋洋

指导教师蔡艳艳

2015年06月06日

DTTB数字广播系统组成和分析

摘要

数字电视广播是广播电视体系中重要的组成部分。不仅克服了模拟无线电视易受干扰、图像质量差、有重影的缺点，还可以在一个电视频道内传送多达8

套电视节目，极大提高了无线频谱的利用率。数字电视带来的更大变化是，可以在移动状态下稳定接收到高质量电视节目信号，使得车载电视、便携手持电视成为可能。世界各国政府都非常重视地面数字电视广播的发展，主要有以下原因：一是地面数字电视广播是公共服务，数字化过程涉及到大众的利益；二是频率资源是社会的公共资源，是由政府管理和控制的不可再生资源；三是数字电视广播发展会对信息制造业产生巨大的影响。目前，国际上形成了四种不同的地面数字电视广播传输标准，即美国的ATSC标准、欧洲的DVB-H标准、日本的ISDB-T 标准，世界上许多国家都已经开展了地面数字电视广播。

我国地面数字电视广播（DTTB）标准具有自主创新的特点，能提高系统性能的主要关键技术有：能实现快速同步和高效信道估计与均衡的PN序列帧头设计和符号保护间隔填充方法、低密度校验纠错码（LDPC）、系统信息的扩频传输方法等[1]。

关键词:数字电视, 稳定, 高质量, 扩频传输, 校验纠错

目录

1绪论 (4)

1.1课题简绍 (4)

1.2地面数字电视广播系统简介 (5)

1.3我国的数字电视系统的种类和发展现状 (6)

1.3.1我国的数字电视系统的发展现状 (6)

1.3.2我国的数字电视系统的种类 (6)

1.4世界各国地面数字电视技术及标准 (7)

1.4.1欧洲的DVB-H标准 (7)

1.4.2日本的ISDB-T标准 (8)

1.4.3美国ATSC标准 (8)

2中国DTTB地面数字电视广播传输系统 (10)

2.1DTTB系统综述 (10)

2.1.1系统结构 (10)

2.1.2系统组成 (12)

2.2信道编码系统 (12)

2.2.1数据随机化 (12)

2.2.2前向纠错码 (13)

2.2.3BCH 编码基本原理 (13)

2.2.4LDPC码 (14)

3DTTB地面数字电视广播的关键技术 (15)

3.1交织原理 (15)

3.1.1块交织 (15)

3.1.2卷积交织 (16)

3.1.3交织技术在DTTB系统中的作用 (18)

3.2FPGA技术 (18)

总结 (20)

致谢 (21)

参考文献 (22)

1绪论

1.1课题简绍

数字电视是数字信息技术的产物，以数字化、交互性为特色，它把电视传播方式与信息技术集于一身。与收看的传统模拟电视相比，数字技术的高精度使数字电视无论从画面的清晰度还是伴音效果都大大地提高了。同时数字电视播出系统能有效地节省频道资源。而且，由于宽带网能顺畅地传播即时视频图像和清晰的声音，所以能充分应用于各个行业，开展各种综合性业务。具体讲，数字电视有以下优势：

1)现有模拟电视频道带宽为8MHZ，只能传送一套普通的模拟电视节目，采用数字电视后一个频道可传送6-10套数字电视节目，随着编解码技术的改进，传输数量还会进一步提高，电视频道利用率将大大提高。

2)清晰度高，音频效果好，抗干扰能力强。数字电视信号的传输不像模拟信号受在传输过程中噪声积累的影响，且不受地理因素的限制，几乎可以无限扩大覆盖面，在接收端收看到的电视图像及收听到的声音质量非常接近演播室水平。此外，数字电视的音频效果好，可支持五声道的杜比数码(Ac—3)5.1 环绕立体声家庭影院服务。在同样覆盖范围内，数字电视的发射功率要比模拟电视小一个数量级。

3)可以实现移动接收，便携接收及各种数据增值业务，实现视频点播等各种互动电视业务。实现加密/解密和加扰/解扰功能，保证通信的隐秘性及收费业务。而条件接收系统的应用，可以实现用户和业务的良好管理，确保了资金的有效回收。

