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数字电视的信道编码和数字调制

二、数字电视中广泛应用的几种调制概述

[日期:2007-10-15] 来源:  作者:张传轮 顾国光 [字体: ]

    目前数字视频广播DVB主要分成以下三个领域:

    第一,卫星数字视频广播

    1977年国际电信联盟在“无线电规则”中确定了卫星广播业务的地理区域,到了1979年世界无线电行政大会WARC对卫星广播业务划出6个下行线使用频道,即L、S、Ku、Ka、Q、E波段。而实际应用定点卫星转播,主要是C波段,其上行频段是5.925~6.425GHz,下行频段为3.7~4.2GHz,由于该波段的电磁波受气象因素(雨、雪、云)影响较小,利于保证24小时内信道畅通;另一个实用频道是处于Ku波段,其下行频段为11.7~12.2GHz,上行频段是12.75~18.1GHz。我国的卫视频道均处于该二个波段。卫视接收设备经天线、高放、变频后输出的中频在国际上统一为950~1450MHz,有800MHz带宽,采用截短RS码(204、188),即1个字节同步头、187个字节数据信号,还有16个字节Rs码,能错纠t=8个字节。

    数字卫视系统采用QPSK调制方式,并运用卷积码和截短Rs码级联的误码保护方法,视频信号采用MPEG-2压缩编码,传送码流为固定长度的数据包,内含1个字节的同步字和187个数据字节,图6中展示了数据包的结构。

    卫星数字视频广播的特点是可用频段宽,覆盖面积大,并可直接服务到户,为此限制卫星转发器的发射功率,提高抗干扰性和可靠性是系统设计的主要目标。

  第二,有线电视数字视频广播DVB—C

  鉴于有线电视信号是在同轴电缆或在光纤内传送,所以射频功率的利用率最佳,加上它是一个封闭体系,很少受外界干扰,所以信噪比可以提得高,当然长距离传输中各种失配所引起的回波干扰必须加以考虑。鉴于DVB—C是利用目前的模拟电视频道,相对而言带宽较窄,但信道信噪比高,所以欧洲广播联盟EBU等组织倾向于使用多电平QAM调制方式,而ATSC建议用16VSB调制。

  第三,地面数字视频广播DVB—T

  由于DVB—T的电磁波直接在地球周界传送,特别是地物和地貌对电波产生明显的影响,尤其是多路径于扰,使得同一信息通过不同渠道而传送到同一副接收天线,其时延根据测试约在-4~+30μs之间,这种重复信号少则4~6路多至10~20路,形成层层重影,对数字信号而言引起严重码间干扰。即使提高发射功率也无法降低误码率,因此抗多路径干扰成为地面广播中首要考虑的问题,很多人通过研究倾向于采用正交频分复用OFDM技术,它把一个高速率的串行数据转换成上千个低速的不同载频的独立码流,以这种多载波并行传输来替代串行脉冲序列,由于每个子信道的频带很窄,所以有效地防止由多路径传输引起的频率选择性衰落。当然为了提高传输的可靠性,仍需采用截短Rs码(204、188)作为外码,以信息率可变卷积码作为内码。而美国根据他们的分析与实验,仍然采用残留边带调制,当然在系统中同样采用RS码、格状编码、交织,并引入自适应均衡技术用以对抗多径衰落,能有效地消除码间干扰,目前美国采用8电平VSB来传送HDTV电视信号,其实际的频谱利用率可达到5.3,而且调制方案实施简单,并有长期成熟经验,在表1中列举了三种调制方法的带宽效率,单位为bps/Hz,其含义是每赫芝中能传送的位数,而表2中可看出三种调制技术实施中的难易和应用地区。

    1.QPSK调制和卫视发射系统

    模拟基带信号去调制正弦载波时往往去控制振幅频率相位,分别叫做调幅AM、调频FM、调相PMo同样经过纠错、交织、卷积的脉冲序列的基带信号,也不宜在信道中进行长距离传输,也要进行调制,也把这些数码信号去控制正弦载波的振幅、频率和相位中的一个参量或两个参量,用以控制振幅的称为振幅键控ASK,控制频率的叫做频率键控FSK,控制相位的谓之相位键控PSK。

    相位键控有绝对调相和差分调相之分。以未调波的相位为基准的调制称为绝对调相PSK。现以二进制绝对调相为例,设码元为“1”时已调载波相位和未调载波的相位同相,而码元为“0”时两者的相位差为180°。如果把基带信号B(t)与载波Uc(t)一起送到乘法器,则乘法器输出是绝对调相的已调波。图7中展示了绝对调相的有关波形,不难看出,在输出波形中无载波成分,信号能量的利用率高,其频带和数字调幅波相等,并未扩展额外的带宽,体现了它的优越性。

    正交相移键控QPSK有两个调相器,首先把载波发生器所产生的载波分成两路,一路是正弦载波,另一路是余弦载波,即两路载波相移90°,然后分别进行相位键控,正弦载波的相位调制器输出的已调波电压uA(t)的相位为0和π弧度,而余弦载波的相位调制器B输出的已调波UB(t)的相位分别是π/2和-π/2,它们均分别对应于基带信号中的“0”和“l”,显而易见,在QPSK中把双相变成四相,并且相邻相位均相差90°,谓之正交,为了适应双相变成四相,必须使数字基带脉冲序列B(t)也进行串并转换,使一个脉冲序列变成两个脉冲序列,即奇次码元BA(t)组成的脉冲序列和偶次码元BR(t)组成的脉冲序列如图8所示。同一时刻并行传送BA(t)和BB(t)各一个码元,谓之位对,显然位对的四种组合(11、10、00、01)对应于正交调相器输出的四种相位,对应于脉冲序列BA(t)的“1”、

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  bucuo   (啊一 ,今 14:40 )
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