第8章-数字电视标准要点课件.ppt

1、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/T 17700-1999，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

2、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 8DVB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(Elementary Stream)和传送流TS(Transport Stream)。 数字电视标准 99MPEG-2

3、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(Program Specific Information)基础上，补充规定了一系列服务信息SI(Service Information)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） SISI信息是用来描述信息是用来描述传送系统传送系统，传送内容传送内容和和广播

4、广播数据流时间表数据流时间表等的数据，是补充等的数据，是补充MPEG-2MPEG-2中中PSIPSI的附加数据的附加数据. . PSIPSI中的信息基本上都是与当前码流相关，即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它们所涉及的内容都与当前码流中的部分信息相关；而相关；而SISI信息可以包括不在当前码流中的一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解更多的其他服务数字电视标准 13业务信息（业务信息（SI） (1)业务描述表业务描述表SDT： (2)业务群关联表（业务群关联

5、表（BAT）： (3)事件信息表（事件信息表（EIT）：(4) ) 运行状态表（运行状态表（RSTRST）：。：。 (5) 5) 时间日程表（时间日程表（TDTTDT）：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头端系统每隔一定周期将重复传送SISI信信息，对于最高速率为息，对于最高速率为100Mb/s100Mb/s的传送流而的传送流而言，重复传送言，重复传送SISI信息的最小间隔为信息的最小间隔为25ms25ms。这样，对于新开机的用户，在很短的时这样，对于新开机的用户，在很短的时间内，就可以接收到间内，就可以接收到SISI，构成，构成EPGEPG所需的所需的各项条款

6、。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 DVB标准标准 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

7、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1112 GHz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38.1 Mb/s。 (2) DVB-C：用于8 MHz数字有线电视系统，与DVB-S兼容， 传输层的数码率最大为38.1 Mb/s。 (3) DVB-T：用于6 MHz、7 MHz、8 MHz地面数字电视系统，传输层的数码率最大为24 Mb/s。 数字电视标准 ( 4 ) D V B - C S ： 用 于 数 字 卫 星 共 用 天 线 电 视 系 统（SMATV），由DVB-C和DVB-S改变

8、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/RCTNIP： 用于交互电视回传信道。 数字电视标准 1 DVB-S的信道编码与调制的信道编码与调制 DVB-S是1994年12月由ETSI(European Telecommunications Standards Institute，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： 我国将使用范围扩展到了C波段

9、（46 GHz）固定卫星业务中的相应业务； DVB-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 DVB-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 1. 复用适配和能量扩散复用适配和能量扩散 在DVB-S中

10、，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 2. 外码编码、交织和成帧外码编码、交织和成帧 外码编码是截短的RS(204，188，t8)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 帧结构203 BPRBS周期1503 B(c)204字

11、节(a)Sync 1 B 187 BSync 1 R 187 B Sync 2R 187 BSync 8 R 187 B Sync 1 R 187 B(b)Sync 1 R 187 BRS 16 B Sync 8 R 187 BRS 16 B204字节Sync 1Sync 2203 BSync 8203 BSync 1203 B(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 3. 内编码、基带成形和调制内编码、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

12、的纠错能力。 数字电视标准 （2，1，7）基本卷积码电路数字电视标准 收缩卷积码的几种类型：数字电视标准 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 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 为保证可靠接收，DVB-S采用了调制效率较低、抗干

13、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 DVB-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

14、望取代DVB-S。数字电视标准 2 DVB-C的信道编码与调制的信道编码与调制 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GYT170-2001。 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 有线数字电视广播系统的特点包括： 传输信道的带宽窄（8 MHz）； 信号电平高，接收端最小输入信号在100 mVp-p以上； 传输信道质

15、量好，光缆和电缆内的信号不易受到外来干扰。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。 可用于SDTV，也可用于HDTV数字电视标准 DVB-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Sync 1反转和随机化RS编码(204,188)8卷积交织器I128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I128符号到字节映射m差

16、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 1. 字节到符号的映射字节到符号的映射 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 符号 Zb1b0b7b6b5b4b3b2MSB自交织器输出(字节)字节 Vb7b6b3b2b1b0b7b6b5b4b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b

17、5b4b3b2b1b0LSB字节 V1字节 V2符号 Z1符号 Z2符号 Z3至差分编码器(6 b 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6 b，分成两路，每路为3 b。 I轴和Q轴各自为3 b，构成1，3，5，7的8电平，符号映射时将3 B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 2. 调制调制映射后的符号的最高两比特要进行差分编码(Differential Code)。差分由下面的布尔表达式给出： 1111kkkkkkkkkkkkkkkkkkIBBAQBBAQQABAIABAI数字电

