【正文】 ，一個橫向?yàn)V波器用于線性的前向?yàn)V波處理，其判決結(jié)果反饋給另一個橫向?yàn)V波器，見圖18。 　反饋均衡器的抽頭系數(shù)由前向均衡器所造成的信道沖激響應(yīng)拖尾所決定。判決反饋均衡器的均衡效果優(yōu)于具有同樣抽頭數(shù)的橫向均衡器。美國GA系統(tǒng)中采用的就是256抽頭的判決反饋均衡器。均衡器技術(shù)比較成熟，被廣泛應(yīng)用于各種通信領(lǐng)域，但它有兩個缺點(diǎn)：一是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高；二是僅對時延較短的ISI效果比較好，對時延較長的ISI效果比較差，在這種情況下就需要采用另一種新技術(shù)－OFDM。 　b、OFDM 當(dāng)ISI的時延與傳輸符號的周期處于同一數(shù)量級時，ISI的影響就會變得嚴(yán)重起來。因此，延長傳輸符號的周期可以有效地克服ISI的影響，這正是OFDM消除ISI的原理。 　OFDM由大量在頻率上等間隔的子載波構(gòu)成?設(shè)共有N個載波），各載波通常采用同一種調(diào)制方式調(diào)制。串行傳輸?shù)姆栃蛄幸啾环譃殚L度為N的組，每組內(nèi)的N個符號分別調(diào)制N個子載波，然后一起發(fā)送。所以O(shè)FDM實(shí)質(zhì)是一種并行調(diào)制術(shù)。將符號周期延長N倍，從而提高了對ISI的抵抗能力。 　子載波間的間隔如何選擇，是OFDM的關(guān)鍵。在傳統(tǒng)的頻分復(fù)用中，各載波上的信號頻譜是互不重疊的，以便接收機(jī)能用濾波器將其分離。但這樣作降低了頻帶利用率。在OFDM中，為提高頻帶利用率，使各載波上的信號頻譜互相重疊，但載波間隔的選擇使這些載波在整個符號周期上是正交的，即在符號周期上的任何兩個載波的乘積都為零。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(fù)原。我們知道，當(dāng)載波間最小間隔等于符號周期的倒數(shù)時，可滿足正交條件。為實(shí)現(xiàn)最大頻譜效率，一般取載波最小間隔等于符號周期的倒數(shù)。 　當(dāng)符號由矩形時間脈沖組成時，每個載波信號的頻譜為sinx/x形狀，其峰值對應(yīng)于所有其它載波頻譜的零點(diǎn)，見圖19。 　因?yàn)槊恳粋€載波的比特持續(xù)時間被延長了N倍，遠(yuǎn)大于一般的ISI，所以O(shè)FDM具有良好的抵抗ISI的性能。對于DVB等固定接收條件，在存在很大ISI時，OFDM信號的性能只有12dB的劣化。 　由于OFDM系統(tǒng)中的子載波數(shù)量常達(dá)幾百乃至幾千，所以實(shí)際應(yīng)用中不可能象傳統(tǒng)的FDM那樣使用幾百乃至幾千個振蕩器和鎖相環(huán)進(jìn)行相干解調(diào)。Weinstein經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)OFDM信號可用付立葉變換FFT來得到，見圖20。 　輸入的N個調(diào)制符號經(jīng)過N點(diǎn)的FFT后所得到的N個數(shù)據(jù)就是所需的OFDM合成信號的N個時域采樣值，在經(jīng)D/A變換后，就得到了OFDM信號波形。此信號乘以實(shí)際載波就可將OFDM信號搬移到所需的 頻道上。 　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(jī)無法正確提取各子載波上的調(diào)制符號。為此在實(shí)際應(yīng)用時需在每個OFDM信號周期前插入一個保護(hù)間隔Δ，OFDM的實(shí)際傳輸周期變?yōu)門s=T+Δ，見圖21。 　保護(hù)間隔內(nèi)的信號是由OFDM信號進(jìn)行周期延拓生成的，相當(dāng)于將OFDM信號的尾部折反到前面。當(dāng)ISI的時延不超過Δ時，OFDM子載波間的正交性仍能保持，接收機(jī)僅提取有效的OFDM周期T內(nèi)的信號進(jìn)行處理，OFDM信號就可以不受ISI的干擾了。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。但需要注意的是，保護(hù)間隔內(nèi)是不傳輸有用信息的，因此Δ越大，浪費(fèi)的頻帶資源也越多，這是OFDM消除ISI干擾的代價。 (待續(xù)） DVB信道編解碼與調(diào)制解調(diào)(四) 作者：北京郵電學(xué)院博士后:梅劍平/北京郵電學(xué)院教授:全子一 　DVB傳輸系統(tǒng)的性能指標(biāo) 　DVB傳輸系統(tǒng)的性能指標(biāo)是描述DVB傳輸系統(tǒng)性能的參數(shù)，也是考核DVB傳輸系統(tǒng)和設(shè)備優(yōu)劣的主要依據(jù)，在詳細(xì)介紹各DVB傳輸系統(tǒng)前，我們有必要討論一下DVB傳輸系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)。 　