【精品】數(shù)字電視系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、(此文檔為word 格式，下載后您可任意編輯修改！ 畢業(yè)論文數(shù)字電視系統(tǒng)設(shè)計1. 引 言1.1論文選題的意義數(shù)字電視系統(tǒng)是指在信源、信道和信宿這3個電視信號傳輸過程中全面實現(xiàn)信號的數(shù)字化和數(shù)字方式 處理的電視系統(tǒng)。簡單地說，就是在這個系統(tǒng)中從電視節(jié)目攝制開始，電視信號的編輯、發(fā)送、傳輸、接收和存儲的各個環(huán)節(jié)都采用數(shù)字化處理。歐美國家的企業(yè)和研發(fā)機構(gòu)用了近8年的時間，完成了數(shù)字視頻廣播技術(shù)的研發(fā)以及標準的制訂，并先后于1998年11月和1999年春天分別開播了數(shù)字電視。數(shù)字電視使整個廣播電視節(jié)目制作和傳輸質(zhì)量得到顯著改善，信道資源利用率提高，還可以提供其他增值業(yè)務(wù)，如數(shù)據(jù)廣播、電視購物、電子商務(wù)

2、、軟件下載、視頻點播等，使傳統(tǒng)的廣播電視媒體從形態(tài)、內(nèi)容、到服務(wù)方式發(fā)生革命性的改變。數(shù)字HTDV 集成了近年來高速發(fā)展的超大規(guī)模集成電路, 高分辨率大河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)論文2屏幕顯示器件 、高密度數(shù)字記錄、 計算機多媒體技術(shù)、數(shù)字通訊與傳輸技術(shù)、數(shù)字壓縮與解壓縮技術(shù)、激光技術(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)等方面的最新成就, 使電視生產(chǎn)技術(shù)更趨向于數(shù)字化、集成化、模塊化, 是電視技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)由模擬技術(shù)全面轉(zhuǎn)向數(shù)字技術(shù)的一場革命. 因此對數(shù)字電視進行研究有著重要的意義。1.2數(shù)字電視的優(yōu)點與模擬電視相比，數(shù)字電視有如下優(yōu)點：（1）圖像傳輸質(zhì)量較高，距離遠。模擬電視圖像信號在傳輸過程中，要受到傳輸信道特性

3、（幅頻特性、微分增益、微分相位特性）和噪聲干擾等的影響，質(zhì)量不高，而且經(jīng)過多次轉(zhuǎn)換傳輸，通道特性和噪聲干擾等影響積累，導(dǎo)致圖像質(zhì)量的進一步下降，而這些影響對于數(shù)字電視信號來說，有些是不存在的。數(shù)字電視信號在傳輸過程中，多次中繼（或復(fù)制）后不會發(fā)生干擾和噪聲的積累，同時可采用糾錯編碼技術(shù)，收端圖像質(zhì)量較好，基本保持與發(fā)端一致，且傳輸距離不受限制。（2）頻道資源利用率高。頻譜資源是重要的國家資源，模擬電視的頻譜資源有限，一套模擬電視節(jié)目要占用36MHz 帶寬的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，占用8MHz 的地面電視廣播和有線電視頻帶。而數(shù)字電視采用壓縮編碼技術(shù)，在36MHz 的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中傳送5套SDTV 節(jié)目，顯示

4、清晰度約400線，在一個8MHz 頻道內(nèi)傳送4套以上的SDTV 節(jié)目。（3）提供全新的業(yè)務(wù)，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。在數(shù)字電視通信中可以互不干擾地同時傳送文字、數(shù)據(jù)、語音、靜止圖像等多種數(shù)字信息。數(shù)字電視網(wǎng)可與電腦網(wǎng)、電信網(wǎng)互連互通，不僅使信息源更為豐富，還可以增加用戶與各種信息源之間的交互性，實現(xiàn)用戶自由點播節(jié)目、電子商務(wù)、網(wǎng)上購物、網(wǎng)上教學、網(wǎng)上醫(yī)療、網(wǎng)上游戲等多種高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（在8MHz 帶寬內(nèi)采用64QAM 調(diào)制，可以達到約3238Mbits的數(shù)據(jù)傳輸率）。（4）信號穩(wěn)定可靠，設(shè)備維護、使用簡單。模擬電視信號數(shù)字化后，信號以二進制碼的形式出現(xiàn)，它只有“0”和“1”兩種狀態(tài)，二進制數(shù)字信號不受

5、電源波動、器件非線性的影響，所以信號能保持穩(wěn)定、可靠。處理數(shù)字信號可采用大規(guī)模集成電路，可降低設(shè)備的功耗，減少體積，提高設(shè)備的可靠性。同時數(shù)字化設(shè)備不需調(diào)節(jié)，維護簡單，使用方便。（5）節(jié)省發(fā)送功率，覆蓋范圍廣。數(shù)字電視發(fā)射設(shè)備在相同覆蓋服務(wù)區(qū)所需平均功率，比模擬電視發(fā)射設(shè)備的峰值功率要低一個數(shù)量級，比如模擬MMDS 接收電平最低為56db ，而數(shù)字MMDS 在64QAM 調(diào)制下接收電平僅為39db ，所以數(shù)字電視發(fā)射設(shè)備的覆蓋范圍比模擬電視相同功率的發(fā)射設(shè)備的覆蓋范圍大幾倍。（6）靈活友好的人機界面。靈活和實用的人機交互界面，便于普通群眾操作，除顯示設(shè)備外，容易實現(xiàn)系統(tǒng)集成而大規(guī)模生產(chǎn)，價格低

6、廉便于推廣普及。（7）易于實現(xiàn)條件接收。數(shù)字電視信號容易進行加密加擾，有利信河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)論文4息安全，便于實現(xiàn)付費電視、視頻點播及交互式電視。1.3國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀目前，美國、歐洲和日本各自形成三種不同的數(shù)字電視標準。美國的標準是ATSC(Advanced Television System Committee;歐洲的標準是DVB(Digital Video Broadeasting; 日本的標準是ISDB (Integrated Servieesnigital Broadeasting。其中前兩種標準用得較為廣泛，特別是DVB 已經(jīng)逐漸成為世界數(shù)字電視的主流標準我國數(shù)字電視的發(fā)

7、展從1992年開始在國家正式立項，并由國務(wù)院親自成立了相應(yīng)的領(lǐng)導(dǎo)小組，負責協(xié)調(diào)和制定戰(zhàn)略發(fā)展計劃。1998年8月，完成了高清晰度電視系統(tǒng)的聯(lián)試；1999年，在新中國成立五十周年的慶典上，我國成功地試用高清晰度電視技術(shù)對慶典活動進行了實況轉(zhuǎn)播。1999年中國開始實施數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)化專項，第二年又成立了全國數(shù)字電視標準委員會，中國數(shù)字電視標準制訂工作正式啟動。信息產(chǎn)業(yè)部和國家廣電總局也都為此成立了專門的標準制訂專家組，進行國內(nèi)外數(shù)字電視標準的整理和研究工作。雖然我國數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴噬袥]有正式出臺，但以清華大學DMB T 為核心融合上海交大與廣科院技術(shù)的無線數(shù)字電視標準短期內(nèi)可能形成，清華大學DM

