摘 要：為了提高數(shù)字電視信號(hào)質(zhì)量，系統(tǒng)采用數(shù)字MUDS(U段多路分配系統(tǒng))傳輸方式，打破了地域界線，解決了邊遠(yuǎn)山區(qū)老百姓看電視難的問題，具有建網(wǎng)成本低，易于加密，確保了系統(tǒng)的安全性等特點(diǎn)。采用DVB-T取代傳統(tǒng)DVB-C信號(hào)，達(dá)到了實(shí)現(xiàn)圖文、數(shù)據(jù)、點(diǎn)播等雙向交互式服務(wù)，帶來新的增值業(yè)務(wù)，并使得多次中繼后，仍能保持高質(zhì)量的圖像效果的目的。

關(guān)鍵詞：MUDS; DVB-T; 數(shù)字電視; 機(jī)頂盒

作者簡(jiǎn)介：

儲(chǔ)海燕 女，1981年出生，陜西西安人，助教。主要研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)通信。

Application of DVB

CHU Hai-yan

(Electrical Engineering Department， Xi’an Aero technical College， Xi’an 710077， China)

Abstract： To improve the signal quality of digital TV， a new system was designed using digital MUDS transmission style， which has features such as low cost in building network， simplicity in encryption. Instead of traditional DVB-C， the DVB-T signal can realize dual-way mutual service such as graphs， data and video-on-demand， which is a new increment service. After several relay， it still remains high-quality image effect.

Keywords： MUDS; DVB-T; digital TV; STB

收稿日期：2011-05-16

0 引 言

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)村人口占全國(guó)70%以上，有50%以上的人口居住在邊遠(yuǎn)的農(nóng)村山區(qū)，一般情況下，先進(jìn)的技術(shù)往往都是在城市得到推廣應(yīng)用，然后再向郊區(qū)農(nóng)村擴(kuò)散［1］。特別是有線電視用戶的發(fā)展，在城市由最初的共用天線系統(tǒng)傳送幾套模擬電視節(jié)目發(fā)展到30余套，從電纜傳送發(fā)展到光纖傳送電視信號(hào)，傳送節(jié)目的數(shù)量越來越多，節(jié)目質(zhì)量也越來越高，而在廣大邊遠(yuǎn)的農(nóng)村用戶至今只能靠本地差轉(zhuǎn)臺(tái)接收不大清楚電視信號(hào)，如何使邊遠(yuǎn)的農(nóng)村山區(qū)也能和城市一樣，收看到清楚的多套電視節(jié)目，無線數(shù)字電視多路傳輸系統(tǒng)可使他們夢(mèng)想成真。

1 無線數(shù)字傳輸系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)［2-3］

同光纖相比，無線數(shù)字系統(tǒng)具有投資少、建網(wǎng)快、可靠性高、抗自然災(zāi)害能力強(qiáng)的特點(diǎn)，維修成本低、故障率低。

由于數(shù)字無線系統(tǒng)采用MPEG數(shù)字壓縮方式，可大量的節(jié)約頻率資源，在原來只能傳送1套節(jié)目的8 MHz帶寬內(nèi)可高質(zhì)量的傳送4~8套數(shù)字電視節(jié)目(若采用64QAM調(diào)制，40 MHz帶寬內(nèi)可傳送30套清晰度高的電視節(jié)目，每8 MHz帶寬壓縮6套節(jié)目)。

在信噪比相同時(shí)，數(shù)字傳輸要求的載噪比門限值比模擬電視大約低20 dB。

數(shù)字電視的圖像不會(huì)出現(xiàn)雪花、網(wǎng)紋或圖像模糊等模擬電視常見的現(xiàn)象，評(píng)價(jià)它的標(biāo)準(zhǔn)只有兩個(gè)，指標(biāo)超過或達(dá)到門限值完全還原圖像的本質(zhì)，不存在圖像失真，低于門限值誤碼率增加完全不能收看。因此，載噪比劣化到門限之前，只要保證誤碼在1×10-6以上，數(shù)字電視傳送就不會(huì)產(chǎn)生失真。

