GB/T 17700-1999
基本信息
标准号:
GB/T 17700-1999
中文名称:卫星数字电视广播信道编码和调制标准
标准类别:国家标准(GB)
标准状态:现行
发布日期:1999-03-02
实施日期:1999-10-01
出版语种:简体中文
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下载大小:KB
标准分类号
标准ICS号:电信、音频和视频技术>>33.160音频、视频和视听工程
中标分类号:通信、广播>>广播、电视网>>M63节目传输
关联标准
采标情况:eqv ITU-R BO.1211
出版信息
出版社:中国标准出版社
页数:平装16开, 页数:19, 字数:35千字
标准价格:13.0 元
相关单位信息
首发日期:1999-03-23
复审日期:2004-10-14
起草单位:国家广播电影电视总局标准化规划研究所
归口单位:全国广播电视标准化技术委员会
发布部门:国家质量技术监督局
主管部门:国家广播电影电视总局
标准简介
本标准规定了在固定卫星业务(FSS)和广播卫星业务(BBS)波段(11/12GHz)中,用于卫星数字多路节目电视/高清晰度电视业务一次和二次分配的调制和信道编码系统。本标准适用于固定卫星业务(FSS)和广播卫星业务(BBS)波段(11/12GHz)中,卫星数字多路节目电视/高清晰度电视业务一次和二次分配,本标准也适用于C波段(4/6GHz)的固定卫星业务中的相应业务。 GB/T 17700-1999 卫星数字电视广播信道编码和调制标准 GB/T17700-1999 标准下载解压密码:www.bzxz.net
标准内容
GB/T17700-1999
为使在固定卫星业务(FSS)和广播卫星业务(BSS)波段中,用于卫星数字多路节目TV/HDTV业务一次和二次分配的调制和信道编码系统(本标准中简称“系统”)实现标准化,特制定本标准。本标准描述了在固定卫星业务(FSS)和广播卫星业务(BSS)波段(11/12GHz)中,用于卫星数字多路节目TV/HDTV业务一次和二次分配的调制和信道编码系统。本标准也适用于C波段(4/6GHz)的固定卫星业务(FSS)中的相应业务。本标准等效采用ITU-RBO.1211建议书《用于11/12GHz卫星业务中的电视、声音和数据业务的数字多节目发射系统》。本标准与等效采用的IRU-RBO.1211建议书的差异:1)根据我国的应用情况,使用范围扩展用于C波段(4/6GHz)固定卫星业务中的相应的业务;2)增加了在特定的条件下系统使用BPSK调制方式。系统不仅可为消费级综合解码接收机提供直接到户(DTH)的业务;而且可以通过重新调制,用于卫星共用天线电视系统(SMATV)和有线电视前端(参见EST-300429电视、声音和数据业务的数字广播系统;有线系统的顿结构、信道编码及其调制)。系统使用四相相移键控(QPSK)调制方式和基于卷积码及截短RS码级联的误码保护方式(在特定的条件下,系统可考虑采用BPSK调制,有关内容见附录E)。系统适用于不同带宽的卫星转发器。系统使用包复用的同步传输结构,与基于MPEG-2编码的电视业务兼容(ISO/IECDIS13818-1)。利用复用的灵活性可将传输容量用于不同的业务结构,包括电视、声音和数据业务。所有业务都在单一的数字载波上时分复用。
本标准概述了卫星数字电视传输系统,规范了数字调制信号,以此保证设备之间的兼容性,这是通过在调制器一端详细描述信号处理的原则来实现的。在接收端可以有多种不同的实现方法。但是仍有必要参考本标准中涉及接收的有关内容。本标准为满足业务的质量要求,定义了系统的性能指标及其特征。
本标准的附录A、附录B为标准的附录,附录C、附录D、附录E为提示的附录。本标谁由中华人民共和国原广播电影电视部提出。本标准由国家广播电影电视总局标准化规划研究所归口。本标准起草单位:国家广播电影电视总局标准化规划研究所、四川长虹电子集团公司。本标准起草人:杜百川、施正平、任仪、杨庆华、巍学明。158
GB/T 17700—-1999
ITU 前喜
