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艾渤，林之初 著

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• 嵌入式系统
• 媒体技术

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121070396

商品编码：29488103951

包装：平装

出版时间：2008-07-01

基本信息

书名：数字移动电视广播原理与DSP实现

定价：33.00元

作者：艾渤,林之初

出版社：电子工业出版社

出版日期：2008-07-01

ISBN：9787121070396

字数：350000

页码：212

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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随着数字技术的快速发展和消费电子市场的推动，数字信号处理器（DSP）在数字电视领域得到了越来越广泛的应用。本书首先介绍了目前国际上主流的数字移动电视标准，着重分析了在射频前端结构和基带信号处理两方面降低系统功耗的技术。接着在简要介绍典型数字移动电视广播基带信号处理算法的基础上，以目前外广泛使用的ADI公司的Blackfin系列DSP为代表，讨论了数字移动电视广播中交织、信道编编码、多载波调制、同步、信道估计与均衡等算法的设计和DSP实现，同时给出了许多算法的实现程序。

内容提要

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中国地面数字电视国家标准GB20600-2006的颁布之后，数字移动电视（手机电视）标准的制定成为焦点。随着数字技术的快速发展和消费电子市场的推动，数字信号处理器（DSP）在数字电视领域得到了越来越广泛的应用。本书首先介绍了目前国际上主流的数字移动电视标准，着重分析了在射频前端结构和基带信号处理两方面降低系统功耗的技术。接着在简要介绍典型数字移动电视广播基带信号处理算法的基础上，以目前外广泛使用的ADI公司的Blackfin系列DSP为代表，讨论了数字移动电视广播中交织、信道编码、多载波调制、同步、信道估计与均衡等算法的设计和DSP实现，同时给出了相关算法的实现程序。
本书面向通信广播和电子技术等领域的广大科研和工程技术人员，也可作为相关专业研究生和高年级本科生的教材。

