GB 20600-2006 数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制.pdf
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1、ICS 33. 160 M 63 每昌中华人民共和国国家标准GB 20600-2006 数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制Framing structure, channel coding and modulation for digital television terrestrial broadcasting system 2006-08-18发布中华人民共和国国家质量监督检验检痊总局中国国家标准化管理委员会2007-08-01实施GB 20600一2006目次前言.皿引言.凹1 范围2 规范性引用文件3 术语、定义、符号、约定和缩略语13. 1 术语和定义3.2 符号和约定2
2、3. 3 缩略语34 系统描述34.1 综述34. 2 系统框图34. 3接口44. 4 编码和调制44.4.1 加扰44.4.2 前向纠错44.4.3 符号星座映射4.4.4 符号交织84.4.5 频域交织84. 5 复帧.4.5. 1 复帧结构.4.5.2 信号帧-4.5.3 超帧104.5.4 分帧104.5.5 日帧104. 6 信号帧104.6.1 信号帧结构104. 6. 2 帧头104. 6. 3 系统信息154.6.4 数据符号4. 7 帧体数据处理.4.8 基带后处理4. 9 射频信号174. 10 基带信号频谱特性和谱模板174. 10. 1 频谱特性4.10.2 带外谱模
3、板184.11 系统净荷数据率20附录A(规范性附录)LDPC码循环矩阵G,)定义 n 附录职规范性附录)LDPC码校验矩阵定义75GB 20600-2006 附录C(规范性附录)NR映射 m 附录D(规范性附录)PN420定义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 附录k规范性附录)PN945定义M附录R规范性附录)频域交织图样113附录G(规范性附录)系统信息映射表参考文献124图1发送端原理框图.图2扰码器组成框图4图364QAM映射图432QAM映射图516QAM映射图64QAM映射7图7卷积式数据块间交织8图8复帧的四层结构9
4、图9信号帧结构四图10PN420结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 图118阶m序列生成结构11图1210阶m序列生成结构. . . . . . . . . . . . . . 13 图13PN945结构u图149阶m序列生成结构13图155阶m序列生成结构四图16帧体信息结构16图17成形滤波后基带信号频谱特性四图18同一个发射台的数字电视发射机位于模拟电视发射机的上邻频或下邻频时的频谱模板18图19严格条件下的频谱模板四表1FEC码参数.4 表2PN420初始相位11表3PN945初始相位M表4系统信息第30比特定义
5、15表5系统信息第4比特定义16表6谱模板的转折点四表7严格条件下谱模板的转折点20表8系统净荷数据率(Mhit/s)20H GB 20600-2006 前言本标准的全部技术内容为强制性。本标准的附录A、附录B、附录C、附录D、附录E、附录F、附录G均为规范性附录。本标准提出单位:国家标准化管理委员会。本标准由全国广播电视标准化技术委员会归口。本标准起草单位:数字电视地面传输国家标准特别工作组。本标准主要起草人:杨知行、杨林、张文军、管云峰、张晓林、王匡、葛建华、朱维乐、张平、任品毅、陈江、唐朝京。E GB 20600一2006引电视产业和事业的发展一直以收视质量与服务能力的提高为中心而进行,
6、数字电视作为新一代的电视技术,其收视质量大幅度提高;同时,数字化技术的采用为更多的其他服务创造了发展空间。数字电视的发展将对整个电子信息行业的发展有重大意义。数字电视地面广播系统是广播电视体系中的重要组成部分。它与卫星数字电视广播系统和有线数字电视广播系统以及其他辅助系统一起相互协同提供全面的受众覆盖,是我国广播电视综合覆盖网中重要的部分。本标准规定了数字电视地面广播传输系统信号的帧结构、信道编码和调制方式。体现本标准具有自主创新特点、并能提高系统性能的主要关键技术有:能实现快速同步和高效信道估计与均衡的PN序列帧头设计和符号保护间隔填充方法、低密度校验纠错码(LDPC)、系统信息的扩频传输方
7、法等。本标准支持4.813 Mbit/s32. 486 Mbit/s的系统净荷传输数据率,支持标准清晰度电视业务和高清晰度电视业务,支持固定接收和移动接收,支持多频组网和单频组网。本标准的发布机构提请注意如下事实,使用者声明符合本标准时,可能使用涉及本标准第4章中有关内容的相关授权的和正在申请的专利。本标准的发布机构对于专利的范围、有效性和验证资料不提出任何看法。专利持有人己向本标准的发布机构保证,愿意同任何申请人在合理和无歧视的条款和条件下,就使用授权许可进行协商。该专利持有人的声明己向本标准的发布机构提交。下表列出有关专利权利人的信息:专利持有人联系地址清华大学北京海淀区清华园1号清华大学
