1總體情況

日本採用的地面傳輸制式不限於單獨傳輸數字電視(圖像和伴音),也包括了獨立的聲音和數據廣播,這幾者可以單獨存在或任意地組合,構成在帶寬6MHz內的一路節目或多路節目。ISDB-T系統包括發送部分和接收部分,發送部分的輸入是信源編碼部分的輸出,發送部分的輸出是加給發射機輸入端的中頻已調製信號,在發射機內上變頻成射頻信號去往饋線和天線。ISDB-T在信源編碼中,圖像信號也按MPEG-2的壓縮標準。根據Rec.ITU-RBT.601-5,對於SDTV,圖像源格式應是720(704)×480像素數,取樣頻率為4:2:0模式。至於聲音信號的信源編碼,日本既未採用MPEG-2的壓縮標準(ISO/IEC13818-3),即所謂的MUSICAM(掩蔽型通用子帶綜合編碼和復用),也未採用ATSC中的DolbyAC-3(音頻編碼-3)標準,而是採用基於MPEG-4的AAC(高級AC)壓縮方式。ISDB-T系統中的接收部分,輸入信號是COFDM調製的射頻信號,輸出信號是加給信源解碼部分輸入端的通道解碼信號。圖1中簡要示明了系統框圖。

2傳送帶寬

為了與地面電視廣播的原頻道規劃(每頻道6MHz)相適配,ISDB-T中每個頻道的傳送帶寬為(432KHz×13+4KHz)=5.62MHz或(432KHz×13+1KHz)=5.617MHz。這裡,是以每432KHz作為一個獨立的OFDM(正交頻分復用),6MHz內可包含13段OFDM。而每個OFDM段由數據段和導頻信號組成,或者說OFDM段是指在數據段中加入各種導頻信號後於432KHz帶寬內傳送的信息數據流。每個數據段可以獨立地指定其載波調製方式(16QAM、64QAM、QPSK或DQPSK)、內碼編碼率(1/2、2/3、3/4、5/6、或7/8)、保護間隔比和時間交織深度等。
作為對比,歐洲DVB-T8MHz或7MHz的每路頻道是作為一個總體來處理的,對全部載波的調製方式只能是一種(16QAM、64QAM或QPSK),內碼編碼率基本上是一種(1/2、2/3、3/4、5/6、或7/8),保護間隔比也只能是一種(1/4、1/8、1/16或1/32)。由此可見,ISDB-T在這些方面其信號處理與DVB-T基本上相同,但是更靈活些,可按電視、聲音、數據的不同需求優化地選用。

3信號形式

ISDB-T中,根據ISO/IEC13818-1(MPEG-2,系統)實施傳送信號的復用。每一個物理通道(6MHz)為一個基本TS(傳送流),其中13個OFDM段可構成有統一參數選擇的單一大塊,也可以分為具有不同參數選擇的幾個塊層,最多為4個塊層。接收端接收時,可以對13段OFDM整體接收,也可以部分接收,即只接收13段OFDM里中央的一段OFDM,圖2示出了不分塊層整體接收和分塊層部分接收的兩種情況。
由圖可見,一個塊層內包含的OFDM段的數目並無限定,可多可少?lt;13),而部分接收時總是接收中央的一段,即是接收一個物理通道(6MHz)內基本TS流的一部分。

4傳送參數

ISDB-T的每432KHz內載波間隔有4KHz與1KHz兩種。另外,為了接收端能抗多徑干擾,在每個有效符號持續期Tu(=1/載波間隔)上增加一個保護間隔持續期△,按規定△/Tu的取值有4種(1/4、1/8、1/16、1/32)。因此,一個OFDM段的傳送參數如表1所示。
至於整個ISDB-T物理通道6MHz內的傳送參數,如表2所示。
表2中,差動調製段是指DQPSK(差動四相移相鍵控)調製方式的OFDM段,其餘的調製方式均為同步調製段。
眾所周知,數字信號經通道編碼后再調製傳輸時,人們關心的一是在給定的通道帶寬內數據傳輸的總碼率,二是誤碼檢糾錯能力,顯然,這兩者間是存在矛盾的,由此,設計者可根據不同的總碼率和可靠性需求在各種調製方式、卷積編碼率和保護間隔比等方面確定相應的參數值。
表3給出了ISDB-T中1段OFDM的碼率(單位kbps),而括弧內的數字則是13段的總碼率(單位Mbps)。
由表3可見,最大傳送碼率為23.420Mbps。作為對比,美國的6MHz、ATSC制式中傳送總碼率為21.52Mbps。

5術語含義

(1)模式1和模式2
它們分別表示載波間隔4KHz(一個OFDM段內載波數108個)和1KHz(一個OFDM段內載波數432個)的兩種調製模式。
(2)OFDM幀
是指由204個OFDM符號組合構成的傳送信號幀。每個OFDM符號則由持續期為Ts(=△+Tu)的K個有效載波組成,K=1405或5617。對每個載波可以由V個比特進行調製,形成星座圖上的一個點,在QPSK和DQPSK中V=2比特,在16QAM中V=4比特,在64QAM中V=6比特。
(3)差動調製部分
按DQPSK進行調製的OFDM段的集合稱為差動調製部分。
(4)同步調製部分
按QPSK、16QAM、64QAM進行調製的OFDM段的集合稱為同步調製部分。
(5)三種導頻信號
每個OFDM幀內除了傳輸數據符號外,還傳送散布導頻(SP)、連續導頻(CP)蚑MCC導頻信號,它們應用於幀同步、頻率同步、時間同步、通道均衡估計和傳輸模式識別等控制信息。在圖3的幀結構圖上,示意畫出同步調製中一個OFDM幀內諸導頻信號的插入情況。
散布導頻(SP)插入於同步調製符號中,在OFDM載波方向(圖3中的水平方向)和OFDM符號方向(圖3中的垂直方向)上散布地配置,按規定受到BPSK調製。連續導頻(CP)插入於全部13個OFDM段中,在OFDM符號方向上按規定受到BPSK調製的導頻信號。TMCC導頻插入於全部13個OFDM段中,攜載有用於指明ISDB-T模式的諸信息,受到DBPSK調製。

6通道編碼方式

通道編碼部分的方框圖如圖4所示。
外編碼為縮短的RS(里德一索羅門)碼(204、188、t=8),採用伽羅華域GF(28)的碼元,域生成多項式為P(x)=X8+X4+X3+X2+1,碼生成多項式為(X-1)(X-a)(X-a2)(X-a3)……(X-a15),a=02HEX0加上RS碼前、后的TSP(傳送流包),如圖5所示。
劃分塊層時,以TSP為單位進行劃分,每一塊層內有相同的編碼參數。
關於延時補償,當各個塊層的碼率不一樣時,用來對位元組交織引起的延時差進行補償,它們以TSP為單位調整延時。
關於能量擴散,用PRBS(偽隨機二進位序列)在塊層基礎上以比特為單位與同步位元組除外的數據流進行模2和。PRBS的生成多項式為g(x)=x15+x14+1。15個移位寄存器的初始化值從低位起為「100101010000000」,每-OFDM幀開始時初始化一次。位元組交織度I=12位元組,採用具有12條支路、包含FIFO(先進先出)移位寄存器的Forney方法來實現位元組交織。交織和去交織導致發送和接收合計的數據延時量為(17×12×11)位元組(相當於11個TSP)。
圖6示出了約束長度K=7、基本編碼率為1/2的卷積編碼電路。可供選擇的內碼編碼率及此時的縮短式傳送信號(縮短碼)示於表4。
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