数字电视卫星传输信道编码和调制规范

GY/T 338—2020

数字电视卫星传输信道编码和调制规范

1 范围

本文件规定了在固定卫星业务（FSS）波段中，用于卫星数字多路节目电视（包括标准清晰度电视、高清晰度电视以及超高清晰度电视）业务和数字音频广播业务的一次分配的信道编码和调制系统（以下简称“系统”）。

本文件适用于固定卫星业务（FSS）波段中，卫星数字多路节目电视（包括标准清晰度电视、高清晰度电视以及超高清晰度电视）业务和数字音频广播业务的一次分配。

2 规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 17700—1999 卫星数字电视广播信道编码和调制标准

GB/T 17975.1 信息技术 运动图像及其伴音的通用编码 第1部分：系统

GB/T 17975.2 信息技术 运动图像及其伴音的通用编码 第2部分：视频

ETSI EN 300 468 数字视频广播(DVB) DVB系统中的业务信息(SI)规范（Digital Video

Broadcasting (DVB); Specification for Service Information (SI) in DVB systems）

ETSI EN 301 192 数字视频广播(DVB) 数据广播的DVB规范（Digital Video Broadcasting (DVB);

DVB specification for data broadcasting）

ETSI EN 301 195 数字视频广播(DVB) 通过全球移动通信系统(GSM)的交互信道（Digital Video

Broadcasting (DVB); Interaction channel through the Global System for Mobile communications

(GSM)）

ETSI EN 301 790 数字视频广播(DVB) 卫星分发系统的交互信道（Digital Video Broadcasting

(DVB); Interaction channel for satellite distribution systems）

ETSI EN 302 307-2 V1.1.1 数字视频广播(DVB) 第二代广播、交互式服务、新闻采集和其他宽带卫星应用系统的帧结构、信道编码及调制标准 第2部分：S2扩展(S2X)（Digital Video Broadcasting

(DVB); Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for

Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications;

Part 2: S2-Extensions (S2X)）

ETSI ES 200 800 数字视频广播(DVB) 有线电视分配系统(CATV)的DVB交互信道（Digital Video

Broadcasting (DVB); DVB interaction channel for Cable TV distribution systems (CATV)）

ETSI ETR 162 数字视频广播(DVB) DVB系统业务信息(SI)码的分配（Digital Video Broadcasting

(DVB); Allocation of Service Information (SI) codes for DVB systems）

ETSI ETS 300 801 数字视频广播(DVB) 通过公共电信交换网(PSTN)/综合业务数据网(ISDN)的交互信道（Digital Video Broadcasting (DVB); Interaction channel through Public Switched

Telecommunications Network (PSTN)/ Integrated Services Digital Networks (ISDN)）

1

GY/T 338—2020

ETSI ETS 300 802 数字视频广播(DVB) DVB交互服务的网络自主协议(NIP)（Digital Video

Broadcasting (DVB); Network-independent protocols for DVB interactive services）

ETSI TR 101 154 数字视频广播(DVB) 在卫星、有线和地面广播应用中使用MPEG-2系统与视音频的实施指南（Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for the use of MPEG-2

Systems, Video and Audio in satellite, cable and terrestrial broadcasting applications）

ETSI TR 102 376 V1.1.1 数字视频广播(DVB) 第二代广播、交互式服务、新闻采集和其他宽带卫星应用系统(DVB-S2)用户指南（Digital Video Broadcasting (DVB); User guidelines for the second

generation system for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband

satellite applications (DVB-S2)）

ETSI TS 102 005 数字视频广播(DVB) 在IP协议中直接传输的DVB业务中的视音频编码使用规范（Digital Video Broadcasting (DVB); Specification for the use of Video and Audio Coding in