8、B T 采用時域同步正交頻分復(fù)用(TDSOFDM 多載波調(diào)制方式，DMB T 就是將經(jīng)過信道編碼后的數(shù)據(jù)分別用QPSK 或QAM 調(diào)制技術(shù)調(diào)制到頻域上相互正交的大量子載波上，然后將所有調(diào)制信號復(fù)用，時域信號主要用于同步控制。由于正交頻分復(fù)用是采用大量(N個 子載波的并行傳輸，在相等的傳輸數(shù)據(jù)率下，已調(diào)信號的時域符號長度是單載波符號長度的N 倍，相當于信號帶寬降低N 倍，這樣其抗符號間干擾的能力可顯著提高，從而減輕對均衡的要求，如采用QPSK 調(diào)制技術(shù)，8MHz 帶寬可以傳輸一路標準清晰度電視。DMBT 調(diào)制具有抗動態(tài)多徑干擾能力強的特點，既可用于地面?zhèn)鬏敼潭ń邮眨部捎糜诒銛y和移動接收。我國數(shù)

9、字電視地面?zhèn)鬏斣囼灉y試表明，在城區(qū)多徑效應(yīng)豐富的地區(qū)，接收效果也良好。2005年l 月22日, 基于清華大學DMB 一T 制系統(tǒng)的中國第一塊擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“中視一號”數(shù)字電視地面?zhèn)鬏斝酒趶?fù)旦大學問世, 這被稱為“中國數(shù)字電視百萬門級專用集成電路自主設(shè)計和制造技術(shù)的重大突破 。數(shù)字有線電視除了能夠大大的提高電視信號質(zhì)量、擴大容量和傳輸距離外，數(shù)字有線電視設(shè)備還完全適于寬帶通信。技術(shù)實踐表明，有線電視數(shù)字化是將原來的單向傳輸模擬電視節(jié)目變成為雙向傳輸多功能業(yè)務(wù)的數(shù)字化。隨著數(shù)字電視有線傳輸技術(shù)的發(fā)展，有線電視網(wǎng)、電信網(wǎng)和計一算機數(shù)據(jù)網(wǎng)的“三網(wǎng)合一”己經(jīng)成為信息社會發(fā)展的切實需要。又因為有

10、線傳輸與另外兩種傳輸相比具有圖像質(zhì)量好、節(jié)目套數(shù)多、用戶群體大的優(yōu)點，因此，數(shù)字有線電視傳輸在三種傳輸方式中處于更重要的地位。河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)論文61.4 論文主要工作與內(nèi)容安排本文對數(shù)字電視有線傳輸技術(shù)進行了研究，其中對QAM 調(diào)制解調(diào)、RS 編譯碼和交織編譯碼作了介紹，也對數(shù)字電視有線傳輸?shù)挠肧ystem View 仿真軟件進行了仿真分析。本文主要內(nèi)容的安排如下:第一章主要對數(shù)字電視有線傳輸?shù)谋尘啊?shù)字電視的優(yōu)點、國內(nèi)外技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展及對本課題研究的意義作了簡單介紹；第二章介紹數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)的組成、相關(guān)概念；第三章闡述了數(shù)字電視有線傳輸?shù)南嚓P(guān)技術(shù)；第四章簡單介紹了仿真軟件S

11、ystem View ，用System View對QAM 調(diào)制解調(diào)模塊、RS 編譯碼模塊、交織編譯碼模塊和整個DVB-C 系統(tǒng)進行了仿真，并對DVB-C 系統(tǒng)的性能指標進行了分析。2. 數(shù)字電視有線傳輸系統(tǒng)的組成原理和關(guān)鍵技術(shù)本章對有線數(shù)字電視的定義、系統(tǒng)組成、相關(guān)概念和差錯控制技術(shù)進行簡單的介紹。數(shù)字通信系統(tǒng)的一般組成：數(shù)字電視信號是一種數(shù)字信號，數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)歸屬于數(shù)字通信范疇，遵循數(shù)字通信系統(tǒng)的一般規(guī)律。數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)中對信號的處理方法、關(guān)鍵技術(shù)都來源于數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)的組成如圖2-1所示。整個系統(tǒng)包括三大部分:信源部分、信道部分、信宿部分。信源部分主要完成信源編碼功能，信

12、道部分主要完成信道編碼、信息傳輸、信道解碼功能，信宿部分主要完成信源解碼功能。河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)論文 8信源部分信宿部分圖2-1 數(shù)字通信系統(tǒng)組成2.1 有線數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)組成2.1.1系統(tǒng)框圖及概念數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)分為衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)，有線傳輸系統(tǒng)和地面無線傳輸系統(tǒng)。由于傳輸?shù)姆绞讲煌? 則對數(shù)字電視信號的處理方式也有所不同。本文主要介紹數(shù)字電視的有線傳輸系統(tǒng)中歐洲標準的DVB-C 系統(tǒng)。歐洲數(shù)字電視有線傳輸系統(tǒng)（BVB-C ）的電路框圖如圖2-2所示。 圖2-2 有線數(shù)字廣播電視系統(tǒng)（DVB-C ）的組成框圖在DVB-C 系統(tǒng)中，(a為發(fā)射端框圖，(b為接收端框圖。為了能使各種傳輸

13、方式盡可能兼容，有線傳輸?shù)陌l(fā)射端前部分處理和衛(wèi)星傳輸中的處理相同，即有相同的偽隨機序列擾碼，R-S 糾錯和卷積交織，后面的處理是專用于有線數(shù)字電視傳輸?shù)?，首先是字?jié)到符號的映射，然后是差分編碼，基帶整形，輸出兩路（I ，Q ）信號，再進行QAM 調(diào)制。有線傳輸系統(tǒng)的核心與衛(wèi)星系統(tǒng)相同，但有線電視的傳輸環(huán)境相對河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)論文 10比較可靠，因此，在DVB-C 中不再采用內(nèi)碼，以提高傳輸效率，而且調(diào)制方式也改用正交幅度調(diào)制（QAM ）而不是以QPSK 為基礎(chǔ)。該系統(tǒng)以64QAM 調(diào)制為主，具體情況下，應(yīng)在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)容量和數(shù)據(jù)的可靠性之間進行折衷。如果使用64QAM, 那么8MHz

14、 頻道能夠容納38.5Mbits 的有效載荷容量。接收端是發(fā)射端的反過程。2.1.2 MPEG-2傳輸復(fù)用包的形成MPEG-2傳輸復(fù)用的作用MPEG-2標準可分為三部分：視頻、音頻和系統(tǒng)。系統(tǒng)復(fù)用就是將視頻、音頻和數(shù)據(jù)的基本碼流組合成一個或多個適于存儲、傳輸?shù)拇a流。MPEG-2傳輸復(fù)用的結(jié)構(gòu)MPEG-2傳輸復(fù)用的結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。 圖2-3 MPEG-2系統(tǒng)復(fù)用的結(jié)構(gòu)1）ES ：由編碼器輸出的視音頻碼流，稱為基本碼流。2）PES ：為了使接受端解碼器能從碼流中分離出視頻、音頻數(shù)據(jù)，ES 流不能直接進入復(fù)用器，而需要經(jīng)過打包器，即將連續(xù)的傳輸數(shù)據(jù)按一定長度分端，構(gòu)成特定長度的一個個單元包，在送