可實(shí)現(xiàn)干線傳輸和有線電視聯(lián)網(wǎng)，又可作為用戶分配網(wǎng)，直接覆蓋到用戶數(shù)字機(jī)頂盒接收。

由于是采用數(shù)字傳輸，可以非常方便地實(shí)現(xiàn)用戶管理CA系統(tǒng)，完全解決了用戶管理和收費(fèi)難等問題。

2 無線數(shù)字設(shè)備的主要性能技術(shù)要求

目前，數(shù)字設(shè)備已成功的將模擬MMDS(點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)分配寬帶無線技術(shù))向數(shù)字MMDS轉(zhuǎn)化，由數(shù)字MMDS向數(shù)字MUDS M(U段多路分配系統(tǒng))轉(zhuǎn)化，并成功地解決了用戶接收端頻響、帶寬和多徑干擾。

2.1 核心設(shè)備遵循原則

從模擬向數(shù)字轉(zhuǎn)化，首先是傳輸中心數(shù)字化，DVB-C的成功應(yīng)用實(shí)現(xiàn)傳輸中心數(shù)字化，CA系統(tǒng)的加入又實(shí)現(xiàn)了用戶管理科學(xué)化，而傳輸中心數(shù)字化是整個(gè)傳輸系統(tǒng)的核心，核心設(shè)備的使用必須遵循以下幾個(gè)原則：

可靠性原則 確保系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。

先進(jìn)性原則 在我國(guó)還沒有制定出自己的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)以前，必須采用目前國(guó)際上先進(jìn)、成熟的數(shù)字視頻技術(shù)，符合國(guó)際流行的DVB標(biāo)準(zhǔn)。

兼容性原則 所有技術(shù)和設(shè)備應(yīng)遵循現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)規(guī)范，符合DVB以及其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)不同廠家的設(shè)備互聯(lián)，具有開放的CA協(xié)議接口，可集成第三方廠家CA系統(tǒng)。

擴(kuò)展性原則 系統(tǒng)硬件具有開放性通用平臺(tái)，平滑升級(jí)性好。

安全性原則 系統(tǒng)具有先進(jìn)完善的系統(tǒng)管理、用戶管理、收費(fèi)管理、論證加密系統(tǒng)，確保系統(tǒng)的安全，系統(tǒng)還可以以開放式接口接入CA系統(tǒng)。

標(biāo)準(zhǔn)化原則 系統(tǒng)符合ISO/IEC11172，ISO/IEC13818，ETS300421，DVB，G.703等各項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)； IC卡接口符合ISO70816標(biāo)準(zhǔn)；數(shù)字視頻廣播符合歐洲D(zhuǎn)VB-C1998標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 對(duì)傳輸設(shè)備的性能及技術(shù)要求

(1) 數(shù)字MUDS發(fā)射機(jī)處于平均工作狀態(tài)，要求功放管的線性要好，輸出功率的動(dòng)態(tài)范圍要大，最好采用甲類。

(2) 數(shù)字MUDS發(fā)射機(jī)對(duì)相位噪聲要求特別高，數(shù)字QAM采用正交調(diào)幅調(diào)相、相位的抖動(dòng)導(dǎo)致檢測(cè)的偏差和碼流干擾，誤碼率增大，因此數(shù)字發(fā)射機(jī)要求相位噪聲指標(biāo)在偏離載頻中心頻率10 kHz處1 Hz帶寬上，應(yīng)小于等于－110 dB，若達(dá)到－95～－100 dB也能傳送數(shù)字信號(hào)，因此對(duì)MUDS上變頻器本振源的鎖相要求較高。

(3) 數(shù)字MUDS發(fā)射機(jī)的中頻是數(shù)字信號(hào)頻譜的中心頻率，歐美常采用44 MHz，36 MHz，我國(guó)還沒有制定出DVB-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的中頻頻率，目前使用的中頻應(yīng)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靠攏或相近。

(4) 數(shù)字鄰頻道合成器。從MMDS發(fā)射機(jī)來看由于工作頻率很高(2.5~2.7 GHz)，所以鄰頻道合成器的濾波、頻響和插損都能做得很好。而MUDS工作在470～800 MHz的頻段。受頻率和波長(zhǎng)的限制，合成器的指標(biāo)目前還很難做到最佳，特別是合成器的插損一般都在2.5～2.8 dB，所以解決MUDS合成器的插損顯得非常關(guān)鍵，如果能把頻道合成器的損耗降到0.5～0.8 dB對(duì)于提高傳輸系統(tǒng)效率是非常有利的(據(jù)有的廠家介紹，他們已把合成器的插損做到0.9~1 dB，鄰頻隔離度達(dá)到60 dB)。