目录

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章 数字移动电视广播
1.1 数字电视
1.1.1 数字电视的特点
1.1.2 数字电视的发展状况
1.1.3 地面数字电视广播
1.2 数字移动电视广播
1.3 移动电视广播标准
1.3.1 韩国T-DMB标准
1.3.2 欧洲DVB-H标准
1.3.3 美国MediaFLO标准
1.3.4 三种标准的比较
1.3.5 清华DMMB标准
第2章 调谐器
2.1 简介
2.1.1 调谐器的种类
2.1.2 调谐器的技术指标
2.2 调谐器的体系结构
2.2.1 超外差结构
2.2.2 零中频结构
2.3 ADMTV102型调谐器
2.3.1 基本描述
2.3.2 引脚定义
2.3.3 功能分析
第3章 信道编码
3.1 信道编码基本原理
3.1.1 信道容量和信道编码定理
3.1.2 信道编码相关背景知识
3.2 线性分组码
3.2.1 线性分组码基本概念
3.2.2 校验矩阵和生成矩阵
3.2.3 线性分组码的校正子译码方法
3.2.4 线性分组码举例：汉明码
3.3 卷积码
3.3.1 卷积码的基本概念
3.3.2 卷积码的自由距离和小距离
3.3.3 维特比译码算法
3.4 Turbo码
3.4.1 Turbo码简介
3.4.2 Turbo码的编码
3.4.3 Turbo码的译码算法
3.5 低密度奇偶校验码
3.5.1 低密度奇偶校验码简介
3.5.2 低密度奇偶校验码的编码
3.5.3 低密度奇偶校验码的译码
第4章 调制与解码
4.1 调制与解调的基本原理
4.1.1 调制解调的基本概念
4.1.2 信号的正交变换和线性调制
4.2 无线传输系统中的调制方法
4.2.1 四进制相移键控调制QPSK
4.2.2 正交幅度调制QAM
4.3 正交频分复用技术
4.3.1 OFDM基本原理
4.3.2 基于傅里叶变换的OFDM系统
4.3.3 OFDM的保护间隔和循环前缀
4.3.4 OFDM技术优缺点及主要研究领域
第5章 定时同步与频率同步
5.1 同步与同步误差
5.1.1 OFDM系统同步
5.1.2 OFDM系统同步误差及其影响
5.2 定时同步
5.2.1 基于训练序列的方法
5.2.2 基于循环前缀的方法
5.3 频率同步算法
5.3.1 基于训练序列的方法
5.3.2 基于循环前缀的方法
5.4 DVB-H系统的同步技术
5.4.1 DVB-H帧结构及同步要求
5.4.2 同步方案
5.4.3 定时同步算法
5.4.4 频率同步算法
第6章 信道估计与均衡
6.1 相干检测
6.1.1 相干调制
6.1.2 相干检测
6.1.3 非相干检测
6.2 信道估计
6.2.1 基于导频的信道估计
6.2.2 基于时域训练序列的信道估计算法
6.3 信道均衡
第7章 Blackfin处理器
7.1 Blackfin系列处理器简介
7.2 Blackfin处理器的内部结构
7.2.1 总体结构
7.2.2 内核结构
7.2.3 存储器结构
7.2.4 主要外部设备
7.2.5 指令集简介
7.3 Visual DSP 开发环境
第8章 数字滤波器的DSP实现
8.1 数字滤波器基本原理
8.2 FIR滤波器和IIR滤波器
8.2.1 FIR和IIR滤波器的特点
8.2.2 FIR滤波器的设计方法
8.2.3 MATLAB中的滤波器设计工具——fdatool
8.3 脉冲成形滤波器
8.4 脉冲成形滤波器的DSP实现
8.4.1 用MATLAB设计平方根升余弦滤波器
8.4.2 平方根升余弦滤波器的DSP实现
第9章 交织与解交织的DSP实现
9.1 宽带无线传输系统中交织的作用
9.2 交织的分类和原理
9.3 块交织和解交织的DSP实现
9.3.1 块交织和解交织的C语言实现
9.3.2 C代码优化
9.3.3 汇编代码优化
9.3.4 完整的汇编代码
9.3.5 性能
0章 LDPC编码器的DSP实现
10.1 准循环LDPC码的生成矩阵
10.2 准循环LDPC编码方法
10.3 LDPC编码的C语言实现
10.4 LDPC编码C程序的优化及DSP实现
10.4.1 C代码优化
10.4.2 汇编代码优化
10.4.3 完整的汇编代码
10.4.4 性能
1章 定时同步与频率同步的DSP实现
11.1 联合定时同步与频率同步算法
11.2 定时同步与频率同步算法的仿真
11.2.1 发射机仿真
11.2.2 定时同步与频率同步算法仿真
11.3 定时同步与频率同步的DSP实现
2章 信道估计的DSP实现
12.1 信道估计原理
12.2 信道估计算法的仿真
12.2.1 导频数据的产生
12.2.2 发射机及信道参数
12.2.3 信息数据的产生与QPSK映射
12.2.4 导频信号插入
12.2.5 发射机后端处理
12.2.6 多径与AWGN信道
12.2.7 接收机频域数据获取
12.2.8 接收机信道估计
12.3 信道估计的DSP实现
12.3.1 C代码优化
12.3.2 汇编代码优化
12.3.3 完整的汇编代码
12.3.4 性能
参考文献

作者介绍

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艾渤，1974年生于西安，1997年毕业于西安工程学院，2004年于西安电子科技大学获工学博士学位，2005年进入清华大学电子系博士后科研流动站工作两年。现任职于北京交通大学现代通信研究所，轨道交通控制与安全国家重点实验室，副教授，研究方向：无线宽带多媒体通信技术、

