能量扩散与RS编码优化方案

1.能量扩散的作用

能量扩散也称为随机化、加扰或扰码。

在数字电视广播过程中会出现码流中断或码流格式不符合MPEG-2的TS流结构的情况，导致调制器发射未经调制的载波信号；当数字基带信号是周期不长的周期信号时，已调波的频谱将集中在局部并含有相当多的高电平离散谱。结果对处于同一频段的其他业务的干扰超过了规定值。

另外，信源码流中可能会出现长串的连“0”或连“1”，这将给接收端恢复位定时信息造成一定困难。

为消除上述两种情况，可将基带信号在随机化电路中进行能量扩散，信号扩散后具有伪随机性质，其已调波的频谱将分散开来，从而降低对其他系统的干扰；同时，连“0”码或连“1”码的长度缩短，便于接收端提取比特定时信息。

2.能量扩散的实现

实现能量扩散功能的是随机化电路，也称为伪随机码发生器或M序列发生器，由带有若干反馈线的m级移位寄存器组成。M序列有下列基本特性：

（1）由m级移位寄存器产生的M序列，其周期为2^m-1。(www.xing528.com)

（2）除全0状态外，m级移位寄存器可能出现的各种不同状态都在M序列的一个周期内出现一次；M序列中“0”、“1”码的出现概率基本相同，在一个周期内，“1”码只比“0”码多一个。

（3）若将连续出现的“0”或“1”称为游程，则M序列一个周期中共有2^m-1个游程，其中长度为1的游程占1/2，长度为2的游程占1/4，长度为3的游程占1/8……还有一个长度为m的连“1”码游程和一个长度为m-1的连“0”码游程。

DVB规定的伪随机码生成多项式为

G（x）=1+x¹⁴+x¹⁵

由它生成的伪随机二进制序列PRBS（Pseudo Random Binary Sequence）与输入TS流进行模2加，TS流数据就随机化了。来自MPEG-2传输复用器的TS流包长固定为188B，最前面的同步字节是“01000111（47H）”。接收端的去随机化电路将PRBS与接收到的已随机化数据进行模2加，便可以恢复随机化以前的数据。所以随机化电路和去随机化电路是完全一样的。

为了同步发送端的随机化电路与接收端的去随机化电路，在DVB中，每8个TS数据包将移位寄存器初始化一次，初始值设置为100101010000000。为了标志这个初始化时刻，每8个TS包的第一个TS数据包的同步字节进行比特翻转，从47H翻转到B8H。在其他7个数据包的同步字节期间，PRBS继续产生，但“使能”信号无效，使输出关断，同步字节保持47H不变。因此，PRBS周期为8×188-1=1503B。PRBS序列周期的第一个比特加到了翻转同步字节B8H后的第一个比特。当调制器的输入码流断路或者码流格式不符合MPEG-2传输流结构时，随机化电路应继续工作，以避免调制器发射未经调制的载波信号。

发送端在进行能量扩散后，再进行RS编码。