现代广播电视发送技术课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,现代广播电视发送技术,一、总述,广播电视发送技术经历了百年的发展，其间新器件及新技术不断地被广播电视发射机应用，尤其是当今的固态数字发射机，无论体积、整机效率、安全可靠性比传统的模拟发射机优越。,固态数字发射机整机结构由发射单元、激励器、输出滤波器及监测四大模块组成。与模拟发射机相比具有新的技术特点。,电视数字发射机框图,1.技术要点,(1)射频功率单元,所用的放大有源器件已由大功率双极性晶体管，场效应管替代真空电子管。尤其是场效应管应用相当普遍。,积木插件式射频功率放大模块。其优点有利于规模生产，并减小停播率。,射频功率放大采用功率合成技术,射频功率单元采用微带功率放大电路,(2)激励器,是数字发射机的核心，将数据流(MPEG-2 TS、音频数据流、业务数据)处理为小功率等级的射频数字调制信号。,所涉及的技术包括：,载波发生器(国外产品使用频率合成器)、信道编码、载波数字调制、上变频及小功率射频放大。,作为业务，其中还有条件接收的加密处理。,(3)输出滤波器,安装在发射机与天线之间，用于抑制带外分量，防止对邻频产生干扰。,其结构为带通滤波器,(4)监测,监测包括两个含义：监测发射机运行状态和监视发射机输出信号的质量。,监测发射机运行状态。如输出功率，放大器件工作电流、电压、温度等。,监视发射机输出信号的质量。作为数字发射机与模拟截然不同。它是监视数据流，如湿视MPEG-2 TS。监测仪给出的是问题显示。为能判断故障，对之相应的数据流结构要明了、清楚。,二、射频功率放大技术,1.概述,射频功率放大是任何类型发射机必备的。对于较大功率级的发射机，要求在满足输出功率下，尽量地提高整机效率。就是说：射频功率放大技术是围绕着如何提高整机效率而发展。如采用C、D类放大器(提高放大器件的能量转换放效率)、功率合成技术(小功率合成大功率)、使用场效应晶体管(电压器件比电流器件节能)等,2.射频放大器件,射频放大器件是射频功率放大的核心。将直流能量转换为交变能量，故称之为“能量转换器“。对整机效率的提高起着决定性作用。,真空电子管、晶体管(双极性晶体管、场效应管，又称之为固态器件)可充当射频放大器件。何谓固态发射机，是指由晶体管作为射频放大器件的发射机。,固态器件,固态器件中的双极性晶体管、场效应管工作驱动(激励)方式不同：,双极性晶体管(指NPN晶体管)是以电流驱动，称为电流器件。,场效应管是以电压驱动，称为电压器件。,电压器件仅需提高一定的电压驱动而不需要驱动功率，显然优于电流器件。这就是当今射频放大器件采用场效应管的原因。当然使用时也有不足之处，可采取措施给于克服。,场效应管,场效应有：绝缘栅场效应管MOSFET，VMOSFET，LDMOS（Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor）即横向扩散金属氧化物半导体。,特点,(1)输入阻抗高，驱动电平低。,(2),线性范围宽，动态范围大。,(3)安全工作区域宽,(4)热稳定性好。,(5)MOS场效应高频功率管高频特性好，开关速度快，,(6)MOS场效应可以采用串联或者多级并联的结构形式工作，以获得较大的输出功率。,LDMOS（Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor）即横向扩散金属氧化物半导体。与双极型晶体管相比,LDMOS管的增益更高，LDMOS管的增益可达14dB以上；LDMOS能经受住高于双极型晶体管3倍的驻波比；因为具有高数值的瞬时峰值功率，能承受输入信号的过激励和峰均比(PARR)较大的数字信号，；LDMOS增益曲线较平滑并且允许多载波数字信号放大且失真较小；LDMOS晶体管具有较好的温度特性温度系数是负数，因此可以防止热耗散的影响；这种温度稳定性允许幅值变化只有0.1dB。,最新的LDMOS FET 能够覆盖整个UHF波段。也就是说，一个功放模块在不需调整的情况下在UHF波段的任一频率下运行，但是并不是所有称之为“宽带”的功率放大器工作在整个UHF波段，原因是牺牲增益以满足带宽。,成都新光微波工程有限责任公司设计的数字电视发射机中功率放大器全部采用LDMOS FET。分为激励和主放大电路。