DVB业务范文

2024-07-19

DVB业务范文（精选7篇）

DVB业务第1篇

在广电总局已经确定的“节目、传输、服务和监管”的建设中,节目资料归档存储管理系统属于节目平台建设的范围并是其中非常重要的部分,媒体内容资源数字化、信息化、网络化、智能化的改造是当前音像资料管理发展的趋势。只有通过对音像资料的合理存储和科学管理,才能充分发挥音像资源的价值效益,实现音像资源的共享,并逐步建立全功能的信息数据管理中心,以实现全方位地为音像资料的制作、存储、检索、使用和传输业务提供信息技术服务。

2 媒体资源管理系统

本文在介绍媒体资源管理系统,将以某市媒体资源管理系统为例。

2.1 系统组成介绍

2005年,某市搭建了第一套媒体资源管理系统(如图1),主要满足当时数字电视开展平移阶段,数字电视业务发展需要。

该系统包括以下几个方面。

(1)存储系统

IBM FAST600光纤磁盘阵列和IBM EXP700扩展光纤磁盘阵列。配置Seagate146G SCSI硬盘,共4T容量,两台磁盘阵列使用多模光纤级联,由一台IBM k346服务器进行管理。磁盘阵列采用RAID 5冗余方式,并且配置2块热备盘,盘阵整体可用空间为3.6T。IBM 3584磁带库,装载287盒LTO2磁带,基础架构最大容量可达到56TB。

(2)交换系统

3COM 3C17400 Switch 3824 24口光纤交换机,端口带宽2GB。H3C 1224S 24口千兆交换机。

(3)服务器

数据库服务器。硬件采用IBM xSeries 346服务器,安装SQL2000数据库,对节目媒体素材的编目入库信息,以及上载/回迁的策略信息进行存储。

MDC服务器。硬件采用IBM xSeries346服务器,管理IBM FAST600和IBM EXP700磁盘阵列,并将磁盘阵列通过该服务器进行共享,服务器上安装Emulex LP10000 2GB HBA光纤硬盘通道卡,软件安装IBM SANergy软件,用于网络存储、高速应用文件共享系统软件。

存储管理服务器(TSM服务器)。硬件采用IBM xSeries 336服务器,管理IBM 3584磁带库。

检索服务器。硬件采用IBM xSeries336服务器,安装SQL2000数据库,对节目的编单信息进行存储。

节目上载服务器。硬件采用IBM xSeries 336服务器,安装上载软件将节目素材上载到播出等区域;安装后台守护软件,将编单信息提交至播出等区域。

迁移服务器。硬件采用IBM xSeries336服务器,安装迁移软件,将制作完成的节目素材迁移至上载区,准备上载到带库存储。

存储控制/节点服务器。硬件采用BM xSeries 336服务器,安装JDSM调度次件及节点控制软件将节目素材上载到带库中存储,或从带库中回迁至盘阵或本地硬盘。

(4)工作站

卫星收录工作站,对卫星节目进行节目素材收录。离线采集工作站,对磁带机/DVD/VCD等节目素材进行采集。码流剪辑工作站,对已经收录/采集的节目素材进行剪辑、合成。转码工作站,对已经过剪辑、合成的节目素材进行转码,转成不同的码率或格式。编目工作站,对已经制作完成的影片进行编目及入库操作。节目编排工作站,对已经编目、入库的节目素材进行编排,并保存在媒资系统数据库中,同时提交至播出。系统管理工作站,对媒资系统的所有资源进行管理,包括检索等操作。

2.2 系统工作流程

(1)系统工作流程图

(2)系统流程描述

来自于卫星、磁带等途径的模拟和数字节目信号,经收录、采集系统数据化处理后,生成视频数据文件,直接存储到磁盘阵列,成为系统中的原始素材,然后通过编辑系统对节目素材进行编辑。

编辑系统负责整个节目平台的节目的制作工程,转码服务器完成各种数据格式及各种码率的节目进行转换工作;MPEG2码流剪辑工作站在MPEG2码流层次上完成MPEG2码流帧精确的剪辑工作。素材经编辑系统处理后,可进入带库进行存储。

存储系统包含了2个子系统,一是内容管理子系统,二是分布式存储管理子系统。其中内容管理子系统架构在IBM CONTENT MANAGER系统平台之上,通过数据库集群实现数据库间的主备,一次编目软件完成了节目收录、节目编辑和节目播出系统与存储系统间的信息交互,迁移服务器实现了存储节目对象的高、低码流、文本、图像等非结构化数据的物理迁移,通过迁移服务器和一次编目软件,整个节目对象被存储系统所接管,检索软件提供了多种检索手段,可以实现对存储节目资源的检索查询,服务于编辑制作和节目编排;通过存储控制服务器、存储节点服务器和分布式迁移管理软件的统一调度,可以完成复杂节目对象数据在多级存储设备间的数据搬迁,从而实现节目资源的多用途使用。存储系统提供系统管理功能,建立用户组级的角色权限分配和人员管理。节目上载系统完成节目从二级备播区到主播出盘阵的节目上载。

收录系统。卫星数字节目接收采用卫星数据直接接收的方式,直接接收处理DVB-ASI中的TS数据流,可以实时转换为可编辑的ES流文件,供编辑系统直接处理。模拟信号的采集由上载工作站完成,由上载工作站完成模拟信号的数据化处理工作。

编辑系统。编辑系统是整个节目平台的制作中心,通过它完成各种格式信号的转换和编辑,以适应数字电视的播出。由于数字电视的节目量繁多,因此编辑系统要求快速、高效、实用。按照数字电视节目制作的特点,可以将编辑系统分为4个部分:转码工作站、MPEG2 IBP编辑工作站、MPEG2 IBP码流剪辑工作站、精编非线性编辑工作站。

转码工作站完成各种数据格式的节目之间的转换工作。按照视频转码的需求,可以将转码工作其分为4种类型:格式转换,分辨率转换,码率转换,制式转换。

MPEG2码流剪辑工作站在MPEG2码流层次上完成MPEG2码流帧精确的剪辑工作。由于在压缩域上直接完成剪辑工作,因此,一方面它可以几倍于实时快速地完成节目的剪辑;另一方面它又不会损失节目的质量。

存储系统。存储系统是全台节目素材的存储中心,给节目编辑环节和播出环节提供的丰富的节目素材。

由节目编辑环节、收录环节和播出上载环节给存储系统提供的节目源。对于节目编辑和收录环节的节目,通过一次编目提供的码流绑定和迁移服务器的迁移,把位于阵列中编辑制作区的码流文件迁移到阵列中的存储缓冲区,再通过二次编目对节目进行详细的编目著录。最后通过JDSM的存储调度,上载到带库中。对于由播出上载工作站采集的节目,通过一次编目提供的码流绑定和迁移服务器的迁移,把位于播出上载工作站本地的码流文件迁移到阵列中的存储缓冲区,再通过二次编目对节目进行详细的编目著录。最后通过JDSM的存储调度,上载到带库中。

存储系统提供了检索下载模块,编辑工作站通过检索下载模块,可以检索存储系统中的所有节目的详细编目信息,对需要使用的素材提交下载请求。通过JDSM的存储调度,把节目码流存储到编辑制作区。

3 媒资系统功能完善扩容

因数字电视业务的不断扩大,并且对系统中重要环节需要进行备份冗余,2008年媒资系统进行了功能完善扩容。本次主要对存储系统、数据库等重要环节的备份冗余进行扩容,同时媒资系统架构也进行了升级。

