數(shù)字廣播電視PPT課件

1、2、DAB的優(yōu)勢和特點數(shù)字音頻廣播（數(shù)字音頻廣播（DAB）系統(tǒng)）系統(tǒng)（1）音質(zhì)好，可提供CD質(zhì)量的聲音節(jié)目； （2）抗多徑干擾能力強，可保證高速移動狀態(tài)下的接收質(zhì)量，可在惡劣環(huán)境下接收； （3）發(fā)射功率小，覆蓋面積大，頻譜利用率高，可大幅度提高廣播覆蓋率； （4）業(yè)務構(gòu)成靈活，可作為多媒體數(shù)據(jù)的無線傳播平臺。 第2頁/共45頁第1頁/共45頁3、DAB的不同覆蓋方式數(shù)字音頻廣播（數(shù)字音頻廣播（DAB）系統(tǒng)）系統(tǒng)（1）數(shù)字同步網(wǎng) （2）本地電臺 （3）衛(wèi)星 （4）有線傳輸 第3頁/共45頁第2頁/共45頁的傳輸模式和工作頻段的傳輸模式和工作頻段參數(shù)模式模式模式模式帶寬1.536MHz1.536M

2、Hz1.536MHz1.536MHz載波總數(shù)1536384192768總的調(diào)制符號持續(xù)期1264s312s156s623s保護間隔246s62s31s123s發(fā)射臺間最大距離（SFN）74km20km10km40km頻率范圍（移動接收）375MHz1.5GHz3GHz750MHz應用僅地面衛(wèi)星和地面衛(wèi)星，有可能地面僅地面第4頁/共45頁第3頁/共45頁的數(shù)據(jù)廣播業(yè)務的數(shù)據(jù)廣播業(yè)務 數(shù)字音頻廣播（DAB）是一種新的多媒體廣播系統(tǒng)，在傳送具有CD質(zhì)量的聲音信號進行聲音廣播的同時，還可以附加傳遞數(shù)據(jù)業(yè)務。 附加的數(shù)據(jù)業(yè)務可以是與聲音廣播有關(guān)的業(yè)務，稱為節(jié)目伴隨數(shù)據(jù)，簡稱PAD；也可以是與聲音廣播節(jié)目

3、無關(guān)的數(shù)據(jù)業(yè)務，稱為非PAD數(shù)據(jù)業(yè)務。 第5頁/共45頁第4頁/共45頁的數(shù)據(jù)廣播業(yè)務的數(shù)據(jù)廣播業(yè)務 未來的DAB的獨立數(shù)據(jù)業(yè)務，對于固定接收來說主要有：電子報紙，可根據(jù)自己的需要選擇某部分內(nèi)容；軟件或計算機游戲；公共信息，如氣象預報，股票信息，航班信息，大型公眾活動的通告等。 對于移動接收來說，獨立的數(shù)據(jù)業(yè)務可以成為同汽車司機或用戶的公共聯(lián)絡工具，為他們傳送急需的信息，這些信息包括詳盡的交通信息、城市停車場信息、旅館床位信息、個人尋呼信息、編碼的地圖、圖文信息、導游信息等等。 第6頁/共45頁第5頁/共45頁的主要關(guān)鍵技術(shù)的主要關(guān)鍵技術(shù)（1）信源編碼技術(shù) （2）信道編碼與調(diào)制技術(shù) （3）同步

4、網(wǎng)技術(shù) 第7頁/共45頁第6頁/共45頁數(shù)字數(shù)字AM廣播廣播 數(shù)字音頻廣播（DAB）工作在30MHz至3000MHz的頻率范圍內(nèi)，開播DAB必然要擠占其它無線電通信的頻率資源，這是DAB不能很快得到推廣的重要原因之一。 傳統(tǒng)的模擬調(diào)幅（AM）廣播工作頻率在30MHz以下，至今仍是地球上普及率最高、覆蓋面最廣的信息傳播媒體。 但是模擬AM廣播的固有缺陷，使她在和其它聲音傳播媒體的競爭中明顯處于劣勢，為了提高AM廣播的質(zhì)量，讓30MHz以下寶貴的頻率資源繼續(xù)為人類的信息傳播服務，人們很自然地把目光投向了AM廣播的數(shù)字化。 第8頁/共45頁第7頁/共45頁數(shù)字數(shù)字AM廣播廣播1、世界數(shù)字無線電組織（

