數(shù)字電視傳輸技術(shù)演示文稿課件

第4章數(shù)字電視傳輸技術(shù)第4章數(shù)字電視傳輸技術(shù)主要內(nèi)容4.1數(shù)字電視信號(hào)的基帶處理4.2數(shù)字電視信號(hào)的差錯(cuò)控制編碼4.3數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)數(shù)字電視衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)數(shù)字電視有線傳輸系統(tǒng)數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)2主要內(nèi)容4.1數(shù)字電視信號(hào)的基帶處理4.2數(shù)字電視信號(hào)的差4.1數(shù)字電視信號(hào)的基帶處理1.數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程2.常用的傳輸碼型3.擾碼34.1數(shù)字電視信號(hào)的基帶處理1.數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程24.1.1數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程第一，把各種信息用二進(jìn)制表示。包括字符編碼、PCM編碼、PAM編碼等。（信源編碼）第二，把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)。（碼型編碼）第四，基帶信號(hào)變成頻帶信號(hào)。（調(diào)制）第三，差錯(cuò)控制編碼。（信道編碼）將數(shù)字消息或模擬消息轉(zhuǎn)換成通信硬件能夠接受和易于傳輸?shù)男盘?hào)，共要經(jīng)過(guò)四個(gè)過(guò)程：44.1.1數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程第一，把各種信息用二進(jìn)4.1.1數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程數(shù)字信號(hào)：把經(jīng)過(guò)信源編碼后的語(yǔ)音信號(hào)用“0”和“1”，即高、低電平進(jìn)行表示的信號(hào)。沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)制，稱為數(shù)字基帶信號(hào)?；鶐盘?hào)含有豐富直流和低頻成分，不適合在信道中傳輸。要將基帶信號(hào)的碼元波形及碼元序列的格式進(jìn)行變換，轉(zhuǎn)換為適合信道傳輸?shù)拇a型。為了適應(yīng)信道的傳輸特性及接收端再生恢復(fù)數(shù)字信號(hào)的需要，選擇基帶傳輸碼型時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)原則：54.1.1數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程數(shù)字信號(hào)：把經(jīng)過(guò)信源編4.1.1數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程選擇系帶傳輸碼型的原則碼型應(yīng)不含直流分量，讓頻譜向中頻集中。應(yīng)易于從基帶信號(hào)中提取定時(shí)信號(hào)。所選的碼型應(yīng)使基帶信號(hào)具有內(nèi)在檢錯(cuò)能力。降低單個(gè)誤碼引起的誤碼擴(kuò)散。碼型變換設(shè)備應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。64.1.1數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程選擇系帶傳輸碼型的原則4.1.2常用的傳輸碼型1.單極性非歸零碼（NRZ）2.雙極性非歸零碼（NRZ）3.單極性歸零碼（RZ）4.雙極性歸零碼（RZ）5.數(shù)字雙相碼6.密勒碼7.交替極性碼（AMI碼）8.HDB3碼74.1.2常用的傳輸碼型1.單極性非歸零碼（NRZ）74.1.2常用的傳輸碼型2.雙極性非歸零碼（NRZ）“1”和“0”分別對(duì)應(yīng)正、負(fù)電平，沒(méi)有零電平。優(yōu)點(diǎn)：直流分量小。缺點(diǎn)：不易提取同步信息，特別是在長(zhǎng)0長(zhǎng)1串時(shí)。1.單極性非歸零碼（NRZ）高電平代表“1”，低電平代表“0”。缺點(diǎn)：直流分量不為零，不適合用于交流耦合的有線傳輸信道，只適合用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部或近距離的信息傳送。84.1.2常用的傳輸碼型2.雙極性非歸零碼（NRZ）“14.1.2常用的傳輸碼型4.雙極性歸零（RZ）碼傳送“1”碼時(shí)，發(fā)送一個(gè)寬度小于碼元持續(xù)時(shí)間的歸零脈沖；傳送“0”時(shí)不發(fā)送脈沖。優(yōu)點(diǎn)：比單極性非歸零碼容易提取時(shí)鐘信息。3.單極性歸零（RZ）碼傳送“1”碼時(shí)，發(fā)送一個(gè)寬度小于碼元持續(xù)時(shí)間的歸零脈沖；傳送“0”時(shí)不發(fā)送脈沖。優(yōu)點(diǎn)：比單極性非歸零碼容易提取時(shí)鐘信息。94.1.2常用的傳輸碼型4.雙極性歸零（RZ）碼4.1.2常用的傳輸碼型5.數(shù)字雙相碼數(shù)字雙相碼又稱為分相碼或曼徹斯特碼。每一位碼用兩個(gè)電平表示?！?”用“10”編碼，“0”用“01”編碼。優(yōu)點(diǎn)：1）每個(gè)碼元中心都存在電平跳變，易于提取定時(shí)信息。