3.1 系统结构图

3.2 扩容描述

增加光纤接口,内部SATA硬盘的磁盘阵列1套,作为在线磁盘阵列,对所有工作站透明,原磁盘阵列可作为二级备播区。增加1台16口光纤交换机,开16口License,和原光纤交换机级联。增加备MDC服务器,负责SAN网络的仲裁。形成主备MDC服务器,当主MDC服务器宕机时,备MDC服务器自动接管任务。增加1台备数据库服务器,增加一台数据库盘阵,数据库服务器升级为主备方式,数据库内容存放在数据库磁盘阵列中,主备互为备份,当主数据库服务器down机时,备数据库自动启动,一旦主数据库服务器修复后,主数据库服务器自动转为备数据库服务器。WEB发布,采用IIS发布系统,整个系统采用B/S结构,所有访问数据库的工作站通过browser方式实现和后台数据库的沟通。应用服务平台,包括任务调度服务器部署和应用服务器部署。调度服务功能,负责各种任务如迁移、回迁、转码等任务的调度管理。应用服务器,负责各种任务的执行,如迁移、回迁、转码等任务。上传服务器,负责将备播节目到播出系统的节目传递。增加三台转码工作站,一台码流剪辑工作站。新架构系统采用的是面向服务的开发方式,各模块之间交互完全采用SERVICE方式。

4 DVB高标清业务存储媒资管理系统

自2008年CCTV高清频道的首播,高清时代正式来临,高清业务飞猛发展。为满足高清业务、双向互动业务等多种业务的开展需求,2012年媒资系统即将进行新一代扩容。

4.1 扩容系统图

4.2 扩容描述

(1)数据流磁带库

新增的LTO5磁带库采用4GB光纤接口提供287个LTO5数据流磁带槽位,数据的读取和写入方面可以达到之前的两倍速度,而且LTO5磁带能够提供单盘1.5T的容量是以前四倍。并且不需要进行改造就可以和现有的LTO3带库配合使用,升级之后现有的带库已存储资料不变,重要资料和常用资料可以在新的带库中进行备份,并且大容量的存储空间可以满足新增资料的存储要求。

(2)存储磁盘阵列

在线存储系统要求有快的数据访问速度,通常是由I/O访问速度高的磁盘阵列组成,把用户最常使用的媒体数据存放在在线系统中,这样可以保证在最短的时间内响应用户请求,提高系统的实时性,目前在线存储由一台光纤磁盘阵列组成,提供16TB的存储容量,主要承担备播存储、上载缓冲、下载缓冲、检索码流存储、常用资料存储和数据交换的工作,随着节目播出时长增加带来的节目数据量的增长,高清节目逐步取代标清节目成为主要节目格式的状况,目前的磁盘阵列已经无法满足要求,主要体现在因为存储空间受限而无法保证节目的正常生命周期,数据检索业务量和数据交换业务量的增加而无法快速响应等。所以,建议增加一台光纤磁盘阵列,在扩充了存储空间的同时,增加了在线数据访问和迁移的出口,能够满足业务需要。

新增的存储磁盘阵列采用4GB光纤接口,配置2TB SATA硬盘16块,单台物理容量32TB,并且通过增加的多个FC主机通道,能够使媒资系统的数据检索业务和数据迁移共享业务能够快速执行。

(3)服务器设备

目前的媒资系统网络中服务器配置已经比较完备,但是新增的数据流磁带库和磁盘阵列设备,需要有服务器对其进行管理和调度,现有的服务器承载的业务量已经饱和无法复用。而且目前担任执行器的服务器设备存在配置落后和陈旧老化的情况,媒资系统软件升级后这些老的服务器在进行业务执行方面已经力不从心。所以建议增加4台光纤磁盘阵列,在满足新增存储设备的管理调度同时,还可以满足业务执行的效率。

计划增加MDC服务器1台,对新增的光纤磁盘阵列进行管理和调度。计划增加存储管理服务器2台,对新增的LTO5数据流磁带库所配置的2台磁带机进行管理和调度,实现数据的快速读取和写入。计划增加迁移调度服务器1台,在现有的迁移调度执行器的基础之上,增加成品节目备播迁移和网内在线数据和本地数据之间的传输调度效率。

(4)存储管理软件

目前系统中使用的存储管理软件是SANergy文件系统,作为一种早期的SAN文件系统,目前正在逐步被StroNext所取代。StorNext FS是完全为SAN网络环境设计的文件系统,不依赖于任何现有操作系统中附带的文件系统。SANergy不是一个独立的文件系统,它截取文件I/O重定向到MDC文件系统管理的磁盘,所以它只是一SAN文件系统外壳软件。

本次增加的存储管理软件,除了在新增的服务器设备上安装以外,还将替换现有服务器上使用的SANergy软件。

StorNext通过对数据中心资源的整合,在充分的保护用户现有IT投资的基础上,通过打破瓶颈和降低消耗实现数据中心整体性能的提升,并最大限度的简化管理。

5 总结

从目前技术发展的情况看,媒体资源管理的基础性技术已经成熟,大型的海量存储设备在价格和品种等方面都有了较多的选择,具备了工程实施的条件。

基于DVB平台的监测第2篇

关键词：DVB平台,MPEG-2,码流分析仪,码流监测,C/N,QAM调制

1 背景

传统的数字监测, 通过输出图像, 靠人工监看和评估方式, 根本无法及时准确的判断和预警, 通过码流分析仪, 人工方式逐点进行码流测试和分析, 也无法多点同时在线监测, 反而造成了人力、物理等维护成本的增加, 也未能保障节目的播出品质, 保障节目的安全播出。

针对数字电视传输中各级信源综合监测而推出的DVB平台的监测。该系统基于嵌入式结构, 综合数字电视解密解扰、数字电视传输信道监测、码流监测、多画面显示、网络监管等众多功能为一体的平台DVB监测。

2 数字电视系统前端的构成

一般由数字卫星接收机、复用器、QAM等设备组成。数字卫星接收机对接收的节目进行QPSK解调并输出码流;复用器将多个传输流复用为一个数字传输流, 实现在一个模拟电视频道上传输1-8路数字电视节目;码流适配和QAM调制, 对国家、省级等通过SDH下传的数字节目流进行码率调整, 完成SDH--DS3 (44.736Mbps) 到DVB--ASI (22-56Mbps) 接口的转换;并对其进行QAM调制。

3 DVB平台的监测

监测系统主要是由信源监测 (SDI流、ASI流) 到复用器的输出监测 (TS传输流) 到QAM的监测 (RF信号) 3个部分组成, 涵概监测信号从基带传输流到单节目码流到TS复用传输码流最后到射频信号的监测, 在这里面我们的射频监测对象主要是DVB-C的QAM调制监测, 同时支持QPSK、COFDM的物理层监测。保障节目的播出质量、保障节目的安全播出, 需要对数字信号的几个方面进行分析:HDTV多画面监测 (可将加扰流解扰监看) 、码流层的各种信息、射频信号的各种参数的监测三方面, 通过统一网管进行集中监视、监测、分析、报警。

监测的重点放在数字电视系统的末端, 通过监测设备实时的监测, 深入分析、相应的报警信息判断出输入和输出信号的质量及安全, 码流的深入分析, 作为信号质量劣化分析点和故障判断点。

以我市有线电视数字电视监测系统为例, 我们采用的是2台监测主机射频信号 (加扰流) 进行在线实时监测, 监测主机监测分为4个层面: (1) HDTV多画面监视; (2) 在线实时码流分析; (3) 在线射频分析; (4) 联动报警。

监测主机对射频信号、信道调制信号、TS流、TS加扰流、MPEG压缩信号进行系统的分析并监测, 并将接收到的信号进行解扰、解码, 通过多画面HDTV处理显示输出。在监视图像和声音的同时, 可实时监视、监测射频信号、信道调制信号、TS码流、音视频信号的指标, 通过网络拓扑图, 可以在线实时监视各个点的状态, 达到统一监视、集中管理的目的。

