无线地面数字电视传输标准详解

2009-5-5 08:30:24 6758

0 无线地面数字电视传输标准解析数字电视（Digital television, or DTV）是采用数字信号进行广播图像和声音的新型电视系统，它从节目采编、压缩、传输到接收电视节目的全过程都采用数字信号处理。如按信号传输方式可分为地面（无线）数字电视、卫星数字电视和有线数字电视三类，所以数字电视传输标准也包括三个标准：地面传输标准、卫星传输标准和有线传输标准。数字电视有线传输标准和卫星传输标准已经确定采用欧洲标准DVB-C和DVB-S，只有地面传输标准国家坚持采用拥有自主知识产权的自有国内标准，在提倡技术创新的大背景下，其意义尤为重要。按功能来分，地面数字电视传输系统由三大部分组成，包括信源部分、信道部分和信宿部分。其中，信源编码部分包括信源（音频／视频）编码器和复用器。信源编码对视频／音频信号进行压缩编码，在一定压缩率的前提下得到最高的解码图像质量，其信源部分的算法主要依照MPEG-2 标准（或MPEG-4 标准）（多声道音频编解码还可依照杜比AC-3算法实现），视频编码器的性能对整个DTV系统的图像性能有决定性影响，而复用器可保证系统业务的灵活性和可扩展性，能够完成各种数字码流的组合、调整以及提供与地面无线传输网络相适配的接口。地面无线信道传输部分的任务是在给定传输带宽并考虑传输信道所存在的各种干扰的前提下，保证最大容量数据流的正确传输，它是一个相对于信源透明的数据码流传输公共平台，与所传输的数据内容无关。它包括信道编码与调制、发射机、天线等内容；而数字电视地面传输标准主要是反映在信道编码和调制方式上，也即，数字信号的编码与调制方式决定了信道传输部分的主要性能，采用不同编码与调制方式就构成了各国数字电视地面传输标准的不同。也由于地面广播信道的条件较差，各种干扰和杂波使信号所导致的差错率增加、业务质量下降，为了更有效地克服恶劣的环境，同时还支持移动接收，地面广播信道所采用的技术和传输标准相对其他有线和卫星传输的要复杂的多。信宿部分是指地面数字电视信号的接收部分，包括接收天线和完成信道解调与解码的接收机（地面数字电视接收机顶盒）或内置地面数字电视接收机顶盒的数字电视一体机。地面数字电视广播有三种接收方式：一是无线移动接收，主要在城区的公交车、出租车、地铁等交通工具上；二是地面固定接收，主要帮助解决有线光缆不能覆盖地区收看电视的问题，尤其可解决城郊和广大农村地区的无线覆盖问题；三是手持设备多媒体信息等的接收，日后还可以开展双向点播业务。我国数字电视地面传输标准主要适用于前两种接收方式，而针对手持接收将专门制定手机多媒体广播标准。资料显示，从2002年开始，我国地面移动电视开始启动，到目前为止，已经有近40多个城市建有地面移动数字电视广播系统。这些城市主要采用欧洲DVB-T标准、清华DMB-T和上海交大ADTB-T技术方案。一开始，这些城市的主管单位就与系统提供商签有一条重要的协议，那就是如果该标准不能成为国家标准，系统提供商必须免费更换设备，使其提供的设备能够转换并符合国家标准。这就导致了之前系统提供商在推广地面移动数字电视的时候必须谨小慎微，不敢大举进入。有业内资深人士说，标准确定后，预计2006 年全国很快将会有60个城市被地面数字电视信号所覆盖。经过长达5年后，国家标准化委员会8月30日在“2006年第8号(总第95号)中国国家标准批准发布公告” 中正式公布标准号为GB 20600-2006《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》的数字电视地面传输国家级标准。其批准时间为8月18日，2007年8月1日将正式实施。该标准是由国家组织的数字电视特别工作组负责起草，由全国广播电视标准化技术委员会归口并测试，国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会批准发布。