地面开路数字电视广播系统

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 20Mbps 的净荷码率，为 SDTV 信号传输提供大于 5Mbps 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20Mbps的净荷码率；SDTV需要提 供大于5Mbps的净荷码率；此外，多媒体业务数据提供大于20Mbps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。
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。
ห้องสมุดไป่ตู้ 《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MPEGTS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。
地面开路数字电视广播系统
•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
关于数字电视
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。
DVB-T系统框图
COFDM调制
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。
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8VSB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（TDS－OFDM：Time Domain Synchronous－Orthogonal 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。
功能描述（1）
（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。
《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。
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 35mm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。
《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。