功能应用层:根据网管系统提供的信息和数据, 监测主机通过硬件独立完成各个功能, 包括前端网络拓扑图、运行状态信息显示、报警提示、日志生成和查询等。

数据处理层:通过SNMP协议, 将监测主机分析的数据汇聚到网管服务器端, 进行存储、过滤和分类。

监测数据层:完成节目的质量、内容的监测功能, 并输出相关的运行状态和参数信息。

(1) 监测点A:HDTV高清多画面监测

监测主机内置独立的视、音频解码器;内置多画面分割器;内置独立的解扰模块;内置矩阵切换功能。监测主机将接收到的信号进行解码、解扰, 通过HDTV多画面输出显示。

通过多画面的监测, 完成对加扰流或清流输出质量的监测, 除了可以对视音频的信息监测 (静帧、黑场、伴音、马赛克等) 外, 还可以将码流层的报警信息在屏幕上显示 (联动报警) , 使操作员可以通过屏幕也可了解到某节目的状态信息。

(2) 监测点B:码流核心监测

监测主机内嵌码流分析功能, 一台设备含有16个码流分析模块, 可以同时对16个MPTS流在线实时码流分析。

监测主机通过内嵌的码流分析功能, 完成对MPEG/TS码流和参数的监视、监测、分析和报警, 符合ISO/IEC和TR101 290三类优先级共计3级22个参数的实时在线监视、监测、分析和报警:

第一级: (直接与正确解码相关的监测项) :传输流同步丢失、同步字节错误、PAT错误、节目映射表错误、连续技术错误、PID错误、共计6个参数。

第二级: (连续性监测项和一些重要的监测项) :传送包错误、节目时钟参考错误、PCR精度错误、CRC错误、PTS错误、CAT错误。共计6个参数。

第三级: (与应用相关的监测项, 但不影响正常解码) :网络信息错误、SI表重复错误、缓冲器错误、未引用PID错误、业务表述表错误、时间信息表错误、运行状态错误、时间日期错误、时间日期表错误、缓冲器空错误、数据延世错误。共计10个参数。

(3) 监测点C:射频信号监测

完成对射频信号的性能参数 (通过电平, 符号率, MER, EVM, 星座图和RS前后的BER等) 进行实时监视、监测、分析和报警。根据信号标准, 判定信号的好坏, 是否有干扰等。前端综合网管系统:

作为前端核心的信息操作, 系统设计采用了基于IP技术的DVB监测体系, 分布式架构, 监测主机网管通过网络对接监测主机, 实现对系统中的各个硬件设备监测的信息的监测, 通过统一界面监看, 了解系统中各个信号的信息。

RF失锁报警:可判断是否有信号, 有着绿灯、无红灯提示。

TS错误报警:了解2个MPTS当前的状态, 发生错误红灯提示、恢复为黄灯 (曾经错误过) 、绿色表示正常。当发生错误时, 点击对应的通道, 可在下方查看出某个节目发生什么错误, 及时提醒操作员处理。

图像报警:可查看出现目前各个节目的状态, 绿灯正常, 红灯表示某个节目发生错误。

4 结语

DVB-S2及其相关技术第3篇

DVB-S已有十多年的历史,为卫星数字广播做出了巨大的贡献,随着卫星数字直播(DTH)需求,以及HDTV、视频(VOD)点播、付费TV(PPV)和交互业务(IS)相继开展,对系统传输容量的需求急剧增加,迫切要求卫星直播系统提供更多的频道和带宽,因而迫使人们对DVB-S的改进与提高。

DVB-S2标准由JTC(联合技术委员会)制定,JTC最初于1990年由EBU(欧广联),ETSI(欧洲电信标准协会)联合组建,1995年吸纳CENELEC(欧洲电子委员会),DVB-S2制定采用ETSI程序,2004年6月公布草案,2005年有了标准,即ETSITR102376V1.1.1(2005-02)。

1 DVB-S2介绍

DVB-S采用QPSK调制,因为QPSK在卫星信道中有理想的误差保护,但它每符号只能传2 b/s信息,效率较低。为了提高传输效率,第1个思路就是增加每符号的比特位数,在卫星数字广播中为使用饱和转发器首选恒包络调制,实际上对应的就是8PSK,即每符号可传3 b/s。

DVB-S2发端采用QPSK/8PSK/16APSK/32APSK调制方式,收端使用8PSK解调器,为了向后兼容还集成了DVB-S内核。向后兼容允许DVB-S接收机能正确地接收DVB-S2部分信号。

DVB-S2能提供更灵活、性能更好的服务。在相同的传输条件下,频谱利用率提高30%,在同样的频谱利用率条件下,接收能力更强大,能在信噪比低至-2 dB～+16 dB时正常工作。频谱效率最高达到5 b/s/H。

DVB-S2能提供广播服务、交互服务、收集服务和内容分发/中继服务(DSNG、因特网中继和电缆输入等),它不仅限于MPEG-2音、视频编码,还适应不同领域多媒体信号编解码。

DVB-S2目前不会取代DVB-S,因为市场上那么多接收机不能一下子作废,但DVB-S2能在新的领域进行DVB-S做不到的事情,如IP为基础的服务。

对“单波”应用DVB-S2FEC与ACM(自适应编码和调制)技术相结合,能使卫星系统能力提高100%～200%。

归纳DVB-S2特点为:

① 可变输入方式,适应于单输入流或各种形式的复用流(包括信息包或者连续形式);② 基于LDPC(低密度奇偶校验码)和BCH(博斯—乔赫里—霍克文黑姆码)的FEC系统,在高斯白噪声信道下传送时的均方误差距香浓公式极限只差0.7～1 dB;③ 宽码率分布从1/4～9/10,4种星座分布,编码可从2 b/s/Hz到5 b/s/Hz;④ 3种滚降系数0.35、0.25、0.2;⑤ 自适应编码与调制(ACM),可优化信道编码与调制。

2 香浓极限

在加性高斯白噪声信道下,系统容量C是接收信号的平均功率S,平均噪声功率N和信道带宽W的函数:

C=W·log2(1+S/N); (1)

模拟通信中的S/N与数字通信中的Eb/N0两者关系为:

Eb/N0=S/N·W/Rb; (2)

设信息速率Rb等于信道容量C,即Rb=C以及N=N0W,故式(1)简化为:

$E_{b} / Ν_{0} = W / C \cdot (2^{^{\frac{c}{w}}} - 1)$ 。 (3)

Eb/N0存在一个极限值,无论系统传输比特率是多少,不可能低于Eb/N0的极限值进行无差错传输。

当C/W→0时,Eb/N0=1/log2e=0.693,即Eb/N0=-1.59 dB,当Eb/N0值为香浓极限值接近-1.59 dB时,所需的系统带宽趋于无穷,信道容量趋于0。

3 DVB-S2卫星TV系统基本组成

由于DVB-S2较DVB-S具有更多的调制方式和更多的服务内容,而且还能向后兼容DVB-S,故DVB-S2系统更为复杂,如图1所示。

3.1 模式调整

该模块中,进行输入接口设计,并对输入信号同步,同时进行MPEG空包的识别以及输入码流合并和信息幅度调整。最后加入基带信令,告知收端该模块的内容包括:当前的输入流格式、适应模式、传输参数及相应的信息内容。

该模块支持连续比特流、单或多个TS流、ATM包和普通的数据格式等。例如:MPEG-2、MPEG-4、MPEG-4AVD(H264)、WM9及IP、ATM等。它的输出是一个基带极头(80 bps)后跟数据信息。

3.2 信号流调整或码流自适应

该模块完成基带成帧及加扰2个功能,为适应后续的纠错编码(FEC),基带成帧需将输入数据按固定长度打包(不同的FEC有不同的“包长”),不足处填充无用字节补足。

为了使传输的数据流在收端更好地进行纠错恢复,在模块中还对数据进行了加扰,使传输的数据分散,便于使收端在恶劣的条件下也能正确接收。

3.3 FEC

包括外码BCH、内码LDPC和比特交织3部分。

此模块输入基带帧(BBFRAME)数据,经FEC后输出FECFRAME格式数据。

FECFRAME有2种长度:普通FECFRAME(64 800 bit)、短FECFRAME(16 200 bit)。对于8PSK、16APSK、32APSK,调制还应进行比特交织。

