【正文】 78 試證明 8VSB的頻譜利用系數(shù)為 b/(s (2) 兼容 。 符號(hào)指的是送到數(shù)字調(diào)制器去的一組數(shù)據(jù)，一般是并行送出的，每組數(shù)據(jù)稱做一個(gè)符號(hào)。由于 COFDM調(diào)制方式的抗多徑反射功能，它可以潛在地允許在單頻網(wǎng)中的相鄰網(wǎng)絡(luò)的電磁覆蓋重疊，在重疊的區(qū)域內(nèi)可以將來自兩個(gè)發(fā)射塔的電磁波看成是一個(gè)發(fā)射塔的電磁波與其自身反射波的疊加。保護(hù)間隔的長(zhǎng)度大于最大的多徑延遲是可取的，但是在 OBL中保護(hù)間隔的長(zhǎng)度不能取得太長(zhǎng)。加入的保護(hù)間隔也是IFFT輸出數(shù)據(jù)的一部分，我們能夠從基帶的 OFDM碼元中獲得樣值。信源輸出數(shù)據(jù)速率有 Mb/s、 Mb/s、 Mb/s。Sn+Nn(n=1， 2， … ， Kc) () 其中： Rn表示頻域接收信號(hào)序列中第 n個(gè)值 。 ① 輸入為高速串行信息數(shù)據(jù)碼元 1， 2， … ， N，經(jīng)過串并的 S/P變換后為 N路低速碼元，再分別調(diào)制在 N個(gè)正交子載波上，最后在時(shí)域波形上相加合并發(fā)送至信道。因此 OFDM系統(tǒng)可以這樣來實(shí)現(xiàn)： 在發(fā)送端，先由 {Ck}的IDFT(離散傅里葉反變換 )求得 {Sn}，再經(jīng)過一低通濾波器即得所需的 OFDM信號(hào) s(t)。 現(xiàn)在采用多載波傳輸?shù)姆绞剑瑏硌芯咳绾慰朔啥鄰絺鞑サ臅r(shí)延功率譜的擴(kuò)散而帶來的頻率選擇性衰落。由信息論知識(shí)可得， 1 Hz最高可傳輸 PCM信號(hào) 2 bit，所以它的基帶信號(hào)最高頻率為 () 由平衡調(diào)制原理知，調(diào)制后的信號(hào)帶寬為 () 10 / 3 5 MH z = MH z235 102 MH z = MH z33?第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) 若只考慮單邊帶 (SSB)濾波，則 SSB的頻譜利用率為 () 殘留邊帶濾波器的頻率特性如圖 。k)+Q(k)sin(2πfc/fs (4) I/Q合成電路。 (5) 可以下載 QAM調(diào)制所需的奈奎斯特濾波系數(shù)?？梢耘卸ń庹{(diào)得到與 a1b1相位模糊度無關(guān)。 因此由圖 MSB位的差分編碼如下： ”表示異或 (EXOR)，“＋”表示邏輯或 (OR)，“ 由于傳輸媒介采用的是同軸線，與衛(wèi)星傳輸相比外界干擾小，信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)高些，所以前向糾錯(cuò)碼保護(hù)中可以取消內(nèi)碼編碼。相反，圖 星座圖。設(shè)輸入的二進(jìn)制速率為 10 Mb/s， 24電平轉(zhuǎn)換的輸入為 ，由信息論知識(shí)可得， 1 Hz最高可傳輸 PCM信號(hào) 2 bit，所以它的基帶信號(hào)最高頻率為 。Hz), 16QAM的頻譜利用率為 4 b/(s對(duì)于濾波器頻率響應(yīng)，假設(shè)輸入信號(hào)為理想的 Dirac Delta信號(hào)，信號(hào)周期 Ts=1/Rs=1/(2fN), 在矩形波輸入的情況下，則要進(jìn)行適當(dāng)?shù)?x/sinx校正。使用這種方法可以使使用者根據(jù)數(shù)碼率來選擇相應(yīng)的誤碼糾正的程度。 QPSK是一種恒定包絡(luò)的角度調(diào)制技術(shù)，其調(diào)制器框圖如圖 。 φn=π時(shí)，代表數(shù)字“ 1”。 第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) BPSK調(diào)制 我國(guó)移動(dòng)多媒體廣播標(biāo)準(zhǔn) (Mobile Multimedia Broadcasting)中采用了 BPSK調(diào)制方式。 例 設(shè)經(jīng) MPEG1標(biāo)準(zhǔn)壓縮后的數(shù)字電視信號(hào)速率為 2 Mb/s，經(jīng) 64 QAM調(diào)制后 (頻譜利用系數(shù)理論值為 6 b/(s這種調(diào)制方法抗干擾能力較強(qiáng)，但頻譜利用系數(shù)較低 (理論值為 2b/(s在數(shù)字電視傳輸時(shí)，為提高頻譜利用率，必須進(jìn)行數(shù)字調(diào)制。 