2）正負(fù)電平各占一般，不存在直流分量。缺點(diǎn)：傳輸碼速加倍，所需頻帶加寬。適用于數(shù)字終端設(shè)備在短距離內(nèi)的傳輸。6.密勒碼凡是傳送“1”時(shí)在位周期中心都發(fā)生電平轉(zhuǎn)換。在傳送“0”時(shí)，如果緊接在“1”之后則電平不變；如果緊接在“0”后，則在位周期開(kāi)始的邊界上發(fā)生電平跳變。優(yōu)點(diǎn)：信號(hào)能量主要集中在1/2碼速以下的頻率范圍內(nèi)，直流分量很小，頻帶寬度為數(shù)字雙相碼的一半。104.1.2常用的傳輸碼型5.數(shù)字雙相碼數(shù)字雙相碼4.1.2常用的傳輸碼型7.交替極性（AMI）碼交替極性（AMI）碼又稱為交替?zhèn)魈?hào)反轉(zhuǎn)碼。此方式是單極性方式的變形，即把單極性方式中的“0”碼仍與零電平對(duì)應(yīng)，而“1”碼交替地用“1”或“-1”脈沖的歸零碼表示，稱為傳號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)如下：（1）在“1”、“0”碼不等概率情況下，也無(wú)直流成分，且零頻附近低頻分量小。（2）若AMI碼的極性交替規(guī)律被破壞，則可判斷此處有錯(cuò)，有一定糾錯(cuò)能力。此外，AMI碼還有編譯碼電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是一種基本的線路碼，得到廣泛使用。缺點(diǎn)：當(dāng)它用來(lái)獲取定時(shí)信息時(shí)，由于它可能出現(xiàn)長(zhǎng)的連0串，因而會(huì)造成提取定時(shí)信號(hào)的困難。114.1.2常用的傳輸碼型7.交替極性（AMI）碼4.1.2常用的傳輸碼型8.HDB3碼HDB3碼的全稱是三階高密度雙極性碼。編碼原理：先把信息代碼變成AMI碼，然后檢查AMI碼的連“0”串情況，當(dāng)無(wú)4個(gè)以上連“0”碼時(shí)，則這時(shí)的AMI碼就是HDB3碼。當(dāng)出現(xiàn)4個(gè)以上連0碼時(shí)，則將每4個(gè)連“0”小段的第4個(gè)“0”變換成與其前一個(gè)“非0”符號(hào)（+1或-1）相同的符號(hào)。

這個(gè)符號(hào)可能會(huì)破壞“極性交替反轉(zhuǎn)”的規(guī)律，成為破壞符號(hào)，用符號(hào)V表示。為保證V的記性交替，當(dāng)相鄰V符號(hào)間有偶數(shù)個(gè)“非0”符號(hào)時(shí)，將該小段的第1個(gè)“0”變換成+B或-B，B符號(hào)的記性與前一“非0”符號(hào)的相反。特點(diǎn)：保持AMI碼的優(yōu)點(diǎn)，還能使連“0”串減少到至多3個(gè)，有利于定時(shí)信號(hào)的恢復(fù)。124.1.2常用的傳輸碼型8.HDB3碼HDB3碼的全4.1.3擾碼擾碼技術(shù)——消除數(shù)據(jù)源的統(tǒng)計(jì)特性。使信號(hào)受到隨機(jī)化處理，變?yōu)閭坞S機(jī)序列，又稱為“數(shù)據(jù)隨機(jī)化”和“能量擴(kuò)散”處理。擾碼器的實(shí)現(xiàn)——采用偽隨機(jī)序列（m序列）進(jìn)行。作用：改善位定時(shí)的恢復(fù)質(zhì)量，使信號(hào)頻譜平滑，改善幀同步、自適應(yīng)同步和自適應(yīng)時(shí)域均衡等系統(tǒng)性能。目的：將二進(jìn)制碼變換成“0”、“1”近似等概率，以及前后獨(dú)立的隨機(jī)碼。134.1.3擾碼擾碼技術(shù)——消除數(shù)據(jù)源的統(tǒng)計(jì)特性。擾4.2數(shù)字電視信號(hào)的差錯(cuò)控制編碼1.差錯(cuò)控制方式2.信道編碼的分類3.信道編碼的基本原理4.信道編碼144.2數(shù)字電視信號(hào)的差錯(cuò)控制編碼1.差錯(cuò)控制方式144.2數(shù)字電視信號(hào)的差錯(cuò)控制編碼差錯(cuò)控制編碼

就是在信息序列上附加一些監(jiān)督碼元，利用這些冗余的碼元，使原來(lái)不規(guī)律的數(shù)字信號(hào)變?yōu)橛幸?guī)律的數(shù)字信號(hào)；譯碼時(shí)則利用這些規(guī)律性來(lái)判斷傳輸過(guò)程中是否發(fā)生錯(cuò)誤，或進(jìn)而糾正錯(cuò)誤。這種對(duì)數(shù)字電視信號(hào)進(jìn)行差錯(cuò)控制的編碼也稱為信道編碼。154.2數(shù)字電視信號(hào)的差錯(cuò)控制編碼差錯(cuò)控制編碼154.2.1差錯(cuò)控制方式差錯(cuò)