内码LDPC码的码率为:1/4、1/3、2/5、1/2、3/5、2/3、3/4、4/5、5/6、8/9、9/10。

该FEC方案在性能上与香浓极限值只差0.7～1 dB,在给定的门限信噪比误包率低于10-7是目前最好的FEC方案。

3.4 星座映射

映射首先将经FEC的串行码流变成并行码流,产生I、Q序列,并将数据流按不同的情况对应映射到DVB-S2标准中几种不同的调制情况。一般的广播应用采用QPSK、8PSK调制方式,而对于专业应用采用16APSK(4-12APSK)、32APSK(4-12-16APSK)

3.5 物理层组帧

该模块通过加扰实现能量扩散和空帧插入等。

将没有加扰的FEC帧进行传送时,需加入物理层信令和引导信息,用来保证接收端同步和物理层解读。

对未加扰的FEC帧,在没有传送时还需加入虚拟帧,对最后形成的帧包括报头进行能量扩散。

3.6 基带成形和调制

能量扩散后的信号要进行升余弦均方根滤波,滚降系数为0.35、0.25、0.2三种,由应用类别决定,基带成形滤波器的函数为:

$Η (f) = {\frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sin \frac{π}{2 f_{Ν}} [\frac{f_{Ν} - | f |}{α}]}^{\frac{1}{2}}, (4)$

式中, $f_{Ν} = \frac{1}{2 Τ_{s}} = \frac{R_{s}}{2}$ 为Nyquist频率,α为滚降系数。当H(f)=1时,|f|<fN(1-α);H(f)=0时,|f|>fN(1+α);0<H(f)<1时,fN(1-α)≤|f|≤fN(1+α)。

星座调制过程就是将同相信息和正交信息分别用sin(2лfot)和cos(2лfot)进行采样,fo为载频,将得到的2个信号相加得到调制的最后输出。

3.7 RF发射

将调制后的信号进行上变频,经高功率放大器放大后,送入天线发向卫星。

4 DVB-S2主要改进的方面

4.1 多业务支持

DVB-S2是服务于宽带卫星应用的新一代DVB系统,服务业务包括广播(BS)、数字新闻采集(DSNG)、数据分配/中继以及internet等交互式业务。

在广播(BS)方面,DVB-S2提供DTH(直播星)服务,考虑到共天线和有线系统的需求,DVB-S2有2种模式,即不支持向后兼容(NBC-BS)和支持向后兼容(BC-BS)。待DVB-S接收机淘汰完后,就改为真正意义上的DVB-S2。除广播业务外,还有交互服务(包括internet接入),新闻采集和数据分配/中继业务。交互服务中回传通道采用不同的DVB反向方式,如DVB-RCS、DVB-RCP、DVB-RCC。

4.2 信道编码方案

FEC和调制的研究,在于充分利用传输资源,即带宽、功率、复杂性等条件下,选择传输和接收方案。DVB-S2选择LDPC码与HBC码级联的FEC与高阶调制方式,使信道能力提高30%,性能逼近香浓极限。

DVB-S2为了适应业务多样性的需求,DVB-S2内码码率支持1/4～9/10多种码率,滚降系数有3种可选余地。

采用8PSK与LDPC方案,距香浓理论极限差0.7～1 dB可得到准无误码(QEF)的接收,解复用前TS流误包率<10-7。比DVB-S提高3 dB,因此,有人认为这是广播信道的终极标准,再也不用开发DVB-S3了。

4.3 调制

由于采用QPSK、8PSK、16APSK、32APSK所以每符号携带的信息为2～5 b/s。

APSK是一种幅度相位调制方式,APSK便于实现变速率调制,很适合当前根据信道及业务需要进行分级传输,当然16APSK与32APSK是更高阶调制,频谱利用率更高,也说明在卫星信道中高阶调制抗噪声接收方面取得了很大的进步,试验证明8PSK与LDPC组合优于8PSK与卷积码组合约4 dB。

4.4 可变编码调制(VCM)与自适应编码调制(ACM)

VCM和ACM的应用是DVB-S2的改进。

采用VCM技术,不同的业务(SPTV、HDTV、音频、多媒体等)可以选择不同的错误保护级别分级传输,因而传输效率大大提高。

采用ACM可随时根据接收地点的情况变化调整传输参数,对功率的冗余计算可重新调整,因而可使卫星的平均吞吐量提高2～3倍,减少服务成本。

5 DVB-S2向后兼容DVB-S

DVB-S2可向后兼容模式,是在一个卫星信道里传送2个TS流,其中一个是高优先级(HP)的,可兼容接收DVB-S2和DVB-S信号,另一个是低优先级的(LP),只能接收DVB-S2信号。其方法有2种。

5.1 分层调制

DVB-S和DVB-S2异步的结合在射频通道上,该方式采用了2条不相关的上行链路,分别传送HP级的DVB-S信号和LP级的DVB-S2信号。而在下行采用一条下行链路传送兼容信号,因此这种方式在DVB-S2中不需要任何特殊的工具,兼容模式如图2所示。

5.2 分级调制

在该模式中,HP、LP 2种TS流都同步地结合在不对称的8PSK星座调制符号中,如图3所示。

这种分等级调制得到的是不对称的8PSK星座图,其 3 bit 数据星座图如图4所示。

这3个比特中,一个来自DVB-S2的LDPC编码信号,另2个比特为HP优先级的HP DVB-S编码,星座点之间的偏离角θ,根据用户的服务内容不同有所不同,一般而言,θ较大,DVB-S2抗噪声和干扰的能力加强,对HP级的数据不利,即不利于DVB-S信号,如果θ越小,QPSK解调器输出就越大,DVB-S接收机接收效果就越好,但DVB-S2接收机抗干扰性能下降,影响正常接收,因此θ值应权衡考虑。

6 结束语

总之,DVB-S2是一个非常好的标准,对推动卫星数字视频广播的发展,起到了巨大的作用,在世界范围内得到广泛应用。

参考文献

[1]陈丽萍.数字卫星电视接收定时同步的设计与实现[D].浙江大学硕士学位论文,2005.02.01.

DVB-T2标准的技术进展第4篇

目前欧洲DVB标准已陆续进入第二代颁布期,其中DVB-S2标准已于2006年公布,DVB-T2标准于2008年6月公布[1],DVB-C2标准预计于2009年1月公布。DVB-T2是第二代欧洲数字地面电视广播传输标准,以下简称T2,在8 MHz频谱带宽内所支持的最高TS流传输速率约50.1 Mbit/s(如包括可能去除的空包,最高TS流传输速率可达100 Mbit/s)。

1.1 性能目标

当接收信号的载波噪声干扰比大于门限时,T2系统必须实现“准无误”(QEF)的传输质量目标。DVB-T2准无误定义为:“对单个电视业务解码器,在5 Mbit/s速率下传输1 h发生不可纠正错误事件的次数小于1”,大约相当于传送流在解复用前的误包率小于10-7。

1.2 系统概述

T2系统模型如图1所示,待传输业务先通过输入预处理器分解成一个或多个MPEG传输流(TS)和/或通用流(GS),然后通过T2系统进行传输。输入预处理器可以是业务分割器或传输流的解复用器,用于将待传输业务分解成多个逻辑数据流。整个系统的典型输出是在单个射频通路传输的单天线信号。T2也支持MISO(多入单出)传输模式,即系统将待传输信号进行空频编码后通过两个发射天线进行发射,接收端使用一个接收天线进行接收。在支持时频分片模式时,T2系统输出是在多个射频通路传输的多路信号,相应地,接收端也需要支持多个射频通路的调谐器和射频前端。

输入T2系统的数据流和伴随的信令数据在物理层内按帧(下文以T2帧表示)进行传输。每个T2帧由多个OFDM符号组成,包括一个P1符号、多个P2符号和若干个数据符号。OFDM符号的每个星座点定义为OFDM单元,简称单元。一个OFDM符号的多个单元按一定寻址方式顺序排列。一个或多个OFDM符号的地址连续的单元组成子片(sub-slice)。T2帧中,由指定的一个或多个子片组成的物理层时分复用传输通道定义为物理层管道(Physical Layer Pipe,PLP)。为了区分不同数据类型的传输,PLP可以分为3类:公共PLP(一个T2帧中只对应一个子片,用以传输一组PLP中多个PLP的公共信息,以提高业务传输效率);类型1的数据PLP(一个T2帧中只对应一个子片,紧跟在公共PLP后用以传输数据)和类型2的数据PLP(一个T2帧中对应2～6 480个子片,在类型1的数据PLP后用以传输数据)。每类PLP在一个T2帧中可以有一个或多个。

