我国地面数字广播系统DTTB组成和分析

我国地面数字广播系统DTTB组成和分析摘要我国的电视发展较晚，电视正在以蓬勃的发展趋势高速的发展。

我国的DTTB 地面数字电视广播系统也取得了较大的发展，为中国数字电视的发展提供了坚强的基础，在此基础上我国的数字电视技术正在飞速发展。

主要应用的技术编码复用子系统，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。

关键词：数字电视，DTMB，DTTB, 多径干扰目录绪论 (1)1 地面数字电视广播系统概述 (1)1.1 世界各国地面数字电视广播系统的发展 (1)1.2我国数字电视系统的种类和发展现状 (2)1.2.1 我国数字电视系统的发展现状 (2)1.2.2 我国数字电视系统的种类 (2)2 DTTB中国地面数字电视广播传输系统 (3)2.1 DTTB系统综述 (3)2.1.1 系统结构 (3)2.1.2 系统组成 (3)2.2 信道编码系统 (4)2.2.1数据随机化 (4)2.2.2 前向纠错码 (4)2.3单载波与多载波模式 (5)2.3.1 基于QAM调制的单载波模式 (5)2.3.2 基于OFDM调制的多载波模式 (7)2.4复帧结构 (9)2.6 频谱特性 (10)2.6.1 基带后处理 (10)2.6.2射频信号 (10)2.6.3 基带信号频谱特性 (10)2.6.4 带外谱模板 (11)2.7 抗多径干扰增效措施 (12)总结 (13)致谢 (14)参考文献 (15)绪论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%[1]。

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。

1. 地面数字电视广播系统概述1.1 世界各国地面数字电视广播系统的发展1998年起，北美和欧洲已经开播DTTB节目，许多国家先后宣布了它们的DTTB发展和实施计划。

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）作为美国国家数字电视 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。

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。

新加坡是率先开展数字地面移动电视的国家及城市，1999年试播以来已有1500辆公共车辆能接收数字电视信号。

2002年，上海正式推出以公交车辆为主要载体的移动电视商用系统及其相关服务，目前是中国首个、全球第二个普及移动电视的城市。

1.2 我国数字电视系统的种类和发展现状1.2.1 我国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。

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。

1.2.2 我国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。

2. DTTB中国地面数字电视广播传输系统2.1 DTTB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；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。

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[1]。

DTTB系统的组成框图如图1所示。

图1 DTTB系统组成框图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2所示[2]。

图2 PRBS发生器其生成多项式为：G(x)=1+x14+x152.2.2 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，如图3所示。

图3前向纠错编码2.3单载波与多载波模式我国地面数字电视标准中设置了两种数字调制模式，一种为基于QAM 调制的单载波模式，另一种为基于OFDM 的多载波模式。

2.3.1 基于QAM 调制的单载波模式2.3.1.1 QAM 调制正交幅度调制QAM 是数字通信中一种经常利用的数字调制技术，尤其是多进制QAM 具有很高的频带利用率，在通信业务日益增多使得频带利用率成为主要矛盾的情况下，正交幅度调制方式是一种比较好的选择。

正交幅度调制（QAM ）信号采用了两个正交载波t f t f c c ππ2sin 2cos 和，每一个载波都被一个独立的信息比特序列所调制。

发送信号波形如图4所示[3]。

,2sin )(2cos )()(t f t g A t f t g A t u c T ms c T mc m ππ+= M m ,...,2,1=图4 M=16QAM 信号星座图式中{mc A }和{ms A }是电平集合，这些电平是通过将k 比特序列映射为信号振幅而获得的。

例如一个16位正交幅度调制信号的星座图如下图所示，该星座是通过用M ＝4PAM 信号对每个正交载波进行振幅调制得到的。

利用PAM 分别调制两个正交载波可得到矩形信号星座。

QAM 可以看成是振幅调制和相位调制的结合。

因此发送的QAM 信号波形可表示为),2cos()()(n c T m mn t f t g A t u θπ+= ,,....,2,11M m = ,,....,2,12M n =如果,211k M =,222k M =那么QAM 方法就可以达到以符号速率)(21k k R B +同时发送12221log M M k k =+个二进制数据。

图5给出了QAM 调制器的框图[4]。

图5 QAM 调制器框图2.3.1.2 QAM 的解调和判决假设在信号传输中存在载波相位偏移和加性高斯噪声。

因此r(t)可以表示为)()2sin()()2cos()()(t n f t g A f t g A t r c T ms c T mc ++++=φπφπ其中φ是载波相位偏移，且t f t n t f t n t n c s c c κκ2)(2cos )()(-=将接收信号与下述两个相移函数进行相关)2cos()()(1φπψ+=t f t g t c T)2sin()()(2φπψ+=t f t g t c T如图6所示，相关器的输出抽样后输入判决器。

使用图6中所示的锁相环估算接收信号的载波相位偏移φ，相移)(1t ψ和)(2t ψ对该相位偏移进行补偿[5]。

图6 QAM 信号的解调和判决假设图中所示的时钟与接收信号同步，以使相关器的输出在适当的时刻及时被抽样。

在这些条件下两个相关器的输出分别为：φφsin cos 1s c mc n n A r -+= φφcos sin 2s c mc n n A r ++=其中dt t g t n n T T c c )()(210⎰=dt t g t n n T T s s )()(210⎰= 噪声分量是均值为0，方差为20N 的互不相关的高斯随机变量。