DVB services delivered directly over IP protocols）

3 术语和定义

本文件没有需要界定的术语和定义。

4 符号和缩略语

4.1 符号

下列符号适用于本文件。

α 滚降因子

γ 16APSK和32APSK星座半径之间的比率

c 码字

C/N 载波噪声功率比（N以等于符号率的带宽测得）

C/(N+I) 载波噪声干扰比

dnbch-kbch-1,dnbch-kbch-2,…d1,d0 BCH冗余比特

n-kd(x) BCH码生成多项式与xbchbchm(x)的余项

D 用于表示十进制数字的数字下标符号

Dmin LDPC码最小汉明距离

Eb/N0 每比特信息能量与单边噪声功率谱密度之比

Es/N0 每传输符号的能量与单边噪声功率谱密度之比

fN 奈奎斯特频率

f0 载波频率

G PLS码生成矩阵

g(x) 码生成多项式

g1(x),g2(x),…,g12(x) 用于产生BCH码生成多项式的多项式

i LDPC码编码信息块

i0,i1,…,iKldpc-1 LDPC码编码信息比特

HEX 用于表示十六进制数字的数字下标符号

H(f) RC滤波器的频率响应

I,Q 调制信号的同相、正交分量

2

GY/T 338—2020

Kbch BCH未编码块比特数

Nbch BCH编码块比特数

kldpc LDPC未编码块比特数

nldpc LDPC编码块比特数

η PL帧率

ηc 编码效率

ηMOD 每个星座符号的传输比特数

ηtot 系统频谱效率

m BCH码信息码字

m(x) BCH码信息多项式

mkbch-1,mkbch-2,…m1,m0 BCH码信息比特

M 每一时隙中调制的符号数

p0,p1,…,pnldpc-kldpc-1 LDPC校验比特

P 每个导频块中的导频数

q LDPC码率依赖常数

RS 调制信号的双边带奈奎斯特带宽对应的符号率

S 每个复数向量FECFRAME包含的时隙数

TS 符号周期

4.2 缩略语

下列缩略语适用于本文件。

ACM 自适应编码调制（Adaptive Coding and Modulation）

APSK 幅度移相键控（Amplitude Phase Shift Keying）

ASI 异步串行接口（Asynchronous Serial Interface）

AWGN 加性高斯白噪声（Additive White Gaussian Noise）

BB 基带（Base Band）

BBFRAME 基带帧（Base Band FRAME）

BCH 多重纠错二进制分组码（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem multiple error correction binary

block code）

BER 误比特率（Bit Error Ratio）

BPSK 二进制移相键控（Binary Phase Shift Keying）

CBR 固定比特率（Constant Bit Rate）

CCM 固定编码调制（Constant Coding and Modulation）

CNI 载波与噪声加干扰比（Carrier to Noise plus Interference ratio）

CRC 循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check）

DF 数据段（Data Field）

DFL 数据段长度（Data Field Length）

DNP 删除的空包（Deleted Null-Packets）

DTH 直接到户（Direct To Home）

DVB 数字视频广播（Digital Video Broadcasting）

DVB-S2 第二代卫星广播和单播DVB系统（Digital Video Broadcasting-Satellite-2nd

Generation）

FEC 前向纠错（Forward Error Correction）

3

GY/T 338—2020

FECFRAME 前向纠错帧（Forward Error Correction FRAME）

FIFO 先进先出（First-In，First-Out shift register）

FSS 固定卫星业务（Fixed Satellite Service）

GF 伽罗华域（Galois Field）

GS 通用流（Generic Stream）

IF 中频（Intermediate Frequency）

IP 互联网协议（Internet Protocol）

ISCR 输入流时钟参考（Input Stream Clock Reference）

ISI 输入流标识符（Input Stream Identifier）

ISSY 输入流同步器（Input Stream Synchronizer）

ISSYI 输入流同步器指示符（Input Stream SYnchronizer Indicator）

LDPC 低密度奇偶校验码（Low Density Parity Codes）

LSB 最低有效位（Least Significant Bit）

MA 模式适配（Mode Adaptation）

MIS 多输入流（Multiple Input Stream）

MPEG 动态图像专家组（Moving Pictures Experts Group）

MSB 最高有效位（Most Significant Bit）

NA 不适用（Not Applicable）

NPD 空包删除（Null-Packet Deletion）

PER 误包率（Packet Error Rate）

PID 包标识符（Packet IDentifier）

PL 物理层（Physical Layer）

PLFRAME 物理层帧（Physical Layer FRAME）

PLS 物理层信令（Physical Layer Signaling）

PRBS 伪随机二进制序列（Pseudo Random Binary Sequence）

PS 专用业务（Professional Services）

PSK 移相键控（Phase Shift Keying）

QEF 准无误码（Quasi-Error-Free）

QPSK 四元移相键控（Quaternary Phase Shift Keying）

RCS 卫星反馈信道（Return Channel via Satellite）

RF 射频（Radio Frequency）

RO 滚降（Roll-Off）

SA 数据流适配（Stream Adaptation）

SIS 单输入流（Single Input Stream）

SOF 帧起始（Start Of Frame）

TS 传送流（Transport Stream）

TSN 时间片序号（Time Slice Number）

TS/GS 传送流或通用流（Transport Stream/Generic Stream）

UP 用户包（User Packet）

UPL 用户包长度（User Packet Length）

VCM 可变编码调制（Variable Coding and Modulation）

5 传输系统描述

4

GY/T 338—2020

5.1 系统定义

系统为基带数字信号自适应设备功能模块，其中，系统的输入来自于MPEG TS流多路复用器输出的单个（或多个）TS流（GB/T 17975.1和GB/T 17975.2），或是来自于通用数据源输出的单个（或多个）GS流，系统的输出连接典型的卫星信道。该系统支持包括GB/T 17975.2、ETSI TR 101 154及ETSI TS

