第8章数字电视标准

数字电视标准1数字电视标准数字电视标准2•数字电视传输方式主要有：地面无线广播，有线广播，卫星广播。•不同的传输媒质，不同特性，应采用不同的信道编码和调制方案，需制定不同的标准。数字电视标准3•国际上已形成了3种数字地面广播传输标准：美国的ATSC-T标准（采用单载波8-VSB调制技术），欧洲的DVB-T标准，日本的ISDB-T标准（均采用多载波COFDM调制技术）。数字电视标准4我国的数字电视标准•卫星数字电视广播系统信道编码与调制规范：GB/T17700-1999，基本采用DVB-S。•有线数字电视广播系统信道编码与调制标准：GY/T170-2001，基本采用DVB-C。•地面波传输系统标准：GB20600-2006。于2006年8月18日正式批准为强制性国家标准，2007年8月1日实施。数字电视标准5本部分内容•DVB系统概述•DVB-S，DVB-S2标准•DVB-C标准•中国数字电视地面广播系统标准。数字电视标准6数字电视标准7•DVB标准体系是基于MPEG-2数据压缩、复用技术为基础。以市场驱动原则扩充了MPEG-2系统复用部分。DVB标准数字电视标准8•DVB直接采用了MPEG-2标准中的系统、视频、音频部分，用于形成DVB的基本流ES(ElementaryStream)和传送流TS(TransportStream)。数字电视标准99MPEG-2标准的基本多路复用方法ES码流PES码流TS码流数字电视标准10•如果用户需要收看节目2，则接收机应该如何分析PSI信息得到节目2的音视频、辅助数据等的TS码流。10数字电视标准11•DVB在MPEG-2的节目特定信息PSI(ProgramSpecificInformation)基础上，补充规定了一系列服务信息SI(ServiceInformation)表格在TS流中定义了许多辅助信息，以便于选择节目，了解与节目相关的一些信息，提供节目之间的相互关系以及携带特定的数据。数字电视标准12业务信息（SI）•SI信息是用来描述传送系统，传送内容和广播数据流时间表等的数据，是补充MPEG-2中PSI的附加数据.•PSI中的信息基本上都是与当前码流相关，即它们所涉及的内容都与当前码流中的部分信息相关；而SI信息可以包括不在当前码流中的一些服务和事件，允许用户进行更多的选择和了解更多的其他服务数字电视标准13业务信息（SI）(1)业务描述表SDT：(2)业务群关联表（BAT）：(3)事件信息表（EIT）：(4)运行状态表（RST）：。(5)时间日程表（TDT）：数字电视标准14业务信息（SI）•头端系统每隔一定周期将重复传送SI信息，对于最高速率为100Mb/s的传送流而言，重复传送SI信息的最小间隔为25ms。这样，对于新开机的用户，在很短的时间内，就可以接收到SI，构成EPG所需的各项条款。数字电视标准1515描述符•DVB在PSI、SI中还定义了描述符。针对特定用途，用以提供有关流内容，节目内容，FEC方案，调制方式，传送方式等大量信息。数字电视标准16•基带接口：负责DVB传输系统和MPEG-2复用/解复用系统的适配。•能量扩散（扰码）•纠错编码•数据交织DVB传输系统概述数字电视标准17DVB传输系统概述•基带成形滤波器数字电视标准18DVB传输系统概述•数字调制：任务，步骤数字电视标准19DVB传输系统概述•同步与时钟提取•匹配滤波与均衡数字电视标准20DVB标准DVB标准是以欧洲为主，世界上有200多个组织参加开发的项目。它以发展标准电视SDTV为主，是一套完整的数字电视解决方案，得到了广泛的应用。DVB系统的主要标准有：(1)DVB-S：用于11／12GHz频段的数字卫星系统，适用于多种转发器带宽与功率，传输层的数码率最大为38.1Mb/s。(2)DVB-C：用于8MHz数字有线电视系统，与DVB-S兼容，传输层的数码率最大为38.1Mb/s。(3)DVB-T：用于6MHz、7MHz、8MHz地面数字电视系统，传输层的数码率最大为24Mb/s。数字电视标准21(4)DVB-CS：用于数字卫星共用天线电视系统（SMATV），由DVB-C和DVB-S改变得出，用于共用天线电视系统安装。(5)DVB-SI：服务信息系统。(6)DVB-TXT：固定格式图文广播传送规范。(7)DVB-CI：用于条件接收及其它应用的DVB公共接口。(8)DVB-DATA：用于数据广播的技术规范。(9)DVB-RCC/RCT／NIP：用于交互电视回传信道。数字电视标准221DVB-S的信道编码与调制DVB-S是1994年12月由ETSI(EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute，欧洲电信标准学会)制定的我国国家标准与上述国际标准的差异是：①我国将使用范围扩展到了C波段（4／6GHz）固定卫星业务中的相应业务；②DVB-S系统使用QPSK调制方式，不使用BPSK调制方式，而我国国家标准主要使用QPSK调制方式，但增加了在特定的条件下可使用BPSK调制方式。数字电视标准23DVB-S系统功能方框图复用适配和能量扩散视频编码器RS(204,188)卷积编码卫星信道适配器12nMPEG-2信源编码和复用音频编码器数据编码器节目复用器…传送复用器外编码器卷积交织器内编码器基带成形QPSK调制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。数字电视标准241.复用适配和能量扩散在DVB-S中，将8个TS包组成一个包组，每个包组中第一个TS包的同步字节取反码B8H，其余7个同步字节仍为47H。PRBS发生器初始化值为100101010000000B，经过188*7+187=1503字节后又重新初始化。同步字节不被加扰。当无输入比特流或者比特流不符合TS流格式时,扰码处理仍然进行，以避免调制器发射未经调制的单载波信号。数字电视标准252.