文摘

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序言

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《数字移动电视广播原理与DSP实现》 内容概述： 本书深入探讨了数字移动电视广播的核心原理，并结合数字信号处理（DSP）技术，详细阐述了其实现过程。全书共分为八章，循序渐进地构建了读者对这一复杂技术领域的全面认知。 第一章：移动电视广播概述 本章首先为读者勾勒出移动电视广播的宏观图景。我们将追溯其发展历程，从早期的模拟广播技术，到如今蓬勃发展的数字时代。在此过程中，会重点分析移动电视广播所面临的独特挑战，例如信号的瞬时中断、多普勒效应带来的频率偏移、以及用户在不同移动环境下的接收差异。接着，本章将介绍目前全球范围内主流的移动电视广播标准，如DVB-H（Digital Video Broadcasting – Handheld）、ISDB-T（Integrated Services Digital Broadcasting – Terrestrial）以及ATSC-M/H（Advanced Television Systems Committee – Mobile/Handheld）等，并对其关键技术特点、覆盖区域及各自的优劣势进行比较分析。最后，本章将展望移动电视广播的未来发展趋势，包括与4G/5G网络的融合、互动式服务的拓展，以及在物联网（IoT）时代的新应用场景，为读者建立一个宏观的技术视野。 第二章：数字信号基础与编码原理 本章将深入讲解数字信号处理在移动电视广播中的基础。我们首先会回顾离散信号的基本概念，包括采样定理、量化误差以及数字信号的表示方法。在此基础上，本章将重点介绍用于压缩和编码视频及音频信号的关键技术。具体而言，会详细讲解视频编码标准，如H.264/AVC（Advanced Video Coding）和H.265/HEVC（High Efficiency Video Coding）的编码流程，包括帧内预测、帧间预测、变换编码、量化以及熵编码等核心模块。对于音频信号，则会介绍AAC（Advanced Audio Coding）等主流编码格式的原理。此外，本章还将探讨纠错编码（Forward Error Correction, FEC）的重要性，介绍卷积码、里德-所罗门码（Reed-Solomon Code）等常用纠错码的编码和译码原理，以及它们如何有效地对抗传输过程中的噪声和干扰，确保数字信号的可靠传输。 第三章：移动信道特性与模型 移动电视广播的信号传输环境极其复杂多变，本章将对这些信道特性进行详尽的分析。我们将详细阐述无线移动信道的核心特征，包括衰落（Fading）现象，并将其细分为慢衰落（如阴影衰落）和快衰落（如瑞利衰落）。多普勒效应（Doppler Effect）是移动通信中不可忽视的因素，本章将深入分析其对接收信号频率的影响，以及由此产生的频率选择性衰落。此外，本章还将介绍常用的移动信道模型，如平坦衰落信道模型和频率选择性衰落信道模型，并分析这些模型在不同移动场景下的适用性。对信道特性的深入理解，是设计高效的接收算法和抗干扰策略的基础，本章将为后续章节的理论推导和技术实现奠定坚实的基础。 第四章：数字调制解调技术 本章将聚焦于将数字基带信号转换为适合无线传输的射频信号，以及在接收端将其恢复为数字基带信号的关键技术——调制解调。我们将首先介绍几种基本的数字调制方式，包括幅度键控（ASK）、频率键控（FSK）和相移键控（PSK），并分析它们的优缺点。在此基础上，本章将重点讲解在移动电视广播中广泛应用的线性调制技术，如正交频分复用（OFDM）技术。我们将详细剖析OFDM的原理，包括将数据流分解为多个低速率子载波，以及利用IFFT（Inverse Fast Fourier Transform）进行调制和FFT（Fast Fourier Transform）进行解调的过程，并强调OFDM在抵抗频率选择性衰落方面的优势。此外，本章还将介绍QAM（Quadrature Amplitude Modulation）等调制方式，以及它们与OFDM结合的优势。最后，我们将讨论在移动环境下，为了克服信道衰落和多普勒效应，需要采用的鲁棒性更强的调制解调方案，例如使用冗余的导频符号来辅助信道估计和同步。 