102 005在内的信源编码标准。数据服务可以按照ETSI EN 301 192（例如多协议封装）的标准协议进行TS流格式传输，或是采用GS流格式进行传输。

如果要求接收信号达到C/N+I门限，那么需要采用前向纠错（FEC）技术来达到“准无误码”（QEF）的质量标准。系统中的QEF的定义如下：码率在5Mbit/s量级下，单一电视服务译码器在每传输小时内的-7未纠正错误事件数量小于1，这近似等于在多路解复用之前的TS包错误率小于10。

5.2 系统架构

系统由一系列功能模块组成，如图1所示。

图1 系统功能模块图

图1中的功能模块描述如下：

模式适配：模式适配模块提供的功能取决于业务应用的需要。模式适配可以提供输入流接口、输入流同步（可选）、空包删除（仅用于ACM和TS流输入格式），在接收端用于数据包级别输入流错误检测的CRC-8编码、合并输入流（仅适用于MIS模式）并将数据包切分为数据字段。对于固定编码调制（CCM）和单输入TS流模式，模式适配模块将DVB-ASI（或DVB并行接口）数据进行“透明”逻辑比特转换和CRC-8编码。对于ACM，模式适配模块的描述见附录A。

在数据字段前面需要附加基带头，从而使得接收端可以分辨输入流模式和模式适配类型。需要注意的是，MPEG复用传输分组可以异步映射到基带帧。

针对需要复杂合并策略的业务应用，为了满足特定的服务要求（如QoS），可以选择在符合DVB-S2标准的独立设备中实现模式适配功能。为了形成模式和流适配功能之间的标准接口，附录B的B.1或B.2定义了可选调制器接口（接口模式适配）。

5

GY/T 338—2020

数据流适配：完成基带帧和基带加扰。

FEC编码：FEC编码通过BCH外码与LDPC内码（码率为1/4、1/3、2/5、1/2、3/5、2/3、3/4、4/5、5/6、8/9、9/10）的级联实现。根据应用场景不同，FEC编码长度可以选择为nldpc=64800比特或16200比特。当采用VCM和ACM时，FEC和调制模式可以在不同的帧有所变化，但是在每一帧中是固定的。

映射：根据业务应用的需要，可以选择包括 QPSK、8PSK、16APSK和32APSK在内的多种星座图模式，QPSK和8PSK应当采用格雷星座图映射。

物理层成帧：物理层帧与FEC帧进行同步，完成虚拟PL帧插入、PLS插入、导频符号插入（可选）以及用于能量扩散的物理层加扰。当信道中没传输有用数据时，可以传输虚拟PLFRAME。系统包括典型的物理层成帧结构，每个时隙包含M=90个调制符号，接收端可以在FEC块结构上实现可靠同步。一个时隙专用于传输PLS，包括帧头起始点和传输模式定义。这种机制也适用于VCM和ACM解调器环境。接收端通过引入导频符号的规则栅格完成载波恢复（每间隔16个时隙插入一个导频块，每个导频块包含P=36个导频符号），可选择无导频模式，有效信道容量可增加2.4%。

基带滤波和正交调制：生成频谱（平方根升余弦，滚降因子0.05、0.1、0.15、0.2、0.25或0.35）并产生RF信号。

5.3 系统配置

表1展示了不同应用领域的系统配置。如表1所示，发送和接收设备都应具备第5章描述的“规范子系统”功能，以符合本文件的要求，模式选择见ETSI TR 102 376 V1.1.1。

表1 系统配置和应用领域

系统配置

1/4，1/3，2/5

QPSK

8PSK

16APSK

32APSK

CCM

VCM

ACM

FEC帧（标准长度）

FEC帧（短帧）

单TS流

多TS流

单GS流

多GS流

滚降因子0.05，0.1，0.15，0.2，0.25，0.35

输入流同步器

空包删除

虚拟帧插入

1/2，3/5，2/3，3/4，4/5，5/6，8/9，9/10

3/5，2/3，3/4，5/6，8/9，9/10

2/3，3/4，4/5，5/6，8/9，9/10

3/4，4/5，5/6，8/9，9/10

64800bit

16200bit

广播服务

O

N

N

O

O

N

O

NA

N

NA

N

O

NA

NA

N

NA

NA

NA

ccc

交互业务

N

N

N

N

N

N

O

N

N

N

N

O

O

O

N

O

O

N

ccbbbaba数字卫星新闻采集

N

N

N

N

N

N

O

O

N

O

N

O

NA

NA

N

O

O

N

cc专用业务

N

N

N

N

N

N

O

O

N

N

N

O

O

O

N

O

O

N

cc

6

GY/T 338—2020

表1（续）

系统配置

宽带模式 见附录C

广播服务

O

交互业务

O

数字卫星新闻采集

O

专用业务

O

注：N表示规范化要求，O表示可选，NA表示不适用。

a

b

c

交互业务接收机应支持CCM和单TS流模式。

交互业务接收机应支持ACM，同时至少要支持多TS流模式或GS流模式（单/多输入）的其中一种。

对于单/多TS流输入与ACM/VCM相结合或多TS流输入与CCM相结合的情况,这些系统配置应支持。

6 规范子系统

6.1 模式适配

6.1.1 概述

该子系统包括输入接口，输入流同步（可选），空包删除（仅限TS和ACM模式），用于错误检测的CRC-8编码（仅适用于包输入流），输入流合并（仅适用于多个输入流）和DF中输入流分割。最后，插入基带信令，以通知接收方所需采用的模式适配格式。

