【摘 要】本文根據(jù)目前國內(nèi)和國際上的地面數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，詳細(xì)的分析了各國的傳輸標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字電視的優(yōu)勢以及未來發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】DTMB;數(shù)字地面電視;單頻網(wǎng);國際標(biāo)準(zhǔn)

1.數(shù)字電視的介紹

數(shù)字電視（DTV：Digital Television）是指采用數(shù)字技術(shù)將活動圖像和聲音等信號加以處理、壓縮、編碼，經(jīng)存儲或?qū)崟r廣播后，供用戶接收、播放的電視系統(tǒng)。系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，包括從演播室節(jié)目制作，到處理、傳送、存儲/傳輸，直至接收、顯示等過程都采用數(shù)字信號。與傳統(tǒng)的模擬電視相比，數(shù)字電視在圖像和聲音質(zhì)量兩面都有重大改進(jìn)。根據(jù)清晰度可分為：標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視（SDTV：Standard Definition Television）和高清晰度數(shù)字電視（HDTV：High Definition Television），碼率分別約為4兆和20兆比特左右。

1.1數(shù)字電視的優(yōu)勢和特點

（1）數(shù)字地面電視廣播通常傳送只有兩個取值“0”或“1”，接收端只需用對接收信號進(jìn)行對應(yīng)于數(shù)字“0”或“1”兩狀態(tài)的判定。這一特點使信號在傳輸過程中，噪聲和干擾雖然對信號的波形有影響，使其產(chǎn)生失真，但在很大程度上仍能判定傳送信息是“0”或“1”碼的波形，消除了失真與噪聲的積累，通信質(zhì)量可達(dá)到或接近信號源的質(zhì)量。

（2）數(shù)字地面電視廣播的傳輸由于采用了二進(jìn)制信息形式，便于采用糾錯編碼從而實現(xiàn)信息無差錯傳輸和存儲，所以移動電視的傳輸可靠性高。基于以上特點，移動電視接收的信號僅要求較低的載噪比，因此發(fā)射機功率可以降低，即節(jié)約了能源，也降低了電磁污染，使環(huán)境得到了改善和保護(hù)。

（3）此外，移動電視由于采用了數(shù)字傳輸技術(shù)，具有頻譜利用率高、可以通過計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián)和資源共享、便于實現(xiàn)多媒體廣播以及設(shè)備體積小、重量輕、功耗省、可靠性高、多功能和智能化等一系列模擬電視無可比擬的優(yōu)勢。

（4）清晰度高、音頻效果好。由于數(shù)字電視全過程采用數(shù)字信號，不受節(jié)目編輯、傳輸、轉(zhuǎn)播和接收的影響。SDTV數(shù)字電視節(jié)目可以達(dá)到DVD質(zhì)量，在觀看HDTV節(jié)目時清晰度是目前電視的4倍以上，如35mm電影般清晰。

（5）頻帶利用率高。原PAL頻道可播放4到8套標(biāo)清數(shù)字電視。

（6）抗干擾性能好。解決了模擬電視中的閃爍、重影、亮色互串等問題；可以實現(xiàn)城市樓群的高質(zhì)量接收，移動載體中也可接收到清晰的數(shù)字電視節(jié)目。

（7）便于開展各種綜合業(yè)務(wù)和交互業(yè)務(wù)（包括因特網(wǎng)業(yè)務(wù)），有利于構(gòu)建“三網(wǎng)合一”的信息基礎(chǔ)設(shè)施。

（8）有利于節(jié)目的加密處理等應(yīng)用。

1.2數(shù)字電視的傳輸媒介

根據(jù)傳輸媒介的不同，主要分為：地面數(shù)字電視、有線數(shù)字電視（包括光纖、銅軸和兩者的混合網(wǎng)）、衛(wèi)星數(shù)字電視等。

1.3數(shù)字電視的國際標(biāo)準(zhǔn)