第五章：数字信号处理（DSP）硬件平台与架构 本章将深入探讨实现数字移动电视广播所需的DSP硬件平台及其体系架构。我们将首先介绍DSP处理器（Digital Signal Processor）的核心特性，包括其为信号处理设计的专用指令集、高并行处理能力以及低功耗优势，并与通用微处理器（CPU）进行对比。接着，本章将详细介绍DSP处理器常见的架构，如哈佛架构（Harvard Architecture）和改进型哈佛架构，分析其在指令和数据通路上的优化。我们还将讨论DSP芯片的典型组成部分，包括ALU（Arithmetic Logic Unit）、MAC（Multiply-Accumulate）单元、DMA（Direct Memory Access）控制器以及各种外设接口。此外，本章还会介绍FPGA（Field-Programmable Gate Array）在数字移动电视广播系统设计中的应用，分析其在灵活性和并行性方面的优势，以及如何利用FPGA实现高效的DSP算法。最后，本章将探讨不同DSP硬件平台的选型考虑，包括性能需求、功耗预算、成本以及可扩展性等因素。 第六章：DSP在数字移动电视广播中的关键算法实现 本章是本书的核心章节之一，将详细阐述DSP在数字移动电视广播各个环节中的关键算法实现。我们将从接收端开始，详细讲解信道估计（Channel Estimation）的算法，如最小二乘法（Least Square, LS）和最小均方误差法（Minimum Mean Square Error, MMSE），以及如何利用导频信号进行精确的信道状态信息获取。接着，我们将探讨均衡（Equalization）算法，包括线性均衡（如LMS, Least Mean Square）和非线性均衡（如MLSE, Maximum Likelihood Sequence Estimation）如何补偿信道失真，恢复原始信号。对于OFDM系统，我们将重点介绍其同步（Synchronization）算法，包括帧同步（Frame Synchronization）和载波同步（Carrier Synchronization），以及如何利用DSP高效实现。此外，本章还将深入讲解纠错译码（Decoding）算法的DSP实现，如维特比译码（Viterbi Decoding）在卷积码译码中的应用，以及有限域运算在里德-所罗门码译码中的实现。最后，本章还将简要介绍对图像和音频信号进行实时解码的DSP算法，为最终呈现给用户的视音频内容做好准备。 第七章：系统集成与性能优化 本章将关注将前面各章节所学的理论知识和算法转化为实际可工作的系统，并进行性能优化。我们将详细探讨数字移动电视广播系统的整体架构，包括射频前端、基带处理单元、以及应用层等各个模块的接口设计和数据流。在本章中，我们将重点关注DSP处理器与系统中其他硬件（如ADC/DAC、内存、通信接口等）的协同工作，以及如何通过合理的硬件选型和系统级设计来提高整体效率。性能优化方面，我们将探讨在DSP硬件资源有限的情况下，如何通过算法的改进、代码的优化以及利用DSP的并行处理能力来满足实时处理的需求。例如，如何对算法进行定点化处理以降低计算复杂度，如何利用流水线技术和并行计算来加速处理过程。此外，我们还将讨论功耗管理策略，如何在保证性能的同时，最大程度地降低系统的功耗，这对于移动终端尤为重要。最后，本章还将介绍系统集成过程中可能遇到的挑战，如硬件兼容性、软件调试以及实际环境下的性能评估方法。 第八章：应用与展望 本章将对数字移动电视广播的应用场景进行总结，并展望其未来的发展方向。我们将回顾目前数字移动电视广播在公共安全、应急通信、车载娱乐等领域的实际应用案例，并分析其带来的价值。接着，本章将深入探讨移动电视广播与新兴技术的融合，例如与5G网络的结合，将如何实现更高的数据速率、更低的延迟以及更广泛的连接性。我们将分析5G在移动广播领域可能带来的新机遇，如超高清视频传输、低延迟互动直播以及虚拟现实（VR）/增强现实（AR）内容的实时推送。此外，本章还将探讨在物联网（IoT）时代，移动电视广播技术可能演变成的泛在信息服务平台，以及其在智能家居、智慧城市等领域的潜在应用。最后，本章将对未来移动电视广播技术的发展趋势进行展望，包括更智能的接收设备、更个性化的内容服务以及更强大的媒体融合能力，为读者提供一个具有前瞻性的视角。