其中激励部分为宽带功率放大器，其工作频段在470MHz860MHz，工作状态为类，增益大于10dB；末级采用最新的LDMOS FET器件，及平衡放大电路结构，增益大于10dB，交调抑制小于55dB，噪声功率密度大于130dBc/Hz。经过优化和调试，满足系统要求。在单频道发射时采用AB类放大，但在宽带多频道发射时，采用A类放大。,3.射频放大器件工作状态,射频放大器件工作状态是指：,当外界条件，即交流激励电压、直流馈电(指双极性晶体管基极直流偏置、集电极直流电压，场效应管直流栅压偏置、漏极直流电压)馈至相应电极及负载(指双极性晶体管集电极负载、场效应管漏极负载)确定后，放大器件输出电流的状况。,工作状态影响输出功率、放大器件的能量转换效率及输出信号线性。故正确选择工作状态是件很重要的工作。,选择射频放大器件工作状态,1.选择工作状态前题：,激励信号类型，有正弦等幅信号及幅度调制信号。其中：,正弦等幅信号适于载波发生器输出的载波放大、调频激励器输出的频率调制信号放大。电视激励器输出的MPSK数字调制信号放大。,幅度调制信号适于电视激励器输出的MASK、MQAM数字调制信号。,激励信号幅度,低幅度(小信号)，即电压放大,高幅度(大信号)，即功率放大,正弦等幅信号放大选择工作状态,小信号下，考虑输出电压尽量高，而不必追求高转换效率。选用A类(甲类)，临界放大状态。,大信号下，输出功率高的考虑是必要的，但这时转换效率的高低引起的后果突出。例如达到10kW的输出功率，转换效率仅有50%，那直流供给功率将是20kW，其中10kW功率将被损耗在放大器件上。还需要散热。若转换效率提高到80%，这时直流供给功率将下降为12.5kW。其中仅有2.5kW功率损耗。这不是一举二得，何乐而不为之。选用C类(丙类)、临界放大状态；或D类(戍类)实质是开关状态。,幅度调制信号放大选择工作状态,幅度调制信号放大应将包络不失真放大做为前题，否则既使达到输出功率、转换效率高，可是幅度调制信号失真，影响质量岂不无用。,小信号放大，选用甲类，其满制度包络峰值点处于临界状态。,大信号放大，在确保包络不失真放大前题下尽量作到输出功率及转换效率高选用工作状态。通常选用AB类，其满制度包络峰值点处于临界状态。,4.固态射频功率放大电路,双极性晶体管射频功率放大电路,场效应晶体管射频功率放大电路,输入电路：,采用阻抗变换网络将放大器件输入阻抗变换为输入端联接电馈特性阻抗Zc。实现阻抗匹配，达到最大限度的传输效率。,输出电路：,采用阻抗变换网络将放大器输出负载变换为放大器件所需要的最佳负载值，使放大器件在输入激励值下输出不失真的最大交流功率，或最高能量转换效率。,射频信号是利用传输线传送，同轴电缆应用广泛。为使负载获取到最大功率的条件是负载值应等于传输线的特性阻抗,Zc,，否则会向信号源反射能量.。称者为匹配而后者为失配。用传输线负载端的反射损失(又可用反射系数,p,或驻波比,s,)描述失配。三者之间的关系为：,反射损失=20lg1/,p,(dB)(4-17),驻波比,s,=1+,p/,1-,p,(4-18),反射系数,p,=U反射/U入射 (4-19),如,p,=0.1 s=1.22 反射损失=20(dB),p,=1 s=反射损失=0(dB)负载端短路或开路,p,=0 s=1 反射损失=(dB)负载等于传线特性阻抗Zc,当传输处于失配时，导致如下后果,.(1)负载获得功率减小，其值为,PL,=,PMAX,(1-,p2,)。对于大功率传输损失不可低估。式中,PMAX,为匹配下负载获得的最大功率值,(2)传输线击穿电压降低，容易击穿电缆。,当反射系数,p,较大时，形成电压驻波，在电压最大处造成同轴电缆击穿或以空气为介质的同轴馈管内外导体之间打火。,(3)传输线损耗加大,总之，阻抗失配，传输线间的电压为驻波状态。失配越严重，最大电压偏离匹配状态值越大，损耗加大。鉴于以上各点射频功率放大器输入端与连接传输线之间呈现匹配状态至关重要，尤其大功率下。尽管有源器件工作处于最佳状态，放大器输出也不会获得最大功率。这是因为放大器输入端所获得的功率因失配会减小。,直流馈电电路,采用并联馈电路，提供放大器件工作所需的偏置(基极、栅极)、直流电压(集电极、漏极)。,要求采用的电路直流通路下，阻隔输入交流激励信号，输出交流信号不串入直流电源。,阻抗变换网络,阻抗变换网络型式,谐振式-倒L型、T型及,型,。,非谐振式-传输变压器,实现：,采用集总参数和分布参数结合的微带电路。,5.功率合成技术,(1)功率合成是指N个(N2)等同的功率放大器，其输出利用合成网络实现输出功率,P,相加，获取,N P,输出功率。