数字有线电视DVB-C信道编码器与解码器

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数字有线电视DVB-C信道编码器与解码器

摘要

数字电视，是将传统的模拟电视信号经过抽样、量化和编码转换成用二进制数代表的数字式信号，然后进行各种功能的处理、传输、存储和记录，也可以用电子计算机进行处理、监测和控制。采用数字技术不仅使各种电视设备获得比原有模拟式设备更高的技术性能，而且还具有模拟技术不能达到的新功能，使电视技术进入崭新时代。

从数字电视的发展和基本组成，引出有线数字电视系统的基本构成和标准，本课题主要按照DVB-C接收数字电缆电视的技术标准设计并实现“标准清晰度数字电视机顶盒”中的信道编码器与解码器，本课题着重分析了有线数字电视DVB-C的信道编码与解码。

关键字：数字电视，信道编码，解码

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目 录

1 绪论···························································································································· 1 1.1 数字电视机的概述 ····························································································· 1 1.2数字电视广播系统的组成及分类 ······································································ 1 2有线数字电视············································································································· 2 2.1有线数字电视基本的构成 ·················································································· 2 2.2有线数字电视基本的标准 ·················································································· 3 2.3 DVB-C标准简述 ································································································· 4 2.3 .1 DVB-C发射系统 ························································································· 4 2.3.2 DVB-C接收系统 ·························································································· 5 3有线数字电视的编码与解码····················································································· 5 3.1信道编码 ·············································································································· 5 3.1.1信道编码的作用···························································································· 5 3.1.2数据随机化···································································································· 6 3.1.3 RS编码算法 ·································································································· 6 3.1.4 数据交织······································································································· 7 3.2 DVB-C信道解码技术 ························································································· 8 3.2.1 解交织··········································································································· 9 3.2.2 RS解码 ·········································································································· 9 3.2.3 解扰··············································································································· 9 总结······························································································································ 11 致谢······························································································································ 12 参考文献······················································································································ 13

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1 绪论

1.1 数字电视机的概述

电视技术，经历着从黑白电视到彩色电视的发展过程，数字电视是继黑白电视和彩色电视之后的第三代电视。所谓数字电视，是将传统的模拟电视信号经过抽样、量化和编码转换成用二进制数代表的数字式信号，然后进行各种功能的处理、传输、存储和记录，也可以用电子计算机进行处理、监测和控制。采用数字技术不仅使各种电视设备获得比原有模拟式设备更高的技术性能，而且还具有模拟技术不能达到的新功能，使电视技术进入崭新时代。

近十多年来，由于微电子技术、超大规模集成电路技术、数字信号处理技术、计算机技术的突飞猛进，使数字电视的发展已取得了令人鼓舞的成果。特别是数字图像获取、数字存储、位图打印和图形显示的数字设备的出现,带来了许多数字图像方面的应用。数字电视利用MPEG标准中的各种图像格式，把现行模拟电视制式下的图像、伴音信号的平均码率压缩到大约4.69―21Mbps，其图像质量可以达到电视演播室的质量水平，胶片质量水平，图像水平清晰度达到500―1200线以上，并采用AC―3声音信号压缩技术，传输5.1声道的环绕声信号。

数字电视与模拟电视相比具有许多优点，主要表现在以下几个方面： ⑴图像和伴音质量高、抗干扰能力强； ⑵频道数量将成数倍增加；  ⑶可开展多功能业务； ⑷操作性强； ⑸便于网络化；

⑹具有开放性和兼容性； ⑺易于实现条件接收。 1.2数字电视广播系统的组成及分类

数字电视系统由信源、信源编码器、信道编码器、信道、信道解码器、信源解码器、信宿等部分组成，如图1所示。

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图1数字通信系统的组成框图

数字电视广播系统包括有线数字电视广播，卫星数字电视广播系统和地面数字电视广播系统三种传输系统。卫星和有线数字广播系统的信道编码和高频调制技术国标已有公认的，优化的方式，就是DVB-C有线数字电视传输系统和DVB-S卫星数字电视传输系统。

2有线数字电视

2.1有线数字电视基本的构成

有线电视系统是采用缆线(电缆或光缆)等作为传输媒质来传送电视节目的一种闭路电视系统CCTV(Closed-circuit television)[用CCTV 称呼有线电视系统，容易与中国中央电视台的简称CCTV (China Central Television)，所以国内常常使用 CATV这个词(共用天线系统/有线电视Community Antenna Television)]，它以有线的方式在电视中心和用户终端之间传递声、像信息。所谓闭路，是指不向自由空间辐射，可供电视接收机通过无线接收方式直接接受的电磁波。

基本组成：接收信号源、 前端设备、干线传输系统（如干线放大器 (AGC)、 (ASC）和干线电缆或光缆) 、用户分配网络、用户终端（电视接收、调频广播 、线缆调制解调器 (Cable Modem，PC机、IP电话等) 等。如图2所示。

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图2有线数字电视基本的构成

2.2有线数字电视基本的标准

有线数字电视根据不同的指标主要分类如表1所示：

表1有线数字电视基本标准

DVB-C ATSC-64QAM ATSC-16VSB ISDB-C 调制方式 带 宽 传输速率 滚将悉数 纠错编码 压宿方式 16-64QAM 8MHz 31.64Mb/s 15% RS(204,188) 64QAM 6MHz 41.34Mb/s 15% RS(128,122) 16VSB 6MHz 43.05Mb/s 11.5% RS(207,187) 64QAM 6MHz 30.31Mb/s 18% RS(204,188) MPEG-2