15、至復(fù)用器，復(fù)用成TS 流或PS 流。PES 稱為打包的基本碼流。對視頻PES 由編碼的一幀圖像組成，因此，PES 包的大小不固定，音頻PES 不超過64KB 。3）PS 流：稱為節(jié)目碼流，PS 流為單節(jié)目使用。PS 流用于單節(jié)目，如制作DVD 碟流等。由于PS 包長不固定，一旦其中一個包的同步丟失，解碼器難以確定下一個包的同步位置，易造成嚴重的信息丟失，因此PS 只能用于較好的信道環(huán)境，典型的應(yīng)用為光盤制作。4）TS 流：稱為傳輸碼流，一般在多節(jié)目狀態(tài)下使用。TS 用于多節(jié)目傳輸系統(tǒng)，TS 包由固定的188B 組成，TS 流是數(shù)字電視傳輸中的一個重要概念。河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)論文125

16、）輸入信息：除了視頻信息、音頻信息外還包括數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)信息亦稱為業(yè)務(wù)信息。業(yè)務(wù)信息包含一些提供識別選擇和控制作用的信息，以幫助解碼器能自動設(shè)置進行解碼、提供交互服務(wù)4、建立電子節(jié)目指南等，業(yè)務(wù)信息在MPEG-2中稱為節(jié)目特定信息。（3）TS 流的結(jié)構(gòu)TS 碼流由前后相接的TS 包構(gòu)成。TS 包由固定的188B 組成，每個TS 包都由包頭部分和凈荷部分構(gòu)成。由于TS 流中每個TS 包的長度是固定的，解碼器容易定位找出同步信息，故失去同步后不難恢復(fù)同步。因此，TS 流適合相對來說差一些的信息環(huán)境，如應(yīng)用于傳輸。電視廣播是在有噪聲和干擾的環(huán)境下傳輸數(shù)據(jù)，因此要使用MPEG-2的TS 流進行傳輸。（

17、4）多節(jié)目雙層復(fù)用TS 流數(shù)字電視信號經(jīng)過壓縮后，可在一個8MHz 電視頻道內(nèi)傳輸多套數(shù)字電視節(jié)目，這是，需要進行多路節(jié)目的雙層復(fù)用。即首先通過節(jié)目復(fù)用器將同一個節(jié)目的各個基本碼流（包括視頻，音頻和數(shù)據(jù)）復(fù)用在一起，組成單個節(jié)目的TS 流。再通過系統(tǒng)傳輸復(fù)用器將各個節(jié)目的TS 流復(fù)用在一起，組成多套節(jié)目的TS 流，然后傳輸?shù)叫诺谰幋a器。節(jié)目復(fù)用有共同的時間基準，而傳輸復(fù)用則各自可以有獨立的時間基準。2.1.3 字節(jié)到符號的映射從卷積交織器輸入的信號是二進制信號，每個字節(jié)為8bit 。QAM 調(diào)制每個星座點代表不同的一個符號，不同的調(diào)制方法，星座點代表不同的比特數(shù)以64QAM 為例，每個星座點代

18、表6bit 的信息，所以必須加以轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換稱為字節(jié)到符號的映射，在此必須完成兩件任務(wù)。即首先8bit 組轉(zhuǎn)換為6bit 組，其次每個6bit 組又必須一分為二，形成I 、Q 信號。字節(jié)比特到符號比特的變換規(guī)律如下：首先應(yīng)求出某種調(diào)制方法中每個符號代表的比特數(shù)。例如64QAM ，其中64代表星座點的數(shù)目，64=26；也就是說，星座點包含6bit ，在二元碼中就有64種可能的組合。所以64QAM 的每個符號包含6bit ；通常有如下關(guān)系，設(shè)星座點數(shù)為M ，每星座點攜帶的比特數(shù)為K ，星座圖上I 、Q 軸上電平數(shù)為L ，則M=2k L 2=M （式2-1） 下面就是矩形星座圖的調(diào)制類型給出參數(shù)見

19、表2.1. 32 QAM 、128 QAM 不滿足表中的關(guān)系。表2.1 調(diào)制類型及參數(shù) 河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)論文 14以64QAM 為例，已知每個星座符號的比特數(shù)為6bit ，而輸入的字節(jié)為8 bit，不可避免地需將8 bit的字節(jié)重新分割。存在關(guān)系式8P=Kq(P為字節(jié)數(shù)，q 為符號數(shù) 。對64QAM 而言為8p=6q，求最小的整數(shù)關(guān)系得p=3，q=4，也就是說3個字節(jié)可以換算為4個符號。2.1.4 QAM 調(diào)制正交調(diào)幅（QAM ）是幅度調(diào)制和相位調(diào)制的結(jié)合，即調(diào)幅又調(diào)相。QAM 是將調(diào)制符號調(diào)制到一對正交載波上，是二維調(diào)制技術(shù)。數(shù)字比特序列被分成兩個序列，以16QAM 為例，每4個

20、調(diào)制比特分為兩組，每組2比特，分別去調(diào)制同向正交載波，然后將兩路已調(diào)信號相加發(fā)送。換句話說，16QAM 看成是互相正交的調(diào)幅波之和，又可以視為兩個四相相移鍵控的線性組合。雖然QAM 調(diào)制的傳輸速率較高，但它降低系統(tǒng)的信噪比余量，犧牲了系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)香農(nóng)噪聲理論可以知道：對于CN 已知的信道，它的最大數(shù)據(jù)傳輸速率是有限的，不能無限的提高數(shù)據(jù)傳輸速率，反之則降低系統(tǒng)可靠性，甚至整個系統(tǒng)不能正常工作。因在系統(tǒng)前端信道編碼和接收機解調(diào)器中具有RS 等糾錯碼功能，實際誤碼率在10E4數(shù)字信號經(jīng)RS 等糾正后可以達到10El2準無誤碼率的水平。2.1.5 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有線電視HFC 網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)一般有星

21、型結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)和星樹型混合結(jié)構(gòu)、以及兩級光鏈路級聯(lián)的雙星型結(jié)構(gòu)。作為早期的HFC 網(wǎng)一般均采用星型、樹型結(jié)構(gòu)或星樹型混合結(jié)構(gòu)。它只有一個前端，把所有信號都由前端通過光纖和同軸電纜向下輻射，我們稱之為集中式HFC 網(wǎng)絡(luò)。目前，國際、國內(nèi)普遍采用的是兩級光鏈路級聯(lián)的雙星型結(jié)構(gòu)。它是由總前端和分前端通過一級光鏈路采用1550nm 光發(fā)射機以雙星型光纖結(jié)構(gòu)環(huán)型路由的方式組成的物理環(huán)型自愈網(wǎng)，二級光鏈路利用1310nm 光發(fā)射機以星型光纖結(jié)構(gòu)，將信號送到各光節(jié)點，然后進入電纜分配系統(tǒng)，形成完整的HFC 網(wǎng)絡(luò)。我們稱之為分布式HFC 網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)實踐證明只要有線電視網(wǎng)絡(luò)符合系統(tǒng)指標，不管是哪一類網(wǎng)絡(luò)的拓樸

