【正文】 數碼。按照碼字的循環(huán)結構系統碼又可分循環(huán)碼和非循環(huán)碼。分組碼的解碼算法可以由其代數特性直接得到，卷積碼則通常采用樹搜索的Viterbi解碼法和序列解碼。由于加入了校驗碼元，編碼器輸出的碼流速率要高于輸入的碼流速率，也即校驗碼元要占用一部分傳輸頻帶，這是糾錯編碼的一個代價。精確表示分組碼糾錯能力的參量是“最小碼距d”，d以碼元數為單位。因此，有時為了使用戶便于了解一種分組碼的糾錯能力，常將分組碼表示成 (n,k,d)的形式；或者，為了更直觀地反映出一個分組碼的糾錯能力，將分組碼表示成(n,k,t)的形式。BCH碼是循環(huán)碼的一種，它具有糾正多個隨機錯誤的能力。在RS(n,k)碼中，輸入碼元分為km比特的組，每組包含k個碼元，每個碼元包含m個比特。8比特碼元的RS碼的標準碼長為255碼元。例如在DVB系統中，當RS編碼器輸入信息分組k=188字節(jié)時，RS編碼器先在信息分組前加上51個字節(jié)，將信息分組的長度變成標準的239個字節(jié)；然后根據這239個字節(jié)運算生成16個字節(jié)的校驗碼元，產生255字節(jié)的RS(255,239)碼字，當RS碼字輸出前再將信息碼字前加入的“0”去掉，變成RS(204,188)輸出，這一過程如圖7所示。 　b、卷積碼 　卷積碼在形式上也是分組處理的：每k個輸入信息碼元為一組，經編碼處理后加入r個校驗碼元，生成n=k+r個碼元的碼字。卷積碼通常表示為(n,k,N)的形式，但有時也以k/n的形式表示，k/n為編碼效率。(2,1,3)卷積碼編碼器如圖9所示。圖9中X1對應的生成多項式為g1(D)，X2對應的生成多項式為g2(D)。 　卷積碼的糾錯能力由其自由距離決定，自由距離是指任意長編碼序列之間的最小漢明距離，自由距離越大，卷積碼的糾錯能力越強。下面我們以二進制的2ASK、BPSK和2FSK為例說明一下數字調制的特點。 　它的實際意義是當調制的數字信號為“1”時，傳輸頻率較高的載波；當調制的數字信號為“0”時，傳輸頻率較低的載波。 　數字調制用“星座圖”來描述，星座圖中定義了一種調制技術的兩個基本參數：1）信號分布；2）與調制數字比特之間的映射關系。在ASK中，信息比特是通過載波的幅度來傳遞的，2信息比特與調制符號的四種幅度相對應，星座圖中規(guī)定了星座點與傳輸比特間的對應關系，這種關系稱為“映射”，一種調制技術的特性可由信號分布和映射完全定義，即可由星座圖來完全定義。 　a、QPSK 　QPSK是一種調相技術，它規(guī)定了四種載波相位，分別為45176。其星座圖見圖14。同相載波指載波本身，正交載波指相位旋轉900的載波。當星座點較多時，星座點之間的最小距離就會很密，非常容易受到噪聲干擾的影響。我們以16QAM為例來說明QAM的特性，16QAM星座圖見圖15。QAM也是二維調制技術，在實現時也采用正交調幅的方式，某星座點在I坐標上的投影去調制同相載波的幅度，在Q坐標上的投影去調制正交載波的幅度，然后將兩個調幅信號相加就是所需的調相信號。我們先介紹時域均衡技術。 　　均衡器的均衡效果主要由抽頭數和均衡算法決定，均衡算法常用的有迫零算法和最小均方畸變算法等。自適應式均衡器是在信息傳輸過程中不斷地調整抽頭系數，以適應信道特性的變化。 　在實際信道中還存在噪聲干擾，它會對均衡器的收斂產生影響。 　反饋均衡器的抽頭系數由前向均衡器所造成的信道沖激響應拖尾所決定。 　b、OFDM 當ISI的時延與傳輸符號的周期處于同一數量級時，ISI的影響就會變得嚴重起來。