dtmb的技術特點
dtmb的技術特點
DTMB指數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結構、信道編碼和調制，那么你對DTMB了解多少呢?以下是由學習啦小編整理關于什么是dtmb的內(nèi)容，希望大家喜歡!
dtmb的基本概述
DTMB，全稱Digital Television Terrestrial Multimedia Broadcasting。
標準號 GB20600-2006
中文 《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結構、信道編碼和調制》
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)射臺提供服務不同而不同。
在數(shù)字電視地面、有線、衛(wèi)星傳輸方式中，數(shù)字電視地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)環(huán)境最為復雜，也因其技術要求最高、受眾廣而備受關注。地面系統(tǒng)的標準化工作也十分重要。目前已有美國高級電視系統(tǒng)委員會(ATSC)、歐洲數(shù)字視頻地面廣播(DVB-T)和日本地面綜合業(yè)務數(shù)字廣播(ISDB-T)三個國際電聯(lián)批準的地面數(shù)字電視廣播傳輸國際標準。1999年我國設立數(shù)字電視研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化并成立國家數(shù)字電視領導小組，明確宣示自主制定技術標準。針對我國數(shù)字電視應用的具體標準，2006年推出了我國數(shù)字電視地面標準DTMB。
在國家廣播電影電視總局支持下，我國于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)幀結構、信道編碼和調制》(GB20600-2006)地面數(shù)字電視廣播傳輸標準，實現(xiàn)了固定電視和公共交通移動電視的數(shù)字電視信號傳送。DTMB于2007年8月1號成為中國廣播業(yè)地面電視信號的強制標準。 為中國廣播業(yè)提供視頻傳送設備的所有數(shù)字電視系統(tǒng)供應商將采用該標準中的數(shù)字視頻調制知識產(chǎn)權(IP)。 DTMB標準同時使用了時域同步正交頻分復用和殘留邊帶復用技術。
Stratix II FPGA是實現(xiàn)這一標準的最佳選擇，原因在于該器件提供實際應用中復雜信號處理所需的全部邏輯、數(shù)字信號處理(DSP)模塊和存儲器。 清華DTV副總監(jiān)潘博士說：“這一新技術非常適合采用FPGA。Altera的支持和設計工具幫助我們輕松地將創(chuàng)新算法推向市場。” Stratix II FPGA體系結構提供系統(tǒng)時序結構、通道編碼和前向糾錯等功能。調制器利用靈活的Stratix II FPGA，可以實現(xiàn)標準清晰(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：“清華DTV是DTMB標準的主要制定者之一，直接采用它的方案使我們能夠把精力放在系統(tǒng)級的開發(fā)上，節(jié)省了自己研發(fā)所需的時間和成本，將大大加速終端產(chǎn)品的面世時間，降低系統(tǒng)成本，從而讓我們在競爭激烈的市場中脫穎而出。”
2006年5月開始的為期一個月的實驗室和現(xiàn)場性能測試表明DTMB系統(tǒng)能有效支持包括高清晰度電視(HDTV)、標清電視(SDTV)和多媒體數(shù)據(jù)廣播等多種業(yè)務，同時完全滿足大范圍固定覆蓋和移動接收需要。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進行試播。2009年，澳門也宣布了將采用與香港相同模式進行播出的計劃。2008年1月1日起國內(nèi)多個城市開始了DTMB試播。奧運期間，7個奧運比賽城市播出了HDTV節(jié)目，為DTMB的大范圍推廣積累了經(jīng)驗。經(jīng)過長期積累和DTMB頒布兩年多來的推廣實驗，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)新技術或標準相互促進的局面。譬如：DTMB是一個支持多種音視頻編碼標準的透明傳輸系統(tǒng)。在其推廣實踐中，最早使用的是MPEG-2標準，但隨著AVS標準產(chǎn)業(yè)化的日益成熟，DTMB+AVS模式取得了很好的效果。