ITU(国际电信联盟)无线电通信全会考虑到:1)数字源编码技术已经发展到一个成熟的水平,即在采用与传输容量相适应的比特速率的条件下,与常规的模拟技术相比,数字技术在视频和声音质量方面更具优势;2)数字复用技术可以更灵活地动态分配每一个节目组成部分(视频、声音和数据)的总数据速率,从而可以改变同一个复用码流中的节目数,适应多媒体业务的需要;3)数字传输技术可提供更好的频谱利用率【例如,包括相应的误码保护在内,从25Mbit/s到50Mbit/s的数据率,都可满足世界无线电行政大会指配的广播卫星规划(日内瓦,1977)(WARCBS-77)>并提供较高的功率效率。同常规的模拟技术相比,还能对特定的卫星带宽和功率资源进行灵活的配置;4)同模拟发射相比,数字发射需要的抗于扰保护较少,从而提高频谱的利用率;5)大规模数字集成电路的使用有可能在规模化生产的情况下提供较低的设备价格;6)新的数字多节目电视系统可用于现有的11/12GHz波段卫星信道;7)作为世界范围的标准,ITU-R在以下几方面已经进行了广泛的研究:一卫星数字电视广播系统的需求,一综合业务数字广播(ISDB)的概念,包括数据业务和业务信息的传送,一一用于条件接收的通用加扰技术,一与不同传输媒介最大可能的通用性,例如卫星、卫星共用天线电视系统、地面发射机和电缆,一实现通用综合电视接收机这一概念的可能性,这种接收机应是在全世界范围内以可接受价格向公众提供,
—一将来向高清晰度电视兼容转化的可能性,一满足上述需求的各种技术建议的能力,一一各种系统方案的计算机模拟以及实验室和现场评估;8)卫星数字多节目业务已在一些国家开展,并且其他许多国家计划从1995年起开始这一业务,9)卫星数字多节目电视系统目前正在世界许多地方发展,欧洲以外的主管部门仍在研究和考虑采用相关的标准,并向 ITU-R递交文稿;10)已经有150多个实体,包括设备制造商、广播公司、网络运营者和有关主管部门在发展欧洲的数字电视广播(DVB)业务的谅解备忘录上签字;11)DVB项目已经一致同意在11/12GHz频段进行卫星传输的通用系统建议(称为DVB-S系统),这个建议成为一个欧洲电信标准(ETS);12)DVB-S系统包含如下部分,从1995年起一直在进行消费类接收机的开发;依据国际标准草案ISO/IEC13818的图像和声音编码,传送复用,业务信息系统;一数据业务传送,通用加扰系统,与外部设备的通用接口;13)DVB-S系统与DVB-C系统(线缆分配)、DVB-CS系统(卫星共用天线分配系统)和正在发展的DVB-T(地面广播)系统有最大的通用性(包括源缩码、复用和里德-所罗门(Reed-Solomon)外编码)。
GB/T17700--1999
附录1规定的DVB-S顿结构、信道编码和调制方式应该作为世界范围的标准,用于实现11/12GHz1
下行链路频段的卫星数字多节目电视业务。注1为配合本建议书,成立了特别报告组。该组一直致力于制定一个世界范围的11/12GHz频段数字多节目卫星发射系统,用于电视、声音、数据业务的广播。为了实现这个世界范围的标准,该特别报告组将对DVB-S系统和其他已有的数字多节目卫星发射系统同时进行研究。160
1范围
中华人民共和国国家标准
卫星数字电视广播
信道编码和调制标准
Channel coding and modulation standard forDigital Video Broadcasting-Satellite(DVB-S)GB/T 17700—1999
eqv ITU-R BO. 1211
本标准规定了在固定卫星业务(FSS)和广播卫星业务(BBS)波段(11/12GHz)中,用于卫星数字多路节目电视/高清晰度电视业务一次和二次分配的调制和信道编码系统(简称“系统”)。本标准适用于固定卫星业务(FSS)和广播卫星业务(BBS)波段(11/12GHz)中,卫星数字多路节目电视/高清晰度电视业务一次和二次分配,本标准也适用于C波段(4/6GHz)的固定卫星业务中的相应业务。
2引用标准
下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效,所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。ISO/IECDIS13818-1:1994运动图像和相关声音编码3符号和缩略语