所以OFDM實質是一種并行調制術。但這樣作降低了頻帶利用率。為實現最大頻譜效率，一般取載波最小間隔等于符號周期的倒數。 　由于OFDM系統中的子載波數量常達幾百乃至幾千，所以實際應用中不可能象傳統的FDM那樣使用幾百乃至幾千個振蕩器和鎖相環(huán)進行相干解調。 　但信道中存在ISI時，OFDM子載波間的正交性會被破壞，使的接收機無法正確提取各子載波上的調制符號。OFDM抵抗ISI的能力取決于Δ的長度，Δ越長，可消除ISI的時延范圍越大。波特率是指三元及三元以上的多元數字碼流的信息傳輸速率，單位是baud/s，表示每秒可傳輸多少個多元碼字。 　頻譜效率 　通信系統的有效性是以調制信號的頻譜效率來描述的。頻譜效率越高，在相同的帶寬、相同的時間內可以傳輸的數字信息就越多。但理想低通頻譜在實際應用中是不可能實現的，而且理想低通信號在時間域內的波形衰減過慢，當發(fā)生符號間串擾時對相鄰傳輸符號的干擾過大，因此工程應用中一般采用的是升余弦滾降信號波形。從圖22中可以看出，當滾降系數а=0時，升余弦滾降信號就變成了理想低通信號，信號帶寬為1/2T，相當于符號傳輸頻率的1/2。例如當升余弦滾降信號的最大帶寬為3/4T時，其滾降系數為而當升余弦滾降信號的最大帶寬為1/T時，其滾降系數為滾降系數а影響著頻譜效率，а越小，頻譜效率就越高，但а過小時，升余弦滾降濾波器的設計和實現比較困難，而且當傳輸過程中發(fā)生線性失真時產生的符號間干擾也比較嚴重。實際上，用戶對一個數字通信系統性能的最終要求通常遠比模擬通信系統的簡單，只有誤碼率，因為數字通信系統只要所傳輸的碼字不發(fā)生錯判就不會造成信息丟失，其它方面如信號波形等的失真都是無所謂的。在DVB傳輸系統中，需要注意的一點是，由于DVB傳輸系統中的外層糾錯編碼采用的是RS碼，發(fā)生傳輸錯誤時是以RS碼字為單位的，因此接收端送給分接器的碼流中的誤碼率是以RS碼字的差錯率來衡量的。當誤碼率較小時，錯誤的RS碼字中的錯誤比特數是較少的，因此比特錯誤率要小于RS碼字錯誤率，如RS碼字的錯誤率為106時，則對應的比特錯誤率一般要小于107。當然載波功率與傳輸信號功率相比通常都是很小的，因而載噪比與信噪比在數值上十分接近。噪聲干擾的絕對強弱是沒有意義的，因為不同的傳輸系統的信號平均功率不同，而載噪比則直接反映出了調制信號與噪聲干擾間的相對強弱關系。對某個C/N，BER越小，則說明該通信系統的可靠性越高。前面介紹的C/NBER關系曲線僅能反映通信系統的可靠性，那么有沒有一種參數能夠全面反映通信系統的有效性和可靠性呢？或者說能夠在相同的頻譜效率的基礎上反映出通信系統的可靠性呢？有，這就是Eb/N0BER關系曲線。下面我們定量地說明一下Eb/N0與C/N之間的關系。Eb/N0與C/N在實際應用中都經常被使用。DVBS傳輸系統的應用范圍十分廣泛，既適用于一次節(jié)目分配，即可通過標準的DVBS用戶綜合接受機解碼器（IRD）直接向用戶家中提供數字電視或HDTV業(yè)務，也就是所謂的“直接到戶（DTH）服務；又適用于二次節(jié)目分配，即通過再次調制，進入共用天線電視系統（SMATV）或CATV前端向用戶` 中傳輸數字電視或HDTV業(yè)務。凡符合MPEG2碼和復用標準的數字電視業(yè)務都可進入DVBS````````輸系統，因為傳輸系統的信道幀格式是與MPEG2的TS包格式相匹。因無論標準數字電視還是HDTV經壓縮編碼和復用后，變成了二元比特流，只是比特率有所不同對傳輸系統是沒有區(qū)別的。