数字电视传输中的关键技术——第九讲 格状编码(TCM)
数字电视信号传输技术分析
数字电视信号传输技术分析
数字电视信号是一种将模拟电视信号转换成数字信号的技术。
通过数字电视信号传输
技术，可以将数字信号通过电缆、卫星和数字电视信号广播等方式，传输到用户的电视
上。
数字电视信号传输技术由编码和解码两个部分组成。
编码将模拟信号转换为数字信号，其中最常用的编码技术是MPEG编码。
该编码技术不仅可以压缩数字信号，还可以提高视频和音频的质量，并节省频谱资源。
解码是将数字信号转换为模拟信号，让电视机能够显示数字信号。
数字电视信号的解
码器也可以解码并解压缩信号，以便更好地显示高分辨率视频和多声道音频。
数字电视信号传输技术还包括调制和解调两个环节。
调制技术将数字信号转换为合适
的频段和信号大小，以便传输。
解调技术将接收到的数字信号转换为电视机可读的信号，
以便用户观看。
数字电视信号传输技术的发展已经取得了巨大的进步，包括高清和超高清电视和互联
网电视。
高清电视信号具有更高的分辨率和更清晰的画面质量，而超高清电视将进一步提
高分辨率。
互联网电视更具互动性和个性化，可以随时随地观看电视。
总之，数字电视信号传输技术的进步已经改变了人们观看电视的方式，提高了电视观
看体验，同时也为家庭和商业用户提供了更多的电视服务选择。
数字电视系统的关键技术及标准概述
一、什么是数字电视数字电视(Digital TV)是从电视信号的采集、编辑、传播、接收整个广播链路数字化的数字电视广播系统。
数字电视利用MPEG标准中的各种图像格式，把现行模拟电视制式下的图像、伴音信号的平均码率压缩到大约4.69—21Mbps，其图像质量可以达到电视演播室的质量水平，胶片质量水平，图像水平清晰度达到500—1200线以上，并采用AC—3声音信号压缩技术，传输5.1声道的环绕声信号。
二、数字电视的分类按清图像晰度分类，数字电视包括数字高清晰度电视(HDTV)、数字标准清晰度电视(SDTV)和数字普通清晰度电视(LDTV)三种。
HDTV的图像水平清晰度大于800线，图象质量可达到或接近35mm宽银幕电影的水平；SDTV的图像水平清晰度大于500线，主要是对应现有电视的分辨率量级，其图象质量为演播室水平；LDTV的图像水平清晰度为200-300线，主要是对应现有VCD的分辨率量级。
按信号传输方式分类，数字电视可分为地面无线传输数字电视(地面数字电视)、卫星传输数字电视(卫星数字电视)、有线传输数字电视(有线数字电视)三类。
按照产品类型分类，数字电视可分为数字电视显示器、数字电视机顶盒和一体化数字电视接收机。
按显示屏幕幅型比分类，数字电视可分为4∶3幅型比和16∶9幅型比两种类型。
三、数字电视系统的关键技术及标准1、数字电视的信源编解码技术视频编解码技术数字电视尤其数字高清晰度电视与模拟电视相比，在实现过程中，最为困难的部分就是对视频信号的压缩。
在1920×1080显示格式下，数字化后的码率在传输中高达995Mbit/s，这比现行模拟电视的传输信息量大得多。
因而数字电视的图像不能象模拟电视的图像那样直接传输，而是要多一道压缩编码工序。
视频编码技术主要功能是完成图像的压缩，使数字电视的信号传输量由995Mbit/s减少为20～30Mbit/s。
音频编解码技术与视频编解码相同，音频编解码主要功能是完成声音信息的压缩。
TCM编码
y引言y调制信号空间的分解y TCM编码y TCM译码y性能分析y应用2y TCM(Trellis-Coded Modulation)是一种将信道编码和调制相结合的技术。
调制相结合的技术3y在采用相同调制信号的前提下，(n, k)分组码和(K,R=k/n)卷积码都是通过扩展信道带宽(1/R倍）来获得编码增益。
适合于功率受限而频带不受限的系统。
y在频带受限系统中，为了获得编码增益，即节省功率，必须采用不同的调制信号集。
