图像信息原理教学课件6.6数字电视信号的接收v2.ppt
6.6 数字电视信号的接收,根据传输信道的不同，数字电视分下面3种类型为：卫星、有线和地面广播。每种类型又分为 ATSC制、DVB制和ISDB制等不同的制式。从数字电视信号的接收看相同的方面有：视频、音频、数据的解复用方面和视频信源解码。不同类型数字电视信号的接收不同的方面：信道解码和解调方式 了解数字电视信号的信道解码和解调方案。以GA(美国大联盟Grand Alliance)制式的VSB接收机样机为例，重点接收在数字地面广播电视信号接收中涉及的技术问题。,6.6 数字电视信号的接收,VSB数字地面广播电视传输系统中信道解码和解调部分的方框图。,6.6.1 数字地面广播电视信号的接收,图6-73 VSB接收机信道解码和解调部分方框图,1.调谐器 ATSC制接收机调谐器的方框图。,6.6.1 数字地面广播电视信号的接收,图6-74 调谐器方框图,这是一个具有两个中频的双转换型调谐器，第一中频频率为920MHz，第二中频频率为44MHz。频道调谐和宽带跟踪滤波都由微处理控制。这个调谐器能够调谐全部VHF和UHF广播频段以及所有标准的IRC(Increment Related Carrier增量相关载波)和HRC(Harmonic Related Carrier谐波相关载波)有线频段。第二混频器由一个876MHz的电压控制SAW振荡器驱动，这个本振由频率和相位锁定环(FPLL，Frequency and Phase Locked Loop)同步检波器控制。,6.6.1 数字地面广播电视信号的接收,2.信道滤波和VSB载波恢复 为使接收机恢复载波，发送端在被抑制载波频率上设有一个小功率的导频信号，它是靠在形成数据帧时将一个小的直流标称电平(1.25)叠加导每个8电平符号和同步信号上实现的。接收端用FPLL电路实现载波恢复，如图6-75所示。,6.6.1 数字地面广播电视信号的接收,图6-75 载波恢复电路,2.信道滤波和VSB载波恢复 自动相位控制(APC,Automatic Phase Control)低通滤波器对误差信号滤波和积分，用得到的直流信号调节第二本振以减少频率差。正确的相位锁定极性是靠迫使导频的极性与已知传输的正极性相一致性决定的。一旦锁定，检测到的导频信号是恒定的，放大器限幅器的输出恒定为1，这时只有PLL是工作的，频率环路自动失效。,6.6.1 数字地面广播电视信号的接收,3.段同步和符号时钟恢复 段同步和符号时钟恢复电路如图6-76所示。,6.6.1 数字地面广播电视信号的接收,图6-76 具有AGC的段同步和符号时钟恢复电路,3.段同步和符号时钟恢复来自同步检测器的10.76MS/s的I通道同步和数据复合基带信号由A/D转换器转换为数字信号。PLL用于提供一个规则的10.76MHz符号时钟。数据段同步检测器含有一个4符号同步相关器，在PLL自由运行时，由它来寻找以指定频度重复出现的2电平段同步信号，使PLL与来自A/D转换器的已抽样段同步信号锁定，从而实现数据符号时钟同步。当已检测到段同步时，将它们与基准值比较，产生耦合AGC，用积分误差控制中频和射频增益，以提供正确的同步幅度。,6.6.1 数字地面广播电视信号的接收,4.数据场同步检测 图6-77示出了数据场同步检测电路。,6.6.1 数字地面广播电视信号的接收,图6-77 数据场同步检测电路,4.数据场同步检测 将来自A/D转换器并经过干扰抑制滤波的每个接收的数据段，与接收机中场1和场2基准信号逐符号地进行差值运算，最小积分误差段由置信度计数器计数，当达到预定的置信度时，数据场同步就被检测出来。用一个逐场交替的PN63序列的极性确定场1和场2。,6.6.1 数字地面广播电视信号的接收,5.干扰抑制滤波器 NTSC干扰抑制滤波器的作用是抑制当数字电视与模拟电视同播时所受到的来自后者的干扰。图6-78(a)和(c)示出了在6MHz的电视频带内3个NTSC基本分量的位置和大致幅度。