根據(jù)信道噪聲干擾性質(zhì)，可以把差錯(cuò)分為隨機(jī)錯(cuò)誤、突發(fā)錯(cuò)誤和混合錯(cuò)誤。隨機(jī)錯(cuò)誤，由信道中隨機(jī)噪聲的干擾引起，誤碼的發(fā)生是相互獨(dú)立的，不會(huì)連續(xù)成片地出現(xiàn)錯(cuò)誤，前后碼元之間是否發(fā)生錯(cuò)誤彼此無(wú)關(guān)。突發(fā)性錯(cuò)誤，位流中一個(gè)錯(cuò)誤的出現(xiàn)往往影響其他碼元的錯(cuò)誤，即錯(cuò)誤之間有相關(guān)性。由諸如光盤中的瑕疵、污跡，大氣中的電火花等突發(fā)噪聲干擾引起的，其特征是誤碼位置集中，會(huì)成群的出現(xiàn)?；旌襄e(cuò)誤，既包括隨機(jī)錯(cuò)誤又包括突發(fā)錯(cuò)誤，因而既會(huì)出現(xiàn)單個(gè)錯(cuò)誤，也會(huì)出現(xiàn)成片錯(cuò)誤。

發(fā)生以上三種錯(cuò)誤的信道分別稱為為隨機(jī)信道、突發(fā)信道和混合信道。對(duì)于不同的信道要采用不同的差錯(cuò)控制方式。164.2.1差錯(cuò)控制方式差錯(cuò)發(fā)生以上三種錯(cuò)誤的信道分差錯(cuò)控制包含檢錯(cuò)和糾錯(cuò)兩個(gè)方面。4.2.1差錯(cuò)控制方式向前糾錯(cuò)方式反饋方式差錯(cuò)控制方式包括檢錯(cuò)重發(fā)、反饋校驗(yàn)、混合糾錯(cuò)?；咎卣魇切诺谰幋a構(gòu)造簡(jiǎn)單，需要反饋信道。接收端的譯碼器根據(jù)碼的規(guī)律性自動(dòng)判斷、糾正錯(cuò)誤。優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)蜗騻鬏?，不需要反饋，糾錯(cuò)迅速。缺點(diǎn)：構(gòu)造復(fù)雜，編碼效率低。17差錯(cuò)控制包含檢錯(cuò)和糾錯(cuò)兩個(gè)方面。4.2.1差錯(cuò)控制方式檢錯(cuò)重發(fā)方式（ARQ）：這種方式中，接收端發(fā)現(xiàn)誤碼后通過(guò)反饋信道請(qǐng)求發(fā)送端重發(fā)數(shù)據(jù)。因此，接收端需要有誤碼檢測(cè)和反饋信道。

特點(diǎn)——編碼效率比較高，只需少量的冗余碼（約5-20%）就能獲得極低的傳輸誤碼率；對(duì)信道的適應(yīng)能力強(qiáng)——必須有反饋信道，故不能用于單向傳輸系統(tǒng)和同播系統(tǒng)——控制規(guī)程和過(guò)程比較復(fù)雜——重發(fā)導(dǎo)致信道的有效利用率較低，通信的實(shí)時(shí)性較差——由于反饋重傳的隨機(jī)性，故不適于實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)4.2.1差錯(cuò)控制方式18檢錯(cuò)重發(fā)方式（ARQ）：特點(diǎn)4.2.1差錯(cuò)控制方式4.2.1差錯(cuò)控制方式前向糾錯(cuò)方式（FEC）：這種方式中，發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)包括信息碼元以及供接收端自動(dòng)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和糾正誤碼的監(jiān)督碼元。收端發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后自動(dòng)糾正。

