DVB-RCT系统技术概要

　　【摘 要】 DVB-RCT系统在用户与业务提供者之间提供了一个双向、非对称、宽带、无线的回传通道，解决了交互式数字地面电视业务的交互通道的标准问题，是对DVB-T下行规范的重要补充。本文详细分析DVB-RCT系统的基本原理及性能特点。

　　一、引言

　　DVB-T为静止和移动用户传输无线宽带数据业务提供了一种强大的手段，但其本身是一个单向系统，无法满足人们对交互式地面数字电视业务的需求。对数字电视期望的调查表明：具有新颖和刺激性内容的交互式节目是最大的市场需求。因此，基于“交互业务”的商业模式将为广播业提供额外的收入。

　　某些交互业务，它们与电视节目本身密切相关，且实时性很强，需要一个低时延的回传信道以实现交互式地面数字电视业务，此即DVB-RCT的任务。DVB-RCT标准已于2001年4月获得DVB委员会的批准，2002年3月被欧洲电信标准协会（ETSI）采纳和发布。ITU-R推荐DVB-RCT标准为DVB-T数字地面电视的首选回传信道。DVB-RCT使DVB-T在用户与业务提供者之间提供了一个双向、非对称、宽带、无线的回传通道，从而可以开辟新的业务和新的商业模式。它具有以下一些特点:

　　⊙频谱利用率高、成本低、功能强大，提供一种灵活 的无线多址OFDM系统。

　　⊙蜂窝小区覆盖范围大，半径达 65km。为每个电视 观众提供的典型比特码率容量达几kb/s。

　　⊙能够处理巨大的流量峰值，每个蜂窝小区的每个扇 区每秒能处理多达2万个短交互。

　　⊙也适用于较小的蜂窝区，以便构建半径为3.5km的 密集蜂窝网络，为用户提供几Mb/s 的高码率。

　　⊙可利用Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ波段中任何未用的频谱间隙或已 被使用的频谱，但不能对原来的模拟电视和数字电 视广播产生干扰。

　　⊙适用于便携设备，它把交互性带到能够接收地面数 字电视广播的任何地方。

　　⊙可用于全世界不同的DVB-T系统：6，7或8MHz频道。

　　⊙从用户终端或机顶盒到基站的发射功率不超过 1WRMS。

　　二、DVB-RCT系统功能框图

　　DVB-RCT交互系统是由正向交互(下行)通道和反向交互(上行)通道构成：

　　①正向交互通道：从基站到用户的下行数据流，用来为所有用户终端（RCTTs）传输同步信息和数据，使终端用户能同步地接入网络并向基站传输同步的上行信息。

　　②反向交互通道：从用户到基站的信道，用于向业务提供商发出请求、应答或上载数据。

　　DVB-RCT系统的工作原理如下：

　　⊙上行数据流和下行数据流的调制方案均为OFDM， 上行数据流提供一些并行的载波，在不同的时间分 配给不同的用户，用于将数据和命令传回基站。

　　⊙每个经授权的RCTT将一个或几个低比特率的调制 载波传回基站。

　　⊙载波的频率锁定、功率可测，调制的时隙由基站同步。

　　⊙上行信号在基站被解调，处理过程象DVB-T接收机 一样采取FFT处理器。

　　三、DVB-RCT系统的特性

　　1.信道划分

　　为允许多个用户接入，VHF/UHF回传信道在频域和时域进行划分，形成时间-频谱槽网格，如图2所示。

　　在基站的控制下，每个时间-频谱槽被分配给某个特定的用户，为RCTTs共享射频信道提供了强大的手段，便于处理对带宽的峰值接入请求。

为避免载波间和符号间的干扰，该系统提供了两种子载波成形函数。

　　a 奈奎斯特成形 b矩形成形

　　子载波频谱（1） 奈奎斯特成形：子载波频谱彼此分开，频率漂移对用户间的干扰影响较小，适用于蜂房尺寸较大的网络；

　　（2）矩形成形：子载波频谱彼此重叠但相互正交，在调制符号间插入保护间隔，对频率漂移比较敏感，适用于蜂房尺寸较小的网络。

　　DVB-RCT标准提供了6 种传输模式，它们是载波数量和载波间隔的特定组合。DVB-RCT标准定义了三种载波间隔CS1，CS2和CS3，数值分别约为1kHz，2kHz和4kHz，对应的符号持续期约为1ms，0.5ms和0.25ms。载波数量有两种：1K或2K。信道带宽为1MHz，2MHz，4MHz或8MHz。

