数字电视原理培训

数字电视原理知识——刘皇恩数字通信系统模型信源编码数字解调器噪声+干扰信源信道数字调制器基带成形信道编码信道解码信源解码接收滤波受信者信源编码信源编码的功能•1，对信源产生的模拟信号进行A/D变换•2，压缩编码，去除冗余度，提高传输的有效性。有效性，指给定信道内所传输的信息内容的多少。数字信号与模拟信号模拟信号：其信号波形模拟着信息的变化而变化，如图（a）数字信号：其幅值被限制在有限个数值之内，它不是连续的而是离散的，如图（b）如何变成？信号的数字化过程信号的数字化需要三个步骤：抽样、量化和编码。•抽样：是指用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化.量化量化：抽样后的脉冲幅度仍然是模拟的，还必须进行离散化处理，才能最终用数码来表示。这就要对幅值进行舍零取整的处理，这个过程称为量化。编码•编码：编码是按照一定的规律，把量化后的值用二进制数表示，然后转换成二值或多值的数字信号流。为什么要压缩编码？电视信号数字化后，数码率高，数据量大。一帧SDTV图像的数据量约为8.6Mb，要记录10分钟的电视节目就需要130Gb的存储器容量。于是就需要采取措施降低其数据量和数码率，压缩编码就是最好的解决办法。压缩过程去除图像中与信息无关或对图像质量影响不大的部分，即冗余部分。电视信号中存在很多这样的冗余部分，这就为压缩提供了可能性。冗余部分•电视信号的冗余性表现在以下方面：空间相关冗余时间相关冗余视觉冗余熵冗余空间相关冗帧内相关冗余水平相关垂直相关时间相关冗余帧间相关冗余t＝t1t＝t2人眼视觉冗余人眼视觉特性：对静止或缓慢运动图像的灰度等级及图像细节的分辨力高对快速运动图像的灰度等级及图像细节的分辨力低观察大面积图像时，对灰度等级分辨力高，对细节分辨力低观察细节时，对灰度等级分辨力低，对细节分辨力高定义：指某个随机事件（或消息）发生后所提供的信息数量的多少)(log)(1log)(iaiaixpxpxI)(log)(1log)(iaiaixpxpxI熵冗余熵编码熵编码按信源符号出现概率的不同分配给不同长度的码字比特数。即出现概率大的符号编码码字短，出现概率小的符号编码码字长。其中霍夫曼编码是最典型的熵编码。基本原理：将信源发出的符号按出现概率的大小次序排列；对两个概率最小的符号分别赋以“0”、“1”，并将这两个概率相加之后作为一个新符号的概率；对符号概率重新排队后再取两个概率最小的符号分别赋以“0”、“1”，并将这两个概率相加；依此类推，直到所有概率相加得到1为止；由后向前沿各支路逐一写出“0”、“1”，此码字即为霍夫曼编码码字。霍夫曼编码例如：设信源各符号出现的概率为：xi：x1x2x3x4x5x6x7x8Pi：0.200.190.180.170.150.100.0050.005符号(xi)概率(Pi)x1x2x3x4x5x6x7x80.200.190.180.170.150.100.0050.005010.01010.11100.26010.35010.39010.61011.00码字(wi)010011111010110011000110000码长(ni)22333455信道编码的功能1，通过编码加入冗余度，在译码端进行检错和纠错。2，抗噪声和干扰，提高传输可靠性。可靠性，指消息的传输质量。有效性和可靠性是通信系统的主要指标，它们是一对矛盾。信道编码的分类信道编码又称纠错编码。纠错码有两大类：分组码和卷积码（n,k）分组码(n,k)分组码：nk，r=n-k（7，4）分组码码字记为：a2＝a6⊕a5⊕a4a1＝a6⊕a5⊕a3a0＝a6⊕a4⊕a3在接收端收到每个码组后，计算出a1、a2、a3，如果不全为0，则表示存在错误，根据编码器算法就能确定错误位置并与纠正。卷积码卷积码表示为(n,k,K)卷积码，K称为约束长度，k为输入信息比特数，n为输出比特数，但这n个比特不仅与本组的k个信息比特有关，而且与前面（K–1）组信息比特有关。卷积编码器结构基带成形滤波在传输过程中，会对所传输的信号造成频谱失真，相邻的脉冲波形在时间上互相重叠，造成了符号间干扰（ISI）。码间干扰示意图若基带脉冲波形是某种适当的波形，即可保证抽样点上不出现ISI。于是需对基带脉冲进行基带成形滤波处理。