典型情况下,一个恒定比特速率的业务数据流由一组PLP来实现传输,一个PLP组的多个数据PLP采用相同的调制编码方式和交织深度,可以包含也可以不包含一个公共PLP。因此,在任何时候,系统接收端至少会收到一个数据PLP。

2 DVB-T2系统技术介绍

2.1 DVB-T2系统的帧结构

DVB-T2系统的帧结构如图2所示,是一种三层分级帧结构,基本元素为T2帧。若干个T2帧和未来扩展帧(FEF)组成一个超帧。每个T2帧包含一个P1符号、多个P2符号和多个数据符号。一般来说,超帧的最大时间周期为64 s,包含FEF时可达128 s。FEF位于超帧中两个T2帧之间或整个超帧最后。标准不要求目前T2标准接收机能够接收FEF,但要求接收机必须能够利用P1符号携带的信令和P2符号中的L1信令检测FEF。每个T2帧或FEF最长为250 ms。

T2帧结构如图3所示,T2帧由P1符号单元、P2符号单元和数据单元组成。P1符号单元包括一个P1符号;P2符号单元包括多个P2符号,具体数目由FFT点数和保护间隔大小决定;数据符号单元包括若干个数据符号。所有符号均为OFDM符号及其扩展部分(如循环前缀)。通常,T2帧中最后一个数据OFDM符号与其他数据OFDM符号的参数和导频插入位置会有所不同,称为帧结束符号(Frame Closing Symbol)。

T2帧中数据符号的数目是可配置的,表1为8 MHz系统中,不同FFT点数和保护间隔下,T2帧的最大符号数(P2符号和数据符号总数)。FFT点数越多,子载波间隔越小,OFDM符号在时域上占用的时间Tu就越长。

2.1.1 P1符号

P1符号格式固定,可携带7 bit信令,主要目的是识别前导符号。P1符号携带信息有两种:第一种与P1符号的3个S1比特有关,用于辅助接收机迅速获得基本传输参数,即FFT点数;第二种与P1符号的4个S2比特有关,用于识别帧类型,包括SISO和MISO的T2帧类型。

P1符号为1K-FFT的OFDM块及其前后保护,在8 MHz系统中持续时间共224 s(共2 048采样点)。P1符号的用途有:快速信号检测以确定是否为T2帧信号,用于确认是T2帧的P1符号以和超帧中FEF部分相互区分;提供基本发射机参数,如FFT点数、帧类型信息,使接收机容易快速估计出初始载波频偏和定时误差并进行补偿。

其结构如图4所示。1K-FFT符号的“A”部分有用信号持续时间112 s,另外两个改进的保护间隔“C”与“B”的持续时间分别为59 s(542个采样点)和53 s(482个采样点)。

2.1.2 P2符号

P2符号是位于P1符号之后的信令符号,见图5,也可用于频率与时间的细同步和初步的信道估计。T2帧的多个P2符号其FFT大小和保护间隔是相同的,个数由FFT的大小所决定。P2符号包括L1后信令和用于接收和解码L1后信令的L1前信令,也可能携带在PLP中传输的数据。L1后信令又包含可配置的和动态的两部份。除了动态L1后信令部分,整个L1信令在一个超帧(由若干个连续T2帧组成)内是不变的。在P2符号构成中,也进行了针对L1前/后信令的符号交织和编码调制。

L1后信令包含了对接收端指定物理层管道进行解码所需的足够信息。L1后信令进一步包括两类参数(信令),可配置参数和动态参数,以及一个可选的扩展域。可配置参数在一个超帧的持续时间内保持不变,而动态参数仅提供与当前T2帧具体相关的信息。动态参数取值可以在一个超帧内改变,但是动态参数每个域的大小在一个超帧内保持不变。

2.2 DVB-T2系统的主要模块和功能

2.2.1 输入处理模块

T2系统的输入由一个或多个逻辑数据流组成,每个逻辑数据流由一个PLP进行传输。对于输入的每个数据流,在输入处理模块内(如图6)都有与之对应的模式适配模块来单独处理该数据流。模式适配模块将每个输入的逻辑数据流分解成数据域,然后经过流适配后形成基带帧。模式适配模块包括输入接口,后面跟着3个可选子系统模块(输入流同步、空包删除和8 bit CRC校验生成),最后将输入数据流分解成数据域并在每个数据域的开始加入基带包头。流适配模块的输入流是基带包头和数据域,输出流是基带帧,它将基带帧填充到固定长度,并进行能量扩散的扰码。

2.2.2 比特交织的编码调制模块

比特交织的编码调制模块由前向纠错编码,比特交织,比特到星座点(单元)的分解、映射和星座点旋转、单元交织,时域交织等子模块构成。P2符号中前后信令的编码调制和交织模式则比较特殊,见图7。

1)前向纠错编码

前向纠错编码子系统功能包括:外编码(BCH)、内编码(LDPC)和比特交织;子系统输入流由基带帧组成,输出流由FEC帧组成。

每个长度为Kbchbit的基带帧输入到前向纠错编码子系统,先进行外编码(BCH编码),并将BCH编码的校验比特添加在基带帧后面,然后以此作为内编码器的信息比特,进行LDPC编码,将得到的校验比特添加在BCH校验比特位后面,如图8。最后对LDPC编码器输出的比特进行交织,包括依次进行的校验位交织和列缠绕交织,得到产生长度为Nldpcbit的FEC帧。BCH外码是系统线性码,所产生的校验比特(BCHFEC)添加在基带帧之后,LDPC内码也是系统线性码,所产生的校验比特(LDPCFEC)添加在BCHFEC之后,如图8所示。

注:对正常FEC帧,Nldpc=64 800;对短FEC帧,Nldpc=16 200

2)比特到星座点的分解、映射和星座点旋转

对每个FEC帧(正常FEC帧长度为64 800 bit,短FEC帧长度为16 200 bit)映射到编码调制后FEC块的过程。首先需要将串行输入比特流解复用为并行OFDM单元流,再将这些单元映射为星座点。比特交织器输出的比特流首先经过解复用器被解复用为Nsubstreams个子比特流,解复用器输出的每个单元字(y0,q…yηmod-1,q)需要映射为QPSK,16QAM,64QAM或256QAM的星座点zq,然后星座点进行归一化,所有星座点映射均为格雷映射。

在星座旋转子模块(可选模块),星座映射模块输出的对应每个FEC块的归一化单元值(复数)在复平面进行旋转,并且单元的虚部(即Q路信号)在一个FEC块内循环延迟一个单元。

3)单元交织

伪随机单元交织器的目的是将FEC码字对应的单元均匀分开,以保证在接收端每个FEC对应的单元所经历的信道畸变和干扰互不相关,并且对一个时域交织块内的每个FEC块按照不同的旋转方向(或称交织方向)进行交织,从而使得一个时域交织块内的每个FEC块具有不同的交织。

4)时域交织器

时间交织器(TI)面向每个PLP的内容进行交织。单元交织器输出的属于同一个PLP的多个FEC块组成时间交织块,一个或多个时间交织块再映射到一个交织帧,一个交织帧最终映射到一个或多个T2帧。每个交织帧包含的FEC块数目可变,可以动态配置。同一个T2系统内不同PLP的时间交织参数可以不同。