3.1符号
在本标准中,使用了如下的符号:a
Ea/N。
滚降系数
载噪比
载波干扰比
卷积码自由距离
每个可用比特能量和两倍噪声功率谱密度的比率奈奎斯特频率
卷积码生成器
RS码生成多项式
交织深度(字节)
调制信号的同相位和正交相位分量交织器的分支序号
卷积码约束长度
卷积交织器分支深度(j=1M=N/I)误码保护懒长度(字节)
RS码域生成多项式
国家质量技术监督局1999-03-23批准1999-10-01实施
带内纹波(dB)
GB/T17700--1999
相应于调制信号的双边奈奎斯特带宽的符号率由MPEG-2传输复用器输出的可用比特率RS外码编码器输出的比特率
在RS误码保护数据包中能被纠正的字节数符号周期
编码率为1/2的卷积编码后形成的两路比特流3.2缩略语
本标准中,使用了如下的缩略语:AWGN
加性高斯白噪声
比特误码率
二相相移键控
广播卫星业务
直接到户
数字视频广播
卫星数字视频广播
频分复用
前向纠错
先进先出移位寄存器
有限冲激响应
固定卫星业务
十六进制脚注
高清晰度电视
输人复用器-滤波器
综合解码接收机
运动图像专家组
最高有效位
输出回退
八进制脚注
输出复用器-滤波器
准同步数字序列
相移键控
伪随机二进制序列
准无误码
四相相移键控
随机序列
里德-所罗门码
SMATV卫星共用天线电视
时分复用
行波管放大器
4传输系统
4.1系统定义
GB/T 177001999
系统定义了从MPEC-2(见ISO/IECDIS13818-1)复用器输出到卫星传输通道的特性,能对电视基带信号进行适配处理的设备功能模块。对数据流的处理包括如下几部分(见图1):一传送复用适配和用于能量扩散的随机化处理;外编码(即RS编码);
卷积交织;
—一内编码(即收缩卷积编码);一调制前的基带成形处理;
调制。
系统功能描述由附录B(标准的附录)给出。由于通过卫星进行DTH业务(直接到户)特别受到功率限制的影响,因此抗噪声和抗干扰性能是系统设计的主要目标,而频带利用率则次之。为达到较高的功率效率而又对频谱利用率没有过多的影响,系统使用QPSK调制方式以及级联的卷积码和RS码。卷积码可以灵活地进行设置,这样可以在给定的卫星转发器带宽内使系统性能达到最优化(参见附录C(提示的附录))。本系统适用于单转发器单载波时分复用方式,也可用于多载波频分复用的方式。系统直接兼容MPEG-2编码电视信号,调制解调器传输同步于MPEG-2复用传送包。如果接收到的信号高于C/N和C/I门限,那么系统采用的前向纠错(FEC)技术可提供准无误码(QEF)质量指标,即在个小时的传输时间里未校正的错误少于1个,相当于在MPEG-2解复用器的输人处的比特误码率(BER)=10-10~10-11视频编码器
音频编码器
【数据编码器
用器了
WPEG-2源编码和复用
4.2卫星转发器特性的适配
RS(204188)
卷积编码
卫星信道适配器
系统功能框图
调制器
到卫屋射
额信道
多路数字电视节目的传输将使用固定卫星业务(FSS)和广播卫星业务(BSS)波段。转发器带宽的选择取决于所用的卫星和业务所需的码率符号速率应与所给定的转发器特性匹配。附录C给出了基于计算机模拟的假想卫星链路特性,其中没有考虑干扰的影响。
4.3接口
本标准定义的系统界定于表1给出的接口。163
发送端
接收设备
4.4信道编码
GB/T 17700-1999
系统接口
接口类型
MPEG-2传送复用流
70/140 MHz 中频
MPEG-2传送复用流
4.4.1.传送复用适配和能量扩散随机化处理连
来自MPEG-2复用器
去射频设备
去 MPEG-2解复用器
来自射频部件(室内单元)
在MPEG-2传送复用器(见ISO/IECDIS13818-1)后,系统输入码流组成固定长度的数据包(见图3)。MPEG-2传送复用包总长度为188个字节。它包括一个同步字节(即47HEx)。发送端的处理顺序总是从同步字节(即01000111)的最高有效位(即0)开始。为了符合ITU的无线电规则并保证有恰当的二进制转换,从MPEG-2复用器来的输人数据将按照图2进行随机化处理。
