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91. 美国 ATSC 系统的传输帧结构如何组织的 ?
美国 ATSC 数据帧结构如下图所示,与传统的模拟电视的行、场和帧概念类似,ATSC
的数据传输也分为段、场和帧,一帧也是由奇偶两场组成。
每段数据由段同步(4 个符号二进制)和828 个数据符号(187Byte 数据包加上 FEC
开销)组成,段同步以二进制方式传送,这个段同步同时还表示 MPEG TS 包的起始同步
字节,段同步的4 个符号不进行纠错编码和交织处理。828 个数据符号用 3bit 表示,即 8
电平信号传送,如下图所示,这样在每一段中可以传送 828 ×3=2484 bit 数据。
每场数据由 313 个数据段组成,两个数据场组成一个数据帧,长度为48.4ms。数据场
的第一个数据段包括数据场同步和接收机中均衡器所需的训练序列,它们由一个 511 位符
号和3 个 63 位符号的二进制 PN 序列组成,其中3 个相邻的63 位 PN 序列的极性从一
场到另一场发生改变,从中提供奇偶场识别信息。与数据段同步一样,数据场同步也不做纠
错编码和交织处理。
92. 美国 ATSC 采用了哪种 FEC 方案 ?
美国ATSC 8-VSB 系统发端组成框图如下图所示,包括数据随机化(能量扩散)、RS 纠
错码、数据交织、网格编码、多路复用、导频插入、8VSB 调制和RF 上变换等功能模块。
MPEG2 TS 流首先经过能量扩散处理,以便于时钟恢复和降低对其它频道的干扰,随
后送给 FEC 部分,ATSC 的 FEC 采用了 RS码和网格编码(TCM)串行级联纠错编码。
外码RS码为 RS(208,188,t=10),可纠 10字节误码,其本原域(Primitive)生成多项式(Galois
域)为 G(256) = x8 + x4 + x3 + x2 + 1。外交织采用了卷积交织方式,交织深度为52 RS 块,
相当于 1/6数据场(4ms)。内码采用了 2/3 码率的网格编码(TCM), 即1 输入比特经 R =
1/2 卷积编码后变为 2 bit,另 1 输入bit 经预编码后仍输出 1 bit。内交织的网格编码交织
采用了 12 个相同的网格编码和预编码器进行交织。
FEC 纠错编码后的数据经过复接、插入导频和 8VSB 调制后,进行RF 上变换,然后
发射出去。
93. 美国 ATSC 8VSB 频谱如何 ?
ATSC 系统采用了 8 电平的残留边带调制(VSB),是一种抑制载波的调幅方式,去
掉了大部分的下边带,在边带上有归一的均方根升余弦成形滤波器形成的 620kHz 的过渡
区,如下图所示。
在距离下边带边沿 310kHz 处插入一个导频信号,即在同步信号和数据基带信号上叠
加一个数字直流(DC)电平(1.25),提供高稳定度和高精度的导频信号,用于接收机恢复发
端抑制掉的载波信号。导频信号位于同频道模拟 NTSC 信号的残留边带区域内,不会对
NTSC 产生同频道干扰。导频信号的功率使总信号功率增加了 0.3dB。
94. 美国 ATSC 8-VSB 调制信号产生的方法 ?
产生 8-VSB 调制信号的方法有:
(1) 滤波器
(2) 移相法
(3) OQAM 法
残留边带调制(Vestigial Sideband Modulation,VSB)是一种高度成熟的模拟调幅技术,
是一种意在减少脉冲幅度调制(Pulse Amplitude Modulation,PAM)信号频谱冗余度的调制
方法,其传统的实现技术有滤波器法和移相法。
但自从美国 ATSC 数字电视标准采用了数字 8-VSB 调制方式后,极大地促进了 VSB
实现技术的研究,其中之一是借用 OQAM 数字调制技术去实现 VSB 调制。从星座图上看,
双边带的OQAM 是一个两维的星座,有 I 轴和 Q 轴,而单边带的 VSB 调制是一维星座,
只有 I 轴。因此,要用 OQAM 调制方法去实现数字 VSB 调制,需要解决的问题是在什
么条件下使 OQAM 调制和 VSB 调制等效,使得最后输出的调制星座只有一维的 I轴。
OQAM 是一种实数序列 {ak} 的调制方法,它把 {ak} 分为偶数和奇数子序列:{a2k}
和 {a2k+1},然后用不同时延的实数值脉冲成形滤波器 g(t) 去正交调制,就得到 OQAM。
前人已经从数学上证明了当两个子序列的“交替”延时 0 τ 选择为特殊的
2 0
τ = Tc 时,
OQAM 将成为 VSB 的形式,即在此特殊情况下,OQAM 调制就是 VSB 调制。感兴趣的
读者请参阅 Philliph Schniter,“On VSB Modulation”。
95. 清华 DMB-T TDS-OFDM 传输帧结构是怎样安排的 ?