每个交织帧或者直接映射到一个T2帧,或者分散到多个T2帧(对低速PLP,分散到多个T2帧可增强时间分集)。每个交织帧又分为一个或多个(NTI)时间交织块,其中一个时间交织块对应时域交织存储单元的一次使用(对高速PLP,多个时间交织块可降低时间交织存储器需求)。每个交织帧内的多个时间交织块所包含的FEC块数目可能有微小差别。如果一个交织帧分成多个时间交织块,则此交织帧只能映射到一个T2帧。

作为可选项,T2系统允许将时域交织器输出的交织帧分成多个子片,从而给时间交织提供最大灵活性。

2.2.3 组帧模块

组帧模块根据调度器提供的动态信息和帧结构的配置信息,把从时域交织器输出的分属各个PLP的数据OFDM单元以及调制后的L1信令OFDM单元组合成为一个OFDM块。这里所讨论的是单一RF信道DVB-T2系统的组帧模块功能,见图9。

2.2.4 MISO处理和OFDM调制

频域交织器的输出先进入MISO处理模块,进行空频编码得到两个天线上发射的信号,然后对每个天线上要发射的信号进行OFDM调制和组帧处理,最后经射频通路送到发射天线进行传输,见图10。在T2系统中,MISO处理模块是可选模块,采用改进的Alamouti编码进行空频编码以支持双天线发射,该编码方式将频域交织器输出的两个相邻子载波上的符号字进行空频编码。MISO处理模块不对P1符号进行处理。

OFDM调制和组帧处理的主要步骤包括导频插入、IFFT、添加保护间隔和P1符号插入等。T2采用导频(包括连续、离散、边缘、P2、和帧结束)发射“已知”复信号(其虚部为“0”),从而为接收机提供参考。接收机利用导频进行帧同步、定时同步、载波同步、信道估计、传输模式识别和跟踪相位噪声等。导频上携带的信号由一个二值随机参考序列生成。导频包括连续导频和离散导频,在T2系统还包括特殊的P2符号导频和帧结束符号导频。按照T2帧中OFDM符号的类型、OFDM符号保护间隔、FFT点数和发射天线数目,导频的插入模式有所不同,并且导频发射功率高于所传输数据的功率。

图10中的降低峰均比模块,主要有两种实现技术:动态星座图扩展技术(ACE)和子载波预约技术,作为可选技术它们可以分别采用,也可以一并使用,并通过L1信令通知接收机。这两种方法仅适用于OFDM块中有效子载波部分,而不能在P1符号和导频上采用。

3 DVB-T2与DVB-T的比较

DVB-T2与DVB-T共存但不兼容,两者基本技术路线的共同点是CP-OFDM技术、频域导频技术和QAM调制技术,具体参数对比如表2所示。

相对于DVB-T,T2的主要改进之一是支持物理层多业务功能,之二是采用各种技术提高传输速率,之三是采用多种提高地面传输性能的技术,包括很多可选项。其技术对比如表3所示。

在物理层支持多业务功能方面,主要包括如下5点:1)由超帧、T2帧和OFDM符号组成的三层帧结构,引入子片(Sub-Slice)概念,提供时间分片功能;2)引入PLP概念,多个PLP在物理层时分复用整个物理信道;3)增强的L1信令,包括L1动态信令,支持物理层多业务的灵活传输;4)支持更多的输入流格式,支持输入流的灵活处理,包括空包删除和恢复、多个数据PLP共享公共PLP、多个传输流的统计复用等;5)帧结构支持FEF(未来扩展帧),支持未来业务扩展。

在提高最大传输速率方面(在8 MHz带宽内最大净传输速率为50.1 Mbit/s),主要包括如下5点:1)支持更高阶调制,高达256QAM;2)采用更优的LDPC+BCH级联纠错编码;3)支持更多的FFT点数,高达32 768,并增加了扩展子载波模式;4)支持更多的保护间隔选项,最小保护间隔1/128;5)优化的连续和离散导频,降低导频开销。

在提高地面传输性能和提供更多可选技术方面,主要包括如下5点:1)P1符号的引入,支持快速帧同步和对抗大载波频偏能力;2)采用改进Alamouti空频编码的双发射天线MISO技术(可选项);3)采用ACE和/或预留子载波的峰均比降低技术(可选项);4)支持多个射频信道的时频分片功能(可选项);5)支持多种灵活的交织方式,包括比特交织、单元交织、时间交织和频域交织等,以增强对低、中、高多种传输速率业务的支持。

4 DVB-T2对中国地面数字电视标准的启示

作为诞生不久的第二代欧洲数字地面电视广播传输标准,DVB-T2无疑在地面数字电视标准的舞台上具备很强的竞争力。DVB-T2的系统设计思想和技术演进方向对未来中国地面数字电视标准的启示很多,主要可以归纳如下5点:1)支持多业务功能的多输入流格式、物理层帧结构和L1信令设计;2)支持更高传输速率的高阶调制技术、高性能纠错编码技术以及高效的同步技术;3)支持未来系统的可扩展性;4)支持低速率或低功耗业务的时间分片或时频分片技术;5)支持更高传输性能的多天线技术和比特交织技术(实现子载波分集和时间分集)。

5 小结

自2008年6月DVB-T2标准出台以后,地面数字电视传输技术标准的研究再次成为关注的焦点,T2的技术特征和所面对业务需求,无疑会对未来中国地面数字电视领域的技术研发和标准制定有很大的借鉴和启发。他山之石,可以攻玉,在充分借鉴DVB-T2和ATSC组织将于2009年公布的ATSC M/H等标准的基础上,期待中国能够在地面数字电视领域取得新的、令世人瞩目的技术突破,并且成功地进行国内外推广应用。

参考文献

[1]ETSI EN302755,Frame structure channel coding and modula-tion for a second generation digital terrestrial television broadcast-ing system(DVB-T2)[S].2008.

[2]中国国家标准化委员会.GB20600-2006,数字电视地面广播系统帧结构、信道编码和调制[S].2006.

DTMB与DVB-H融合技术研究第5篇

移动蜂窝通信(2G/2.5G/3G),无线IP网(如802.11WLAN,WiMAX)和数字电视广播网(如DVB[1],DTMB[2,3])的飞速发展使得无时不在(anytime)、无处不在(anywhere)的多媒体通信成为可能。研究有效的融合方案实现不同网络或者同一网络不同制式之间的互操作,从而以更加有效的方式提供多媒体业务正变得越来越迫切。例如,数字电视广播网具有高码率、高可靠性等适合视频传输的特点,但广播网为单向网络,不提供回传信道,需要借助通信网(如蜂窝网)实现电视购物(eshopping)、视频点播(video-on-demand)和电子投票(evoting)等交互式业务;中欧数字广播网采用不同的标准,实现跨区漫游和切换要求设备支持多种广播制式的接收。

MING-T(Multistandard Integrated Network convergence for Global mobile and broadcast Technologies)是由中欧科研机构和企业共同承担的欧盟第六框架项目(EUFP6-IST),主要研究和验证不同网络的互操作和融合技术,涉及内容包括[4]:

1)增强的ESG(electronic service guide)服务:提供覆盖当前地理位置的所有网络的服务内容列表。特别地,ESG会显示提供当前所选服务的其他网络列表。

2)视频点播:通过通信网完成付费和授权,通过广播网完成实时视频流接收或非实时下载。

3)含有辅助数据的交换式广播业务:终端同时进行视频节目的播放和辅助数据的显示,用户通过通信网完成交互式业务(如电视购物、电子投票等)。

4)可分级编码及传输:利用广播网的物理层分级调制完成可分级视频的“区别”传输,对重要层的内容施加更好的保护以实现恶劣信道环境下的鲁棒接收。

5)广播网的漫游:用户从一个广播网漫游到另一个网络的权限验证和付费。

6)广播网的切换:根据接收信号的强度完成不同广播网间的切换以实现同一节目的连续接收,或根据用户需求完成不同节目(由不同网络提供)的切换。

为研究广播网的融合技术(后两项),MING-T现阶段选择了中国和欧洲具有代表性的数字电视广播标准:DTMB和DVB-H。需要指出的是,MING-T采用的研究方法和得到的研究结果并不局限于上述两种标准的应用,而是比较容易地推广到其他标准的融合方案中。比如本文提出的切换算法可供T-DMB和DVB-H的融合方案借鉴,而这两种标准的切换在欧洲不久将成为一种切实的需求。本文还将讨论同时支持DTMB和DVB-H的物理层接收机的设计方法。自第一款能同时接收T-DMB和DVB-H信号的智能手机发布以来,支持多种广播标准的接收已逐渐成为下一代手持设备发展的趋势[4]。