为了实现功率合成，需要分配网络将前级供给的功率等分于各晶体管功率放大器，作为输入信号功率。除此之外，放大器输入端电压的相位也要满足要求。分配网络与合成网络互为可逆网络，即两种网络的结构形式是相同的，仅是输入、输出端接法倒置。,(2)功率合成增益等于组成功率合成的单级功率放大器增益,(3)获取N,P,的条件是分配与合成网络必采用同一型式网络，,功率合成应用范围：,1.利用多支低功率固态功放器件组成功率放大器，获取较高功率输出,2.为实现幅度调制波线性放大，可用低功率固态功放器件，工作于线性区域，借用功率合成，输出功率较大的线性功率。,3.组成积木式固态发射机,4.实现多部发射机共用一套天线与馈线系统，这时将合成网络称为双工器、多工器。,分配/合成网络类型,1.传输线变压器合成与分配网络,2.3dB定向耦合器功率合成与分配,信号源馈给端口1，端口2(耦合端)及端口4(直通端)获取U2超前U4相位900 的等同电压。其值等于0.707U1。为确保端口3(隔离端)为零电压，信号源内阻抗、其它端口所接电阻值应等于3dB定向耦合器特性阻抗Zc，通常选取Zc=50，其原因是考虑端口1联接的同轴电缆的特性阻抗为50。,3dB定向耦合电缆线，简称双绞心电缆，,3dB定向耦合器构的功率合成放大电路,3.,1/4波长传输线分配/合成网络,1/4波长传输线阻抗变换器而构成的同相分配原理图，,其镜像电路为,1/4波长传输线阻抗变换器而构成的同相合成。,300W功率模块,1.2kW功率放大器,三、数字电视激励器,地面数字电视标准,国际标准：美国的,ATSC,标准，属单载波。欧州的,DVB,T,标准，属多载波。,中国的标准：上海交大的,ADTB,T,标准，属单载波。北京清华的,DMB,T,标准，属多载波。,需要解决的问题,(1),足够好的接收性能，在室内采用简单、小型和低增益天线实现稳 定接收，对于移动用户在较强的静态和动态多径的环境中，仍能够稳定收视电视节目。为达到以上目的岛需要解决抗动态多径干扰、频率选择性衰落。,(2)在8MHz带宽内提供高质量高清晰电视节目(HDTV)要解决高速码流传输(20Mbit/s 的净荷码率),(3)高度灵活的操作模式，系统能够支持固定、便携、步行、手持或移动接收。,(4)易于和其它媒介或服务器接口，支持多节目/业务，能够通过分级调制得到分级服务，具有交互性。,(5)高度灵活的频率规划和覆盖区域，能够使用单频网SFN 和同频道覆盖扩展/缝隙填充。,(6)系统应允许多种成本价格的接收机使用,ADTBT特点,ADTB,T,具有低的接收门限,低的接收门限有利于频谱规划、增加覆盖范围、减小发射功率、降低电磁污染、提高接收可靠度和保证接收效果,高码率,(29Mbps),高码率,(23Mbps),中码率,(11Mbps),低码率,(5.5Mbps),ADTB-T -83dBm24dBuv-87dBm20dBuv -94dBm13dBuv -98dBm9dBuv,ATSC,无,-84dBm23dBuv,无 无,DVB-T -76dBm31dBuv -80dBm27dBuv -86dBm21dBuv -91dBm16dBuv,ADTB-T系统由于采用单载波4OQAM调制、解调技术和优质的图像编码技术，在高速运动的环境下，能实时非视距传输高质量图像。,单载波4OQAM 多载波COFDM 802.11b 扩频通信,有效发射 高 低 高 高,功率,传输容量 大 较大 随距离拉长 小,而下降,接收门限 低 高 高 低,抗干扰能力 强 较强 差 差,传输距离 远且非视距 较远 短距离视距 视距,传输质量 高 较高 差不保证稳定 差,质量,1.结构,(1)DVB-T系统,(2),ADTB-T系统,2.技术参数,(1)ADTV-T,参数项目 内容及指标,发射频率,470MHz800MHz（8MHz步进）。12401300MHZ,发射功率,5W、10W、30W可选调（可根据应用环境、传输半径调整 功率，减少不必要的电磁辐射。）车载式SZ1C-1600F：510W面板可调便携式SZ1B-1800F：2001w 可选,射频带宽,8MHz,调制方式,单载波调制4OQAM,压缩方式,MPEG-2,信源输入接口,模拟接口。发射设备本身携带MPEG-2编码板，可进行模拟视音频的编码。ASI接口，可以外接专业编码器。