22、結(jié)構(gòu)、單向還是雙向網(wǎng)，都能傳輸DVB-C 數(shù)字有線電視信號，它們的區(qū)別只不過是哪一種拓補結(jié)構(gòu)的可靠性、性能指標和拓展性更好，這當然是分布式HFC 網(wǎng)絡(luò)。因為分布式HFC 網(wǎng)絡(luò)有完整的冗余保護體系，所以它有較高的可靠性和良好的網(wǎng)絡(luò)性能指標，更重要的是它有良好的拓展性，其總前端和分布式的各個分前端，可以分布式安裝交互式數(shù)字電視的視頻服務(wù)器，它能有效地克服因交互式數(shù)字電視所產(chǎn)生的視頻服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，為開展交互式數(shù)字電視提供了良好的網(wǎng)絡(luò)平臺。河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)論文162.2 數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)2.2.1數(shù)字電視的信源編解碼信源編碼是對原始圖像或聲音信息的編碼表示進行波特率壓縮的過程。

23、原始圖像或聲音信息的編碼表示指的是采集的電視圖像或者聲音模擬信號，經(jīng)采樣，量化，再編碼成的自然二進制碼字序列。數(shù)字電視的視頻壓縮方面各國基本上都采用了MPEG-2標準。在音頻壓縮編碼方面，國際上存在的三大數(shù)字電視標準體系則采用了不同的音頻壓縮方式。在音頻編碼方面，歐洲、日本采用了MPEG-2標準；美國采納了杜比公司(Dolby的AC-3方案，MPEG-2為備用方案。中國方面，中國的數(shù)字音視頻編解碼標準工作組制定了面向數(shù)字電視和高清激光視盤播放機的AVS 標準。該標準據(jù)稱具有自主知識產(chǎn)權(quán)，與MPEG-2標準完全兼容，也可以兼容MPEG-4 AVC H.264國際標準基本層，其壓縮水平據(jù)稱可達到M

24、PEG-2標準的2-3倍，而與MPEG-4 AVC相比，AVS 更加簡潔的設(shè)計降低了芯片實現(xiàn)的復(fù)雜度。2.2.2數(shù)字電視的信道編解碼及調(diào)制解調(diào)數(shù)字電視信道編解碼及調(diào)制解調(diào)的目的是通過糾錯編碼、網(wǎng)格編碼、均衡等技術(shù)提高信號的抗干擾能力，通過調(diào)制把傳輸信號放在載波或脈沖串上，為發(fā)射做好準備。目前所說的各國數(shù)字電視的制式，標準不能統(tǒng)一，主要是指各國在該方面的不同，具體包括糾錯、均衡等技術(shù)的不同，帶寬的不同，尤其是調(diào)制方式的不同。2.2.3 軟件平臺-中間件數(shù)字電視接收機（或數(shù)字電視機頂盒）的硬件功能主要是對接收的射頻信號進行信道解碼，解調(diào)，Mpeg-2碼流解碼及 音頻信號的輸出。而電視內(nèi)容的顯示、E

25、PG 節(jié)日信息及操作界面等都要依賴軟件技術(shù)來實現(xiàn)，缺少軟件系統(tǒng)便無法在數(shù)字電視平臺上開展交互電視等其他增強型電視業(yè)務(wù)，所以，在數(shù)字電視系統(tǒng)中，軟件技術(shù)有非常重要的作用。中間件(Middleware是一種將應(yīng)用程序與底層的實時操作系統(tǒng)和硬件實現(xiàn)的技術(shù)細節(jié)隔離開來的軟件環(huán)境，支持跨硬件平臺和胯操作系統(tǒng)的軟件運行，能應(yīng)用不依賴于特定的硬件平臺和實時操作系統(tǒng)。中間件通常由各種虛擬機構(gòu)成，加個人Java 虛擬機、Javascr 心虛擬機、HTML 虛擬機等，其作用是使機頂盆基本的和通用的功能以應(yīng)用程序接口(APl的形式提供給機頂盒生產(chǎn)廠家，以實現(xiàn)數(shù)字電視交互功能的標準化，同時使業(yè)務(wù)項目(以應(yīng)用程序的形式

26、通過傳輸信道 下載到用戶機頂盒的數(shù)據(jù)員減小到最低限度。2.2.4 條件接收條件接收（Conditional Access ,CA）是指這樣一種技術(shù)手段，它只允許已付費的授權(quán)用戶使用某一業(yè)務(wù)，未經(jīng)授權(quán)的用戶不能使用這一業(yè)務(wù)。條件接收系統(tǒng)是數(shù)字電視廣播實行收費所必需的技術(shù)保障。條件接收系統(tǒng)是一個綜合性的系統(tǒng)，集成了數(shù)據(jù)加擾和解擾、加密和解密、智能卡等技術(shù)，同時也涉及到用戶管理、節(jié)目管理、收費管理等信息應(yīng)用管理河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)論文18技術(shù)，能實現(xiàn)各項數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)的授權(quán)管理和接收控制。條件接收系統(tǒng)要解決兩個問題：1，如何阻止用戶接收那些未經(jīng)授權(quán)的節(jié)目；2，如何從用戶處收費。2.2.5

27、高清晰度平板顯示技術(shù)顯示器是最終體現(xiàn)數(shù)字電視效果或魅力的產(chǎn)品。數(shù)字電視的顯示方式主要有CRT 型直視式顯示器，LCD 、PDP 、CRT 型背投影顯示器，LCos 投影（含前投影、背投影）顯示器，LCD 投影（含前投影、背投影）顯示器，DLP 投影顯示器，OLED 、表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射顯示器（Surface-conduction Electron-emitter Display ,SED）等。關(guān)鍵的問題是如何降低產(chǎn)品的造價，使產(chǎn)品以可接受的價格進入家庭。3. 數(shù)字電視有線傳輸技術(shù)基礎(chǔ)3.1數(shù)字電視有線傳輸主流標準與方式目前世界數(shù)字電視標準尚未統(tǒng)一，現(xiàn)在以歐洲D(zhuǎn)VB 標準為首的主流數(shù)字電視標準有

28、三種：歐洲D(zhuǎn)VB 標準（1997推出）、美國ATSC 標準（1995年推出）以及日本ISDB 標準（1999年推出）。對于有線廣播數(shù)字電視（數(shù)字CATV ）來說，根據(jù)調(diào)制方式和傳送碼率的不同，基于上述三種標準可以分為以下四種方式：DVB-C （歐洲）、ATSC-16VSB （美國）、ATSC-64QAM （美國）和ISDB-C （日本）。世界有線數(shù)字電視主流方式見表3.1。在以上方案的基礎(chǔ)上，國際電信聯(lián)盟于1998年1約形成國際標準ITUJ.112建議交互式有線死按時業(yè)務(wù)傳輸系統(tǒng)，其目的是為了在同軸電纜上傳輸雙向數(shù)據(jù)以及在HFC 網(wǎng)絡(luò)上進行交互式業(yè)務(wù)。這標志著有線電視中的數(shù)字電視、計算機、通信

