陈 刚 王 华

1.内蒙古广播电视台 内蒙古 呼和浩特市 010050

2.内蒙古新闻出版广电局501台 内蒙古 呼和浩特市 010070

1 引 言

在数字电视传输系统中，根据传输信道各自的特点，信道编码采用了不同的纠错编码模式，编码技术实现较为复杂，本文对RS 编码技术，卷积编码技术，LDPC 编码技术等逐一进行了技术探析。

2 DVB-S采用的信道编码技术

信道编码与信源编码技术原理有着本质的区别，信源编码的目标是实现信息的冗余去除，从而达到压缩的目的。信道编码是为适应不同传输信道下的可靠传输，使用纠错编码达到纠正误码的目的。

DVB-S信道编码的流程为复用适配和能量扩散、外编码、卷积交织、内编码和基带成形。复用适配的程序是将8 个传输包整合为1 个大的数据包，一般将第1 个同步字节0X47 经过逐比特异或输出为0XB8，作为该数据包的同步字节。能量扩散是由于调制输入的码流不是想要的MPEG-2数据或者是无输入数据时，输出的频谱能量太集中，势必对邻频产生干扰，或者数据本身的分布不均匀等，通常使用生成多项式为1+x14+x15，使产生的数据为近似随机分布的伪随机序列。

DVB-S中使用了多级级联的纠错编码方式，外编码用的是里德索罗门码，接着使用交织深度为12的卷积交织编码，内编码采用了收缩类型卷积编码。

外编码采用RS（204，188，T=8），经过随机化的传送复用包，按照RS 码编码规则，加入了16 个校验字节，组成204 字节的数据包，这里的外码是指离信道较远的纠错编码。RS码可纠正8 个字节的错误，超过8 个字节的错误是无法纠正的，为此还需要卷积交织和卷积编码。

卷积交织编码器是将码流中连续的比特流，通过交织深度为12的卷积交织，变为不连续的比特流。在收端再按照同一规则进行反交织，还原最初的数据包比特流，在传输信道中受到突发干扰时，通过反交织将突发错误离散化，最后经RS 码进一步纠错。卷积交织可纠正不大于96字节的突发干扰。

内编码采用卷积编码，不同于外编码。外编码用188 字节组建204 字节的码长，内码用短码，它不适合纠正突发的大量误码，它充分利用了前后码元的相关性，内码编码效率较高。DVB-S 标准采用（2，1，7）卷积编码，通过删除规则在发端进行删除，提高了编码效率，达到删余增信的目的。而后在收端按原规则补充完整，再进行译码。

卷积编码由（2，1，7）经不同的规则进行删除。DVB-S中共使用了5 种编码效率卷积码，分别为1/2，2/3，3/4，5/6 和7/8。我国广播电视传输专用卫星中星6B 采用的卷积编码多为3/4，也有使用2/3和7/8的。信道编码是增加冗余码来换取可靠性的，在发端给有用的信息比特，按照预定规则增加监督码元使信息位和监督码元之间的关系确定，传输过程中信道有误码时，可以发现和纠正误码。

RS 码不但用于纠正随机错误，更适合用于纠正突发错误，通常使用缩短的RS 码，RS（204，188）是由RS（255，239）截短所得，虽然分组长度变短，由于监督码元未变，码元最小距离就不变，从而达到同样的效果。

卷积码的译码充分利用了信道的统计特性，最大似然译码的维特比算法，自70 年代发明以来，由于实现简单、成本低，因此得到了最广泛的使用。

虽然理论上使用足够随机足够长的码可以无限接近信道容量，但是很难找到一种足够随机的纠错编码。此外，特别长的码由于硬件实现太复杂，根本无法实现。看来单靠使用一种码来实现纠错编码有其局限性，人们便提出了级联码，实现多级纠错编码，通常有并行级联码和串行级联码。DVB-S和DVB-T就普遍采用了串行级联码。应用最广泛的串行级联码是通过RS 码和卷积码实现串行级联，构建的级联码最大限度提高了信道纠错能力。

3 DVB-S2采用的信道编码技术

2005 年获得批准的DVB-S2采用了BCH 码为外码，LDPC 码作为内码的串行级联码，凭借其卓越的性能，即非常接近香农理论极限，只差极限不到1dB。

LDPC 码于上世纪60 年代创造出来时，由于硬件所限没有实现，30 年后到1990 年被重视并一度成为研究的热点，LDPC 码属于线性分组码，其校验矩阵行列较多，但每行或每列中1的个数很少，是稀疏矩阵。由于LDPC码存在误码平台效应，需要使用BCH码进一步降低其误码。

LDPC 码输出码长分为64.8K比特和16.2K比特，与RS码比较码长增加非常多，RS 码码长为255×8=2040，即2K 比特，码长的增加使得其性能达到最佳，LDPC 码采用11 种不同的码率，校验位数也不同，可供不同的应用灵活选择使用。我国地面数字电视采用了7488 比特的LDPC码， BCH 码 采 用BCH （765，752）的串行级联码编码。

DVB-S2使用LDPC码使得其性能非常优越，与当前先进的信源编码技术，如（H.264、H.265以及AVS2 等）和高阶调制技术（8PSK，16APSK，32APSK） 组合在卫星传输领域使用，使卫星的传输容量达到最大化。

4 其他数字电视系统采用的信道编码技术

4.1 有线电视系统

我国有线电视系统采用了RS码和卷积交织的方式实现纠错编码，这是由于有线电视系统不是开路传输，传输链路产生的干扰和噪声是有限和可控的，信道质量好，因此没有使用卷积编码。

4.2 CMMB电视系统

我国CMMB 采用RS 编码、字节交织、LDPC 编码及比特交织的纠错编码方式。提供4种RS编码模式，分别为RS （240，240）、 RS （240， 224）、 RS（240，192）、RS （240，176）。LDPC 编码码率为1/2 和3/4，对应 为LDPC （4608， 9216） 和LDPC（6912，9216）。

4.3 直播卫星电视系统

我国直播卫星同样采用了LDPC码，但并未采用64.8K比特的长码，而是采用15.36K比特帧长的LDPC 码，未采用BCH 作为外码，降低了纠错编码、系统实现的难度，传输效率大幅度提升，是很好的改进技术。

直播卫星未采用级联编码，而采用15.36K比特的短码，但其技术性能可与DVB-S2 相媲美。这是我国在信道编码方式上的自主创新，直播卫星下行EIRP 高达56dBW。结合采用上述信道编码和调制技术，使用30厘米的小口径天线实现地面接收，是现阶段广播电视传输覆盖的最有效方式之一。