清华 DMB-T 系统基于 TDS-OFDM 技术,其物理信道帧结构如图所示,采用了一种与
自然时间同步的多层复帧结构。
首先,由时域帧头(PN 序列)和帧体(IDFT 数据块)组成信号帧,在帧头中含有被编
码的唯一的帧地址。帧同步和帧体的基带符号率相同,规定为7.56MSps。帧同步信号采用
沃尔什编码的随机序列,以实现多基站识别。帧同步包含前同步、PN 序列和后同步。帧同
步采用BPSK 调制以得到稳定的同步。对于TDS-OFDM 来说,PN 同步序列既作为帧同步,
又作为OFDM 的保护间隔的部分或全部。有2 种可选的PN 序列长度,即 OFDM 保护间
隔大小为DFT 块大小的1/4、1/9。帧体的基带信号是一个正交频分复用(OFDM)块。IDFT
块有3780 个符号(子载波)并持续500us,相邻子载波间隔为 2kHz,每个子载波符号采用
QPSK、16QAM 和均匀或非均匀64QAM 映射。
之后,由若干信号帧与一个控制帧组成帧群。控制帧可用于传输信令、系统信息和短消
息等,也可用于支持双向交互,以及用于对传输信道进行物理层加密等等,为系统的扩展应
用预留了空间。帧群的时间长度为125ms,8 个帧群恰为1 秒,这样便于与定时系统(如
GPS)校准时间,而且系统每秒钟正好传送整数个MPEG2 TS 包。
然后480 个帧群组成一个超帧,时间长度为1 分钟,超帧中的每一个帧群由帧群号唯一
识别,它也被编码于每个信号帧中。
最后,由1440 个超帧组成一个日帧(超帧群),其时间长度为 24 小时,恰为1 个日历
日,周期重复。在选定时间,物理信道帧结构被复位并开始一个新的日帧。
这样一种与自然时间同步的分层帧结构,可以在物理层为单频网提供与TS 流对应的秒
同步时钟,便于单频组网;也可以与按日历日为周期的广播节目表相配合,便于进行定时接
收;也有利于未来系统的功能扩展,如双向交互和定位功能等。对于手持便携接收机,这是
一个重要的特性,是适应未来数字电视广播系统应用需求而在物理层做出的安排,这将有利
于使未来系统更加安全可靠。
96. 清华 DMB-T 采用了什么FEC 技术 ?
清华 DMB-T 前向纠错编码采用串联式分层级联纠错码,可采用迭代解码,应用于多优
先级多媒体码流模式和无优先级码流模式。
前向纠错编码的外码采用里德-所罗门RS(208,188)码,它是RS(255, 233)分组
码的截短码。RS(208,188) 有188 字节信息、20 字节校验字节,可以纠正10 个字节的传输
误码。
为了减少内码纠错产生的连续误码的影响,在内码和外码之间插入了卷积交织编码。
卷积交织器是以8 位字节为单位的。卷积交织码的交织宽度(支路)B=52、交织深度(延
迟缓存器) M=24。此时,传输系统交织/去交织对的总时延为63648 个字节,相当于306
个 RS(208, 188)分组码。
前向纠错编码的内码采用循环系统卷积码(recursive systematic convolutional code,
RSC)和串行级联循环系统卷卷积码。卷积码的母码为1/2 码率的循环系统卷积码。实际使
用的卷积码分别通过对母码增信删余或串联,相应地得到2/3、4/9 和8/9 码率的内码。
1/2 码率的母码有 8 个状态,其分子、分母生成多项式分别为:
3
G1 (x) = 1+ x + x (分子:15Octal)
2 3
2 G (x) = 1+ x + x (分母:13Octal)
针对地面无线广播信道的时域和频域选择衰落特性,本协议在时域和频域都进行符号
交织编码。时域交织编码是在多个信号帧之间进行的,而频域交织编码是在每个信号帧之内
进行的。
时域交织采用基于星座符号的卷积交织编码,其中变量B 表示交织宽度(支路),变量
M 表示交织深度(延迟缓存器)。交织/去交织对的总时延为M×(B-1)×B bytes。取决于应
用情况,本协议的时域交织编码器有4 种工作模式:
???模模ê:£B = ,£M = 0符符号,不进行时域交织编码£
??模模ê:£B=5,£M=48符符号,交?解解交织总延迟?34个个信号帧£
??模模ê:£B=5,£M=240符符号,交?解解交织总延迟?85个个信号帧£
??模模ê:£B=5,£M=720符符号,交?解解交织总延迟?170个个信号帧?