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3.2.1 解交织

RS编码对随机错误具有较强的纠错能力，然而，在实际信道中，许多错误是突发性的，也就是说发生错误时，往往具有很强的相关性，甚至连续一片数据都出错。突发性错误超出了RS编码技术的纠错能力，因此必须结合使用数据交织技术。在发送端，数据交织器按照一定规则对数据进行交织，使信道的突发性错误分散开来，把突发性错误信道改造成随机性错误信道。而在接收端，则必须加上解交织器，对数据进行解交织，以恢复原数据。 3.2.2 RS解码

在实际信道上传输数字信号时，由于信道传输特性不理想及加性噪声的影响，所接收的数字信号不可避免地会发生错误，因此必须引入差错控制编码技术。其做法是，信道编码器在信息序列中引人冗余码，冗余码与信息码元之间以某种确定的规则相互关联。在接收端，信道解码器按照相应的规则检验信息码元与冗余码元之间的关系，一旦传输过程中发生错误，则信息码元与冗余码元之间的关系将被破坏，从而可以发现错误并纠正错误，我们称之为前向纠错。在DVB-C中，差错控制编码技术普遍采用RS编码，具体类型是RS (204, 188, T=8）。RS编码是一种线形分组码，它在每一传送流包中，能够纠正8字节的随机性错误。RS解码过程如图8所示。

图8 RS解码过程

RS解码器经过上图所示系列过程后，获得错位多项式和错值多项式。解码器根据它们确定错误发生的位置以及错误位置上的错误值，对错误值进行纠正，实现前向纠错功能。 3.2.3 解扰

为减少数字基带信号中连“0”码和连“1”码的出现，发送端必须对二进制信息

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序列进行随机化处理，变成伪随机序列，此过程称为扰码。相应地，在接收端必须解除这种扰乱，即为解扰。因为扰码限制了连“0”码和连“1”码的长度，从而改善了位定时的质量。此外，它能使信号频谱弥散而保持稳恒，从而改善帧同步和自适应时域均衡等子系统的性能。

另外，为了减少符号误码率，使信号频谱与信道频率特性有最佳的配合，需要在信道的输出端插入一定的滤波器使信道和滤波器的综合特性最佳。所谓匹配滤波就是这样一种使输出信噪比最大的最佳线性滤波器。匹配滤波频率响应特性与调谐器中基带成形模块中的升余弦滚降滤波器相同，可以采用同样的方法来模拟。

匹配滤波器在数字通信和雷达信号检测中有特别重要的意义。经证明，如果信号输出获得最大信噪比，我们就能最佳判断信号的出现。

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总结

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，数字电视机已经成为当今生活中空前活跃的领域， 在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握电视机的技术是十分重要的。

数字电视，是将传统的模拟电视信号经过抽样、量化和编码转换成用二进制数代表的数字式信号，然后进行各种功能的处理、传输、存储和记录，也可以用电子计算机进行处理、监测和控制。采用数字技术不仅使各种电视设备获得比原有模拟式设备更高的技术性能，而且还具有模拟技术不能达到的新功能，使电视技术进入崭新时代。因此有线数字电视的编码与解码的技术也越来越重要。

这次课程设计中遇到了很多问题，最后在董雪峰老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在董老师那里我学得到很多实用的专业知识，而且我还学到了严谨、务实、认真的工作态度和极强的敬业精神，也让我明白了不畏困难、勇于攀登艰难的重要性，这对我未来的学习和生活产生很大的影响，我向董老师表示衷心的感谢！

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致谢

通过两周的努力，终于将电视机原理的课程设计完成了，在完成课程设计的这两周中，董雪峰和陈嘉义老师给予了我们很大的帮助。他不仅是指导我完成了设计，还教会了我们做设计的一般步骤、设计思想和设计方法。当我们对此课程设计无从下手的时候，董老师专心地为我们讲解，为我们解决了很多实际存在的困难和问题。他为我们梳理流程，讲解原理，使我对此次的课程设计能圆满完成增添了很多信心，真正的从心理和解决实际问题上为我们树立了很好的榜样，我为能有这样的好老师而感觉到骄傲。在此我衷心的感谢一直不辞辛劳为我们指明方向的董雪峰老师和陈嘉义老师。通过这次的课程设计，不仅使我学到了很多专业方面的知识，也让我明白了不畏困难、勇于攀登艰难的重要性，这对我未来的学习和生活产生很大的影响。

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参考文献

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[2] 姜秀华.现代电视机原理[M].高等教育出版社，2008 [3] 裴昌幸.电视机原理与现代电视系统[M].西安.西安电子科技大学出版社.1997 [4] 沈少阳.苏凯雄.一种DVB-S接受解调解码器的设计[J]. 福州大学学报（自然科学版），2003年01期

[5] GB/T 14857-1993 .演播室数字电视编码参数规范（等效ITU-R BT601） [6] GB/T 17975.2-2000.信息技术“运动图像及伴音信息的通用编码”第2部分视频（等效ISO/IEC 13818-2） [7] 刘达.数字电视技术[M],西安：西安电子科技大学出版社，1997 [8] 刘渝.李立萍.数字卫星机顶盒的三种设计方案及其性价比[J] .电视技术，2005年04期

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