数字电视原理讲义第7章数字电视调制和解调PPT课件
159页1、第7章 数字电视调制和解调 7.1 数字电视调制的种类 7.2 BPSK调制 7.3 QPSK数字调制技术 7.4 MQAM调制7.5 /2旋转不变QAM星座的获得 7.6 Offset-QAM 数字调制技术 7.7 M-VSB(残留边带)数字调制技术 7.8 OFDM数字调制技术 7.9 QPSK、 MQAM、 M-VSB 、 OFDM小结 7.10 字节到符号的映射 7.11 反向信道(上行信道)数字调制技术 习题 第7章 数字电视调制和解调 第7章 数字电视调制和解调 7.1 数字电视调制的种类7.1.1 为什么要进行数字调制随着人们对电视图像质量的要求越来越高,数字电视(DTV)和高清晰度电视(HDTV)应运而生,HDTV不压缩时的图像信息速率接近1 Gb/s。要将如此大量的信息传送至用户家中,图像压缩编码系统与传输系统是两大关键技术环节。图像压缩编码已提出了MPEG系列标准。在数字电视传输时,为提高频谱利用率,必须进行数字调制。世界上三大数字电视传输标准(ATSC、DVB、ISDB)中,信道编码方案大体相似,但在调制方式上仍有不同选择。而且,不同的传输方式(卫星、地面广播、有
2、线)采用不同的调制方式。第7章 数字电视调制和解调 例7.1.1 设HDTV未经压缩时的数码率为663.5 Mb/s,经数据压缩后为31.8 Mb/s (压缩比为20.81),又设采用8-VSB数字调制,此时的频谱利用系数为5.3 b/(sHz),则调制后信号的带宽为。这说明在6 MHz模拟带宽范围内可传一路数字HDTV信号。例7.1.2 设有MPEG-2主级图像质量(MPML)的信号,其速率为8.448 Mb/s(相当于目前演播室的PAL图像质量),采用64QAM数字调制,频谱利用系数理论值为6 b/(sHz), 则经调制后信号的带宽为 。在500 MHz带宽的传输线路中可传输的节目数为。第7章 数字电视调制和解调 7.1.2 数字电视调制的分类数字电视调制可分为两大类: 数字电视正向(下行)传输采用的调制和数字电视反向(上行)传输采用的调制。不同的传输方式采用的调制方式不同。正向传输指的是从前端向用户端传输; 反向传输指的是从用户端向前端传输。在双向传输网络中才有反向传输。1. 数字电视正向传输采用的调制(1) 数字电视卫星传输时,由于传输的距离较远,要求采用抗干扰能力较强的调制方
3、法。一般采用四相相移键控调制(Quadrature Phase-Shift Keying,QPSK)。这种调制方法抗干扰能力较强,但频谱利用系数较低(理论值为2b/(sHz)。第7章 数字电视调制和解调 (2) 数字电视有线传输时,由于采用光纤或同轴电缆作为传输媒介,传输条件较好,干扰较弱,一般采用多电平正交幅度调制(Multilevel Quadrature Amplitude Modulation,MQAM)方式。这种调制方法的频谱利用系数较高,抗干扰能力次于QPSK。第7章 数字电视调制和解调 (3) 数字电视地面广播时,由于要考虑室内接收和移动接收情况,此时,室内电磁波受到严重的屏蔽衰减、墙壁之间的反射,以及天电干扰、电火花干扰; 移动接收时受多普勒效应影响和信号的多径反射等,要求采用抗干扰能力极强的调制方式。欧洲采用编码正交频分多路调制(Code Orthogonal Frequency Division Multiplexing,COFDM)方式,这种方式的抗干扰能力极强,它可满足移动接收的条件。美国采用多电平残留边带调制(Multilevel Vestigial Side
4、 Band,M-VSB)方式,这种调制方式的频谱利用率较高,虽然它能满足美国地理条件和房屋结构情况下的室内接收,但不能满足移动接收。我国有的实验方案中提出采用偏置正交幅度调制 (Offset-QAM)方式,通过实验,可满足移动接收的苛刻条件,而且频谱利用率也较高。在地面监控无线图像传输系统中,常采用扩频调制方式,该方式抗干扰能力较强,但频谱利用率较低。第7章 数字电视调制和解调 2. 数字电视反向传输采用的调制在双向传输中,用户端的数据(如用户上网(Internet)数据、视频点播数据、计算机数据、各种计费数据等)需要传向前端,由于用户数为千家万户,千家万户的数据汇集到前端,数据中夹杂着各种噪声也一起涌向前端,形成所谓的“漏斗效应”,为克服它,必须选择抗干扰性能很强的调制方式。目前采用的主要调制方法如下:(1) 四相相移键控(QPSK)调制;(2) 离散小波多音调制(DWMT);(3) 同步码分多址(S-CDMA);(4) 同步离散多音调制(SDMT)。第7章 数字电视调制和解调 7.1.3 数字电视信号经调制后的几项性能(1) 采用不同压缩标准的数字电视信号,在选用同一种调制情况下,
5、调制后信号的带宽不同。例7.1.3 设经MPEG-1标准压缩后的数字电视信号速率为2 Mb/s,经64 QAM调制后(频谱利用系数理论值为6 b/(sHz),信号的带宽为第7章 数字电视调制和解调 例7.1.4 设经MPEG-2标准压缩后的数字电视信号速率为8 Mb/s,经64QAM调制后(频谱利用系数理论值为6 b/(sHz),信号的带宽为从例7.1.3和例7.1.4可以看出,采用的调制方式相同(64QAM),但压缩标准不同(MPEG-1、MPEG-2),调制出来的信号带宽就不同(0.33 MHz、1.33 MHz)。第7章 数字电视调制和解调 (2) 同一种速率的数字电视信号,在选用同一种调制但频谱利用系数不同的情况下,调制后信号的带宽就不同。 例7.1.5 设经MPEG-2标准压缩后的数字电视信号速率为8 Mb/s,经8-VSB (频谱利用系数值为5.3 b/(sHz)调制后,信号的带宽为第7章 数字电视调制和解调 例7.1.6 设数字电视速率仍为8 Mb/s,经16-VSB (频谱利用系数值为7.1 b/(sHz) 调制后, 信号的带宽为从例7.1.5和例7.1.6可以看出,采
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