支持MPEG-2、MPEG-4、AVS、H.264等多种编解码方式视频 BNC 音频 卡侬接口，BNC接口（可选）模拟视频复合信号、音频双声道、,ASI-TS流,发射信噪比,35dB，,频率稳定度,110-6,编码速率,5.5Mbps；11Mbps；23Mbps;,加密功能,可选,外形尺寸,便携式SZ-1：背包式车载式SZ-1：2U标准机箱,R&S Sx800型激励器(DVB-T),技术参数,TS流输入,符合EN 50083 ASI接口标准，支持不含RS码的188/204包和含RS码的204包,调制和信道编码,调制载波模式(FFT)：2k，4k，8k,内纠错码率(FEC)：1/2，2/3，3/4，5/6，7/8,保护间隔：1/4，1/8，1/16，1/32,调制方式：QPSK，16QAM，64QAM,等级调制参数：Alpha=1，2，4,交织深度,带宽：5MHz，6MHz，7MHz，8MHz,TPS信号：TVB-T或TVB-H,中频(IF)输出,中心频率：30MHz-40MHz,信号电平：如0dBm -20 dBm,信号稳定性：0.5dB 1kHz,I/Q幅度平衡误差：0.05%,I/Q相位误差：40dB,频肩：52Db 4.2MHz,杂波：52dB,反射损耗：55dB,性能术语,内纠错码率(FEC),：,表示FEC纠错能力。数值越大，如7/8比2/3纠错能力弱，但净负荷数据量多。详情见相关知识,保护间隔：,在有效码元段之间 填充的时间段，以解决多径干扰。其时间为码元的1/4，1/8，1/16，1/32。填充内容为有效码元段的第1个码元。,交织深度,即在交织时，打乱传送数码顺序的程度。,MER(Modulation Error Ratio)调制误差比,MER和EVM测量相同的量，如果星座图已知，则这两个测量之间很容易地转换。用简化比值表达时，MER等于EVM的平方再乘以星座图的峰值/均值功率比。MER与BER之间的关系见图,64 QAM前维特比 BER与MER之间的关系,当MER为：,24dB(64QAM),30dB(256QAM)，BER迅速上升，直至出现“数字悬崖”接收机不能正常解调。,3.技术要点,围绕地面数字电视传输中抗干扰性能，尤其是移动接收中的多径干扰，高质量地传输，地面数字电视技术要点，或者说各种标的技术创新点体现在：,帧结构,信道估算,信道编码(EFC,+交织,),数字信号载波调制(映射、MQAM),DMB-T技术要点,将数据检测与信道估计分别对待，对数据检测，采用了频谱效率高、抗多径干扰能力强；适用宽带信号传输的多载波OFDM调制方式；,对于信道估计，在时域采用了已知的周期伪随机PN(Pseudorandom Number)序别作为参考信号；,其中创新技术-时域信号处理与频域信号相处理，可同时发挥数字信号在时域和频域同处理的特点；,依据多媒体业务和移动接收的服务要求设计纠错编码和交织编码；,多层分组乘积码，采用最新的Turbo算解码，以获取最大的接收信道容量的传输性能。,ADTB-T技术要点是：,基于单载波M-OQAM 调制的时域技术。,独特的帧结构，可进行简洁、高效的数据结构能够迅速、可靠地实现系统同步，并迅速、可靠地进行信道估计。,采用TPC(Turbo Product Code)先进的信道编码。可作到编码效率高，8/9编码效率可将16QAM调制的门限由16dB降为12.7dB，而不需要提高调制度。TPC编码不存在误码平层，故减少额外的如RS编码。同时TPC编码硬件复杂低，适用于高数据率传输。,采用4OQAM、16OQAM、32OQAM低阶调制。由于OQAM低阶调制映射对应的数据星座点之间的距离较大，带来接收机能够有效的降低信号判决门限。在单载波调制存有的低峰均比(相对于多载波的高峰均比)，可进一步再降低信号峰均比。对于发射机的较大功率单元可不添显置非线性校正。,结合接收终端抗干扰技术，突破了单载波数字电视移动接收/发射的技术瓶颈，以获取最大的接收信道容量的传输性能。,基于双导频及已知序列的同步技术,改进均衡接收技术,实现ADTB-T单载波单频网时，可完全不依赖包括GPS在内的外部时钟信足，实现大范围单频网组网。,(1)帧结构,帧结构中的“帧”的引入源于模拟电视中的视频帧，即将连续图像分为一帧一帧画面传送。在数字电视，作为连续的数据流可分割一段一段数据流，进行连续传送，即借用视频信号帧的概念组织数据传输，作为一段数据流可作为一帧传送，于是应生出数据帧结构。,帧结构具有的格式对信号传送中的抗干扰起着重要作用，故而不同的数字地面视传输方式，如DVB-T、DMB-T、ABTV-T、CMMB等，都在寻求各自具有独立的帧结构。