dtmb的技術(shù)特點(diǎn)
dtmb的技術(shù)特點(diǎn)
DTMB指數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制，那么你對(duì)DTMB了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是dtmb的內(nèi)容，希望大家喜歡!
dtmb的基本概述
DTMB，全稱(chēng)Digital Television Terrestrial Multimedia Broadcasting。
標(biāo)準(zhǔn)號(hào) GB20600-2006
中文 《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》
英文 Framing Structure, channel coding and modulation for digital television terrestrial broadcasting system
DTMB與DMB-TH為統(tǒng)一展示方式，即支持DMB-TH即支持DTMB，具體使用根據(jù)各地發(fā)射臺(tái)提供服務(wù)不同而不同。
在數(shù)字電視地面、有線(xiàn)、衛(wèi)星傳輸方式中，數(shù)字電視地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)環(huán)境最為復(fù)雜，也因其技術(shù)要求最高、受眾廣而備受關(guān)注。地面系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作也十分重要。目前已有美國(guó)高級(jí)電視系統(tǒng)委員會(huì)(ATSC)、歐洲數(shù)字視頻地面廣播(DVB-T)和日本地面綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播(ISDB-T)三個(gè)國(guó)際電聯(lián)批準(zhǔn)的地面數(shù)字電視廣播傳輸國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。1999年我國(guó)設(shè)立數(shù)字電視研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化并成立國(guó)家數(shù)字電視領(lǐng)導(dǎo)小組，明確宣示自主制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)我國(guó)數(shù)字電視應(yīng)用的具體標(biāo)準(zhǔn)，2006年推出了我國(guó)數(shù)字電視地面標(biāo)準(zhǔn)DTMB。
在國(guó)家廣播電影電視總局支持下，我國(guó)于2006年8月18日正式頒布了《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》(GB20600-2006)地面數(shù)字電視廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了固定電視和公共交通移動(dòng)電視的數(shù)字電視信號(hào)傳送。DTMB于2007年8月1號(hào)成為中國(guó)廣播業(yè)地面電視信號(hào)的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。 為中國(guó)廣播業(yè)提供視頻傳送設(shè)備的所有數(shù)字電視系統(tǒng)供應(yīng)商將采用該標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)字視頻調(diào)制知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)。 DTMB標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)使用了時(shí)域同步正交頻分復(fù)用和殘留邊帶復(fù)用技術(shù)。
Stratix II FPGA是實(shí)現(xiàn)這一標(biāo)準(zhǔn)的最佳選擇，原因在于該器件提供實(shí)際應(yīng)用中復(fù)雜信號(hào)處理所需的全部邏輯、數(shù)字信號(hào)處理(DSP)模塊和存儲(chǔ)器。 清華DTV副總監(jiān)潘博士說(shuō)：“這一新技術(shù)非常適合采用FPGA。Altera的支持和設(shè)計(jì)工具幫助我們輕松地將創(chuàng)新算法推向市場(chǎng)。” Stratix II FPGA體系結(jié)構(gòu)提供系統(tǒng)時(shí)序結(jié)構(gòu)、通道編碼和前向糾錯(cuò)等功能。調(diào)制器利用靈活的Stratix II FPGA，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)清晰(SD)和高清晰電視(HDTV) 4、813 Mbps至32、48 Mbps的數(shù)據(jù)速率傳輸。 北京吉兆電子有限公司副總工程師劉寧說(shuō)：“清華DTV是DTMB標(biāo)準(zhǔn)的主要制定者之一，直接采用它的方案使我們能夠把精力放在系統(tǒng)級(jí)的開(kāi)發(fā)上，節(jié)省了自己研發(fā)所需的時(shí)間和成本，將大大加速終端產(chǎn)品的面世時(shí)間，降低系統(tǒng)成本，從而讓我們?cè)诟?jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中脫穎而出。”