數(shù)字電視是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，主要包括演播室里完成信號的抽樣、量化、壓縮編碼的信源壓縮部分，發(fā)射機房中的為傳輸穩(wěn)定和可靠進(jìn)行的信道傳輸部分，以及千家萬戶使用的接收和顯示部分等。

信源部分的國際標(biāo)準(zhǔn)主要是MPEG（活動圖像專家組）提出的MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4 等視音頻標(biāo)準(zhǔn)。信道部分的標(biāo)準(zhǔn)比較多，根據(jù)傳輸媒介的不同分為衛(wèi)星、有線、地面三種，其中衛(wèi)星的標(biāo)準(zhǔn)有歐洲D(zhuǎn)VB 組織提出的DVB-S，有線主要有DVB-C。

當(dāng)前，地面數(shù)字電視的國際標(biāo)準(zhǔn)主要有四個：歐洲D(zhuǎn)VB組織提出的以COFDM為核心技術(shù)的DVB-T標(biāo)準(zhǔn)；美國大聯(lián)盟組織提出的以8VSB為核心技術(shù)的ATSC標(biāo)準(zhǔn)；日本提出的以BST-OFDM為核心技術(shù)的ISDB-T 標(biāo)準(zhǔn)；中國提出的以TDS－OFDM為核心技術(shù)的DTMB標(biāo)準(zhǔn)。

2.數(shù)字地面電視系統(tǒng)主要組成

（1）前端系統(tǒng)，主要完成節(jié)目的制作、編輯、播出控制、視音頻編碼、數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換，碼流復(fù)用、單頻網(wǎng)適配等任務(wù)。

（2）傳輸網(wǎng)絡(luò)：主要數(shù)字電視碼流傳輸?shù)桨l(fā)射系統(tǒng)，并完成碼流的恢復(fù)和同步等。系統(tǒng)前端一般與發(fā)射系統(tǒng)不在同一處。在單頻網(wǎng)模式下，一般有多個發(fā)射系統(tǒng)。

（3）發(fā)射系統(tǒng)：主要任務(wù)是對輸入的碼流進(jìn)行同步調(diào)制、變頻、放大、濾波、信號合成，然后通過饋線送至天線進(jìn)行傳輸。

（4）接收系統(tǒng)：主要任務(wù)是對所收到的高頻調(diào)制信號進(jìn)行變頻、解調(diào)，得到數(shù)字電視碼流，再進(jìn)行解復(fù)用、解碼并結(jié)合相應(yīng)的控制，完成用戶所要求的功能。

3.數(shù)字電視單頻網(wǎng)(SFN)

3.1數(shù)字電視單頻網(wǎng)介紹

數(shù)字電視單頻網(wǎng)就是由多個發(fā)射臺發(fā)射組成的數(shù)字電視覆蓋網(wǎng)絡(luò)，所有發(fā)射臺采用同一個頻率在同一時間發(fā)送同一個節(jié)目。典型的數(shù)字電視單頻網(wǎng)系統(tǒng)主要由SFN(Single Frequency Network)適配器、GPS時鐘、數(shù)字電視發(fā)射機等組成。

數(shù)字電視單頻網(wǎng)的主要優(yōu)點是:

（1）節(jié)省頻率資源。

（2）覆蓋范圍大。

（3）用戶在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)移動接收中不需要更換頻道。

3.2數(shù)字電視單頻網(wǎng)的核心問題

單頻網(wǎng)的核心問題是同步問題，主要包括三個同步：

（1）頻率同步，即所有發(fā)射臺的載波頻率必須同步。

（2）時間同步，即各個發(fā)射臺播出的節(jié)目相同，且時間同步。

（3）碼元同步，即調(diào)制信號的比特率必須同步。

上述同步主要通過GPS時鐘和SFN適配器來解決。

發(fā)端SFN適配器對輸入的TS流進(jìn)行兆幀信息包(MIP)處理，同時插入時間、系統(tǒng)控制等信息，然后送入傳輸網(wǎng)絡(luò)。在收端，對應(yīng)的SFN適配器解析MIP包，計算傳輸延時并自動補償，即可實現(xiàn)發(fā)射臺端單頻網(wǎng)同步的要求。