4)系统采用了开放的中间件技术，能实现各种互动应用，可与计算机及互联网互连互通，开展上网、点播、远程教育的推广普及、电子商务、互动游戏的应用。

5)易于实现信号存储，而且存储时间与信号的特性无关,易于开展多种增值业务。

6)由于保留了现有模拟电视视频格式，用户端仅需加装数字电视机顶盒即

可接收数字电视节目。

数字电视，又称为数位电视或数码电视，是播出、传输、接收等环节中全面采用数字信号的电视系统，与模拟电视相对。

数字电视系统可以传送多种业务，如高清晰度电视（简写为“HDTV”或“高清”）、标准清晰度电视（简写为“SDTV”或“标清”）、互动电视及数据业务等等[2]。

1.2地面数字电视广播系统简介

地面数字电视广播是广播电视体系中重要的组成部分。地面数字电视广播不仅克服了模拟无线电视易受干扰、图像质量差、有重影的缺点，还可以在一个电视频道内传送多达8套电视节目，极大提高了无线频谱的利用率。地面数字电视带来的更大变化是，可以在移动状态下稳定接收到高质量电视节目信号，使得车载电视、便携手持电视成为可能。世界各国政府都非常重视地面数字电视广播的发展，主要有以下原因：一是地面数字电视广播是公共服务，数字化过程涉及到大众的利益；二是频率资源是社会的公共资源，是由政府管理和控制的不可再生资源；三是数字电视广播发展会对信息制造业产生巨大的影响世界上许多国家都已经开展了地面数字电视广播，美国的地面数字电视广播覆盖率已经达到99%。我国的地面数字电视广播正在积极的开发之中,预计不久的将来将在全国推广应用。

数字电视技术最先出现在欧洲。从20世纪80年代开始，欧洲几个电视技术较为先进的国家，如德国、法国、英国，都开始研究数字电视技术，并且诞生了MAC1/MAC2/MAC3（模拟分量时复用传输技术）等三代数字卫星电视节目广播，当时数字技术已经很先进。

1982年，新一代数字式电视机由美国的数字电视公司首先研制成功，这种电视机的元部件比模拟电视机减少一半以上，生产成本降低。1983年，该电视机开始正式生产并投放市场。

1993年12月，美国休斯电子公司率先发射一颗数字直播卫星，并在此基础上组建了采用数字压缩技术的商用电视直播卫星系统。卫星直播电视的发展客观上促进了世界范围内的信息流通。

1995年9月15日，美国正式通过ATSC数字电视国家标准。

1996年4月，法国第一个开始了数字电视商业广播，全世界的数字电视广播迅猛发展，其中尤以DVB-S广播技术的应用发展最为普及。

1.3我国的数字电视系统的种类和发展现状

1.3.1我国的数字电视系统的发展现状

据了解，国家广电总局根据《广播影视科技"十五"计划和2010规划》，制定出我国有线电视向数字化过渡的时间表，按年份分为2005年、2008年、2010年、2015年四个阶段。最初以直辖市和包括广东、福建、江苏、浙江、山东在内的东部城市为密集辐射点逐步推广到全国包括广大西部地区。今年，广电总局选定了北京等33个城市作为电视数字化的第一批试点城市。

广电总局预计，到2005年全国将初步形成内容丰富、门类齐全的付费广播影视消费市常目前广电总局正在筹划开播8个数字电视频道，并计划在年底推出数字电视内容，这些频道将有可能设置成专业频道，而收视费将成为其主要的收入。

对于我国今后几年数字电视的发展前景，相关调查显示，能接受收费电视的观众为16.08%除去地域等因素的影响，保守的估计全国约有5%的有线观众愿意收看收费电视，如果按照现在预测的每一户每月收费20元，预计数字电视一年收费将多出12亿元的收入。

根据我国的基本国情，我国的数字电视事业采取与其他国家不尽相同的发展策略——从有线切入，全面实施有线数字电视试验工程。由于我国不同于西方发达国家的客观条件，城市有线用户集中且生活水平较高为发展有线数字电视创造了条件；有线数字电视标准的颁布实施，为有线数字电视试验提供了良好的技术标准支持；全国广电干线网的开通，为全国开展有线数字电视试验创造了硬件基础。