也就是说：帧结构是不同的。,DVB-T帧结构,DVB-T采用每帧68个OFDM符号组成，持续期为TF。每4帧组成一个超帧。每一个符号由一组持续时间为Ts的载波组成。Ts 持续时间内由持续时间Ts有用数据和持续时间保护间隔两部分组成。,一个OFDM帧的符号数为 0-67。所有符号均含有数据及参考信息。除此还包括：分散导频单元、连续导,频载波及TPS导频。,ADTV-T帧结构,数据帧包括：帧头(确知信息)、加强保护的系统信息及经高效编码保护的数据息。,国际中：帧格式中帧头(595字符-78.7ms)、帧体(36个符号的系统信息+3744个符号的数据符号=3780个符号-500s)。在保证传输效率下又能提高抗信道动态衰落的能力。,(2)信道估算,顾名思义：信道估算指对信道干扰的探测。在传输信息中插入数据，依据该数据的传输状态对传输系统参数进行修正。从而提高系统的抗干扰性。各种标准采用不同方式的信道估算，是他们的亮点之一。,DVB-T信道估算,导频及TPS信号,导频作用,OFDM系统中，导频信号是时间、频率二维的。以OFDM符号分布于不同的时间和载波频率上。为了提高估计的精度，插入连续、分散布两种类型导频。导频的数量是估计精度和系统复杂度的折中。导频信号之间的间隔取决于信道的相干时间利和相干带宽。时域上导频的间隔应小于相干时间；频域上，导频的间隔应小于相干带宽。,连续导频作用是向接收端提供同步和相位误差估值信息。以恒定数目分散每个OFDM 符导内。2k下模式45个，8k模式177个。在每个符号中具体载波位置是随机的，但排列是相同的。接收机预知其规律。为保证接收到可靠的导频信号，采用高电平载波幅度的BPSK调制。即用4/3的电平调制在载波的实轴。,散布导频的作用是提供关于信道特性的信息，即信道估计。如频率选择性衰落、时间选择性衰落及干扰的动态情况。,以上导频的加入可帮助接收机快速同步和准确解调。但降低了载波使用效率。,传输参数信令TPS,传输参数信令TPS是与信道编码和调制参数密切相关。在2k模式中，一个OFDM符号内在17个载波上传输17次相同内容的一“1”比特调制信息。采用的符号电平为1的DBPSK方法调制在载波的实部。在一帧内，68个符号的同一对应位置上的68个比特构成一个TPS块，因而一帧内有相同信息内容的17个TPS块。,TPS传输参数信令有：星座图类型、分层信息、保护间隔、卷积编码率、模式以及超帧内的帧号(4帧构成一个超帧)等。,ADTV-T信道估算,基于双导频及已知序列的同步技术,双导频信号仅占0.2Db信号功率，作用是信道特别恶劣下，进行载波及时钟恢复。,利用序列良好的自相关性分离多径传输的各个载波的相位差，以便计算选取。,(3)信道编码,必要性,在实际的通信系统设计中，不仅要关心有效性，还同样关心可靠性问题，即每一次传输过程能否在接收端得到正确的码元恢复。码元通过信道传输，由于信道的干扰和噪声无法避免，其码元差错概率完全不可避免。因此，一个完整、实用的通信系统通常都包含信道编码和解码。鉴于视频信号在传输前经过高度压缩以降低码率，故而传输错误会对最后的图象恢复产生极大的影响，因此信道编码的性能显得尤为重要。,信道,编码类型,码元差错控制的基本方式可以粗分为两大类，一类是反馈方式，包括反馈重发（ARQ）、信息反馈（IRQ）和混合纠错（HEC）等方式，其基本特征是信道编码构造简单，需要反馈信道；另一类称为前向纠错（Forward Error Correction，FEC）方式，所谓“前向”，是指解码器根据码元的规律性自行纠正错误。其优点是单向传输，不需要反馈，纠错迅速，缺点是纠错码的构造复杂，编码效率较低。在未来的多媒体广播通信网络中，用户上行信息和某些数据量小、对传输错误非常敏感的多媒体服务可以采用反馈方式；而网络的主要服务方式视频广播通信，由于自身的特殊性只能采用FEC 方式。,FEC纠错码型,根据检验码元与信息码元之间的关系，可以分为分组码和卷积码两大类。,若本码组的检验码元仅与本码组的信息码元有关，而与其它码组的信息码元无关，则称这类码为分组码。若本码组的检验码元不仅和本码组的信息码元相关，而且还和与本码组相邻的前、后若干码组的信息码元也有约束关系，则这类码称为卷积码。,在数字地面电视传输中常用的 FEC 纠错码有：,RS 码、卷积码,TPC(Turbo Product Code)码,Trubo 码,BCH码,LDPC 码,但在数字地面电视中采取“级联编码”，在提高数码传输可靠性下，减轻解码器电路结构的复杂性。