数字电视制式学习教案.pptx
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1、会计学1数字电视数字电视(sh z din sh)制式制式第一页,共143页。多路复用是将视频、音频和数据等各种媒体流按照一定的方法复用成一个节目的数据流,将多个节目的数据流再复用成单一的数据流的过程。信道编码是指纠错编码。信道编码是为提高数字通信传输的可靠性而采取的措施。为了能在接收端检测和纠正传输中出现的错误,信道编码在发送的信号中增加了一部分冗余码,因此增加了发送信号的冗余度,即通过牺牲(xshng)信息传输的效率来换取可靠性的提高。为了达到数字通信系统的高效率和可靠性的最佳折中,信源编码和信道编码都是必不可少的处理步骤。第2页/共143页第二页,共143页。调制是指为了提高频谱利用率,
2、把宽带(kun di)的基带数字信号变换成窄带的高频载波信号的过程。应根据传输信道的特点采用效率较高的信号调制方式,常用的方式有QAM、QPSK、TCM、COFDM和VSB。信道有卫星广播信道、有线电视信道和地面广播信道等。卫星广播着重于解决大面积覆盖;有线电视广播着重于解决城镇等人口居住稠密地区“信息到户”的问题;地面无线广播由于其独有的简单接收和移动接收的能力,能够满足现代信息化社会“信息到人”的基本需求。第3页/共143页第三页,共143页。2.数字电视与电视数字化处理的区别 现在的模拟彩色电视接收(jishu)机的电路中采用了多种数字化处理技术,往往自称为数码电视或数字化电视。这些彩色
3、电视机在不改变现行模拟广播电视传输体制的前提下,对解调后的视频和音频的基带信号进行了数字化处理,获得了更高质量的图像和伴音,增加了电视机的功能,但它仍属于模拟电视的范畴,只能接收(jishu)模拟电视信号,无法接收(jishu)数字电视信号,与真正的数字电视是两个不同的概念,不可混淆。第4页/共143页第四页,共143页。这些数字化处理技术包括:用数字梳状滤波器进行较完善的亮度、色度分离,消除了亮、色窜扰现象;对亮度信号进行数字轮廓增强,提高了画面(humin)清晰度;对色度信号进行数字降噪和色调校正,减少了画面(humin)噪点和色调畸变;用逐行扫描及倍场(Double Scan)消除行间闪
4、烁和大面积闪烁,提高了图像的垂直清晰度;处理后还能实现画中画、静止画面(humin)等 新 功 能 以 及 丽 音 NICAM(Near Instantaneous Companding Audio Multiplex,准瞬时压扩音频多路传输,是一种数字脉冲编码调制立体声广播系统,用7.28 MHz频率广播)和环绕立体声等功能。第5页/共143页第五页,共143页。3.SDTV和HDTV 数字电视分为标准清晰度电视和高清晰度电视。标准清晰度电视SDTV(Standard Definition Television)是指质量相当于目前模拟彩色电视系统(PAL、NTSC、SECAM)的数字电视系统
5、,也称为常规电视系统。其定义是,ITU-R 601标准的422的视频(shpn),经过某些数据压缩处理后所能达到的图像质量。其清晰度约为500电视线,视频(shpn)数码率约为5 Mb/s。高清晰度电视HDTV(High Definition Television)是指水平清晰度和垂直清晰度大约为目前模拟彩色电视系统的两倍,宽高比为169的数字电视系统。根据ITU的定义,一个具有正常视觉的观众在距离高清晰度电视机大约是显示屏高度3倍的地方所看到的图像质量应与观看原景象或表演时所得到的印象相同。其清晰度应在800电视线以上,视频(shpn)数码率约为20 Mb/s。第6页/共143页第六页,共1
6、43页。国 际 电 联 在 ITU-R BT.1201建 议 书 中 提 出 了 超 高 清 晰 度 成 像HRI(Hyperhigh Resolution Imaging)的若干标准(biozhn),其基本要素是图像的最小分辨率为19201080,传输速率为60帧秒。HRI分为HRI0HRI3四个等级,其空间分辨率分别为19201080、38402160、57603240、76804320,其量化比特数分别为10、10、12、12,不压缩数据速率分别为2.5、10、40、72 Gb/s,传输速率分别为6080、100150、150600、150600 Mb/s。目前按此建议研制的超高清晰度图
