1.引言在數(shù)字電視的概念提出以前,高清晰度電視的開發(fā)是以模擬電視技術(shù)為基礎(chǔ)的。數(shù)字電視的開發(fā)工作始于1980年代末期,當時集成電路技術(shù)與計算機技術(shù)的發(fā)展使得將高清晰圖象和高保真音響以數(shù)字技術(shù)壓縮進單一模擬電視頻道成為可能。在有限帶寬內(nèi)傳輸高清晰度電視對視頻、音頻壓縮編碼和信道編碼都提出了更高的要求,而且在地面?zhèn)鬏數(shù)那闆r下無線環(huán)境的各種衰落和干擾也不可避免,同時考慮到移動環(huán)境下的接收需求,在新一代的地面數(shù)
1.引言
在數(shù)字電視的概念提出以前,高清晰度電視的開發(fā)是以模擬電視技術(shù)為基礎(chǔ)的。數(shù)字電視的開發(fā)工作始于
1980年代末期,當時集成電路技術(shù)與計算機技術(shù)的發(fā)展使得將高清晰圖象和高保真音響以數(shù)字技術(shù)壓縮進單一模擬電視頻道成為可能。
在有限帶寬內(nèi)傳輸高清晰度電視對視頻、音頻壓縮編碼和信道編碼都提出了更高的要求,而且在地面?zhèn)鬏數(shù)那闆r下無線環(huán)境的各種衰落和干擾也不可避免,同時考慮到移動環(huán)境下的接收需求,在新一代的地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)中必需引入無線通信的最新技術(shù)。數(shù)字電視廣播和現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)的結(jié)合,使得傳統(tǒng)的電視傳媒得以在通信網(wǎng)絡的基礎(chǔ)上新生。
我們在數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)設計中采用了
Cadence公司的系統(tǒng)級設計與仿真軟件
SPW(Signal Processing Worksystem)。在大型系統(tǒng)設計中只有實現(xiàn)算法和系統(tǒng)級的優(yōu)化,才能對系統(tǒng)性能有極大的提升,因為它比底層優(yōu)化具有更大的優(yōu)化空間。
2.理想系統(tǒng)仿真
數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)涉及調(diào)制、編碼、發(fā)送和接收、解碼、解調(diào)諸多子系統(tǒng),但信道的建模對系統(tǒng)性能具有重要意義。在設計方法學上,可先考慮建立信道噪聲和干擾不存在的理想傳輸信道,即著重調(diào)制、解調(diào)、編碼與解碼系統(tǒng)的設計。若以信號幀為基本信息單元,信號幀的同步頭采用沃爾斯(Walsh)編碼的偽隨機序列,數(shù)據(jù)體采用多載波調(diào)制(OFDM)信號且由保護間隔(Guard Interval)和離散傅里葉變換(DFT)
模塊構(gòu)成。
用SPW可以方便地調(diào)整參數(shù)及替換相關(guān)的模塊,以便系統(tǒng)的總體性能最佳。對調(diào)制方式、糾錯外碼、時域和頻域的交織編碼、糾錯內(nèi)碼的描述如信號流程圖如圖1所示。相應的接收過程是解碼、解交織、解調(diào)制的過程,選用何種模式及選用什么參數(shù)只需在設計中簡單地修改即可,不斷調(diào)整參數(shù)和模塊可實現(xiàn)系統(tǒng)總體性能的最優(yōu)化。
在調(diào)制和編碼過程中提供了若干種可選的模式,如外碼選用高數(shù)據(jù)率的RS(
208,
200)或高保護率的RS(208,188)等。這主要是為了對不同的數(shù)據(jù)提供不同的優(yōu)先級和保護級別,達到分層傳輸?shù)哪康。理想系統(tǒng)仿真只對成幀、分幀、編碼和調(diào)制驗證其可行性。
仿真分兩部分:
1)
信號源用給定數(shù)據(jù)碼流,以在接收端得到源碼流為仿真正確的標準。
2)信號源為一幀圖象,在接收端解碼后恢復此圖象,這是一個直觀正確的結(jié)果。
3.高斯白噪聲(AWGN)和多徑性能研究。
因多徑建模和信道估計算法相對較為復雜,故仿真較耗時。除了參數(shù)仿真,還做了MPEG2碼流的仿真。
對應美國標準mpath_b信道模型,與本系統(tǒng)根據(jù)接收信號作出的信道估計結(jié)果作對比?梢钥闯鲞@兩者是非常匹配的。
4.系統(tǒng)同步性能仿真。
設計包括transmitter、Code acquisition、
STR、AFC、
FFT和Channel Estimation等部分,完整地實現(xiàn)了系統(tǒng)同步功能。
Time(
ms)域示出的是實際系統(tǒng)運行的時間(與仿真時間不同),下面各域表示頻率偏移、時間偏移以及設計系統(tǒng)同步電路估計出來的頻偏和時偏,右半部分的域表示了信道估計之前和之后對應的星座圖。從仿真可以得到整個碼同步捕獲時間