2006年5月開(kāi)始的為期一個(gè)月的實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)性能測(cè)試表明DTMB系統(tǒng)能有效支持包括高清晰度電視(HDTV)、標(biāo)清電視(SDTV)和多媒體數(shù)據(jù)廣播等多種業(yè)務(wù)，同時(shí)完全滿(mǎn)足大范圍固定覆蓋和移動(dòng)接收需要。2007年6月4日，香港電信管理局(OFTA)正式宣布從7月1日起采用DTMB進(jìn)行試播。2009年，澳門(mén)也宣布了將采用與香港相同模式進(jìn)行播出的計(jì)劃。2008年1月1日起國(guó)內(nèi)多個(gè)城市開(kāi)始了DTMB試播。奧運(yùn)期間，7個(gè)奧運(yùn)比賽城市播出了HDTV節(jié)目，為DTMB的大范圍推廣積累了經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期積累和DTMB頒布兩年多來(lái)的推廣實(shí)驗(yàn)，DTMB的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)非常成熟。DTMB系統(tǒng)的影響力正在不斷延伸，形成與其他自主創(chuàng)新技術(shù)或標(biāo)準(zhǔn)相互促進(jìn)的局面。譬如：DTMB是一個(gè)支持多種音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的透明傳輸系統(tǒng)。在其推廣實(shí)踐中，最早使用的是MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)，但隨著AVS標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)化的日益成熟，DTMB+AVS模式取得了很好的效果。
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的技術(shù)創(chuàng)新，DTMB整體性能超過(guò)了地面數(shù)字電視已有的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。相比于商用化推廣最為成功的DVB-T系統(tǒng)，其快速捕獲和同步跟蹤更穩(wěn)健;系統(tǒng)頻譜利用效率改善超過(guò)10%;支持單天線(xiàn)高清電視移動(dòng)接收;移動(dòng)性能更好;系統(tǒng)信噪比門(mén)限改善接近50%，覆蓋性能更好;抗脈沖干擾能力更強(qiáng)。但此優(yōu)勢(shì)并非一成不變，歐洲第二代地面視頻廣播系統(tǒng)DVB-T2的出現(xiàn)使DTMB在信噪比門(mén)限及抗脈沖干擾能力方面的優(yōu)勢(shì)不復(fù)存在。DTMB只有堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新才能繼續(xù)保持我們這數(shù)字電視領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。
dtmb的創(chuàng)新特點(diǎn)
概述
備受矚目的地面數(shù)字電視傳輸國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已于2007年 8月 1 日正式實(shí)施。業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，隨著國(guó)產(chǎn)芯片和相關(guān)產(chǎn)品走向成熟，相關(guān)技術(shù)和測(cè)試的日漸完善，國(guó)標(biāo)已具備實(shí)施的條件。而地面數(shù)字電視廣播的實(shí)施，可能提供價(jià)值幾千億元的數(shù)字電視終端市場(chǎng)，中國(guó)地面數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展今年有望進(jìn)入發(fā)展快車(chē)道。在這樣的機(jī)遇下德賽公司推出了具有模式全、價(jià)格低、測(cè)試設(shè)備好、性能指標(biāo)高的DTMB-T國(guó)標(biāo)調(diào)制器。并且全部核心調(diào)制模塊和配套軟件代碼均由德賽研發(fā)部門(mén)自主研發(fā)。
新技術(shù)突破
根據(jù)地面數(shù)字多媒體電視廣播的服務(wù)需求、傳輸條件和信道特征， 國(guó)標(biāo)DTMB傳輸系統(tǒng)采用了創(chuàng)新的時(shí)域同步正交頻分復(fù)用(TDS-OFDM)單多載波調(diào)制方式。這種調(diào)制方式，主要針對(duì)地面數(shù)字多媒體電視廣播傳輸信道線(xiàn)性時(shí)變的寬帶傳輸信道特性(頻域選擇性與時(shí)域選擇性同時(shí)存在的傳輸信道)所設(shè)計(jì)。由于TDS-OFDM適用于具有多徑干擾和多普勒頻移的傳輸信道，因此其同樣適用于地面數(shù)字多媒體電視廣播以外的其他寬帶傳輸系統(tǒng)。
