数字电视技术交流资料

数字电视技术交流资料一.数字通讯系统介绍发信源信源编码信道编码调制器信道解调器信道译码信源译码收信者发同步器收同步器噪声源数字通信系统模型1).信源编码:减少数字信号的冗余度,提高系统的有效性;2).信道编码:给信源编码器输出符号增加冗余符号,并让这些符号满足一定的数学规律,使传输具有纠错或检错能力;3).同步器:确保收发端准确同步4)调制器:将基带信号变换为更适合于信道中传输的信号形式发信源基带信号形成器信道接收滤波器取样判决收信者噪声源数字基带传输通信系统的组成1).基带传输系统不包括调制和解调环节2)基带信号形成器可能包括有编码器,加密器以及波形变换(码行变换)等二.数字电视系统简介2.1概述所谓数字电视，就是将图像画面的每一个像素、伴音的每一个音节都用二进制数编成多位数码，并以非常高的比特率进行数码流发射、传输、接收的系统工程。数字电视广播，其信号流程包括制作(编辑)、信号处理、广播(传输)和接收(显示)几个过程2.1.1目前用于数字节目制作的手段主要有：数字摄像机和数字照像相机、计算机、数字编辑机、数字字幕机；2.1.2用于数字信号处理的手段有：数字信号处理技术(DSP)、压缩、解压、缩放等技术；2.1.3用于传输的手段有：地面广播传输、有线电视(或光缆)传输、卫星广播(DSS)及宽带综合业务网(ISDN)、DVD等；2.1.4用于接受显示的手段有：阴极射线管显示器(CRT)、液晶显示器、等离子体显示器、投影显示(包括前投、背投)等2.2地面广播传输系统原理框图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），然后进行从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，经过帧体数据处理形成帧体。而帧体与相应的帧头（PN序列）复接为信号帧（组帧），经过基带后处理转换为基带输出信号（8MHz带宽内）。该信号经正交上变频转换为射频信号（UHF和VHF频段范围内）。本系统的发送端原理如图1所示。2.3信源部分的国际标准主要是MPEG（活动图像专家组）提出的MPEG-1、MPEG-2MPEG-4等视音频标准，以及最新的ITUH.264/MPEGAVC、Microsoft/SMPTEVC1和我国自己制定的AVS视频编码标准。2.4信道部分的标准这部分标准比较多，根据传输媒介的不同分为卫星、有线、地面三种，其中卫星的标准有:欧洲DVB组织提出的DVB-S、DVB-S2；有线主要有:DVB-C，OpenCable。当前，地面数字电视的国际标准主要有三个：2.4.1欧洲DVB组织提出的以COFDM为核心技术的DVB-T标准；2.4.2美国大联盟组织提出的以8VSB为核心技术的ATSC标准；2.4.3日本提出的以BST-OFDM为核心技术的ISDB-T标准等,我国现在使用的主要有GB20600-2006,DAB(广州在用),DVB-T(深圳在用),CMMB(广电),数字电视要进行信道编解码及调制解调的目的是通过纠错编码、网格编码、均衡等技术提高信号的抗干扰能力，通过调制把传输信号放在载波或脉冲串上，为发射做好准备。我们目前所说的各国数字电视的制式，标准不能统一，主要是指各国在该方面的不同，具体包括纠错、均衡等技术的不同，带宽的不同，尤其是调制方式的不同2.5DMB-TH数字电视单站系统2.6DMB数字电视单频网系统DMB-TH系统是一个完整透明的数据传输系统，支持所有传输格式为MPEG2-TS流的数据码流。不管什么样的数据，例如MPEG-1、MPEG-2、中国的AVS、MPEG-4、H.264、IP数据、WindowsMedia9等格式的数据码流，只要打包成该格式的码流都可以经过DMB-TH传输系统进行传送。当然也包括16:9等各种显示格式的信源数据流三.