数字地面电视广播系统中DVB-T信道内编码解码的研究

摘要：数字通信系统中，在实际信道上传输数字信号时，由于信道传输特性不理想及噪声的影响，接收端所收到的数字信号不可避免地会发生错误。为了减小误码率，提高接收质量，必须采用差错控制编码。在数字视频广播DVB（Digital Video Broadcast）这类高码率，高要求的系统中，为了提供优良的图像质量，采用差错控制编码尤为重要。因此对信道编码技术的深入分析，研究它在各个通信领域中的应用，有着重大的意义。

关键词：数字电视地面广播；信道编码；交织；信道调制

中图分类号：TN919文献标识码：A文章编号：1674-7712 (2014) 08-0000-01

一、DVB-T系统技术及信道特性

（一）DVB-T系统技术。DVB-T系统采用目前的开路电视特高频或甚高频频段。由于地面建筑物等对信号的多次反射以及多种噪声等多径效应的干扰，会使电视广播频率资源严重不足，为此在DVB-T中，引入COFDM处理方式。信号经过COFDM方式处理后，再灵活采用QPSK或QAM的调制方式，最后再通过上变频器进行上变频送到发射天线。这种方案具有抗多径干扰和实现移动接收等优点。

（二）DVB-T 信道特性。DVB-T广播信道中的干扰主要有以下3种：（1）多径干扰。多径干扰在地面广播中最为普遍，地面广播中发射的信号电磁波遇到山脉、树木及楼房而产生反射，反射信号进入接收机中就会造成多径干扰，它是一种乘性的干扰。（2）噪声干扰。数字地面广播信道中的噪声干扰有两类：高斯白噪声干扰和冲激噪声干扰，它是一种加性干扰。高斯白噪声主要来源于其他频道中的电磁辐射以及设备外部的噪声干扰；有源器件中电子或载流子运动的起伏变化、电阻的热噪声等设备内部的噪声干扰。冲激噪声干扰是一种突发性的噪声干扰，它主要来源于闪电、各种工业电火花和电器开关的通断等。（3）同频干扰。同频干扰存在于数字地面同播方式中，如果数字地面广播中不采用同播方式是不存在这种干扰的。所谓“同播”是指在数字电视的地面广播中，将数字电视放置在“禁用频道”上进行广播。禁用频道为相邻服务区的模拟电视所使用，当本地的模拟电视不用时，可用禁用频道广播本地数字电视，以提高地面广播的频谱资源利用率，但此时相邻服务区的模拟电视发射信号却可能会对DVB-T接收机造成干扰，这种干扰称为“同频干扰”。

二、DVB-T系统信道编码方案分析

发送系统主要由信源编码、分离器、能量分散、外编码、外交织、内编码、内交织、映射、帧形成、OFDM调制、保护间隔和D/A构成。下面主要介绍几个重点模块。

（一）能量扩散。能量扩散又称扰码，是一个随机过程。能量扩散为了保证在任何情况下进入传输系统的数据码流中“0”与“1”的概率都能基本相等，首先用一个伪随机序列对输入的 TS 码流进行随机化处理。伪随机序列是由一个标准的伪随机序列发生器生成的，无论原TS码流是何种分布，随机化后的数据码流中的“0”与“1”的概率都接近50%。从信号功率谱的角度看，随机化过程相当于将数字信号的功率谱拓展了，使其分散开了，因此随机化过程又被称为“能量扩散”。

（二）外码纠错。纠错编码 DVB-T系统中采用了级联的两层纠错的方法以增强 FEC(Forward Error Correction)能力，有利于抗御地面开路信道不良的传输环境。外层编码采用RS(Reed Solomon Code)编码，是在每188个字节后加入16字节的RS码(204，188，t=8)，这种编码可以纠正8个字节的突发错误。RS码属于多进制BCH码的一种，具有很强的抗突发误码的能力。

（三）内纠错码。数字通信系统中的纠错编码技术能提高通信的可靠性，所以自它出现以来一直受到世界各国科研人员的广泛关注。在编码过程中，通过给所传输的信息设置附加的校验位，即增加其冗余度，使原来无规律或规律性不强的一组信息具有某种相关性；接收信息时再依据这种相关性译码，使编码信息具有检测或纠错性能，而用来检测或纠错的冗余码被称为纠错码。

（四）内交织编码。卷积交织提高了系统的纠错能力，特别是对冲激噪声的纠错能力。卷积交织放在外层，称为外交织，在DVB-T系统中还有一层内交织。内交织分成两部分，一部分是基于块交织的比特交织。另一部分是基于随机交织的符号交织， 符号交织在频域进行，以增强抗频率选择性失真的能力，所以又叫频率交织。

DVB-T在8MHz射频带宽内设置1705（2K模式）或6817（8 k模式)个载波，将高码率的数据流相应的分解成2K或8K路低码率的数据流，分别对每个载波进行QPSK 、16QAM、64QAM调制。

（五）幅度相位映射。将由2比特，4比特和6比特构成的字符，依据 QPSK，16QAM和64QAM三种不同的调制方式，进行幅度和相位的影射。系统中采用的星座映射方式有多种选择：QPSK，16QAM，64QAM等。QPSK每次调制可传输2个信息比特，这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的，接收端根据星座图及接收到的载波相位来判断发送端发送的信息比特。QPSK调制只利用了载波的相位信息，当星座点较多时，星座点之间的最小距离就会很小，非常容易受到噪声干扰的影响。

（六）保护间隔插入。我们知道由于无线环境的复杂性，必然会产生反射波的干扰以及来自多个发射机的多波效应。为了克服该多波效应，我们可以插入保护间隔，将每一帧最后一个字符进行重复，重复长度可以是有用字符长度的1/4、1/8、1/16和1/32，以防止由于多路反射造成第N-1个字符与第N个字符的重叠，即避免码间干扰。加入保护间隔后，只要反射波与直达波之间的延时差不超过保护间隔期，就不会发生符号间干扰，而本符号的反射波将增强直达波的接收功率，带来增益。保护间隔减小了多径传输的影响，付出的代价是降低了数据传输速率，带宽效率（b/s/Hz）下降，信噪比有所减低。

参考文献：

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