第7章数字视频广播系统.ppt
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1、第7章 数字视频广播系统,7.1 ATSC数字电视系统 7.2 DVB数字视频广播系统 7.3 ISDB-T数字电视系统,7.1 ATSC数字电视系统,美国的ATSC数字电视标准是为其国内的全数字化HDTV地面广播研究开发的一种标准,1988年由FCC(美国联邦通信委员会)提出设想,历经多年,于1996年正式批准为系统标准,名称为“ATSC数字电视标准”。,标准扩展了ATSC的适用范围,使其不仅应用于HDTV高清晰度电视中,也包括了SDTV标准清晰度电视和计算机图形格式等的参数规范。ATSC是美国“先进电视制式委员会”组织机构的名称缩写,它制定的包括SDTV和HDTV的标准也可以并称为ATV(
2、先进电视)或DTV(数字电视)的地面广播标准。实际上,ATSC标准中容许18种图像源格式的存在。,7.1.1 ATSC的图像源格式 ATSC标准中规定了可以采用的18种数字图像源格式,包括一帧图像的像素数和扫描方式。 7.1.2 ATSC的系统复用 ATSC的信道编码器其输入是传送流(TS)数据,TS流形成过程如图7-1所示,从左到右分为应用层、压缩层、传送层和传输层4层,传送层的输出即为传送流TS。,图7-1 传送流TS的形成,应用层(Application Layer)是演播室内根据规定的视音频标准原始产生的、未压缩的视音频数据流,例如视频是SDI或HD-SDI数据流,音频是立体声或环绕声
3、的数据流。 压缩层(Compression Layer)中根据规定的信源编码标准将输入的数据流予以码率压缩,产生出视频基本流(Video Elementary Strenam,VES)和音频基本流(AES)。,视频基本流由像块、宏块、像条、图像(帧)、GOP(图像组)和序列等6个层次构成。 传送层(Transport Layer)中将ES打包,形成打包基本流(PES),并实现视音频PES的复用,组成复用的节目流(PS MUX)、传送流(TS MUX)。 传输层(Transmission Layer)内包含信道编码和载波调制,其输出是调制在中频上的数字已调波,馈送至上变频器,经高功放级后由天线发
4、射。,7.1.3 ATSC信道编码与调制系统 ATSC信道编码与调制流程框图如图7-2所示,下面分步骤予以说明。,图7-2ATSC信道编码与调制框图,1数据随机化 数据随机化的目的是打碎TS流包中可能出现的长“1”、长“0”,避免信号在低频段频谱上有大的能量,不适应信道的传输特性。 2RS编码 RS编码即里德索罗门编码,它是以字节为单位进行前向误码校正(FEC)的纠错编码方法,具有强的随机误码和突发误码校正能力。,3数据交织 由图7-2可见,RS编码之后是数据交织,数据交织是在不附加纠错码字的前提下用改变数据码字(以比特或字节为单元)传输顺序的方法来提高接收端去交织解码时的抗突发误码能力。传输
5、过程中引入的突发误码(连续的若干比特或若干字节的误码),经去交织解码而恢复成原顺序时将分散开,使后面的RS解码更有能力予以纠正。,4格栅编码 信道编码中,为了充分提高抗误码的纠错能力,通常采用两次附加纠错码的FEC编码。 格栅编码是1982年由Ungenboeck提出的,它将卷积编码与调制技术结合一起,可在不增加信道带宽和不降低信息速率的情况下获得34dB的编码功率增益。,5格栅编码交织器 原理上,图7-2中数据交织器后面的格栅编码器(图7-7)只需要一个。然而,虽然格栅编码器有助于抗白噪声干扰(随机干扰),但对于脉冲干扰和突发误码其抗御性能并不好。为了改善这方面的性能,以及为了使接收端的格栅
6、解码器电路简化,编码器中采用了12个同样的格栅编码器并行地工作,它们接受经过块交织的、交织深度I=12符号的数据符号。,6段同步和场同步的加入 场同步段有下列作用。 (1)给出每个数据场的起始信息。 (2)PN511向接收端提供信道特性均衡用的训练序列数据,使接收端得到时变的信道特性信息,及时实现解码信道的特性均衡。,(3)PN63供接收端实现重影补偿中作测试序列使用,能补偿延时范围在63个符号内即时间为6393=5.86s内的重影信号,接收机设计人员可在5.86s总量内任意分配前重影和后重影的校正范围。 (4)最后12符号供接收机中的梳状滤波器(干扰抑制滤波器)使用。 (5)可用于接收信号信
7、噪比的测量。 (6)可供接收机中的相位跟踪电路用来使电路复位,并确定跟踪环路参数。,7导频的加入 ATSC中高频调制采用8VSB也即8电平残留边带调幅方式,它不同于NTSC中高频调制的VSB残留边带调幅方式。 8上变频器和射频载波偏置 8VSB发射机像通常那样采用两级调制方式,第一次将数据信号调制到一个固定中频上,第二次再上变频到所需的电视频道上。,7.1.4 ATSC的总体性能 美国从20世纪末正式开始地面广播HDTV后,在初期发展并不快速,原因一是节目源欠丰富,二是接收机价格偏高,三是ATSC制式本身尚存在些问题。,7.2 DVB数字视频广播系统,7.2.1 MEPG-2系统标准在DVB中
8、的实施 像ATSC系统一样,DVB系统中最先的参数规范是演播室参数标准和信源编码标准。,7.2.2 DVB-S信道编码与调制系统 1DVB-S简介 DVB-S是1994年12月由ETSI(欧洲电信标准学会)制定标准的,标准编号为ETS 300 421。DVB-S系统定义了从MPEG-2复用器输出到卫星传输通道的特性,总体上分成信道编码和高频调制两大部分。系统功能框图如图7-13所示,左边部分为MPEG-2信源编码和复用,右边部分为卫星信道适配器,也即是信道编码和高频调制部分。,图7-13 DVB-S系统功能框图,2复用适配和能量扩散 输入TS流是188字节的包,其中第一个字节是同步字节(SYN
9、C)。在DVB-S中,对TS流包的处理如图7-14所示。,图7-14 TS流包的加扰和RS编码,3外码编码 外码编码即是RS编码,是在每188字节后加入16字节的RS码(204,188,t=8),参见图7-14(b)。 4外交织 为提供抗突发干扰的能力,在RS编码后采用字节为单元的交织,称为字节交织或外交织,交织深度I=12字节。,5卷积内编码 内码编码与外码编码相结合,构成了DVB-S中的级联编码,它增强了信道纠错能力,有利于抗御卫星广播信道传输中干扰的影响。 内码编码与外码编码相结合,构成了DVB-S中的级联编码,它增强了信道纠错能力,有利于抗御卫星广播信道传输中干扰的影响。,6收缩卷积码
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