数字电视发射系统激励器发射机MEPG-TS码流简单的数字电视发射系统3.1激励器（EXCITER）数字电视发射机与模拟电视发射机不同，它的输入信号不是通常的视频和音频节目信号，而是将音频、视频信号按MPEG标准，经过压缩、编码，并与其它数据信息复用打包后的传输码流（TS流）。输入的TS流进入激励器，经过信道编码与调制单元，形成符合一定制式标准的模拟中频信号，这些工作均由激励器完成.数字电视激励器部分的主要功能是进行信道编码处理和调制，前者目的是增加抗干扰能力，保证接收端进行正确接收，后者的目的用于传输，很多地方常常称该种激励器为COFDM调制器SFN输入模块比特率自适应遥控控制COFDM编码时钟和同步数字预校正I/Q调制器变频器振荡器1pps10MHzRS232以太网输出DVB-T激励器原理框图1)COFDM编码器在地面无线传输中，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，它是由大量的子载波构成，将各载波加以调制。也就是说，将串行传输的符号序列（MPEG-2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2)时钟和同步在一个8MHz带宽的频道内，对于COFDM调制器来说，所有的数字处理需要有一个高精度的信号，其频率为18.2857MHz（256/7MHz）。对于输入模块和UHF变频器，还需要一些其它的时钟频率信号。所有这些信号都必须要有非常高的频率精度和很小的频率漂移，即很高的频率稳定度，彼此间相互锁定。它们可由高性能的锁相环（PLL）电路产生，与输入码流或参考信号相锁。如果MPEG传输码流信号来自通讯网络，如果将这些时钟信号与输入码流锁定，要抑制频率漂移将非常困难对于SFN来说，激励器必须能够在时域和频域上与GPS（全球定位系统）信号相锁。当GPS信号失锁时（对于SFN，GPS容许有几个小时的失锁），激励器内部的时钟参考信号必须十分稳定，确保频率稳定3)数字预校正DVB-T模拟信号有很高的峰值对平均值的比值（峰值系数），实测数值在15dB左右，由于这个原因，在信号的放大过程中很难消除信号失真。虽然采用降低峰值数值，可以降低峰值对平均值的比值（峰值系数），但是会导致信号带宽内的信噪比降低，这种方式是不能采用的。通常采用数字和模拟预校正来抵消由于放大部分所造成的非线性失真。采用预校正可以带来以下两点好处：●降低放大过程中产生的互调产物；●在给定的条件下，获得较大的功率输出。在使用模拟电视发射机时，模拟预校正技术的功效往往受到限制，并且有很多调整步骤。而数字预校正技术具有更加精确和稳定的优势，它能够自动校正由于温度和使用时间的延长带来的放大特性的漂移。当前数字电视发射机的技术重点都在研制开发适合数字电视发射机的中频预校正电路，以改善AB类放大器的线性、提高放大器的效率，这对全固态数字电视发射机尤其显得重要。4)比特率适应该模块主要是针对多频网运行，它可以使激励器接收任何比特率的MPEG-TS流。5)SFN输入模块在进行单频网（SFN）广播时，所有发射机工作在同一频率上，在同一时间使用同样的比特率。SFN模块插在激励器上，来确保在时间和频率上的同步。所谓频率同步，指的是在SFN网上的激励器必须与参考频率相锁，所以参考频率的选择非常重要，其中最为简捷的方式是使用来自GPS接收机的10MHz的频率信号作为信号源。对于时间同步，指的是SFN模块从MPEG-TS输入码流中提取出MIP信息包，该信息包中含有时间标签信息，经过一定时延处理后（采用来自GPS的1pps信号作为参考信号，最大时延为1秒），可以保证工作在单频网上所有的发射机在时间上同步。6)遥控控制接口为了适应未来全天24小时播出和无人职守的需要，在激励器上均安装有遥控控制接口，接口模式有两种：标准RS232接口、可以和互联网相接的以太网口。从DVB今后的发展的趋势来看，与计算机领域的标准相适应，符合TCP/IP和SNMP协议的以太网接口将是未来的方向。