输入序列为：

——单个或多个TS；

——单个或多个GS流（包格式流或连续比特流）。

输出序列的起始是一个基带头（BBHEADER，80bit），随后是DF。

6.1.2 输入接口

本文件定义的系统应由表2给出的接口所限定。

表2 系统接口

位置

上行站

上行站

上行站

上行站

上行站

a

b

c

d

接口方向

输入

输入

输入

输出

输入

cb接口类型

MPEG[1,4] TS流

GS流

ACM命令

70MHz/140MHz IF,L-band IF,RF模式适配

d

a连接

来自MPEG多路复用器

来自数据源

来自速率控制单元

到RF设备

来自模式适配模块

多接口

单个或多个

单个或多个

单个

单个或多个

单个

考虑互操作性，建议采用188B格式的ASI，数据突发模式（字节会随时间推移而分散）。

数据业务。

仅限ACM。允许外部设置ACM传输模式。

IF高于符号速率的两倍。

输入接口子系统将输入的电格式信号映射为内部逻辑位格式。第一个接收到的位将被指示为最高有效（MSB）。

在一个TS流中，用户包（UP）的长度为恒定长度UPL=188×8bit（一个MPEG包）,第一个字节为同步字节（47HEX）。

一个GS流可以是连续比特流或者通用包格式流。通用包格式流由恒定长度的UP组成，用户包的长7

GY/T 338—2020

度为UPL比特（UPL最大值为64k，UPL=0D表示连续比特流，见5.1.6）。如果用户包的长度可变，或者恒定包长超过了64k，这个GS流应被认为是连续比特流。

对于通用包格式流，如果同步字节是UP的第一个字节，应不作处理使其保持不变，否则应在每个包前插入同步字节，同步字节的值为0，相应的UPL的值增加8。通过调制器的静态设置可以获得UPL信息。

对于输入数据的特定部分，“ACM指令”信令输入可以通过外部的“传输模式控制单元”设置调制器所采用的传输参数。ACM指令应遵循A.1。

模式适配（可选输入）是一个DF序列（见5.1.6），每个DF前面是BBHEADER（见5.1.7），流适配命令允许通过外部的模式适配单元设置每一个特定的MA包中的传输参数（见B.1），这些传输参数由调制器所采用。模式适配应遵循B.1（独立信令电路）或者B.2（带内信令）。

6.1.3 输入流同步器（可选，与单TS流广播业务无关）

调制器的数据处理可能会在用户信息上产生可变的传输延时。输入流同步器子系统（可选）应提供合适的手段来保证分组输入流（例如TS流）的固定比特率（CBR）和恒定的端到端传输延迟。该过程应遵循附录A的规定。ETSI TR 102 376 V1.1.1中给出了接收机实现的例子。

6.1.4 空包删除（仅限ACM模式和TS）

对于ACM模式和TS输入数据格式，应识别并删除MPEG空包（PID=8191D）。这可以降低信息速率并增加调制器中的错误保护。这个处理过程以一种可以使接收机在相同位置重新插入原本空包的方法实现。此过程应遵循附录A的规定。

6.1.5 CRC-8编码（仅针对包格式码流）

如果UPL=0D（连续比特流），此子系统应当不做处理，直接向前传输该输入流。

如果UPL≠0D，输入码流是UP长度为UPL比特的序列，每个UP的起始是一个同步字节（当原始流不存在同步字节时，同步字节初始化为0D）。

UP的有用部分(不包括同步字节)将进行8bit CRC编码。CRC-8生成多项式为：

5432287642g(x)=(x+x+x+x+1)(x+x+1)(x+1)=x+x+x+x+x+1

8CRC编码输出为：CRC=[xu(x)]%g(x),%为取余运算

其中u(X)是系统编码的输入序列(UPL-8bit)。图2给出了CRC通过移位寄存器实现的框图。

在每个序列的第一比特输入电路之前，所有的寄存器初始化为0。计算得到的CRC-8码字将替代随后UP的同步字。如5.1.7所述，此同步字节将复制到BBHEADER的SYNC域，用于传输。