外码编码、交织和成帧外码编码是截短的RS(204，188，t＝8)生成一个误码保护数据包，不论是未取反的47H还是取反后的B8H都要进行RS编码处理。数字电视标准26帧结构203BPRBS周期＝1503B(c)204字节(a)Sync1B187BSync1R187BSync2…R187BSync8R187BSync1R187B(b)Sync1R187BRS16B…Sync8R187BRS16B204字节Sync1Sync2…203BSync8203BSync1203B(d)数字电视标准27RS编码后，采用交织深度I=12B的卷积交织数字电视标准283.内编码、基带成形和调制DVB-S的内编码采用(2，1，7)的收缩卷积码，可使用编码效率有1/2，2/3，3/4，5/6，7/8，以适应不同的应用场合并具有相应的纠错能力。数字电视标准29（2，1，7）基本卷积码电路数字电视标准30•收缩卷积码的几种类型：数字电视标准31•基本卷积编码效率低（1/2），但纠错能力强•在传输信道质量好，为提高编码效率，DVB-T给出了可供选择的收缩（截短）卷积码，效率可达，1/2，1/3，3/4，5/6，7/8•编码效率越高，纠错能力越弱，但一定带宽中可传输的有效比特率增大。数字电视标准32•前向纠错编码输出的是一连串行脉冲，占用频带太宽，无法在卫星信道中传输，所以，进行调制之前，I支路、Q支路信号要进行基带整形，整形滤波器为升余弦平方根滤波器，滚降系数为0.35。数字电视标准33为保证可靠接收，DVB-S采用了调制效率较低、抗干扰能力强的QPSK调制。基带成形后的信号对70MHz的中频信号进行QPSK调制，调制后的中频信号经上变频变换成地面站的上行工作频率，再由高功率放大器放大功率后，经天线发向卫星。数字电视标准34DVB-S的内编码和调制方框图Y串行比特流去变频卷积编码X收缩QI基带成形QIQPSK调制数字电视标准35DVB-S2•ETSI（欧洲电信标准协会）于2004年颁布了DVB-S2。特点：•采用BCH和LDPC码级联信道编码方式，更好地接近了香农极限。•调制方式多样化。多信源格式。•支持0.2,0.25,0.35,0.3多种升余弦滚降系数•支持高数据应用，适用于广播电视，数字卫星新闻采集，交互业务，可望取代DVB-S。数字电视标准362DVB-C的信道编码与调制DVB-C标准规定了有线数字电视广播系统中传送数字电视的帧结构、信道编码和调制方式。DVB-C的欧洲标准是由ETSI(欧洲电信标准学会)于1994年12月制定的，我国制定的相应标准为《有线数字电视广播信道编码和调制规范》，编号为GY／T170-2001。DVB-C信道编码层尽量与DVB-S的编码相协调，这样便于使卫星传送的多节目数字电视进入DVB-C馈送网络向用户分配。数字电视标准37有线数字电视广播系统的特点包括：①传输信道的带宽窄（8MHz）；②信号电平高，接收端最小输入信号在100mVp-p以上；③传输信道质量好，光缆和电缆内的信号不易受到外来干扰。④可与多种节目源适配，可以是卫星信号，本地电视信号，及其它外来节目信号等。⑤可用于SDTV，也可用于HDTV数字电视标准38DVB-C有线前端与接收的原理框图基带接口：来自本地MPEG-2节目源、分配链路再复用等8数据时钟去RF有线信道有线前端来自RF有线信道IQ88数据时钟有线IRD基带物理接口Sync1反转和随机化RS编码(204,188)8卷积交织器I＝128字节到m位符号变换m差分编码m基带成形IQQAM调制器和IF或RF物理接口时钟和同步生成器基带物理接口Sync1反转和去随机化RS解码(204,188)8卷积去交织器I＝128符号到字节映射m差分解码m匹配滤波器与均衡RF物理接口与QAM调制器载波时钟和同步恢复数字电视标准391.字节到符号的映射为提高调制效率，采用的MQAM容许在16，32，64，128和256QAM中选择，通常为64QAM。高质量的光缆、电缆下可以采用128QAM甚至256QAM。为实现QAM调制，需将交织器的串行字节输出变换成适当的m位符号，这就是字节到符号的映射。数字电视标准40符号Zb1b0b7b6b5b4b3b2MSB自交织器输出(字节)字节Vb7b6b3b2b1b0b7b6b5b4b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0LSB字节V＋1字节V＋2符号Z＋1符号Z＋2符号Z＋3至差分编码器(6b符号)64QAM情况下字节到符号变换的示意图，64QAM调制时，每个符号为6b，分成两路，每路为3b。I轴和Q轴各自为3b，构成±1，±3，±5，±7的8电平，符号映射时将3B变换成4符号。图中，b0为每个字节或每个符号的最低有效位(LSB)，符号Z在符号Z+1之前传输。数字电视标准412.调制映射后的符号的最高两比特要进行差分编码(DifferentialCode)。差分由下面的布尔表达式给出：1111kkkkkkkkkkkkkkkkkkIBBAQBBAQQABAIABAI数字电视标准42字节到m比特符号变换、两位MSB差分编码示意图字节到m位符号变换差分编码Bk＝bqIkQk映射q个比特(bq－1～b0)IQ来自卷积交织8Ak＝MSB16QAM时，q＝232QAM时，q＝364QAM时，q＝4128QAM时，q＝5256QAM时，q＝6数字电视标准4316QAM星座图11011100110101000IQ001000110000000111011100111111100110010001010111IkQk＝0031－1－1－33IkQk＝10IkQk＝01IkQk＝11－3数字电视标准4432QAM星座图1011110011100101010110001101101010010000IQ000100011000100001010011100000000010001111001110001111