5、DRM） DRM是包括長波、中波和短波廣播頻段的一種數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)。導頻發(fā)生器導頻發(fā)生器信源信源編碼編碼預編碼預編碼多 路多 路復 用復 用器器預編碼預編碼預編碼預編碼信道信道編碼編碼信道信道編碼編碼信道信道編碼編碼碼元碼元交織器交織器OFDM碼碼元元映映射射器器OFDM信信號號發(fā)發(fā)生生調(diào)調(diào)制制器器音頻音頻數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)FACSDCMSCDRM系統(tǒng)在傳輸端的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第9頁/共45頁第8頁/共45頁數(shù)字數(shù)字AM廣播廣播1、世界數(shù)字無線電組織（DRM） MSC是傳送音頻信號和業(yè)務數(shù)據(jù)的主通道； FAC提供信道帶寬及其它參數(shù)，還提供業(yè)務選擇信息，實現(xiàn)快速掃描； SDC給出如何解碼MSC，如何找到同樣數(shù)

6、據(jù)的替換源（替換頻率）等信息，還給出復用包內(nèi)的標志，包括與模擬信號同播業(yè)務的連接。 第10頁/共45頁第9頁/共45頁數(shù)字數(shù)字AM廣播廣播1、世界數(shù)字無線電組織（DRM） 信源編碼器和數(shù)據(jù)流預編碼器的輸出，可在信道編碼中應用不同級別的誤碼保護方法，來提高系統(tǒng)在易錯信道中的性能。MSC還通過時域和頻域的交織將輸入的相鄰數(shù)據(jù)比特分散，來提高對抗突發(fā)干擾的能力。加上為進行信道估計的參考導頻和同步信號以后，構(gòu)成OFDM信號單元映射，OFDM信號發(fā)生器采用統(tǒng)一的時間索引，把每一碼組都轉(zhuǎn)換成信號的時域樣本，源源不斷地產(chǎn)生OFDM信號。調(diào)制器將OFDM信號的數(shù)字樣本調(diào)制成模擬信號發(fā)射。第11頁/共45頁第1

7、0頁/共45頁數(shù)字數(shù)字AM廣播廣播2、美國的IBOC數(shù)字音頻廣播系統(tǒng) 美國在進行數(shù)字音頻廣播開發(fā)中遇到了重新申請頻率資源的困難，于是，以美國數(shù)字無線電（USA DR）和朗訊數(shù)字廣播（Lucent DR）為主的幾家公司提出了帶內(nèi)同頻技術(shù)（IBOC），在原有的調(diào)頻和調(diào)幅波段內(nèi)實現(xiàn)數(shù)字音頻廣播。2000年這兩家公司合資成立了iBiquity 數(shù)字公司，全面進行IBOC數(shù)字廣播系統(tǒng)的開發(fā)和推廣工作。該系統(tǒng)2001年也得到了ITU的推薦。2002年10月，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）正式批準在FM和AM（中波白天）頻段采用IBOC技術(shù)進行數(shù)字廣播的方案。第12頁/共45頁第11頁/共45頁數(shù)字數(shù)字AM廣

8、播廣播3、中國的數(shù)字AM廣播研究 對于中國這樣地域遼闊、擁有大量地方中波調(diào)幅廣播電臺的發(fā)展中國家來說，如果直接采用歐美方案實現(xiàn)調(diào)幅廣播數(shù)字化，將面臨需要巨大的改造資金和技術(shù)投入的困難。 東南大學吳樂南教授領(lǐng)導他的研究生團隊在國家自然科學基金支持下對我國的數(shù)字AM廣播體系進行了長期深入的研究，并提出一種簡單可行的數(shù)字化方案。 第13頁/共45頁第12頁/共45頁數(shù)字電視的三種廣播傳播方式：（1）地面數(shù)字電視廣播 （2）衛(wèi)星數(shù)字電視廣播 （3）有線數(shù)字電視廣播 第14頁/共45頁第13頁/共45頁世界主要數(shù)字電視標準世界主要數(shù)字電視標準（1）ATSC標準 ATSC(Advanced Televis

