广播电视标准-电视频道和频率带宽的关系
来源:互联网 发布:淘宝怎么编辑宝贝 编辑:程序博客网 时间:2024/04/30 11:18
序言
之前一直分不清电视频道和RF射频信道之间的关系,通过这篇文章梳理一下。
本文的主要内容如下:
[1] 电视频道和频率带宽的关系
[2] 一定频率带宽能承载的数据容量计算
1. 基本概念
香农公式:
C=B×log2(1+SN) 其中:C为信道容量(bps),B为信道带宽(Hz),S为信号功率(W),N为加性高斯白噪声功率(W)。
香农公式给出了信道最大信息传送速率和信道信噪比及带宽的关系。香农公式可以解释现代各种无线制式由于带宽不同,所支持的单载波最大吞吐量的不同。
码率:
也叫比特率,表示经过压缩编码后的音视频数据每秒需要用多少个比特来表示,即把每秒显示的图像进行压缩后的数据量,一般采用的单位是kbps即千位每秒。
码率的定义是视频文件体积除以时间(平均码率)。单位一般是Kbps(Kbit/s)或者Mbps(Mbit/s)。所以一个24分钟,900MB的视频:
- 体积:900MB = 900MByte = 7200Mbit
- 时间:24min = 1440s
- 码率:7200/1440 = 5000 Kbps = 5Mbps
2. 电视频道和频率带宽的关系
- 频段:
- 广播电视、移动通信、WiFi等通信方式都需要频率资源,占用一定的频率带宽。比如广播电视的频段划分为
频道:
下表是上海闵行区的地面无线电视节目表,626MHz就表示一个频道,频道带宽为8MHz,但是一个频道内有多个节目,不同节目有不同的视频/音频PID,用户可以自行选择观看。
3.0中8MHz的频带宽度同样如此,能够传输多套不同清晰度的节目内容,不同节目可通过不同PLP进行承载,方便资源分配和灵活调度。
3. 信道容量计算
一定频率带宽能承载的数据容量计算
理论基础:香农公式、频道和码率等
计算方法:
有线电视信道数据速率计算:
频带利用率:在有限数据传输系统中定义载波的升余弦滚降系数分别为:
下行信道α=0.15,则:下行频带利用率为1/(1+α)=0.869。
上行信道α=0.25,则:上行频带利用率为1/(1+α)=0.8。符号率:符号率 = 频带利用率 × 信道带宽
下行信道的物理带宽为:8M; 每1个下行信道的符号率为 8M×0.869=6.952Msps
上行信道的物理带宽为:200kHz×2n-1,n=1、2、3、4、5、6。最大为6.4M; 每1个上信道(6.4M)的符号率为:6.4M×0.8=5.12M数据调制比特率:由QAM调制阶数M决定,为log2(M)(bit)。
信道的数据速率:数据速率 = 符号率 × 调制阶数
下行信道(8M),256QAM调制,符号率为6.952Msps;下行数据速率为6.952M×log2M=6.952M×8 = 55.616Mbps
上行信道(6.4M),64QAM调制,符号率为5.12Msps; 每1个上信道(6.4M)的符号率为:6.4M×0.8=5.12M;上行数据速率为5.12M×log2M=5.12M×6 (64QAM)=30.72 Mbps
计算举例:
有线电视:有线数字电视中,在一个8MHZ的频带内,如果调制参数是:符号率6.875,星座图64QAM。那么可以传输的电视信号的速率为6.875×6×(188/204)= 38.014Mb/s(有效)。一套标清如果需要5Mb/s,若采用超级编码器标清可以降到2Mb/s,一套高清如果需要20Mb/s。不考虑超级编码器,则一个频道可以传38/5 = 7.6套标清,也就是7套。如果要加一套高清,那就是(38 - 20)/5 = 3.6,也就是3套标清。若考虑超级编码器,则要具体测试,不同超级编码器,性能有很大差异。
无线电视:以3.0标准为例,6MHz带宽支持57Mbps以上的容量,8MHz支持75Mbps以上的容量。不过容量越高意味着鲁棒性越差,需要权衡。计算方法同上。
2017.05.11
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