,“级联编码”指系统的差错控制由几种纠错方式组合而成。如外码(针对数据包)、内码(针对比特)及交识。,RS码,RS码(,Reed Solomon,)里德-罗索罗门码,属于线性分组码,在一个(,n,，,k),RS 码中，输入信号分成,m k,比特一组，每组包括,k,个符号，每个符号由,m,个比特组成。,n,为RS码长，,k,肖为输入码长，,n-k,为填入的纠错码长。如(,24,，,20)。,RS码是无线通讯中常用的EFC码型,卷积码,RS(,n.k,)线性分组码，组中的(,n-k,)个校验元仅与本组的,k,个信息有关，而与其他各组码元无关。而卷积码中组中的(,n,0,-k,0,)个校验元不仅与本值的,k,0,个信息元有关，而且还与前面各时刻输入至编码器的信息组有关。,其特点：卷积码中每组的信息位,k,0,和码长,n,0,，通常比分组码的,k.n,要小。,见动画,Turbo码,Turbo码为并行级联卷积码。其编码器见下图：,BCH 码,属于循环码，是一种分组的系统码。用,n，k,表示。,k,位为信息码元(字)，,n,为BCH码位(字)，,r,=n-k 为添加监督码元(字)。,循环码由其码组长度,n,及生成多项式,g(D),决定。,g(D),是一个能除尽Dn-1的,n-k,阶多项式。阶数低于,n,并能被,g(D),除尽的一组多项式就是一个,n，k,循环码。,LDPC 码,LDPC(Low-Density Parity-Check Code)低密度奇偶校验码。为线性分组前向纠错码，具有较大的灵活性及可获取较低的误码。,因相对应的校验矩阵中包含绝大多数的0，而仅有极少数1而得名。,LDPC,码是一种线性分组码，编码前的信息比特数为,m,，编码后的总比特数为,n,，增加的校验比特数为,k,，其中,k,=,n-m，,此时对于规则的LDPC码，可记为(,n,)。,称该行的行重，即每行有,个1；,称该列的列重，即每列有,个1；,如H,1,为(12,3,6)LDPC码的校验矩阵。,其中，,TPC码,(Turbo Product Code),TPC码即Turbo乘积码。它是Turbo码的子码拓展到另一类型的线性分组码。即由分组码串行级联构造的Turbo码。实质是将分组码进行串行级联，并采用分组交织构成的级联码。其特点：,可以做到高码率、接近信道容量时仍可保证有效的的传输数字信号。,分组Turbo码只需要使用简单的行、列交织器(块交识)，有助于简化交识器结构。,可用于宽带传输,其解码器带来的延时可通过将多个子解码器并行而大幅度减小。,TPC码为块状码，需要由2-3个子码构成，下面以两个线性分组的二维乘积码为例，说明TPC构造。,2维TPC码,C,=C,1,C,2,其中C,1,(,n,1,k,1,d,min1,),C,2,(,n,2,k,2,d,min2,)可如下获得 C,把(K1,K2,)信息比特放入一矩阵中,使用行编码器C1对K2行进行编码，得到K2行，n1列的矩阵,使用行偏编码器C2对n1行进行编码，得到n2行，n1列的矩阵,鉴于串行级联编码，,不能同时进行。最后,C(n,k,d),分别为,C,=n1,n2,k,=k1,k2,dk,=dmin1,dmin2,交织编码,大多数编码都是基于信道差错满足统计独立的特性设计的，但实际信道往往是突发错误和随机错误并存的组合信道，在这些信道中直接使用纠随机错误码效果不好,交织技术是一种时间/频率扩展技术，它把信道错误的相关度减小，在交织度足够大时，就把突发错误离散成随机错误，为正确译码创造了更好的条件。,在发射端对数据流实施码元交织，即将传输码元的排序打乱，而接收端再将打乱的，恢复成正常排序。以从而将连续的突变错误离散为随机性错误，大大提高纠错能力。常用交织编码有：,分组交织,卷积交织,突发错误离散成随机错误，,分组交织,分组交织又称矩阵交织或块交织，如图6-31所示，编码后的码字序列被按行填入一个大小为,n m,的矩阵，矩阵填满以后，再以列发出。,动画1,卷积交织,与矩阵交织不同，卷积交织器不需要将编码序列分组，是一种连续工作的交织器，且比矩阵交织更为有效。,动画2,DVB-T,信道编码特点,DVB-T采用的信道编码采用：频谱成形随机化、基于RS码编码的前向纠错(FEC)及卷积交织。,ADTV-T信道编码,采用TPC(Turbo Product Code)先进的信道编码。