频率交织器,或帧内交织器是符号方式的块交织,块交织大小等óOFDM载载波数量?
频域交织编码是根据一定的映射表进行的?
97.清清? DMB-T主主要系统参数如o?£
[upload=jpg未未命?.jpg]UploadFile/2008-5/2008528160223238.jpg[/upload]
98.清清?DMB-T有有哪里创新之′?£
清华大学数字电视传输技术研发中心提出了地面数字多媒ì电电视广播传输标×
£DMB-))方案,该方案采用自主原创的时域同步正交频分复用£TDS-OFD))技术,ó
有多项基础性发明。与国际现有的数字电视地面传输标准比较,具有多项鲜明的应用特点?
较好的整体性能和清晰的自主知识产权。其采用以下几项主要技术£
(1)时时域同步的正交多载波技术。地面宽带无线传输的最大困难在于多径引起的频率?
择性衰落£OFDM技技术则在对抗频率选择性衰落方面具有独特的优势。然而,子载波间μ
正交性对同步提出严格的要求。欧洲采用全频域处理方式形成其核心技术——编码μOFDM
£COFD))技术,由于其系统同步和信道估计互为条?需需用复杂的迭代算法和强功率同2
导频等技术措施。?TDS-OFDM通通过时域和频域混合处理,简单方便地实现了快速码字2
获和稳健的同步跟踪,形成了与欧、日多载波技术不同的自主核心技术?
(2)保保护间隔μPN填填充技术。为了在多径时延扩散信道中避免码间串扰£DVB采采用á
循环前缀填充μOFDM保保护间?使使其传输的效率有所损失?DMB-T发发明了基óPN序序列à
频技术的高保护同步传输技术,并用其填3OFDM保保护间?使使系统的频谱利用效率提?
10,,并ó20dB以以上同步保护增益?
(3)快快速信道估计技术。针对现有地面数字电视传输标准的信道估计迭代过程较长(ò
次有效参数估计约D 1.024m))的不足£DMB-T发发明了新μTDS-OFDM信信道估计技ê通í
过正交相关和付立叶变换实现快速信道估计(一次有效参数估计约D0.6m)),提高了系í
移动接收性能?
(4)前前向纠错编码与相位映射相结合的纠错技术。针对采用多载2COFDM技技术的信?
比门限相?VSB单单载波技术较差的现实£ DMB-T发发明了一种新的系统级联纠错内码和×
小欧氏距离最大化映射技ê使使采用多载波技术的系统信噪比门限获μ10以以上的改善?
(5)与与自然时间同步的帧结构?DMB-T传传输协议设计了与绝对时间同步的复帧结1方·
便自动唤醒功能设?达达到省电目μ支支持便携接收;与绝对时间同步机制有利于单频网同2
发送信号的功能控?使êDMB-T单单频网同步设备比国际现有标准的同类设备更容易实现?
(6)系系统信息传送?DMB-T传传输协议为每一个长?50μ|S信信息数据的信号帧设定了?
特地址的帧í方方便数据信息的识别和分离,具有融合多业务广播的技术基′故故称“多媒ì/
电视广播”。该帧识别功能还将为“双向互动”系统提供同步体系?
99.清清?DMB-T解解码专用芯片如o?£
200年年清?DMB-方方案专用芯片首次研发成功以来,又经过了两次产业化改进流片?
200年?月月成功地试生产了实?DMB-接接收系统的“中视一号?(LGS-82222-A1)芯芯片£2004
?月月底教育部组织了技术鉴定会,认为“中视一号”是国内首创的、实现产业化的高清ê
字电视地面传输专用芯片?