1.3.2我国的数字电视系统的种类

系统一般由以下5个子系统组成，编码复用子系统，包括CA子系统等；单

频网前端同步子系统（对多频网系统不需要）；发射台站子系统，由多个台站组成，包括天馈、发射、供电、机房环境等；监控系统，包括监控中心和发射台站本地监控系统、收费系统等；节目分配传输系统，由地面传输网络和接口转换设备等组成[3]。

1.4世界各国地面数字电视技术及标准

目前，国际上形成了四种不同的地面数字电视广播传输标准，即欧洲的DVB-H标准、美国的ATSC标准、日本的ISDB-T标准。

1.4.1欧洲的DVB-H标准

DVB数字视频广播Digital Video Broadcasting的缩写, 是由DVB项目维护的一系列国际承认的数字电视公开标准。DVB项目是一个由300多个成员组成的工业组织，它是由欧洲电信标准化组织European Telecommunications Standards Institute (ETSI), 欧洲电子标准化组织European Committee for Electrotechnical Standardization (CENELEC) 和欧洲广播联盟European Broadcasting Union (EBU)联合组成的联合专家组Joint Technical Committee (JTC)发起的。

DVB-H标准是建立在DVB和DVB-T两个标准之上的标准。DVB-H系统并不是简单的将数据广播和DVB-T融合在一起，这主要是因为DVB-H标准支持的是手机等小型终端设备，它们的天线更小巧，移动更为灵活，因此DVB-H传输系统还具有以下特殊要求：

由于接收终端采用电池供电，为提高电池的使用时间，终端应能够周期地关掉一部分接收电路以节省功耗。

对于漫游的用户，当用户进入新区域后应仍能非常顺利的接收DVB-H业务。对于室内、室外、步行、乘车等不同的接收方式，传输系统应能保证在各种移动速率下顺利接收DVB-H业务。

在充斥大量脉冲干扰的环境中，传输系统应能采取有效的措施减少该类干扰带来的影响。

DVB-H作为手持终端的通用业务规范，系统应能提供足够的灵活性以满足

不同传输带宽和信道带宽应用。

最后需要指出，DVB-H标准是移动通信和多媒体业务，主要还是为电视广播做准备，因此视频压缩技术对它至关重要，但广播中传统的视频压缩标准如MPEG-2显然不能满足DVB-H的需求，为此DVB-H成员已经考查了多种视频压缩格式，其中最为令人瞩目的是H.264。

1.4.2日本的ISDB-T标准

日本于1996年开始启动自主的数字电视标准研发项目，在欧洲COFDM技术的基础上，增加具有自主知识产权的技术，形成ISDB-T地面数字广播传输标准，于1995年7月在日本电气通信技术审议会上通过。2001年，该标准正式被ITU接受为世界第3个数字电视传输国际标准。

频谱分段传输与强化移动接收是日本ISDB-T标准的两个主要特点，是对地面数字电视体系众多参数及相关性能进行客观分析优化组合的结果，但是此标准是日本根据本国具体情况及产业发展战略进行权衡取舍的。在实现系统特定功能的同时也为之付出相应的代价，如频谱分段传输对系统频率分集性能与净载荷率的影响，采取以频谱分段为基础实现不同误码保护率分层传输对系统复杂度的影响，在系统内层采用延时长达数百毫秒交织环节对系统及业务同步响应的影响等。

1.4.3美国ATSC标准

美国于1996年12月24日已决定采用以TDTV为基础的ATSC （Advanced Television System Committee DTV标准。美国联邦通信委员会（FCC）决定用9年时间完成模拟电视向数字电视的历史性过渡。1998年11月1日开始实施数字电视地面广播（DTV），有24个电视台发送全数字电视，1999年11月1日有120个电视台播出数字电视节目，其余的电视台在2003年5月1日播出数字电视。美国的ATSC标准是1997年国际电讯联盟（ITU）的第一个数字电视国际标准。ATSC采用单载波传输调治技术，因此其移动接收效果不好。