评分☆☆☆☆☆

当我深入阅读这本书时，最令我印象深刻的是作者对于DSP在移动电视广播系统中实际应用场景的细致描绘。他没有停留在纯粹的理论层面，而是深入到每一个模块的实现细节，例如在讲解信道编码时，不仅列出了各种编码方式的优缺点，还结合了实际的误码率曲线进行分析，并给出了在不同信道条件下最优编码方案的选择依据。我特别喜欢书中关于“多普勒效应补偿”和“瑞利衰落信道建模”的章节，这些都是移动电视广播中不可忽视的关键技术点。作者通过生动的比喻和直观的图解，将这些抽象的概念变得易于理解。书中的代码片段虽然是示例性的，但足以展现DSP算法在实际硬件上的实现逻辑，这对于有编程背景的读者来说，无疑是一份宝贵的参考。我尝试着将书中的部分算法逻辑在仿真环境中复现，发现与书中描述的结果高度吻合，这让我对书本的权威性和严谨性有了更深的信任。此外，作者在讨论功率控制和干扰抑制时，也提供了多角度的解决方案，并分析了它们在不同环境下的性能表现，为工程实践提供了坚实的理论基础。

评分☆☆☆☆☆

让我惊叹的是，作者竟然在书中花了相当篇幅来探讨“数字滤波器的设计与实现”及其在移动电视广播中的关键作用。他从FIR和IIR滤波器的基本原理出发，详细讲解了各种设计方法，如窗函数法、频率采样法等，并提供了在DSP平台上实现的优化技巧。我尤其对书中关于“插值与抽取”的章节印象深刻，这对于数字信号的速率变换和适应不同采样率的设备至关重要。作者通过生动的图示，清晰地展示了插值和抽取过程中的“混叠”现象，以及如何通过滤波来有效避免。书中的“谱分析”部分，也让我受益匪浅，作者讲解了FFT（快速傅里叶变换）在频谱分析中的应用，以及如何利用频谱信息进行信道评估和信号优化。我感觉作者是一位极具洞察力的技术专家，他不仅掌握了核心理论，更对实际工程中的挑战有着深刻的理解，并能将这些挑战与DSP的强大能力相结合，为读者提供了切实可行的解决方案。这本书的深度和广度，都远远超出了我的预期。

评分☆☆☆☆☆

初读此书，我便被其封面设计所吸引，简洁而不失专业感，仿佛预示着一场深邃的技术之旅。翻开书页，一股严谨的学术气息扑面而来，字体清晰，排版考究，每一个细节都体现了作者的匠心。书中的理论部分，虽然艰深，但作者旁征博引，结合了大量图示和公式推导，力求将复杂的概念化繁为简。我尤其欣赏作者在阐述数字信号处理（DSP）在移动电视广播中的应用时，那种层层递进的讲解方式。从基础的编码解码，到信道估计与均衡，再到多载波调制与解调，每一个环节都剖析得入木三分，让我这个初涉此领域的读者也能逐渐领悟其中的奥妙。书中对于各种算法的介绍，不仅仅是罗列公式，更注重解释其背后的物理意义和工程实现上的考量，这对于我们理解理论如何落地到实际产品中至关重要。作者似乎深谙读者在学习过程中的可能困惑，常常在关键之处加入“提示”或“注意”等栏目，指引我们避免常见的思维误区。而且，书中对现有技术的演进和未来发展趋势的预测，也让我受益匪浅，为我打开了更广阔的视野。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最深刻体验，莫过于作者在“智能天线技术”和“波束赋形”部分所展现的前瞻性。他不仅介绍了传统的天线阵列设计，更深入探讨了如何利用DSP技术实现自适应波束形成，以应对复杂的城市环境中的信号衰落和干扰。我发现书中关于“MIMO”（多输入多输出）系统的讲解也非常透彻，从原理到各种MIMO技术（如空间复用、分集接收）的应用场景，都做了详尽的介绍。作者在解释这些复杂技术时，善于运用类比和实际案例，让我这个对MIMO了解不多的读者也能轻松掌握其核心思想。我特别喜欢他对“信道容量”的推导和分析，这让我对MIMO系统在提升频谱效率方面的潜力有了更清晰的认识。书中还涉及了“功率谱密度”和“星座图”等概念，作者将其与具体的调制解调过程紧密结合，使得这些理论知识不再是枯燥的公式，而是变成了解决实际问题的工具。我感觉这本书不仅适合研究人员，对于正在从事移动电视广播设备开发或系统优化的工程师来说，也是一本不可多得的参考书。

评分☆☆☆☆☆

合上这本书，我脑海中仍然回荡着作者关于“ OFDM 技术在移动电视广播中的优势”的精彩论述。他以一种极其生动和易懂的方式，解释了OFDM如何巧妙地克服了多径干扰，以及它在频率选择性衰落信道下的鲁棒性。我尤其欣赏作者在介绍“信道估计与均衡”部分时，那种抽丝剥茧的分析逻辑。他从理论推导开始，逐步引入各种实际的估计方法，如最小二乘法（LS）、最小均方误差（MMSE）等，并详细比较了它们在计算复杂度、估计精度等方面的权衡。书中的图表设计非常人性化，清晰地展示了不同算法在不同噪声水平下的性能表现，让我能够直观地感受到算法的优劣。对于“误码率”（BER）这一关键指标，作者在全书多个章节中都有深入的阐述，并给出了其与信噪比（SNR）、调制方式等之间关系的详细分析，这对于理解系统的整体性能至关重要。我感觉作者是一位非常有经验的工程师，他能够将晦涩的数学模型转化为易于理解的工程概念，并且始终关注实际应用中的痛点和解决方案。