【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 幀（組幀），經(jīng)過(guò)基帶后處理轉(zhuǎn)換為基帶輸出信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)正交上變頻轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)（UHF和VHF頻段范圍內(nèi)）。發(fā)送端原理如圖21所示[10]。圖21發(fā)送端原理框圖每個(gè)頻道的射頻帶寬為8MHz(),每個(gè)頻道可同時(shí)傳輸5—6套標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視節(jié)目或1套高清晰度電視節(jié)目（或2套準(zhǔn)高清晰度電視節(jié)目）?？商峁?0種數(shù)據(jù)率的選擇（—）。我國(guó)的地面數(shù)字電視有兩種方式：?jiǎn)屋d波和多載波。信號(hào)處理很多部分是相同的。在多載波系統(tǒng)中，共有3780個(gè)載波，載波間隔為2kHz,可能使用的調(diào)制方式主要有4QAM、16QAM、32QAM、64QAM等[11]，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)按一定的規(guī)則分配在各個(gè)載波上同時(shí)傳輸。在單載波系統(tǒng)中，只有一個(gè)載波，它完成全部的傳輸任務(wù)，它同樣有上述可能的調(diào)制方式。在單位時(shí)間內(nèi)，單載波系統(tǒng)和多載波系統(tǒng)完成的任務(wù)量（數(shù)據(jù)率）是相同的。主發(fā)射臺(tái)站一般由幾個(gè)頻道組成，天饋共用，頻率采用UHF 頻段。每個(gè)頻率傳輸8~20 套標(biāo)清數(shù)字電視節(jié)目，具體頻道數(shù)、節(jié)目數(shù)量等與前端采用的編碼標(biāo)準(zhǔn)、接收終端產(chǎn)品的成熟性、服務(wù)需求有關(guān)，需要根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際需求確定。要達(dá)到良好覆蓋，未來(lái)補(bǔ)點(diǎn)站不可避免，同頻補(bǔ)點(diǎn)是一種常用的解決方案，但同頻補(bǔ)點(diǎn)對(duì)站點(diǎn)選擇要求嚴(yán)格，不宜大量采用。二、 DTMB主要系統(tǒng)參數(shù)表21 DTMB主要部分參數(shù)名稱參數(shù)隨機(jī)化生成多項(xiàng)式：1+ x14+x15 周期：一個(gè)信號(hào)幀外碼BCH（762，752）內(nèi)碼LDPC（7488，3084），LDPC（7488，4572），LDPC（7488，6096）FEC編碼效率； ； 映射方式4QAMNR，4QAM，16QAM，32QAM，64QAM幀頭模式PN420，PN595，PN945幀頭長(zhǎng)度, ,125μs幀體長(zhǎng)度500μs(3780符號(hào))信號(hào)幀長(zhǎng)度(4200符號(hào)),(4375符號(hào)),625μs(4725符號(hào))幀結(jié)構(gòu)信號(hào)幀，超幀，分幀，日幀時(shí)域交織4QAMNR：比特交織；4QAM、16QAM、32QAM、64QAM符號(hào)交織頻域交織C=3780：頻率交織；C=1：無(wú)頻域交織載波數(shù)量多載波：C=3780，載波間隔2kHz；單載波：C=1 導(dǎo)頻C=3780：無(wú)導(dǎo)頻；C=1：雙導(dǎo)頻（可選項(xiàng)）有效帶寬 MHz成型濾波平方根升余弦滾降濾波器，α=占用帶寬 MHz信道容量（8MHz帶寬） Mbps可能的參數(shù)組合模式330種 三、加擾為了保證傳輸數(shù)據(jù)的隨機(jī)性以便于傳輸信號(hào)處理，輸入的數(shù)據(jù)碼流數(shù)據(jù)需要用擾碼進(jìn)行加擾。擾碼是一個(gè)最大長(zhǎng)度二進(jìn)制偽隨機(jī)序列，擾碼序列周期為2151。該序列由圖2所示的線性反饋移位寄存器生成。其生成多項(xiàng)式定義為：G(x)= 1+ x14+x15 …………………………………………（1）該線性反饋移位寄存器的初始相位定義為100101010000000。輸入的比特碼流（來(lái)自輸入接口的數(shù)據(jù)字節(jié)的MSB在前）與PN序列進(jìn)行逐位模二加后產(chǎn)生數(shù)據(jù)擾亂碼。擾碼器的移位寄存器在信號(hào)幀開(kāi)始時(shí)復(fù)位到初始相位。