原创 中国数字电视地面传输标准主要侯选方案介绍（一）

DMB-T方案从提出到完善历经方案论证、系统模拟仿真、系统功能样机试验、专用集成电路开发、基于专用芯片的系统测试与场地试验等五个阶段，现在己成为中国数字电视传输标准强有力的最终候选方案，其技术特点如下。

    ·  与现有电视广播传输频率兼容。DMB-T充分考虑了中国电视接收机的持有量，    依据我国现行电视广播频率规范所设计。

·  高数据码率。DMB-T在8MHz电视频道中最大净荷码率为33 Mb／s，能够充分    满足HDTV广播要求，美国ATSC在6 MHz信道内最大净荷码率为19.39 b／s，    欧洲DVB-T在8MHz信道内数据吞吐量为5～32 Mb／s，日本ISDB-T在8MHz    信道内数据吞吐量为4.9～31 Mb／s。

·  支持蜂窝单频网。与DVB-T相似，DMB-T支持蜂窝单频网络，这意味着邻近电视台可以使用同频广播的相同内容。单频网(SFN，Single Frequency Network)是指由多个不同地点的处于同步状态的无线电发射台，在同一时间、以同一频率发射同一信号，以实现对一定服务区的可靠覆盖。单频网技术具有三个优点：有利于频率规划，可以大大节约宝贵的频率资源，提高频谱利用率；可通过多点同频发射的办法来解决覆盖盲区(即盲点)问题，从而获得较好覆盖率；可降低发射机设备成本，通过优化和调整单频网发射网络，可以使用多个较小功率发射机代替一个大功率发射机，以降低信号辐射、减少电磁波污染、增强覆盖均匀度，也可根据需要随时改变覆盖意图。

·  卓越的移动接收能力。与数字电视有线广播相比，数字电视地面广播的移动接收是最重要、最突出的特性之一。

·  快速同步。快速同步是DMB-T区别于其他所有数字电视传输方案的重要特性之   一。

    ·  分级调制。在相同信道内，不同信息可以按照数据码率和传输可靠性方面的不同要求，采用不同优先级的传输调制方式。

    ·  在各种条件和环境下接收能力强。DMB-T采用了先进的Turbo卷积码、Turbo网格码等纠错编码技术以及QPSK／mQAM的TDS-OFDM信号调制技术；

    ·  安全保密性好。从系统自身而言，DMB-T在信令协议的物理层就采用了安全可    靠的加密措施。

    ·  低建网成本与低运营成本。传统的无线通信网络，大区域蜂窝网建成后才能支持服务，支持漫游更需要跨区域的网络建设，而DMB-T应用模式是一种广播和点对点服务的混合模式，公共信息以非常低的成本传送给各个消费者，因而运行成本较低。

DMB-T采用了许多关键技术，因而与ATSC、DVB-T、ISDB-T相比，它具有特点鲜明、性能良好、知识产权清晰等特点，其关键技术主要包括：

    ·  时域同步的正交多载波技术(TDS-OFDM)——数字电视地面传输的最大困难在于多径引起的频率选择性衰落，OFDM技术在对抗频率选择性衰落方面具有独特优势，然而子载波间的正交性对同步提出了严格要求。欧洲DVB-T采用全频域处理方式形成其核心技术，即COFDM技术，由于其系统同步和信道估计互为条件，需要采用复杂的迭代算法和强功率同步导频等措施；而TDS-OFDM通过时域和频域混合处理，简单方便地实现了快速码字捕获以及稳健的同步跟踪，因而形成了与欧洲DVB-T、日本ISDB-T多载波技术不同的自主核心技术。

    ·  保护间隔的PN填充技术——为在多径时延扩散信道中避免码间串扰，DVB-T    采用了循环前缀填充的OFDM保护间隔，使其传输效率有所下降；而DMB-T发明了基于PN序列扩频技术的高保护同步传输技术，并用其填充OFDM保护间隔，从而使系统频谱利用率提高了10％，并有20 dB以上同步保护增益。

    ·  快速信道估计技术——针对现有数字电视地面传输标准的信道估计迭代过程较    长(一次有效参数估计约需1.024 ms)的不足，DMB-T发明了新的TDS-OFDM信道估计技术，通过正交相关和傅里叶变换实现快速信道估计(一次有效参数估计约需0.6 ms)，从而提高了系统移动接收性能。