特點(diǎn)——無(wú)需重發(fā)，解碼延遲固定，實(shí)時(shí)性好——無(wú)需反饋信道，能用于單向傳輸信道，特別適用于單點(diǎn)向多點(diǎn)同時(shí)傳送的方式——編碼效率較低，需較大的冗余度（通常約25-50%）,譯碼設(shè)備比較復(fù)雜——糾錯(cuò)碼須與信道特性相匹配，對(duì)信道變化的適應(yīng)性較差——若錯(cuò)誤超出糾錯(cuò)碼糾錯(cuò)能力,只好將其拋棄194.2.1差錯(cuò)控制方式前向糾錯(cuò)方式（FEC）：特點(diǎn)按信息碼元和監(jiān)督碼元之間的檢驗(yàn)關(guān)系線性碼和非線性碼。線性碼：信息碼元和監(jiān)督碼元之間的關(guān)系為線性關(guān)系，編碼規(guī)則可以用線性方程組表示。目前多用線性碼。可分為分組碼和卷積碼。分組碼：碼組中的監(jiān)督碼元僅與本碼組的信息碼元有關(guān)，而與其他碼組的信息碼元無(wú)關(guān)。卷積碼:碼組中的監(jiān)督碼元不僅與本碼組的信息碼元有關(guān)，還和與本碼組相鄰的前若干碼組的信息碼元也有約束關(guān)系。檢錯(cuò)碼、糾錯(cuò)碼、糾正刪除錯(cuò)誤的糾刪碼檢錯(cuò)碼只能用于檢測(cè)誤碼，無(wú)法糾正。糾錯(cuò)碼可檢測(cè)誤碼并能糾正誤碼。糾刪碼就有檢錯(cuò)和糾錯(cuò)功能，且當(dāng)誤碼超過(guò)糾正范圍時(shí)可將無(wú)法糾正的誤碼刪除。數(shù)字電視中通常采用糾錯(cuò)碼。按信道編碼的不同功能按信息碼元和監(jiān)督碼元之間的約束方式4.2.2信道編碼的分類除此之外，還可按照信息碼元編碼后的形式糾正錯(cuò)誤的類型編碼所采用的數(shù)學(xué)方法碼元的取值等方面進(jìn)行分類。信道編碼的分類方法20按信息碼元和監(jiān)督碼元之間的檢驗(yàn)關(guān)系線性碼和非線性碼?？煞譃榉?.2.3信道編碼的基本原理信道編碼的基本思想：在被傳送的信息碼元中附加一些監(jiān)督碼元，在兩者之間建立某種校驗(yàn)關(guān)系，當(dāng)這種校驗(yàn)關(guān)系在傳輸中遇到干擾而受到破壞時(shí)，就可以發(fā)現(xiàn)甚至糾正錯(cuò)誤。這種檢錯(cuò)與糾錯(cuò)的能力是用信息的冗余度來(lái)?yè)Q取的。要糾正的誤碼越多，監(jiān)督碼元的個(gè)數(shù)越多，冗余度越大。214.2.3信道編碼的基本原理信道編碼的基本思想：21相關(guān)概念：碼長(zhǎng)：碼字中碼元的數(shù)目，用n表示。碼重：指碼字中非“0”碼元的數(shù)目，記作W。例：碼字10011，碼長(zhǎng)n=5，W=3。碼距：兩個(gè)等長(zhǎng)碼字對(duì)應(yīng)位不同的數(shù)目，記作d。例：110110與101011之間的碼距d=44.2.3信道編碼的基本原理22相關(guān)概念：4.2.3信道編碼的基本原理224.2.3信道編碼的基本原理信息碼元與監(jiān)督碼元：信息碼元是發(fā)送端由信源編碼給出的信息數(shù)據(jù)，用k表示。監(jiān)督碼元又稱校驗(yàn)碼元，是為了檢錯(cuò)、糾錯(cuò)而在信道編碼中附加的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，通常用r表示。對(duì)k個(gè)信息碼元的碼組附加r個(gè)監(jiān)督碼元，組成總碼元數(shù)為n=k+r的碼組。經(jīng)過(guò)分組編碼后的碼稱為（ｎ，ｋ）碼，表示總長(zhǎng)度為ｎ位，其中信息碼長(zhǎng)為ｋ位，監(jiān)督碼長(zhǎng)為ｒ＝ｎ－ｋ。234.2.3信道編碼的基本原理信息碼元與監(jiān)督碼元：234.2.3信道編碼的基本原理許用碼字與禁用碼字：信道編碼后總碼長(zhǎng)為n，總的碼字為2n個(gè)。其中，發(fā)送的信息碼字有2k個(gè)，稱之為許用碼字，其余的(2n-2k)個(gè)碼字不予傳送，稱之為禁用碼字。糾錯(cuò)編碼的任務(wù)就是從2n個(gè)總碼字中按照某種規(guī)則選擇出2k種許用碼字。編碼效率為信息碼元數(shù)目與總碼元數(shù)目之比：