4未进行8kb QPSK调制信道纠错编码8kbps4kHzQPSKR=2/3功率受限8kbps 12kbps 6kHz调制卷积码频带不受限pp8PSK R=2/3功率受限8kbps12kbps4kHz调制卷积码K>7频带受限5y如系统中信号未编码时采用QPSK调制信号传输；卷积码编码后为不增加信道带宽y经过R=2/3卷积码编码后，为不增加信道带宽，则需采用8PSK调制信号来传输；y而8PSK信号为了获得与QPSK信号相同的误码率，功率需增加4dB;y因此要求卷积码的编码增益超过4dB, 才能节省功率；y这就要求采用长约束长度（如K>7)卷积码，因而增加了设备的复杂度增加了设备的复杂度。
6技术相结合在不增y TCM技术通过将编码和调制技术相结合，在不增加信道带宽的前提下，获得显著的编码增益。
的编码增益y简单的4状态TCM可获得3dB的编码增益；y复杂的TCM可获得6dB,甚至更高的编码增益。
y这些增益是在不增加信道带宽或降低信息传输速率的前提下得到的。
7y TCM技术特别适合频带和功率同时受限的通信系统，如卫星通信系统。
y TCM技术最早在1976年由Ungerboeck提出。
目前对技术的论研究和实际应用得到速y TCM技术的理论研究和实际应用得到迅速发展。
G. David Forney, Jr., Gottfried Ungerboeck, “Modulation and Coding for LinearGaussian Channels”, IEEE Transactions on Information T heory, Vol.44, No. 6,October 1998.8y引言y调制信号空间的分解y TCM编码y TCM译码y性能分析y应用9调制信号空间的分解y所谓调制信号空间的分解，是将信号空间的调制信号与二进制序列一一对应起来。
格状编码调制——TCM
格状编码调制——TCM格状编码调制是为解决卫星通信中信道噪声对接收的影响及带宽的限制而产生的，其将信道编码与调制很好的结合起来，并且能发挥各自的优点，这种方法在不增加带宽和相同的信息速率下可获得3~6dB的功率增益。
其中信道编码主要使用卷积码，为了适应卷积码则应用了多进制移相键控调制（亦可用多进制QAM），并且根据Ungerboack提出的规律：对经过编码的调制系统来说，其信道信号数目只要是未经编码的调制系统的两倍，便可得到足够的编码增益，对于每符号传送k比特的系统，应选择有m=2k+1点的扩张信号星座形式传送信息，对于信号集合划分规则等不作太多的阐述，本实验选择k=2,则m=8，即使用8φPSK调制器，为此，TCM结构图如下：卷积码编码器8φPSK调制器信道8φPSK解调器最大似然维特比译码器输入噪声输出其中为了得到足够大的编码增益，未编码比特为k’=1,对这样的系统卷积码编码器的结构为：x2x1R1R211111111111101234567去8φPSK调制器+y2y1y0对于卷积码的编码可用以下程序实现：k=1;g=[1 0 1;0 0 1];int=input('xulie')m=size(int,1);y=zeros(1,m)for n=1:my(:,n)=int(n,1)end;z=cnv_encd(g,k,y);并且在卷积码编码过程中，添零数为k1*(L-1)=2,(注：L=3)，再对序列进行图示的映射，可通过以下程序实现：tyu=length(z)/2;s=zeros(1,3*tyu);for i=1:ms(:,3*i-2)=int(i,2)ends(:,3*m+1)=0;s(:,3*(m+1)+1)=0;for j=1:tyus(:,3*j-1)=z(2*j-1)end;for k2=1:tyus(:,3*k2)=z(2*k2)end;uu=reshape(s,3,tyu);kk=uu'；（注意：对添零后卷积编码的处理），将编码处理后的信号进行调制，相位调制实现比较容易，对于通过信道后的解调，有两种实现途径：①接收信号通过相关器后，将接收到的信号矢量映射到M个可能发送的信号矢量上去，并且选出对应于最大映射的矢量；②亦可计算接收信号矢量的相位，并从M个可能发送的信号矢量中选出相位最接近的信号。