比特率和波特率 　比特率是指二元數(shù)字碼流的信息傳輸速率，單位是bit/s，表示每秒可傳輸多少個二元比特。波特率是指三元及三元以上的多元數(shù)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。比特率與波特率在本質(zhì)上是一回事，都表示信息傳輸?shù)乃俾剩皇窃趥鬏斚到y(tǒng)的不同階段，信號呈現(xiàn)出不同的形式，因此以不同的計(jì)算方式來衡量其信息的傳輸速率。在圖3中的DVB傳輸系統(tǒng)通用結(jié)構(gòu)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(shù)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(tǒng)與復(fù)/分接系統(tǒng)間的接口速率等。需要注意的是，雖然在上述各環(huán)節(jié)中信息從本質(zhì)上講是以比特的形式呈現(xiàn)，但由于數(shù)字運(yùn)算中通常都是以8個比特的一組數(shù)據(jù)稱之為字節(jié)(byte)為單位進(jìn)行的，因此在上述各環(huán)節(jié)中信息處理實(shí)際上是以字節(jié)的形式進(jìn)行的；發(fā)射端在映射之后以及接收端在反映射之前，信息以多元數(shù)字符號表示，因此其中各環(huán)節(jié) 傳輸和處理信息的速率用波特率表示，如調(diào)制信號的速率等。 　頻譜效率 　通信系統(tǒng)的有效性是以調(diào)制信號的頻譜效率來描述的。頻譜效率的單位是bit/s/Hz，代表每赫茲(Hz)帶寬的傳輸頻道上可以傳輸比特率為多高的數(shù)字信息。頻譜效率主要用于衡量各種數(shù)字調(diào)制技術(shù)的效率，在數(shù)量上等效于每個調(diào)制符號所映射的比特?cái)?shù)。對于BPSK或2ASK等低容量調(diào)制技術(shù)，所能夠?qū)崿F(xiàn)的理論最高頻譜效率為1bit/s/Hz；而QPSK所能夠?qū)崿F(xiàn)的理論最高頻譜效率為2bit/s/Hz；對于32QAM這樣的高容量調(diào)制技術(shù)，所能夠?qū)崿F(xiàn)的理論最高頻譜效率達(dá)5bit/s/Hz；而64QAM所能夠?qū)崿F(xiàn)的理論最高頻譜效率高達(dá)6bit/s/Hz。頻譜效率越高，在相同的帶寬、相同的時間內(nèi)可以傳輸?shù)臄?shù)字信息就越多。現(xiàn)代最新的數(shù)字調(diào)制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)的頻譜效率已高達(dá)1011bit/s/Hz。這里所說的“理論最高頻譜效率”是指當(dāng)傳輸信號的頻譜為理想低通頻譜時所實(shí)現(xiàn)的頻譜效率，但在實(shí)際應(yīng)用中是達(dá)不到這一理論效率的，因?yàn)楣こ虘?yīng)用中傳輸信號通常采用升余弦滾降波形，它所實(shí)現(xiàn)的頻譜效率要比理論最高效率下降一個滾降系數(shù)а倍。 　滾降系數(shù) 　前文說過，如使傳輸信號的頻譜為理想低通頻譜，可以實(shí)現(xiàn)理論上最高的頻譜效率。但理想低通頻譜在實(shí)際應(yīng)用中是不可能實(shí)現(xiàn)的，而且理想低通信號在時間域內(nèi)的波形衰減過慢，當(dāng)發(fā)生符號間串?dāng)_時對相鄰傳輸符號的干擾過大，因此工程應(yīng)用中一般采用的是升余弦滾降信號波形。升余弦滾降波形符合奈奎斯特第一準(zhǔn)則，可保證采樣點(diǎn)信號數(shù)值的無失真，其頻譜構(gòu)成如圖22。 　　圖22中所示的是基帶升余弦滾降信號頻譜，滾降系數(shù)為а，а的數(shù)值規(guī)定為0а≤1。信號的符號周期為T，相應(yīng)的符號傳輸頻率為1/T。從圖22中可以看出，當(dāng)滾降系數(shù)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(dāng)于符號傳輸頻率的1/2。當(dāng)0≤а≤1時，就是我們通常所說的升余弦滾降信號。升余弦滾降信號的頻譜的特點(diǎn)是相對于f=1/2T頻率點(diǎn)呈現(xiàn)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。滾降系數(shù)а的定義是這樣的： 　上述定義的物理意義是，升余弦滾降信號的最大帶寬超出對應(yīng)的理想低通信號帶寬1/2T的部分，與對應(yīng)的理想低通信號帶寬1/2T的比例。