31 .8M b/s = 6MH z b/ ( s H z )? 48 Mb /s MH z6 b / ( s H z ) ??500 MH z 357 MH z ?第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) 數(shù)字電視調(diào)制的分類 數(shù)字電視調(diào)制可分為兩大類： 數(shù)字電視正向 (下行 )傳輸采用的調(diào)制和數(shù)字電視反向 (上行 )傳輸采用的調(diào)制。在地面監(jiān)控?zé)o線圖像傳輸系統(tǒng)中，常采用擴(kuò)頻調(diào)制方式，該方式抗干擾能力較強(qiáng)，但頻譜利用率較低。 8 M b/s 3 M H z b/ ( s H z )??第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) (3) 同一種速率的數(shù)字電視信號(hào)，在選用不同的調(diào)制方式的情況下，調(diào)制后信號(hào)的帶寬不同。圖 (a)是產(chǎn)生BPSK信號(hào)的模擬調(diào)制法框圖 。 低速碼流，即每個(gè)頻道數(shù)據(jù)碼流一般不會(huì)超過 384 kb/s。Hz)。 120() 11 πsi n2 2 2NNHf fff ????? ? ?? ? ? ??? ?? ??? ?????Ns12f T?第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) 圖 基帶頻域表示的調(diào)制器輸出信號(hào)頻譜 第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) 下面對(duì) QPSK 誤碼性能進(jìn)行分析。 第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) 圖 MQAM的調(diào)制器框圖 第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) 幾種正交幅度調(diào)制信號(hào)的平均功率譜密度如下： 16QAM信號(hào)： () 64QAM信號(hào)： () ? ?? ?20sm 0si n π() 59 πsusf f TSfE f f T?? ?? ?????? ?? ?20sm 0si n π() 37 πsusf f TE f f T?? ?? ?????第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) 式中： 為平均功率譜密度 。 a a b b2的真值表見表 。Hz)。這個(gè)模板不僅考慮了數(shù)字濾波的設(shè)計(jì)極限，也顧及了來自系統(tǒng)模擬處理部件的人為因素 (例如， D/A轉(zhuǎn)換、模擬濾波器等 )。、 270176。、 180176。 第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) 以這一芯片為基礎(chǔ)，加上輸入信號(hào)預(yù)處理電路、 I/Q合成電路、 D/A變換電路，就構(gòu)成了基帶數(shù)字 QAM調(diào)制系統(tǒng)。 ② 當(dāng)沒有外部數(shù)據(jù)輸入時(shí)，由偽隨機(jī)碼源 PRBS產(chǎn)生周期性的偽隨機(jī)碼，用于系統(tǒng)測(cè)試 QAM調(diào)制器的性能。本系統(tǒng)是在 DAC之后使用模擬放大電路來進(jìn)行補(bǔ)償?shù)摹? 第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) 圖 I、 Q兩路數(shù)據(jù)抽取樣值的過程及 I、 Q抽取樣值的合成過程詳圖 第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) MVSB(殘留邊帶 )數(shù)字調(diào)制技術(shù) 1. 8VSB的實(shí)現(xiàn)原理 美國(guó)地面廣播采用 8VSB數(shù)字調(diào)制。信號(hào)頻率選擇性的衰減，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)畸變。滿足奈奎斯特準(zhǔn)則的濾波器 G(ω)不論在發(fā)送端或接收端都相同。