國標之窗

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國標優勢簡述

中國DTMB標准的後發優勢明顯,最重要的優勢在于DTMB國標擁有完整的自主知識産權且由國家持有。同時,我國第一代DTMB標准就具備了頻譜效率高、覆蓋範圍大、移動性能好、捕獲信號快等特性。

DTMB國標采用了先進的時域同步正交頻分複用(TDS-OFDM)調制技術,完全不同于DVB-T和ISDB-T的C-OFDM制式;同時在信號幀結構、前向糾錯技術等方面的自主創新,使得中國的DTMB具有比其他三個標准更優越的性能。DTMB的技術優勢主要體現在如下九個方面:

1) OFDM 调制时域同步技术

在OFDM系统中,同步设置是最重要的一环,也是DTMB系统中的最大亮点。在欧洲 DVB-T的C-OFDM中,系统同步是通过在频域OFDM符号中插入导频实现的,即采用频域同步技术。而我国的 TDS-OFDM将PN序列填充传统OFDM的保护间隔作为帧头,因帧头的内容是已知的,并可在接收端被去除,因此从抗符号间干扰(ISI)的角度说,它等同于零填充的保护间隔。同时,PN序列还被作为同步序列,用于实现同步。另外,在接收端,还可对PN序列作信道估计,估算出无线信道的时域冲击响应。

2) OFDM 调制保护间隔的新定义

    保护间隔用于抗多径干扰,其长度一般大于传输多径信号的时延。C-OFDM采用循环前缀填充的保护间隔,而DTMB创新定义了以PN序列为保护间隔的OFDM符号(简称TDS-OFDM),其保护间隔中填充的 PN 序列起到如下的重要作用:

(1)作为OFDM 调制的保护间隔。PN序列在接收端是已知的,进而可被去除,因而理论上等同于零填充的保护间隔。

(2)用于系統同步。PN序列作爲同步序列,被用于實現系統幀同步、頻率同步、時間同步等。

(3)用于信道估計和跟蹤相位噪聲。在接收端可用該PN序列通過相關計算獲得對于無線信道的時域沖擊響應的估計,以及抑制相位噪聲。

簡言之,由于TDS-OFDM把PN序列放在保護間隔中,既作爲幀同步,又作爲OFDM的保護間隔。因此,TDS-OFDM的保護間隔作用要優于C-OFDM。

3) 与绝对时间同步的分层帧结构

    国标DTMB采用独特的、与绝对时间同步的分层帧结构,可在物理层为单频网提供与TS流对应的秒同步时钟,便于单频组网;可配合按日历日为周期的广播节目表进行定时接收;有利于未来系统的功能扩展,如双向交互和定位等功能;还有助于手持便携接收机的省电控制。这是一个重要的特性,适应未来数字电视广播系统的应用需求,且能够在物理层进行相关设计,使系统更加安全、可靠。 

4)頻譜效率高

    我国的TDS-OFDM把时间的保护间隔同时用于传输信道估计信号,而欧洲DVB-T C-OFDM要将10%左右的子载波传送用于同步和信道估计等的导频信号,同时还存在循环前缀的保护间隔,因此国标DTMB系统的频谱效率可能比欧标DVB-T系统约提高10%。

5) 抗多径干扰能力强

    与ATSC单载波系统相比,DTMB系统具有抗多径干扰的能力,抗多径的大小取决其保护间隔的长度。由于DTMB国标已知的时间保护间隔的特征,在给定信道特性的情况下,PN序列在接收端的信号可以直接算出,并去除。去掉PN序列后的OFDM信号与时间保护间隔为零值填充的OFDM信号等价,而时间保护间隔为零值填充的OFDM与时间保护间隔为周期延拓的OFDM在同样信道下的性能是等价的。同时,在多径延迟超过时间保护间隔的情况下,国标DTMB仍能工作。TDS-OFDM还可把几个OFDM帧的PN序列联合处理,使抗多径干扰的延时长度不受保护间隔长度的限制,而传统的OFDM保护间隔长度设计要求必须大于多径干扰的延时长度。

6) 信道估计性能良好   

    在 AWGN 信道下,TDS-OFDM 的信道估计性能优于 C-OFDM ,此因 TDS-OFDM 用于信道估计的 PN 序列具有 20dB 左右的扩频增益,同时又没有 C-OFDM 做信道估计时特有的插值误差。

7) 适合于移动接收       

    移动接收产生多普勒效应和遮挡干扰,使传输信道具有随时间变化的特性,即时变特性。然而,任何 OFDM 系统的信号处理都基于信道传输特性准时不变的假设,即在一个 OFDM 符号的时间内,假设信道是不变的,信道的变化应被视为是在 OFDM 符号间发生的。 

    TDS-OFDM 的信道估计仅取决于 OFDM 的当前符号,而 C-OFDM 的信道估计需要 4 个连续的 OFDM 符号。这样,在移动接收时C-OFDM要考虑 4 个 OFDM 符号的信道变化影响,而 TDS-OFDM 只需考虑 1 个 OFDM 符号的信道变化影响。因此,国标 DTMB 系统更适于移动接收,其移动特性优于欧洲 DVB-T 系统。测试结果证明,国标 DTMB 系统的高清电视移动接收性能居于国际领先的地位。

8) 系统同步快 

    TDS-OFDM 采用 PN 序列进行同步,仅在时域进行,同步时间约为 1毫秒,相当于相邻 PN 序列的时间间隔。这一优点已得到广电测试的验证。而 C-OFDM 的同步技术实现复杂,同步时间为几十毫秒。 

9) 易于构筑单频网 

DVB-T 要求在 MPEG 码流层与单频网进行同步,其实现技术比较复杂。国标 DTMB 的帧结构以整秒为单位,能够在物理层对单频网进行同步,实现设备简单,建网成本低。

同時,DTMB標准在系統設備的性價比等方面具有得天獨厚的比較優勢。