8、上海奇普科技有限公司上海市虹槽路461号软件大厦4层上海交通大学上海市东川路800号西安电子科技大学陕西省西安市太白南路2号浙江大学浙江省杭州市断大路38号电子科技大学四川省成都市建设北路二段五号电子科技大学科研处J 联系人:安耀辉通讯地址:北京市复兴路3号中国科技会堂622室邮政编码:100038电子邮件:ayhcae. cn 电话:010-68522669 传真:010-68525379网址:http:/请注意除标准专利许可声明中已经识别出的专利外,本标准的某些内容有可能涉及专利。本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。N 1 范围数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制GB 20
9、600-2006 本标准规定了在UHF和VHF频段中,每8MHz数字电视频带内,数字电视地面广播传输系统信号的帧结构、信道编码和调制方式。本标准适用于地面传输的数字多路电视/高清晰度电视固定和移动广播业务的帧结构、信道编码和调制系统。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注目期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GB/T 1583 彩色电视图像传输标准GB/T 7400.2 广播电视名词术语无线电广播GB
10、/T 7400. 11 数字电视术语GB/T 7402 利用电视信号传送标准时间频率GB/T 7615 共用天线电视系统天线部分GB/T 14857 演播室数字电视编码参数规范(GB/T14857二1993,eqvCCIR 601-3) GB/T 17975. 1 信息技术运动图像及其伴音信息的通用编码第1部分:系统(GB/T17975. 1-2000 ,idt ISO/IEC 13818-1: 1996) GB/T 17700 卫星数字电视广播信道编码和调制标准(GB/T17700-1999 , eqv ITU/R BO.121 1) 臼/T10351 电视发射设备通用技术条件EN 300
11、744 V 1. 4.1 (2001-01) , European Standard (Telecommunications series) , Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial televi-slOn 3 术语、定义、符号、约定和缩略语3. 1 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3. 1. 1 加扰scrambling 用二进制伪随机序列与信息数据逐位模二相加的技术,籍此使数据呈现更强的随机性。3.1.2 前向
12、纠错码forward error correction coding 在发送端引人数据冗余性的信道编码技术,籍此在接收端获得一定的纠错能力。3.1.3 符号星座映射symbol constellation mapping 将待传输符号对应成星座图上的信号矢量的过程。GB 20600-2006 3. 1. 4 交织interleaving 改变数据或数据块的发送顺序的技术,籍此使原本相邻的数据或数据块经受相对独立的信道畸变。3. 1. 5 基本数据块data block 待传输的信源码流经过加扰码、前向纠错编码、映射与交织后形成的特定长度(3744个符号)数据块。3. 1. 6 系统信息syst
13、em information 系统信息为每个信号帧提供必要式、交织模式、帧体数据处理模式血号星座映射模式、LDPC编码码率模tr kd统阳系川和m块阳据数体本7帧基8州dqdC FBody(走)Fc Frame(t) Gxxx ( x ) GBC H (X) GqC H I M H(f) h(t) Q S(t) S5 ,S 4 ,S 3 ,S 2 ,sj 050 W2n X(走)Xi yi 2 成形滤波器勿二成形滤波器冲激响应星座映射正交分量(虚部)射频信号表达式系统信息比特数据Walsh矩阵待进行帧体数据处理的数据符号,包括系统信息和星座映射后数据符号NR映射前信息比特NR映射衍生比特GB
14、20600-2006 8 3. 3 缩略语以下缩略语适用于本标准。BCH Bose-Chaudhuri- Hocquenghem code FEC Forward Error Correction GPS Global Positioning System LDPC Low Density Parity Check LFSR Linear Feedback Shift 异或运算卷积运算4 系统描述4. 1 综述数字电视务的基本功能(含室内、外)晰度电视业务度数字电视业数字电视境选择不同的务运营的灵活t4. 2 系统框图数字电视地据码流经过扰码器织后形成基本数据块相应的帧头CPN序列)该信号经正