ATSC数字电视标准由四个分离的层级组成，层级之间有清晰的界面。最高

为图像层，确定图像的形式，包括象素阵列、幅型比和帧频。接着是图像压缩层，采用MPEG-2压缩标准。再下来是系统复用层，特定的数据被纳入不同的压缩包中，采用MPEG-2压缩标准。最后是传输层，确定数据传输的调制和信道编码方案。对于地面广播系统，采用Zenith公司开发的8-VSB传输模式，在6MHz 地面广播频道上可实现19.3Mb/s的传输速率。该标准也包含适合有线电视系统高数据率的16-VSB传输模式，可在6MHz有线电视信道中实现38. 6Mb/s的传输速率。

下面两层共同承担普通数据的传输。上面两层确定在普通数据传输基础上运行的特定配置，如HDTV或SDTV；还确定ATSC标准支持的具体图像格式，共有18种(HDTV 6种、SDTV 12种)，其中14种采用逐行扫描方式[4]。

HDTV，1920象素(H)×1080象素(V)，宽高比16:9，帧频60Hz/隔行扫描，帧频30Hz/逐行扫描，帧频24Hz/逐行扫描。

HDTV，1280×720，16:9宽高比，帧频60Hz/逐行扫描，帧频30Hz/逐行扫描，帧频24Hz/逐行扫描。

SDTV，704×480，16:9或4:3宽高比，帧频60Hz/隔行扫描，帧频60Hz/逐行扫描，帧频30Hz/逐行扫描，帧频24Hz/逐行扫描。

SDTV，640×480，4:3宽高比，帧频60Hz/隔行扫描，帧频60Hz/逐行扫描，帧频30Hz/逐行扫描，帧频24Hz/逐行扫描。

在6种HDTV格式中，因为1920×1080格式不适合在6MHz信道内以60帧/秒进行逐行扫描，故以隔行扫描取代之。SDTV的640×480图像格式与计算机的VGA格式相同，保证了与计算机的适用性。在12种SDTV格式中，有9种采用逐行扫描，保留3种为隔行扫描方式以适应现有的视频系统。

尽管ATSC DTV标准包含16-VSB传输模式，但美国有线电视业实际上是采用相近但不相同的标准，因为其在ATSC DTV标准被FCC通过之前已在有线电视数字化方面投入了大量的资金。作为ATSC的重要成员，有线电视通信工程协会已采纳数字有线电视系统标准，此标准协调了美国有线电视业现行标准和ATSC DTV标准。另外，有线电视标准包括反映现行标准的一级图像格式、ATSC SDTV图像格式，并设定了一套可供有线电视业用于后兼容电视上的二级图像格式。二级图像格式与ATSC DTV格式相同，包括HDTV和SDTV格式。

另外，ATSC还开发并通过了可为采用50Hz帧频的国家使用的另行标准。HDTV格式的象素阵列相同，但帧频为25Hz和50Hz；SDTV格式的垂直分辨率为576行，水平分辨率则不同；也包含352×288格式，适应必要的窗口设置[4]。

2 中国DTTB地面数字电视广播传输系统

2.1DTTB系统综述

我国地面数字电视广播传输标准的特点是：不仅支持固定（含室内和室外）接收，还具有支持移动接收的功能；在业务上不仅支持数字电视标准清晰度电视和数字清晰度电视广播业务，还支持广播电视扩展业务；在传输效率上，支持4.81~32.486Mb/s的有效传输码率。

2.1.1系统结构

数字电视地面广播系统是一个“网络化”工程，系统平台由3个网络组成，即数字电视单频网、节目分配传输网和远程监控管理网，无线覆盖网由多个发射台站（基站）、单频网前端、演播室（包括编码复用）等组成，以完成广播覆盖功能，是系统的核心部分；远程监控管理网络是系统的重要组成部分，完成系统管理功能；我国地面数字电视广播原理图如下图1所示：

图1数字电视地面广播发送与接收系统

从图1可以看出，视频信号，音频信号以及相关数据信号通过相关编码器，并进行分频复用，经信道编码与调制进行通过发射机将其发射出去。

在接收端，经过调谐器进行频率调整，经信道编码与调制，解复用，然后通过视频解码器和音频解码器转换为视频与音频信号输出。

数字电视地面广播传输系统发送端完成从输入数据码流到地面电视信道传输信号的转换。输入数据码流经过扰码器（随机化）、前向纠错编码（FEC），然后进行比特流到符号流的星座映射，再进行交织后形成基本数据块，基本数据块