R=k/n=k/k+r244.2.3信道編碼的基本原理許用碼字與禁用碼字：244.2.3信道編碼的基本原理例：A：天氣晴朗B：下雨1.n=1，1→A,0→B若1→0,0→1，則收端無(wú)法發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤11晴1001001100雨能發(fā)現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤禁用碼組2.n=2，r=1，即11→A，00→B此時(shí)，d=2。插入1位監(jiān)督碼后具有檢出1位錯(cuò)碼的能力,但不能予以糾正。254.2.3信道編碼的基本原理例：A：天氣晴朗B：下雨4.2.3信道編碼的基本原理最小碼距dmin與檢錯(cuò)糾錯(cuò)能力滿足下列關(guān)系：1.在一個(gè)碼組內(nèi)最多能檢測(cè)e個(gè)誤碼，要求最小碼距dmin≥e+1；2.在一個(gè)碼組內(nèi)最多能糾正t個(gè)誤碼，要求最小碼距dmin≥2t+1；3.在一個(gè)碼組內(nèi)最多能糾正t個(gè)誤碼，同時(shí)要求能檢測(cè)e個(gè)(e≥t)誤碼，要求最小碼距dmin≥t+e+1。264.2.3信道編碼的基本原理最小碼距dmin與檢錯(cuò)糾錯(cuò)能4.2.4信道編碼RS碼RS碼即里德-所羅門碼。同時(shí)具有糾正隨機(jī)與突發(fā)差錯(cuò)的能力，且糾正突發(fā)差錯(cuò)的能力更強(qiáng)。是一種非二進(jìn)制的BCH碼，它是能夠糾正多個(gè)錯(cuò)誤的糾錯(cuò)碼。RS碼中，為糾正t個(gè)符號(hào)的誤碼，需要2t個(gè)監(jiān)督碼元。RS碼為（204，188，t=8），對(duì)應(yīng)的188個(gè)信息碼元，監(jiān)督碼元為16字節(jié)(開(kāi)銷字節(jié)段），可糾正的誤碼為8字節(jié)。RS碼特別適合于糾正突發(fā)錯(cuò)誤，如果與交織技術(shù)相結(jié)合，它糾正突發(fā)錯(cuò)誤的能力則會(huì)更強(qiáng)。274.2.4信道編碼RS碼274.2.4信道編碼交織技術(shù)交織技術(shù)就是把成串發(fā)生的誤碼分散，使長(zhǎng)串的比特差錯(cuò)變成短串的比特差錯(cuò)，從而可以用向前糾錯(cuò)碼對(duì)其進(jìn)行糾錯(cuò)?；驹恚涸趥魉椭?，先打亂原數(shù)碼的排列順序，在接收端再重新恢復(fù)數(shù)碼的排列順序，使在傳送過(guò)程中的突發(fā)性誤碼分散開(kāi)來(lái)，以利于實(shí)現(xiàn)糾正。交織不會(huì)增加信道的數(shù)據(jù)碼元，只是改變排序順序。交織原理示意圖284.2.4信道編碼交織技術(shù)交織原理2829294.2.4信道編碼卷積碼卷積碼又稱為內(nèi)碼、連環(huán)碼或者循環(huán)碼，是一種非分組碼。卷積碼的前后碼字或碼組之間有一定約束關(guān)系。通常適用于向前糾錯(cuò)，用于糾正隨機(jī)錯(cuò)誤?！癛S＋交積＋卷積編碼”也稱為級(jí)聯(lián)編碼。304.2.4信道編碼卷積碼304.2.4信道編碼ＴＣＭ網(wǎng)格編碼調(diào)制網(wǎng)格編碼調(diào)制（ＴＣＭ）是指將多電平、多相位調(diào)制技術(shù)與卷積糾錯(cuò)編碼技術(shù)相結(jié)合，采用歐式距離進(jìn)行信號(hào)空間分割，在一系列信號(hào)點(diǎn)之間引入依賴關(guān)系，僅對(duì)某些信號(hào)點(diǎn)序列允許可用，并模型化為格狀結(jié)構(gòu)。本質(zhì)是在頻帶受限的信號(hào)中，在不增加帶寬的前提下，將編碼技術(shù)與調(diào)制技術(shù)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降低誤碼率。在ＴＣＭ系統(tǒng)中，內(nèi)編碼采用卷積編碼。314.2.4信道編碼ＴＣＭ網(wǎng)格編碼調(diào)制31第4章數(shù)字電視傳輸技術(shù)第4章數(shù)字電視傳輸技術(shù)主要內(nèi)容4.1數(shù)字電視信號(hào)的基帶處理4.2數(shù)字電視信號(hào)的差錯(cuò)控制編碼4.3數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)數(shù)字電視衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)數(shù)字電視有線傳輸系統(tǒng)數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)33主要內(nèi)容4.1數(shù)字電視信號(hào)的基帶處理4.2數(shù)字電視信號(hào)的差4.1數(shù)字電視信號(hào)的基帶處理1.數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程2.常用的傳輸碼型3.擾碼344.1數(shù)字電視信號(hào)的基帶處理1.數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程24.1.1數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程第一，把各種信息用二進(jìn)制表示。包括字符編碼、PCM編碼、PAM編碼等。（信源編碼）第二，把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)。（碼型編碼）第四，基帶信號(hào)變成頻帶信號(hào)。（調(diào)制）第三，差錯(cuò)控制編碼。（信道編碼）將數(shù)字消息或模擬消息轉(zhuǎn)換成通信硬件能夠接受和易于傳輸?shù)男盘?hào)，共要經(jīng)過(guò)四個(gè)過(guò)程：354.1.1數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程第一，把各種信息用二進(jìn)4.1.1數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程數(shù)字信號(hào)：把經(jīng)過(guò)信源編碼后的語(yǔ)音信號(hào)用“0”和“1”，即高、低電平進(jìn)行表示的信號(hào)。沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)制，稱為數(shù)字基帶信號(hào)?；鶐盘?hào)含有豐富直流和低頻成分，不適合在信道中傳輸。要將基帶信號(hào)的碼元波形及碼元序列的格式進(jìn)行變換，轉(zhuǎn)換為適合信道傳輸?shù)拇a型。為了適應(yīng)信道的傳輸特性及接收端再生恢復(fù)數(shù)字信號(hào)的需要，選擇基帶傳輸碼型時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)原則：364.1.1數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程數(shù)字信號(hào)：把經(jīng)過(guò)信源編4.1.1數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程選擇系帶傳輸碼型的原則碼型應(yīng)不含直流分量，讓頻譜向中頻集中。應(yīng)易于從基帶信號(hào)中提取定時(shí)信號(hào)。所選的碼型應(yīng)使基帶信號(hào)具有內(nèi)在檢錯(cuò)能力。降低單個(gè)誤碼引起的誤碼擴(kuò)散。碼型變換設(shè)備應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。374.1.1數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程選擇系帶傳輸碼型的原則4.1.2常用的傳輸碼型1.單極性非歸零碼（NRZ）2.雙極性非歸零碼（NRZ）3.單極性歸零碼（RZ）4.雙極性歸零碼（RZ）5.數(shù)字雙相碼6.密勒碼7.交替極性碼（AMI碼）8.HDB3碼384.1.2常用的傳輸碼型1.單極性非歸零碼（NRZ）74.1.2常用的傳輸碼型2.雙極性非歸零碼（NRZ）“1”和“0”分別對(duì)應(yīng)正、負(fù)電平，沒(méi)有零電平。優(yōu)點(diǎn)：直流分量小。缺點(diǎn)：不易提取同步信息，特別是在長(zhǎng)0長(zhǎng)1串時(shí)。1.單極性非歸零碼（NRZ）高電平代表“1”，低電平代表“0”。缺點(diǎn)：直流分量不為零，不適合用于交流耦合的有線傳輸信道，只適合用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部或近距離的信息傳送。394.1.2常用的傳輸碼型2.雙極性非歸零碼（NRZ）“14.1.2常用的傳輸碼型4.雙極性歸零（RZ）碼傳送“1”碼時(shí)，發(fā)送一個(gè)寬度小于碼元持續(xù)時(shí)間的歸零脈沖；傳送“0”時(shí)不發(fā)送脈沖。優(yōu)點(diǎn)：比單極性非歸零碼容易提取時(shí)鐘信息。3.單極性歸零（RZ）碼傳送“1”碼時(shí)，發(fā)送一個(gè)寬度小于碼元持續(xù)時(shí)間的歸零脈沖；傳送“0”時(shí)不發(fā)送脈沖。優(yōu)點(diǎn)：比單極性非歸零碼容易提取時(shí)鐘信息。404.1.2常用的傳輸碼型4.雙極性歸零（RZ）碼4.1.2常用的傳輸碼型5.數(shù)字雙相碼數(shù)字雙相碼又稱為分相碼或曼徹斯特碼。每一位碼用兩個(gè)電平表示?！?”用“10”編碼，“0”用“01”編碼。優(yōu)點(diǎn)：1）每個(gè)碼元中心都存在電平跳變，易于提取定時(shí)信息。