2 DTMB和DVB-H网络切换方案设计

DTMB是《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》[2]标准的简称。根据地面数字多媒体电视广播的服务需求、传输条件和信道特征,国标DTMB传输系统采用了时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)的单多载波调制方式、与绝对时间同步的分级帧结构和接近香农限的低密度校验纠错码(LDPC)等先进通信技术,其中多项关键技术拥有完整的自主知识产权。DVB-H是欧洲电信标准协会(ETSI)在DVB-T[1]基础上所制定的支持手持设备移动接收的数字电视广播标准,它对DVB-T的改进主要体现在数据链路层引入多协议封装-前向纠错(MPE-FEC)、时间分片(time slicing),物理层引入4K模式和深度符号交织等方面。由于采用上述技术,DVB-H在节省功耗和支持移动接收上相比于DVB-T有较大的提升。有关DVB-H的介绍可参考文献[5]及发表于同一专刊上的相关文章。

DTMB和DVB-H的网络切换包括自动切换和的主动切换。前者发生在用户离开某一网络覆盖区域进入同步广播同一内容的另一网络覆盖区域时,后者发生在用户主动选择另一网络提供的服务时。实现上述切换需要支持两种标准的接收终端和相应切换算法的有效配合。

2.1 接收终端设计

在目前的原型验证阶段,支持两种标准的接收终端由DVB-H接收机、DTMB接收机和计算机主机(或者PDA)组成(见图1)。一种集成度更高的物理层融合方案是采用支持两种标准的单芯片接收机,这样可以最大程度地实现功能模块的重用。

DVB-H/DTMB接收机完成RF信号的下变频、解调和译码等,从而得到TS流[3]。数据流和接收机状态信息(如信号强度)通过USB传递给计算机。中间件和应用层程序均在计算机上实现。中间件中的硬件驱动接口完成USB数据包的接收、TS流的缓存以及实现计算机对物理层接收机的配置和状态查询;切换控制器是网络切换的控制者和切换算法的执行者,它负责切换的发起、切换过程的资源调度和切换完成的判决;内容控制器负责业务数据流的过滤和同步;ESG引擎负责ESG的过滤和管理。

2.2 切换算法设计

这里只讨论DVB-H到DTMB的切换算法设计,DTMB到DVB-H的切换算法完全类似。

2.2.1 自动切换

终端离开DVB-H覆盖区域而进入DTMB覆盖区域时发生DVB-H到DTMB的自动切换,其切换算法描述如下:

1)切换控制器通过硬件驱动接口监控DVB-H/DTMB的信号强度:信号强度指示DVB-H信号正逐渐减弱而DTMB信号正逐渐增强。

2)当DTMB信号超过预设门限(或DVB-H信号低于门限),切换控制器发起网络切换并通过ESG引擎定位DTMB中的同一服务。

3)内容控制器通过硬件驱动接口获取DTMB数据开始服务同步,当同步完成时由切换控制器判决并显示切换完成。

4)硬件驱动接口接收DTMB数据并为上层提供服务。

流程图如图2所示。

2.2.2 主动切换

用户当前正在使用DVB-H提供的服务。当用户指定切换到DTMB提供的某项服务时发生DVB-H到DTMB的主动切换,其切换算法描述如下:

1)用户通过ESG选择由DTMB网络提供的某一服务。

2)切换控制器发起网络切换,内容控制器通过硬件驱动接口获取DTMB数据开始服务同步,当同步完成时由切换控制器显示切换完成。

3)硬件驱动接口接收DTMB数据并为上层提供服务。

流程图如图3所示。

3 支持两种标准的物理层接收机设计

接收机可以看成是发射机和信道的逆过程,而数字电视广播标准规定了构成发射机的各个模块的基本功能。因此支持两种标准的物理层接收机的设计依赖于对标准本身的解读和比较(本文只分析DTMB的多载波模式)。

3.1 DTMB和DVB-H的比较

在数据加扰(随机化)方面,两种标准采用相同的伪随机序列,其周期为215-1,初始相位为“100101010000000”,生成多项式为G(x)=1+x14+x15。

但对输入TS流的处理两种标准存在两点不同:一是DVB-H不对TS数据包(188 byte)的同步字节加扰以方便传输层的同步,而DTMB对整个TS数据包采用相同的方式处理(DTMB帧结构的精心设计能保证传输层的同步);其次DTMB会在每个信号帧的开始对伪随机序列产生器复位一次,而DVB-H的复位频率为每8个TS数据包复位一次。

在基带调制方面,为对抗信道的多径效应,两种标准均采用正交频分复用(OFDM)作为信号帧体的调制方式。不同之处在于DVB-H的帧头为帧体的循环前缀,因而称为CP-OFDM;DTMB的帧头采用已知PN序列填充的方式构成,除充当保护间隔以外,还能实现时域的快速同步和信道估计,因而称为TDS-OFDM。在帧体长度方面,DTMB只支持3 780一种模式,而DVB-H则提供了2K,4K和8K 3种可选模式。4K是在DVB-T上新增加的模式,它是兼顾移动接收性能和单频网覆盖范围的一个折中方案。

在前向纠错码方面,两种标准均采用外码和内码级联来实现。DVB-H的外码采用RS(204,188),它是由RS(255,239)经过增信删余得到;内码采用卷积码,码率包括1/2,2/3,3/4,5/6和7/8共5种,后4种由(177,133)OCT母码经过增信删余得到。DTMB的外码采用BCH(762,752),为固定码率;内码采用LDPC码,LDPC码输出码长度固定为7 493,输入信息比特有3 048,4 072和6 016共3种选择。

在交织方面,为对抗长的突发错误和信道的频率选择性衰落,两种标准均采用时域交织和频域交织的组合。时域交织由卷积交织器实现,其结构如图4所示,其中B表示交织宽度(支路数),M表示交织深度(延迟缓存器中缓存单元)。

表1列出了DVB-H和DTMB采用的卷积交织器的基本参数,由此可以看出DTMB在对抗长的突发错误方面优于DVB-H,但会因此引入更多的处理延时。作为对DVB-T的一个改进,DVB-H引入了深度频域交织:当工作在8K模式时,频域交织在一个OFDM符号内进行;而当工作在4K(2K)模式时,频域交织会在连续的2个(4个)OFDM符号之间进行。DTMB的频域交织则固定在一个OFDM符号内进行。

3.2 接收机功能模块设计

作为DVB-H和DTMB网络融合的关键组成部分,物理层接收机实现两种网络RF信号的接收解调并向上层输出TS数据流。在目前的原型验证阶段,网络切换算法的设计、优化和验证是主要目标,故试验平台终端侧物理层由两个独立的接收机构成,这是最直接的解决方案。然而从减少终端面积和降低终端功耗的角度出发,集成度更高的单芯片接收机是一个更好的选择。下面从实现功能模块重用的角度论述接收机(基带部分)的同步,信道估计与均衡,以及信道译码等功能模块的设计方法。

1)同步模块

DTMB通过接收序列和本地PN相关来实现帧同步和定时同步。DVB-H利用帧头(循环前缀)与帧体的相关特性通过接收序列的自相关完成粗定时同步(pre-FFT同步),更精确的同步信息在FFT之后利用导频提取(post-FFT同步)。因而同步模块中的相关器和存储单元可供两种标准重用。

