有线前端的构成和工作原理：深入了解

有线前端即指有线数字电视广播系统中的信道编码和高频调制部分，如图10-20所示。

图10-20　有线前端构成的原理框图

其输入来自本地MPEG-2节目源、分配链路或再复用系统，其输出去往高频有线信道。后面各小节将叙述前端内的数字信号处理流程。

（一）基带物理接口

图10-20中的第一个方框是基带物理接口，其作用跟卫星数字电视系统的复用适配一样，也是使传送流的数据结构与信号源格式相匹配。

（二）同步反转和数据随机化

1.同步反转

如前面所述，为了标识每个数据帧中第1个数据包的出现，其同步字节以47H的反码传输，同步反转（SYNC1反转）即完成此作用，接收端能据此区分数据帧的界限。

2.数据随机化

数据随机化也称频谱成形或数据加扰或能量扩散，其作用跟卫星数字电视系统的能量扩散一样。

数据随机化的实现方法是用PRBS一个（伪随机二进制序列）发生器产生一个PRBS流，与输入数据流的逐个比特进行XOR（异或）运算，如图10-21所示。

图10-21　数据随机化与去随机化原理电路

（三）RS编码

系统中的RS编码是在每188字节后加入16字节的RS码（204，188，t=8）。监督码组的码生成多项式为：

式中，a=02HEX。

本原域生成多项式为：

（四）卷积交织

图10-22　卷积交织器和去交织器

为提供抗突发干扰的能力，在RS编码后采用字节为单元的交织称为字节交织或卷积交织，交织深度I=12字节，204=17×12。采用基于Forney方法的交织电路，它由以字节为单元的FIFO移位寄存器组成，有0～11共12条支路，如图10-22所示。

（五）字节到m比特符号的映射变换(www.xing528.com)

实际系统中，有线数字电视一般采用64QAM调制，如果传输介质性能极好，也可以采用128QAM甚至256QAM调制，在保证必要低的误码率BER值下能使信道传输达到更高的码率，容纳更多的节目数量。相同的频道带宽下，256QAM比之64QAM传输码率可增大一倍。

（六）差分编码

在前面电视信号传输的内容中介绍过MQAM调制，并以16QAM为例示明了调制器电路和16QAM星座点与码元间的关系。有线数字电视系统的MQAM调制采用了此种星座图配置方式。

对于字节到m比特符号变换器的输出，无论m=4～8（对应于16QAM～256QAM）中的哪一整数值，都将它的前两个最高位比特Ak和Bk进行差分编码，得到Ik和Qk，随后在实施QAM调制时IkQk=00，10，11，01决定了星座图中星座点的象限位置。其余的q=m-2个比特形成2q个星座点，在四个象限内各配置一组，如图10-23 所示。

图10-23　QAM调制中两个最高位差分编码

Ak、Bk生成Ik、Qk的差分编码表如表10-12所示。

表10-12　Ak、Bk生成Ik、Qk真值表

具体的差分编码逻辑式依照上表可运算出下列式子，这也是图10-20中“差分编码”框内的逻辑电路功能。

此外，2q个星座点在不同象限内还有不同的位置配置，满足π/2旋转不变性的要求。

（七）基带成形

在16、32和64QAM调制下有线传输中可达到的符号率和它们占用的具体带宽值（MHz）如表10-13所示。

表10-13　有线网8MHz内的数据传输参数

（八）数字信号电平

我国的行业标准GY/T170-2001《有线数字电视广播信道编码与调制规范》中对数字已调制信号的射频电平作出规定，将数字QAM调制的功率电平（RMS）相对于模拟VSB调制的功率电平（峰值），设定为-5dB～0dB。

（九）数字频道载频位置

QAM调制采用抑制载波的双边带正交平衡调幅（DSB-SC），故而被调制载波应处于中频频带或高频频道的中央频率位置上，即f0=（fmax+fmin）/2，已调制信号频谱左右对称，能量分布较均匀。

（十）QAM调制器特性要求

有线前端构成中，信道编码和字节到m比特符号变换之后的重要电路是QAM调制器，其性能十分影响有线数字电视系统的质量，行业标准GY/T170中给出的QAM调制特性如表10-14所示。

表10-14　QAM调制器特性要求