8

GY/T 338—2020

图2 CRC-8实现框图

6.1.6 合并/切片

根据图3，合并/切片模块的输入码流是通用连续流或者包格式流。UP长度是UPLbit(UPL=0D表示连续比特流)。在合并/切片模块读取输入流之前，它们应被缓存。

图3 模式适配模块输出端的流格式

切片模块将从它的输入（单输入流或多个输入流之一）读取一段数据长度为DFL比特的DF。其中：

Kbch-(10×8)≥DFL≥0 （Kbch见5.3，80bit是BBHEADER的长度，见5.1.7）

合并模块把从输入码流中读取或者切片而来的不同DF拼接成单一的一个输出。对于单码流输入，9

GY/T 338—2020

系统只有数据切片模块功能，没有数据合并模块功能。

一个DF的比特来自于一个输入端口，并且以相同的传输模式（FEC编码和调制模式）被传输。合并/切片模块的优先原则依赖于具体的业务应用，并遵循表4（单TS流广播服务）和表A.2（其他应用领域）中所描述的策略。

根据应用的不同，合并/切片模块可以分配一些比特数等于最大容量（DFL=Kbch-80）的DF，从而将UP分割，放在上述DF中；或者分配的DF大小等于整数个UP包长度，这使得DF的大小DFL是可变的。

当合并/切片模块在任何一个数据端口请求数据，却没有可用的DF时，PL成帧子系统将生成并传输一个虚PLFRAME（见5.5.1）。

CRC-8代替同步字节后（见5.1.5），必须为接收端提供一个方法来恢复UP同步（当接收机已实现DF同步时）。因此，合并/切片模块计算DF开始到第一个完整的UP的开始（CRC-8的第一个比特）的比特数并存储在BBHEADER（见5.1.7）的SYNCD字段中。例如，SYNCD=0D表示第一个UP和DF对齐。

6.1.7 基带头插入

在DF之前插入一个固定长度为10B的基带头（BBHEADER），来描述其格式（假定内码率为1/2，nldpc=64800时BBHEADER引入的最大效率损失为0.25%，nldpc=16200时引入的最大效率损失为1%）。

MATYPE (2B)：描述了输入流格式，模式适配类型和传输滚降系数，见表3。

表3 MATYPE第一字节（MATYPE-1）映射

RO

TS/GS SIS/MIS CCM/ACM ISSYI NPD

非交替，高滚降范围

11与其他值交替出现，低滚降范围

00=0.15

01=0.10

10=0.05

11=传输

00=同组分组

01=通用连续

10=保留

1=单个

0=多个

1=CCM

0=ACM

1=启用

0=未启用

1=启用

0=未启用

00=0.35

01=0.25

10=0.20

第一字节（MATYPE-1）：

——TS/GS字段（2bit）：TS流输入或GS流输入（包格式流或连续比特流）。

——SIS/MIS字段（1bit）：单个输入流或多个输入流。

——CCM/ACM字段（1bit）：恒定编码调制或自适应编码调制（VCM被标识为ACM）。

——ISSYI(1bit)，(输入流同步指示器)：如果ISSYI=1，表示启用，在UP包后面将插入ISSY字段（见附录A）。

——NPD（1bit）：空包删除位，1为启用，0为未启用。

——RO（2bit）：如果RO比特位在连续的BBHEADER中是保持不变的00、01或者10，则RO比特位指示的传输滚降系数（α）处于高滚降范围，即：RO为00指示α为0.35，RO为01指示α为0.25，RO为10指示α为0.20；如果RO比特位在连续的BBHEADER中是按如下规律交替变化的：前一个BBHEADER中的RO为11，后一个RO为00、01或者10，则RO比特位指示的传输滚降系数（α）处于低滚降范围，即：RO为00指示α为0.15，RO为01指示α为0.10，RO为10指示α为0.05。

第二字节（MATYPE-2）：

——如果SIS/MIS指示了多个输入流，则第二字节是输入流标识符（ISI），否则第二字节为保留字节。

UPL（2B）：UP包的长度，以比特为单位，范围为0～65535。

10

GY/T 338—2020

示例1：

0000HEX=连续流。

示例2：

000AHEX=长度为10bit的UP。

示例3：

UPL=(188×8)D，用于MPEG TS数据包。

DFL（2B）：DF的长度，以比特为单位，范围为0～58112。

示例4：

000AHEX=长度为10bit的DF。

SYNC（1B）：UP同步字节的拷贝：

——对于包格式的TS流或GS流：UP包同步字节的拷贝；

——对于通用连续比特流：SYNC= 0HEX至B8HEX保留为传输层信令使用（见ETSI ETR 162）；SYNC=B9HEX至FFHEX为用户自定义使用。

示例5：

SYNC=47HEX用于MPEG TS流数据包。

示例6：

SYNC=00HEX，表示输入流为不包含同步字节的普通包格式流(因此，在这种情况下，CRC-8解码后，接收机应在不重新插入同步字节的情况下删除CRC-8字段)。

SYNCD（2B）：

——对于包格式的TS流或GS流：DF起始位置至第一个UP起始位置（CRC-8的第一位）的数据长度，单位是比特。SYNCD=65535D表示在此DF中没有UP的起始比特；