2)信道估计与均衡模块

FFT模块是OFDM系统接收机中完成数据时频变换的关键DSP部件。因为DVB-H标准中规定了2K,4K和8K这3种模式,所以接收机中要求具备能够完成8K FFT的硬件模块,而2K和4K FFT也可以重用该模块实现。DVB-H的信道估计通过频域内插完成,因此相应的内插器亦不可或缺。DTMB支持单一的3 780模式,因而接收机中要求具备3 780点FFT模块。DTMB的信道估计采用迭代PN去除的方式在频域完成[6],需要借助8K FFT模块完成数据变换,因此8K FFT模块可供两种标准重用。

3)解交织和信道译码模块

接收机中的解交织器完成发射机交织器的逆过程。卷积解交织模块如图4所示。由于DTMB采用时域长交织对抗突发错误,且交织宽度和深度均大于DVB-H的参数设置(参考表1),所以卷积解交织器的存储单元可以由两种标准共用。DVB-H的频域解交织模块支持8K符号,超过DTMB的3 780符号,因而也可重用。

两种标准采用的前向纠错方式差异较大。DVB-H采用传统的卷积加RS码的级联方式,而作为新近颁布的数字电视标准,DTMB融入了先进的LDPC编码。因此接收机的信道译码模块应包括卷积译码器(基于维特比算法),RS译码器(基于伯利坎普-梅西算法),BCH译码器和LDPC译码器(基于最小和算法)。

4 小结

笔者以DVB-H和DTMB为例研究了数字电视广播网融合的主要技术。为实现两种网络的切换,笔者提出了双接收机的终端设计方案以及一类有效的切换算法。从减少终端面积和降低终端功耗的角度出发,在比较两种标准异同的基础上讨论了单芯片接收机的设计方法。

参考文献

[1]European Standard(EN)300744,Digital video broadcasting(DVB);framing structure,channel coding and modulation for ter-restrial television[S].2004.

[2]GB20600-2006,Framing structure,channel coding and modulation for digital television terrestrial broadcasting system[S].2006.

[3]SONG Jian,YANG Zhixing,YANG Lin,et al.Technical review on Chinese digital terrestrial television broadcasting standard and measurements on some working modes[J].IEEE Trans.Broadcast,2007,53(3):1-7.

[4]HENDRICH N,ZHANG Jianwei.Multistandard integrated network convergence for mobile and broadcast technologies[C]//Proc.2nd International Conference on Communications and Networking in China.[S.l.]:IEEE Press,2007:670-675.

[5]FARIA G,HENRIKSSON J,STARE E,et al.DVB-H:digital broadcast services to handheld devices[J].Proceedings of the IEEE,2006,94(1):194-209.

DVB业务第6篇

该基于Java的GEM规范新版本定义一种OTT设备类别 (目标) , 它解决无保证的带宽的宽带网络 (如因特网) 上的媒体分配。此OTT目标补充现有的广播、包装的媒体和IPTVGEM目标。

此OTT目标提供新API以满足内容流式传输和下载的特殊OTT方案的需求, 并能用于自适应流式传输部署。对于混合广播/宽带部署, GEM1.3提供API增强, 以同步不同网络上的媒体内容。此功能可用于如为广播内容提供更多的字幕语言或音轨。

宽带卫星通信中的DVB-S2 第7篇

1 DVB-S 2的优越性

新的数字卫星广播标准———DVB-S2,2004年被ETSI(欧洲电信标准化组织)批准。DVB-S2是一个巨大突破。它是为广播分配服务,数字电视回传和卫星新闻采集,专业业务,交互式业务而设计的。

DVB-S2提供了接近香农极限(距离仅0.7~1d B)的前向纠错编码方案,28种编码调制方式,支持的滚降因子增加到3种。同时DVB-S2也是一个非常灵活的标准,不仅支持MPEG-TS流(MPEG Transport Stream)的交互式应用,还支持普通流(Generic Stream,GS)的交互式应用,如IP包,ATM包等。还可以根据为不同的业务提供不同的错误保护级别,提高传输质量。DVB-S2支持后向兼容模式,现有的DVB-S接收机可以继续使用。采用了ACM技术的DVB-S2系统,通信容量可以增加30%以上,特别是在交互式点对点应用时,卫星容量可以增加100%~200%[1]。

DVB-S2系统是为如下设计:

(1)标清和高清电视的广播业务。

(2)包括因特网接入的交互式业务。

(3)专业应用,如数字电视节目分发和新闻采集,地面VHF/UHF转发器的电视节目分发。

(4)数据内容分配和互联网中继。

2 ACM技术

DVB-S采用固定编码调制方式(Constant Coding and Modulation,CCM)。DVB-S2采用可变编码调制方式(Variable Coding and Modulation,VCM),编码调制方式可以根据需求调整,VCM结合回传信道相,就构成了ACM。ACM技术能根据信道状况自适应地改变信号的编码调制方式。

2.1 ACM背景

作为DVB-S2的核心技术,ACM能根据信道条件主动改变信号的编码调制方式和错误保护级别。DVB-S的链路预算采用统一的编码调制方式方案,为了保证恶劣信道条件下的通信,每条链路都存在一定的“裕量”,浪费了宝贵的信道资源。ACM根据不同用户的实时信道条件,为每个用户配置不同的编码调制方案(DVB-S2中简称MODCOD,以下同),充分利用“裕量”,大幅提高了系统性能。

2.2 ACM原理

宽带卫星通信的ACM链路方案包括网关(Gate Way,GW),ACMDVB-S2调制器,链路中心站,在轨卫星,用户接收终端(Satellite receiving Terminal,ST),ST通过回传信道连接网关。ACM的工作原理如下[2]:

(1)ST测量信号噪声干扰比值(Signal to Interference plus Noise Ratio,SNIR),并通过回传信道发送给GW。ST通常周期地给GW发送信道状态信息,但为了减少回传信道开销,可以在仅需要改变MOD-COD时才向GW发送信息。

(2)GW为发往每个ST的数据选择编码和调制方案。在衰落严重时,GW采用保护性较强的MOD-COD,保证链路的可用性;在信道条件较好时,则使用频谱效率高的MODCOD。

ACM技术充分利用了链路的“裕量”,可以根据卫星波束覆盖区内不同用户的信道条件和业务需求,配置编码调制方案,最大限度地利用链路资源,提供多元化业务。ACM技术应用在点对点的交互式业务中,相比于CCM系统,平均系统容量可以提高100~200%,使用费用更加低廉,可使用的业务更加丰富。

3 后向兼容

DVB-S2在向后兼容和非向后兼容两种模式中都可用。向后兼容模式允许传统的DVB-S接收器对部分传输内容进行解码,而DVB-S2接收器则可对全部传输内容进行解码;在过渡期,传统的DVB-S机顶盒能够接收通常的传输,而与DVB-S2兼容的新机顶盒接收同一广播中的附加频道。与非向后兼容模式相比,带宽节省略低,但是能够使运营商在较长的时间内分配与机顶盒安装基础的更换有关的成本和人力。直接转换为非向后兼容模式对回传解决方案及至地面、有线和卫星前端的分配应用是最适合的。

4 结论

DVB-S2作为新的数字卫星广播标准,在相同的传输条件下,相比于DVB-S可以提升30%以上的平均系统容量;以DVB-S2标准为基础的强大的新传输和接收解决方案,使运营商大大降低与卫星回传、以及地面发射机和有线前端的使用成本,增加了提供服务的范围和质量DVB-S2对于我在正在建设的先进广播系统(Advanced Broadcasting System,ABS),具有很大的借鉴意义。

摘要：新的数字视频卫星传播标准(DVB-S2),应用到宽带卫星通信中,将极大地提升系统容量,提供更多的宽带交互式业务。本文分析了DVB-S2中ACM(自适应编码调制)的工作机制,并指出了DVB-S2具有良好的后向兼容性。

关键词：DVB-S2,自适应编码调制,后向兼容性

参考文献

[1]ETSI:Draft EN302307V1.1.1(2004-06).Digital Video Broadcasting(DVB).Second generation framing structure,channel coding and modulation systems for Broadcating.Interactive Services,News Gathering and Broadband Satellite Applications

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