7、像可用于医疗、印刷、电影、电视和计算机图形等领域。第7页/共143页第七页,共143页。6.2 数字电视的优点数字电视的优点与模拟电视相比,与模拟电视相比,数字电视的优点表现在以下几个方面。数字电视的优点表现在以下几个方面。图像传输质量较高图像传输质量较高 2.具有数字环绕立体声伴音具有数字环绕立体声伴音(bnyn)3.频谱资源利用率高频谱资源利用率高 4.多信息、多信息、多功能多功能 5.设备可靠,设备可靠,维护简单维护简单 6.节省发送功率,节省发送功率,覆盖范围广覆盖范围广 7.易于实现条件接收易于实现条件接收 第8页/共143页第八页,共143页。6.3 数字电视的有关参数数字电视的有
8、关参数 1 数码率数码率 在在数数字字传传输输系系统统中中,传传输输的的效效率率用用传传输输速速率率来来衡衡量量。传传输输速速率率有有信息传输速率信息传输速率(数码率数码率)和码元传输速率和码元传输速率(传码率传码率)两种。两种。数数码码率率,也也称称比比特特率率或或者者传传信信率率,是是指指单单位位时时间间内内传传送送的的二二进进制制比比特特数数,记记为为Rb,单单位位为为比比特特秒秒,用用符符号号bs表表示示。经经常常还还以以兆兆比比特秒和吉比特秒为单位,即用符号特秒和吉比特秒为单位,即用符号Mbs和和Gbs表示。表示。数数码码率率还还可可以以反反映映频频带带占占有有情情况况。根根据据(g
9、nj)数数码码率率的的定定义义,它它可可由由比比特特数数与与频频率率之之乘乘积积来来表表示示,这这样样,数数码码率率与与数数字字信信号号的的传传输输速速率率之之间间就就建建立立了了对对应应关关系系。数数码码率率也也直直接接反反映映了了数数字字信信号号所所占占用用的的频频带带宽宽度度,即即数数码码率率越越高高,占占用用频频带带就就越越宽宽。因因此此,数数码码率率有有时时也也简简称称为传输速率。为传输速率。第9页/共143页第九页,共143页。2 误码率 误码率也叫码元差错率,是指信号(xnho)传输过程中系统出现错误码元的数目与所传输码元总数之比值,即(1-2)误码率的大小,反映了系统传输错误码
10、元的概率大小。一般以多次传输的平均(pngjn)误码率表示。第10页/共143页第十页,共143页。误比特率也称信息(xnx)差错率或比特差错率,是指传错信息(xnx)的比特数与所传输的总信息(xnx)比特数之比值,即 (1-3)误比特率的大小,反映了信息在传输中由于码元的错误判断而造成的传送信息错误的大小,它与误码率从两个不同的层次反映了系统(xtng)的可靠性。在二进制系统(xtng)中,误码数目就等于传输信息量的比特数,即Pe=Pb。但在多进制系统(xtng)中,Pe不等于Pb。第11页/共143页第十一页,共143页。3.频带利用率和功率利用率 在数字传输系统(xtng)中,有时使用频
11、带利用率和功率利用率来度量信息传输的有效性和可靠性。频带利用率是衡量数字传输系统(xtng)有效性的一个重要指标。它表示在单位时间、单位频带内传输信息的多少,即单位频带内所能实现的数码率,单位为比特秒赫兹,用符号b(sHz)表示。第12页/共143页第十二页,共143页。一般来说,在相同信道频带宽度的条件下,系统的频带利用率越高,信息传输速率就越高,系统的有效性就发挥得越好。在二进制基带系统中,最高频带利用率p=2b(sHz)。在多进制基带系统中,频带利用率可以大于2b(sHz)。在载波传输系统中,不同的调制方式可能有不同的频带利用率,故一般常用这个指标来衡量调制方式的效率。功率利用率是指在一
12、定误码率的条件下,传输每比特(b t)信息所需要的最小信号平均功率。功率利用率越高,误码率越小,信息传输的可靠性就越高。第13页/共143页第十三页,共143页。4.编码效率 1)平均信息量 设有n个信号电平u1、u2、un,其对应的概率值分别为P1、P2、Pn,信号携带的信息量是-lbP1、-lbP2、-lbPn比特(b t),则信源中单位元素(符号)的平均信息量(即熵)便可由下式求出:(1-11)这里,H不是一个符号或码元的表示式,而是整个信源的平均信息量,单位为比特,但它与数码(shm)中的比特有区别。信息量的比特是指真正有用的信息量,数码(shm)中的比特既包括有用的符号也包括无用的符
