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蘇州廣電總臺移動數字電視技術方案論證

2005-01-07 沈宏 張躍進 顧春方明 蘇州廣電總臺 依馬獅網


    [摘要]  本文通過對國內外數字電視地面廣播各種標準的比較,介紹蘇州廣電總臺對數字移動電視試播技術方案的論證及擬進行的試驗方案。

    作為一種全新的大眾傳播媒體,移動數字電視有著抗干擾能力強,頻率利用率、功率利用率高,信號質量強等無可比擬的優勢,越來越受到國內外業界的廣泛關注。
目前,北京、上海、深圳、長沙、南京等城市已試播了移動數字電視,2008年我國將在主要城市普及數字電視的商用播出,2015年關閉模擬電視,在全國范圍內普及數字電視。

    一.三種地面傳輸系統標準
    目前全球共有三套國際地面傳輸系統標準,美國1996年高級電視系統委員會(ATSC)研發的格形編碼八電平殘留邊帶(8-VSB) 即:ATSC 8-VSB;歐洲1997年提出的數字視頻地面廣播(DVB-T) 采用COFDM調制,即:DVB-T COFDM;日本1999年提出的地面綜合業務數字廣播(ISDB-T) 采用正交頻分復用(OFDM) 即:ISDB-T OFDM。這三種系統標準,其系統設計從技術上限于當時的設計方向、使用環境、技術水平和硬件支持能力,沒有發揮出系統應有的潛力。

 美國的ATSC標準歐洲的DVB-T標準日本的ISDB-T標準
頻道寬度6MHz6MHz、7MHz、8MHz6MHz、7MHz、8MHz
視頻壓縮MPEG-2視頻編碼 MPEG-2視頻編碼??MPEG-2視頻編碼???
圖像格式HDTV1920×1080 16∶9HDTV1920×1080 16∶9HDTV1920×1080 16∶9
SDTV704×480 4∶3SDTV704×576 4∶3SDTV720×576 4∶3
音頻壓縮Dolby AC-3MPEG-2層ⅡMUSICAMMPEG-2層ⅢAAC
音頻編碼音頻編碼音頻編碼
復用方式MPEG-2系統TC碼流MPEG-2系統TC碼流MPEG-2系統TC碼流
數據隨機化16位PRBS15位PRBS15位PRBS
信道外碼RS碼(207,187,T=10)RS碼(204,188,T=8)RS碼(204,188,T=8)
外碼交織52RS塊交織12RS塊交織12RS塊交織
信道內碼網格編碼(TCM)卷積編碼卷積編碼
內碼交織網格交織卷積交織卷積交織
調制技術8-VSB調制16QAM/32QAM/64QAM中選譯OFDM調制
總碼率19~28Mb/s(6MHz)4.98~31.67Mb/s(8MHz)3.68~23.42Mb/s(5.6MHz)
載波數單載波2K、8K2K、4K、8K
接收門限15dB19dB19dB
傳輸方案8VSB傳輸方案OFDM傳輸方案分頻段OFDM傳輸方案
特征抵御電氣干擾能力強克服多徑干擾能力強克服多徑干擾能力強
有效的覆蓋區域可做單頻網可做單頻網
不考慮移動接收可用于移動接收可用于移動接收
三種地面數字電視傳輸系統的比較

    二.在不同的損傷和操作條件下三種傳輸系統的性能
    從調制的觀點看,OFDM 和單載波調制方案,例如 VSB 和 QAM,對相加性高斯白噪聲(AWGN)信道應該有相同的 C/N 門限。信道編碼、信道估計、均衡方案以及其它的實現限制(相位噪聲、量化噪聲、互調失真)等導致了不同的 C/N 門限。
    DVB-T 和ISDB-T 選擇了兩種卷積編碼率,R=2/3 和3/4,提高了和ATSC系統可比的數據碼率。從射頻背靠背的測試數據看,ATSC 系統在 AWGN 信道上目前有幾個 dB 的好處。再一次應該指出的是所有的系統都是可能提高改善的,并且對于 DTTB,AWGN 信道可能不是最好的信道模型,特別是室內接收。 因為三個系統都能不用改變信道編碼方案而用于不同的信道帶寬,例如 6、7、8MHz,系統 Eb/N0 值對于6、7、8MHz 系統一般是正確的對于地面廣播,不管如何,DVB-T 和 ISDB-T系統中用于抵消多徑失真的保護間隔,以及為了快速信道估計而插入的帶內導頻,將減少數據容量。

    三.傳輸環境中的各種干擾源 
    我們知道地面數字電視的傳輸環境是非常惡劣的,有城市內建筑物的多反射干擾、城市電磁波干擾,還有多普樂頻偏的干擾,而接收機的天線增益又非常低,我們可以將上面的各種干擾總結如下。
    1. 字符交叉干擾(ISI) 

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