伪随机二进制序列(PRBS)生成多项式为:1+X14 + X15
在每8个传送包的开始处将PRBS寄存器进行初始化,即将序列“100101010000000”装入PRBS寄存器,如图2所示。为了向解扰器提供一个初始化信号,将每组8个传送包中的第一个传送包的MPEG-2同步字节由47HEx逐比特取反转换为B8HEX。以上处理过程称为传送复用适配。PRBS生成器输出的第一个比特加到被取反的MPEG-2同步字节(即B8HEx)后面的第-个字节的第一位(即MSB)上。为实现其他传送包的同步,在后续的7个传送包的MPEG-2同步字节期间,PRBS继续工作,但无输出,使这些字节不被加扰。这样,PRBS序列的周期应是1503个字节。当调制器无输人比特流时随机化处理仍要进行,而且当输入比特流与MPEG-2传送流格式(即1个同步字节十187个字节数据包)不兼容时,该处理也要进行。这就避免了调制器发射未经调制的载波。初始化序列
12314156789101112131415
00000011..
异或门
异或门
随机化/去随机化数据输出
未随机化/随机化的数据输人
数据输人(MSB在先):101111000×××|×××××..!PRBS 序列
4.4.2外码(RS),交织和成顿
000100011..
图2随机化/去随机化原理图
顿结构基于输人的数据包结构(见图3(a))图3(b)所示的每一个已随机化传送包(188bytes)都用截短的RS(204,188,T=8)编码生成一个误码保护数据包(见图3(c)),RS(204,188,T=8)是由原始的RS(255,239,T=8)截短而得到的。数据包同步字节,不论是未反转的(即47HEx)还是已经逐比特取反的(即B8HEx),也都要进行RS编码处理。码生成多项式:g()(+)(()(+15)这里02HEx域生成多项式:()=++3++1
GB/T 17700—1999
截短的RS码可以通过在(255,239)编码器输人的信息字节之前加51个全为零的字节的方法来实现。在RS编码过程完成后,这些空字节将被去掉。如图4所示,将对每个误码保护数据包(见图3(c))进行深度为I一12的卷积交织处理,其结果是生成一个交织顿(见图3(d))。
卷积交织处理深度为1一121。交织顿由相互交选的误码保护数据包组成并且界定于已取反或没有取反的MPEG-2同步字节(借此保持204字节的周期)。交织器由12个分支构成,由输人开关周期地把输人字节流接人各路输人。每一路是深度为(MXj)个单元的先人先出(FIFO)移位寄存器,(这里M=17=N/I,N=204=误码保护頔长度,I一12=交织深度,j一分支号)。每个FIFO单元大小为一个字节,并且输人与输出的开关应同步。为实现同步,同步字节和逐比特取反的同步字节总是经过交织器的“0\分支(相应于零延时)。注:原理上,去交织器和交织器类似,但是分支号是相反的(即j二0对应于最大的延时)。去交织器的同步可由将第一个识别到的同步字节输出到“0”号分支来实现Sync
1字节
187字节
(a)MPEG-2传送复用包
PRBS周期=1503字节
Sync n
187字节
187字节
187字节
(b)随机化后的传送包:同步字节和随机化序列R204字节
187字节
187字节
RS(204,188,8)
(c)里德-所罗门RS(204,188T=8)误码保护数据包Synci
Sync n
203字节
Sync n
203字节
(d)交织慎;交织深度1=12字节Syncl
Syncl一没有随机化的逐比特取反同步字节Sync n=没有随机化的同步字节,n—2.3..,8图3顿结构
1)卷积交织处理是基于与Ramsey类型方法相兼容的FORNEY方法·参见IEEETrans.Comm.Tech.,COM19,pp.772-781,(October1971)Farney,G.D.“用于带规突发干扰信道的纠错编码”。165
每个位暨
个字节
同步字分支
17×11
FIFO位称赛存器
GB/T17700-1999
每个位置
一个字节免费标准下载网bzxz