29、等多媒體正逐步走向融合。表3.1 世界有線數(shù)字電視主流方式 河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)論文 20任何形式的信號傳輸過程都不可能實現(xiàn)“零干擾”，數(shù)字信號由于傳輸過程中干擾的影響，會使接收端發(fā)生錯誤的判決，從而降低傳輸?shù)目赡苄?。隨著傳輸速度的提高，可靠性的問題更為突出，有線電視傳輸數(shù)據(jù)要求誤碼率小于10-5 。數(shù)字電視廣播的目的是要將圖像、聲音和數(shù)據(jù)等信息快速、實時、高質(zhì)、可靠地傳輸至接收端，供用戶滿意地收看、收聽。為了達到目的，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在載波調(diào)制之前要進行信道編碼，也稱為差錯控制編碼或糾錯編碼。它主要有三種方式:反饋重發(fā)(ARQ方式、前向糾錯(EFC方式和混合糾錯(HEC方式。反

30、饋重發(fā)(ARQ方式。又稱檢錯重發(fā)方式。發(fā)送端發(fā)出檢錯碼，接收端可發(fā)現(xiàn)傳輸中有錯碼，但不知道錯碼的確切位置，通過反向通道把這一判決結(jié)果通知給發(fā)送端，然后發(fā)送端把有錯的部分信息重新發(fā)送，直至接收端確認接收到正確信息為止。這種方式的糾錯設(shè)備和程序比較簡單，但必須有雙向通道，適合于非實時通信系統(tǒng)，如計算機數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。前向糾錯(EFC方式。這種方式在發(fā)送端發(fā)送糾錯碼，在接受不僅能發(fā)現(xiàn)差錯，還能確定差錯的確切位置并給予糾錯，這種方式不需要反向通道，也不存在重發(fā)造成的延時。這種方式適合于單向廣播系統(tǒng)和要求實時好的系統(tǒng)，如音頻和視頻好的系統(tǒng)，但該方式譯碼設(shè)備比較復(fù)雜?；旌霞m錯(HEC方式。這種方式是前兩種方

31、式的結(jié)合，如有少量差錯，在其糾錯能力之內(nèi)，就進行前向糾錯；如發(fā)現(xiàn)大量差錯，超前它的糾錯能力就進行反饋糾錯。對具體的糾錯碼，可以從不同的角度將其分類。糾錯碼按照檢錯糾錯功能的不同，可分為檢錯碼、糾錯碼和糾刪碼三種; 按照誤碼產(chǎn)生的原因不同，可分為糾隨機誤碼的糾錯碼和糾突發(fā)誤碼的糾錯碼; 按照信息碼元與監(jiān)督碼元之間的關(guān)系，可分為線性碼和非線性碼; 按照信息碼元與監(jiān)督碼元之間約束方式的不同，可分為分組碼和卷積碼; 按照信道編碼之后信息碼元序列是否保持原樣不變，又可分為系統(tǒng)碼和非系統(tǒng)碼。3.2.1 能量擴散能量擴散也稱為隨機化，加碼或擾碼。在數(shù)字電視信道編碼中，能量擴散主要是對數(shù)據(jù)進行隨機化，在數(shù)字電

32、視廣播過程中會出現(xiàn)碼流中斷或碼流格式不符合MPEG-2的TS 流結(jié)構(gòu)的情況，導(dǎo)致調(diào)制器發(fā)射未經(jīng)調(diào)制的載波信號；當數(shù)字基帶信號是周期不長的周期信號時，已調(diào)波的頻譜將集中在局部并含有相當多的高電平離散譜。結(jié)果對處于同一頻段的其他業(yè)務(wù)的干擾超過了規(guī)定值。另外，信源碼流中可能會出現(xiàn)長串的連“0” 或連“1”，這將給接收端恢復(fù)位定時信息造成一定得困難。為消除上述的兩種情況，可將基帶信號在隨機化電路中進行能量擴散，信號擴散后具有偽隨機性質(zhì)，其已調(diào)波頻譜將分散開來，從而降低對其他系統(tǒng)的干擾；同時，連“0” 或連“1”碼的長度縮短，便于接受河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)論文22端提取比特定時信息。3.2.2 R

33、S 編碼RS 碼是由Reed 和Solomon 兩位研究者發(fā)明，簡稱RS 碼，它廣泛應(yīng)用在數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)中的一種糾錯編碼技術(shù)。RS 碼以字節(jié)為單位進行向前誤碼糾正，它具有很強的隨機誤碼及突發(fā)誤碼糾錯能力。從結(jié)構(gòu)上看，RS 碼是一種碼元長度為n 、信息位長度為k 的（n ，k ）型線性分組碼，其中分組碼是指在K 為信息碼元的后面按編碼規(guī)則附加r 位監(jiān)督碼元而構(gòu)成碼長為n 的碼字，并用（n ，k ）表示。在糾錯編碼中，碼字距離、特別是碼字最小距離，是衡量一種碼字抗干擾能力大小的標準，碼字最小距離越大，說明任何兩個碼字之間的最小差別越大，抗干擾能力越強。在所有的線性分組碼中，RS 碼的漢明距離最大

34、，因此RS 碼糾錯能力最佳。RS 編碼是一種非常有效的編碼技術(shù)，與其他以單個碼元為基礎(chǔ)的塊編碼技術(shù)不同，RS 碼以碼組為基礎(chǔ)，碼組又稱為符號，RS 碼只處理符號，即使符號中只有一個比特出錯，也認為整個符號出錯。在RS （n ，k ）編碼中，輸入信號分成km 比特一組，每組包括k 個符號，每個符號由m 比特組成，因此總碼長n=k+r個符號，共有k 個信息符號、r 個監(jiān)督符號。RS 碼能夠糾正t=r2個符號的錯誤，通常一個可糾錯t 個誤碼字節(jié)的RS 碼可表示為（n ，k ，t ）。在RS 以編碼中， 每個符號要乘以某個基本元素的冪次方后模2加。在DVB 系統(tǒng)中，信道編碼采用（204，188，t=8

35、）的RS 碼，即n=204B，k=188B，即每188個信息碼元要用16個監(jiān)督碼元，總碼元數(shù)為204個符號，m=8bit（1B ），監(jiān)督碼元長度為2t=16B,糾錯能力為一段碼長為204B 內(nèi)的8B ，此RS 碼的長度在原理上應(yīng)為n=2m -1=255B，實施上述RS 編碼時，先在188B 前加上51個全0B ，組成239B 的信息段，然后根據(jù)RS 編碼在信息段后面生成的16個監(jiān)督字節(jié)，即得到所需的RS 碼。3.2.3 卷積交織卷積碼是一種非分組碼。這種碼的信息位和監(jiān)督位交替地連續(xù)發(fā)至信道進行傳輸，監(jiān)督位是按前一段時間中各信息位“模2和”計算出。這段時間信息碼元總數(shù)稱為此碼的約束長度。交織是在

