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地面数字多媒体电视广播传输系统研究

2017-11-22 9页 doc 37KB 11阅读

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地面数字多媒体电视广播传输系统研究地面数字多媒体电视广播传输系统研究 ?论文? 地面数字多媒体电视广播传输系统研究 孙雪俊,周祖成 (清华大学 微波与数字通信国家重点实验室,北京 ###"D) !【摘要】描述地面数字多媒体电视广播传输(1)系统结构,对该系统的分层传输特性、同步性能、抗干扰 ,0.’ 性和抗多径性能进行了讨论,同时介绍了设计实现的流程。 【关键词】地面数字多媒体电视广播传输;多径;同步;分层传输 【】 "#$%&’$’AE< ;?;FG HF
地面数字多媒体电视广播传输系统研究
地面数字多媒体电视广播传输系统研究 ?论文? 地面数字多媒体电视广播传输系统研究 孙雪俊,周祖成 (清华大学 微波与数字通信国家重点实验室,北京 ###"D) !【摘要】描述地面数字多媒体电视广播传输(1)系统结构,对该系统的分层传输特性、同步性能、抗干扰 ,0.’ 性和抗多径性能进行了讨论,同时介绍了设计实现的流程。 【关键词】地面数字多媒体电视广播传输;多径;同步;分层传输 【】 "#$%&’$’AE< ;?;FG HF协议
1”并申请了职务 ,0.’ 引言 ! 发明专利。目前,该项技术已经完成了计算机仿真和 234& 在数字电视的概念提出以前,高清晰度电视的开发是以 原型机验证阶段,进入了小批量投片的实用化阶段,国内的 年代 # "模拟电视技术为基础的。数字电视的开发工作始于 一些电视机厂商已开始试用相应的芯片。在深圳举行的第二 末期,当时集成电路技术与计算机技术的发展使得将高清晰 届中国国际高新技术成果交易会上,清华大学对此项技术进 图像和高保真音响以数字技术压缩进单一模拟电视频道成 行了全面展示,得到众多专家的肯定。 为可能。 年,美国率先 推 出 数 字 电 视 广 播 标 准 ,并 经 $$% &!()’ 美国国会立法从 年开始到 年完成由模拟电视到 系统描述*$$" *##+ ! 数字电视广播的过渡。在有限带宽内传输高清晰度电视对视频、音频压缩编码 年,欧洲各国推出与美国不同的数字电视广播标 $$+ !和信道编码都提出了更高的要求,而且在地面进行传输的情 准 。从 年开始,欧洲各国相继进入由模拟电视到 ,-.!$$" 况下无线环境的各种衰落和干扰也不可避免,同时考虑到移 数字电视广播的过渡过程。动环境下的接收需求,在新一代的地面数字电视传输系统中 日本也于 年提出自己的数字电视广播 , $$ !"/(,. 必须引入无线通信的最新技术。数字电视广播和现代数字通 积极加入数字电视领域的竞赛。 信技术的结合,使得传统的电视传媒得以在通信网络的基础 中国政府有关部门在国家科委、计委和广电总局的领导 %# 下,一直跟踪国外数字电视的开发和实施工作,并在国庆 上新生。在目前各国的数字电视标准中大多采用 视频 31 054*周年庆典期间进行了数字电视广播现场试验。清华大学在综 标准 &)16 压缩和数据流标准,相关的音频压缩标准为杜比 合吸收国外已有标准优点的基础上,完全自主地开发完成了或 ,其主要的差异在于信道的传输方式上,即采 07(/&0) 用何种数字传输技术把包括图像、伴音、附加信息、纠错码和 同步信息在内的数字信息在限定信道内传送给接收机。“地 面数字多媒体电视广播传输协议 ”主要针对的也正 ,0.1’ 是信道传输的过程,它在 的带宽中传输的最大净荷 " 089 收稿日期:*###U!!U!+ 率能够达到 。66 0:;< 作者简介: “地面数字多媒体电视广播传输协议 ,0.1’”中采用了孙雪俊(),清华大学电子工程系通信 $CDU!