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数字电视的信道编码和数字调制

数字电视的信道编码和数字调制

点击数:7742 次   录入时间:03-04 11:50:11   整理:http://www.55dianzi.com   无线电-电子技术知识

    QAM调制器由串并转换后,分成两路加到两个D/A变换器,再把输出信号分别送到各自的乘法器,其中一个乘法器还引入副载波sinωct信号,而另一个乘法器引入与其正交的副载波COSωct,由两个乘法器输出加到一个线性加法器后混合输出,接收时再进行逆处理,图12中展示了QAM调制和解调处理的组成框图。

    在HDTv实验方案中曾经采用16QAM,其实施方案有两种,一种方案是采用双路四电平转换来直接形成正交调幅,而另一种使用叠加法,把两路QPSK调制信号按电乎差6dB的方式叠加而成,图13中展示了直接正交调制法的16QAM调制器的示意框图,其中4电平调幅器可用环形调制器,而LPF是突起滚降低通滤波器。

    在16QAM调制中,串行数据以4b为一组输入,经串并变换后,以2b为小单元分别加到两个2/4电平转换器,再分别送入振幅调制器I、II,同时加到振幅调制器是二个时差90℃的正弦副载频,由此组合成I信号和Q信号,再通过线性加法器合成为16QAM信号(图13),经2—4电平转换后,可得到四个电平,即

    -1、  -3、  +1、  +3

    则调制器I输出的是 而调制器II输出的是

    经线性相加后形成了16种不同电平,并组成16QAM星座图。

    若用一般形式来表示M—QAM信号,则可写成 
  式中EMIn是具有最低振幅的信号能量,ai和bi一对独立的整数,它由星座图上的位置来选择对于16一QAM而言,{ai、bi}所显示的空间矩阵是





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  表3中给出了2—4电平转换的真值表,而表4中展示了I、Q相对电平与状态的对应关系,在图14中给出了16-QAM信号的形成过程。

  对于M-QAM而言,(ai、bi)矩阵是L的元素,而则该矩阵可写成

    这样很方便由式(10)推得16QAM的a1,b1的星座值。

    图15中展示了QAM调制的。DVB传输系统的组成方案,在接收端为了对付多径干扰,经QAM解调后,实施A/D变换,然后加到自适应均衡器来消除符号间干扰。为了对格状编码进行解码采用了,Viterbi软判决,进一步改善OAM的抗干扰能力。



 

3.残留边带调制VSB
  现行的模拟电视传输是采用VSB,所以美国在考虑HDTV信号传输时首选了残留边带调制。VSB是在双边带调制的基础上,设计出相应的带通滤波器,使上边带全部保留,而下边带频谱仅作少量保留,也就是残留下边带,这样残留边带信号可用下式表示

式中hs(t)是残留边带滤波器Hs(ω)=|Hs 的冲击响应。VSB解调方法有相干解调和非相干解调两种,非相干解调要求VSB信号中适当加大载波分量,这样在接收机中可用简单的包络检波器进行解调,在这种方案中必须加宽残留边带,从而降低了传输效率。而另一种是采用相干解调,也就是在接收端产生与发射载波同频同相的相干载波,通常也可在中频段产生与图像中频同相的基准中频,这种方法有利于降低解调失真,在HDTV系统中,为了便于恢复载波,也在VSB信号中插入导频,而在接收机中为了减少相位偏差,还补上相位跟踪器,用来补偿相位偏差。

    在数字信号传输中为了防止码间干扰,要求发送端基带信号滤波特性和接收端基带信号的滤波特性具有相同的幅频特性,并且在滚降一侧满足互补滚降特性,所以发送和接收滤波器均采用突起余弦滚降滤波器,其转移函数可表示为

 
    图16中展示了突起余弦滚降滤波器的振幅特性,其中Rs是符号率,它等于
 
    式中β是绝对滤波带宽,α值为滚降因子,随着α值上升,滤波器带宽也增加,而在邻近符号间隙的时间旁瓣电平下降,通常选择α=0.5,图16中展示了不同α值的滚降余弦滤波的转移特性。

    在VSB系统中为了降低信道干扰,同样采用RS编码、交织、格状编码和自适应均衡技术,而自适应均衡技术主要用以对付多径干扰,在数字电视中主要采用时域均衡器,利用其产生的响应来补偿已畸变的信号波形,进而达到消除码间干扰。目前用于HDTV的时域自适应滤波器有两种方案,其一是盲均衡器加横向滤波器,前者进行捕捉,后者实施均衡;另一种是采用判决反馈均衡器(DFE),发送端预先传送训练序列,接收端按已知训练序列找出误差,然后DFE转入正常运行。

  考虑到数字电视和模拟电视采用信道兼容的方案,而现行模拟电视信号的频谱并不均匀,其主要功率集中在视频载波、色付载波和伴音载波附近,这就会对同频道HDTV信号的严重干扰,所以在VSB方案中对付这类干扰在接收端加上干扰抑制滤波器,图17中展示了VSB系统的组成框图。



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  1992年瑞典进行HDTV传输试验时,采用OFDM方法,鉴于欧洲电视频道带宽也是8MHz,可容纳更多的图像数据,在该系统中图像、伴音、附加数据的总数据率为25.088Mbps,经Rs编码(224、208)后,数据率上升到27.017Mbps,这样用16QAM,并藉助于逆快速福里哀变换IFFT处理器,把信号调制到512个并行频率信道上,然后双边带调制到载波后再发射出去。OFDM用512个并行信道传输的目的,是为了克服地面的多径传输所造成的码问干扰。应该看到,当8MHz频带正交划分成512信道时,每一信道可容纳的波形脉冲宽度仅此为τ=512/8=64μS,而地面广播经多径传入的信号强度较大,通常在通过近区反射而来,所以时延较小一般在3~3.5μs以下,因而可以采用加保护时间的方法来吸收掉符号间的干扰。此外,各并行信道每隔一定波形间隔分别传送基准信号,接收端根据基准信号,在FFT处理器处理之前先算出频响特性均衡数据,采用以上二项措施可大大降低多径干扰带来的影响。

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