例如當(dāng)升余弦滾降信號的最大帶寬為3/4T時，其滾降系數(shù)為而當(dāng)升余弦滾降信號的最大帶寬為1/T時，其滾降系數(shù)為滾降系數(shù)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(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)比較困難，而且當(dāng)傳輸過程中發(fā)生線性失真時產(chǎn)生的符號間干擾也比較嚴(yán)重。在實(shí)際工程中，～。但也有少數(shù)應(yīng)用中，如美國GA傳輸系統(tǒng)中。 　誤碼率 　數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性能是用誤碼率來表示的。實(shí)際上，用戶對一個數(shù)字通信系統(tǒng)性能的最終要求通常遠(yuǎn)比模擬通信系統(tǒng)的簡單，只有誤碼率，因?yàn)閿?shù)字通信系統(tǒng)只要所傳輸?shù)拇a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。誤碼率是指在經(jīng)過通信系統(tǒng)的傳輸后，送給用戶的接收數(shù)字碼流與信源發(fā)送出的原始碼流相比，發(fā)生錯誤的碼字?jǐn)?shù)占信源發(fā)送出的總碼字?jǐn)?shù)的比例。對于二元數(shù)字信號，由于傳輸?shù)氖嵌忍?，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(jì)算如下： 　在圖3所示的通信系統(tǒng)中，誤碼率就是指接收端經(jīng)過解調(diào)和糾錯后最終送給分接器的比特流與復(fù)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?cái)?shù)占復(fù)接器發(fā)送的總信息比特?cái)?shù)的比例。誤碼率通常以10k的形式表示，如某通信系統(tǒng)的誤碼率達(dá)到了106就是指平均每1百萬個傳輸比特或符號中僅有1個傳輸誤碼。在DVB傳輸系統(tǒng)中，需要注意的一點(diǎn)是，由于DVB傳輸系統(tǒng)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。如誤碼率為106就是指平均每1百萬個RS碼字中有1個錯誤的RS碼字。但對分接器和解壓縮過程來說，他們是按比特來進(jìn)行處理，因此他們關(guān)心的是比特的錯誤率。RS碼字的錯誤率與比特的錯誤率之間是存在著固定的比例關(guān)系的，DVB傳輸系統(tǒng)中，一個RS碼字包含了188個字節(jié)，即1504個比特。當(dāng)誤碼率較小時，錯誤的RS碼字中的錯誤比特?cái)?shù)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(yīng)的比特錯誤率一般要小于107。 　信噪比、載噪比與Eb/N0 　信噪比(S/N)是指傳輸信號的平均功率與加性噪聲的平均功率之比，載噪比(C/N)指已經(jīng)調(diào)制的信號的平均功率與加性噪聲的平均功率之比，它們都以對數(shù)的方式來計(jì)算，單位為dB。信噪比與載噪比區(qū)別在于，載噪比中的已調(diào)信號的功率包括了傳輸信號的功率和調(diào)制載波的功率，而信噪比中僅包括傳輸信號的功率。因此對同一個傳輸系統(tǒng)而言，載噪比要比信噪比大，兩者之間相差一個載波功率。當(dāng)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(shù)值上十分接近。在調(diào)制傳輸系統(tǒng)中，一般采用載噪比指標(biāo)；而在基帶傳輸系統(tǒng)中，一般采用信噪比指標(biāo)。DVB廣播傳輸系統(tǒng)屬于調(diào)制傳輸系統(tǒng)，因此采用載噪比指標(biāo)。載噪比代表了噪聲干擾相對于調(diào)制信號而言的強(qiáng)弱程度。噪聲干擾的絕對強(qiáng)弱是沒有意義的，因?yàn)椴煌膫鬏斚到y(tǒng)的信號平均功率不同，而載噪比則直接反映出了調(diào)制信號與噪聲干擾間的相對強(qiáng)弱關(guān)系。DVB傳輸系統(tǒng)最終的信息傳輸?shù)目煽啃阅芫褪怯奢d噪比決定的。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。 　實(shí)際數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性性能常以一個載噪比對誤碼率的關(guān)系曲線來描述的，曲線的橫坐標(biāo)為C/N，縱坐標(biāo)為BER。對某個C/N，BER越小，則說明該通信系統(tǒng)的可靠性越高。 　在數(shù)字通信系統(tǒng)中，我們還經(jīng)常會遇到另一個表示信號與噪聲間強(qiáng)弱關(guān)系的參數(shù)Eb/N0，為什么要采用Eb/N0？