    ·  前向纠错编码与相位映射相结合的纠错技术——针对采用多载波COFDM技术    的信噪比门限相对VSB单载波技术较差的现实，DMB-T发明了一种新的系统    级联纠错内码和最小欧氏距离最大化映射技术，使采用多载波技术的系统信噪    比门限获得了10％以上的改善。

    ·  与绝对时间同步的帧结构——DMB—T设计了与绝对时间同步的复帧结构，方便    自动唤醒功能设置，达到省电目的，以支持便携接收；与绝对时间保持同步机制有利于单频网同步发送信号的功能控制，使DMB-T单频网同步设备比国际现有标准的同类设备更容易实现。

    ·  系统信息传送——DMB-T传输方案为每一个长度为500 μs信息数据的信号帧设    定了独特地址的帧头，方便了数据信息的识别与分离，具有融合多业务广播的    技术基础，因而称为多媒体／电视广播，此帧识别功能还将为双向互动系统提供    同步体系。

下面重点介绍DMB-T传输系统的信道编码及调制技术。DMB-T传输系统的设计指导思想是将数据检测与信道估计分别对待，以获得最佳接收效果，对于数据检测，DMB-T采用频谱效率高、抗多径干扰能力强、适用于宽带信号传输的OFDM调制方式；对于信道估计，DMB-T在时域上采用已知的周期伪随机序列作为参考信号。总之，与现有的数字电视传输标准相比，DMB-T采用了一种将时域信号处理与频域信号处理相结合的创新技术，可同时发挥数字信号处理在时域与频域两方面的优势。

DMB-T采用的纠错编码与交织编码技术根据多媒体业务与移动接收的服务需求而设计，DMB-T的多层分组乘积码可采用最新的Turbo算法解码，以获得接近信道容量的传输性能。此外，针对不同应用，DMB-T传输系统的前向纠错编码分为两种模式：电视模式与多媒体模式。

    (1)电视传输专用的前向纠错编码

电视节目广播前向纠错采用2／3码率格形编码、卷积交织码、RS码构成的级联码，其中RS(209，187)分组码是截短的RS(255，233)分组码，可纠正llB的传输误码。为减少突发脉冲干扰所造成的连续误码影响，DMB-T传输系统在内码与外码之间插入了卷积交织编码(B=19，M=22)，总时延相当于36个RS(209，187)分组码。

(2)用于多媒体传输的前向纠错编码

多媒体综合数据业务服务的前向纠错采用多层分组乘积码(Multi-level Block ProductCode)，它是由分组乘积码：BPC(3762，2992)构成的一种系统码，是二维分组乘积码BPC(4096，3249)的删余截短，其解码器可采用高性能Turbo算法。DMB-T传输系统的多层分组乘积码分为三层，不同层按定义映射到64QAM星座符号的不同比特位，因此具有不同程度的抗干扰能力，DMB-T传输系统的多媒体数据流可根据需要给予不同的保护优先级。

针对地面无线广播信道的特性，DMB-T传输系统在时域与频域都进行数据交织编码，其中时域交织编码是在多个信号帧之间进行，它采用基于星座符号的卷积交织编码器，有四种工作模式；而频域交织编码是在一个信号帧之内，根据映射表进行，频域交织编码器将由3780个符号组成的输入符号矢量映射成一个新的输出矢量。

(3)调制模式

DMB-T传输系统符号星座图采用64QAM，对于不同的前向纠错编码模式，其符号星座图有所不同，其中采用电视广播前向纠错编码模式的DMB-T传输系统使用均匀分布的64QAM符号星座图，其I与Q坐标的投影为(-7，-5，-3，-1，1，3，5，7)；采用多媒体综合数据业务服务前向纠错编码模式的DMB-T传输系统使用非均匀分布的64QAM符号星座图，其I与Q坐标的投影为(-9，-7，-4，-2，2，4，7，9)，非均匀星座图是为多层纠错编码而设计。

TDS-OFDM调制应按以下步骤进行：

    ·  输入的MPEG TS码流经过信道编码处理后在频域形成长度为3 780的IDFT数    据块；

    ·  采用DFT将IDFT数据块变换为长度为3780的时域离散样值帧体，每秒7.56x10°个样值；

·  在OFDM保护间隔插入长度为378的PN序列作为帧头；

·  将帧头和帧体组合成时间长度为550的信号帧；

·  采用具有线性相位延迟特性的FIR低通滤波器对信号进行频域整形；