導(dǎo)語(yǔ)：深究數(shù)字電視信號(hào)傳輸體系建模以及仿真一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1.數(shù)字電視介紹

在數(shù)字電視的概念提出以前，高清晰度電視的開發(fā)是以模擬電視技術(shù)為基礎(chǔ)的。數(shù)字電視的開發(fā)工作始于1980年代末期，當(dāng)時(shí)集成電路技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得將高清晰圖象和高保真音響以數(shù)字技術(shù)壓縮進(jìn)單一模擬電視頻道成為可能。

在有限帶寬內(nèi)傳輸高清晰度電視對(duì)視頻、音頻壓縮編碼和信道編碼都提出了更高的要求，而且在地面?zhèn)鬏數(shù)那闆r下無(wú)線環(huán)境的各種衰落和干擾也不可避免，同時(shí)考慮到移動(dòng)環(huán)境下的接收需求，在新一代的地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)中必需引入無(wú)線通信的最新技術(shù)。數(shù)字電視廣播和現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)的結(jié)合，使得傳統(tǒng)的電視傳媒得以在通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上新生。

我們?cè)跀?shù)字電視傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了cadence公司的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)與仿真軟件spw(signalprocessingworksystem)。在大型系統(tǒng)設(shè)計(jì)中只有實(shí)現(xiàn)算法和系統(tǒng)級(jí)的優(yōu)化，才能對(duì)系統(tǒng)性能有極大的提升，因?yàn)樗鹊讓觾?yōu)化具有更大的優(yōu)化空間。

2.理想系統(tǒng)仿真

數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)涉及調(diào)制、編碼、發(fā)送和接收、解碼、解調(diào)諸多子系統(tǒng)，但信道的建模對(duì)系統(tǒng)性能具有重要意義。在設(shè)計(jì)方法學(xué)上，可先考慮建立信道噪聲和干擾不存在的理想傳輸信道，即著重調(diào)制、解調(diào)、編碼與解碼系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。若以信號(hào)幀為基本信息單元，信號(hào)幀的同步頭采用沃爾斯(walsh)編碼的偽隨機(jī)序列，數(shù)據(jù)體采用多載波調(diào)制(ofdm)信號(hào)且由保護(hù)間隔(guardinterval)和離散傅里葉變換（dft）模塊構(gòu)成。

用spw可以方便地調(diào)整參數(shù)及替換相關(guān)的模塊，以便系統(tǒng)的總體性能最佳。對(duì)調(diào)制方式、糾錯(cuò)外碼、時(shí)域和頻域的交織編碼、糾錯(cuò)內(nèi)碼的描述如信號(hào)流程圖如圖1所示。相應(yīng)的接收過(guò)程是解碼、解交織、解調(diào)制的過(guò)程，選用何種模式及選用什么參數(shù)只需在設(shè)計(jì)中簡(jiǎn)單地修改即可，不斷調(diào)整參數(shù)和模塊可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總體性能的最優(yōu)化。

在調(diào)制和編碼過(guò)程中提供了若干種可選的模式，如外碼選用高數(shù)據(jù)率的rs(208,200)或高保護(hù)率的rs(208,188)等。這主要是為了對(duì)不同的數(shù)據(jù)提供不同的優(yōu)先級(jí)和保護(hù)級(jí)別，達(dá)到分層傳輸?shù)哪康摹＠硐胂到y(tǒng)仿真只對(duì)成幀、分幀、編碼和調(diào)制驗(yàn)證其可行性。仿真分兩部分：1)信號(hào)源用給定數(shù)據(jù)碼流，以在接收端得到源碼流為仿真正確的標(biāo)準(zhǔn)。2)信號(hào)源為一幀圖象，在接收端解碼后恢復(fù)此圖象，這是一個(gè)直觀正確的結(jié)果。

3．高斯白噪聲（awgn）和多徑性能研究。

因多徑建模和信道估計(jì)算法相對(duì)較為復(fù)雜，故仿真較耗時(shí)。除了參數(shù)仿真，還做了mpeg2碼流的仿真。

對(duì)應(yīng)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)mpath_b信道模型，與本系統(tǒng)根據(jù)接收信號(hào)作出的信道估計(jì)結(jié)果作對(duì)比。可以看出這兩者是非常匹配的。

4．系統(tǒng)同步性能仿真。

設(shè)計(jì)包括transmitter、codeacquisition、str、afc、fft和channelestimation等部分，完整地實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)同步功能。

time(ms)域示出的是實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間(與仿真時(shí)間不同)，下面各域表示頻率偏移、時(shí)間偏移以及設(shè)計(jì)系統(tǒng)同步電路估計(jì)出來(lái)的頻偏和時(shí)偏，右半部分的域表示了信道估計(jì)之前和之后對(duì)應(yīng)的星座圖。從仿真可以得到整個(gè)碼同步捕獲時(shí)間僅僅需要5ms,這比同類系統(tǒng)的同步時(shí)間大大縮短，且時(shí)偏和頻偏的糾正都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

5．分層傳輸性能仿真

本系統(tǒng)中hdtv和sdtv以復(fù)合信號(hào)的形式傳輸。該復(fù)合信號(hào)由基本信號(hào)和增強(qiáng)信號(hào)兩部分組成并且分別以不同的優(yōu)先級(jí)別傳送，基本信號(hào)和增強(qiáng)信號(hào)一起可以產(chǎn)生hdtv信號(hào)，僅用基本信號(hào)可以產(chǎn)生sdtv信號(hào)。這種方法的效率稍低于只傳送hdtv信號(hào)，但是sdtv信號(hào)的抗干擾能力比hdtv大大提高，特別適合于移動(dòng)接收環(huán)境。具體實(shí)現(xiàn)中對(duì)基本信號(hào)（basesignal）采用高保護(hù)級(jí)，而對(duì)增強(qiáng)信號(hào)(enhancedsignal)采用一般保護(hù)級(jí)，這樣可以實(shí)現(xiàn)sdtv和hdtv電視信號(hào)的分層傳輸。仿真時(shí)給出兩組信號(hào)源，將hdtv和sdtv以復(fù)合信號(hào)的形式進(jìn)行傳輸，對(duì)應(yīng)于不同的調(diào)制方式。仿真結(jié)果表明系統(tǒng)在信噪比很高(如22db)時(shí)能夠接收到高清晰度的電視信號(hào)，信噪比下降以后(如10db)由于高保護(hù)級(jí)的信號(hào)仍然能夠被接收，所以用戶還可以接收標(biāo)準(zhǔn)清晰度的數(shù)字電視信號(hào)，甚至當(dāng)信噪比已經(jīng)無(wú)法忍受時(shí)仍然能夠收聽到高保真的聲音。

綜上所述，采用spw軟件進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)與仿真可以讓設(shè)計(jì)者把主要的精力放在系統(tǒng)的算法實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化上面，而不必過(guò)多地考慮具體硬件實(shí)現(xiàn)。當(dāng)這些系統(tǒng)級(jí)仿真都全部完成以后，我們可以采用cadence的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)hds、verilog仿真軟件verilog-xl和nc-verilog、spw和verilog描述的接口協(xié)同仿真軟件等把spw中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為verilog語(yǔ)言硬件描述，之后再用fpga實(shí)現(xiàn)、pcb布板進(jìn)行驗(yàn)證。最后把完整的設(shè)計(jì)做成asic。