梳状滤波器具有D=12符号周期(1.115 s)的响应时间，其频率响应示于图6-78(b)，具有间隔57fH(1.0762MHz/12)的周期频谱零位。,6.6.1 数字地面广播电视信号的接收,5.干扰抑制滤波器,6.6.1 数字地面广播电视信号的接收,图6-78 NTSC载波的位置和梳状滤波特性3个NTSC基本分量的位置和大致幅度；(b)梳状滤波器的频率响应；(c)ATSC频带示意图。,6.信道均衡器 在地面广播电视中，多径传输或接收电路的缺陷会引起码间干扰，导致频率选择性衰落，使显示的图像出现倾斜和重影。接收机采用相应的电路对这类线性信道失真进行补偿称为信道均衡。设信道冲激响应为h(t)，接收机的输入信号r(t)可表示为各个发送符号xj的信道响应之和并叠加白噪声n(t)，即 如果在t0+KT对r(t)进行抽样判决，则,6.6.1 数字地面广播电视信号的接收,6.信道均衡器 只有当jk时，满足h(t0+Kt-jT)=0的条件，才不存在码间干扰。设信道的频率响应为H(f)，考虑到因抽样产生的频谱折叠，这个条件在频域等效于在多径干扰的情况下，这个条件时不能自然满足的。信道均衡器是一种能够自适应地调节脉冲响应的线性数字滤波器，它将接收到的信号r(t0+kT)进行多级时间为T的延迟，信号及各延迟信号用抽头系数 加权并相加产生输出，即,6.6.1 数字地面广播电视信号的接收,6.信道均衡器 设均衡器的频率响应为W(f)，在理想情况下，通过自适应地调节，可使从而可消除码间干扰，此时均衡器输出与原始信号的误差仅为叠加的白噪声。根据最小均方误差准则设计的自适应调节抽头系数的算法称为最小均方(LMS,Least Mean Square)算法。,6.6.1 数字地面广播电视信号的接收,6.信道均衡器 如图6-79所示，检测电路将梳状滤波器的输入输出信号，分别与数据场同步基准信号和经梳状滤波的场同步基准信号相减，产生的两个误差信号经平方、积分后，在最小能量检测器中进行比较，当达到指定的置信度水平后，输出接通或关闭梳状滤波器的控制信号。,6.6.1 数字地面广播电视信号的接收,图6-79 NTSC制干扰抑制滤波器,6.信道均衡器 基于LMS算法的信道均衡器电路如图6-80所示。,6.6.1 数字地面广播电视信号的接收,图6-80 VSB接收机均衡器,7.相位跟踪环 相位跟踪环是一个附加的判决反馈环路，其作用是进一步去除在基于导频的中频PLL中尚未完全消除的相位噪声。图6-81示出了相位跟踪环方框图。,6.6.1 数字地面广播电视信号的接收,图6-81 相位跟踪环,8.其它信道解码电路 格形解码器的任务是数据削波和卷积解码。为了抗御脉冲噪声、NTSC同频道干扰等短时突发干扰，与发射机中的格形编码器相对应，接收机中采用12路并行的格形解码器。卷积去交积器完成与发射机卷积交积器相反的功能，对(208,52)的卷积交积码进行去交积。,6.6.1 数字地面广播电视信号的接收,DVB-S数字卫星电视接收机的调谐器部分示于图6-82。从卫星转发器下行的Ku频段(11.7GHz12.75GHz)数字信号经电视天线接收后，在接收机室外单元低噪声盒(LNB,Low Noise Box)中被转换为950MHz2050MHz的第一中频信号，馈送给接收机室内单元的调谐器。,6.6.2 数字卫星电视信号的接收,图6-82 数字卫星电视调谐器部分方框图,调谐器将所选择的频道的数字信号转换为479.5MHz的第二中频信号，馈送给如图6-83所示的接收机信道解码部分。,6.6.2 数字卫星电视信号的接收,图6-83 数字卫星电视信道解码部分方框图,图6-84示出了DVB-C数字有线电视接收机信道解码部分的方框图。来自有线电视前端的VHF频段(48.5MHz350MHz)数字信号，在接收机调谐器中转换为36.15MHz的中频，通过中频接口，在QAM解调器中解调为I、Q两路基带信号。,6.6.3 数字有线电视信号的接收,图6-84 数字有线电视信道解码部分方框图,