36、復(fù)合差錯信道上使用編碼技術(shù)的一種簡單而有效地方法，這種方法可以一條突發(fā)信道轉(zhuǎn)換成一條獨立的差錯信道，交織的目的是將在信通上發(fā)送的相鄰的各個比特廣泛的分散在帶解碼的數(shù)據(jù)序列內(nèi)，因此，經(jīng)過去交織之后，信道上各個突發(fā)差錯就分散在帶解碼的數(shù)據(jù)序列中，從而就分散在許多接受碼字上。交織編碼的優(yōu)點明顯，其實質(zhì)是將突發(fā)誤碼分散為隨機誤碼，不增添附加的監(jiān)督碼元而提高了抗突發(fā)誤碼的能力。美國的ATSC 中的卷積交織器深度為52，歐洲的DVB 中的卷積交織器深度為12。結(jié)合前面所采用的RS 編碼器糾錯能力的不同，ATCS 中可糾正長度為5210=520個字節(jié)的突發(fā)錯誤長度;DVB 中可糾正長度為12x8=96個字節(jié)

37、的突發(fā)錯誤長度。河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)論文243.2.4 格狀編碼(TCM一般的說，信息傳輸可靠和信息傳輸快速兩者是有矛盾的，如何做到既可靠又快速或者是既快速又可靠是通信系統(tǒng)設(shè)計和實踐中的重要研究課題。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，調(diào)制解調(diào)和糾錯編碼是兩個主要技術(shù)，它們也是提高通信系統(tǒng)傳輸速率，降低誤碼率的兩個關(guān)鍵技術(shù)。在過去這兩個問題是分別獨立考慮的，在發(fā)送端編碼和調(diào)制是分開設(shè)計的，同樣在接受端譯碼和解調(diào)也是分開完成的。在碼流中增加監(jiān)督元以達到檢錯或糾錯的目的，但這樣會使碼流的比特速率增加，從而使傳輸帶寬增加，也就是說用頻帶利用率的降低來換取可靠性的改善。1982年Ungerboeck 提出了利用

38、編碼率n n +1的格柵碼卷積碼及碼字與調(diào)制信號間映射關(guān)系將編碼和調(diào)制技術(shù)結(jié)合起來的方法。在接收端，將已調(diào)制信號解調(diào)后進行反映射變換，還原成卷積碼的碼序列，再實施卷積碼譯碼。這樣做法，再不增加傳輸信道帶寬和相同信息速率的情況下可獲得36dB 的功率增益。此種技術(shù)稱為格柵編碼調(diào)制技術(shù)。3.2.5 數(shù)字差錯控制編碼在數(shù)字電視有線傳輸中的應(yīng)用差錯控制通過增加信息碼冗余度來減少數(shù)字碼在傳輸過程中產(chǎn)生的誤碼，當信息編碼提供3dB 編碼增益時，發(fā)射端可將發(fā)射功率減小一半。所以研究信道編碼具有重要意義。卷積碼的編碼器信息位和監(jiān)督位一樣多。輸出碼流是輸入碼流的兩倍，冗余度為100%。使用卷積碼能使編碼增益提高

39、3dB 以上，但是它的解碼較復(fù)雜，特別是碼流高的時候，使用卷積碼一半用在信道比較差、誤碼率大于10的負1次方的場合。分組碼一半用在信道誤碼率效應(yīng)10的負3次的場合，在發(fā)射前將監(jiān)督位加在信息位的后面，構(gòu)成信息包。RS 碼是分組碼常用的典型形式，其監(jiān)督位的冗余度在3%10%左右。RS 碼的信息源速率較高時較卷積碼簡單；在信道比較差的場合，可以采用卷積碼與RS 碼的級聯(lián)形式。通過優(yōu)勢互補，這樣可以獲得編碼增益8dB ，但這樣組成的系統(tǒng)相當復(fù)雜，成本昂貴，一般使用于衛(wèi)星電視發(fā)送和接收。對于有線電視的傳輸信道，由于使用有線方式，信道比較優(yōu)良，多徑衰減及噪聲較無線傳輸小得多，為降低用戶成本，一般只用RS

40、碼就足夠了。為避免信道突發(fā)干擾，造成連碼錯誤，可使用交織器加以克服。對于一個好的差錯控制系統(tǒng)，信道編碼應(yīng)與信道調(diào)制方式綜合考慮。在信道傳輸允許的范圍內(nèi)，盡可能增加糾錯碼的冗余度，提高編碼的增益，以保證數(shù)字信號可靠地傳輸。3.3調(diào)制技術(shù)3.3.1 MVSB 調(diào)制M 進制殘留邊帶（M-VSB ）是在5MHz 帶寬內(nèi)抑制載波殘留邊帶的M 進制（M=2，4，8，16）調(diào)制方法，抑制的載波在頻道低端大約310KHz 處。為了便于在接受端恢復(fù)載波，VSB 系統(tǒng)在抑制載波的地方傳輸一個占信號總能量0.3dB 的導(dǎo)頻。河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)論文 26VSB 調(diào)制器每一個時鐘信號取碼流log 2M （bi

41、ts ），通過DA 轉(zhuǎn)化為M 進制的模擬信號，然后加上導(dǎo)頻信號，再被f IF 載調(diào)制成VSB 信號（此時信號寬帶為12MHz ）。經(jīng)VSB 濾波器后調(diào)制信號變?yōu)?MHz 的殘留邊帶，再通過發(fā)射機將調(diào)制信號送入有線電視系統(tǒng)。VSB 調(diào)制系統(tǒng)如圖3-1所示電纜導(dǎo)頻 fIF圖3-1 多進制VSB 調(diào)制器方框圖以MSK 調(diào)制方式采用多電平基帶信號對一個高頻載波進行平衡調(diào)制時，得到多種幅度的高頻已調(diào)波。它在頻譜上是載波抑制的雙邊帶信號，單側(cè)邊帶的帶寬等于基本信號本身的帶寬，所以整個己調(diào)波帶寬是基帶信號帶寬的二倍。MAKS 中的M=2k ，當k=l，2，3，4時，M=2，4，8，16實際上，其基帶信號攜帶

42、的信息在任一個邊帶中已全部包含，所以，傳輸時可以抑制一個邊帶而只發(fā)送另一個邊帶。這樣，己調(diào)波的傳輸帶寬就等于基帶信號的帶寬B 。由于基帶碼率為R b k 時在理想低通情況下基帶信號的帶寬為B=21kR b Hz （式3-1） 因而單邊帶的高頻調(diào)制效率為:=Bb R =2k=2log2M(bitSHz （式3-2） 當考慮到低通濾波具有滾降系數(shù)a(=01 時，實際的高頻帶寬應(yīng)為B(1+a，所以實際的高頻調(diào)制效率為=2a1M log 2 (bitsHz （式3-3） 不過，如果只傳送抑制載波的一個單邊帶，接收端不能從中獲得參考載波而將無法解調(diào)。因此，在傳送信號中尚需再傳送一個低電平的、被抑制的基準

43、載波信息，它稱為導(dǎo)頻信號。這時，具體可將傳送的上邊帶向下側(cè)展寬一些，使包含進載波分量，就像目前的模擬電視信號廣播中應(yīng)用的殘留邊帶調(diào)制(VSB方式一樣。因此，此種MASK 調(diào)制傳輸方式在數(shù)字電視的應(yīng)用中稱為MVSB 調(diào)制。在美國的數(shù)字電視地面廣播中，采用的高頻調(diào)制方式是8VSB ，而在有線數(shù)字電視傳輸中，采用16VBS 調(diào)制。顯然，M 越大時，高頻調(diào)制效率越高。有線信道是質(zhì)量較好的傳輸媒體，外來干擾小，容許使用M 值大的MVSB 調(diào)制方式。河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)論文283.3.2 MQAM 調(diào)制QAM(正交幅度調(diào)制 是一種節(jié)省頻帶的數(shù)字調(diào)制方法。在2400bits 以上的中、高速調(diào)制中常被