广播电视传输中的节目编码与解码
广播电视传输中的节目编码与解码广播电视是传递信息、娱乐的重要媒介，而在广播电视传输中，节目编码与解码技术起着关键作用。
节目编码是将原始的音视频信号转换成数字信号的过程，而节目解码则是将数字信号恢复为可视听的音视频节目的过程。
本文将就广播电视传输中的节目编码与解码技术进行探讨。
一、背景介绍随着科技的不断发展，数字化技术在广播电视领域得到广泛应用。
传统的模拟电视系统面临着频谱资源有限、图像质量不高等问题，在新的数字电视时代迎来了广阔的发展空间。
而数字化的广播电视传输离不开节目编码与解码的支撑。
二、节目编码技术1. 压缩编码技术在数字化的广播电视系统中，由于信号量庞大，为了节省存储空间和提高传输效率，需要对信号进行压缩编码。
常见的压缩编码技术包括有损压缩和无损压缩。
有损压缩能在明显降低质量的前提下大幅度压缩数据量，适用于音频、视频等内容；而无损压缩能在不损失质量的情况下减小文件大小，适用于一些重要数据的存储和传输。
2. 编码算法在数字化广播电视系统中，常用的编码算法有：MPEG编码算法、H.264编码算法等。
MPEG编码算法主要用于视频信号的压缩编码，通过分析图像的空域和时间域冗余，以及主观视觉特性，实现高效的信号压缩。
H.264编码算法是一种先进的视频编码标准，具有更高的压缩比和更好的图像质量。
三、节目解码技术1. 解码算法对于经过编码后的数字信号，需要通过解码算法进行解码，将其恢复为原始的音视频信号。
解码算法通常与编码算法相对应，比如常用的MPEG解码算法和H.264解码算法。
这些解码算法通过逆向的数学运算和信号处理，还原出原始信号，使其能够进行播放和显示。
2. 解压缩技术除了对编码算法进行逆运算外，节目解码还需要对信号进行解压缩。
解压缩技术能够还原出编码前的信号，并恢复其原始的质量和数据量。
解压缩技术一般根据编码时所使用的压缩算法进行相应的解压缩处理，以便使解码后的信号能够满足观众对音视频质量的要求。
TCM网格编码调制技术编码增益分析
信 号 与 信 息 处 理
Ｔ Ｍ 网格 编 码 调 制 技 术 编 码 增 益 分 析 Ｃ
胡 炳 轻 （ 国电子 科技集 团公 司第 五十 四研 究所 ，河 北 石家庄 ０ ０ ８ ） 中 ５０ １
摘 要 Ｔ Ｍ 编 码 调 制 技 术 是 一 种 将 编 码 与 调 制 有 机 结 合 起 来 的 编 码 调 制 技 术 ， 它 既 不 增 加 频 带 宽 度 ， 又 不 降 Ｃ
题 ， 又 通 过 推 导 分 析 渐 进 增 益 编 码 计 算 公 式 ， 得 出 计 算 公 式 偏 大 的 重 要 结 论 ，并 通 过 比 较 仿 真 结 果 和 计 算 结 果 验 证 了该 结论 。 关键词 Ｔ Ｍ； 码 增 益 ； 进 编码 增 益 Ｃ 编 渐
Ｔ９５ Ｎ １ 文 献 标 识 码 Ａ 文章 编 号 １０ ～３ ０ （０ ８ ０ —０ １ ０ ０ ３ １ ６ ２ ０ ）６ ０ ４～ ２
ｃ ｎ ｌｓｏ ａ ｅ ＡＣＧ ｙ ｔｅ ｆｒ ｌ ｓｌｒｅ ａ ｈ ｒｃｉａ ｏ ｎ ａｎ． ｅ ｓｍｕａｉｎ ｒ ｓ ｌ ｐ ｏ ｅ ａ ｉ ｕ ｏ ｃｕ ｉｎ ｔ ｔｔ ｈ ｈ ｂ ｏｍｕ ａｉ ａｇ ｒｔ ｎ ｔｅ ｐａ ｔ ｌｃ ｄｉｇ ｇ ｉ Ｔ ｉ ｌ ｔ ｅ ｕｔ ｒ ｖ ｓｔ ｔｔ ｓ ｓｍｍｉ － ｓｃ ｒｅ ｔ ｈ ｈ ｃ ｈ ｏ ｈ ｈ ｎｇｕｐ ｉ ｏｒ ｃ ．
