【正文】 idong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 7 引言： 比特率和波特率 —有效性 ? 比特率表示每秒可傳輸多少個(gè)二元比特 ， 單位是 bit/s。 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 電信工程學(xué)院多媒體通信中心 門(mén)愛(ài)東教授 Beijing DVBS2： 第二代衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播 Digital Video Broadcasting (DVB): Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 2 主題概述 ?引言 ?DVBS 回顧 ?DVBS2 是什么 ？ ? DVBS2 物理層技術(shù)元素 ? DVBS2 應(yīng)用舉例 ?參考資料 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 3 引言： 通信系統(tǒng)模型 數(shù)字通信系統(tǒng) 信源 解碼 信道 解碼 信道 信道 編碼 信源 編碼 調(diào)制 解調(diào) 可靠性和效率 ? 傳輸子系統(tǒng)主要涉及： ?信道編碼 ?調(diào)制 ?信號(hào)幀結(jié)構(gòu) 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 4 ? 數(shù)字視頻廣播及所用標(biāo)準(zhǔn) 引言： 廣播系統(tǒng)模型 信源編碼 MPEG2 MPEG4 AVS 傳輸層 地面： 8VSBT ISDBT DMBT 有線： DVBC 衛(wèi)星： DVBS DVBS2 信源編碼 MPEG2 MPEG4 AVS AV流 216M~ TS 128kb~20Mbps TS 透明傳輸 216M~ AV流 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 5 引言： 視頻廣播網(wǎng)絡(luò) 社區(qū)前端 第一個(gè)有線環(huán) Primary Ring 第二個(gè)有線環(huán) Secondary Ring 光節(jié)點(diǎn) 集線器 主前端 CATV 網(wǎng) 其它網(wǎng)絡(luò)的接口 約 125 2022 用戶 分布式 服務(wù)平臺(tái) 中央交互式 服務(wù)平臺(tái) 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) (TCP/IP) HFC Hybrid Fiber Coax 混合光纖同軸網(wǎng)絡(luò) 衛(wèi)星 地面 地面 地面 地面 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 6 引言： 衛(wèi)星視頻廣播 ?衛(wèi)星是視頻廣播的理想平臺(tái) ?衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)包括衛(wèi)星 、 廣播中心和地面接收機(jī) （ 天線 、 機(jī)頂盒 ） ； ?視頻廣播最有效的覆蓋方式 ——一顆衛(wèi)星和一個(gè)頻道就可覆蓋整個(gè)國(guó)家； ?前端設(shè)施成本低廉 ， 包括衛(wèi)星和廣播中心； ?點(diǎn)波束衛(wèi)星能夠提供本地到本地的業(yè)務(wù)； ?隨著信源壓縮和信道傳輸技術(shù)的快速發(fā)展 ， 衛(wèi)星廣播頻道價(jià)格越來(lái)越低廉 ， 甚至在歐洲出現(xiàn)了 Freetoair DBS； ?DBS 用戶數(shù)量快速增長(zhǎng) 。 ?中國(guó)也將發(fā)射直播星 ， 和 S 波段多媒體廣播星 。 ? 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(gè)多元碼字 。 ?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(hào)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(hào)的速率等 。 ? 對(duì)通信系統(tǒng)的評(píng)估中通常還定義了 凈荷速率 ， 它是指在傳輸?shù)姆?hào)中扣除由于信道編碼和同步字段等一切額外花銷后的 “ 純 ” 信息速率 ， 單位通常是 bit/s。 ? 對(duì)于帶通調(diào)制信號(hào) ， 那么奈奎斯特帶限定理表明 ， 理論上沒(méi)有碼間串?dāng)_的最大頻譜效率為 1符號(hào) (碼元 )/s/Hz。 ? BPSK 或 2ASK， 理論最高頻譜效率為 1bit/s/Hz； ? QPSK 理論最高頻譜效率為 2bit/s/Hz； ? 8PSK理論最高頻譜效率為 3bit/s/Hz； ? 16APSK理論最高頻譜效率為 4bit/s/Hz； ? 32APSK理論最高頻譜效率為 5bit/s/Hz； ? 32QAM理論最高頻譜效率達(dá) 5bit/s/Hz； ? 64QAM理論最高頻譜效率達(dá) 6bit/s/Hz。 ? 瑞典科學(xué)家哈利 ?奈奎斯特在 1928年為解決電報(bào)傳輸問(wèn)題提出了數(shù)字波形在無(wú)噪聲線性信道上傳輸時(shí)的無(wú)失真條件 ，稱為奈奎斯特準(zhǔn)則 。 引言： 頻譜效率和滾降系數(shù) —有效性 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 10 ? 理想低通濾波器頻域響應(yīng) ???????? ?2/,02/,)( 020SSftjSffffeThfH ?? 理想低通濾波器時(shí)域響應(yīng) )()(s in)(000 ttfttfhthSS?????第一準(zhǔn)則 引言： 頻譜效率和滾降系數(shù) —有效性 ? 