该芯片基于自定义协议DMB-T和TDS-OFDM多载波调制技术实现的高码率单天线HDTV信号
的移动接收有创新,拥有自主知识产权,总体水平属国际先进。芯片在载噪比门限和移动性
指标方面优于国际同类产品技术。LGS-82222-A1芯片主要特点:
?? 第一款产业化的地面数字电视DMB-T信道解码专用芯片
?? 芯片高度集成设计,系统设计简便、可靠。
?? 内置10位ADC模/数转换处理,模拟信号输入直接获得数字信号。
?? 优化设计满足所有条件(冲击噪声、回声、衰减等)下最大信号允许范围
?? 支持所有DMB-T协议的固定方式和移动方式的接收应用
?? 支持单频网(SFN)和多频网(MFN)两种模式的接收设计
?? 标准 MPEG-2 TS 码流输出,并行、串行两种方式
?? 8个地址的 I2C 总线,支持快速模式(可到400 kbps)、高速模式(可到3.4 Mbps)。
?? 支持QPSK、16QAM和 64QAM 多种调制解调方式。
?? FEC 比率为4/9、2/3、8/9。
?? 保护间隔为 420 符号、945 符号。
?? 支持字节交织和时间交织(0、48、240、720符号)两种交织方式
?? 控制帧自动保护
?? 信道带宽支持 6MHz、7MHz、8MHz 三种模式
?? 信道有效带宽分别为 5.67MHz、6.615MHz、7.56MHz
?? 主要参数自动设置和检测,可以自动升级
?? 完整的误比特率和信噪比监测
?? 18μm工艺,128个管脚, LQFP封装 (20 mm x 14 mm x 1.4 mm)。
100. 清华DMB-T 协议的设备有哪些 ?
DMB-T 方案历经三次理论分析(计算机仿真、专家评估、方案论证)、三代(功能、测
试、产品化)样机研发、三代(测试、试用、产业化)专用芯片开发、三种(密集楼群地区、
中小城市、现代化都市)场地试验、三个(全国广电标委会、国家知识产权局、中国工程院)
专业部门评估等阶段,并已通报国际电联,技术已基本成熟,方案已基本定型。
到2003 年批量产业化接收芯片开发成功后,DMB-T 方案已完成三代专用芯片的开发;
同时,在DMB-T 专用芯片支持下,清华大学和长虹、熊猫、TCL、康佳、创维、海信、赛格
等8 家国内彩电领军企业,开发出DMB-T 数字电视机、机顶盒和数模一体化数字电视机;同
时吉兆、R&S、Itelco、北广等国内外主要广播设备企业已完成DMB-T 数字电视激励器、发
射机等设备的研制。DMB-T 系统除在深圳、天津大规模试验外,近期将在若干主要城市开始
试验运营。
截止到2004 年4 月份为止,清华大学DMB-T 方案的产业化成果主要有:(1)DMB-T 数
字电视激励器;(2)2003 年6 月开发成功清华大学DMB-T 第三代产业化芯片;(3)装有DMB-T
产业化芯片的数字电视机;(4)装有DMB-T 产业化芯片的移动接收机顶盒;(5)装有DMB-T
产业化芯片的数模兼容电视一体接收机;(6)DMB-T 数字发射机(含非线性校正、线性补偿、
PCR 校正等);(7)数字多媒体地面广播传输(DMB-T)单频网技术在深圳试验成功;(8)DMB-T
高清晰度数字电视(24.368Mbps)的高速移动接收试验成功。
可供选择的符合DMB-T 的发送端产业化设备主要包括:(1)北京吉兆电子有限公司的
DMB-T 激励器和发射机;(2)德国R&S 公司的激励器和发射机;(3)意大利Itelco 科技公
司的DMB-T 激励器;(4)加拿大UBS 科技公司单频网适配器;(5)北京北广电子集团有限公
司的DMB-T 激励器和发射机。
可供选择的符合DMB-T 的接收端产业化设备主要包括:(1)四川长虹电子集团有限公
司的DMB-T 机顶盒以及一体化数字电视机;(2)熊猫电子集团、TCL 集团、青岛海尔集团、
创维集团、青岛海信集团、河南安彩集团、康佳集团、深圳力合电子、清华永新电子、清华
同方、北京北广电子集团、北大青鸟华光、深圳赛格高技术投资有限公司、京东方科技集团
股份有限公司等15 家单位的高清和标清DMB-T 机顶盒,目前也陆续会有更多的终端厂家开
发、设计、生产DMB-T 接收机。
[此贴子已经被作者于2008-5-28 16:07:07编辑过]
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