因此當需要直接了解系統的可靠性時，一般使用C/N；而當需要橫向比較不同系統的性能時，一般使用Eb/N0。設調制符號的周期為T，為簡化問題，我們暫時拋開滾降系數的影響，按理想低通信號波形計算，則調制符號的帶 寬為1/T。我們知道不同的數字調制技術之所以會具有不同的頻譜效率是因為它們的調制符號所映射的比特數不同，如按理想低通信號波形計算，一個由k個比特映射生成的調制符號所實現的頻譜效率就為kbit/s/Hz。頻譜效率高的通信系統，傳輸信息的能力較強，但傳輸可靠性較差；頻譜效率低的通信系統，傳輸信息的能力較弱，但傳輸可靠性較高。需要注意的是，這里所說的載噪比是指折合到圖3中接收端與傳輸信道接口處的載波平均功率與噪聲平均功率之比。DVB廣播傳輸系統屬于調制傳輸系統，因此采用載噪比指標。信噪比與載噪比區(qū)別在于，載噪比中的已調信號的功率包括了傳輸信號的功率和調制載波的功率，而信噪比中僅包括傳輸信號的功率。但對分接器和解壓縮過程來說，他們是按比特來進行處理，因此他們關心的是比特的錯誤率。對于二元數字信號，由于傳輸的是二元比特，因此誤碼率稱為誤比特率（BER：biterrorratio）；對于二元以上的多元信號，誤碼率稱為誤碼字率（CER:codeerrorratio），它們的計算如下： 　在圖3所示的通信系統中，誤碼率就是指接收端經過解調和糾錯后最終送給分接器的比特流與復接器發(fā)送給發(fā)射端的原始比特流相比，發(fā)生傳輸錯誤的比特數占復接器發(fā)送的總信息比特數的比例。但也有少數應用中，如美國GA傳輸系統中。升余弦滾降信號的頻譜的特點是相對于f=1/2T頻率點呈現奇對稱，f=1/2T處的頻譜幅度等于f=0處的頻譜幅度的1/2，即f=1/2T處的信號帶寬為升余弦滾降信號的3dB帶寬。 　　圖22中所示的是基帶升余弦滾降信號頻譜，滾降系數為а，а的數值規(guī)定為0а≤1。這里所說的“理論最高頻譜效率”是指當傳輸信號的頻譜為理想低通頻譜時所實現的頻譜效率，但在實際應用中是達不到這一理論效率的，因為工程應用中傳輸信號通常采用升余弦滾降波形，它所實現的頻譜效率要比理論最高效率下降一個滾降系數а倍。頻譜效率主要用于衡量各種數字調制技術的效率，在數量上等效于每個調制符號所映射的比特數。在圖3中的DVB傳輸系統通用結構中，發(fā)射端在映射之前以及接收端在反映射之后，信息都以二元數字信號表示，因此其中各環(huán)節(jié)傳輸和處理信息的速率用比特率表示，如糾錯編碼器和解碼器的最高處理速率或傳輸系統與復/分接系統間的接口速率等。 (待續(xù)） DVB信道編解碼與調制解調(四) 作者：北京郵電學院博士后:梅劍平/北京郵電學院教授:全子一 　DVB傳輸系統的性能指標 　DVB傳輸系統的性能指標是描述DVB傳輸系統性能的參數，也是考核DVB傳輸系統和設備優(yōu)劣的主要依據，在詳細介紹各DVB傳輸系統前，我們有必要討論一下DVB傳輸系統的主要性能指標。 　保護間隔內的信號是由OFDM信號進行周期延拓生成的，相當于將OFDM信號的尾部折反到前面。 　輸入的N個調制符號經過N點的FFT后所得到的N個數據就是所需的OFDM合成信號的N個時域采樣值，在經D/A變換后，就得到了OFDM信號波形。 　因為每一個載波的比特持續(xù)時間被延長了N倍，遠大于一般的ISI，所以OFDM具有良好的抵抗ISI的性能。這樣，即使各載波上的信號頻譜間存在重疊，也能無失真地復原。 　子載波間的間隔如何選擇，是OFDM的關鍵。 　OFDM由大量在頻率上等間隔的子載波構成?