9、ion System Committee)是美國高級電視系統(tǒng)委員會的簡稱。ATSC標準規(guī)定了個在6MHz帶寬內(nèi)傳輸高質(zhì)量的視頻、音頻和輔助數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，在地面廣播信道中可靠地傳輸約19Mb/s的數(shù)字信息，在有線電視頻道中可靠傳輸38Mb/s的數(shù)字信息，該系統(tǒng)能提供的分辨率達常規(guī)電視的5倍之多。ATSC被加拿大、韓國、阿根廷、中國臺灣地區(qū)以及墨西哥采用，亞洲及中北美洲的許多國家也正在考慮使用。 第15頁/共45頁第14頁/共45頁世界主要數(shù)字電視標準世界主要數(shù)字電視標準（2）DVB標準 DVB(Digital Video Broadcast)數(shù)字視頻廣播，是歐洲廣播聯(lián)盟組織的一個項目。 它的設計原

10、則是使系統(tǒng)能夠靈活地傳送MPEG2視頻、音頻和其他數(shù)據(jù)信息，使用統(tǒng)一的MPEG2傳送比特流，使用統(tǒng)一的服務信息系統(tǒng)，使用統(tǒng)一的加擾系統(tǒng)(可有不同的加密方式)，使用統(tǒng)一的RS前向糾錯系統(tǒng)，最終形成一個統(tǒng)的數(shù)字電視系統(tǒng)。目前，DVB已經(jīng)擴展到歐洲以外的國家和地區(qū)，世界上現(xiàn)有30個國家、200多家電視臺開始了DVB各種廣播業(yè)務，100多個廠家生產(chǎn)符合DVB標準的設備。第16頁/共45頁第15頁/共45頁世界主要數(shù)字電視標準世界主要數(shù)字電視標準（3）ISDB標準 日本數(shù)字電視ISDB(Integrated-Services Digital Broadcasting)標準于1993年9月制定。它的特點是

11、：既傳輸數(shù)字電視節(jié)目，又傳輸其他數(shù)據(jù)的綜合業(yè)務服務系統(tǒng)；視頻編碼、音頻編碼、系統(tǒng)復用均遵循MPEG2標準；傳輸信道以衛(wèi)星為主。 第17頁/共45頁第16頁/共45頁世界主要數(shù)字電視標準世界主要數(shù)字電視標準上述三個標準的主要差異：ATSC和DVB標準在信道的傳輸方式、數(shù)字音頻壓縮標準和節(jié)目信息表上都有所差別。美國ATSC標準關(guān)注的是UHF和VHF頻道的數(shù)字地面高清晰度電視HDTV，在6MHz信道內(nèi)只提供19.3Mb/s的固定碼率，而歐洲D(zhuǎn)VB以單一系統(tǒng)方式針對高清晰度電視HDTV和標準清晰度電視SDTV，可用于所有廣播媒體。在設計上碼率可變，在8MHz內(nèi)可選擇4.931.7Mb/s不同的傳輸碼率

12、。在支持條件接收方面，ATSC還沒有進行相同的工作。第18頁/共45頁第17頁/共45頁世界主要數(shù)字電視標準世界主要數(shù)字電視標準上述三個標準的主要差異：在傳輸方面，美國首先考慮的是地面廣播信道，而歐洲和日本主要考慮衛(wèi)星信道。在圖像規(guī)格方面，美國考慮地面廣播HDTV，歐洲強調(diào)圖像可分級性，日本強調(diào)多種數(shù)字業(yè)務集成，不只傳一種HDTV信號。在數(shù)字調(diào)制方式方面，美國地面廣播采用8VSB或16VSB，歐洲和日本地面廣播則采用COFDM。第19頁/共45頁第18頁/共45頁地面數(shù)字電視廣播的復雜性地面數(shù)字電視廣播的復雜性地面廣播受眾多因素的影響，最主要的有多徑問題、接收方式問題、接收區(qū)域問題和頻率規(guī)劃問

