DVB-T COFDM和ATSC 80VSB两种数字电视地面广播传播系统的比较(二)
ATSC系统是为了在单个6MHz频道中传输高质量视频和音频以及辅助数据而设计的,用于地面广播和有线分配系统。它能够可靠地在6MHz地面信道中传输19Mb/s的流量,也可在一个6MHz有线电视信道中传输38Mb/s的流量,这意味着对分辨率为普通电视5倍的视频信源编码需要的压缩比大于50。它有两种有效的操作模式:8-VSB“地面同播模式”便于更好地抵抗NTSC干扰:16-VSB“高码率模式”主要用于更干净的有线信道。
ATSC采用8-VSB作为HDTV地面广播的传输方案,VSB地面传输系统框图如图2所示。图像、伴音、附加数据等的总有效数据率为19.4Mb/s,经过RS编码后增加到21.35Mb/s,采用2/3速率的格状编码并插入同步码后,总数据率变为32.28Mb/s,映射成8电平的信号波形,符号率为 10.76Mb/s,相当于5.38MHz基带带宽 ,最后对单个载波进行VSB调制,输出信号带宽为6MHz。
图2
8-VSB系统加入了0.3dB的导频信号,用于辅助载波恢复;并加入了段同步信号,用于8-VSB系统同步和时钟信道编码纠错保护措施。如此设计使美国系统具备噪声门限(理论值大约是14.9dB),大传输容量(固定有用数据位率为19.4Mb/s)和实现串行数据流MPEG-2Packet 188bit(1bit同步十187bit)主要技术优势。
ATSC开发的8-VSB标准期望覆盖美国以及世界其他地区现有发射机所覆盖的广大面积。ATSC8-VSB具有两个好处:一是广播工作者希望用少于COFDM的发射功率覆盖现在的NTSC覆盖区;二是ATSC标准明显地减少了脉冲干扰。另外在美国很关注RF(射频信号)的密度,最大的频谱效率是有强制性限制的。另外,8-VSB信号可将原模拟NTSC信号的同频和邻频干扰减至最小。但这些优点所付出的代价是:8-VSB不能抵抗多径干扰,并且在城市高楼区将会有些影响,而且8-VSB标准不支持移动接收。
三 系统性能的比较
1、 一般性的比较
一般来说任何一个系统都有它独特的长处和不足之处。ATSC 8-VSB系统具有较强的抑制加性高斯白噪声(AWGN)信道的能力,有较高的频谱效应,较低的峰值/平均值之比,对于脉冲噪声和相位噪声的抵抗能力强。与DVB-T相比,在模拟电视对数字电视的干扰和在小的重影方面的性能基本相当。ATSC 8-VSB系统在多频网络(MFN)的实现上及在6MHz带宽内传送高清晰度电视(HDTV)方面有更多的优越性。
DVB-T COFDM系统在抵御高电平(高至ODb)、长时延的静态和动态多径失真等性能方面有进一步的改进。它还有利于组建用户所要求的大范围单频网络(SFN)(8k模式)或移动接收(2k模式)。
欧洲DVB-T系统利用频域变换技术将信号样值由成千个载波分别传输,由于DVB-T系统中放置了大量导频信号,穿插于数据之中,并以高于数据3dB的功率发送,因此这些导频信号便于完成系统同步、载波复用、时钟调整和信道估计。由于导频信号数量多,且散布在数据中,所以能够较及时地发现和估计信道特性的变化。此外,为进一步降低多径造成的码间干扰,DVB-T系统使用了“保护间隔”技术,即在每个符号(块)前加入一定长度的该符号后段重复数值,抵御多径的影响。可以说,大量导频信号插入和保护间隔技术是DVB-T系统的核心枝术,使欧洲系统在抗强多径和动态多径及移动接收的实测性能方面优于ATSC系统。另外,欧洲系统对霜载波数目、保护间隔长度和调制星座数目等参数进行组合,形成了多种传输模式供用户选择。
两种方案为消除误码,使用了级联纠错编码,外码为分组码,内码为卷积码。在分组码中,RS码具有较强的纠错能力,所以各系统均选用RS码为外码。内码是和调制综合在一起实现的,即用TCM(网格编码调制)作为内码。TCM对高斯白噪声具有较强的抵御能力。DVB-T和ATSC在传输系统中的共同点是使用MPEG-2传输流句法的约束子集。在抵抗噪声干扰提高系统的载噪比,即误码率性能方面,两者大致相同。ATSC方案采用技术成熟而又复杂的自适应均衡器来消除多径传输的影响,COFDM方案是一种实现简单的多载波系统,对多径传输有很强的抵御能力。ATSC方案使用一个NTSC抑制滤波器来消除同频干扰,以3dB载噪比为代价,COFDM方案直接在频谱中开槽,不需要额外增加滤波器,其代价是使频谱利用率少许降低。
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