符號(hào)總的持續(xù)時(shí)間 Ttotal=T＋ Δ, Δ是保護(hù)間隔， T是有用信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。 H為信道矩陣，反映信道的復(fù)衰落系數(shù)， H為 Kc Kc，則 Kc為并行子系統(tǒng) (子載波 )數(shù) 。 OFDMOBL試驗(yàn)的一般結(jié)構(gòu)如圖 ，其技術(shù)規(guī)格見表 。為了獲得較強(qiáng)的抗多徑衰落的能力， OFDM的每一個(gè)載波采用 DQPSK調(diào)制方法，并且每個(gè)載波的相位是正交的。 第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) (6) 實(shí)際應(yīng)用：因?yàn)閿?shù)字廣播系統(tǒng)的音頻和視頻編碼朝著國(guó)際上統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展，所以數(shù)字開路廣播鏈路的信源編碼采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)?？梢灶A(yù)料到， OFDM調(diào)制方案可以改善移動(dòng)信源電視廣播傳播的操作，并且在大規(guī)模的傳播中簡(jiǎn)化中繼網(wǎng)絡(luò)。表 為 4種典型數(shù)字調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難易比較。 第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) 圖 用于 64QAM的字節(jié)到 m比特符號(hào)的轉(zhuǎn)換 第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) 美國(guó)有線電視網(wǎng)曾采用過 16VSB數(shù)字調(diào)制，在調(diào)制之前要進(jìn)行字節(jié)到符號(hào)的映射，它的映射方式如圖 。集中式協(xié)議提供了更好的定時(shí)機(jī)制來避免沖突，如 IBM公司的MLAP(MAC水平接入?yún)f(xié)議 )、 亞特蘭大科技公司的XDQRAP(擴(kuò)展分布式排隊(duì)隨機(jī)接入?yún)f(xié)議 )、 ATT貝爾實(shí)驗(yàn)室的 ADAPt(自登記 )協(xié)議、佐治亞理工學(xué)院的 CPR(集中式優(yōu)先級(jí)預(yù)約 )協(xié)議、 TDMA(時(shí)分多址 )協(xié)議、 PCUP(流水線循環(huán)上行 )協(xié)議等。 713 說明 64QAM調(diào)制如何獲得 π/2旋轉(zhuǎn)不變的星座圖。 第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) 世界各國(guó)提出許多 MAC協(xié)議，歸結(jié)起來可分為兩大類： 分布式協(xié)議和集中式協(xié)議。相應(yīng)地，下一個(gè)符號(hào)的有效位將被下一個(gè)字節(jié)的有效位取代。但在實(shí)際中 , (α為滾降系數(shù) ) 1 1 122fNt?????l b l blb111MMMBtNN??? ? ?????????? ?11 12 Nt?????第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) 相應(yīng)的頻譜利用率為 () 在 OFDM系統(tǒng)中，要想獲得較高的頻譜利用率，應(yīng)選擇較大的 N值，同時(shí)應(yīng)盡可能使?jié)L降系數(shù) α小一些。數(shù)字 OBL采用 OFDM調(diào)制方案在多徑延遲條件下能保持穩(wěn)定的傳播。只要多徑的延遲沒有超出保護(hù)間隔的長(zhǎng)度，載波上的數(shù)據(jù)就能夠被正確地解調(diào)。頻域交錯(cuò)提高了 TCM對(duì)同頻干擾的抵抗能力，因?yàn)樗鼘⑹雇l干擾嚴(yán)重的載波分量分散開。其中 τmax表示最大延時(shí)。 ① 由前面 OFDM的時(shí)域表示，我們可以直接給出相應(yīng)的等效頻域表達(dá)式，即矩陣表達(dá)式為 R=H然而由于載波容量，多普勒效應(yīng)以及 DFT大小的限制，這種方法很難實(shí)現(xiàn)。 因此，相鄰的載波頻率以波特率相間。進(jìn)行與上面相似的分析，可得 16VSB的頻譜利用率為 (取滾降系數(shù) α為 ) 8－ 8 ≈ b/(s從該圖可以看出，正交調(diào)制的精度，即嚴(yán)格的π/2關(guān)系，由對(duì) I、 Q信號(hào)進(jìn)行抽樣來確保。 