13、題等。所有上述這些問題均使地面廣播問題復雜化，使接收信道條件隨時間、頻率和地點而不斷發(fā)生變化。 第20頁/共45頁第19頁/共45頁地面數(shù)字電視廣播的干擾和失真地面數(shù)字電視廣播的干擾和失真 實際數(shù)字電視地面廣播信道中的干擾和失真有很多種，不同的信道環(huán)境存在不同的干擾和失真，但大致可以歸納為三類，即回波干擾、噪聲干擾和同頻干擾。數(shù)字電視地面廣播信道中的噪聲干擾有兩類：高斯白噪聲干擾和沖激噪聲干擾。地面廣播中發(fā)射信號的電磁波遇到山脈、樹木或樓房等會產(chǎn)生反射，反射信號進入接收機中就會造成回波干擾。同頻干擾僅存在于數(shù)字地面廣播方式，在衛(wèi)星廣播和有線廣播中沒有這一干擾。第21頁/共45頁第20頁/共45

14、頁傳輸系統(tǒng)與關(guān)鍵技術(shù)傳輸系統(tǒng)與關(guān)鍵技術(shù)上述三種數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)中，目前被世界各國最為看好的是歐洲提出的DVB系統(tǒng)，有可能成為世界數(shù)字電視的主流系統(tǒng)。我國的衛(wèi)星數(shù)字電視廣播系統(tǒng)信道編碼與調(diào)制規(guī)范基本上采用DVB-S標準，有線數(shù)字電視廣播系統(tǒng)信道編碼與調(diào)制規(guī)范基本上采用DVB-C標準。第22頁/共45頁第21頁/共45頁傳輸系統(tǒng)與關(guān)鍵技術(shù)傳輸系統(tǒng)與關(guān)鍵技術(shù)DVB傳輸系統(tǒng)采用了以下一些主要的關(guān)鍵技術(shù)：1、擾碼 2、糾錯編碼和交織技術(shù)3、數(shù)字調(diào)制4、均衡5、同步與時鐘提取第23頁/共45頁第22頁/共45頁地面廣播電視傳輸系統(tǒng)地面廣播電視傳輸系統(tǒng)目前世界各國在數(shù)字電視的視音頻編碼方案上已統(tǒng)于MPE

15、G2標準，分歧主要集中在傳輸系統(tǒng)上。DVB是個系列標準。各標準在視頻音頻編碼方案和系統(tǒng)復接方案上是一致的，都符合MPEG2標準，區(qū)別主要在于傳輸系統(tǒng)采用不同的方案，分別適用于不同的傳輸媒介和應用環(huán)境。已發(fā)表的DVB標準有：DVB-S、DVB-C、DVB-T、DVB-CS、DVB-MS、DVB-MC等10多種。第24頁/共45頁第23頁/共45頁地面廣播電視傳輸系統(tǒng)地面廣播電視傳輸系統(tǒng) DVB-T系統(tǒng)用于在地面VHF/UFH廣播信道上傳輸標準清晰度數(shù)字電視SDTV和高清晰度電視HDTV節(jié)目。它的主要特點如下：（1）適用于地面VHF/UFH信道，可實現(xiàn)與地面模擬電視節(jié)目的“同播”。（2）可適用于單

16、頻網(wǎng)(SFN)，與DVB-S系統(tǒng)和DVB-C系統(tǒng)間具有較好的通用性。（3）支持多級質(zhì)量節(jié)目傳輸。第25頁/共45頁第24頁/共45頁地面廣播電視傳輸系統(tǒng)地面廣播電視傳輸系統(tǒng)DVB-T標淮主要規(guī)范的是發(fā)送端的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和信號處理方式，對接收端則是開放的，各廠商可以開發(fā)各自的DVB-T接收設備，只要該設備能夠正確地接收和處理發(fā)射信號，并滿足DVB-T中所規(guī)定的性能指標。第26頁/共45頁第25頁/共45頁地面廣播電視傳輸系統(tǒng)地面廣播電視傳輸系統(tǒng)DVB-T系統(tǒng)的信道編碼和調(diào)制原理框圖第27頁/共45頁第26頁/共45頁地面廣播電視傳輸系統(tǒng)地面廣播電視傳輸系統(tǒng)1、DVB-T系統(tǒng)的技術(shù)特色 DVB-T系統(tǒng)

