国标之窗

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国标优势简述

    中国DTMB标准的后发优势明显,最重要的优势在于DTMB国标拥有完整的自主知识产权且由国家持有。同时,我国第一代DTMB标准就具备了频谱效率高、覆盖范围大、移动性能好、捕获信号快等特性。
DTMB国标采用了先进的时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)调制技术,完全不同于DVB-T和ISDB-T的C-OFDM制式;同时在信号帧结构、前向纠错技术等方面的自主创新,使得中国的DTMB具有比其他三个标准更优越的性能。DTMB的技术优势主要体现在如下九个方面:
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)用于系统同步。PN序列作为同步序列,被用于实现系统帧同步、频率同步、时间同步等。
(3)用于信道估计和跟踪相位噪声。在接收端可用该PN序列通过相关计算获得对于无线信道的时域冲击响应的估计,以及抑制相位噪声。
简言之,由于TDS-OFDM把PN序列放在保护间隔中,既作为帧同步,又作为OFDM的保护间隔。因此,TDS-OFDM的保护间隔作用要优于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)频谱效率高
    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。
同时,DTMB标准在系统设备的性价比等方面具有得天独厚的比较优势。