1 創(chuàng)新的TDS-OFDM 調(diào)制
國(guó)標(biāo)DTMB系統(tǒng)采用了 TDS-OFDM，其特點(diǎn)是同步頭采用了偽隨機(jī)序列，在每個(gè) OFDM 保護(hù)間隔周期性地插入時(shí)域正交編碼的幀同步序列， TDS-OFDM調(diào)制按下列步驟進(jìn)行。
a、輸入的MPEG-TS碼流經(jīng)過(guò)信道編碼處理后通過(guò)星座映射形成3780點(diǎn)的星座。
b、 采用IDFT將該3780點(diǎn)星座變換成長(zhǎng)度為3780的離散樣值(單載波模式不需要這一步驟)幀體(500μs)。
c、 在OFDM的保護(hù)間隔插入長(zhǎng)度為420(或595，945)的PN序列作為幀頭。
d、 將幀頭和幀體組合成時(shí)間長(zhǎng)度為555、56μs(或578、7μs，625μs)的信號(hào)幀。
e、 采用具有線(xiàn)性相位延遲特性的FIR低通濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻域整形。
f、 將基帶信號(hào)進(jìn)行上變頻調(diào)制到RF載波上。
2 原創(chuàng)的數(shù)字電視廣播幀結(jié)構(gòu)
為了實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定的同步，國(guó)標(biāo)DTMB采用了分級(jí)幀結(jié)構(gòu)， 如圖1所示，它具有周期性，并且可以和絕對(duì)時(shí)間同步。幀結(jié)構(gòu)的基本單元稱(chēng)為信號(hào)幀，225個(gè)信號(hào)幀定義為一個(gè)幀群，480個(gè)幀群定義為一個(gè)超幀。幀結(jié)構(gòu)的頂層稱(chēng)為日幀，由超幀組成。
信號(hào)幀的幀體采用多載波調(diào)制方式或單載波調(diào)制方式，幀體的子載波數(shù)為3780或者為1。子載波數(shù)為3780時(shí)，相鄰子載波的間隔為2 kHz,每個(gè)子載波符號(hào)采用MQAM調(diào)制。
(信號(hào)幀的幀體除了正常的數(shù)據(jù)流外還包含傳輸參數(shù)信令(TPS)，用以傳送系統(tǒng)配置信息。它由36 比特組成，并用QPSK映射為18個(gè)子載波或者星座。
國(guó)標(biāo)DTMB的超幀由一個(gè)控制幀和相鄰的224個(gè)信號(hào)幀構(gòu)成，每個(gè)超幀的持續(xù)時(shí)間為125 ms，超幀中的第一個(gè)信號(hào)幀被定義為超幀頭(控制幀)，用于傳輸控制該超幀的信令。超幀中的每一個(gè)信號(hào)幀有惟一的幀號(hào)，它被編碼在幀頭的PN序列中。每個(gè)超幀由一個(gè)9bit的超幀號(hào)標(biāo)識(shí)。超幀號(hào)被編碼在信號(hào)幀的傳輸參數(shù)信令(TPS)中。TPS在超幀的每個(gè)信號(hào)幀中重復(fù)，只在新的超幀開(kāi)始時(shí)才能改變。 國(guó)標(biāo)傳輸系統(tǒng)的分幀包含480個(gè)超幀，分幀中的每個(gè)超幀由其超幀號(hào)惟一識(shí)別。分幀的第一個(gè)超幀編號(hào)為0，最后一個(gè)超幀編號(hào)為479，每個(gè)分幀的持續(xù)時(shí)間為60s。國(guó)標(biāo)DTMB的日幀由1440個(gè)分幀組成，以一個(gè)自然日為周期進(jìn)行周期性重復(fù)。在北京時(shí)間0:0:0AM，系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)被復(fù)位并開(kāi)始一個(gè)新的日幀。
3 原創(chuàng)的廣播同步傳輸技術(shù)
PN序列除了作為OFDM塊的保護(hù)間隔以外，在接收端還可以被用做信號(hào)幀的幀同步、載波恢復(fù)與自動(dòng)頻率跟蹤、符號(hào)時(shí)鐘恢復(fù)、信道估計(jì)等用途。由于 PN 序列幀頭與 數(shù)據(jù)幀體正交時(shí)分復(fù)用，且 PN 序列對(duì)于接收端來(lái)說(shuō)是已知序列，因此，PN 序列和幀頭與數(shù)據(jù)幀體在接收端是可以被分開(kāi)的。接收端的信號(hào)幀去掉 PN 序列后可以看作是具有零填充保護(hù)間隔的OFDM。
例如，信號(hào) s(t) 經(jīng)過(guò)地面?zhèn)鬏斝诺篮?，接收端收到的基帶信?hào) r(t) 包括兩部分：PN 序列 rPN(t) 和幀體 rIDFT(t)。
經(jīng)過(guò)信道估計(jì)后，得到多徑干擾后的PN 信號(hào)，從接收到的信號(hào) r(t) 中減掉 PN 信號(hào)后，就可得到零填充保護(hù)間隔的 OFDM 符號(hào)，同時(shí)得到信道的單位脈沖響應(yīng) h(t)。
理論和實(shí)踐已經(jīng)證明，具有零填充保護(hù)間隔的OFDM與具有循環(huán)前綴保護(hù)間隔的OFDM(例如DVB-T的COFDM)在理論上是等價(jià)的，如圖2所示。
dtmb的主要技術(shù)特點(diǎn)