17、最主要的技術(shù)特色是采用了編碼正交頻分復用(COFDM)技術(shù)。2、DVBT系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸能力 DVBT地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)在8MHz 的信道帶寬內(nèi)可以有效傳輸?shù)臄?shù)據(jù)碼率最低為4.98Mb/s，最高為31.67 Mb/s。由信道條件決定。第28頁/共45頁第27頁/共45頁地面廣播電視傳輸系統(tǒng)地面廣播電視傳輸系統(tǒng)3、DVB-T與美國、日本方案的比較第29頁/共45頁第28頁/共45頁地面廣播電視傳輸系統(tǒng)地面廣播電視傳輸系統(tǒng) 目前，國內(nèi)各研究機構(gòu)和大學提出的地面數(shù)字電視廣播傳輸方案大致有以下幾種：廣電總局廣播科學研究院的射頻子帶分割雙載波混合調(diào)制系統(tǒng)(CDTB-T)。上海交通大學牽頭的國家HDTV項

18、目總體組的高級數(shù)字電視廣播系統(tǒng)(ADTB-T)，它采用偏置正交幅度調(diào)制，為混合傳輸模式的單載波系統(tǒng)。國家HDTV項目總體組的DBD-T系統(tǒng)，它基于多載波調(diào)制技術(shù)。4、我國的地面數(shù)字電視廣播研究第30頁/共45頁第29頁/共45頁地面廣播電視傳輸系統(tǒng)地面廣播電視傳輸系統(tǒng) 目前，國內(nèi)各研究機構(gòu)和大學提出的地面數(shù)字電視廣播傳輸方案大致有以下幾種：電子科技大學的同步多載波擴頻地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)(SMCCCOFDM)。清華大學微波與數(shù)字通信國家重點實驗室提出的地面數(shù)字多媒體電視廣播傳輸系統(tǒng)(DMBT)，它采用時域同步正交頻分復用技術(shù)(TDS-OFDM)。4、我國的地面數(shù)字電視廣播研究第31頁/共45頁

19、第30頁/共45頁衛(wèi)星廣播的發(fā)展衛(wèi)星廣播的發(fā)展其中最成功的是歐洲的DVBS數(shù)字衛(wèi)星電視系統(tǒng)。目前DVBS標準幾乎為大部分衛(wèi)星廣播數(shù)字電視系統(tǒng)所采用，我國也選用了DVBS標準。1、美國的Direc TV數(shù)字衛(wèi)星電視系統(tǒng)2、歐洲的DVB-S數(shù)字衛(wèi)星電視系統(tǒng)3、日本的PerfecTV數(shù)字衛(wèi)星系統(tǒng)第32頁/共45頁第31頁/共45頁衛(wèi)星廣播系統(tǒng)衛(wèi)星廣播系統(tǒng) 衛(wèi)星廣播系統(tǒng)是指利用同步衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)地球站傳送的廣播電視信號，實現(xiàn)家庭或集體直接接收的一種廣播電視形式。一個完備的衛(wèi)星廣播系統(tǒng)應包括四個部分：上行地球站，衛(wèi)星和星載設備，地面接收站和測控站。 第33頁/共45頁第32頁/共45頁衛(wèi)星廣播系統(tǒng)衛(wèi)星廣播系統(tǒng)

20、1、上行地球站 上行地球站又稱上行發(fā)射站或衛(wèi)視地球站，簡稱上行站。上行站把電視臺節(jié)目制作中心送來的信號(可以是數(shù)字電視信號、數(shù)字廣播、視頻、音頻、中頻信號等)加以處理，經(jīng)過調(diào)制、上變頻和高功率放大，通過定向天線向衛(wèi)星發(fā)射上行C、Ku波段信號，同時也接收由衛(wèi)星下行轉(zhuǎn)發(fā)的微弱的微波信號，監(jiān)測衛(wèi)星轉(zhuǎn)播節(jié)目的質(zhì)量。因此，上行地球站是以上行發(fā)射為主的地球站。 第34頁/共45頁第33頁/共45頁衛(wèi)星廣播系統(tǒng)衛(wèi)星廣播系統(tǒng)2、衛(wèi)星與星載設備 衛(wèi)星與星載設備是整個衛(wèi)星廣播系統(tǒng)的核心。星載設備包括轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)、推進與姿態(tài)校正系統(tǒng)等。廣播衛(wèi)星接收來自上行發(fā)射站的信號，并且向地面接收站轉(zhuǎn)發(fā)下行信號，實質(zhì)上是一個安裝在赤