圖22 擾碼器組成框圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的輸入數(shù)據(jù)流的擾碼周期為一個(gè)信號(hào)幀長(zhǎng)度。根據(jù)調(diào)制方式與編碼效率的不同，擾碼周期分別為212個(gè)TS包不等。四、前向糾錯(cuò)擾碼后的比特流接著進(jìn)行前向糾錯(cuò)編碼。前向糾錯(cuò)編碼由外碼（BCH）和內(nèi)碼（LDPC）級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。編碼效率共三種。FEC碼的具體參數(shù)見(jiàn)表22。表22 FEC碼參數(shù)號(hào)編TS包數(shù)量BCH（762，752）數(shù)量（個(gè)）信息比特LDPC塊長(zhǎng)[比特]對(duì)應(yīng)的編碼效率碼率1243008LDPC（7493，3048）7488碼率2364512LDPC（7493，4572）7488碼率3486016LDPC（7493，6096）7488系統(tǒng)外碼采用BCH（762，752）碼，固定編碼效率。內(nèi)碼采用LDPC碼，其輸出碼長(zhǎng)固定，根據(jù)編碼效率的不同，LDPC輸入信息比特各不相同。在進(jìn)行LDPC編碼時(shí)，將刪除LDPC輸出碼塊中前5個(gè)校驗(yàn)比特。五、信號(hào)幀數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)的基本單元為信號(hào)幀，信號(hào)幀由幀頭和幀體兩部分組成，為適應(yīng)不同應(yīng)用，定義了三種可選幀頭模式以及相應(yīng)的信號(hào)幀結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖3a），b），c）。三種幀頭模式所對(duì)應(yīng)的信號(hào)幀的幀體長(zhǎng)度和超幀的長(zhǎng)度都保持不變。對(duì)于圖3 a)的幀結(jié)構(gòu)，每225個(gè)信號(hào)幀組成一個(gè)超幀（22542001/=125ms）；對(duì)于圖3 b)，每216個(gè)信號(hào)幀組成一個(gè)超幀（21643751/=125ms）；對(duì)于圖3 c)，每200個(gè)信號(hào)幀組成一個(gè)超幀（20047251/=125ms）。信號(hào)幀包含幀頭和幀體兩個(gè)部分，根據(jù)幀頭的不同，有三種結(jié)構(gòu)。幀頭（420個(gè)符號(hào)）（）幀體（含系統(tǒng)信息和數(shù)據(jù)）（3780個(gè)符號(hào)）（500μs）a)采用幀頭模式1的信號(hào)幀結(jié)構(gòu)1幀頭（595個(gè)符號(hào)）()幀體（含系統(tǒng)信息和數(shù)據(jù)）（3780個(gè)符號(hào)）（500μs）b)采用幀頭模式2的信號(hào)幀結(jié)構(gòu)2幀頭（945個(gè)符號(hào)）(125μs)幀體（含系統(tǒng)信息和數(shù)據(jù)）（3780個(gè)符號(hào)）（500μs）c)采用幀頭模式3的信號(hào)幀結(jié)構(gòu)3圖24 信號(hào)幀結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)中的幀頭功能類似于DVBT系統(tǒng)中的循環(huán)前綴，不同幀頭長(zhǎng)度決定了單頻網(wǎng)中發(fā)射臺(tái)之間的最大距離。對(duì)應(yīng)關(guān)系如表23所示。表23幀頭長(zhǎng)度與單頻網(wǎng)發(fā)射臺(tái)間最大距離的關(guān)系幀頭結(jié)構(gòu)幀頭長(zhǎng)度(181。s)發(fā)射臺(tái)間最大距離（km）PN420PN595PN945125C=1和C=3780兩種模式通用的幀體結(jié)構(gòu)如圖25。4個(gè)幀體模式指示符號(hào)32個(gè)調(diào)制和碼率等模式指示符號(hào)3744個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào) 系統(tǒng)信息（36個(gè)符號(hào)）+ 數(shù)據(jù)（3744個(gè)符號(hào)）圖25 幀體信息結(jié)構(gòu)六、幀體數(shù)據(jù)處理3744個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)復(fù)接36個(gè)系統(tǒng)信息后，經(jīng)幀體數(shù)據(jù)處理后形成幀體，對(duì)C個(gè)子載波調(diào)制，時(shí)域信號(hào)塊長(zhǎng)度為500μs。