13、号。第14页/共143页第十四页,共143页。2)平均码字长度 设Ni为数字信号第i个码字Ci的长度(即二进制代码的位数),其相应出现的概率为Pi,则该数字信号所赋予的码字平均长度N为(1-12)第15页/共143页第十五页,共143页。3)编码效率 由于熵是信源u1、u2、un的平均信息量,它表示真正有用的信息量,而码字的平均长度包含有用和无用的信息,这样,无论是哪一种二进制编码,其一个码字的平均码长N一定大于平均信息量H。为便于比较编码效果,引出编码效率为(1-13)此式说明,只要使 NH,就可以得到某种无失真编码方法。但如果 NH,则表明这种编码方法效率太低,占用的比特数太多。最好的编码
14、结果是 NH,即=1。这种状态的编码称为 最佳编码最佳编码,它不会因丢失信息而引起图像失真,又占用最少的比特数。如果编码结果为 N 24 MHz),卫星转发器的辐射功率不高(十几瓦至一百多瓦),卫星信道路径远,易于受雨衰影响,传输质量不够高。为保证可靠接收,DVB-S采用了调制效率较低、抗干扰能力强的QPSK调制。根据具体的转发器功率、覆盖要求和信道质量,可以利用不同的内码编码率来适应特定的需要。例如,为确保良好的传输和接收,编码率可以是12或23;而若希望可用比特率高时,编码率可以是34或更大。总之,DVB-S系统的参数选择在内码编码率上有较大的灵活性,可适用(shyng)于不同的卫星系统和
15、业务要求。第108页/共143页第一百零八页,共143页。的信道编码与调制的信道编码与调制 DVB-C标标准准规规定定了了有有线线数数字字电电视视广广播播系系统统中中传传送送数数字字电电视视的的帧帧结结构构、信信道道编编码码和和调调制制方方式式。DVB-C的的欧欧洲洲标标准准是是由由ETSI(欧欧洲洲电电信信标标准准学学会会)于于1994年年12月月制制定定的的,标标准准编编号号为为ETS 300 429。ITU(国国际际电电信信联联盟盟)的的相相应应标标准准为为ITU-TJ.83建建议议书书。我我国国制制定定的的相相应应标标准准为为有有线线数数字字电电视视广广播播信信道道编编码码和调制规范,
16、编号为和调制规范,编号为GYT170-2001。DVB-C信信道道编编码码层层尽尽量量与与DVB-S的的编编码码相相协协调调,这这样样便便于于使使卫卫星星传传送送的的多多节节目目数数字字电电视视进进入入DVB-C馈馈送送网网络络向向用用户户分分配配。有有线线数数字字电电视视广广播播系系统统的的特特点点包包括括(boku):传传输输信信道道的的带带宽宽窄窄(8 MHz);信信号号电电平平高高,接接收收端端最最小小输输入入信信号号在在100 mVp-p以以上上;传传输输信信道道质质量量好好,光光缆缆和和电电缆缆内内的的信信号号不不易易受受到到外外来来干干扰扰。因因此此,DVB-C系系统统对对FEC
17、处处理理的的要要求求可可降降低低,其其高频调制效率高频调制效率(b(sHz)可提高。可提高。第109页/共143页第一百零九页,共143页。图6-12 DVB-C有线前端与接收(jishu)的原理框图 第110页/共143页第一百一十页,共143页。图中发送端的前4个方框与DVB-S是一样的,但在卷积交织器后没有级联的卷积编码,即只有外编码而无内编码,因为有线信道质量较好,FEC不必做得复杂化。为提高调制效率,采用的MQAM容许在16,32,64,128和256QAM中选择(xunz),通常为64QAM。高质量的光缆、电缆下可以采用128QAM甚至256QAM。为实现QAM调制,需将交织器的串
18、行字节输出变换成适当的m位符号,这就是字节到符号的映射。第111页/共143页第一百一十一页,共143页。1.字节到符号的映射 不同M值的QAM调制,映射成的符号数不相同,在任何情况(qngkung)下,符号Z的MSB应取字节V的MSB,该符号的下一个有效位应取字节的下一个有效位。2mQAM调制的情况(qngkung)下,将字节映射到n个符号,8k=nm。图6-13是64QAM情况(qngkung)下字节到符号变换的示意图,这时m6,k3,n4。第112页/共143页第一百一十二页,共143页。图6-13 64QAM时字节到m比特(b t)符号变换示意图 第113页/共143页第一百一十三页,
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