邵旭彤

摘要：數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)主要指地面、有線和衛(wèi)星三大數(shù)字電視廣播傳輸網(wǎng)絡(luò)。地面數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡(luò)通過(guò)電視臺(tái)制高點(diǎn)天線發(fā)射無(wú)線電波，覆蓋電視用戶，用戶通過(guò)接收天線和電視機(jī)收看電視節(jié)目。這是數(shù)字電視廣播最基本的傳輸網(wǎng)絡(luò)形式，除了娛樂(lè)、學(xué)習(xí)等公益功能之外，其普遍性、可控性和抗毀性還被視為國(guó)家安全設(shè)施，使之成為緊急情況下動(dòng)員國(guó)民最直接最可靠的政府喉舌。

關(guān)健詞：數(shù)字電視；傳輸網(wǎng)絡(luò)；DVB；有線電視

1 數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)

由于模擬電視傳輸網(wǎng)絡(luò)無(wú)力處置噪聲積累和多徑干擾，迫使人們把天線架出室外，導(dǎo)致公用天線系統(tǒng)在樓群中發(fā)展。隨著全頻道模擬電視廣播信號(hào)的光纖寬帶傳輸技術(shù)的突破，一個(gè)以光纖為干、同軸電纜為支的樹形光纖/同軸電纜混合網(wǎng)（HFC）在城市得到普遍利用，逐漸演進(jìn)成為脫離地面廣播系統(tǒng)而獨(dú)立存在的有線電視廣播網(wǎng)絡(luò)，擁有絕大多數(shù)的城市電視用戶。

2 ATSC標(biāo)準(zhǔn):頻譜效率高、功率峰均比低

目前，數(shù)字電視傳輸有三大標(biāo)準(zhǔn)，即美國(guó)的ATSC、歐洲的DVB和日本的ISDB三種不同的標(biāo)準(zhǔn)。

ATSC數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)由四個(gè)分離的層級(jí)組成，層級(jí)之間有清晰的界面。最高為圖像層，確定圖像的形式，包括像素陣列、幅型比和幀頻；圖像壓縮層，采用MPEG-2壓縮標(biāo)準(zhǔn)；系統(tǒng)復(fù)用層，特定的數(shù)據(jù)被納入不同的壓縮包中，采用MPEG-2壓縮標(biāo)準(zhǔn)；最后是傳輸層，確定數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼{(diào)制和信道編碼方案。對(duì)于地面廣播系統(tǒng)，ATSC采用了Zenith公司開發(fā)的8-VSB傳輸模式，在6MHz地面廣播頻道上可實(shí)現(xiàn)19.3Mbps的傳輸速率。該標(biāo)準(zhǔn)也包含適合有線電視系統(tǒng)的16-VSB傳輸模式，可在6MHz有線電視信道中實(shí)現(xiàn)38.6Mbps的傳輸速率。

最低的兩層共同承擔(dān)普通數(shù)據(jù)的傳輸。最高的兩層確定在普通數(shù)據(jù)傳輸基礎(chǔ)上運(yùn)行的特定配置，如HDTV或SDTV；確定ATSC標(biāo)準(zhǔn)支持的具體圖像格式，共有18種(HDTV 6種、SDTV 12種)，其中14種采用逐行掃描方式。

3 DVB標(biāo)準(zhǔn)：支持室內(nèi)接收、移動(dòng)接收等需求DVB標(biāo)準(zhǔn)包括4個(gè)系統(tǒng)。我國(guó)的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)是在移植歐洲數(shù)字視頻廣播標(biāo)準(zhǔn)（DVB，由ISO/ICE 13818描述）的基礎(chǔ)上制定的。

3.1DVB傳輸系統(tǒng)

DVB傳輸系統(tǒng)涉及衛(wèi)星、有線電視、地面、SMATV、MMDS 等所有傳輸媒體。它們對(duì)應(yīng)的DVB標(biāo)準(zhǔn)為：