15、交上变频转换本系统的发送端原理如3BMJy gSRNA斗LMNPQ白BCH纠错码前向纠错全球定位系统低密度奇偶校验码线性反馈移位寄存器最低有效位有效位Nordm Robinson准正交编码映射机月电H百度调管j国1发送端原理框图3 GB 20600-2006 4.3 接口数据输入接口支持标准GBjT17975. 1。射频输出接口符合标准臼jT10351。4.4 编码和调制4.4. 1 加扰为了保证传输数据的随机性以便于传输信号处理,输入的数据码流数据需要用扰码进行加扰。扰码是一个最大长度二进制伪随机序列。该序列由图2所示的线性反馈移位寄存器生成。其生成多项式定义为:G(x) = 1 +X14
16、+X15 ( 1 ) 该LFSR的初始相位定义为100101010000000。输入的比特码流(来自输入接口的数据字节的MSB在前)与PN序列进行逐位模二加后产生数据扰乱码。扰码器的移位寄存器在信号帧开始时复位到初始相位。初始相位。二进制伪随机序列输出00000011 . 。o 000 0 0 圄2扰码器组成框圄。4.4.2 前向纠错扰码后的比特流接着进行前向纠错编码。前向纠错编码由外码(BCH码)和内码(LDPC)级联实现。FEC码的具体参数见表1。表1FEC码参数编号块长/比特信息比特对应的编码效率码率17488 3008 O. 4 码率27488 4 512 O. 6 码率37488 6
17、 016 0.8 BCH (762,752)码由BCH(l023 , 1 013)系统码缩短而成。在752比特数据扰乱码前添加261比特0成为1013比特,编码成1023比特(信息位在前)。然后去除前261比特0,形成762比特BCH码字。该BCH码的生成多项式为:GBCH(X) = 1 +X3 +XIO ( 2 ) 三种码率的前向纠错码使用同样的BCH码。LDPC码的生成矩阵GqC的结构如式(3)所示:r Go ,o GO ,I G= I G1 ,Q G1 ,1 |-GhJ LGk-l , o G.是斗,1GO ,C-I I 0 Ol G1. ,_1 0 I 01 |. ( 3 ) Gk-1
18、.c-1 0 0 IJ 其中:I是bXb阶单位矩阵,0是bXb阶零阵,而G;,是bXb循环矩阵,取Oi运是一1,0j:二c-1。BCH码字按顺序输入LDPC编码器时,最前面的比特是信息序列矢量的第一个元素。LDPC编码器输出的码字信息位在后,校验位在前。4 LDPC码由循环矩阵G,生成。Gj的定义详见附录A。LDPC码的校验矩阵定义详见附录B。三种不同内码码率的FEC码的结构分别为:GB 20600-2006 a) 码率为O.4的FEC(7488,3008)码:先由4个BCH(762,752)码和LDPC(7493,3048)码级联构成,然后将LDPC(7493,3048)码前面的5个校验位删
19、除。LDPC(7493,3048)码的生成矩阵GqC具有(3)式所示的矩阵形式,其中参数k=24,c=35和b=127。b) 码率为O.6的FEC(7488,4512)码t先由6个BCH(762,752)码和LDPC(7493,4572)码级联构成,然后将LDPC(7493,4572)码前面的5个校验位删除。LDPC(7493,4572)码的生成矩阵GqC具有(3)式所示的矩阵形式,其中参数k=36,c=23和b=127。c) 码率为0.8的FEC(7488,6016)码:先由8个BCH(762,752)码和LDPC(7493,6096)码级联构成,然后将LDPC(7493,6096)码前面的
20、5个校验位删除。LDPC(7493,6096)码的生成矩阵民c具有(3)式所示的矩阵形式,其中参数是=48,c=ll和b=127 0 4.4.3 符号星座映射4.4.3.1 概述前向纠错编码产生的比特流要转换成均匀的nQAM(n:星座点数)符号流(最先进入的FEC编码比特作为符号码字的LSB)。本标准包含以下几种符号映射关系:64QAM、32QAM、16QAM,4QAM、4QAM-NR。各种符号映射加入相应的功率归一化因子,使各种符号映射的平均功率趋同。以下星座图已经考虑功率归一化要求。4.4.3.2 64QAM映射对于64QAM,每6比特对应于1个星座符号。FEC编码输出的比特数据被拆分成6
21、比特为一组的符号(bs仇b3bzbjbo) ,该符号的星座映射是同相分量I= b2bj bD;正交分量Q=b5b4仇,星座点坐标对应的I和Q的取值为一7,一5,-3,一1,1,3,5和7。其星座映射见图3。Q 100000 100001 100011 酬lm100111 100101 100100 + 7 101000 101001 101011 101010 I 101110 101111 101101 101100 + 5 BIT顺序(b5b4b3bzbjho) 111000 111001 111011 111111 111101 111100 + 3 110000 110001 1100
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