多载波调制技术。最早 应 用 于 数 字 音 频 广 播=2 =2 ,0,0与电子系统专业博士生,研究领域包括千兆以 中,但其突出的抗多径性能使其在无线通信中得到了 & ,.多协议标记交换技术、03V( =2,01),0& 太网、日益广泛的应用,在本系统的设计中就应用了许多无线通信 技术、地面数字多媒体电视广播传输协议等,曾 领域的最新研究成果,使 的性能,尤其是在移动接收 1 ,0.’在第三届“华为杯”全国研究生电子设计竞赛中 环境下的性能有了较大的改进。 获个人第一名;系统以 信号帧为基本信息单元,信号帧 ,0.1’ =2,0 周祖成(),毕业于清华大学无线电系 !$D!U的同步头采用 阶沃尔斯()编码的伪随机 序列, + >?@方案
。%&& %& + "#$()"*$)’, 调制与编码模块框图如图 所示。 ! 表 #$%&,&( 和 $%& 的 + 编码方案比较 !"’)"*,) 信号调制 ’&() "*$%& "#$%& (外码)交织 数据 能量扩散 LMN,8L(!# ’ 9((-7:,!::)或(!75,-)(4-,5) 内码多模式卷积码- . / 格形码 格形码,&0123 码 或 85L# ’ 码(扰码)码流 (,) ,8) !/!9(-7:-77或(种模式: / (,) 75!- 交织码(4-,5) (-,6) !!发送(内码)格形码 (,) 4-5数据体 成帧 O++& &0123 码 (,) !/!8 9((-7:,!::) 保护间隔同步头 外码9((-76,!:6) 9((-75,!::) (,) 9(-7:-77 图 ! "#$%& 信号流程图 从表 ! 可以看出 "#$%& 具有很强的前向纠错能力。从 理论上来说采用 调制在接收机中的 可以平滑掉 F+# ++& " 可见,在调制和编码过程中提供了若干种可选的模式,短持续时间的各种脉冲,所以应该对时间域的脉冲干扰更为 如 外 码 选 用 高 数 据 率 的 (,) 或 高 保 护 率 的 7779 9( -:-(健壮;而高保护率的 码(,)和(,),(,)模式 9( -7:!::!75-4-5(,)等。这主要是为了对不同的数据提供不同的优先 -7:!::的交织编码也使 具有很强的抗脉冲干扰能力。#$%& "级和保护级别,达到分层传输的目的。另外,本系统支持连续 $%& 采用 F+ 正交多载波调制,使用大量子载波"#"#数据流和突发数据流的传输,也分别采用了不同的传输方 来进行数据传输,单频干扰会损害少量子载波,而丢失的数 案。例如,对于连续数据流数据交织方案为信号帧间的交织, 也具有 "#$%& 据很容易就可以通过纠错编码来纠正。所以 而对于突发数据流的交织方案为信号帧内的交织。 很强的抗单频干扰能力。 用 通 用 的 比 较 标 准 来 看 ,在 信 道 下 对 GH #$%& ’I" 的载噪比容限()为 ,而对 的载噪比 ("&* !. "6J: E$;"&* 2 3 / 系统的分层传输特性容限为 。这里利用了分层传输的思想,有两个不同的 !7J: E$ 标准清晰度电视()和高清晰度电 视 ()的 传 &&("*"*;结果,但即使是对于 来说,也具有较为突出的 & $%& "*"#; "&* ;输层次兼容问历来是各国研究的重点,美国一直以 抗噪性能。为重点,而欧洲的 则以实用化的 起步。主要有 $%& & "*("*在解决静态和动态多径干扰方面,技术采用并行 F+ "# 以下一些分层方式:信道传输及加入保护间隔的,对长短回波均有较好的消 ()只传输 信号,可由接收到的 信 !;"&* ("&* ;"&* 除作用,且对回波时延不敏感。而在通信系统中,信道估计的 的抗 (& "*号生成。