44、采用，廣泛用于數(shù)字電視的廣播傳輸。QAM 有較高的頻帶利用率，同時有較高的信噪比。QAM 是在6MHz 帶寬內(nèi)正交調(diào)幅的M 進制（M=2，4，8，16）調(diào)制方式，完整的表達式為M 2QAM （M=2，4，8，16），抑制的載波在離頻道低端大約3MHz 處。根據(jù)乃奎斯特理論，一個6MHz 帶寬采用雙邊帶最大可以傳6Mbits 的信號流?？紤]到采用升余弦滾降，只能傳5.4Mbits 的信號流。QAM 調(diào)制器首先將輸入的信號流串并重組，分成I 和Q 兩路，并分別進入相應(yīng)的DA 轉(zhuǎn)化為M 進制的模擬信號，用正交的載波cosw c t 和sinw c t 進行調(diào)制，相加后稱為QAM 的調(diào)制波，經(jīng)功率放大

45、后送入有線電視系統(tǒng)。MQAM 信號的已調(diào)載波矢量可充分利用整個調(diào)制平面，在相同的平均載波功率下對于相同的M 值可使MQAM 的抗干擾能力強于MAKS 和MPSK 。16QAM 的調(diào)制器框圖如圖3-2所示，輸入的串行數(shù)據(jù)流經(jīng)過串并變換器分成兩路比特流b 1b 2和b 3b 4，它們分別由數(shù)模變換器把4種數(shù)據(jù)組合(00，01，11，10 變換成四種模擬信號電平(+3，+1，-1，-3 ，上、下支路的模擬輸出分別調(diào)制載波信號sinw c t 和cosw c t ，然后通過加法器使兩個已調(diào)載波相加，得到合成的調(diào)相波信號16QMA 輸出。 圖3-2 16QAM調(diào)制器3.4數(shù)字電視有線傳輸系統(tǒng)主要性能參數(shù)

46、系統(tǒng)主要性能參數(shù)是評價系統(tǒng)性能優(yōu)劣的量化依據(jù)，有線數(shù)字電視系統(tǒng)的性能主要用信噪比（SN ），載噪比（CN ），誤碼率（Pe ），調(diào)制誤差率（MER ），相位抖動（PJ ）和載波相位噪聲（PN ）等幾個技術(shù)參數(shù)來衡量河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)論文303.4.1脈沖編碼調(diào)制信號的帶寬脈沖編碼調(diào)制信號是“1”和“0”的不用排列組合。通常則是0和1的雜亂的排列組合，但是0和1的交替出現(xiàn)這種數(shù)字圖形包含的最高頻譜成份最高。在實際系統(tǒng)中每一組二進制電碼代表一個數(shù)值，叫做一個“字”，“字”與“字”之間具有一定的空隙。每一組二進制電碼內(nèi)部，各脈沖之間也可能具有一定的間隔（在歸零脈沖情況下），這些都會使頻帶加

47、寬。在接收端，為了沒有差錯地恢復(fù)脈沖編碼信號，只需要在每個時刻正確的區(qū)別是1還是0。若將脈沖編碼信號通過一個低通濾波器，該低通濾波器的帶寬恰好能夠讓途中所示的正弦波通過，該正弦波的頻率等于途中脈沖波形的重復(fù)頻率，即二進制數(shù)字0和1的出現(xiàn)的頻率的一半。這時，接收端就可以根據(jù)濾波器鎖輸出的正弦波正確的區(qū)別1和0。因此，為了能夠在接收端無錯誤的恢復(fù)原脈沖編碼調(diào)制波形，所需頻帶寬度至少應(yīng)等于二進制數(shù)字出現(xiàn)的頻率的一半。二進制數(shù)字出現(xiàn)的頻率即單位時間內(nèi)傳送二進制數(shù)字的位置，因此也叫做傳輸比特率或傳輸碼率。根據(jù)脈沖編碼調(diào)制信號是“1”和“0”的不用排列組合。根據(jù)取樣定理，亮度信號和色差信號的取樣頻率分別應(yīng)

48、為12MHz 和3MHz 若量化分層數(shù)目為356，則需用8bit 二進制電碼來傳送每個取樣的量化值，這樣傳輸比特率應(yīng)為（12+3）8=120（Mbits ）。因此，壓縮比特率（即壓縮頻帶）的問題是數(shù)字電視中一個重要課題。差分脈沖編碼調(diào)制就是圖像信號編碼中壓縮傳輸比特率的一種方法，它用信號的取樣值與信號的預(yù)測值（根據(jù)信號過去的數(shù)值進行估計）的差值來進行編碼并予以傳輸。實驗表明，每一取樣值只需用4bit 二進制電碼來傳送，就可得到比較理想的圖像質(zhì)量。也就是說，它的傳輸比特率比脈沖編碼調(diào)制壓縮一半，因而頻帶寬度也壓縮了一半。目前，大多數(shù)采用MPEG-2壓縮標準。3.4.2 視頻信噪比模擬信號在進行模

49、數(shù)轉(zhuǎn)換后，出于任意兩個量化電平中間的部分，就會與其后數(shù)模轉(zhuǎn)換出來的信號由微笑差別，這相當于在原始信號上疊加了一個噪聲，這就是前述的量化噪聲。量化噪聲平均功率Np=q22，式中q 為量化間隔。設(shè)單極性滿幅度信號峰峰值為Sp-p ，量化噪聲的均方根為Nrms ，則視頻信噪比公式為：Sp-pNrms=10.8+6n（dB ） （式3-4）式中，n 為量化的bit 數(shù)量級。量化噪聲是白噪聲，符合噪聲疊加規(guī)律。量化噪聲的大小取決于模擬信號，比如平場信號和斜場信號進行同樣的數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的量化噪聲不一樣。3.4.3 誤碼率當發(fā)送端發(fā)“1”，接收端收到“0”時或當發(fā)射端發(fā)“0”。接收端卻收到“1”

50、時，這種收發(fā)碼不一致的情況叫誤碼。在相當長的一段時間內(nèi)河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)論文32數(shù)碼流中出現(xiàn)誤碼的概率叫誤碼率（Pe ）。誤碼率=出現(xiàn)誤碼的碼元數(shù)數(shù)碼流的總碼元數(shù)。誤碼產(chǎn)生的原因很多，包括噪聲和脈沖抖動的影響，工業(yè)干擾和雷電干擾等等。誤碼率越小，要求視頻信噪比越高。比如，為了使某數(shù)字系統(tǒng)的誤碼率達到10的負9次，要求信噪比為21.6dB 左右。3.4.4 抖動功能抖動是數(shù)字信號傳輸過程中的一種瞬時不穩(wěn)定現(xiàn)象。它表示數(shù)字信號的各瞬間對于標準時間位置的偏差。抖動包括兩個方面：一是輸入信號脈沖在某一平均位置左右變化，二是提取的時鐘信號在中心位置上的左右變化。這種抖動現(xiàn)象相當于對數(shù)字信號進行