《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制技术要求》从今年4月份开始就已经向业内专家征求意见。这个标准实现了关键技术创新，形成了多项有自主知识产权的专利技术，突破性的取得了单、多载波调制技术的融合，并且同时支持高清晰度电视、标准清晰度电视和多媒体数据广播等多种业务，还支持更多下载和上传的数据，可以满足大范围固定覆盖和移动接收需要，尤其适合于广大的、并未接通有线电视的乡村，它是我国自主创新、具有自主知识产权的一项新的重要成果。基于这个标准的系统性能好、频谱利用率高、可扩展性强，适应我国城乡不同应用需求，对我国地面数字电视、数字电视的推广有极其重大的深远意义，也必将推动和加快我国数字电视产业化的进程。该标准的级别被确定为国家强制性标准，而并非行业标准或推荐性标准。标准发布后还设立了一年的过渡期，一年之后将在全国强制实行，那些非国家标准的无线传输、接收设备将从市场中清除出去，而相应生产、制造现有的非国标的系统，要全部转换到国标系统上来。因这个标准是此前由清华大学的DMB-T多载波标准和上海交大的ADTB-T单载波标准加以融合完善后的一套融合标准，二者在带宽、传输码率、定时时钟、系统信息和帧结构等大多数格式上完全一致，但在调制方案的参数中，设有互为选项的两个参数，将根据帧体数据处理的参数C 的数值来决定用单载波方案还是多载波方案（根据不同的参数组合，一共可以形成330种工作模式），即单载波C＝1 和多载波C＝3780，单载波适合远距离、无线固定接收方式的农村地区覆盖，多载波则适合城市环境、无线移动接收方式的传输，各地广电运营部门可根据自身业务的特点自主选择其中任一种方案，并要将单载波的系统和多载波系统同时做到一块芯片内，然后通过软件控制由用户来选择使用哪套系统；而原来各地采用的欧洲DVB-T地面数字电视系统在标准发布之后将逐步退出我国市场，也就是说，目前全国有几十个城市开展了车载移动电视广播试验工作，大多数系统需要更换。但不可否认的是，“融合”方案会给运营部门增加一定的成本，根据网络覆盖规模的不同而有所不同，一般来说有5%（数字电视一体机成本将至少增加 20~30美元）~30%（接收机顶盒）左右。这个数字电视地面传输标准只是信道传输标准，同时，国家相关单位还会抓紧信源、接口等其他数字电视标准的制定工作，以利于我国未来真正开展地面无线数字电视的服务。数字电视地面传输标准的知识产权分为两部分，一是发射端部分，另一个则是接收端部分。目前，上海高清代表的上海交大ADTB 技术方案和深圳力合代表的清华DMB-T 技术方案已经跟有关部门签署了授权协议，将地面传输标准发射端部分的知识产权无偿转让给国家，而接收端部分的知识产权则由各个企业分别拥有。参与国家地面标准制定的专家均表示，上海交大ADTB-T和清华大学DMB-T的技术方案是在原有的欧洲DVB-T 标准、美国ATSC 标准和日本ISTB-T 标准的基础上进行了自主创新，具有自主的知识产权。之所以坚持选用具有自主知识产权的国家标准，不仅可以避免向国外企业缴纳专利费，还可以带动国内制造业发展，培育具有自主技术的数字电视设备提供商，可建立完善的数字电视产业链。一、国家地面数字电视标准首先必须是具有自主知识产权的标准无线地面数字电视广播系统标准所涉及的范围较广，因此我国一直对这个标准的出台十分重视，并强调必须出台自主制定的、具有自主知识产权的标准，不会用国外的现成标准。虽然采用国际现成的相关标准，可以节省自己进行标准开发的时间和资金，但主要是出于政治、经济等因素的考虑，举例来说，目前大约有134个国家和地区套用的是欧洲DVB-T标准，但采用欧洲或美国标准制成芯片的国家，每一套芯片可能将来要缴纳的技术专利费为20 美元左右（比如，韩国采用了美国ATSC 标准，按该标准设计电视机集成电路芯片每套要向美方交付30到40美元的专利使用费）。