導語：深究數(shù)字電視信號傳輸體系建模以及仿真一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，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)是以模擬電視技術為基礎的。數(shù)字電視的開發(fā)工作始于1980年代末期，當時集成電路技術與計算機技術的發(fā)展使得將高清晰圖象和高保真音響以數(shù)字技術壓縮進單一模擬電視頻道成為可能。

在有限帶寬內傳輸高清晰度電視對視頻、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下無線環(huán)境的各種衰落和干擾也不可避免，同時考慮到移動環(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)中必需引入無線通信的最新技術。數(shù)字電視廣播和現(xiàn)代數(shù)字通信技術的結合，使得傳統(tǒng)的電視傳媒得以在通信網(wǎng)絡的基礎上新生。

我們在數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)設計中采用了cadence公司的系統(tǒng)級設計與仿真軟件spw(signalprocessingworksystem)。在大型系統(tǒng)設計中只有實現(xiàn)算法和系統(tǒng)級的優(yōu)化，才能對系統(tǒng)性能有極大的提升，因為它比底層優(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)涉及調制、編碼、發(fā)送和接收、解碼、解調諸多子系統(tǒng)，但信道的建模對系統(tǒng)性能具有重要意義。在設計方法學上，可先考慮建立信道噪聲和干擾不存在的理想傳輸信道，即著重調制、解調、編碼與解碼系統(tǒng)的設計。若以信號幀為基本信息單元，信號幀的同步頭采用沃爾斯(walsh)編碼的偽隨機序列，數(shù)據(jù)體采用多載波調制(ofdm)信號且由保護間隔(guardinterval)和離散傅里葉變換（dft）模塊構成。

用spw可以方便地調整參數(shù)及替換相關的模塊，以便系統(tǒng)的總體性能最佳。對調制方式、糾錯外碼、時域和頻域的交織編碼、糾錯內碼的描述如信號流程圖如圖1所示。相應的接收過程是解碼、解交織、解調制的過程，選用何種模式及選用什么參數(shù)只需在設計中簡單地修改即可，不斷調整參數(shù)和模塊可實現(xiàn)系統(tǒng)總體性能的最優(yōu)化。

在調制和編碼過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)或高保護率的rs(208,188)等。這主要是為了對不同的數(shù)據(jù)提供不同的優(yōu)先級和保護級別，達到分層傳輸?shù)哪康?。理想系統(tǒng)仿真只對成幀、分幀、編碼和調制驗證其可行性。仿真分兩部分：1)信號源用給定數(shù)據(jù)碼流，以在接收端得到源碼流為仿真正確的標準。2)信號源為一幀圖象，在接收端解碼后恢復此圖象，這是一個直觀正確的結果。

3．高斯白噪聲（awgn）和多徑性能研究。

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

對應美國標準mpath_b信道模型，與本系統(tǒng)根據(jù)接收信號作出的信道估計結果作對比?？梢钥闯鲞@兩者是非常匹配的。

4．系統(tǒng)同步性能仿真。

設計包括transmitter、codeacquisition、str、afc、fft和channelestimation等部分，完整地實現(xiàn)了系統(tǒng)同步功能。

time(ms)域示出的是實際系統(tǒng)運行的時間(與仿真時間不同)，下面各域表示頻率偏移、時間偏移以及設計系統(tǒng)同步電路估計出來的頻偏和時偏，右半部分的域表示了信道估計之前和之后對應的星座圖。從仿真可以得到整個碼同步捕獲時間僅僅需要5ms,這比同類系統(tǒng)的同步時間大大縮短，且時偏和頻偏的糾正都達到了設計要求。

5．分層傳輸性能仿真

本系統(tǒng)中hdtv和sdtv以復合信號的形式傳輸。該復合信號由基本信號和增強信號兩部分組成并且分別以不同的優(yōu)先級別傳送，基本信號和增強信號一起可以產(chǎn)生hdtv信號，僅用基本信號可以產(chǎn)生sdtv信號。這種方法的效率稍低于只傳送hdtv信號，但是sdtv信號的抗干擾能力比hdtv大大提高，特別適合于移動接收環(huán)境。具體實現(xiàn)中對基本信號（basesignal）采用高保護級，而對增強信號(enhancedsignal)采用一般保護級，這樣可以實現(xiàn)sdtv和hdtv電視信號的分層傳輸。仿真時給出兩組信號源，將hdtv和sdtv以復合信號的形式進行傳輸，對應于不同的調制方式。仿真結果表明系統(tǒng)在信噪比很高(如22db)時能夠接收到高清晰度的電視信號，信噪比下降以后(如10db)由于高保護級的信號仍然能夠被接收，所以用戶還可以接收標準清晰度的數(shù)字電視信號，甚至當信噪比已經(jīng)無法忍受時仍然能夠收聽到高保真的聲音。

綜上所述，采用spw軟件進行系統(tǒng)級設計與仿真可以讓設計者把主要的精力放在系統(tǒng)的算法實現(xiàn)及優(yōu)化上面，而不必過多地考慮具體硬件實現(xiàn)。當這些系統(tǒng)級仿真都全部完成以后，我們可以采用cadence的硬件設計系統(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)設計轉換為verilog語言硬件描述，之后再用fpga實現(xiàn)、pcb布板進行驗證。最后把完整的設計做成asic。