數字電視傳輸系統的建模與仿真

摘要：系統級設計軟件為復雜電子系統提供了一種全新的設計實現方法。本文用Cadence公司的SPW軟件工具對數字電視傳輸系統進行系統級設計與仿真，介紹了系統級設計與仿真的完整流程。

1.引言
在數字電視的概念提出以前，高清晰度電視的開發是以模擬電視技術為基礎的。數字電視的開發工作始于1980年代末期，當時集成電路技術與計算機技術的發展使得將高清晰圖象和高保真音響以數字技術壓縮進單一模擬電視頻道成為可能。
在有限帶寬內傳輸高清晰度電視對視頻、音頻壓縮編碼和信道編碼都提出了更高的要求，而且在地面傳輸的情況下無線環境的各種衰落和干擾也不可避免，同時考慮到移動環境下的接收需求，在新一代的地面數字電視傳輸系統中必需引入無線通信的最新技術。數字電視廣播和現代數字通信技術的結合，使得傳統的電視傳媒得以在通信網絡的基礎上新生。
我們在數字電視傳輸系統設計中采用了Cadence公司的系統級設計與仿真軟件SPW(Signal Processing Worksystem)。在大型系統設計中只有實現算法和系統級的優化，才能對系統性能有極大的提升，因為它比底層優化具有更大的優化空間。

2.理想系統仿真
數字電視傳輸系統涉及調制、編碼、發送和接收、解碼、解調諸多子系統，但信道的建模對系統性能具有重要意義。在設計方法學上，可先考慮建立信道噪聲和干擾不存在的理想傳輸信道，即著重調制、解調、編碼與解碼系統的設計。若以信號幀為基本信息單元，信號幀的同步頭采用沃爾斯(Walsh)編碼的偽隨機序列，數據體采用多載波調制(OFDM)信號且由保護間隔(Guard Interval)和離散傅里葉變換（DFT）模塊構成。


用SPW可以方便地調整參數及替換相關的模塊，以便系統的總體性能最佳。對調制方式、糾錯外碼、時域和頻域的交織編碼、糾錯內碼的描述如信號流程圖如圖1所示。相應的接收過程是解碼、解交織、解調制的過程，選用何種模式及選用什么參數只需在設計中簡單地修改即可，不斷調整參數和模塊可實現系統總體性能的最優化。