理想脈沖成形濾波器在物理上是不可實(shí)現(xiàn)的 ， 只能近似 ， 稱為奈奎斯特濾波器 ， 其 H(f) 可表示為矩形函數(shù)和任意一個(gè)實(shí)偶對(duì)稱頻率函數(shù)的卷積 ， 即奈奎斯特脈沖函數(shù)表示為 sinc(t/T) 函數(shù)與另一個(gè)時(shí)間函數(shù)的乘積 。 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 11 ? 常用的奈奎斯特濾波器是 升余弦成形濾波器： ?左圖為頻域響應(yīng) ?? 為滾降系數(shù) ? 若把升余弦濾波器放置在收發(fā)兩端 ， 即為 平方根升余弦函數(shù) （ SRRC） 。 在實(shí)際工程中 ， а的范圍一般定在 ～ 之間 。 ?對(duì)于多元調(diào)制信號(hào) ， 由于接收機(jī)的判決是基于符號(hào)的 ， 所以更常采用 誤符號(hào)率 或誤字率 ， 即接收端發(fā)生符號(hào)錯(cuò)誤的比例 。 ?一般地說(shuō) ， 星座點(diǎn)越密集 ， 接收端符號(hào)判決錯(cuò)誤的概率越大 。 ? 信噪比與載噪比區(qū)別在于 ， 載噪比中的已調(diào)信號(hào)的功率包括了傳輸信號(hào)的功率和調(diào)制載波的功率 ， 而信噪比中僅包括傳輸信號(hào)的功率 。 當(dāng)然載波功率與傳輸信號(hào)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 。 ? 實(shí)際數(shù)字通信系統(tǒng)的 可靠性 性能常以一個(gè)載噪比對(duì)誤碼率的關(guān)系曲線來(lái)描述的 ， 曲線的橫坐標(biāo)為 C/N， 縱坐標(biāo)為 BER。 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 14 ? C/N (SNR) ~ BER曲線 ?對(duì)于 C/N~BER曲線 ， 只能比較系統(tǒng)的抗干擾能力 （ 可靠性 ） ， 無(wú)法比較系統(tǒng)的效率 。 ?此時(shí)系統(tǒng) a， b的效率無(wú)法進(jìn)行比較 ， 有可能 a 優(yōu)于 b， 也可能 b 優(yōu)于 a。 若 a 優(yōu)于 b， 說(shuō)明系統(tǒng) b 通過(guò)犧牲效率達(dá)到增強(qiáng)抗干擾能力 。 BnRENtENSSN R bb?????0/0 /bbE S N RRBn ?引言： 信噪比、載噪比與 Eb/n0 —可靠性 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 16 ? 對(duì)于 Eb/n0~BER 曲線 ， 可以比較系統(tǒng)的綜合性能 ? 左圖：對(duì)相同的 BER， 在相同 SNR 條件下 ， Eb/n0 越小 ， 頻譜效率越高 。 所以系統(tǒng) b 綜合性能優(yōu)于 a。所以系統(tǒng) b 性能優(yōu)于 a。 因此當(dāng)需要直接了解系統(tǒng)的可靠性時(shí) ， 一般使用 C/N；而當(dāng)需要橫向比較不同系統(tǒng)的性能時(shí) ， 一般使用 Eb/n0 。 無(wú)干擾信道容量為無(wú)窮大 ?增加 B 能提高 C， 極限條件下 ， B 趨向無(wú)窮大 ， C = ?當(dāng) C 一定時(shí) ， B 與 S/N 可以互換 ?Shannon 定理為信道編碼奠定了理論基礎(chǔ) ， 雖然定理本身并沒(méi)有給出具體的編碼方法和結(jié)構(gòu) ， 但它從理論上為信道編碼的發(fā)展指出了方向 —進(jìn)行高效而可靠的通信途徑可以通過(guò)編碼來(lái)實(shí)現(xiàn) 。 只要信息傳輸速率低于信道容量 C， 理論上可以找到一種編碼方式可以獲得誤碼率為任意小的信息傳輸 。 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 22 DVBS 回顧： 信號(hào)復(fù)接和傳輸結(jié)構(gòu) TS 流 能量擴(kuò)散 RS碼 交織 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 23 DVBS 回顧： 能量擴(kuò)散 1 4 1 5: 1P R B S x x??? PRBS： 周期很長(zhǎng) 2N1； 1 和 0 大致等概率出現(xiàn) 。 ? 方式：自同步；外同步 ? 問(wèn)題：誤碼擴(kuò)散 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 24 DVBS 回顧： FEC 前向糾錯(cuò)編碼 ? 信道編碼的基本思想是在被傳送的信息中附加一些監(jiān)督碼元 ， 在兩者之間建立某種校驗(yàn)關(guān)系 ， 當(dāng)這種校驗(yàn)關(guān)系因傳輸錯(cuò)誤而受到破壞時(shí) ， 可以被發(fā)現(xiàn)并予以糾正 。 例：對(duì)于三位二進(jìn)制碼組 ?若采用 000、 00 0 01 100、 10 1 111， 沒(méi)有冗余信息 ， 不具有糾錯(cuò)功能 。 當(dāng)出現(xiàn) 111 時(shí) ， 表示出現(xiàn)了差錯(cuò) ， 但此時(shí)不具有糾錯(cuò)功能 ， 只有檢錯(cuò)功能 。 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 25 DVBS 回顧： 線性分組碼 — FEC k k k k k k k k n ? 線性分組 （ n， k） 碼 。 HT=0 或 H G ? 例如 ? ? ? ?0001100 0 0 0 1 1 0 0 1 .0 0 0 1 1 100111 00 1 0 1 1 0 1 0 1 011?????????? 線性分組碼的碼