18、视标准 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BkbqIkQk映射q个比特(bq1 b0)IQ来自卷积交织8AkMSB16QAM时，q232QAM时，q364QAM时，q4128QAM时，q5256QAM时，q6数字电视标准 16QAM星座图 11011100110101000IQ001000110000000111011100111111100110010001010111IkQk00311133IkQk10IkQk01IkQk113数字电视标准 32QAM星座图 101111001110010 101011000110110 1010010000IQ00

19、0100011000100 001010011100000 0000100011110011100011111 1110111100110111101011110011000100001001 011010101001011 01111011101133551135IkQk00IkQk01IkQk10IkQk1135156数字电视标准 64QAM星座图 101100 101110100110 100100101101 101111100111 100101101001 101011100011 100001101000 101010 100010 100000001000 0010010011

20、01 001100001010001011 001111001110000010000011 000111000110000000000001000101000100010000010010 011010011000010001010011011011011001010101 010111011111011101010100 010110 011110 011100110100 110101 110001 110000110110 110111 110011 110010111110 111111111011 111010111100 111101111001 111000IQ11357357

21、 3 1 5 7 7135IkQk00IkQk01IkQk10IkQk11数字电视标准 46 3. 基带成形基带成形 仍采用平方根升余弦滚降滤波器，滚降系数0.15. 4. QAM调制调制字节到m位符号变换差分编码Bk bqIkQk映射q个比特(bq1 b0)IQ来自卷积交织8AkMSB16QAM时，q232QAM时，q364QAM时，q4128QAM时，q5256QAM时，q6数字电视标准 3 DVB-T的信道编码与调制的信道编码与调制 DVB-T是1997年8月由ETSI(欧洲电信标准学会)制定的， 标准编号为ETS 300 744。DVB-T的信道编码和调制系统方框图中前4个方框与DVB

22、-S是相同的，信道编码也采用RS（204，188，t8）外编码和删余卷积内编码，内编码可根据需要采用不同的编码率(R1278)。 数字电视标准 DVB设备接口标准设备接口标准 1. ASI(Asynchronous Serial Interface, 异步串行接口异步串行接口) ASI采用270 Mbs的固定连接速率，适用于电缆传输和光缆传输。在用于电缆传输时，采用BNC连接器。 BNC电缆连接器必须连接到每段电缆的两端。BNC电缆连接器由一根中心针、一个外套和卡座组成。数字电视标准 2. SPI(Synchronous Parallel Interface, 同步并行口同步并行口) SPI是

23、以ITU-R BT656-2为基础制定的， 用于较短距离的信号连接。有11对信号线：8对数据信号线，1对时钟信号线，1对包同步信号线，1对数据有效信号线。信号采用LVDS电平。数字电视标准 3 SSI（Synchronous Serial Interface，同步串行口） SSI可以看作做了并/串转换的SPI的扩展，传输介质可以是电缆或光缆。数字电视标准 中国数字电视地面传播系统标准 数字地面广播系统是国家广播电视技术体系的重要组成部分。 2006年8月，数字电视特别工作组制定了数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制（地面数字电视多媒体广播 DTMB) 2007年8月1日正式强制实施。

24、数字电视标准 DTMB支持高清，标清，多媒体数据广播等多种业务，适用室内外，支持固定、移动等多种接收方式，支持大范围广播覆盖的多频和单频组网方式。 DTMB兼容了基于时域同步的单、多载波调制技术，采用先进的前向纠错编码技术，具有系统同步快，接收灵敏度高，抗多径衰落能力强，频谱利用率高，可扩展功能多等先进性能。 DTMB充分应用了近几年中国取得的原创性成果和自主知识产权。数字电视标准 DTMB标准规定了在UHF,VHF频段中，每8MHz频带内，数字电视地面广播的帧结构，信道编码，调制方式。 DTMB根据不同的应用环境和业务要求，提供了多种工作模式。数字电视标准 54 DTMB系统框架数字电视标准

25、 55随机化（扰码） 扰码用一个伪随机序列与原数据进行模2加 扰码限制连0和连1的长度，改善码定时恢复的质量，是信号频谱弥散而保持稳定，改善帧同步和自适应均衡等系统功能。 DTMB标准采用了15阶的m序列作为数据扰码，生成多项式：G(x)=1+x14+x15,该扰码采用线性反馈一位寄存器产生。数字电视标准 56前向纠错编码 DTMB的前向纠错编码外码BCH码，内码LDPC码 DTMB采用BCH（762，752）码，其目的是，匹配数据率，降低系统误码平层 LDPC码是目前性能优异的线性纠错编码，其性能接近香农极限。 DTMB根据不同应用需求，提高3种码率的前向纠错编码（FEC)，其码率分别是：0