这种方法的传输效率最高,但这样会使 法 在 很 大 程 度 上 决 定 了 接 收 机 乃 至 整 个 系 统 的 性 能 ,在 算干扰能力与 完全相同,对移动环境的接收很不利。;"&* 采用无线通信的设计思想来进行数字电视的传输系 "#$%& ()把 和 分别以不同的优先级别传送。这 -("&* "&* ;统的设计,无疑会对系统的抗干扰和多径性能产生很大提 种方法的核心是保证传送 ,对于 则用其它优先 (&& "*;"*升。在欧洲的 中采用的信道估计方式为频域插入导 "*$%& 比 的抗干 & & ("*"*;级单独传输。当然,这种方式可以使 频,对传输率的影响为 ,相应的信道估计算法是频域插 !7K扰能力大大提高,适合于移动接收环境。但显然传输的效率 值。在 系统中则是在时域插入序列,利用信道的冲击 "#$%& 是最低的。。高斯噪 6K响应来进行信道估计,对数据传输率的影响为 ()在 系统中 和 以复合信号的形 /"#$%& ;"&* ("&* 声和时变信道对信道估计的影响并不大,而且由于在开发设 式传输。该复合信号由基本信号和增强信号两部分组成并且 计过程中对本系统的信道估计算法投入了较多的精力,对算 分别以不同的优先级别传送,基本信号和增强信号一起可以 法进行了较多的优化与改进,所以本系统在抗多径干扰方面 产生 信号,仅用基本信号可以产生 信号。这种 "&* ("&* ;具有突出的性能,对移动接收环境尤其适用。对美国和欧洲 方法的效率稍低于只传送 信号,但是 信号的抗 & (& ;"*"*所示。- 设定的多径模型得到的相应结果如图 干扰能力比 大大提高,特别适合于移动接收环境。& ;"* (5)在 $%& 中 对 基 本 信 号 (2<=> =?@AACE =?@A(?(@5’; G’J;5’56@3@9=6 :K945;965( L=< )*+ @5<<5(@<93; (5(?(@5’ HPI 统 ,仿 真 软 件 和 ,A#5<9;=: 5<9;=:,BC $,5<9;=:#8 )**/*.系,V(5<[( FK945R V#R $345675 5(9:6 #?(@5!)’和 协同仿真软件等把 中 的 系 统 级 设 计 转 换 为5<9;= # *:.8G67R %PPXR !H%&I !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 编者小语: 现正值数字(高清晰度)电视标准征集之际(有关信息请翻阅本刊 1&&% 年第 %期 PQ页文字 ),本刊特别采集筛选出几篇与标准相关的稿 件,主要安排在第 %\U 期分别与广大读者见面,供读者学习、赏析或参考,以期对大家能够更广泛、更深刻、更全面地认识和了解当前的各种标 准及各种争论有所裨益。请感兴趣的朋友留心阅读。 另:本刊继续欢迎广大作者和读者赐稿,将自己有关高清晰度电视及其标准的研究成果或心得体会诉诸笔端,与广大同行业者交流。 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 间电视台免费,而其它数据声音广播则需专进行高清晰度数字卫星节目播放的 !" 门申请。无论收视数字电视或广播节目,都 家公司有日本 & 公司、** 公司、星星 ’())) 日本正式开播数字卫星电视节目 道 及 + 家 民 间 电 视 台 等 共 家 电 视 公 , 必须使用数字式电视机和调谐器,或使用自频 司,此外还有 # 家数据和声音广播公司。 !带数字调谐器的电视机。 !日 本 家 电 视 广 播 公 司 于 年 !" !""" 其中 &’(、)*)*) 和星星是收费 的 ,+ 家 民 #! 月正式开播数字卫星($%)广播节目。 电视技术 年第 期 总第 期!""# ! !!$
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