——对于通用连续比特流：SYNCD=0000HEX～FFFFHEX保留为将来使用。

CRC-8（1B）：BBHEADER前九个字节的CRC-8校验字节。

CRC-8应采用图2的编码电路来计算（开关：前72bit连接到开关A端，后8bit使连接到开关B端）。

BBHEADER从TS/GS字段的MSB开始传输。

表4显示了单TS流广播业务的BBHEADER各字段值和切片策略。对于其他应用领域，表A.2中定义了BBHEADER和合并/切片策略。

表4 用于单TS流广播业务的BBHEADER字段值和切片策略

应用领域/配置 MATYPE-1 MATYPE-2 UPL DFL SYNC SYNCD CRC-8 切片策略

中断

广播服务/CCM，单个TS 11-1-1-0-0-Y XXXXXXXX 188Dx8 Kbch-80D 47HEX Y Y

无超时

无填充

无虚拟帧

注：X表示未定义；Y表示由配置或者计算结果确定。

a

ba 在后续DF序列后中断数据包。

超时门限为合并/切片缓冲区的最大延时。

b

6.2 流适配

6.2.1 概述

11

GY/T 338—2020

流适配模块（位置如图1所示，功能如图4所示）通过填充来构建恒定长度（Kbch，单位为比特（bit））的BBFRAME，然后进行加扰。Kbch取决于FEC码率，见表5。当传输的用户数据不能填满完整的BBFRAME时，或必须分配整数个UP包给BBFRAME时，可能需要使用填充。

流适配模块的输入是BBHEADER和其后的DF（DATA FIELD）。模块的输出为BBFRAME。

图4 流适配器输出端BBFRAME格式

6.2.2 填充

在DF后添加（Kbch-DFL-80）个零比特，由此产生Kbch比特恒定长度的BBFRAME。对于广播服务应用，DFL=Kbch-80，也就是说不需要做填充。

6.2.3 基带加扰

为了完成BBFRAME，还需要进行加扰。加扰序列应与BBFRAME同步，从BBFRAME的MSB开始，Kbch比特后结束。

加扰序列应由图5的反馈移位寄存器生成。伪随机二进制序列（PRBS）生成器的多项式为：

14151+X+X

如图5所示，在每个BBFRAME起始处，PRBS寄存器初始化序列为0。

图5 PRBS实现框图

6.3 FEC编码

6.3.1 概述

该子系统完成外编码（BCH），内编码（LDPC）和比特交织。FEC编码模块的输入为BBFRAME，输出为FECFRAME。每个BBFRAME(Kbch bit)由FEC编码子系统处理，以生成FECFRAME(nldpcbit)。如图6所示，12

GY/T 338—2020

BCH外码的奇偶校验位（BCHFEC）应附加在BBFRAME后面，而LDPC内码的奇偶校验位（LDPCFEC）将附加在BCHFEC字段后面。

注：标准长度FECFRAME的nldpc=64800bit，短FECFRAME的nldpc=16200bit。

图6 比特交织前的数据格式

表5和表6分别给出了标准长度FECFRAME（nldpc=64800bit）和短FECFRAME（nldpc=16200bit）的FEC编码参数。

表5 标准长度FECFRAME编码参数（nldpc=64800）

LDPC码率

1/4

1/3

2/5

1/2

3/5

2/3

3/4

4/5

5/6

8/9

9/10

BCH未编码块

Kbch

16008

21408

25728

32208

38688

43040

48408

51648

53840

57472

58192

BCH编码块Nbch

LDPC未编码kldpc

16200

21600

25920

32400

38880

43200

48600

51840

54000

57600

58320

BCH纠错能力

t个错误

12

12

12

12

12

10

12

12

10

8

8

LDPC编码块

nldpc

64800

64800

64800

64800

64800

64800

64800

64800

64800

64800

64800

表6 短FECFRAME编码参数（nldpc=16200）

LDPC编码标识

1/4

1/3

2/5

1/2

3/5

2/3

BCH未编码块

Kbch

3072

5232

6312

7032

9552

10632

BCH编码块Nbch

LDPC未编码kldpc

3240

5400

6480

7200

9720

10800

BCH纠错能力

t个错误

12

12

12

12

12

12

有效LDPC码率

1/5

1/3

2/5

4/9

3/5

2/3

LDPC编码块

nldpc

16200

16200

16200

16200

16200

16200

13

GY/T 338—2020

表6（续）

LDPC编码标识

3/4

4/5

5/6

8/9

9/10

BCH未编码块

Kbch

11712

12432

13152

14232

NA

BCH编码块Nbch

LDPC未编码kldpc

11880

12600

13320

14400

NA

BCH纠错能力

t个错误

12

12

12

12

NA

有效LDPC码率

11/15

7/9

37/45

8/9

NA

LDPC编码块

nldpc

16200

16200

16200

16200

NA

6.3.2 外码（BCH编码）

对每个BBFRAME（Kbch）应用纠t个错误的BCH（Nbch，Kbch）码，以生成可纠错的数据包。表5给出了nldpc=64800的BCH编码参数，表6给出了nldpc=16200的BCH编码参数。