● DVB-S（QPSK調(diào)制）數(shù)字衛(wèi)星廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。衛(wèi)星傳輸具有覆蓋面廣、節(jié)目容量大等特點(diǎn)。數(shù)據(jù)流的調(diào)制采用四相相移鍵控調(diào)制(QPSK)方式，工作頻率為11G/12GHz。在使用MPEG-2 MP@ML格式時(shí)，用戶端若達(dá)到CCIR 601演播室質(zhì)量，碼率為9Mbps；達(dá)到PAL質(zhì)量，碼率為5Mbps。一個(gè)54MHz轉(zhuǎn)發(fā)器傳送速率可達(dá)68Mbps，可用于多套節(jié)目的復(fù)用。DVB-S標(biāo)準(zhǔn)幾乎為所有的衛(wèi)星廣播數(shù)字電視系統(tǒng)所采用。我國(guó)也選用了DVB-S標(biāo)準(zhǔn)。

● DVB-C（QAM調(diào)制）數(shù)字有線電視廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。它具有16、32、64QAM(正交調(diào)幅)三種調(diào)制方式，工作頻率在10GHz以下。采用64QAM時(shí)，一個(gè)PAL通道的傳送碼率為41.34Mbps，可用于多套節(jié)目的復(fù)用。系統(tǒng)前端可從衛(wèi)星和地面發(fā)射獲得信號(hào)，在終端需要電纜機(jī)頂盒。

● DVB-T（OFDM調(diào)制）數(shù)字地面電視廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。這是最復(fù)雜的DVB傳輸系統(tǒng)。地面數(shù)字電視發(fā)射的傳輸容量理論上與有線電視系統(tǒng)相當(dāng)，本地區(qū)覆蓋最好。采用編碼正交頻分復(fù)用(COFDM)調(diào)制方式，在8MHz帶寬內(nèi)能傳送4套電視節(jié)目，傳輸質(zhì)量高，但接收費(fèi)用也高。

3. 2 DVB 基帶附加信息系統(tǒng)

DVB數(shù)字廣播系統(tǒng)除傳送視頻、音頻信號(hào)外，還可傳送接收IRD調(diào)諧、節(jié)目指南及圖文、字幕、圖標(biāo)等信息。適用于此類基帶附加信息系統(tǒng)的DVB標(biāo)準(zhǔn)包括： DVB-SI為數(shù)字廣播業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)； DVB-TXT為數(shù)字圖文廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，用于固定格式圖文電視的傳送；DVB-SUB為數(shù)字廣播字幕系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，用于字幕及圖標(biāo)的傳送。

3.3 DVB交互業(yè)務(wù)系統(tǒng)

DVB數(shù)字廣播系統(tǒng)能根據(jù)需要，提供交互業(yè)務(wù)服務(wù)。構(gòu)成交互業(yè)務(wù)系統(tǒng)的要素包括:與其他相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)兼容的交互業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立協(xié)議、傳送交互服務(wù)過(guò)程命令與控制信號(hào)的回傳信道等。對(duì)應(yīng)的DVB標(biāo)準(zhǔn)有：DVB-NIP、DVB-RCC和DVB-RCT。

3.4 DVB 條件接收及接口標(biāo)準(zhǔn)

在DVB數(shù)字廣播系統(tǒng)中，有些業(yè)務(wù)傳送加擾的條件接受信息。通過(guò)條件接收的通用接口，使 IRD能夠解擾采用通用加擾算法的加擾信息。條件接收是付費(fèi)電視廣播的基本部分，對(duì)數(shù)字電視運(yùn)行的成功至關(guān)重要。DVB數(shù)字廣播系統(tǒng)與其他電信網(wǎng)絡(luò)(如SDH、ATM等)連接，擴(kuò)展了DVB技術(shù)的應(yīng)用范圍，可實(shí)現(xiàn)DVB向電信網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡。此外，還有利于連接專業(yè)設(shè)備及IRD的接口。關(guān)于這些接口的DVB標(biāo)準(zhǔn)包括：DVB-CI、DVB-PDH、DVB-SDH、DVB-ATM、DVB-PI和DVB-IRDI。

近年來(lái)大量的研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展表明，OFDM多載波技術(shù)是寬帶無(wú)線傳輸技術(shù)發(fā)展的方向，不僅在數(shù)字電視傳輸方面被多數(shù)國(guó)家采納，而且已成為新一代（4G）移動(dòng)通信和寬帶無(wú)線局域網(wǎng)的主流技術(shù)。