經(jīng)過長期的技術創(chuàng)新，DTMB整體性能超過了地面數(shù)字電視已有的國際標準。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10%;支持單天線高清電視移動接收;移動性能更好;系統(tǒng)信噪比門限改善接近50%，覆蓋性能更好;抗脈沖干擾能力更強。但此優(yōu)勢并非一成不變，歐洲第二代地面視頻廣播系統(tǒng)DVB-T2的出現(xiàn)使DTMB在信噪比門限及抗脈沖干擾能力方面的優(yōu)勢不復存在。DTMB只有堅持技術創(chuàng)新才能繼續(xù)保持我們這數(shù)字電視領域的領先地位。
dtmb的創(chuàng)新特點
概述
備受矚目的地面數(shù)字電視傳輸國家標準已于2007年 8月 1 日正式實施。業(yè)內(nèi)人士普遍認為，隨著國產(chǎn)芯片和相關產(chǎn)品走向成熟，相關技術和測試的日漸完善，國標已具備實施的條件。而地面數(shù)字電視廣播的實施，可能提供價值幾千億元的數(shù)字電視終端市場，中國地面數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展今年有望進入發(fā)展快車道。在這樣的機遇下德賽公司推出了具有模式全、價格低、測試設備好、性能指標高的DTMB-T國標調制器。并且全部核心調制模塊和配套軟件代碼均由德賽研發(fā)部門自主研發(fā)。
新技術突破
根據(jù)地面數(shù)字多媒體電視廣播的服務需求、傳輸條件和信道特征， 國標DTMB傳輸系統(tǒng)采用了創(chuàng)新的時域同步正交頻分復用(TDS-OFDM)單多載波調制方式。這種調制方式，主要針對地面數(shù)字多媒體電視廣播傳輸信道線性時變的寬帶傳輸信道特性(頻域選擇性與時域選擇性同時存在的傳輸信道)所設計。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 調制
國標DTMB系統(tǒng)采用了 TDS-OFDM，其特點是同步頭采用了偽隨機序列，在每個 OFDM 保護間隔周期性地插入時域正交編碼的幀同步序列， TDS-OFDM調制按下列步驟進行。
a、輸入的MPEG-TS碼流經(jīng)過信道編碼處理后通過星座映射形成3780點的星座。
b、 采用IDFT將該3780點星座變換成長度為3780的離散樣值(單載波模式不需要這一步驟)幀體(500μs)。
c、 在OFDM的保護間隔插入長度為420(或595，945)的PN序列作為幀頭。
d、 將幀頭和幀體組合成時間長度為555、56μs(或578、7μs，625μs)的信號幀。
e、 采用具有線性相位延遲特性的FIR低通濾波器對信號進行頻域整形。
f、 將基帶信號進行上變頻調制到RF載波上。
2 原創(chuàng)的數(shù)字電視廣播幀結構
為了實現(xiàn)快速穩(wěn)定的同步，國標DTMB采用了分級幀結構， 如圖1所示，它具有周期性，并且可以和絕對時間同步。幀結構的基本單元稱為信號幀，225個信號幀定義為一個幀群，480個幀群定義為一個超幀。幀結構的頂層稱為日幀，由超幀組成。
信號幀的幀體采用多載波調制方式或單載波調制方式，幀體的子載波數(shù)為3780或者為1。子載波數(shù)為3780時，相鄰子載波的間隔為2 kHz,每個子載波符號采用MQAM調制。
(信號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個子載波或者星座。
國標DTMB的超幀由一個控制幀和相鄰的224個信號幀構成，每個超幀的持續(xù)時間為125 ms，超幀中的第一個信號幀被定義為超幀頭(控制幀)，用于傳輸控制該超幀的信令。超幀中的每一個信號幀有惟一的幀號，它被編碼在幀頭的PN序列中。每個超幀由一個9bit的超幀號標識。超幀號被編碼在信號幀的傳輸參數(shù)信令(TPS)中。TPS在超幀的每個信號幀中重復，只在新的超幀開始時才能改變。 國標傳輸系統(tǒng)的分幀包含480個超幀，分幀中的每個超幀由其超幀號惟一識別。分幀的第一個超幀編號為0，最后一個超幀編號為479，每個分幀的持續(xù)時間為60s。國標DTMB的日幀由1440個分幀組成，以一個自然日為周期進行周期性重復。在北京時間0:0:0AM，系統(tǒng)的幀結構被復位并開始一個新的日幀。
3 原創(chuàng)的廣播同步傳輸技術