2）正負(fù)電平各占一般，不存在直流分量。缺點(diǎn)：傳輸碼速加倍，所需頻帶加寬。適用于數(shù)字終端設(shè)備在短距離內(nèi)的傳輸。6.密勒碼凡是傳送“1”時(shí)在位周期中心都發(fā)生電平轉(zhuǎn)換。在傳送“0”時(shí)，如果緊接在“1”之后則電平不變；如果緊接在“0”后，則在位周期開(kāi)始的邊界上發(fā)生電平跳變。優(yōu)點(diǎn)：信號(hào)能量主要集中在1/2碼速以下的頻率范圍內(nèi)，直流分量很小，頻帶寬度為數(shù)字雙相碼的一半。414.1.2常用的傳輸碼型5.數(shù)字雙相碼數(shù)字雙相碼4.1.2常用的傳輸碼型7.交替極性（AMI）碼交替極性（AMI）碼又稱為交替?zhèn)魈?hào)反轉(zhuǎn)碼。此方式是單極性方式的變形，即把單極性方式中的“0”碼仍與零電平對(duì)應(yīng)，而“1”碼交替地用“1”或“-1”脈沖的歸零碼表示，稱為傳號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)如下：（1）在“1”、“0”碼不等概率情況下，也無(wú)直流成分，且零頻附近低頻分量小。（2）若AMI碼的極性交替規(guī)律被破壞，則可判斷此處有錯(cuò)，有一定糾錯(cuò)能力。此外，AMI碼還有編譯碼電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是一種基本的線路碼，得到廣泛使用。缺點(diǎn)：當(dāng)它用來(lái)獲取定時(shí)信息時(shí)，由于它可能出現(xiàn)長(zhǎng)的連0串，因而會(huì)造成提取定時(shí)信號(hào)的困難。424.1.2常用的傳輸碼型7.交替極性（AMI）碼4.1.2常用的傳輸碼型8.HDB3碼HDB3碼的全稱是三階高密度雙極性碼。編碼原理：先把信息代碼變成AMI碼，然后檢查AMI碼的連“0”串情況，當(dāng)無(wú)4個(gè)以上連“0”碼時(shí)，則這時(shí)的AMI碼就是HDB3碼。當(dāng)出現(xiàn)4個(gè)以上連0碼時(shí)，則將每4個(gè)連“0”小段的第4個(gè)“0”變換成與其前一個(gè)“非0”符號(hào)（+1或-1）相同的符號(hào)。

