数据随机化和同步取反

1.数据随机化

数据随机化的目的在于打破MPEG-2的TS流包中可能出现的长“1”或长“0”，如果TS流包中出现长“1”或长“0”，将产生如下两方面的不利后果。

（1）信号在低频段频谱上有大的能量，不适应信道的传输特性，数据随机化也称为能量扩散或数据加扰，使频谱主要能量段向高频端移动。

（2）长“1”或长“0”不利于比特时钟的提取，因为比特时钟的提取是利用传输码流中“0”与“1”之间的波形跳变实现的。

实现随机化的方法是用一个伪随机信号（PRBS）发生器产生一个PRBS流，与输入数据进行逐个比特的异或（XOR）运算来实现的。XOR运算即模2和运算，随机化不包括同步字节。

随机化处理与条件接收（CA）中的加扰原理一致，现举例说明。

输入信息码流（A）：11111111

PRBS信号流（B）：01001010

A⊕B（异或）后生成流（C）：10110101

接收端PRBS（D）：01001010

C⊕D后（F）：11111111

输入码流A与PRBS异或运算后，长“1”被打乱，能量扩散，高频分量增加（1和0交替出现）。如接收端产生的PRBS流D与发送端的PRBS流B一致，则C与D异或运算后又恢复了长“1”的码流。在此可见发送端与接收端的PRBS流必须一致，时间要对准方能解扰，恢复原来的码流，否则什么都看不到。

图2-5是输入码流的频谱图。从图可见能量集中在低频段。

图中幅度为相对某一参考值的分贝（dB）数，数值越大，信号越小。

图2-6是输入码流经随机化后的频谱图，由图可见能量被扩散。

经过随机化处理后，数字信号的功率频谱被拓展了，实现了“能量分散”，如图2-6所示。

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图2-5 输入码流频谱特性

图2-6 输入码流经随机化后频谱特性

图2-7是实现随机化过程的逻辑图，随机化周期为8个传输包，共1503B。

图2-7 随机化与去随机化实现过程的逻辑图

2.同步取反的作用

同步取反的目的是给解扰器提供一个启动信号，使收、发两端PRBS发生器同步同相，两个随机信号完全一致。第一个MPEG-2包的同步字节逐比特取反（取补码），以后7个包同步字节不取反，如图2-8b所示。

图2-8a为MPEG-2传输复用包。

图2-8b为随机化后的传输包（同步取反和随机化序列R）。随机化周期为1503B，其中包的同步字节不随机化，只是信息字节随机化。

图2-8c为经RS纠错编码后的数据包。包的字节数由188B增加至204B。

图2-8d为经交织处理后的帧结构。

根据图2-1，在随机化和同步取反作用框图后，随后的两个作用框图为RS纠错和卷积交织。这两部分已在第1章中介绍，在此就不再重复。

图2-8 帧结构

a）MPEG-2传输复用包 b）随机化后的传输包：同步字节和随机化序列R c）RS（204，188，T=8）码误码保护数据包 d）交织帧：交织深度I=12B sync1—没有随机化的逐比特取反同步字节 syncn—没有随机化的同步字节，n=2，3，…，8