3 MUDS的具體應(yīng)用

既然數(shù)字MUDS有如此明顯的優(yōu)勢(shì)，特別直接面對(duì)用戶這方面優(yōu)勢(shì)更為明顯，在硬件設(shè)備上的投入比數(shù)字MMDS降低了一半。市、縣一級(jí)廣播電視部門將直接面對(duì)用戶［4］，用無線數(shù)字MUDS聯(lián)網(wǎng)到戶是比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的選擇。用戶的接收成本由原來的100多元降低到現(xiàn)在的35~50元，受雨衰與樹衰影響的陰影面明顯減少，用戶接收端的穩(wěn)定性進(jìn)一步提高，用戶原來使用的一般分米波天線也能正常收看數(shù)字MUDS信號(hào)，在用戶端用普通MUDS天線測(cè)試。30套數(shù)字電視節(jié)目，5個(gè)載波頻率的比特誤碼率(BER)≤1×10-7，調(diào)制誤碼率(MER)≥32 dB，全天候不間斷運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，其應(yīng)用方案如方框圖1所示。

圖1 數(shù)字MUDS應(yīng)用方案

從圖1中可以看出，主臺(tái)傳輸仍然利用MMDS發(fā)射機(jī)，中繼轉(zhuǎn)發(fā)采用寬帶MUDS發(fā)射機(jī)：帶寬為40 MHz，五個(gè)載波，平均功率為15 W，覆蓋半徑為10～15 km，中繼接收端利用下變頻器一次變頻到MUDS頻段進(jìn)入發(fā)射機(jī)，用戶接收端可利用原有分米波天線或自行開發(fā)的專用天線接收，在用戶端經(jīng)頻譜儀觀查，40 MHz帶寬，5個(gè)載波的平坦度小于等于3 dB，通過對(duì)MUDS的具體運(yùn)用，總結(jié)其具有以下特點(diǎn)［5］：

(1) 隨著數(shù)字化進(jìn)程的到來，DVB-C數(shù)字化平臺(tái)的應(yīng)用，數(shù)字MUDS不同于一般的無線地面數(shù)字電視，它不是單一模擬電視頻道的數(shù)字化，而是在多個(gè)分米波相鄰頻道的數(shù)字化，完全達(dá)到有線數(shù)字電視一樣的多路覆蓋效果。

(2) 數(shù)字MUDS發(fā)射機(jī)不同于現(xiàn)在的模擬發(fā)射機(jī)，它不需要很大的功率，純屬小功率發(fā)射機(jī)，覆蓋半徑為10～15 km，平均功率只要5~8 W就可直接傳輸?shù)接脩艚邮斩恕?/p>

(3) 模擬發(fā)射機(jī)的功率按峰值計(jì)算，數(shù)字發(fā)射機(jī)是按平均值計(jì)算。數(shù)字功率比模擬功率下降4倍，但在接收端的電平和信噪比則降低了近10倍，如能更好地開發(fā)用戶端的接收天線，數(shù)字電視接收端比模擬電視接收電平降低近15～20倍(此天線已成功的開發(fā)應(yīng)用)，所以數(shù)字電視不需要很大的功率。

(4) 由于發(fā)射的功率較小，不會(huì)像模擬電視那樣引起十分嚴(yán)重的多徑干擾。若出現(xiàn)多徑干擾只要低8～10 dB，多徑效應(yīng)便不能干擾正常接收。

(5) 數(shù)字MUDS發(fā)射所占用的帶寬僅是模擬傳輸?shù)?/8，傳輸節(jié)目的數(shù)量可增加5～8倍。

4 地面移動(dòng)數(shù)字電視信號(hào)覆蓋

根據(jù)國(guó)家廣電總局所做的數(shù)字電視地面廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)(ATSC，DVB-T，ISDB-T)［6］測(cè)試報(bào)告的技術(shù)結(jié)論，地面數(shù)字高清晰度電視試驗(yàn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，從各方的技術(shù)報(bào)告結(jié)合地面移動(dòng)數(shù)字電視試驗(yàn)的具體情況來看，地面電視存在的主要問題是：建筑物遮擋、多徑、接收方式、接收區(qū)域、頻率規(guī)劃和覆蓋范圍等問題［7］。