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｓｒ ｃ ＣＭ ， ａ ｌ ｒ ｌｓ ｃ ｄｅ ｄｕａｉｎ，ｓ ｈ ｏ ｉａｉｎ ｏ ｏ ｎ ｎ ｄ ｌｔ ｇ， ｉｈ ｎ ｉ ｅ ｎｃｅ ｓ ｓ ｂ ｎ ｗｉｔ ｏ ｎ ｍｅｙ ｔｅｌ ｏ ｄ ｍｏ ｌｔｏ ｉ ｉ ｔｅ ｃ ｍｂｎ ｔｏ ｆｃ ｄｉｇ ａ ｄ ｍｏ ｕａｉ ｎ ｗｈ ｃ ｅｔ ｒｉ ｒ ａｅ ａ ｄ ｄ ｎ ｒ ｈ ｈ ｄ ｃ ｅ ｓ ｓｄ ｔ ｒｔ ｅ ｒａ ｅ ａａ ａｅ，ｓ ｉ Ｃ ｉ ｒｖ ｐ ｗｅ ｎ ｂ ｄ ｄｈ ｆｉｉｎ ｙ ｉ ｌ ｎ ｏ ｓｙ． ｉ ａ ｅ ｎｒ ｄ ｃ ｓ ｈ ｃ ｎ ｅ ｆＡＣＧ ａ ｄ ｈｅ ｏ ｔ ａ ｍｐ ｏ ｅ ｏ ｒ ａ ｄ ａ ｗｉｔ ｅ ｃｅ ｃ ｓｍｕｔ ｅ ｕ ｌ Ｔｈｓ ｐ ｐ ｒ ｉｔｏ ｕ ｅ ｔｅ ｏ ｃ ｐｔｏ ｎ ｎ ａ ｎ ｔ
广播电视传输业的信号处理与编码
广播电视传输业的信号处理与编码在广播电视传输业中，信号处理与编码是至关重要的环节。
它们负责将信号转换成适合传输和接收的形式，以确保高质量的电视和广播节目能够正常传输和接收。
本文将探讨广播电视传输业中信号处理与编码的重要性、主要技术以及应用。
一、信号处理的重要性广播电视节目的传输要经历多个环节，包括制作、采集、编码、调制、传输和接收等。
在这一过程中，信号处理起着至关重要的作用，它可以对原始信号进行优化，以便在传输过程中减少干扰和损失，保证节目的质量。
信号处理的关键任务之一是降噪和提升信号质量。
在信号采集过程中，会受到来自环境和设备的各种干扰，如电磁干扰、噪声等。
信号处理技术可以对这些干扰进行消除和降低，提高信号的清晰度和稳定性。
此外，信号处理还可以对节目进行编码和解码。
当信号需要传输时，通常需要对信号进行编码，以便在传输和接收过程中进行压缩和解压缩。
编码技术可以将信号转换成数字数据，降低传输成本，并提高信号的传输效率和稳定性。
二、广播电视信号处理技术1. 模拟信号处理技术模拟信号处理技术是广播电视传输业中最早采用的信号处理技术。
它通过对模拟信号进行滤波、放大、调整等处理，以提高信号的质量和稳定性。
然而，模拟信号处理存在着传输距离短、易受干扰等问题，逐渐被数字信号处理技术所取代。
2. 数字信号处理技术数字信号处理技术是广播电视传输业中当前主流的信号处理技术之一。
它将模拟信号转换成数字信号，通过算法对信号进行处理和优化。
数字信号处理技术具有传输距离远、抗干扰能力强等优势，广泛应用于广播电视传输领域。
3. 数据压缩技术数据压缩技术是信号处理的重要组成部分，它通过对信号进行编码和压缩，减少数据传输量，提高传输效率。
常用的数据压缩技术包括无损压缩和有损压缩。
无损压缩技术可以保证传输过程中不丢失任何信息，而有损压缩技术则可以在一定程度上减少数据量，但会引起一定的质量损失。
三、信号编码的应用1. 视频编码视频编码是广播电视传输中最常见的信号编码方式之一。
格状编码调制
格状编码调制
格状编码调制（Trellis Coded Modulation，TCM）是一种数字通信技术，它结合了编码和调制的概念，以提高通信系统的性能。
TCM 的基本思想是在调制过程中引入额外的编码信息，以增加信号的冗余度。
通过在信号星座图中引入多个状态，TCM 可以在接收端利用这些状态之间的关系进行纠错。
这种编码信息通常以格状结构的形式表示，因此称为格状编码。
TCM 的主要优点包括：
1. 提高频谱效率：通过引入编码信息，TCM 可以在相同的带宽内传输更多的数据。
2. 提高抗噪声性能：TCM 引入的编码信息可以帮助接收端更好地纠正由于噪声引起的错误。
3. 降低误码率：TCM 可以通过在信号星座图中引入多个状态来降低误码率。
4. 简化接收机设计：由于TCM 引入了编码信息，接收机可以使用简单的解调算法来实现。
TCM 已经广泛应用于各种数字通信系统，如卫星通信、移动通信、数字电视等。