atsc制数字电视机顶盒研究论文

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1、ATSC制数字电视机顶盒研究论文.freelsmittee（美国高级电视业务顾问委员会）。该委员会于1995年9月15日正式通过ATSC数字电视国家标准。ATSC制信源编码采用MPEG-2视频压缩和AC－3音频压缩；信道编码采用VSB调制，提供了两种模式：地面广播模式（8VSB）和高数据率模式（16VSB）。随着多媒体传输业务的不断发展，为了适应移动接收的需要，近来又计划增加2VSB的移动接收模式。下面从信源部分和信道部分来作介绍：2．1信源编码与解码由于数字化的HDTV原始视频数据量非常大，码率高达1Gbps以上。为了能在一个6M频道带宽内广播

2、HDTV信号，必须采用压缩比很高的视频压缩算法。ATSC制采用MPEG—2视频压缩。MPEG—2视频压缩格式分为4级5类，从低分辨率图像到高清晰度视频有十几种格式，其中MP＠HL格式完全符合HDTV广播需要。MPEG－2视频压缩采用了运动估计和补偿，帧内预测和帧间预测编码，DCT变换编码和熵编码等算法，压缩率可达30－50倍。付出的代价是MPEG-2压缩算法运算量极大。AC—3有5＋1声道编码，可以复用成TS流。信源解码是编码的逆过程，包括TS的解复用和音视频ES的解压缩，整个过程符合MPEG－2和AC—3的解压缩语法。HDTV解码运算量相对较低

3、，是压缩编码运算量的十分之一。2.2信道调制与解调以地面广播8VSB模式为例，信道调制与解调原理如图2所示。发送端：码率为19.39Mbps的TS流输入到信道调制单元。信道编码过程包括数据随机处理，RS纠错编码，卷积交织，格状编码，同步信号插入，形成符号率为10.76Msym/s的8电位符号流（八种电位：±7V，±5V，±3V，±1V）。然后进行模拟处理，插入导频，预均衡和单边带调制，最后送到发射机。接收端：射频RF经调谐器锁定，形成中频IF输出，A／D变换后逐级进行8VSB信道解调处理，完成解调后输出码率为19.39Mbps的TS流。8VSB传

4、输模式的参数如表1所示。对TS流进行信道编码，要经过如下处理：首先TS包中187个字节和一个伪随机序列按比特位异或运算（TS包长度为188个字节，同步头0x47没有进行异或和RS编码），使TS流数据随机化，码率仍然是19.39Mbps。随机化后数据送入t=10（207，187）的RS编码器，每个TS包增加20校验字节，包长度为208字节，码率上升为21.52Mbps。然后又通过（208，52）的卷积交织器，可以抵御长度相当于4ms的突发干扰。在格状编码之前还通过一个12符号交织器。格状编码采用2／3模式，即每两个比特输入形成3比特输出，此时码率升

5、为35．28Mbps。映射处理将每3比特数据映射到一个8电位符号，每个符号相当于映射前的3比特，格状编码前的2比特。插入段同步，场同步后，便组装成为数据帧。每一数据帧包括两个数据场；每一数据场由313个数据段组成，其中第一个数据段作为该场的同步；每个数据段又由832个8电位符号组成，其中开始四个符号作为该段的同步。于是形成了符号率为10．76Msym／s的数据流，由于一个符号表示两比特，所以比特率相当于对21．52Mbps，除去同步开销和检错冗余，净比特率为19．28Mbs。3机顶盒系统设计3．1数字电视机顶盒系统构成ATSC制机顶盒系统可分为两

6、个相对独立的模块：前端信道解调和后端信源解码。前端和后端接口的数据格式是TS码流。前端部分主要完成高频下变换和8VSB信道解调，并输出TS流；后端部分实现TS流的解复用，并将视频和音频的ES/PES流分别送入相应的音视频解码器，最终输出视频和音频信号。系统的整体控制部分由后端的主控CPU负责，包括I2c总线，前端的信道解调，TS流解复用，音频解码和视频解码，以及遥控器和键盘等流程控制。图3表示了ATSC制机顶盒的系统设计框图。3．2前端解调模块设计（1）调谐器（Tuner）调谐器通过I2c总线来控制，完成高频调谐并输出中频信号。有些调谐器没有I2

7、c总线，而是由3根控制线来设置调谐参数，此时要求机顶盒的主控芯片带有一定数量的PIO编程端口。另外，信道解调器根据中频信号幅度，通过AGC信号来调节调谐器输出的中频信号幅度，使其稳定在一定的范围之内。中频信号输出幅度通常较小，需要经过中频放大器，然后送入8VSB解调器。（2）信道解调器8VSB解调器收到中频信号后，对其进行模数转换，然后逐级进行解调。信道解调器可以直接对输入44MHz中频信号进行A/D采样，提供AGC信号调节中频信号增益。正常工作状态下，解调芯片先通过非相关AGC模式使中频信号幅度在A/D采样范围之内；接着进行载波锁定和同步信号恢

8、复；实现同步后，相关AGC模式进一步细调中频信号幅度。然后依次进行NTSC同频干扰滤波、信号均衡、9相位跟踪锁定以及FEC处理（包括格状