這個(gè)符號(hào)可能會(huì)破壞“極性交替反轉(zhuǎn)”的規(guī)律，成為破壞符號(hào)，用符號(hào)V表示。為保證V的記性交替，當(dāng)相鄰V符號(hào)間有偶數(shù)個(gè)“非0”符號(hào)時(shí)，將該小段的第1個(gè)“0”變換成+B或-B，B符號(hào)的記性與前一“非0”符號(hào)的相反。特點(diǎn)：保持AMI碼的優(yōu)點(diǎn)，還能使連“0”串減少到至多3個(gè)，有利于定時(shí)信號(hào)的恢復(fù)。434.1.2常用的傳輸碼型8.HDB3碼HDB3碼的全4.1.3擾碼擾碼技術(shù)——消除數(shù)據(jù)源的統(tǒng)計(jì)特性。使信號(hào)受到隨機(jī)化處理，變?yōu)閭坞S機(jī)序列，又稱為“數(shù)據(jù)隨機(jī)化”和“能量擴(kuò)散”處理。擾碼器的實(shí)現(xiàn)——采用偽隨機(jī)序列（m序列）進(jìn)行。作用：改善位定時(shí)的恢復(fù)質(zhì)量，使信號(hào)頻譜平滑，改善幀同步、自適應(yīng)同步和自適應(yīng)時(shí)域均衡等系統(tǒng)性能。目的：將二進(jìn)制碼變換成“0”、“1”近似等概率，以及前后獨(dú)立的隨機(jī)碼。444.1.3擾碼擾碼技術(shù)——消除數(shù)據(jù)源的統(tǒng)計(jì)特性。擾4.2數(shù)字電視信號(hào)的差錯(cuò)控制編碼1.差錯(cuò)控制方式2.信道編碼的分類3.信道編碼的基本原理4.信道編碼454.2數(shù)字電視信號(hào)的差錯(cuò)控制編碼1.差錯(cuò)控制方式144.2數(shù)字電視信號(hào)的差錯(cuò)控制編碼差錯(cuò)控制編碼

就是在信息序列上附加一些監(jiān)督碼元，利用這些冗余的碼元，使原來(lái)不規(guī)律的數(shù)字信號(hào)變?yōu)橛幸?guī)律的數(shù)字信號(hào)；譯碼時(shí)則利用這些規(guī)律性來(lái)判斷傳輸過(guò)程中是否發(fā)生錯(cuò)誤，或進(jìn)而糾正錯(cuò)誤。這種對(duì)數(shù)字電視信號(hào)進(jìn)行差錯(cuò)控制的編碼也稱為信道編碼。464.2數(shù)字電視信號(hào)的差錯(cuò)控制編碼差錯(cuò)控制編碼154.2.1差錯(cuò)控制方式差錯(cuò)

根據(jù)信道噪聲干擾性質(zhì)，可以把差錯(cuò)分為隨機(jī)錯(cuò)誤、突發(fā)錯(cuò)誤和混合錯(cuò)誤。隨機(jī)錯(cuò)誤，由信道中隨機(jī)噪聲的干擾引起，誤碼的發(fā)生是相互獨(dú)立的，不會(huì)連續(xù)成片地出現(xiàn)錯(cuò)誤，前后碼元之間是否發(fā)生錯(cuò)誤彼此無(wú)關(guān)。突發(fā)性錯(cuò)誤，位流中一個(gè)錯(cuò)誤的出現(xiàn)往往影響其他碼元的錯(cuò)誤，即錯(cuò)誤之間有相關(guān)性。由諸如光盤中的瑕疵、污跡，大氣中的電火花等突發(fā)噪聲干擾引起的，其特征是誤碼位置集中，會(huì)成群的出現(xiàn)?；旌襄e(cuò)誤，既包括隨機(jī)錯(cuò)誤又包括突發(fā)錯(cuò)誤，因而既會(huì)出現(xiàn)單個(gè)錯(cuò)誤，也會(huì)出現(xiàn)成片錯(cuò)誤。

發(fā)生以上三種錯(cuò)誤的信道分別稱為為隨機(jī)信道、突發(fā)信道和混合信道。對(duì)于不同的信道要采用不同的差錯(cuò)控制方式。474.2.1差錯(cuò)控制方式差錯(cuò)發(fā)生以上三種錯(cuò)誤的信道分差錯(cuò)控制包含檢錯(cuò)和糾錯(cuò)兩個(gè)方面。4.2.1差錯(cuò)控制方式向前糾錯(cuò)方式反饋方式差錯(cuò)控制方式包括檢錯(cuò)重發(fā)、反饋校驗(yàn)、混合糾錯(cuò)?；咎卣魇切诺谰幋a構(gòu)造簡(jiǎn)單，需要反饋信道。接收端的譯碼器根據(jù)碼的規(guī)律性自動(dòng)判斷、糾正錯(cuò)誤。優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)蜗騻鬏敚恍枰答仯m錯(cuò)迅速。缺點(diǎn)：構(gòu)造復(fù)雜，編碼效率低。48差錯(cuò)控制包含檢錯(cuò)和糾錯(cuò)兩個(gè)方面。4.2.1差錯(cuò)控制方式檢錯(cuò)重發(fā)方式（ARQ）：這種方式中，接收端發(fā)現(xiàn)誤碼后通過(guò)反饋信道請(qǐng)求發(fā)送端重發(fā)數(shù)據(jù)。因此，接收端需要有誤碼檢測(cè)和反饋信道。

特點(diǎn)——編碼效率比較高，只需少量的冗余碼（約5-20%）就能獲得極低的傳輸誤碼率；對(duì)信道的適應(yīng)能力強(qiáng)——必須有反饋信道，故不能用于單向傳輸系統(tǒng)和同播系統(tǒng)——控制規(guī)程和過(guò)程比較復(fù)雜——重發(fā)導(dǎo)致信道的有效利用率較低，通信的實(shí)時(shí)性較差——由于反饋重傳的隨機(jī)性，故不適于實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)4.2.1差錯(cuò)控制方式49檢錯(cuò)重發(fā)方式（ARQ）：特點(diǎn)4.2.1差錯(cuò)控制方式4.2.1差錯(cuò)控制方式前向糾錯(cuò)方式（FEC）：這種方式中，發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)包括信息碼元以及供接收端自動(dòng)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和糾正誤碼的監(jiān)督碼元。收端發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后自動(dòng)糾正。