将表7和表8中前t个多项式相乘可得到纠错个数t的BCH编码器的生成多项式。

表7 标准长度FECFRAME的BCH多项式（nldpc=64800）

g1(x)

g2(x)

g3(x)

g4(x)

g5(x)

g6(x)

g7(x)

g8(x)

g9(x)

g10(x)

g11(x)

g12(x)

1+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x+x+x+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x+x+x

5679898913516表8 短FECFRAME的BCH多项式（nldpc=16200）

g1(x)

g2(x)

g3(x)

g4(x)

g5(x)

g6(x)

g7(x)

g8(x)

g9(x)

g10(x)

g11(x)

g12(x)

14

1+x+x+x+x

1+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x

1+x+x+x+x

1+x+x+x+x+x+x+x+x+x+x

23567839689811143514

GY/T 338—2020

BCH信息位m=(mkbch-1,mkbch-2,…,m1,m0)编码到码字：c=(mkbch-1,mkbch-2,…,m1,m0, dnbch-kbch-1,dnbch-kbch-2,…d1,d0,)的实现如下：

n-kk-1k-2a) 用xbchbch乘以消息多项式m(x)=mkbch-1xbch+mkbch-2xbch+…m1x+m0；

n-kn-k-1b) 用xbchbchm(x)除以生成多项式g(x)，余式为d(x)=dnbch-kbch-1xbchbch+…d1x+d0；

n-kc) 码字多项式

c(x)=xbchbchm(x)+d(x)。

6.3.3 内码（LDPC编码）

6.3.3.1 概述

LDPC编码器将大小为kldpc,i=(i0,i1,…,iKldpc-1)信息码组进行编码得到大小为

nldpc,c=(i0,i1,…,iKldpc-1,p0,p1,…,pnldpc-kldpc-1)的码字。码字传输从i0开始，到pnldpc-kldpc-1结束。

表5和表6给出了LDPC编码参数（nldpc,kldpc）。

6.3.3.2 标准长度FECFRAME的LDPC编码

通过编码过程，由kldpc个信息位(i0,i1,…,ikldpc-1)得到nldpc-kldpc个校验位(p0,p1,…,pnldpc-kldpc-1)，其实现过程如下：

a) 初始化 p0=p1=p2=…pnldpc-kldpc-1=0。

b) 根据附录D中表D.1至表D.11所规定的地址索引的第一行，对第一个信息比特i0进行累加。以码率为2/3为例（见表D.6），运算过程如下（所有加运算在GF(2)域中进行）：

p0=p0⊕i0

p2767=p2767⊕i0

p10491=p10491⊕i0

p240=p240⊕i0

p16043=p16043⊕i0

p18673=p18673⊕i0

p506=p506⊕i0

p9279=p9279⊕i0

p12826=p12826⊕i0

p10579=p10579⊕i0

p8065=p8065⊕i0

p20928=p20928⊕i0

p8226=p8226⊕i0

c) 对于接下来的359个信息比特，im,m=1,2,…,359，根据对应的校验位地址索引累加im，校验位的地址索引为{x+m%360×q}%(nldpc-kldpc){x+m%360×q}%(nldpc-kldpc)，其中x代表和第一个信息比特i0相对应的奇偶比特地址，q为表9中指定的一个由码率决定的常量，%为取模运算。继续上面的例子，码率2/3，所以q=60。那么对于比特信息i1，将执行下面的操作。

p60=p60⊕i1

p2827=p2827⊕i1

p10551=p10551⊕i1

p300=p300⊕i1

p16103=p16103⊕i1

p18733=p18733⊕i1

p566=p566⊕i1

p9339=p9339⊕i1

p12886=p12886⊕i1

p10639=p10639⊕i1

p8125=p8125⊕i1

p20988=p20988⊕i1

p8286=p8286⊕i1

d) 对于第361个信息比特i360，被累加的校验比特的地址由表D.1至表D.11所规定的地址索引的第二行指定。用和上一步相同的方式可以得到接下来的359个信息比特im,m=361,362,…,719所对应的校验比特的地址，即由公式{x+(m%360×q)}%(nldpc-kldpc)获得，其中%为取模运算，x表示和信息比特i360相对应的奇偶比特的地址，即表D.1至表D.11所规定的地址索引第二行的第一个值。