51、了相位調(diào)制。如果我們用示波器觀察這種信號，則在穩(wěn)定的脈沖圖樣的前沿和后沿上出現(xiàn)某低頻干擾調(diào)制，其頻率一般為02kHz 。抖動嚴重時，由于脈沖移位使接收機把所有脈沖誤認為無脈沖（或相反）。系統(tǒng)的傳輸速率越高，抖動的影響也越大。產(chǎn)生抖動的原因很多，中繼器中產(chǎn)生的抖動，除了與定時提取電路的性能有關(guān)外，還與輸入信號的狀態(tài)有關(guān)：當輸入碼流中出現(xiàn)長連“0”碼時，定時提取困難，也會產(chǎn)生定時抖動；在多級中繼器的系統(tǒng)中，每個中繼器產(chǎn)生的抖動還會出現(xiàn)積累。使性能更加惡化?？刂苹蛞种贫秳拥姆椒ㄓ袃煞N：一是對是真信號進行擾碼解碼或采用線路碼型，對數(shù)據(jù)源的脈沖序列重新排列，破壞長連“0”碼和連“1”碼，防止抖動的產(chǎn)生和

52、減小系統(tǒng)抖動的累積；另一種方法是采用“緩沖儲存器”和“在定時”技術(shù)。由于抖動譜線分布在時鐘頻譜左右的某個區(qū)域內(nèi)，因此利用跟蹤濾波器或模擬鎖相環(huán)路，可以抑制傳輸信號的抖動。抖動的單位是UI 它表示單位時隙，當信號脈沖為NRZ 碼時，1UI 就是1bit 傳輸信息所占用的時間，它在數(shù)值上等于傳輸速率的倒數(shù)。由于抖動難以完全消除，因此在實際工程中，往往提出一些系統(tǒng)容許的最大抖動指標，作為對抖動的限制條件。抖動的性能參數(shù)主要為以下三種（1）輸入抖動容限：系統(tǒng)容許輸入信號的最大抖動范圍。（2）輸出抖動：系統(tǒng)輸出口的信號抖動特性。（3）抖動轉(zhuǎn)移特性：在不同的調(diào)試頻率下，系統(tǒng)輸入信號的抖動值和輸出信號的抖動

53、值之比（增益）的分布特性。3.4.5 可靠性與可用性生活經(jīng)驗告訴我們，只有既具備良好的技術(shù)性能，又經(jīng)久耐用、充分可靠的產(chǎn)品才能算真正質(zhì)量好的產(chǎn)品。這通常要用產(chǎn)品可靠性與可用性來加以衡量。對于數(shù)字電視有線傳輸系統(tǒng)而言，產(chǎn)品可靠性與可用性包括傳輸系統(tǒng)的兩個終端接口間傳輸通道上所有的產(chǎn)品的可靠性與可用性。所采用的分析方法一般是故障的統(tǒng)計分析法，通過對使用現(xiàn)場的實際調(diào)查結(jié)果，統(tǒng)計故障次數(shù)、記錄每兩次故障的間隔時間、每次故障的維修時間等，以求出該系統(tǒng)的平均故障間隔時間和平均維修時間。河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)論文344. DVB系統(tǒng)的System View仿真4.1 System View仿真系統(tǒng)簡介

54、System View是一個動態(tài)的系統(tǒng)仿真軟件，主要用于電路與通信系統(tǒng)的設(shè)計、仿真，能滿足復(fù)雜通信系統(tǒng)不同層次的設(shè)計與仿真的要求。System View 以模塊化和交互式的界面，在大家熟悉的Windows 窗口環(huán)境下，為用戶提供了一個嵌入式的分析引擎。使用System View 你只需要關(guān)心項目的設(shè)計思想和過程，而不必花費大量的時間去編程建立系統(tǒng)仿真模型。System View 帶有DVB 專業(yè)庫，包括一整套在進行DVB 系統(tǒng)設(shè)計和仿真時可能用到的輔助工具。利用它，可以很方便的完成對基于歐洲電信標準ETS30O 744下的各種DVB 系統(tǒng)的仿真。它提供了一整套完整的模塊，可以分別對系統(tǒng)中各個層

55、次上信號的產(chǎn)生及解調(diào)進行仿真。另外也提供了可以代表整個調(diào)制器或解調(diào)器的單個模塊。通過對調(diào)制方式、調(diào)制模式參數(shù)、幀結(jié)構(gòu)類型等各項參數(shù)進行靈活合理的設(shè)置，就可以對各種模式的DVB 系統(tǒng)進行仿真和分析。有線數(shù)字電視系統(tǒng)主要由同步取反和隨機化、RS 編譯碼、卷積交織編譯碼、差分編譯碼、QAM 調(diào)制解調(diào)等組成，本文利用System View對組成部分的QAM 、RS 編譯碼、交織編譯碼進行仿真。4.2 QAM 調(diào)制解調(diào)模塊的仿真QMA 調(diào)制解調(diào)器是DVB-C 系統(tǒng)的重要組成部分之一，其結(jié)構(gòu)框圖如河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)論文 36圖4-1所示。制二進制c t輸 Q輸出圖 QAM 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)組成圖中n

56、 表示轉(zhuǎn)換的電平數(shù)，為了實現(xiàn)不同的MQAM 調(diào)制方式，對于16QMA ，32QAM ，64QAM ，128QAM 和256QAM ，n 的取值分別為n=4，6，8，12，16。4.2.l 、QAM 仿真模塊的組成QAM 的產(chǎn)生有兩種方法:(1正交調(diào)幅法:它是用兩路正交的電平振幅鍵控信號疊加而成。 (2復(fù)合相移法:它是用兩路獨立的移相鍵控信號疊加而成。 本文采用正交調(diào)幅法，并且省略了串并和并串變換部分，而用兩路獨立的電平基帶信號代替。QAM 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)首先將輸入信號流分為I 、Q 兩路，需要經(jīng)過串并重組，數(shù)模轉(zhuǎn)換，再分別cosw c t ，sinw c t 進行調(diào)制相加后成為調(diào)制以后的波形，經(jīng)

57、功率放大后送入有線電視系統(tǒng)。在接收端，解調(diào)器將接收的調(diào)制信號經(jīng)調(diào)諧、帶通濾波器后進入解調(diào)電路。QAM 基準載波是經(jīng)過非線性處理后去掉調(diào)制部分，并用窄帶濾波器濾除噪音和幅度的變化才恢復(fù)載波的，用相干解調(diào)法解調(diào)QAM 調(diào)制波，得到信號I 、Q 。仿真模塊如圖4-2所示。河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)論文 38圖4-2 QAM 調(diào)制解調(diào)仿真模塊的組成4.2.2 參數(shù)設(shè)置QAM 調(diào)制解調(diào)仿真模塊參數(shù)設(shè)置如下表4-3所示：表4.1 QAM調(diào)制解調(diào)仿真模塊參數(shù)設(shè)置 運行時間的設(shè)置： 便于觀察波形，NP 碼序列信號頻率取50Hz 。因為載波頻率應(yīng)遠遠大于信號的頻率，所以這里載波頻率選擇了1000Hz 。模擬低通濾波器截止頻率的選擇是在上面的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，225Hz 是個最低值，應(yīng)該是