数字调制在数字电视传输中的应用Word下载.docx
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数字电视数字调制QPSKQAMOFDM
Abstract
Inthelastdecade,thedigitalTVtransmissionhasbeengreatlydeveloped,andtheresearchofdigitalmodulationtechnologyhasbecomethemostimportantdirectionofthedevelopmentofdigitalTV..
ModulationisthelasttechnologyinthedigitalTVtransmission,whichdirectlydeterminesthequalityandcapacityofthesignaltransmittedinthenetwork..
Forexampleinthedigitaltelevisionsatellitetransmissionsystemusingfourphaseshiftkeycontrolmodulation(QPSK),canenhancethesystem'
santi-interferenceabilityandpowerspectrumutilization,usedindigitaltelevisionterrestrialbroadcastingsystemofcodedorthogonalfrequencydividedmultiplexmodulation(COFDMmodulation)canimprovethesystemofantimultipathpropagationandfrequencyselectivefadingability,inthedigitalcableTVtransmissionsystemusingthequadratureamplitudemodulation(QAM)canimprovethespectrumefficiencyofthesystem.
Theothertransmissionmodesareresidualsidebandmodulation,Gaussfilteringminimumshiftkeyingmethod,andminimumshiftkeyingmethod..
Thetargetanalysisofsatellite,cableandterrestrialbroadcastchannelandtheroleofdigitalmodulationinthedigitalTVsystem.
QPSK,MQAMandOFDMmodulationintheDVBsystemareanalyzed,thekeytechnologyanditsapplicationareanalyzed..
ThecharacteristicsandperformancesofQPSK,MQAMandOFDMmodulationarecompared..
Keywords:
DigitalTVDigitalModulationQPSKQAMOFDM
绪论
数字电视[1、2]是一个从节目信息收集、节目制作、节目传输直到用户端能够都以数字方式处理信号的端到端的系统。
数字电视采用先进的调制技术能将节目内容的质量和数量做得足够完美并为用户带来更多的节目选择和更好的节目质量效果。
数字电视系统可以传送多种清晰度的画面,比如高清晰度电视,简写为“HDTV(高清晰度电视)”或“高清”;
标准清晰度电视,简写为“SDTV(标准清晰度电视)”或“标清”;
互动电视、BSV液晶拼接及数据业务等等。
与传统的模拟电视相比,数字电视具有具有更多的优点,如图像清晰度高、节目信息容量大(是模拟电视传输通道节目容量的10倍以上)和节目伴音效果好的优点。
数字电视相与模拟电视相比较,优点在于数字电视以数字化、交互性为特点且数字电视把电视传播方式与信息技术合为一体。
与当前还在流行的传统模拟电视相比,数字电视的高质量传输使数字电视的画面的清晰度和伴音效果都得到了很大的提高了。
同时数字电视播出方式能有效地节省频道资源。
而且,由于网网能顺畅地传播即时视频图像和清晰的声音,所以能使各个行业得到信息的交流,进而开展各种综合性业务。
目前数字电视在各个地区形成了不同的标准,比如美国、欧洲和日本各自形成三种不同的数字电视标准。
美国的标准是ATSC(先进电视制式委员会)欧洲的标准是DVB(数字视频广播)日本的标准是ISDB(综合业务数字广播)等等。
图像压缩编码与信道编码传输是数字电视系统得到发展的最重要的技术,而调制解调技术是信道编码传输技术的核心组成部分,在数字电视传输领域非常重要。
数字高清晰度电视的图像信息速率接近1Gb/s,要在实际信道中进行传输,除应采用高效的信源压缩编码技术、先进的信道编码技术之外,采用高效的数字调制技术来提高单位频带的数据传送速率也极为重要。
调制的目的主要是通过改变正弦波的幅度、相位和频率来传送信息。
它的基本原理是把数据信号加载在载波的某个参数上:
幅度、频率和相位,即用数据信号来进行幅度调制、频率调制和相位调制。