國(guó)標(biāo)DTMB以時(shí)域正交頻分復(fù)用(TDS-OFDM)調(diào)制技術(shù)為核心，形成了自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系，具有自己鮮明的技術(shù)特點(diǎn)。
1 傳輸效率或頻譜效率高
在歐洲D(zhuǎn)VB-T中，用于同步和信道估計(jì)的導(dǎo)頻載波數(shù)量占總載波的10%。國(guó)標(biāo)DTMB的PN序列放在OFDM保護(hù)間隔中，既作為幀同步、又作為OFDM的保護(hù)間隔。
歐洲D(zhuǎn)VB-T C-OFDM用10%的子載波傳送用于同步和信道估計(jì)等的導(dǎo)頻信號(hào)，同時(shí)存在循環(huán)前綴的保護(hù)間隔，而TDS-OFDM將時(shí)間保護(hù)間隔同時(shí)用于傳輸信道估計(jì)信號(hào)，因此DVB-T系統(tǒng)的傳輸效率只能達(dá)到國(guó)標(biāo)DTMB系統(tǒng)的90%。
傳輸效率在多載波技術(shù)和單載波技術(shù)進(jìn)行比較時(shí)，被認(rèn)為是多載波技術(shù)的弱點(diǎn)，國(guó)標(biāo)DTMB的核心技術(shù)正是針對(duì)解決這個(gè)問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的。
2 抗多徑干擾能力強(qiáng)
多載波系統(tǒng)和單載波系統(tǒng)相比，OFDM系統(tǒng)具有抗多徑干擾的能力，抵抗多徑干擾的大小相應(yīng)于其保護(hù)間隔的長(zhǎng)度。由于國(guó)標(biāo)的時(shí)間保護(hù)間隔中插入的是已知的(系統(tǒng)同步后)PN序列，在給定信道特性的情況下，PN序列在接收端的信號(hào)可以直接算出，并去除。去掉PN序列后的OFDM信號(hào)與時(shí)間保護(hù)間隔為零值填充的OFDM信號(hào)等價(jià)，而時(shí)間保護(hù)間隔為零值填充的OFDM與時(shí)間保護(hù)間隔為周期延拓的OFDM在同樣信道下的性能是等價(jià)的。而且，在多徑延遲超過(guò)時(shí)間保護(hù)間隔的情況下，國(guó)標(biāo)DTMB仍能工作。TDS-OFDM可以把幾個(gè)OFDM幀的PN序列聯(lián)合處理，使抵抗多徑干擾的延時(shí)長(zhǎng)度不受保護(hù)間隔長(zhǎng)度的限制，而傳統(tǒng)的OFDM保護(hù)間隔長(zhǎng)度設(shè)計(jì)要求必須大于多徑干擾的延時(shí)長(zhǎng)度。
3 信道估計(jì)性能良好
在AWGN信道下，TDS-OFDM的信道估計(jì)性能優(yōu)于C-OFDM。這是由于TDS-OFDM用于信道估計(jì)的PN序列具有20dB左右的擴(kuò)頻增益，同時(shí)又沒(méi)有C-OFDM做信道估計(jì)時(shí)特有的插值誤差。盡管?chē)?guó)標(biāo)DTMB的樣機(jī)功能還有待改善，但其AWGN信道的測(cè)試結(jié)果仍?xún)?yōu)于基于C-OFDM的國(guó)內(nèi)外系統(tǒng)。 對(duì)于多徑信道，TDS-OFDM的PN序列與多徑信道造成的干擾信號(hào)是統(tǒng)計(jì)正交的。雖然TDS-OFDM信道估計(jì)的性能無(wú)法在原理上與C-OFDM直接比較，但是它與其他傳輸系統(tǒng)中采用PN序列進(jìn)行信道估計(jì)的性能相當(dāng)。
4 適于移動(dòng)接收
移動(dòng)接收產(chǎn)生了多普勒效應(yīng)和遮擋干擾，使傳輸信道具有隨時(shí)間變化的特性(時(shí)變特性)。而需要強(qiáng)調(diào)的是任何OFDM系統(tǒng)的信號(hào)處理都是基于信道傳輸特性準(zhǔn)時(shí)不變的假設(shè)(應(yīng)用FFT的基本條件)，即在一個(gè)OFDM符號(hào)的時(shí)間內(nèi)，假設(shè)信道是不變的，信道的變化被認(rèn)為是在OFDM符號(hào)間發(fā)生的。TDS-OFDM的信道估計(jì)僅取決于OFDM的當(dāng)前符號(hào)，而C-OFDM的信道估計(jì)需要4個(gè)連續(xù)的OFDM符號(hào)。因此，C-OFDM在移動(dòng)情況下，要考慮4個(gè)OFDM符號(hào)的信道變化影響，而TDS-OFDM只需考慮1個(gè)OFDM符號(hào)的信道變化影響?？梢钥闯?，國(guó)標(biāo)DTMB系統(tǒng)更適于移動(dòng)接收，其移動(dòng)特性?xún)?yōu)于歐洲 DVB-T 系統(tǒng)。測(cè)試結(jié)果證明，國(guó)標(biāo)DTMB系統(tǒng)的高清電視移動(dòng)接收性能居國(guó)際領(lǐng)先水平。
2011年12月，國(guó)際電信聯(lián)盟在修訂地面數(shù)字電視國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將我國(guó)的數(shù)字電視地面多媒體廣播系統(tǒng)DTMB標(biāo)準(zhǔn)納入其中，DTMB標(biāo)準(zhǔn)也正式成為繼美、歐、日之后的第四個(gè)數(shù)字電視國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
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