設共有N個載波），各載波通常采用同一種調制方式調制。美國GA系統中采用的就是256抽頭的判決反饋均衡器。與橫向均衡器不同，判決反饋均衡器是一種非線性濾波技術。因此在實際應用中常將上述兩種方式綜合起來，即采用帶預置均衡的自適應均衡器（見圖17），這種均衡器在信息傳輸前先對信道特性進行估計，初步設置抽頭加權系數；在信息傳輸開始后，再利用定期發(fā)送的訓練序列對抽頭系數進行調整，以跟蹤信道特性的變化。預置式均衡器是信息傳輸前先對信道特性進行估計，并設置好抽頭加權系數，這些加權系數在信息傳輸開始后不再改變。每個抽頭的延時信號經加權后送到一個相加電路輸出，其形式與有限沖激響應濾波器（FIR）相同，相加后的信號經抽樣送往判決電路。 　回波均衡 　前文說過，由于回波干擾和信道的線性失真，會在接收符號間產生符號間干擾（ISI）。16QAM中每次調制可傳輸4個信息比特，這些信息比特是通過載波的16種幅度和相位組合來傳遞的。當星座點進一步增加時，也即需要更高的頻帶利用率時，就要采用QAM調制了。 　QPSK是一種恒包絡調制，它的信號的平均功率是恒定的，因此不受幅度衰減的影響，也就是說幅度上的失真不會使QPSK產生誤碼。解調器根據星座圖及接收到的載波信號的相位來判斷發(fā)送端發(fā)送的信息比特。225176。當噪聲等干擾的幅度小于最小距離的1/2時，解調器不會錯判，即不會發(fā)生傳輸誤碼；當噪聲等干擾的幅度大于最小距離的1/2時，將發(fā)生傳輸誤碼。 　在ASK中，調制信號為一維幅度信號，在星座圖中稱為星座點。 　它的實際意義是當調制的數字信號為“1”時，傳輸相位為00的載波；當調制的數字信號為“0”時，傳輸相位為1800的載波。 　它的實際意義是當調制的數字信號為“1”時，傳輸載波；當調制的數字信號為“0”時，不傳輸載波。Viterbi算法是一種樹搜索算法，它的性能與解碼約束長度有關，解碼約束長度是指判決一個解碼輸出所需的搜索樹的長度，一般為3～7倍的編碼約束長度。如果某寄存器與生成Xi的模2和相連，則gi(D)中與此寄存器相對應的位為“1”，否則為“0”。設輸入序列表示為M(D)，輸出序列表示為Xi(D)，D為序列中的比特序號；生成多項式表示為gi(D)，D對應于編碼器的移位寄存器從左到右的位置，i=1,2代表兩路輸出碼流。卷積碼的編碼效率比分組碼的小。 　從圖8中可以看出，卷積碼的輸出序列相當于輸入序列與由移位寄存器和模2和連接方式所決定的另一個序列的卷積，卷積碼即由此得名。 　RS碼是性能很優(yōu)越的分組碼，尤其是具有很強的抗突發(fā)誤碼的能力，因此被廣泛應用于各種通信領域。以DVB系統為例，8比特碼元的，糾錯能力為8個字節(jié)的RS標準碼應為RS(255,239,t=8)，但當輸入信息碼元分組不足239字節(jié)時，如k=188字節(jié)時，仍可采用標準的RS(255,239)編碼器進行編碼，生成的RS(204,188,t=8)碼與標準的RS(255,239,t=8)碼具有完全相同的特性和糾錯能力。 碼長n=2m1碼元或m(2m1)比特信息碼元k碼元或km比特校驗碼元nk=2t符號或m(nk)比特最小碼距d=2t+1碼元或m(2t+1)比特 　 　RS碼的最小距離d=2t，因此RS碼常表示為RS(n,k,2t)。它的描述編碼算法的生成多項式g(D)與最小碼距d之間有密切的關系，可以根據所要求的糾錯能力t很容易地構造出BCH碼。 　　大多數分組碼的糾錯能力是達不到上述最強指標的，只有RS碼可以達到這一指標。 　　最小碼距越大，