C有兩種模式：C=1或C=3780；令X(k)為對(duì)應(yīng)幀體信息的符號(hào)；當(dāng)C=1時(shí)，生成的時(shí)域信號(hào)可表示為： 在C=1模式下，作為可選項(xiàng)，對(duì)組幀后形成的基帶數(shù)據(jù)在177。，兩個(gè)導(dǎo)頻的總功率相對(duì)數(shù)據(jù)的總功率為16dB。插入方式為從日幀的第一個(gè)符號(hào)（編號(hào)為0）開(kāi)始，在奇數(shù)符號(hào)上實(shí)部加虛部加0，在偶數(shù)符號(hào)上實(shí)部加虛部加0。在C=3780模式下，相鄰的兩個(gè)子載波間隔為2kHz，對(duì)幀體信息符號(hào)X(k)進(jìn)行頻域交織（，根據(jù)附錄F給出的輸入與輸出符號(hào)的地址關(guān)系表進(jìn)行），得到X(n),然后按下式進(jìn)行變換得到時(shí)域信號(hào)： n=1,2,…C。 C=3780七、基帶后處理基帶后處理（成形濾波）采用平方根升余弦（Square Root Raised Cosine，SRRC）濾波器進(jìn)行基帶脈沖成形。平方根升余弦滾降濾波器頻率響應(yīng)表達(dá)式如下式所示： 式中fN=1/2Ts=Rs/2為奈奎斯特頻率。α為平方根升余弦濾波器滾降系數(shù)。Ts為輸入信號(hào)的符號(hào)周期（1/），Rs為符號(hào)率。當(dāng)C=1時(shí)，傳輸信號(hào)符號(hào)率為56Msps。八、射頻信號(hào)基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)上變頻后形成最終發(fā)射的射頻信號(hào)。考慮到濾波器的滾降因素。調(diào)制后的 RF 信號(hào)由下式描述： 其中， S(t) — RF 信號(hào)； Fc — 載波頻率（MHz）； h(t) — SRRC濾波器的脈沖成形函數(shù)； Frame(t) — 組幀后的基帶信號(hào)，由幀頭和幀體組成。第三章 國(guó)標(biāo)地面數(shù)字電視系統(tǒng)方案第一節(jié) 國(guó)標(biāo)地面數(shù)字電視系統(tǒng)組成地面國(guó)標(biāo)數(shù)字電視系統(tǒng)由以下六個(gè)子系統(tǒng)組成,如圖31所示。前端及節(jié)目傳輸系統(tǒng)節(jié)目源子系統(tǒng)用戶管理子系統(tǒng)節(jié)目分配系統(tǒng)發(fā)端系統(tǒng)發(fā)射子系統(tǒng)補(bǔ)點(diǎn)站子系統(tǒng)發(fā)射管理子系統(tǒng)圖31 系統(tǒng)組成示意圖前端系統(tǒng)包括節(jié)目源子系統(tǒng)和用戶管理子系統(tǒng)等.節(jié)目源子系統(tǒng)包括,壓縮編碼、再?gòu)?fù)用、前端網(wǎng)管等部分；用戶管理子系統(tǒng)包括CA、EPG、SMS等,與有線電視前段基本相同。節(jié)目分配子系統(tǒng)完成前端到各個(gè)臺(tái)站的節(jié)目分發(fā)，同時(shí)完成各個(gè)監(jiān)控臺(tái)站的監(jiān)控信號(hào)回傳,采用數(shù)字傳輸鏈路。發(fā)射系統(tǒng)包括發(fā)射臺(tái)站,轉(zhuǎn)發(fā)站,發(fā)射管理子系統(tǒng)。主發(fā)射臺(tái)站一般由幾個(gè)頻道組成,天饋共用,頻率采用UHF頻段。每個(gè)頻率傳輸8到20套標(biāo)清數(shù)字電視節(jié)目。具體頻道數(shù),節(jié)目數(shù)量等與前端采用的編碼標(biāo)準(zhǔn),接收終端產(chǎn)品的成熟性,服務(wù)需求有關(guān),需要根據(jù)實(shí)際需求確定。要達(dá)到良好的覆蓋,未來(lái)補(bǔ)點(diǎn)站不可避免,同頻補(bǔ)點(diǎn)是一種常用的解決方案,但同頻補(bǔ)點(diǎn)對(duì)站點(diǎn)選擇要求嚴(yán)格,不宜大量采用.地面數(shù)字電視播出系統(tǒng)是一個(gè)“運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)”,所以監(jiān)控管理是系統(tǒng)能否可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)支持固定（含室內(nèi)、外）接收和移動(dòng)接收兩種模式。在固定接收模式下，可以提供標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視業(yè)務(wù)、高清晰度電視業(yè)務(wù)、數(shù)字聲音廣播業(yè)務(wù)、多媒體廣播和數(shù)據(jù)服務(wù)業(yè)務(wù)；在移動(dòng)接收模式下，可以提供標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視業(yè)務(wù)、數(shù)字聲音廣播業(yè)務(wù)、多媒體廣播和數(shù)據(jù)服務(wù)業(yè)務(wù)。