与系统信息组合（复用）后并经过帧体数据处理形成帧体，帧体与相应的帧头（PN 序列）复接为信号帧（组帧），经过基带后处理转换为输出信号。该信号经变频转换为射频信号（UHF和VHF频段范围内）。

节目分配及数据传输网络是上述两个网络的纽带，完成节目分配和监控回传等功能。

以前的模拟电视系统，主要考虑单台站覆盖，站点相对较少，所以对远程监控和节目分配网络要求较少，随着网络的扩大，对于数字电视系统，站点管理变的越来越重要，节目分配要求的带宽越来越大，所以在系统建设初期，必须考虑三个网络的规划[5]。

2.1.2系统组成

系统一般由以下5个子系统组成：

编码复用子系统，包括CA子系统等；单频网前端同步子系统（对多频网系统不需要）；发射台站子系统，由多个台站组成，包括天馈、发射、供电、机房环境等；监控系统，包括监控中心和发射台站本地监控系统、收费系统等；节目分配传输系统，由地面传输网络和接口转换设备等组成。

DTTB系统的组成框图如图2所示：

从图2可知：发送端主要完成从TS到地面电视传输信号的转换。输入数据

码流经过数据随机化，前向纠错（FEC）编码，比特流到符号流的星座映射，再进行交织后形成基本数据块，几本数据块于系统信息复用后并经过帧体数据处理后形成帧体，帧体与相应的帧头（PN）序列复接为信号帧，经过基带后处理转换为基带输出信号（8MHz带款内）。该信号经正交上变频转换为射频信号。

2.2信道编码系统

DTTB与ATSC`DVB-T和ISBD-T地面数字电视广播标准的不同之处是外码采用BCH码取代RS码，内码采取代卷积码，在编码效率方面有了一定提高。

2.2.1数据随机化

为了保证传输数据的随机性以便于信号处理，输入的MPEG-2TS数据需要进行数据随机化处理。数据随机化由PRBS发生器完成，如图3所示。其生成多项式为

G(x)=1+x14+x15

图3 PRBS发生器

2.2.2前向纠错码

数据随机化后的比特流接着进行前向纠错编码。FEC码由外码（BCH）和内码（LDPC）两部分级联实现。DTTB设置了3种码率的前向纠错编码，如表1所示

2.2.3BCH 编码基本原理

BCH 码1959 年由Hocquenghem、1960 年由Bo se和Chandhari 分别独立提出。BCH码是纠正多个随机错误的循环码，可以用生成多项式g(x)的根描述。给定任一有限域GF(q)及其扩域GF(qm)，其中q是素数或素数的幂， m为某一正整数。

设mi(x)和ei分别是(i=0， 1，…，δ-2)元素的最小多项式和级，则BCH 码的生成多项式和码长分别是：

g(x)=LCM(m0(x)， m1(x)，…， mδ-2 (x))

n=LCM(e0， e1，…， eδ-2)

如果生成多项式g(x)的根中，有一个GF(qm)中的本原域元素，则n=qm-1，称这种码长n=qm-1的BCH码为本原BCH码；否则，称为非本原BCH 码。 GF(qm)中元素的级一定是qm-1的因子，所以非本原BCH码的码长也一定是qm-1的因子。

下面举例编码过程（以码长为15，能纠错3个错误的BCH码为例）

(15, 5)BCH码：码长n=15, 信息码位k=5, 纠错位t=3, 阶数m=4, 能纠错3位。

该码的生成多项式为

GBCH(x) = 1+x3+x1

BCH码的译码方法有时域译码盒频域译码两类。频域译码是把每个码组看成一个数字信号，把接收到的信号进行离散傅氏变换，然后利用数字信号处理技术在频域内译码，最后进行傅氏反变换得到译码后的码组。时域译码则是在时域上直接利用码的代数结构进行译码。纠正多个错误的BCH码的译码算法很复杂。时域译码又有多种方式，这里仅以彼得森译码方法。在彼得森一码中采用计算校正子，然后用校正子寻找错误图样的方法。总结以上 BCH (15 ,5) 码译码一般由

下几步完成:

(1)根据接收矢量R ( x ) ,计算t 个部分校正子S i ( i = 1 ,3 , ?2 t - 1) 因(15 ,5)BCH码t = 3 , 所以只计算S 1 , S 3 , S 5 .

