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数字电视的信道编码和数字调制

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


“0”的相位调制器uA(t)的相位分别S“0”和“π”,而对应于脉冲序列BB(t)的“1”、“O”的相应调制器B输出信号UB(t)的相位是π/2和-π/

2。由此可见,当BA(t)为“l”时UA(t)的相位为0,与其对应的B日(t)的码元也是“1”,则uB(t)的相位为霄/2,所以由UA(t)和uB(t)合成的相量U。(t)的相角等于π/4,其对应的位对是1、l;这样四种不同组合的位对与正交调相器输出信号U0(t)的相位一一对应,即

    (1、1)→π/4,    (0、1)→3π/4,

    (O、0)→3π/4,    (1、O)→-π/4。

    在图8(b)中也表明了四相调制信号的相量图,也称为星座图,所以正交相移键控也写成四相键控调制。
 

    图9中展示了QPSK调制的原理框图,为把正交键控信号分成四个信号,应有一个副载波中心频率ωc,而各有一个固定的相角,取决于数字输入信号,若用下式来表示QPSK信号式中Es可理解为单位符号的平均能量,TS指符号宽度,它等于二倍的位时钟周期,但每个信号的固定相位分别是0、π/2π、3π/2,用此合成的两个信号分别用I信号以及与其正交的Q信号来表示。按此扩大也可写成M—PSK,M=2、4、6、8…当M=2时即BPSK,M=4时即QPSK综上所述,在卫视发射系统对数据流处理 理可含有以下步骤,即

  一传送用于能量扩散的随机化处理,并进行复用适配;

  一采用截短Rs码(204、188)进行外编码

  一进行卷积交织处理;

  一采用截短卷积码作为内编码

  一形成适合于调制的基带信号;

  一实施QPSK调制

  图lO中展示了卫视发射系统功能框图,卫视广播星载转发器的主载波功率大约在Xx瓦到300瓦左右,当无视频调制时,信号功率频谱集中在载频或某几个根谱线,从而会导致对地面共用频道上其他信息载体的干扰,所以常采用能量扩散技术来避免这类干扰。

    我国地方台的数字卫视信号,信源编码采用I、B、P帧,数据率可变2~15Mbps,图像分辨率可调704/576、544/576、480/576、480/280、352/28 8,视频标准为IsO/IECl3818,音频标准为ISO/IECl 1172。信道编码的输入码流符合MPEG-2传送格式,采用RS编码(204、188)、卷积交织深度为12,信息率可变1/2、2/3、3/4、5/6、7/8,约束长度N=7,使用QPSK调制,带宽效率为2bps/Hz。发射端的数码率可达216Mbps,当把信号压缩到6MHz带宽内传送时即使考虑到带宽效率,平均数据压缩比应不低于18。我国地方卫视台租用转发器频带为7MHz,所以尚有1MHz的带宽用于传送其他信息,也为未来高清晰度数字电视留出一定空间。




    2.多电平正交幅度调制M—QAM

    正交幅度调制振幅调制和相位调制相结合的一种调制方法,在相同的频带宽度内能传送较高的数码率,其带宽效率可达到5~6,但它对信道的载噪比有较高的要求,很符合有线电视的特色。一个m电平的正交幅度调制有m2个信号状态,在有线数字电视传输时倾向于32QAM、64QAM,也采用更高电平的QAM如256QAM。国际上一些公司已生产出解调QAM的芯片,如ST公司的STV0197、Philips公司的TDA8048H等,当然QAM调制系统中也采用Rs码(204、188)、卷积和格状编码以及交织用于信道编码。

    QAM调制器由串并转换后,分成两路加到两个D/A变换器,再把输出信号分别送到各自的乘法器,其中一个乘法器还引入副载波sinωct信号,而另一个乘法器引入与其正交的副载波COSωct,由两个乘法器输出加到一个线性加法器后混合输出,接收时再进行逆处理,图12中展示了QAM调制解调处理的组成框图。

    在HDTv实验方案中曾经采用16QAM,其实施方案有两种,一种方案是采用双路四电平转换来直接形成正交调幅,而另一种使用叠加法,把两路QPSK调制信号按电乎差6dB的方式叠加而成,图13中展示了直接正交调制法的16QAM调制器的示意框图,其中4电平调幅器可用环形调制器,而LPF是突起滚降低通滤波器

    在16QAM调制中,串行数据以4b为一组输入,经串并变换后,以2b为小单元分别加到两个2/4电平转换器,再分别送入振幅调制器I、II,同时加到振幅调制器是二个时差90℃的正弦副载频,由此组合成I信号和Q信号,再通过线性加法器合成为16QAM信号(图13),经2—4电平转换后,可得到四个电平,即

    -1、  -3、  +1、  +3

    则调制器I输出的是 而调制器II输出的是

    经线性相加后形成了16种不同电平,并组成16QAM星座图。

    若用一般形式来表示M—QAM信号,则可写成 
  式中EMIn是具有最低振幅的信号能量,ai和bi一对独立的整数,它由星座图上的位置来选择对于16一QAM而言,{ai、bi}所显示的空间矩阵是



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  bucuo   (啊一 ,今 14:40 )
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