交织器【12
图4卷积交织器和去交织器示意图4.4.3内码(卷积)
同步字分支
去交织器I=12
系统允许使用一系列基于约束长度K=7、编码率为1/2的卷积码的收缩卷积码,对于给定的业务或数据速率,通过选择合适的编码率可以达到最合适的误码保护水平。系统允许使用编码比率为1/2、2/3、3/4、5/6和7/8的卷积码。表2给出了可用的收缩卷积码的定义。参考图5。注:在接收机端,每一种编码比率和收缩配置都要进行尝试,直到锁定信号为止。在解调器中π相位不定性可通过对界定交织颤的MPEG-2同步字节进行识别来解决。表2收缩码定义
171ocT
1330cT
注:1一传输比特
0一非传输比特
基带成形和调制
I-XiYY
Q-YiX,Y
编码比率
I=XiY2
d free
X:10101
Y:11010
Q-YIX,Xs
X: 1000101
Y:1111010
I=XiYYY
Q-YY,X,X,
ditree
系统使用传统的绝对映射(不进行差分编码)格雷码QPSK调制。使用图5所示的信号空间比特映射。
注:在特定的条件下,系统可考虑采用BPSK调制,有关内容见录E(提示的附录)在调制之前,I和Q信号(在数学上由一系列狄拉克函数表示,被此间隔为符号周期Ts=1/Rs)将进行平方根升余弦滚降滤波。滚降系数α为0.35。166
申行比特流
编码器
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基带成形
QPSK星座图
基带平方根升余弦滚降滤波器具有下式定义的理论函数:H(f)=1,当 f)f(1 α)
调制器
,当 f(1α)≤IfI≤fn(+α)
H(f) =0,当 IfI ≥>f(1+α)
=磐,即奈奎斯特频率;
其中:fn=
α是滚降系数,
调制器输出端的信号频谱样板图由附录A(标准的附录)给出。5误码性能要求
在中频(1F)环路的调制解调器必须满足由表3给出的BER与Er/N。之间的性能要求。卫星系统性能的代表性数值由附录D(提示的附录)中给出。表3系统的中频环路性能
内码编码率
RS译码后达到QEF,维特比译
码后BER=2×10-4所需的Eb/N。
Eb/N。的值对应于RS编码前的可用比特率,并包括一个0.8dB的调制解调器实施裕量和由于外码导致的噪声带宽的增加(10lg188/2040.36dB)。准无误码(QEF)意味着每小时少于一个未校正的误码,即在MPEG-2解复用器的输人端达到BER为10-10~10-11
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附录A
(标准的附录)
调制器输出端信号频谱
图A1给出调制器输出端的信号频谱模板。图A2给出奈奎斯特调制滤波器硬件实现的群时延模板。图A1也表示了在4.5条中定义的奈奎斯特调制滤波器的一种可能的硬件实现模板。图A1和图A2中点A到点S由表A1定义。滤波器频率响应的模板是根据输人为理想的狄拉克(Diracdelta)信号的假设,其间隔为符号周期Ts=1/Rs=1/2f,如果输人信号为矩形,还要对滤波器响应进行适当的x/sinx校正。
群时延×f
基带频率域中调制器输出的信号频谱模板G
图A2调制滤波器群时延模板
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表A1图A1和A2中点的定义
相对功率(dB)
—11. 00
附录B
(标准的附录)
系统方案描述
调制器和解调器完成的功能如图B1所示。由于调制器和解调器框图相似,只对解调器进行描述如下:群时延
一中频接口和QPSK解调器:该单元完成正交相于解调和模数转换,向内码译码器提供软判决”I、Q信息。
匹配滤波器:该单元根据滚降因子对脉冲波形进行反升余弦脉冲成形滤波。使用有限脉冲响应(FIR)数字滤波器可以对综合解码接收机(IRD)中的通道线性失真进行均衡。载波/时钟恢复单元:该单元用于恢复解调器同步。在解调器的整个C/N范围内失锁产生的可能性应当很低。
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