其中: S 1 = R (α) , S 3 = R (α3) , S 5 = R (α5)

(2) 由S 1 , S 3 , S 5 求出错误位置多项式

σ( x) = x3 +σ1 x 2 +σ2 x +σ3

其中:σ1 = S 1 , σ2 = ( S 12 S 3 + S 5) / ( S 13 + S 3) , σ3 = S 13 + S 3 + S 1σ2

(3) 求出错误多项式的根,得出错误位置数;

(4) 把相应错误位置上的二进制码元取反,即完成了纠错译码.

2.2.4LDPC码

LDPC码是一种线性分析码，它生成时应用到矩阵运算。如果k位的信息码加上r位监督码元，就可构成r个监督方程式和r个相应的校正子。r个校正子s1-sr可形成2r种状态，其中除一个全0状态表示无误码外，余下的2r-1种状态能表明2r-1种误码所在位置。编码后，码组的总长为k+r=n，只要满足2r-1≧n，就有可能编码出纠正一位误码的线性分组码（n，k）。

具体实施LDPC编码时，是在给定的（n，k）分组码下，设计大的稀疏的LDPC矩阵，然后，对已知的信息码元产生出LDPC码的组码。要设计出好码以获得高的编码增益（db），关键是LDPC矩阵的确定。然而，设计中需要考虑到在编码增益与解码简易之间的折中兼顾[6]。

3 DTTB地面数字电视广播的关键技术

3.1交织原理

所谓对数据进行交织处理，就是在时间上分离码元，将一个有记忆的信道转变成为无记忆的信道，从而将有相关性的较长错误数据链打散，转化为纠错编码可处理的随机错误。下面将对几种常用的交织结构做简要的分析。

3.1.1块交织

这种结构是一个二维存储器阵列(M×N)，将数据先按行写入，再按列读出，这就产生对原始数据位以M个比特为周期进行分隔的效果，实现了对M×N数据进行交织；与之相应的去交织过程是将数据按列写入再按行读出。块交织结构简单，容易理解，实现方便，但数据延迟时间长而且存储器比较大。块交织原理如图4所示；

图4 块交织器原理图

块交织器的一些重要特征如下：

1)任何小于N的连续信道码元错误在解交织器输出端转化为独立的随机错误，互相之间由至少M个码元隔开。

2)任何bN个突发错误(b>1)，在解交织器输出端发生不超过b个突发码元错误。

3)具有N个码元间隔的周期性错误会在解交织器端连起来，变为成片的突发错误。

4)延迟：交织器与解交织器的端到端延迟大约为2MN个码元。

5)存储空间：交织与解交织器都需要MN码元的存储空间。但是由于矩阵在填满后才能读出，为了保证系统的实时性，在清空数据的时候，需要另一个洲的存储空间来对数据进行存储。所以交织与解交织器所占的存储空间都是2MN。

3.1.2卷积交织

(n，，n，)的卷积交织器需要满足以下要求：在该交织器输出上的任何一个长度为n，的数据串中不包含交织前原来数据序列中相距小于n。的任何两个数据。同样在接收端也要有相应的解交织器来把数据恢复过来。

在设计卷积交织器的时候，我们要注意两个性能指标：一个是编码延迟D，即从数据经过交织和去交织之后所引起的最大延迟；另一个是交织器和去交织器的存储容量S与S，个符号单元。对于(n，，n．)交织器有如下关系：D≥n2(n1-1)

S+SU≥D

卷积交织由一系列先入先出(FIFO)移位寄存器所构成，每个寄存器有固定的延迟。当数据输入时，交织器输入端的输入符号数据按照顺序分别进入B条支路延迟器，每一路所输入数据先进入FIFO，同时FIFO会送出一个先前存储的符号数据，FIFO本身的存储的数据总量保持不变。由于每一路FIF0的存储空间大小不同，导致不同时序的符号数据所延迟输出的时间也不伺，这样达到卷积交织的目的。通常情况下，交织器第一路无延迟，第二路延迟M个符号周期(M为设定的常数)，第三路延迟2M个符号周期，以此类推，得到第B路延迟(B一1)M 个符号周期。即每条支路符号数据延迟时序为：

d i=iM (i=0,1,2,3……B-1)