遥控接口的功能很强，可以对激励器的工作状态进行全程监测，主要包含以下三个方面：（1）监测输入激励器的码流；（2）监测所有的信号处理过程；（3）监测输出的模拟信号。3.2发射机移动多媒体广播发射机是将低电平的移动多媒体广播信号变为高电平射频信号的设备，主要由变频和功率放大两个模块构成，其逻辑组成框图如图1所示。上变频模块对调制器输出的中频信号进行频率变换，功率放大器对中频信号进行多级功率放大。1)U频段发射机技术指标表1移动多媒体广播发射机技术性能指标序号项目指标1工作频率我国电视470MHz～862MHz频段中一个指定的频道。2工作带宽8MHz3频率准确度使用内部基准偏差不大于±50Hz；使用外部基准偏差不大于±1Hz。4频率稳定度使用内部基准3月内偏差不大于±1×10-7；使用外接基准3月内偏差不大于±1×10-9。5频率调节步长/波道间隔1Hz/8MHz6输入信号电平范围(-7)～(-10)dBm7输出功率稳定度≤±0.3dB8功率调节范围/精度功率调节范围在0到额定输出功率范围内，步进为0.1dB。序号项目指标9峰值平均功率比满足CCDF曲线模板要求10邻频道带内无用发射功率邻频道内的无用发射功率与带内发射功率的比≤－45dB11邻频道带外无用发射功率邻频道外的无用发射功率与带内发射功率的比≤－60dB12带内不平坦度≤±0.5dB13前后带肩比≥38dB@±4.2MHz14驻波比≤1.115本振相位噪声具体指标参见6.2.1本振相位噪声16频谱模板见6.2.2射频频谱模板17模拟邻频／数字邻频模拟邻频具体指标参见6.2.3.1模拟邻频数字邻频具体指标参见6.2.3.2数字邻频3)S频段发射机技术指标序号参数名称单位技术规格备注1.输出信号频率范围MHz2647.5±12.5最低要求2647.5±52.输出额定功率（W）200W100W50W20WOFDM调制方式下带肩比≥35dB时的额定输出平均功率3.带内波动dB≤0.5dB指标1决定的频带范围内4.MER优于38dB5.本振相位噪声dBc/Hz1KHz-8510KHz-95100KHz-1106.带外杂散和谐波抑制dB≤-707.带内杂散dB≤-728.数字带肩比dB≥35数字OFDM调制9.频率稳定度1×10-910.频率调整步进KHz111.输出功率可调范围dB-10－012.群时延Ns≤10最低要求≤4013.噪声系数dB≤614.输出端口驻波比dB≥1.515.输出功率稳定度dB±0.3dB16.供电电压VAC220V±15%AC180~260V范围内17.工作环境温度℃-10~+45（室内型）-40~+50（室外型）18.存储温度℃-55~+80°,相对湿度0~95%4)发射机功放技术由于OFDM信号是由大量独立、同分布载波构成，根据中心极限定理可知OFDM信号瞬时值的概率密度接近于正态分布，OFDM信号近似于存在随机尖峰的噪声信号，因此OFDM时域信号的主要特点就是峰均比（PAPR）较高。一般模拟PAL-D电视信号的峰均比为3dB，OFDM信号的峰均比为8.28dB，数字电视发射机OFDM射频信号的峰值幅度应与PAL方式工作时的同步头信号幅度相同，为保证传输OFDM信号发射机工作线性范围，发射机需留出相当大的线性功率裕量，否则将因功放的非线性而造成带内互调失真以及带外的频谱泄漏，因此如何提高功率放大器的线性化问题是模拟电视发射机数字化改造的一个重要问题1功放线性化技术功率回退法、负反馈校正技术、前馈线性化技术和预失真现在用得比较多的是预失真技术包括模拟预失真和数字预失真前馈功放原理框图2预失真器的电路结构基本的谐波发生器电路如图1所示。3功放结构新一代UHF功放管的输出能力为250W至300W，其中MRF377个别厂已在使用，MRF6P3300和BLF872已可供样品，新一代VHF开始采用LDMOS技术，已在使用的LR301为300W至350W，已在开发后期的BLF369的目标输出能力为500W，