DVB-C的帧结构信道编码和调制
刘定林
本文作者刘定林先生四川九洲电器集团公司设计所所长工程师
随着数字化广播电视节目在我国的日益普及数字化的电缆分配系统DVB-C 正悄然向我们走来如何建立起适合我国的DVB-C系统已是同行们正致力研究的一个重大课题目前在欧洲DVB-C系统已在普及之中欧广联中的ETSI 已制定了相应的标准草案这就是本文要介绍的ETSI中有关电缆电视系统的内 容它包括基带图像编码基带伴音编码基带数据编码复接卫星信道编码和调制电缆信道编码调制还包括卫星集体接收(SMATV)分配和通用加密系统等本文重点介绍数字化电缆电视分配系统方面的帧结构信道编码以及调制它基于MPEG-2系统同时增加了前向纠错技术该标准以正交调幅为基础有163264-QAM将来可向128256-QAM扩展 FEC系统目的是将误码率降低到一定范围如从10-4降到10-10或从10-4降到10-11确保每传输一小时大约只有一个未改正的错码
一符号与缩写
ETS规范采用下列符号和缩写
1. 符号
α滚降因子
A k
B k 字节到m位(m-tuple)变换器输出的最高有效位 f o信道中心频率
f N奈奎斯特频率
g(x) RS码生成多项式
HEX 16进制
I 交织深度(单位: 字节)
J 分支序号
K 映射到n个符号的字节数
m 2m级QAM的幂次45 6分别对应16-QAM32-QAM64-QAM
M 卷积交织分支深度j=1M=N/I
n 从K字节映射的符号数
N 纠错帧长度(字节)
P(X) RS域生成多项式
r m带内纹波(dB)
R 随机化序列
R s对应于调制信号双边奈奎斯特带宽的信号速率qam调制器
R u经过MPEG-2传输复用器后的有用比特率
R u经RS外编码后的比特率
q 比特数234分别对应16-QAM32-QAM64-QAM
T 在RS纠错保护包中可被校正的字节数
T s符号周期
2. 缩写
BB 基带
BER 比特误码率
DTVC 数字电缆电视
EBU 欧洲广播联盟
ETS 欧洲电信标准
FEC 前向纠错
FIFO 先入先出
IF 中频
IRD 集成接收解码
LSB 最低有效位
MPEG 活动图像专家组
MSB 最高有效值
Mux 复用器
PDH 准同步数字网
PRBS 随机化二进制序列
QAM 正交幅度调制
QEF 准无误码
RF 射频
RS 一种纠错码
SMATV 卫星共用天线电视
TDM 时分复用
TV 电视
二电缆系统概要
电缆系统功能模块的组成能使电视基带信号适应于电缆系统的频道特性
在电缆前端考虑下列基带电视信号源
(1) 卫星信号
(2) 馈送链路来的信号
(3) 本地节目源
在下面章节中的处理过程按图1所示进行
1. 基带接口和同步
使数据结构适合于信号源的格式帧结构与包含了同步字节的MPEG-2传送
格式相同
2. SYNC 1的翻转和随机化
该单元将翻转同步字节极性(参照MPEG-2帧结构)并为了谱线成形将数据流随机化
3. RS编码
对每个已随机化的传送包该单元使用截短的RS编码以产生一个具有防
错功能的数据包这种码也提供给同步字节本身
4. 卷积交织过程
该单元应完成一个深度为I=12的卷积交织变换同步字节周期将保持不变
5. 将字节变换到m比特符号(m-tuple)
该单元交织产生的字节变换为QAM符号
6. 差分编码
为得到一个旋转不变的星座图这部分将对每个符号的两位最高有效位(MSB)进行差分编码
7. 基带成形
该单元完成经差分编码的m比特符号到I和Q信号的映射在QAM调制前
对I和Q信号进行余弦滚降平方根滤波
8. QAM调制和物理接口
该单元完成QAM调制之后它将QAM已调信号连接到电缆RF信道
9. 电缆接收装置
上述调制处理为获得基带信号系统接收机应完成信号逆处理
三MPEG-2传送层
MPEG-2数据传送层由188个字节的包组成其中1B用于同步3B用于业务识别加扰和控制信息
随后是184B MPEG-2数据和附加数据
四帧结构
帧的组织是基于MPEG-2传送包结构该系统的帧结构示于图2
五信道编码
为获得数字电缆传送数据所需的适当误码保护级将采用基于RS编码的
FEC与ETS300421中描述的卫星系统相反在电缆传输中不使用卷积编码主要采用字节交织来抗突性误码
1. 频谱成形随机化
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