解交织器的实现过程与交织相反。第一路延迟(B一1)M个符号周期，第二路延迟(B一2)M个符号周期，以此类推，第B路无延迟。同样的，卷积去交织每条支路延迟为：

d ui=iM (i=0,1,2,3……B-1)

卷积交织与去交织的原理如图5所示：

图5 卷积交织与去交织的原理

卷积交织器的一些重要特征如下：

a)数据经过交织器与去交织器所产生的编码延迟：D=B(曰一1)M个符号

周期；

b)交织器或去交织器所需的存储容量：S=S，=B(召一1)M／2个符号单

元。

c)交织器的两个相邻的输入数据经过交织后，出现在输出端时其间隔增

加为BM个符号周期，交织器输入端任何间隔低于BM个符号的两个符

号，在交织器输出端最小间隔为B个符号。

d)(n2，n1)交织器与结构的对应关系：n2=BM，n1=B。

3.1.3交织技术在DTTB系统中的作用

在DTTB系统中，交织技术主要应用于两处，分别是时域符号交织和频域交织。时域符号交织编码是在多个信号帧的基本数据块之间进行的，数据信号(即数据码的星座符号)的基本数据块间交织采用基于星座符号的卷积交织编码；频域交织在载波数C=3780模式下使用，频域交织的目的是将调制星座点符号映射到帧体包含的3780个有效载波上。频域交织为帧体内的符号交织。

交织技术在Dm系统中，有着承上启下的重要意义。时域卷积交织是对信道编码(即BcH和LDPC编码)纠错能力的有力补充，将信道中连片的突发错误打散，极大地减轻了信道编码的纠错压力。BCH+OC．LDPC组成的级联编码，配合卷积交织编码，使系统的误码率降为BER<10．11。频域交织尽在多载波的情况下使用，结合其后的IFFT算法，有效的避免了码间串扰，使OFDM具有更强的抗衰落能力和窄带抗干扰能力[7]。

3.2FPGA技术

要想了解FPGA，首先要了解ASIC的概念。ASIC(Application SpecificIntergrated Circuits)即专用集成电路，是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。目前进行ASIC设计是最为流行的方式有CPLD(复杂可编程逻辑器件)和FPGA(现场可编程逻辑阵列)两种。它们的共性是都具有用户现场可编程特性，都支持边界扫描技术，但两者在集成度、速度以及编程方式上具有各自的特点。

FPGA(现场可编程门阵列)是专用集成电路(ASIC)中集成度最高的一种，用户可对FPGA内部的逻辑模块和I／0模块重新配置，以实现用户的逻辑，因而也被用于对CPU的模拟。用户对FPGA的编程数据放在F1ash芯片中，通过上电加载到FPGA中，对其进行初始化。也可在线对其编程，实现系统在线重构，这一特性可以构建一个根据计算任务不同而实时定制的CPU，这是当今研究的热门领域。

FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(Logic Cell Array)的概念，内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic B10ck)、输出输入模块10B(Inputoutput Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。FPGA的基本特点主要有：

1)采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。

2)FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。

3)FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚。

4)FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。

5)FPGA采用高速C删0S工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。

FPGA是由存放在片内I洲中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器，只须用通用的EPRoM、PRoM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，

FPGA的使用非常灵活。

FPGA有多种配置模式：并行主模式为一片FPGA加一片EPRoM的方式；主从模式可以支持一片PRoM编程多片FPGA；串行模式可以采用串行PRoM编程FPGA；外设模式可以将FPGA作为微处理器的外设，由微处理器对其编程。

目前FPGA的品种很多，有XILINX公司的Virtex系列、TI公司的TPC系列、Altera公司的Stratix系列等。其中，Altera是最大的可编程逻辑器件供应商之一。本文所涉及的项目研究工作就是在QuartusI 6．0仿真环境下用Altera公司的Stratix II系列EP2S90F1020C5芯片成的[8]。