4 自有標(biāo)準(zhǔn)DMB-T 的優(yōu)勢(shì)

國(guó)內(nèi)有五套方案的研究小組都致力于研發(fā)我國(guó)的地面數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)。這里僅以清華方案為例，1999年7月，清華大學(xué)數(shù)字電視傳輸技術(shù)研發(fā)中心提出了地面數(shù)字多媒體/電視廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)（DMB-T）方案。該方案采用自主原創(chuàng)的時(shí)域同步正交頻分復(fù)用（TDS-OFDM）技術(shù)，擁有多項(xiàng)基礎(chǔ)性發(fā)明。與國(guó)際現(xiàn)有的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)比較，具有多項(xiàng)鮮明的應(yīng)用特點(diǎn)、較好的整體性能和清晰的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。其采用以下幾項(xiàng)主要技術(shù)：

時(shí)域同步的正交多載波技術(shù)。地面寬帶無(wú)線傳輸?shù)淖畲罄щy在于多徑引起的頻率選擇性衰落，OFDM技術(shù)則在對(duì)抗頻率選擇性衰落方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。然而，子載波間的正交性對(duì)同步提出嚴(yán)格的要求。

保護(hù)間隔的PN填充技術(shù)。為了在多徑時(shí)延擴(kuò)散信道中避免碼間串?dāng)_，DVB采用了循環(huán)前綴填充的OFDM保護(hù)間隔，使其傳輸?shù)男视兴鶕p失。DMB-T發(fā)明了基于PN序列擴(kuò)頻技術(shù)的高保護(hù)同步傳輸技術(shù)，并用其填充OFDM保護(hù)間隔，使系統(tǒng)的頻譜利用效率提高10%，并有20dB以上同步保護(hù)增益。

快速信道估計(jì)技術(shù)。針對(duì)現(xiàn)有地面數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)的信道估計(jì)迭代過(guò)程較長(zhǎng)（一次有效參數(shù)估計(jì)約需1.024ms）的不足，DMB-T發(fā)明了新的TDS-OFDM信道估計(jì)技術(shù)，通過(guò)正交相關(guān)和付立葉變換實(shí)現(xiàn)快速信道估計(jì)（一次有效參數(shù)估計(jì)約需0.6ms），提高了系統(tǒng)移動(dòng)接收性能。

前向糾錯(cuò)編碼與相位映射相結(jié)合的糾錯(cuò)技術(shù)。針對(duì)采用多載波COFDM技術(shù)的信噪比門限相對(duì)VSB單載波技術(shù)較差的現(xiàn)實(shí)，DMB-T發(fā)明了一種新的系統(tǒng)級(jí)聯(lián)糾錯(cuò)內(nèi)碼和最小歐氏距離最大化映射技術(shù)，使采用多載波技術(shù)的系統(tǒng)信噪比門限獲得10%以上的改善。

與絕對(duì)時(shí)間同步的幀結(jié)構(gòu)。DMB-T傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)了與絕對(duì)時(shí)間同步的復(fù)幀結(jié)構(gòu)，方便自動(dòng)喚醒功能設(shè)置，達(dá)到省電目的，支持便攜接收；與絕對(duì)時(shí)間同步機(jī)制有利于單頻網(wǎng)同步發(fā)送信號(hào)的功能控制，使DMB-T單頻網(wǎng)同步設(shè)備比國(guó)際現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的同類設(shè)備更容易實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)信息傳送。DMB-T傳輸協(xié)議為每一個(gè)長(zhǎng)度500μS信息數(shù)據(jù)的信號(hào)幀設(shè)定了獨(dú)特地址的幀頭，方便數(shù)據(jù)信息的識(shí)別和分離，具有融合多業(yè)務(wù)廣播的技術(shù)基礎(chǔ)，故稱“多媒體/電視廣播”。該幀識(shí)別功能還將為“雙向互動(dòng)”系統(tǒng)提供同步體系。

了解和掌握數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)，是每一個(gè)電視工作人員必須熟悉的知識(shí)，特別是工程技術(shù)人員更應(yīng)該掌握電視技術(shù)的發(fā)展，用于更新觀念，指導(dǎo)日常工作。