21、道上空的中繼站，其工作原理與地面差轉(zhuǎn)機類似。第35頁/共45頁第34頁/共45頁衛(wèi)星廣播系統(tǒng)衛(wèi)星廣播系統(tǒng)3、地面接收站 衛(wèi)星地面接收站簡稱地面站。地面站由天饋部分、高頻頭、衛(wèi)星接收機等部分組成。 按用途分類的不同，接收站大致分為以下四種：（1）家庭接收站（2）集體接收站（3）無線收轉(zhuǎn)站 （4）有線電纜網(wǎng)收轉(zhuǎn)站(CATV) 第36頁/共45頁第35頁/共45頁衛(wèi)星廣播系統(tǒng)衛(wèi)星廣播系統(tǒng)4、地面測控站 地面測控站又稱跟蹤遙測指令站。地面測控站是測試衛(wèi)星軌道、姿態(tài)，并予以校正的地面測控站系統(tǒng)。地面測控站系統(tǒng)包括主控站和相配合的輔助測控站，其主要任務是一方面對衛(wèi)星軌道位置、姿態(tài)、星載設備的性能進行全面測

22、試，另一方面進行調(diào)整和校正，特別是軌道位置和姿態(tài)的校正。第37頁/共45頁第36頁/共45頁衛(wèi)星數(shù)字電視廣播衛(wèi)星數(shù)字電視廣播衛(wèi)星數(shù)字電視是近幾年迅速發(fā)展起來的，利用地球同步衛(wèi)星將數(shù)字編碼壓縮的電視信號傳輸?shù)接脩舳说囊环N廣播電視形式。主要有兩種方式：一種是將數(shù)字電視信號通過衛(wèi)星傳送到有線電視前端，再由有線電視臺轉(zhuǎn)換成模擬電視傳送到用戶家中，稱為衛(wèi)星電視分配或轉(zhuǎn)播。另一種方式是利用廣播衛(wèi)星直接向地面?zhèn)魉碗娨曅盘?，廣大個體用戶和集體用戶直接用天線接收衛(wèi)星提供的電視節(jié)目，稱為直播衛(wèi)星系統(tǒng)。第38頁/共45頁第37頁/共45頁衛(wèi)星數(shù)字電視廣播衛(wèi)星數(shù)字電視廣播1、數(shù)字廣播電視衛(wèi)星地球站工作原理數(shù)字衛(wèi)星廣播

23、電視系統(tǒng) 第39頁/共45頁第38頁/共45頁衛(wèi)星數(shù)字電視廣播衛(wèi)星數(shù)字電視廣播1、數(shù)字廣播電視衛(wèi)星地球站工作原理數(shù)字衛(wèi)星電視地球站主要由以下幾個部分組成：數(shù)字壓縮編碼單元；中頻射頻(IF/RF)單元；天線饋電系統(tǒng)和天線伺服機構(gòu)；低噪聲放大及其控制部件；監(jiān)視和監(jiān)控機房，含各部分數(shù)字視頻接收機、監(jiān)視器、主控計算機和工作站；收信檢測單元，含不同尺寸接收天線和相關(guān)的數(shù)字接收系統(tǒng)。第40頁/共45頁第39頁/共45頁衛(wèi)星數(shù)字電視廣播衛(wèi)星數(shù)字電視廣播2、數(shù)字廣播地球站的載波調(diào)制方式數(shù)字地球站采用的載波調(diào)制有兩種方式：單路單載波（SCPC）方式，即每套節(jié)目調(diào)制在一個載波上送上衛(wèi)星，適合于上行站各自發(fā)射一個載波，多個上行