數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)支持多頻網(wǎng)和單頻網(wǎng)兩種組網(wǎng)模式，可根據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)的特性和組網(wǎng)環(huán)境選擇不同的傳輸模式和參數(shù)，并支持多業(yè)務(wù)的混合模式，以達(dá)到業(yè)務(wù)特性與傳輸模式的匹配，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。第二節(jié) 地面數(shù)字電視發(fā)射技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀一、地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)的特點(diǎn)地面數(shù)字電視廣播發(fā)射系統(tǒng)的輸入信號(hào)不是通常的視頻和音頻節(jié)目信號(hào)，而是將音頻、視頻信號(hào)按一定的標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)壓縮、編碼，并與其他數(shù)據(jù)信息服用打包后的傳輸流（TS），簡(jiǎn)稱TS流。TS流經(jīng)過(guò)信道編碼與調(diào)制單元，然后變頻至發(fā)射頻率，經(jīng)射頻放大后發(fā)送。不同的數(shù)字電視地面廣播標(biāo)準(zhǔn)，主要的區(qū)別是在傳輸信道采用了不同的信道編碼與調(diào)制技術(shù)。與模擬電視發(fā)射系統(tǒng)相比，數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)。發(fā)射機(jī)輸出功率定義：模擬電視發(fā)射機(jī)的標(biāo)稱輸出功率為同步頂功率Psyn。數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的標(biāo)稱輸出功率為平均功率PRMS。另外，數(shù)字電視接收門限比模擬電視發(fā)射機(jī)功率小很多，通常大城市發(fā)射機(jī)的功率等級(jí)在13KW。峰值平均功率比（PAPR）：模擬電視發(fā)射機(jī)送黑場(chǎng)信號(hào)時(shí)同步頂功率與平均功率之比（即PAPR）（）；當(dāng)圖像載波送0dB，伴音載波送10dB，色度載波送16dB時(shí)（相對(duì)于同步頂功率，這是模擬正常播出狀況），（）。而數(shù)字電視發(fā)射時(shí)PAPR遠(yuǎn)高于模擬電視發(fā)射的值，（16QAM調(diào)制，%）。非線性失真及度量指標(biāo)：模擬電視發(fā)射機(jī)用微分增益、微分相位、亮度非線性、互調(diào)來(lái)度量；數(shù)字電視發(fā)射機(jī)用互調(diào)和肩距和調(diào)制誤差率來(lái)度量。非所需輻射不同：模擬電視發(fā)射機(jī)代為非所需輻射為離散譜，分相鄰頻道和非相鄰頻道；數(shù)字電視發(fā)射機(jī)帶外非所需輻射為近似連續(xù)譜以及諧波。數(shù)字電視廣播對(duì)發(fā)射機(jī)的最基本要求是功率放大器應(yīng)有足夠高的功率增益，要求放大器具有高線性、寬動(dòng)態(tài)范圍，即當(dāng)數(shù)字調(diào)制信號(hào)在動(dòng)態(tài)峰值范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)射機(jī)仍有良好的線性。發(fā)射機(jī)應(yīng)有足夠高的頻率精度和頻率穩(wěn)定度、較低的相位噪聲，以保證被傳輸信號(hào)具有盡可能低的誤碼率和信噪比。數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的額定功率按平均功率規(guī)定，這就要求數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的末級(jí)功率放大器通常采用AB類線性放大器。AB類放大器的效率高，但線性差，需要有預(yù)校正措施來(lái)改善放大器的線性。二、 電視發(fā)射機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)電視發(fā)射機(jī)經(jīng)歷了電子管、速調(diào)管、IOT管、全固態(tài)等幾個(gè)階段。