26、.4，0.6，0.8。数字电视标准 57外码BCH(762，752)内码LDPC(7493，3048)LDPC(7493，4572)LDPC(7493，6096)FEC编码框图数字电视标准 58符号卷积交织 DTMBDTMB有两种模式：有两种模式：1 1、模式、模式1 1：B=52B=52，M=240M=240符号，交织解交织总延迟为符号，交织解交织总延迟为170170个个信号帧；信号帧；2 2、模式、模式2 2：B=52B=52，M=720M=720符号，交织解交织总延迟为符号，交织解交织总延迟为510510个个信号帧信号帧数字电视标准 59星座映射 DTMB标准包含以下几种符号映射关系：

27、64QAM，32QAM，16QAM，4QAM，4QAM-NR数字电视标准 604QAM-NR 4QAM-NR映射方式是在4QAM符号映射之前增加NR准正交编码映射以得到一定的编码增益。数字电视标准 61 4QAM与4QAM-NR应用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和32QAM应用于中码率服务业务的需要，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率的服务需求 32QAM和64QAM应用于高码率服务业务的需求，可以同时支持高清晰度电视和多路标准清晰度电视的广播，兼顾高档用户和普通用户的服务需求。数字

28、电视标准 62 为每个信号帧提供解调和解码信息，包括符号星座映射模式，LDPC编码效率，交织模式，帧体信息模式等，用6bits表述，并采用扩频方式传输。系统信息数字电视标准 63复帧结构复帧结构1 1 信号帧：是系统帧结构的基本单元，一个信号信号帧：是系统帧结构的基本单元，一个信号帧由帧头和帧体组成。帧由帧头和帧体组成。 帧头由帧头由PNPN序列构成，有序列构成，有3 3种选项：种选项： PN420(420PN420(420个符号个符号),),可提供可提供55.6us55.6us保护间隔，保护间隔，适合在城市范围内组建区域性单频网适合在城市范围内组建区域性单频网 PN595(595PN595(

29、595个符号），可提供个符号），可提供78.7us78.7us保护间隔保护间隔 PN945(945PN945(945个符号）个符号）, ,可提供可提供125us125us保护间隔，保护间隔，适合组建全国性大范围单频网。适合组建全国性大范围单频网。 在不同帧头模式下，帧体的长度不变，包含在不同帧头模式下，帧体的长度不变，包含37803780个符号，均含有整数个个符号，均含有整数个MPEGMPEG包。包。数字电视标准 64 帧体包含有系统信息和数据帧体包含有系统信息和数据 系统信息：提供必要的解调和解码信息，包括符号映系统信息：提供必要的解调和解码信息，包括符号映射方式，射方式，LDPCLDPC编

30、码的码率，交织模式信息，帧体信编码的码率，交织模式信息，帧体信息模式等。息模式等。 帧体模式：帧体模式：C=1C=1模式模式(0000(0000），），C=3780C=3780模式模式(1111)(1111)数字电视标准 65复帧结构复帧结构2 2 、超帧：时间长度为、超帧：时间长度为125ms,8125ms,8个超帧为个超帧为1s1s，在不同的，在不同的帧头模式下，超帧分别由帧头模式下，超帧分别由225225，216216，200200个信号帧组个信号帧组成。成。3 3、分帧：一个分帧时间长度为、分帧：一个分帧时间长度为1min1min，包含，包含480480个超帧个超帧4 4、日帧：由、日

31、帧：由14401440个分帧构成，时间为个分帧构成，时间为24h,24h,在选定的参在选定的参考时间，日帧被复位，开始一个新的日帧。考时间，日帧被复位，开始一个新的日帧。数字电视标准 66数字电视标准 67基带后处理基带后处理 基带后处理的目的：使信号具有更陡峭的带外基带后处理的目的：使信号具有更陡峭的带外衰减，不会对邻频道带来干扰。衰减，不会对邻频道带来干扰。 DTMBDTMB采用平方根升余弦滤波器进行基带脉冲成采用平方根升余弦滤波器进行基带脉冲成形，滚降系数为形，滚降系数为0.05.0.05.数字电视标准 68参数定义前向纠错编码（7488，3008）（7488，4512）（7488，60

32、19）星座映射64QAM,32QAM 16QAM 4QAM 4QAM-NR时域卷积交织短交织 B=52，M=240 长交织B=52 M=720帧头长度PN420 PN595 PN945系统信息长度36个符号 4QAM映射帧体长度4200 4375 4725个符号信号带宽7.56MHz基带净荷数据率4.813-32.486Mbit/s数字电视标准 69DTMB的技术特点 具有统一带宽（7.56MHz），统一传输码率（7.56Ms/s），统一定时时钟（7.56MHz），统一系统信息，统一帧结构 使用能快速同步和高效信道估计与均衡的PN序列帧头 使用先进的信道编码 抗衰落的系统信息保护。 支持单载波和多载波调制两种模式适应中国地域广阔，人口众多，各地广播需求变化大的特点 支持单频网运用