3.3數(shù)字電視單頻網(wǎng)的實現(xiàn)方案

對單頻網(wǎng)系統(tǒng)需要解決兩方面的問題:一是信源傳輸問題，二是發(fā)射臺站設(shè)計問題。系統(tǒng)同步主要與傳輸系統(tǒng)有關(guān)，所以必須首先考慮。

目前信源傳輸主要有幾種方式:

（1）采用SDH干線網(wǎng)傳輸，較適合于大范圍覆蓋，優(yōu)點是傳輸質(zhì)量高，缺點是成本高，而且部分需要建站的地區(qū)可能沒有現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)。

（2）利用電視發(fā)射臺傳輸，在覆蓋中心區(qū)或高山上用一個頻道發(fā)射數(shù)字電視信號，其余發(fā)射臺接收該信號并解調(diào)后再調(diào)制，以單頻網(wǎng)形式發(fā)射出去。該方案的優(yōu)點是充分利用廣電有利資源，不受地面網(wǎng)絡(luò)的限制，但缺點是多占用一個電視頻道，且覆蓋范圍有限，僅適合于局部地區(qū)的覆蓋使用。

（3）利用微波信道進(jìn)行信源分發(fā)。 實際使用中可能幾種方式混合使用。

3.4數(shù)字電視單頻網(wǎng)與模擬電視廣播系統(tǒng)的區(qū)別

數(shù)字電視單頻網(wǎng)是一個網(wǎng)絡(luò)的概念，不是單臺發(fā)射機。單頻網(wǎng)類似于移動通信的蜂窩網(wǎng)，但又不同于蜂窩網(wǎng)，因為所有發(fā)射臺采用的是同一個發(fā)射頻率。

（1）以前的模擬電視多采用大功率、大面積覆蓋，頻段以VHF為主;而數(shù)字電視單頻網(wǎng)以中小功率、多布點、局部覆蓋，頻段以UHF為主。

（2）由于組網(wǎng)方式多種多樣，每一個地區(qū)采用的方案均有差別。

（3）從接收端來講，數(shù)字電視將支持固定、車載、手持等接收方式，而且畫面清晰，不會有重影的現(xiàn)象。

（4）一個頻道可以同時收看多套標(biāo)清晰度電視節(jié)目、調(diào)頻廣播節(jié)目及數(shù)據(jù)廣播，如股票信息等，而且可以對每一個用戶、每一套節(jié)目進(jìn)行單獨進(jìn)行收費。

4.發(fā)展地面數(shù)字電視有什么益處與未來發(fā)展

首先，地面數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡(luò)可以通過電視臺制高點的天線發(fā)射無線電波覆蓋電視用戶，客戶端通過接收天線和電視機收視節(jié)目。地面廣播也是數(shù)字電視廣播最基本的傳輸網(wǎng)絡(luò)形式。除了提供娛樂、學(xué)習(xí)等公益服務(wù)之外，其普遍性、可控性和抗毀性還被視為國家安全設(shè)施，使之成為緊急情況下動員國民最直接最可靠的政府喉舌。

其次，開發(fā)地面數(shù)字電視市場可以滿足人們隨時隨地收看多媒體節(jié)目的要求。數(shù)字電視的發(fā)展已經(jīng)不僅僅是收看內(nèi)容的多少，而是收看地點的靈活性、收看時段的隨意性。