DVB-T的信號(hào)特點(diǎn)［5］是系統(tǒng)采用多載波正交頻分復(fù)用(COFDM)調(diào)制方式［8］，在圖2中，分別標(biāo)出了頻率軸和時(shí)間軸，從頻率軸來看，DVB-T的信號(hào)是由許多載波構(gòu)成的多載波信號(hào)，載波數(shù)量分別分2k和8k兩種模式；從時(shí)間軸來看，這些多載波構(gòu)成的字符具有一定的傳輸時(shí)間，為了防止電波的多路反射，在每個(gè)字符的傳輸時(shí)間后面加入保護(hù)間隔。

圖2 DVB-T系統(tǒng)的特點(diǎn)

在地面數(shù)字電視DVB-T單頻網(wǎng)中，RF發(fā)送系統(tǒng)采用COFDM的信道調(diào)制技術(shù)，同時(shí)伴隨著強(qiáng)大的糾錯(cuò)碼，達(dá)到較高的頻譜利用效率。DVB-T提供2種子載波數(shù)量：2k模式的1 705個(gè)載波和8k模式的6 817個(gè)載波、3種調(diào)制方式(QPSK，16QAM，64QAM)、4種保持間隔(1/4，1/8，1/16，1/32)，支持小范圍和大范圍的單頻網(wǎng)運(yùn)行，同樣一路數(shù)字電視節(jié)目，可以通過多個(gè)發(fā)射機(jī)的同一頻率同時(shí)接收，以提高接收效果。

DVB-T單頻網(wǎng)中所有發(fā)射機(jī)都在同一時(shí)間采用同一頻率，同時(shí)傳送同一數(shù)字電視信號(hào)的同一個(gè)比特，這里可以總結(jié)為三同步，即同一時(shí)間、同一頻率和同一比特。通常多個(gè)發(fā)射機(jī)的多路徑信號(hào)以及同一發(fā)射機(jī)的直射與反射信號(hào)會(huì)在接收機(jī)端形成信號(hào)的疊加，可以提高接收信號(hào)的質(zhì)量。

5 結(jié) 語

DVB-T可以保證移動(dòng)終端在移動(dòng)環(huán)境和微功耗條件下接收數(shù)字電視節(jié)目，從而很好地配合3G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。其標(biāo)準(zhǔn)的初衷并不面向移動(dòng)接收，然而，在新加坡和德國(guó)試運(yùn)營(yíng)中證明DVB-T在高碼率傳輸移動(dòng)環(huán)境中表現(xiàn)非常好［9-10］。盡管DVB-T具有以上優(yōu)勢(shì)，這種優(yōu)良的抗多徑能力會(huì)有一些代價(jià):其載/噪比低于8-VBS，并且限制了信號(hào)的有效傳輸距離;COFDM也對(duì)來自于電機(jī)，如真空吸塵器和電扇的脈沖干擾較敏感;另外數(shù)量幾千的載波導(dǎo)致較高的峰/均值比，并且需要較高功率的發(fā)射機(jī);保護(hù)間隔降低了頻譜效率并明顯減少帶寬的比特/赫茲率。這些問題將在下一步的研究中解決。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］秦凱勝.中國(guó)數(shù)字電視的發(fā)展［J］.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2004(2)：10-13.

［2］鄧永紅.地面數(shù)字電視技術(shù)概述［J］.有線電視技術(shù)，2003(15):8-10.

［3］張國(guó)軍.有線電視技術(shù)及發(fā)展展望［J］.有線電視技術(shù)，2003(19):20-22.

［4］廖勁松.地級(jí)市有線數(shù)字電視平臺(tái)設(shè)計(jì)［D］.成都:電子科技大學(xué)，2008.

［5］吳潮.數(shù)字電視［J］.黑龍江科技信息，2007(21):20-22.

［6］張倩.我國(guó)數(shù)字電視的現(xiàn)狀及發(fā)展［J］.新聞愛好者，2007(10):17-18.

［7］張繼東.DVB概述［J］.電視技術(shù)，2002(4):23-25.

［8］范強(qiáng)賢.基于DVB-C的數(shù)字電視技術(shù)架構(gòu)及其應(yīng)用［J］.科技信息，2009(1):15-16.

［9］童穎.中國(guó)數(shù)字電視的多元化經(jīng)營(yíng)模式研究［D］.上海：上海交通大學(xué)，2007.

［10］吳佑壽.數(shù)字電視的現(xiàn)狀與展望(Ⅱ)［J］.中國(guó)無線電，2004(4):5-7.