数字电视传输系统的净荷数据传输速率优化方案

净荷数据传输速率是按照传输系统的某种模式，在信道编码输入端可以传送的有效数据传输速率。在计算数字电视传输系统的净荷数据传输速率时，需要考虑以下几个环节：

●前向纠错编码：前向纠错编码是一种增加数据冗余的过程，它在有效数据上附加冗余的校验数据，达到保护有效数据的目的，这个过程降低了有效数据传输速率。

●星座图映射：将二进制数据变换到表示载波的符号，这种符号数据是数字电视调制系统对外部发送数据的依据，此过程往往是数据扩充的过程，即它增加了有效数据传输速率。

●符号帧形成：地面传输时，为了增强抗信道干扰能力，需要在数据符号中加入同步（或导频）、保护间隔、系统信息等内容，这个过程会降低有效数据传输速率。

1.DVB传输系统的净荷数据传输速率

（1）DVB-T传输系统的净荷数据传输速率

影响DVB-T传输系统净荷数据传输速率的环节如图8-13所示。

图8-13 影响DVB-T传输系统净荷数据传输速率的环节

图8-13中各参数符号的含义如下：

R_u（净荷数据传输速率）：从MPEG TS接口到信道传输系统的数据传输速率，也就是净荷数据传输速率。

R_RS（RS编码效率）：RS编码的过程，是将一个MPEG TS包长（188B）变换成RS码（204B）的过程，其编码效率为R_RS=188/204。

R_I（卷积码码率）：DVB的卷积编码有多种码率：R_I=1/2、2/3、3/4、5/6、7/8。

b（调制效率）：表示每个载波符号可携带的位数，对于QPSK调制、16-QAM调制、64-QAM调制，对应的b分别为2、4、6。

T_u（有效的数据周期）：指示一个符号中有效数据占用的时间长度。

T_s（符号周期）：指示一个符号占用的时间长度。

R_S（符号率）：指DVB-T中OFDM调制的有效符号率。在DVB-T中，不管8K还是2K模式，系统的传输符号率为7.61Msymbol/s，这是因为8K模式总共6817个载波，载波间隔为1.116kHz，总带宽为1.116kHz×6817=7.61MHz，这也是双边带传输时按照奈奎斯特准则能传送的最大数据传输速率。但是8K模式的6817个载波中，只有6048个载波是数据载波，其他是导频载波，因此，有效的符号率为7.61×6048/6817Msymbol/s=6.75Msymbol/s。同样可知2K模式的有效符号率也是6.75Msymbol/s。

T_u/T_s表示加入保护间隔后的有效数据周期与符号周期之比。对应于保护间隔1/4、1/8、1/16和1/32，T_u/T_s分别等于4/5、8/9、16/17和32/33。

根据以上分析，得出计算DVB-T净荷数据传输速率的公式如下：

以8K模式，保护间隔1/4，QPSK调制，卷积码码率1/2为例，得到净荷数据传输速率R_u如下：

R_u=6.75×2×1/2×188/204×4/5Mbit/s=4.98Mbit/s(www.xing528.com)

表8-3给出了DVB-T在不同模式下的净荷数据传输速率。

（2）DVB-S和DVB-C传输系统的净荷数据传输速率

同理，DVB-S传输系统的净荷数据传输速率为

DVB-C传输系统的净荷数据传输速率为

R_u=R_S×b×R_RS

其中，DVB-S和DVB-C均属于不在符号帧中插入其他数据的情况，因此没有T_u/T_s项，并且，DVB-C没有内卷积编码，因此也没有R_I项。与DVB-T不同，DVB-S和DVB-C可以选择符号率进行传输。以DVB-C为例，在符号率为6.875Msymbol/s，64-QAM（b=6）情况下，净荷数据传输速率为

R_u=6.875×6×（188/204）Mbit/s=38Mbit/s

表8-3 DVB-T在不同模式下的净荷数据传输速率 （单位：Mbit/s）

2.我国地面数字电视传输系统的净荷数据传输速率

类似地，我国地面数字电视传输系统的净荷数据传输速率为

我国地面数字电视传输标准没有采用卷积编码，因此没有R_I项，R_FEC是前向纠错码（BCH+LDPC码）的码率。

不论是C=1的单载波还是C=3780的多载波模式，都在7.56MHz带宽的频段中传输，符号率R_S=7.56Msymbol/s。与DVB-T不同，我国地面数字电视传输标准的T_u在不同模式下是相同的，都是3744个符号周期（T_u=495.238μs），而T_s则因不同的PN序列帧头而不同，分别是T_s=555.556μs（对应PN420帧头）、T_s=578.704μs（对应PN595帧头）和T_s=625μs（对应PN945帧头）。前向纠错码的码率分别是0.4（即3008/7488），0.6（即4512/7488）和0.8（即6016/7488）。

例如，采用帧头模式1（PN420），在64-QAM，FEC码率为0.6时，则有

R_u=7.56×6×（4512/7488）×（495.238/555.556）Mbit/s=24.365Mbit/s。

在不同信号帧长度、内编码码率和调制方式下，我国地面数字电视传输系统支持的净荷数据传输速率如表8-4所示。表中的斜线表示该模式组合不在标准规范之内。

表8-4 系统净荷数据传输速率 （单位：Mbit/s）