　　2.传输帧结构

　　DVB-RCT提供了两种传输帧：TF1和TF2。

　　DVB-RCT传输帧结构

　　TF1利用每个完整的OFDM符号来完成特定的任务，它携带三种类型的符号。第一个符号为空符号（基站用来监测干扰），接下来6个符号为测距符号，最后176个符号供RCTT传输数据。

TF2不含空符号，由通用的OFDM符号组成，每个OFDM符号被划分为子信道（由4个、29个或145个载波组成），每个子信道被赋予特定的任务。它包括48个符号，分为8组，每组由6个相连续的符号组成，既可传输测距符号，又可传输RCTTs的突发数据。

　　由此可知，TF1在时域组织信道，而TF2是在频域进行的。

　　3.突发数据结构

　　DVB-RCT定义了三种突发数据结构BS1，BS2和BS3，如图5所示。它们提供了各种将用户数据映射至时间-频谱槽的方法。它们占用的载波数量和突发数据持续期均不相同，BS1利用1个载波传输数据信息，BS2和BS3各利用4个和29个载波。突发数据持续期越短，抗干扰能力越强，但用户需使用几个并行载波，并将功率扩散至这些载波上。另外，每个突发数据结构覆盖的蜂房半径不同。

　　DVB-RCT突发数据结构

　　无论采用哪种结构，突发数据都是由144个调制符号组成，并在其中插入了30或36个导频载波（用于基站的相干解调）

　　4.比特率容量

　　在基站的控制下，RCTT可采取4QAM，16QAM或64QAM调制，卷积编码率为1/2或3/4。DVB-RCT的比特率容量与采取的传输模式（即载波间隔）和调制编码方式（即调制星座图和卷积编码率）有关。DVB-RCT采用4种保护间隔（GI），分别是1/4，1/8，1/16，1/32，保护间隔对比特率容量也有影响。

　　当采用BS1或BS2和矩形成形时，每个载波可提供的比特率容量范围，图中GI=1/8。DVB-RCT系统每个载波的净比特率容量典型值为0.6kb/s至15kb/s，当使用所有载波时，DVB-RCT系统回传信道用户数据从1Mb/s至30Mb/s。

　　显然，鲁棒性最强的模式提供的比特率最小，但覆盖半径最大；鲁棒性最差的模式提供的比特率最大，但覆盖半径最小。

　　每个载波的净比特率容量

　　此外，DVB-RCT还具有以下特性:

　　（1)动态分配自适应调制

　　DVB-RCT 支持在相同的蜂窝小区内同时使用不同的调制方式，从4QAM (1/2编码率)到64QAM(3/4编码率)，此特性称为动态分配自适应调制，它既能控制相邻的同频道蜂房之间的干扰电平，又可为每个用户提供最大比特率，从而提高频谱利用率。

　　比如，对于蜂房边缘附近的用户，可以分配最可靠的调制方式(例如4QAM调制 1/2 编码率)，允许这些用户使用尽可能小功率把信号传回基站。相反，靠近基站的用户可以分配可靠性低、码率高的调制方式把信号传回基站，但需要较大功率，不过由于它们远离其它蜂窝小区，所以对其它同频道蜂窝小区的干扰较小。

　　（2)Turbo码或级联码

　　DVB-RCT系统使用Turbo码或级联码（RS码+卷积码），前者在误比特率一定时，可将C/N门限降低2dB，甚至更多。

　　（3)时间交织

　　对于脉冲干扰，时间交织至少有额外5dB的改进(实际数值依赖于脉冲干扰重复速率)。

　　（4)频带分割

　　频带分割极大地减轻了频谱拥挤的问题：频谱中任何1MHz频段都能够被利用。这样，不同的交互电视业务提供商可以分配各自的 1MHz频谱，从而保持相互间的独立性。

　　（5)功率测距

　　DVB-RCT采用类似于移动电话系统中使用的功率测距系统，以确保交互终端在所有的时间内使用最低功率。这样既降低了干扰，又提高了频谱利用率。

来源：数字通信世界