PN序列除了作為OFDM塊的保護間隔以外，在接收端還可以被用做信號幀的幀同步、載波恢復與自動頻率跟蹤、符號時鐘恢復、信道估計等用途。由于 PN 序列幀頭與 數(shù)據(jù)幀體正交時分復用，且 PN 序列對于接收端來說是已知序列，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的。接收端的信號幀去掉 PN 序列后可以看作是具有零填充保護間隔的OFDM。
例如，信號 s(t) 經(jīng)過地面?zhèn)鬏斝诺篮?，接收端收到的基帶信?r(t) 包括兩部分：PN 序列 rPN(t) 和幀體 rIDFT(t)。
經(jīng)過信道估計后，得到多徑干擾后的PN 信號，從接收到的信號 r(t) 中減掉 PN 信號后，就可得到零填充保護間隔的 OFDM 符號，同時得到信道的單位脈沖響應 h(t)。
理論和實踐已經(jīng)證明，具有零填充保護間隔的OFDM與具有循環(huán)前綴保護間隔的OFDM(例如DVB-T的COFDM)在理論上是等價的，如圖2所示。
dtmb的主要技術特點
國標DTMB以時域正交頻分復用(TDS-OFDM)調制技術為核心，形成了自有知識產(chǎn)權體系，具有自己鮮明的技術特點。
1 傳輸效率或頻譜效率高
在歐洲DVB-T中，用于同步和信道估計的導頻載波數(shù)量占總載波的10%。國標DTMB的PN序列放在OFDM保護間隔中，既作為幀同步、又作為OFDM的保護間隔。
歐洲DVB-T C-OFDM用10%的子載波傳送用于同步和信道估計等的導頻信號，同時存在循環(huán)前綴的保護間隔，而TDS-OFDM將時間保護間隔同時用于傳輸信道估計信號，因此DVB-T系統(tǒng)的傳輸效率只能達到國標DTMB系統(tǒng)的90%。
傳輸效率在多載波技術和單載波技術進行比較時，被認為是多載波技術的弱點，國標DTMB的核心技術正是針對解決這個問題而開發(fā)的。
2 抗多徑干擾能力強
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于其保護間隔的長度。由于國標的時間保護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可以直接算出，并去除。去掉PN序列后的OFDM信號與時間保護間隔為零值填充的OFDM信號等價，而時間保護間隔為零值填充的OFDM與時間保護間隔為周期延拓的OFDM在同樣信道下的性能是等價的。而且，在多徑延遲超過時間保護間隔的情況下，國標DTMB仍能工作。TDS-OFDM可以把幾個OFDM幀的PN序列聯(lián)合處理，使抵抗多徑干擾的延時長度不受保護間隔長度的限制，而傳統(tǒng)的OFDM保護間隔長度設計要求必須大于多徑干擾的延時長度。
3 信道估計性能良好
在AWGN信道下，TDS-OFDM的信道估計性能優(yōu)于C-OFDM。這是由于TDS-OFDM用于信道估計的PN序列具有20dB左右的擴頻增益，同時又沒有C-OFDM做信道估計時特有的插值誤差。盡管國標DTMB的樣機功能還有待改善，但其AWGN信道的測試結果仍優(yōu)于基于C-OFDM的國內(nèi)外系統(tǒng)。 對于多徑信道，TDS-OFDM的PN序列與多徑信道造成的干擾信號是統(tǒng)計正交的。雖然TDS-OFDM信道估計的性能無法在原理上與C-OFDM直接比較，但是它與其他傳輸系統(tǒng)中采用PN序列進行信道估計的性能相當。
4 適于移動接收
移動接收產(chǎn)生了多普勒效應和遮擋干擾，使傳輸信道具有隨時間變化的特性(時變特性)。而需要強調的是任何OFDM系統(tǒng)的信號處理都是基于信道傳輸特性準時不變的假設(應用FFT的基本條件)，即在一個OFDM符號的時間內(nèi)，假設信道是不變的，信道的變化被認為是在OFDM符號間發(fā)生的。TDS-OFDM的信道估計僅取決于OFDM的當前符號，而C-OFDM的信道估計需要4個連續(xù)的OFDM符號。因此，C-OFDM在移動情況下，要考慮4個OFDM符號的信道變化影響，而TDS-OFDM只需考慮1個OFDM符號的信道變化影響。可以看出，國標DTMB系統(tǒng)更適于移動接收，其移動特性優(yōu)于歐洲 DVB-T 系統(tǒng)。測試結果證明，國標DTMB系統(tǒng)的高清電視移動接收性能居國際領先水平。
2011年12月，國際電信聯(lián)盟在修訂地面數(shù)字電視國際標準時，將我國的數(shù)字電視地面多媒體廣播系統(tǒng)DTMB標準納入其中，DTMB標準也正式成為繼美、歐、日之后的第四個數(shù)字電視國際標準。
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