可作到编码效率高，8/9编码效率可将16QAM调制的门限由16dB降为12.7dB，而不需要提高调制度。TPC编码不存在误码平层，故减少额外的如RS编码。同时TPC编码硬件复杂低，适用于高数据率传输。,DMB-T,信道编码特点,在DMB-T(我国地面数字电视标标)采用 BCH+QC-LDPC级联编码。,(3)数字载波调制,单载波调制,即将传输的数据调制在一个载波频率上，其带宽占据8MHz。,ATSC标准采用8VSB，其中8代表调制方式为8ASK(8个电平的幅度键控)，VSB指采用残留边带传输(兼容模拟地面电视传输标准)。,ADTV-T采用4OQAM、16OQAM、32OQAM 低阶调制。带双导频的双边带传输。,多载波,OFDM调制,是把高速率的数据流拆分成一些在若干子载波上同时传输的低速数据流，在并行子载波中用较低的数据速率来增加信号的持续时间，从而降低多径造成的相对色散时间量。由于可在相继的OFDM信号间插入足够长的保护间距，因而几乎完全可消除符号间干扰（ISI）。,DVB-T，DMB-T采用,多载波,OFDM调制,依据子载波数目分为以下三种模式：,2k(1750)带宽2MHz,4k(3850)带宽4MHz,8k(7610)带宽8MHZ,至于具体选择哪一种参数，除了上述因素外，还要考虑移动性、网络规划灵活性等。,每个符号之间插入长度的保护间隔，大于最大时延扩展，这样一个符号的多径分量就不会对下一个符号造成干扰。,/Ts值小，信息传输损失小，大则可抵抑较长延时的多径干扰。,OFDM工作模式,在移动性能方面，在 2k 模式下提供非常好的移动性能，明显好于 8k 模式。在网络规划方面，很大的地理区域只被单一频率覆盖从而构成单频率网络(SFN)。,但 2k 模式的符号持续时间和相应的保护间隔很短，这就使得网络设计者难于进行频率规划，阻碍了其在这类环境中的使用。所以，2k 模式只适合于小型单频网（SFN）。,8K 模式更适合于构成一个大范围的 SFN,4k 模式是在移动性能和网络规划灵活性方面一个很好的折中。,欧洲 DVB-T 原来只有2K 和 8k 模式，日本 ISDB-T 和欧洲后来的 DVB-H 在原来 2k 和 8k 的基础上增加了4k模式。我国 DMB-T 系统采用了 4k模式，更好地兼顾移动和网络规划。,OFDM 传输技术优点,抗多径干扰,支持移动接收,构建单频网 SFN，易于频率规划,陡峭（高效）的频谱，好的频谱掩模,便于信道估计，易于实现频域均衡,灵活的频谱应用,有效的实现技术，利用 FFT 算法用单载波调制实现 OFDM。,易于实现天线分集和 MIMO 系统,OFDM传输技术存在的问题,对频率偏移和相位噪声敏感,峰均功率比(PAPR)值高,插入循环前缀保护间隔降低约 10 的传输有效码率,每个子载波采用MQAM(幅度-相位调制)。,QAM幅度-相位调制,1.,星座图,QAM可用正交调制的方法产生，即 I(t)同相分量、Q(t)正交分量的叠加。其合成信号通常用矢量图表示，而把合成信号矢量端点的分布图称为星座图。将传输数据放置在星座图上的对应位置称之映射。通过星座图的观察可以判断调制信号质量。,MQAM星座图,IQ位信号分析,IQ星座图是信号经过QAM调制后信号矢量端点的分布图。通过对信号1Q分量的测量就可以画出。通过对信号星座图测量，可以检验幅值和相位。,数字调制系统的星座图显示的图形相当于矢量仪中矢量显示。即星座图标出了符号（调制信号）在接收机里的着陆点。并给出着陆点的允许偏离范围和判决边界。由于矢量显示（幅度和相位）故可以利用矢量点阵列的形状来判断和确定传输系统或传输通道中故障和失真的严重程度。可判断振荡品器相位抖动、IQ幅度不平衡、IQ正交错误等。,噪声误差(相位抖动),IQ正交误差,指I、Q信号之间的相位差偏离900。使得星座图由方形变为或菱形。,IQ幅度不平衡,即同相分量和正交分量间存有增益差，使得星座图由方形变为或矩形。,OQAM,偏置正交幅度调制,(Offset Quadrate Amplitude Modulation,OQAM)方式。,地面广播模式有64OQAM、16OQAM和4OQAM三种。称之低阶OQAM。,OQAM的调制方式使得信号在时间上和相位上对称，时钟恢复和载波恢复相互独立并可以在极端的信道特性下迅速、可靠地获得。,由于OQAM低阶调制映射对应的数据星座点之间的距离较大，带来接收机能够有效的降低信号判决门限。在单载波调制存有的低峰均比(相对于多载波的高峰均比)，可进一步再降低信号峰均比。