10 bit的 DAC電路將數(shù)字 I、 Q合成信號(hào)變換成模擬信號(hào)。 第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) (2) 偽隨機(jī)碼源。 L64767 QAM 編碼芯片是一個(gè)專用于衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)的高集成化器件，具有 QAM調(diào)制數(shù)字信號(hào)處理的全部功能。如圖， a1b1的矢量安排滿足 π/2的旋轉(zhuǎn)不變的原則， 第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) 結(jié)果恢復(fù)載波的 φ相位無論是 0176。當(dāng)提取的相干載波發(fā)生 90176。 Ts為矩形脈沖寬度。Hz)。二進(jìn)制串行數(shù)據(jù)輸入以后，以 4 bit為一組，分別取出 2 bit送入上、下兩個(gè) 24電平轉(zhuǎn)換器，再分別送入調(diào)制器 2進(jìn)行幅度調(diào)制，調(diào)制后的信號(hào)線性相加，得到 16QAM的輸出信號(hào)。 QAM有較高的頻帶利用率，同時(shí)有較高的信噪比。 ，是 Nyquist頻率， Ts為矩形脈沖寬度。 QPSK的功率譜密度如圖 。 第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) 手機(jī)電視不同于普通的移動(dòng)電視，它要求：低功耗，總功耗不超過 100 mW。 cosωct=cos(ωct+φi) () 當(dāng)碼元寬度為載波周期的整數(shù)倍時(shí)， BPSK信號(hào)的典型波形如圖 。Hz)、 b/(s美國(guó)采用多電平殘留邊帶調(diào)制 (Multilevel Vestigial Side Band， MVSB)方式，這種調(diào)制方式的頻譜利用率較高，雖然它能滿足美國(guó)地理?xiàng)l件和房屋結(jié)構(gòu)情況下的室內(nèi)接收，但不能滿足移動(dòng)接收。Hz), 則經(jīng)調(diào)制后信號(hào)的帶寬為 。而且，不同的傳輸方式 (衛(wèi)星、地面廣播、有線 )采用不同的調(diào)制方式。 第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) (2) 數(shù)字電視有線傳輸時(shí)，由于采用光纖或同軸電纜作為傳輸媒介，傳輸條件較好，干擾較弱，一般采用多電平正交幅度調(diào)制 (Multilevel Quadrature Amplitude Modulation，MQAM)方式。Hz)，信 從例 ，采用的調(diào)制方式相同(64QAM)，但壓縮標(biāo)準(zhǔn)不同 (MPEG MPEG2)，調(diào)制出來的信號(hào)帶寬就不同 ( MHz、 MHz)。 下面介紹雙相移相鍵控的原理和實(shí)現(xiàn)方法。 00xx????第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) 可見， BPSK信號(hào)相干解調(diào)的過程實(shí)際上是輸入已調(diào)信號(hào)與本地載波信號(hào)進(jìn)行極性比較的過程，故常稱為極性比較法解調(diào)。每個(gè)分量都用二進(jìn)制序列分別進(jìn)行鍵控。各種比率卷積碼在收縮過程中傳輸和不傳輸?shù)谋忍匾姳?。圖 是以國(guó)際衛(wèi)星地球站標(biāo)準(zhǔn) (IESS)308 號(hào)為基礎(chǔ)的，不同的滾降系數(shù)有不同的修正。Hz)。 (b) 平衡調(diào)幅頻譜 第 7章 數(shù)字電視調(diào)制和解調(diào) 所以帶寬為 2Ω。請(qǐng)讀者注意區(qū)分這兩個(gè)圖中坐標(biāo)的不同刻度。對(duì)于 QAM調(diào)制而言，傳輸信息量越高，抗干擾能力越低。 1111( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )k k k k k k k k kk k k k k k k k kI A B A I A B A A B B Q A B B I????? 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