更重要的是，開展地面數(shù)字電視服務(wù)能夠利用目前大量閑置的無線頻譜資源，實現(xiàn)更多的應(yīng)用業(yè)務(wù)以提高頻率效益。作為廣播運營單位，不但可以利用原有電視頻道，也可利用閑置的無線頻譜來開展地面數(shù)字電視廣播，提供數(shù)字電視的移動接收和便攜接收服務(wù)（支持大于5Mbps的碼率），或者提供高清晰度電視以便用室內(nèi)簡單天線進(jìn)行固定接收（傳輸大于20Mbps的碼率來），提高頻率利用的經(jīng)濟(jì)效益。此外在開發(fā)一般的數(shù)字電視業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)廣播的同時，如果能夠?qū)崿F(xiàn)接收機定位、定時接收和雙向交互業(yè)務(wù)以及對用戶的個性化信息等業(yè)務(wù)，將大大擴(kuò)展無線頻道的業(yè)務(wù)能力。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前我國約3.78億電視用戶中，有線電視用戶數(shù)約1.43億戶，農(nóng)村衛(wèi)星電視用戶約3000多萬戶，其余約2億戶需要依靠地面無線的方式來接收電視節(jié)目。這些有利條件都為數(shù)字地面電視產(chǎn)業(yè)提供更廣闊的發(fā)展機會。

另外，DTMB成為國際標(biāo)準(zhǔn)也將有助于其國際化進(jìn)程。目前世界各國都把發(fā)展地面數(shù)字電視上升為政府行為，投入巨資，由政府指導(dǎo)選定標(biāo)準(zhǔn)并強制推行。而可供選擇的有中國、歐洲、日本、美國的四個數(shù)字電視國際標(biāo)準(zhǔn)。世界上尚有100多個國家沒選定標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)先進(jìn)的中國DTMB標(biāo)準(zhǔn)將獲得巨大的海外拓展空間和戰(zhàn)略性機遇。

在四個數(shù)字電視國際標(biāo)準(zhǔn)中，歐洲D(zhuǎn)VB-T應(yīng)用最廣，DTMB與之比較的主要技術(shù)特點為是：系統(tǒng)性能更穩(wěn)?。邯毺氐募夹g(shù)體系，同步保護(hù)增益20dB以上，具備快速的碼字捕獲和穩(wěn)健的同步跟蹤性能。移動性能更好：信道估計速度提高一倍，信號捕獲延時縮短20倍，實現(xiàn)了單天線高清電視移動接收。信息容量更大：在相同的保護(hù)間隔條件下，提高了傳輸系統(tǒng)地頻譜利用效率10%左右。廣播覆蓋性能更好：信噪比門限改善約3dB，同等發(fā)射功率下可接收范圍顯著擴(kuò)大。

中國DTMB標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的設(shè)備成本優(yōu)勢明顯。同類系統(tǒng)的建設(shè)費用遠(yuǎn)低于歐洲、日本和美國。而且DTMB標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)在國內(nèi)已經(jīng)完全產(chǎn)業(yè)化，通用性強、規(guī)模效益大。

盡管DTMB正式成為國際標(biāo)準(zhǔn)是最近不久的消息，但它的海外市場已在2年多以前便打開了。

2010年，DTMB信號順利在老撾開通，并在短期內(nèi)發(fā)展了數(shù)萬用戶，老撾也成為海外市場上第一個使用DTMB標(biāo)準(zhǔn)的國家。據(jù)了解，2012年，老撾將完成全國的模擬電視向數(shù)字電視的轉(zhuǎn)制。另外，2010年8月，柬埔寨也宣布在地面數(shù)字多媒體項目中采用我國DTMB標(biāo)準(zhǔn)。

目前，我國DTMB標(biāo)準(zhǔn)在東南亞及非洲一些國家得到廣泛認(rèn)可，已經(jīng)被老撾、柬埔寨、越南、埃塞俄比亞等國家采用。這些成果和中國標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)方面的優(yōu)越性是密不可分的，為DTMB邁出國門走向國際市場奠定了堅實的基礎(chǔ)。

總之，地面數(shù)字電視項目具有投資少、見效快的特點，而且可以帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。開展地面數(shù)字電視，等于為我國這個世界上最大的電視消費和生產(chǎn)國開發(fā)了一個巨大的產(chǎn)業(yè)機會。 [科]