它與載噪比之間有什么關(guān)系？前文說過，數(shù)字調(diào)制技術(shù)的種類非常繁多，它們所實(shí)現(xiàn)的頻譜效率可從1bit/s/Hz到10bit/s/Hz甚至更高。頻譜效率高的通信系統(tǒng)，傳輸信息的能力較強(qiáng)，但傳輸可靠性較差；頻譜效率低的通信系統(tǒng)，傳輸信息的能力較弱，但傳輸可靠性較高。因此要判定一個通信系統(tǒng)的優(yōu)劣，必須從頻譜效率和可靠性兩個方面全面進(jìn)行比較，即將有效性與可靠性綜合起來。前面介紹的C/NBER關(guān)系曲線僅能反映通信系統(tǒng)的可靠性，那么有沒有一種參數(shù)能夠全面反映通信系統(tǒng)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(chǔ)上反映出通信系統(tǒng)的可靠性呢？有，這就是Eb/N0BER關(guān)系曲線。Eb/N0的含義是這樣的：Eb代表平均到每個比特上的信號能量，N0代表噪聲的功率譜密度。我們知道不同的數(shù)字調(diào)制技術(shù)之所以會具有不同的頻譜效率是因?yàn)樗鼈兊恼{(diào)制符號所映射的比特?cái)?shù)不同，如按理想低通信號波形計(jì)算，一個由k個比特映射生成的調(diào)制符號所實(shí)現(xiàn)的頻譜效率就為kbit/s/Hz。因此如果以比特為單位計(jì)算信號與噪聲間的強(qiáng)弱關(guān)系的話，就可以消除頻譜效率的影響，即在頻譜效率相同的基礎(chǔ)上比較各種調(diào)制技術(shù)的可靠性了。下面我們定量地說明一下Eb/N0與C/N之間的關(guān)系。數(shù)字信號是由符號構(gòu)成的，因此信號的平均功率 （C）就是符號的平均功率。設(shè)調(diào)制符號的周期為T，為簡化問題，我們暫時拋開滾降系數(shù)的影響，按理想低通信號波形計(jì)算，則調(diào)制符號的帶 寬為1/T。假設(shè)一個調(diào)制符號由k個比特映射生成，則： 　一個調(diào)制符號的平均能量=符號平均功率符號周期=CT 　一個比特的平均能量Eb=調(diào)制符號平均能量/符號所包含的比特?cái)?shù)=CT/k 　噪聲的功率譜密度=噪聲的平均功率/符號帶寬=N/（1/T） 　因此 　可見Eb/N0就等于C/N除以k，它去除了與頻譜效率相關(guān)的因素k的影響。Eb/N0與C/N在實(shí)際應(yīng)用中都經(jīng)常被使用。Eb/N0可以綜合反映系統(tǒng)的性能，但不直觀，因?yàn)镋b和N0不是系統(tǒng)中可以直接測得的參數(shù)，必須通過運(yùn)算得出；而C/N可以通過測量直接得到，但較為片面。因此當(dāng)需要直接了解系統(tǒng)的可靠性時，一般使用C/N；而當(dāng)需要橫向比較不同系統(tǒng)的性能時，一般使用Eb/N0。 　DVBS傳輸系統(tǒng) 　DVBS傳輸系統(tǒng)是用于在11/12GHz的固定衛(wèi)星服務(wù)（FSS）和廣播衛(wèi)星服務(wù)（BSS）的波段上，傳輸多路標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視或HDTV的信道編碼和調(diào)制系統(tǒng)。DVBS傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用范圍十分廣泛，既適用于一次節(jié)目分配，即可通過標(biāo)準(zhǔn)的DVBS用戶綜合接受機(jī)解碼器（IRD）直接向用戶家中提供數(shù)字電視或HDTV業(yè)務(wù)，也就是所謂的“直接到戶（DTH）服務(wù)；又適用于二次節(jié)目分配，即通過再次調(diào)制，進(jìn)入共用天線電視系統(tǒng)（SMATV）或CATV前端向用戶` 中傳輸數(shù)字電視或HDTV業(yè)務(wù)。 　DVBS傳輸系統(tǒng)的具有如下幾點(diǎn)主要點(diǎn)：既可用于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視又可用于HDTV。因無論標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視還是HDTV經(jīng)壓縮編碼和復(fù)用后，變成了二元比特流，只是比特率有所不同對傳輸系統(tǒng)是沒有區(qū)別的。適用于不同帶寬衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器。凡符合MPEG2碼和復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電視業(yè)務(wù)都可進(jìn)入DVBS````````輸系統(tǒng)，因?yàn)閭鬏斚到y(tǒng)的信道幀格式是與MPEG2的TS包格式