移动数字电视相关技术研究(四)

2 DVB－T传输系统

　　 DVB－T传输系统框图如图4所示。

图4

　　 我们先观察发射端的信号流程。DVB-T采用COFDM调制方式，主要经过以下过程[4]：
　　 (1) 信源编码及复用。对多路数字视频/音频传输流及数据进行复用，合成多节目传输流(MPTS)。复用器的输出信号传送到DVB-T的调制器（激励器）进行信道纠错及OFDM调制。
　　 (2) 单频网适配器。该设备的作用是将来自全球定位系统(GPS)的标准频率及时间插入到数字电视传输流当中，为单频网(SFN)提供标准频率及时间信号，当采用多频网(MFN)时该设备可以省略。
　　 (3) 等级调制。从单频网适配器出来的信号被一分为二，DVB-T根据传输环境的不同，分别实行不同的信道纠错保护，一个码流可以采用较强的纠错码，利用抗干扰性强的调制方式（如QPSK），但码流速率较低；另一个码流可以采用较弱的纠错码，利用抗干扰弱的调制方式（如16QAM），码流速率较高。接收机通常接收码流速率较高的码流，内容丰富，图像质量优良；当传输信道恶化时，接收机可以转换到接收码流速率较低的码流。
　　 (4) 能量扩散。从复用器或单频网适配器出来的传输流有可能包含连续的0和1，使信号含有直流分量，造成接收解码困难，能量扩散的目的是采用随机的方法将这些连续的0或1分散开来。
　　 (5) 外码纠错。这部分纠错与DVB-C及DVB-S相同，采用Reed Solomon纠错，简称RS码。它在MPEG-2数字电视传输流188字节上，加入16个字节的冗余纠错码，构成一个204字节长度的传输流，该纠错码主要面向突发性连续错误。
　　 (6) 外交织。外交织纠错也叫Forney卷积交织，其功能是将连续的错误打散，让它们平均分布在多个188传输包码流当中，以提高外纠错码的纠错效率。
　　 (7) 内纠错码。内纠错码也称Viterbi纠错码。RS纠错码是面向188长度的传输包进行纠错的，而Viterbi纠错码是面向比特的纠错码。根据加入的冗余码长度，可以分成1/2、2/3、3/4、5/6、7/8四种。1/2具有最强的纠错码能力，但是其保护码与有用码比例为1∶1，带宽比较浪费，7/8的保护码只占有用的1/8，带宽利用率高，但是纠错能力弱。
　　 (8) 内交织编码。这里包括比特交织及字符交织两部分。比特交织是将从内纠错Viterbi编码输出的二路码流，分别按照QPSK，16QAM和64QAM的要求交织成为二路、四路及六路比特流，然后将分别含有2比特、4比特和6比特的字符映射到2k模式中的1512个载波或8k模式中的6048个载波中，再实现字符交织(Symbol Interleaving)。
　　 (9) 幅度相位映射。该功能将上面分别由2比特、4比特和6比特构成的字符，依据QPSK、160QAM和64QAM三种不同的调制方式，进行幅度和相位的映射。
　　 (10) 导频及传输参数信令插入。传输参数信令(TPS)描述了DVB-T系统的主要传输参数，它包括：2k或8k模式，QPSK、16QAM、64QAM调制方式，保护间隔，等级调制参数Alfa，内纠错Viterbi码等。导频信号(Pilots)的插入是为了方便接收机对接收信号的幅度及相位进行估算，提高接收质量。它包含连续导频信号(Continual Pilots)和离散导频信号(Scattered Pilots)。
　　 (11) OFDM调制。OFDM调制也称反向快速傅立叶变换(IFFT)，它实现了将I、Q信号向2k模式1512个载波或向8k模式的6048个载波的转换。一个时域信号可以分解成无穷多个频域信号的叠加，这一过程简单来讲就是正交频分复用调制(OFDM)，而这一过程在数学上等效为进行一个反向快速傅立叶变换。
　　 (12) 保护间隔插入。为了克服反射波的干扰以及来自多个发射机的多波效应，将每一帧最后一个字符进行重复，重复长度可以是有用字符长度的1/4、1/8、1/16和1/32，以防止由于多路反射极上造成第N-1个字符与第N个字符的重叠，这就是保护间隔。（待续）