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外電視發(fā)射機(jī)的發(fā)展速度很快?？偟内厔?shì)可以概括為以下四個(gè)方向。高可靠性是用戶對(duì)發(fā)射機(jī)及生產(chǎn)廠家提出的最主要要求，也是發(fā)射機(jī)生產(chǎn)廠家多年來(lái)堅(jiān)持不懈追求的目標(biāo)。20世紀(jì)80年代以前，電子管壽命普遍僅有幾千小時(shí)，速調(diào)管、IOT管發(fā)明后，壽命可以提高到幾萬(wàn)小時(shí)，使發(fā)射機(jī)的可靠性大大提高，但問(wèn)題并未徹底解決。因?yàn)殡娮庸馨l(fā)射機(jī)和速調(diào)管發(fā)射機(jī)都存在一個(gè)致命的弱點(diǎn)，即采用單級(jí)串聯(lián)功率放大，其中任一級(jí)任一元件出現(xiàn)故障即可造成整機(jī)停播。20世紀(jì)80年代末，全固態(tài)發(fā)射機(jī)問(wèn)世，因受大功率晶體管輸出功率的限制，全固態(tài)發(fā)射機(jī)被迫采用晶體管并聯(lián)運(yùn)用，普遍采用功率合成技術(shù)，而整機(jī)采用“冗余性”設(shè)計(jì)，從激勵(lì)器至末級(jí)功率放大器全部采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而播出可靠性比電子管機(jī)型有了很大的突破。因而從可靠性而言，全固態(tài)發(fā)射機(jī)是當(dāng)前電視發(fā)射機(jī)發(fā)展的方向。電視發(fā)射機(jī)與通信、聲音廣播發(fā)射機(jī)相比，其特點(diǎn)是頻帶占用比較寬。我國(guó)模擬、數(shù)字電視廣播使用帶寬均為8MHz，而且線性要求高。因此，發(fā)射機(jī)的效率比較低，模擬約為30%，數(shù)字機(jī)約為15%20%。更高的效率可以節(jié)約能源。全固態(tài)發(fā)射機(jī)由于功率合成技術(shù)的運(yùn)用，從理論上講，其輸出可以像積木一樣任意增加。另外由于其冗余性設(shè)計(jì)，可靠性大大提高，因此全固態(tài)發(fā)射機(jī)與其他機(jī)型想比更有優(yōu)勢(shì)。由于發(fā)射機(jī)的可靠性提高，發(fā)射臺(tái)的無(wú)人值守、自動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能得以實(shí)現(xiàn)。歐美、日本等國(guó)家和地區(qū)早已實(shí)現(xiàn)了發(fā)射臺(tái)的無(wú)人值守?，F(xiàn)在各發(fā)射機(jī)生產(chǎn)廠家大多數(shù)采用單片機(jī)控制，配有自動(dòng)控制及自動(dòng)監(jiān)測(cè)功能，并配有監(jiān)控接口，自動(dòng)化功能日益完備。國(guó)內(nèi)發(fā)射臺(tái)、轉(zhuǎn)播臺(tái)大都設(shè)在高山頂部，條件極其艱苦，為減輕值班員的勞動(dòng)強(qiáng)度，使全固態(tài)發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化是一種必然的趨勢(shì)。第三節(jié) 地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)的組成 一、地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)的組成地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖32所示。系統(tǒng)將前端送來(lái)的TS流信號(hào)經(jīng)過(guò)信道編碼調(diào)制，并在基帶信號(hào)上進(jìn)行非線性預(yù)校正，將數(shù)字基帶信號(hào)直接變換為指定發(fā)射頻率的射頻信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)功率放大器放大到指定發(fā)射功率，并用帶通濾波器濾出帶外無(wú)用分量后，最后經(jīng)主饋同軸電纜發(fā)送至發(fā)射天線發(fā)射。圖32 地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)包括數(shù)字電視發(fā)射機(jī)（含激勵(lì)器）、帶通濾波器、射頻同軸切換開(kāi)關(guān)、饋線和發(fā)射天線等。在組建單頻網(wǎng)時(shí)，數(shù)字電視發(fā)射機(jī)應(yīng)增加節(jié)目分配網(wǎng)絡(luò)和GPS接收機(jī)等設(shè)備。GPS接收