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數字電視中相關概念1 :位元速率、符號率、頻寬、寬頻

      數字通訊的理論是:8MHz是載波頻寬,因為調製是雙邊帶的,其基帶頻寬為4MHz。Nyquist理論說,每Hz的頻寬可以傳 2symbol/s的資料,這個說法是說傳送濾波器可以做到理想頻率響應。那麼在正常情況下做不到的,所以最常用的設計方法是升餘弦響應,這種設計有個特徵係數就滾降因子,如為0.15,所以可以使用的有效頻寬就為4/1.15=3.478MHz。這樣在3.478MHz的基帶頻寬內可以傳輸的最大符號率為3.478*2=6.956Msymbol/s。QAM、PSK等調製是位元到符號的應射關係,如64QAM調製,每個符號表示6個位元,這樣位元率就=6.956*6=41.739 Mbps.如果在DVB-T中採用QPSK調製,每個符號表示2個位元,位元率就=6.956*2=13.913 Mbps.在DVB-T中還有卷積碼和RS碼,如位元速率=1/2的卷積碼,(204,188)的RS碼,位元率就為13.913*1/2*188/204=6.41Mbps,所以DVB-T中,一般傳輸為5Mbps的MPEG-2 

[email protected]的碼流。 

        頻寬一定指的是模擬載波頻寬,頻寬在嚴格意義上要區分基帶頻寬和載波頻寬,都是模擬概念.bps是數字概念,通過數字調製,如QAM等,在模擬頻率上傳輸。 

        DVB-C的調製和殘留邊帶調製是沒有一點關係的,前者採用的是數字調製方式如64QAM,後者是模擬調幅的一種。至於當前DVB-C一個頻道佔用8MHz頻寬,完全是沿用PAL制習慣的結果。對於數字調製而言,如果頻道頻寬寬一些,則可以容納更多的位元速率,這樣可以提高TS流中單一節目的質量或容納更多的節目,因此即使當初將頻道寬度設為7MHz或6MHz也沒有關係,不會對技術體制有太大的影響,這是數字電視標準化與靈活性的一個體現。 

        頻帶的利用率指的是每一赫茲頻寬上傳輸的位元數,64QAM頻帶的利用率為理論值6,但是由於為了減小定時抖動引起的ISI(碼間干擾),傳送端的成形濾波器將訊號頻譜進行滾降處理,使其所佔頻寬拓寬為原先的(1+a)倍(a為滾降係數,這裡為0.15),而傳輸的符號率並沒有增加,這就等效為每一赫茲頻寬上傳輸的位元數減少。  DVB-C的頻帶的利用率=6/1.15=6.96*6/8=5.22。我想你說的5.3並不是指的是dvb-c系統。而是ITU J.83-C標準中的a=0.13的情況6/1.13=5.3。 

        8M指的是載波間隔,而每個載波的頻寬由符號率Rs和Roll off factor決定。DVB-C的符號率最大是6.96M,滾降係數為0.15,佔用頻寬為6.96*1.15=8M,如果採用64QAM,則bit rate可達6.96*8=55.68M 。

        符號率Rs與載波頻寬fs之間的關係是fs=Rs*(1+Roll off factor)。對於中國的有線數字電視網路,其fs=8MHz,Roll off factor=0.15,則Rs=6.9565(Symbol),而對於64QAM調製方式,其m=6(2^m=64),即一位Symbol是量化成m位bit,所以位元速率是Rs*m=41.739(Mb/s)。如果除了為了保護傳輸誤碼而增加的RS短編碼(188/204),實際有效位元速率最多為41.739*188/204=38.465(Mb/s)。而在實際使用計算8MHz的位元速率時還需要預留一定的餘量。 

         在數字通訊中的資料傳輸速率與調製速率是兩個容易混淆的概念。資料傳輸速率(又稱位元速率、位元率或 資料頻寬)描述通訊中每秒傳送資料程式碼的位元數,單位是bps。 當要將資料進行遠距離傳送時,往往是將資料通過調製解調技術進行傳送的,即將資料訊號先調製在載波上傳送,如QPSK、各種QAM調製等。在接收端再通過解調得到資料訊號。資料訊號在對載波調製過程 中會使載波的各種引數產生變化(幅度變化、相位變化、頻率變化、載波的有或無等,視調製方式而定)。          波特率是描述資料訊號對模擬載波調製過程中,載波每秒中變化的數值,又稱為調製速率,波特率又稱符號率。在資料調製中,資料是由符號組成的,隨著採用的調製技術的不同,調製符號所對映的位元數也不同。符號又稱單位碼元,它是一個單元傳送週期內的資料資訊。如果一個單位碼元對應二個位元數(一個二進位制數有兩種狀態0和1,所以為二個位元)的資料資訊,那麼符號率等於位元率;如果一個單位碼元對應多個位元數的資料資訊(m個),則稱單位碼元為多進位制碼元。此時位元率與符號率的關係是:位元率=符號率 *log2 m,比如QPSK調製是四相位碼,它的一個單位碼元對應四個位元資料資訊,即m=4,則位元率=2*符號率,這裡"log2 m"又稱為頻帶利用率,單位是:bps/hz。

       另外已調訊號傳輸時,符號率(SR)和傳輸頻寬(BW)的關係是:BW=SR(1+α),α是低通濾波器的滾降係數。當它的取值為0時,頻帶利用率最高,佔用的頻寬最小。但由於波形拖尾振盪起伏大,容易造成碼間干擾。當它的取值為1時,帶外特性呈平坦特性,佔用的頻寬最大是為0時的兩倍。由此 可見,提高頻帶利用率與"拖尾"收斂相互矛盾,為此它的取值一般不小於0.15。例如,在數字電視系統,當α =0.16時,一個模擬頻道的頻寬為8M,那麼其符號率=8/(1+0.16)=6.896Ms/s。如果採用64QAM調製方式,那麼其位元率=6.896*log2 64=6.896*6=41.376 Mbps。