谁都知道，谁拥有专利就等于拥有了主动权，比如美国当年为了维护国家利益，就曾经拒绝了日本“送过来”的价值5亿美元的数字电视技术，而独自研发拥有自己专利的技术。清华DMB-T无线地面数字电视技术方案具有自主知识产权，已申报的就有40多个专利，其中，已获国家发明专利12项、美国专利1项，其中3项属于基础性发明专利；而上海交大ADTB-T技术方案也具有20多项自主知识产权。二、我国无线地面数字电视广播系统传输标准起源国际上用于数字电视地面广播的信号调制技术有单频率载波和多频率载波两种。单载波技术有较好的固定接收效果和较低的制造成本，并具有较高的传输效率，但是在此以前无法支持移动接收业务，例如美国的ATSC 标准；多频率载波技术在支持较低码率移动接收业务方面较有优势，例如欧洲DVB-T和日本ISDB-T标准。 ADTB-T技术方案由上海交通大学起草，是在传统的单载波技术美国ATSC 标准基础之上进行优化，攻克了单载波调制技术在国际上尚未实现数字电视地面广播信号移动接收的技术难题，实现了优质的移动性和抗干扰性；而DMB-T技术方案则由清华大学制定，是基于欧洲DVB-T标准的多载波调制技术，在正交频分复用的保护间隔中复用同步头，可提高其接收灵敏度和信号的传输效率，有利于汽车等在移动状态下接收无线数字电视信号。两款标准均称优于此前一直被各运营商采用的欧洲DVB-T标准。在这国内二大方案中，其中清华大学属于“半路”出家，在信产部科技司邀请下沿着欧洲DVB-T标准路线开发出自己的方案，从而加入竞争的行列；而上海交大一开始就有原国家计委，后是国家发改委的大力支持。不可否认的是，国外的标准、国外的产业联盟、国外的相关厂家则在一旁虎视眈眈，或大肆圈地、或分化拉拢，伺机而动，也从来也没有停止过试图将中国的相关标准扼杀在襁褓之中。根据资料记载，从1994 年开始，国家标准化委员会就确定了制定高清晰度电视标准的战略，并制定了方案。 2 1999年，国务院便决定由原国家计委（现国家发改委）牵头，国家经贸委、科技部、信息产业部、国家质量技术监督局（下辖全国标准化委员会）和国家广电总局共同参加，组织了一个国家数字电视领导小组（现仍设在国家发改委）来主导完成我国无线地面数字电视广播系统标准的制定。随后，2001年4月30日前就征集到四家标准研究单位的5个地面传输方案： 2 以上海交大为主组成的国家HDTV总体组(The HDTV Technical Executive Experts Group)一号提案：高级数字电视广播系统ADTB-T（Advanced Digital Television Broadcasting System - Terrestrial），为混合传输模式的单载波系统，是由美国ATSC 标准发展而来。 2 国家HDTV总体组(The HDTV Technical Executive Experts Group)二号提案：地面数字电视广播系统(BDB-T/OFDM)，基于多载波调制技术。 2 广电总局广播科学研究院(Academy of Broadcasting Science, State Administration of Radio, Film and TV)的技术方案：射频子带分割双载波混合调变系统(CDTB-T)，由欧洲DVB-T标准发展而来。 2 清华大学(Tsinghua University)微波与数字通信国家重点实验室提出的技术方案：基于地面数字多媒体电视广播传输协议的DMB-T(Terrestrial Digital Multimedia/Television Broadcasting)，采用时域同步正交频分复用调制技术TDS-OFDM (Time Domain Synchronous -Orthogonal Frequency Division Multiplexing)，由欧洲DVB-T标准发展而来。 2 成都电子科技大学(Chengdu Electronic Technology University)的技术方案：同步多载波扩频地面数字电视传输系统(SMCC/COFDM)。 