特點(diǎn)——無(wú)需重發(fā)，解碼延遲固定，實(shí)時(shí)性好——無(wú)需反饋信道，能用于單向傳輸信道，特別適用于單點(diǎn)向多點(diǎn)同時(shí)傳送的方式——編碼效率較低，需較大的冗余度（通常約25-50%）,譯碼設(shè)備比較復(fù)雜——糾錯(cuò)碼須與信道特性相匹配，對(duì)信道變化的適應(yīng)性較差——若錯(cuò)誤超出糾錯(cuò)碼糾錯(cuò)能力,只好將其拋棄504.2.1差錯(cuò)控制方式前向糾錯(cuò)方式（FEC）：特點(diǎn)按信息碼元和監(jiān)督碼元之間的檢驗(yàn)關(guān)系線性碼和非線性碼。線性碼：信息碼元和監(jiān)督碼元之間的關(guān)系為線性關(guān)系，編碼規(guī)則可以用線性方程組表示。目前多用線性碼。可分為分組碼和卷積碼。分組碼：碼組中的監(jiān)督碼元僅與本碼組的信息碼元有關(guān)，而與其他碼組的信息碼元無(wú)關(guān)。卷積碼:碼組中的監(jiān)督碼元不僅與本碼組的信息碼元有關(guān)，還和與本碼組相鄰的前若干碼組的信息碼元也有約束關(guān)系。檢錯(cuò)碼、糾錯(cuò)碼、糾正刪除錯(cuò)誤的糾刪碼檢錯(cuò)碼只能用于檢測(cè)誤碼，無(wú)法糾正。糾錯(cuò)碼可檢測(cè)誤碼并能糾正誤碼。糾刪碼就有檢錯(cuò)和糾錯(cuò)功能，且當(dāng)誤碼超過(guò)糾正范圍時(shí)可將無(wú)法糾正的誤碼刪除。數(shù)字電視中通常采用糾錯(cuò)碼。按信道編碼的不同功能按信息碼元和監(jiān)督碼元之間的約束方式4.2.2信道編碼的分類除此之外，還可按照信息碼元編碼后的形式糾正錯(cuò)誤的類型編碼所采用的數(shù)學(xué)方法碼元的取值等方面進(jìn)行分類。信道編碼的分類方法51按信息碼元和監(jiān)督碼元之間的檢驗(yàn)關(guān)系線性碼和非線性碼?？煞譃榉?.2.3信道編碼的基本原理信道編碼的基本思想：在被傳送的信息碼元中附加一些監(jiān)督碼元，在兩者之間建立某種校驗(yàn)關(guān)系，當(dāng)這種校驗(yàn)關(guān)系在傳輸中遇到干擾而受到破壞時(shí)，就可以發(fā)現(xiàn)甚至糾正錯(cuò)誤。這種檢錯(cuò)與糾錯(cuò)的能力是用信息的冗余度來(lái)?yè)Q取的。要糾正的誤碼越多，監(jiān)督碼元的個(gè)數(shù)越多，冗余度越大。524.2.3信道編碼的基本原理信道編碼的基本思想：21相關(guān)概念：碼長(zhǎng)：碼字中碼元的數(shù)目，用n表示。碼重：指碼字中非“0”碼元的數(shù)目，記作W。例：碼字10011，碼長(zhǎng)n=5，W=3。碼距：兩個(gè)等長(zhǎng)碼字對(duì)應(yīng)位不同的數(shù)目，記作d。例：110110與101011之間的碼距d=44.2.3信道編碼的基本原理53相關(guān)概念：4.2.3信道編碼的基本原理224.2.3信道編碼的基本原理信息碼元與監(jiān)督碼元：信息碼元是發(fā)送端由信源編碼給出的信息數(shù)據(jù)，用k表示。監(jiān)督碼元又稱校驗(yàn)碼元，是為了檢錯(cuò)、糾錯(cuò)而在信道編碼中附加的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，通常用r表示。對(duì)k個(gè)信息碼元的碼組附加r個(gè)監(jiān)督碼元，組成總碼元數(shù)為n=k+r的碼組。經(jīng)過(guò)分組編碼后的碼稱為（ｎ，ｋ）碼，表示總長(zhǎng)度為ｎ位，其中信息碼長(zhǎng)為ｋ位，監(jiān)督碼長(zhǎng)為ｒ＝ｎ－ｋ。544.2.3信道編碼的基本原理信息碼元與監(jiān)督碼元：234.2.3信道編碼的基本原理許用碼字與禁用碼字：信道編碼后總碼長(zhǎng)為n，總的碼字為2n個(gè)。其中，發(fā)送的信息碼字有2k個(gè)，稱之為許用碼字，其余的(2n-2k)個(gè)碼字不予傳送，稱之為禁用碼字。糾錯(cuò)編碼的任務(wù)就是從2n個(gè)總碼字中按照某種規(guī)則選擇出2k種許用碼字。編碼效率為信息碼元數(shù)目與總碼元數(shù)目之比：