e) 用相似的方法,对每一组360个新信息比特，利用表D.1至表D.11所规定的地址索引的新的15

GY/T 338—2020

一行来找到对应的校验比特地址。

f) 当所有的信息比特均被使用之后，最终的比特节点通过以下方式得到：

从i=1开始顺序执行如下操作：

pi=pi⊕pi-1,i=1,2,…nldpc-kldpc-1

g) 至此，可以得到最后的pi,i=0,1,…nldpc-kldpc-1。

表9 标准长度帧的q值

码率

1/4

1/3

2/5

1/2

3/5

2/3

3/4

4/5

5/6

8/9

9/10

q

135

120

108

90

72

60

45

36

30

20

18

6.3.3.3 短FECFRAME的LDPC编码

通过编码过程，可以由kldpc个BCH编码后的信息位得到nldpc个LDPC编码比特，其实现过程见5.3.3.2，只需要将计算所需的表9替换为表10，将地址索引所需查询的表D.1至表D.11替换为附录E中的表E.1至表E.10。

表10 短帧的q值

码率

1/4

1/3

2/5

1/2

3/5

2/3

3/4

4/5

5/6

8/9

q

36

30

27

25

18

15

12

10

8

5

6.3.4 比特交织（仅用于8PSK，16APSK和32APSK）

对于8PSK，16APSK和32APSK 调制模式，应使用块交织器对LDPC编码器的输出进行比特交织。如图7和图8所示，数据按列方向串行写入交织器，然后按行方向串行读出（BBHEADER的MSB首先读出，16

GY/T 338—2020

仅有8PSK 3/5码率时例外，此时MSB第三个读出）。

每种调制模式的块交织器的配置见表11。

表11 比特交织器结构

调制模式

8PSK

16APSK

32APSK

行（nldpc=64800）

21600

16200

12960

行（nldpc=16200）

5400

4050

3240

列

3

4

5

图7 8PSK和标准长度FECFRAME的比特交织方案（除3/5码率外的所有码率）

图8 8PSK和标准长度FECFRAME的比特交织方案（仅限3/5码率）

6.4 星座映射

17

GY/T 338—2020

6.4.1 概述

每个FECFRAME（标准长度FECFRAME为64800bit的序列，短FECFRAME为16200bit的序列），应进行串并转换（并行级别=ηMOD，QPSK为2，8PSK为3，16APSK为4，32APSK为5）。在图9至图12中，FECFRAME的MSB映射为第一个并行序列的MSB。每个并行序列映射为星座图，根据所选调制效率ηMOD生成可变长度的（I,Q）序列。

星座映射模块的输入为FECFRAME，输出为XFECFRAME（复数向量的FECFRAME），由64800/ηMOD（标准长度XFECFRAME）或16200/ηMOD（短XFECFRAME）个调制符号构成。每个调制符号是格式为（I，Q）的复数向量（I是同相分量，Q是正交分量），其等价形式为ρexp(jφ)(ρ是矢量的模，φ是相位）。

6.4.2 QPSK映射

对于QPSK，系统应采用传统的格雷码QPSK绝对映射（不进行差分编码），比特映射到QPSK星座图2应遵循图9。每个符号的归一化平均功率为ρ=1。

两个FECFRAME比特映射为一个QPSK符号，即第2i和2i+1个比特映射为第i个QPSK符号，其中i=0,1,2,…,(N/2)-1，N为LDPC编码分组长度。

图9 QPSK星座图

6.4.3 8PSK映射

对于8PSK，系统应采用传统的Gray码8PSK绝对映射（不进行差分编码）。比特映射为8PSK星座2应遵循图10。每个符号的归一化平均功率应等于ρ=1。交织器的输出中第3i，3i+1，3i+2个比特映射为第i个8PSK符号，其中i=0,1,2,…,（N/3）-1，N为LDPC编码分组长度。

18

GY/T 338—2020

图10 8PSK星座图

6.4.4 16APSK映射

16APSK星座图（如图11所示）由两个同心圆构成，圆上星座点等间隔分布，分别位于半径为R1的内环和半径为R2的外环上，内外圆上各有4和12个PSK调制点。

外圆半径与内圆半径的比值γ=R2/R1，见表12。

以下两种值是公认的决定星座点幅度的值，可以根据信道特性(例如考虑每个转发器的载波数量，是否使用非线性预失真)进行性能优化：

22a) E=1(E表示平均信号功率)，相当于[R1]+3[R2]=4；

b) R2=1。

交织器的输出中第4i，4i+1，4i+2，4i+3个比特映射为第i个16APSK符号，其中i=0,1,2,…,N/4-1，N为LDPC编码的分组长度。

图11 16APSK星座图

19

GY/T 338—2020

表12 16APSK最佳星座图半径比γ(线性信道)

编码速率

2/3

3/4

4/5

5/6

8/9

9/10

调制/编码频谱效率

2.66

2.99

3.19

3.32

3.55

3.59

本文标签： 模式 输入 传输 编码