2005年在国家发改委和数字电视专项领导小组的领导下，由中国工程院具体组织国内有关研究单位，决定综合清华大学DMB-T 和上海交大ADTB-T 技术的研究成果，并融合其它方案（如广科院的）之长，形成中国特色的地面数字电视广播的国家标准的融合方案，即“911 方案”。其911 方案主要有以下内容： 2 融合方案将包括三个现有方案的各自特点； 2 融合方案将包含时域数据模式，也将包括频域数据模式； 2 融合方案基本完成计算机仿真和硬件设计后，并将在北京、上海、广东等城市进行实际广播环境下的试验； 2 2004年底或2005年内，将形成基本融合方案的技术标准框架。当时，就有业内人士认为，这个“911 方案”就是平衡这几方利益关系的结果。实际在2004年12月31日前，参与的各方初步就确定了融合方案的草案。因上海交大单载波和清华大学多载波所走的是两条不同的技术路线而无法共用，最终融合方案的草案，是用一个类似“开关”将之并联在一起来实现二者通用的。在此期间的小插曲是，鉴于融合方案在技术上和时间上的不可行性，中国工程院信息与电子工程学部的一批院士准备联名上书，建议放弃对清华DMB-T方案和交大ADTB-T方案的融合计划。但相关部门坚定的走了“融合”之路。无论中国采用哪个无线地面数字电视标准（清华DMB-T 或上海交大ADTB-T 技术方案，或者是二者融合的方案），要从欧洲DVB-T 标准更换为中国自己的标准时，只需在发射前端更换价格20 多万元的数字调制器和激励器即可，而形成数字传输TS 流以前的信源编码部分无需更换，其他传输技术设备还可以继续使用；相应无线地面数字电视接收机顶盒，也需更换其内部的解码板（几百元左右）。可就在2004年一年的时间里，有20多个城市测试、开通或已经运营了无线地面数字电视广播系统，多数采用了欧洲DVB-T的国际标准，例如北京、上海、**、广东省、山西省（含太原市）、江苏省南京市、安徽省、重庆市、湖南省、甘肃省（含兰州市）、浙江省杭州市、云南省的昆明市等地；而河南省、江西省、山东省（含青岛、烟台、济南等市）、辽宁省、吉林省、内蒙、河北省、海南省、湖北省、湖南长沙市等已经宣布采用清华DMB-T 技术方案，云南省、香港、澳门、广西省、江苏省、四川省、福建省、陕西省、黑龙江省、贵州省等地表示倾向于采用清华DMB-T技术方案；2004年10月到年底的很短时间里，上海开播了采用ADTB-T 技术方案的无线地面数字电视广播系统，并且将相应车载移动数字电视接收终端安装到上海近千台的出租车上，实现了商业运营；此外，与上海文广集团合作，上海交大提供ADTB-T技术方案，上海文广集团提供内容并进行运营，在上海商业楼宇电视“东方分众”中播放地面无线数字电视，并在长江三角洲大量的广播电视运营也在试用交大的ADTB-T方案；与此同时，上海交大在香港、北京、深圳、济南、云南等地也进行了多次ADTB-T 无线数字电视的覆盖试验。下面部分将着重介绍这2种国内的技术方案，并就各自技术和特点做简单的比较和说明。三、清华大学DMB-T技术方案和上海交大ADTB-T技术方案对比 bNgqFYNN.pdf (404.03 KB, 下载次数: 1 )* 0
2009-5-5 08:30:24　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 数字电视地面传输标准 34 • 无线地面数字电视传输标准解析 47 • 数字电视地面广播标准 7 • 地面移动数字电视 9446 • 国家标准地面数字电视在深圳正式开播 4418 • [PDF]地面数字电视传输技术白皮书 3454 • 地面数字电视传输及区域覆盖系统建设 30 • 地面传输数字电视车载终端的解决方案 13 • 地面数字电视接收终端详解 11595 • DMB-T 地面数字电视传输方案 5 2 个讨论