数字信号只有几个离散值,与用数字信号去控制开关选择具有不同参量的振荡具有相同的原理,因此把数字信号的调制方式称为键控。
数字调制分为调幅、调相和调频三类,最简单的方法是开关键控,"
1"
出现时接通振幅为A的载波,"
0"
出现时关断载波,这相当于将原基带信号(脉冲列)频谱搬到了载波的两侧。
如果用改变载波频率的方法来传送二进制符号,就是频移键控(FSK)的方法,当"
出现时是低频,"
出现时是高频。
这时其频谱可以看成码列对低频载波的开关键控加上码列的反码对高频载波的开关键控。
如果"
和"
来改变载波的相位,则称为相移键控(PSK)。
这时在比特周期的边缘出现相位的跳变。
但在间隔中部保留了相位信息。
收端解调通常在其中心点附近进行。
一般来说,PSK系统的性能要比开关键控FSK系统好,但必须使用同步检波。
除上面所述的二相位、二频率、二幅度系统外,还可以采用各种多相位、多振幅和多频率的方案。
在DVB系统中,数字电视卫星传输系统DVB-S采用QPSK调制方式,数字电视有线传输系统DVB-C采用QAM方式,数字电视地面传输系统DVB-T采用OFDM调制方式[2]。
1数字电视传输系统
根据所采用的的传输信道,数字电视系统[4、6]主要分为数字卫星电视广播系统、有线数字电视系统和数字电视地面广播系统三种。
1.1数字电视卫星广播系统
数字卫星电视广播系统[3、5]具有先进性和广阔的市场发展前景,受到了社会的极大重视。
中国的数字卫星广播市场正在得到更大的发展和重视,卫星信号直接到用户终端的接收方式受到了广大用户的欢迎。
数字卫星电视信号在传输过程中,经过数字编码后得到的数字信号,一般不适合直接传输,因为这样的数字信号经信道传输时,受信道特性的影响,会使信号产生变化,从而失去原来信号的真实性,同时由于信道中噪声的存在,也会造成信号随时发生改变,数字调制技术就可以解决上述一些问题。
所谓调制是指用基带信号对载波波形的某些参量进行控制,使载波的这些参量随基带信号的变化而变化,将基带信号调制称为适合卫星信道传输的信号形式,也是解决信道干扰的重要途径。
数字卫星传输系统是为了适用卫星转发器的带宽及卫星信号的传输特点而发展形成的一种数字电视传输系统。
DVB-S标准以卫星作为传输介质。
将视频、音频和资料加载在固定长度打包的MPEG-2传输信道中,信号在传输过程中有很强的抗干扰能力,然后进行信道处理,这样就不会产生质变。
通过卫星接受转发的压缩数字信号,经过卫星接收机后由卫星机顶盒处理,然后输出视频信号,这种传输覆盖面广,传输距离远,节目信息量大。
数据流采用四相相移键控调制(QPSK)方式,QPSK是一种频谱利用率高、抗干扰性强的数调制方式,它被广泛应用于各种通信系统中.适合卫星广播。
例如,数字卫星电视DVB-S2标准中,信道噪声门限低至4.5dB,传输码率达到45Mb。
在使用MPEG-2的MP@ML(主类@主级)格式时,用户端达到CCIR601演播室质量的码率为9Mb/s,达到PAL质量的码率为5Mb/s。
在DVB-S标准公布以后,几乎所有的卫星直播数字电视均采用该标准,我国也选用了DVB-S标准。
1.2数字电视有线广播系统
有线数字电视系统分为两部分:
CATV前端和综合解码接收机(IRD)。
采用MPEG-2压缩编码的传输流,由于传输介质采用的是同轴电缆,与卫星传输相比抗外界干扰能力强,信号强度相对较高。
调制方式分为三种:
16、32、64QAM,QAM调制的优点在于,传输信息速率越高,抗干扰能力越低。
QAM编码具有能充分利用带宽、抗噪声能力强等优点。
当我们采用64QAM正交振幅调制时,一个PAL通道的传输码率为41.34Mb/s,还可供多套节目复用。
DVB-C有线数字电视传输系统可与多种节目源相适配。
DVB-C传输系统所传送的节目既可来源于从卫星系统接收下来的节目,又可来源于本地电视节目,以及其它外来节目信号;
DVB-C传输系统可用于标准清晰度数字电视又可用于HDTV。
1.3数字电视地面广播系统
数字电视地面广播系是最复杂的数字电视传输系统[8]。
DVB-T标准数字电视地面传输系统采用编码正交频分复用(COFDM)调制方式,8MHz带宽内能传送4套电视节目,而且传输质量高。
地面数字发发射的传输容量,在理论上大至与有线电视系统相当,但是地面数字发射优点在于本地区覆盖好。
但是数字地面传输系统有利于数字与模拟电视共存,能够和现在还存在的模拟电视混合传输方式混合应用在人们的生活当中。
DVB-T标准中主要规范的是发送端的系统结构和信号处理方式,对接收端则是没有什么硬性要求的,各厂商和用户可以开发和选择各自的DVB-T接收设备,只要该设备能够正确接收和处理发射信号,并满足DVB-T中所规定的性能指标。
1.4其他数字广播系统
(1)DVB-SMATV(卫星共用天线电视)广播系统标准:
此标准是在DVB-S和DVB-C基础上制定的。
(2)DVB-MS(高于10GHZ的数字广播MMDS分配系统)标准:
MMDS是采用调幅微波向多点传送,分配多频道电视节目的系统。
该系统基于DVB-S,使携带大量节目的微波信号直接入户。
用DVB-S接收机配上一个MMDS频率交换器就可以接收DVB-MS信号。
(3)DVB-M
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