,OQAM相比QAM而言，在I、Q两个正交的调制相位上，其中一路延迟了半个bit的保持时间，这样I、Q两路就不会同时发生相位的反转，从理论而言，效果是一样的。但是，OQAM对射频的功率 放大器的要求会低一些,TCM,网格编码调制,(Trellis-Coded Modulation,TCM),带限信道的网格编玛是将调制和编码作为一个整体考虑，不去彼比分离。这种两者的结合即为TCM。,它将码率为m/m,+,1的卷积码的每一码段映射为2,m,+1,个调制信号集中的一个信号。这时调制信号和卷积码可看是网格码。,TCM编码调测制器原理图,TCM优势,在相同的信息传输速率、带宽和信号功率条件下，编码调制信号的自由欧氏距离大大超出未编码调制号之间的最小欧氏距离，从而获得可观的增益。,虽然引入可控的编码冗余以降低误码率，但是编码冗余是通过扩展信号集实现的，从而避免了带宽的扩展和频带利用率的降低。,其特征为；,在星座图使用的信号点数目要大于相同数据速率下使用调制格式所需的信号点数。其中多余信号点可作为不牺性带宽下的前向纠不了的见余,三、单频网,1.广播电视覆盖,扩大覆盖范围的途径有三种：,差转方式(Distribute Translator)，,同频转发(On Channel Repeater,OCR)方式,单频组网(Single Frequency Network，SFN)。,差转方式,2.,差转方式又称无线中继，是指接收前站发射的射频调制信号，经过频率变换，在一个新的频率范围发射。,ADTV-T 采用,SZ1Z-1900中继图像传输系统。,。,无线移动,SZ1Z-1900中继图像传输系统实现了Ts流的直接输入、输出，无需二次编解码，在保持高质量图像的同时，解决了盲区的困扰。,用户要求传输距离较远时，或要求全市、区覆盖时就要求中间架设中继的设备，以满足要求。直放式的中继器架设困难，极易环路自激，固定频道的变频器所做的中继设备使用起来很不方便。对于不同的用户要订多种不同的中继器，为此采用一种可变频道的中继器。,输入/输出频率 可在600800MHZ 频带内按8MHZ带宽任意调整,亦可在12601300MHZ 频带内任意调整，使用RS232控制,接收天线,低噪放,下行馈线,变频中继器,功放,上行馈线,发射天线,供电,行馈线,单频组网,单频网是多发射站(机)用同一个频道、同一时间发送同一个节目的传输方式。,通过采用类似于蜂窝网的方式，以增加覆盖范围。,实现单频网的条件：,单频网需达到频率，时间，比特(码元)同步等三个同步。,单频网存有的潜在问题,：,多部发射机构建的单频网，其覆盖区域会产生重叠。增大覆盖与改善覆盖重叠区的接收效果无法兼顾。,同步可靠性,组网协调,地面数字电视单频网系统,同步实现,(1)频率同步主要由GPS实现，一般GPS参考时钟的稳定度可以达到1E-12量级；失锁24小时内频率稳定度仍可达到1E-10以上。(2)时间同步由SFN适配器和GPS共同完成，GPS提供精确的1PPS脉冲，发送端SFN适配器对输入的TS流进行巨帧处理（MIP），接收端解出MIP，从而实现时间同步的要求。要求相邻发射站之间的距离有一定限制。(3)码元同步通过SFN适配器实现。为保证系统的可靠运行须再热备份一套GPS时钟和SFN适配器（PT5779），同时增加报警设备。,单频网适配器,设置适配器的原因：,将GPS的标准时间和标准频率插入到传输码流(TS)流中。,向8k模式的8个帧或2k模式的32个帧的整数倍构成的巨级帧里面插入一个巨型帧初始包时间标签(MIP)。,MIP可以插入到一个巨型帧的任何位置，通过指针来确定位置。,提供从主前端，主发射站到分发射机的透明传输；,传输和接收适配器实现相反的转换功能分配；网络所产生的最大延迟须小于1秒，这样才能保证后面的同步系统实现同步。,最常用的网络适配器ASI-ATM、ASI-RF转换器,MPEG2再复用器,过滤并复用来自不同信号源的节目：卫星、SDH、编码器、视频复用器等；,插入数字电视业务信息（SI）；,对某些或全部频道进行加扰；,最后将传输流送入单频网适配器，进入DVB-T调制器。,单频网调制器,除基本任务之外，还要完成以下任务：,将插入的MIP包中的STS同步的时间标识与局部的进行比较，计算出单频网同步的需要的额外时间，对网络传输时间进行补偿；,提供从网络适配器到天线的固定时延，位于不同发射塔的不同发射机的调制器的时钟必须同步，根据单频网的要求，