数字电视传输系统设计与实现方案

在有限带宽内传输高清晰度数字电视对视频、音频压缩编码和信道编码都提出了更高的要求，而且在进行地面传输的情况下无线环境的各种衰减和干扰也不可避免，同时考虑到移动环境下的接收需求，在新一代的地面数字电视传输系统中必需引入无线通信的最新技术。数字电视广播和现代数字通讯技术的结合，使得传统的电视传媒得以在通信网络的基础上新生。

清华大学在综合吸收国外已有高清晰度数字电视标准优点的基础上，完全自主地开发完成了"地面数字多媒体电视广播传输协议DMB-T"并申请了职务发明专利。在深圳举行的第二届中国国际高新技术成果交易会上，清华大学对此项技术进行了全面展示，得到众多专家的肯定。

在DMB-T系统设计中采用了Cadence公司的系统级设计与仿真软件SPWSignalProcessingWorksystem。在大型系统设计中只有实现算法和系统级的优化，才能对系统性能有极大的提升，因为它比底层优化具有更大的优化空间。

以Cadence公司的软件工具为例相应的系统级设计流程如图1所示。

传统的电子设计流程通常从硬件描述语言VHDL或Verilog开始直接进行与硬件相关的优化而真正高层算法的优化十分有限。这种设计思想在系统规模较小，相应算法也较成熟时比较适用，而现在电子设计的规模越来越大，复杂度越来越高，很大的工作量都会集中在前期的高层算法开发上，以前的流程将不再满足需要。

系统级设计方法是指设计时首先利用专门的系统级设计工具如SPW来进行算法开发，与传统设计方法不同的是系统级设计工具可以使用户从繁琐的硬件实现中解脱出来，集中精力于相应的算法开发，通过仿真来验证系统算法的可行性并得到性能指标。算法确定之后，设计者再通过硬件设计系统(HardwareDesignSystem)和软硬件协同仿真接口Co-Sim把系统级设计的结果转换为硬件描述语言VHDL或Verilog，再用FPGA或ASIC实现。

1、理想系统仿真

数字电视传输系统涉及调制、编码、发送和接收、解码、解调诸多子系统，但信道的建模对系统性能具有重要意义。DMB-T中采用的核心技术是OFDM正交频分复用，在信道估计和同步算法上比欧洲的DVB-T有很大改进。在设计方法学上，可先考虑建立信道噪声和干扰不存在的理想传输信道，着重调制、解调、编码与解码系统的设计，先建立一个理想的系统模型。

对调制方式、纠错外码、时域和频域的交织编码、纠错内码的描述如图2所示。

在调制和编码过程中提供了若干种可选的模式，如外码选用高数据率的RS208200或高保护率的RS208188等。这主要是为了对不同的数据提供不同的优先级和保护级别，达到分层传输的目的。

理想系统仿真主要是为了验证系统信号传输流程的正确性。本设计是一个数字电视的设计，所以最直观的方法就是对传输系统输入一个MPEG2的码流，在系统输出端观察接收到的码流并用MPEG2播放器播放，这样可以看到理想系统中整个数据通道的设计是完全正确的。用SPW可以方便地调整参数及替换相关的模块，以便系统的总体性能最佳。相应的接收过程是解码、解交织、解调制的过程，选用何种模式及选用什么参数只需在设计中简单地修改即可，不断调整参数和模块可实现系统总体性能的最优化。

可以看出，DMB-T具有很强的前向纠错能力。从理论上来说，采用OFDM调制在接收机中的FFT可以平滑掉短持续时间的各种脉冲，所以应该对时间域的脉冲干扰更为健壮；而高保护率的RS208188码和1042、524模式的交织编码也使DMB-T具有很