地面传输（精选八篇）
地面传输 篇1
高清电视H D T V是H i g h Definition Television的简称, 意思是高清晰度电视, 它是一种数字电视技术。数字电视技术是指从演播室到发射、传输、接收过程中的所有环节都是使用数字电视信号, 或对该系统所有的信号传播都是通过由二进制数字所构成的数字流来完成的。也就是说HDTV从电视节目的采集、制作到电视节目的传输, 以及到用户终端的接收全部实现数字化。
高清电视与传统模拟电视和标清电视相比更强调画面、声音的清晰度, 其扫描线在1080行, 每行1920像素, 宽高比16:9, 与4:3宽高比的标清电视相比, 画面的震撼力更强, 更加符合人们的视觉特性, 图像质量更高。它的音频效果也很好, 通过和家庭影院搭配使用, 输出杜比5.1的环绕立体声, 可以实现良好的视听效果。由于它采用全数字化的信号处理模式, 图像在传输过程中, 不会出现任何低质量问题, 因此用户在家里也可享受与演播室一样的清晰画面质量。
高清电视最早是由美国联邦通讯委员会FCC提出, 在已有的地面电视广播频道规划下, 通过使用空闲频道或原来的禁用频道与现行的模拟信号实现同播, 以后将通过同播作过渡, 逐渐取代模拟电视。这一计划对于频率资源再利用和现有电视向HDTV过渡都具有很重要的意义。
高清地面传输中的干扰抑制
地面无线传输作为电视广播传输的传统手段, 由于其独具的简单接收和移动接收的能力, 能够满足现代信息化社会所要求的信息到人的基本需求。通过电视台的制高点天线, 对外发射无线电视, 对所有电视用户进行覆盖, 用户可以利用接收天线及电视机随时观看电视节目, 这是支持地面传输的基本传输形式。过去, 在模拟电视传输网络状态下, 难以解决噪声污染、多径干扰等问题, 因此人们只能将天线放在室外, 因此楼群中大面积发展公用天线。HDTV地面广播在未来数十年中将成为新的需求增长点, 具备极大的商业价值, 但与卫星广播和有线电视相比, 它也有信道质量恶劣、干扰严重、频道资源紧张等问题。所以HDTV地面广播在传输系统中也要对干扰采取抑制措施。
在HDTV地面广播的传输中主要有噪声干扰、多径干扰和同频干扰3种干扰形式。
(1) 噪声干扰
数字电视地面广播中的噪声干扰主要有两类, 一类为高斯白噪声, 另一类为冲激噪声, 这两类噪声干扰都属于加性干扰, 会叠加在电视信号上。噪声干扰在模拟电视中造成雪花, 但在数字电视中会造成图像的大面积失真, 甚至无法收看。
(2) 多径干扰
多径干扰又叫回波干扰, 在地面广播中最为普遍, 地面广播中发射信号的电磁波遇到山脉、树木及楼房等障碍物时产生十几秒的回波, 反射信号进入接收机中就会造成回波干扰。回波干扰在模拟电视中造成的就是重影, 而在数字电视中造成的是数字通信中的符号间干扰。
(3) 同频干扰
为了提高地面广播的频谱资源利用率, 将数字电视放在禁用频道上广播, 而禁用频道在本地的模拟电视不用, 只是在相邻服务区的模拟电视中使用, 这样, 在本地的禁用频道中播放了数字电视, 这种方式叫“同播”。由于同播的要求, 相邻服务区同一频道的模拟电视节目有可能进入数字电视接收机, 产生同频干扰, 这种干扰仍然属于加性干扰。
应对HDTV地面传输中的这些干扰有以下的抑制方法:
(1) 噪声干扰的抑制
为了消除噪声干扰, 在数字电视地面广播的传输系统中要加入强有力的纠错措施。传输系统中的纠错编码由两种纠错码级联构成, 一般将具有强大的纠正连续误码能力的RS码 (Reed-solomon码) 作为外码, 内码一般选用卷积码, 因为在相同的编码效率的前提下, 卷积码具有比分组码更优良的性能。目前这一技术已被广泛地应用于数字电视系统中, 系统中的内码和调制是综合进行的。而冲激噪声的抑制需要将交织与纠错编码一起进行。
(2) 多径干扰的消除
目前, 克服多径干扰的方法在技术上可以分为两类:时域均衡技术和正交频分复用调制技术 (OFDM) 。
均衡技术是一项传统技术, 被广泛应用于数字通信系统中, 美国的ATSC地面系统 (ATSC 8-VSB) 采用均衡技术来消除回波, 它的特点是技术成熟。但均衡技术只适用于消除时延较短的回波, 对时延较长的回波效果差, 而且对回波时延的变化很敏感, 此外它的结构也很复杂。
(3) 同频干扰的抑制
数字视频广播系统的信号发射功率低于普通电视信号的发射功率, 所以数字视频广播对相邻服务区普通电视的干扰几乎为零, 但当数字电视信号与同频道的普通电视同播时, 普通电视可能对数字电视产生干扰。美国和欧洲解决同频干扰的方法不同, 在美国的系统中, 使用一个NTSC同频干扰滤波器, 比较好地消除了同频干扰, 但收发两端需使用12对编解码器, 系统的结构复杂。欧洲DVB系统采用的是OFDM方式, 考虑到普通电视的能量集中在视频载波、色副载波以及伴音载波附近, 可以直接在频谱上开槽来消除同频干扰, 这种方法实现起来简单, 无需另外增加设备, 但在频谱利用率上有少许降低。
高清地面传输原理
从上述对地面传输的分析来看, HDTV的地面广播不仅要有高效的图像压缩编码技术, 保证能在6/8MHz带宽内传送, 更要有一整套信道编码措施, 如R-S纠错编码, 扰码、交织、格形编码及调制技术来保护。
HDTV地面广播的基本要求是在单个频道 (6/8MHz) 内传输经压缩的图像和伴音信息。图1是全数字式HDTV发送端原理框图。
下面对这几个过程逐一分析:
信源编码中的图像信号:活动图像专家组 (MPEG) 建议的具有运动补偿的帧间预测/离散余弦变换, 压缩比在20-60之间。
信源编码中的伴音信号:可采用杜比AC-3的算法, 5.1声道 (五个声道加一个重低音声道的环绕声) 编码。
扰码器的作用是避免信息比特流长时间为0或1, 以免影响有关的同步信息提取。由于电视频道带宽限制和HDTV高信息速率要求, 需采用多电平传输。
RS编码 (Reed-solomon码) 是行之有效的多符号纠突发错误的编码方法, 是一种改善抗干扰性能的外信道编码。在同样编码冗余度下, RS码具有最强的纠错能力。RS码在通信领域已被广泛地应用。当前国际上所提出的各种数字HDTV地面传输方案无不采用RS码。以RS码作为外码, 多电平格状编码作为内码的级联码, 加上完全的数据交织, 为数字HDTV传输提供强有力的前向纠错能力。
交织编码器用来进一步减少信道中的突发干扰影响, 因它可使突发干扰变成随机干扰。纠错编码在实际应用中往往要结合数据交织技术。这是因为许多信道中差错是突发的, 也就是说发生错误时, 往往是有很强的相关性, 甚至是连续一片数据都出了错。这时由于错误集中在一起, 常常超出了纠错码的纠错能力。所以在发送端加上数据交织器, 在接收端加上解交织器, 使得信道的突发差错分散开来, 把突发差错信道改造成独立随机差错信道。
内信道编码和调制结合在一起优化成格状编码, 其结果在不改变波形速率, 也就是不改变带宽的条件下, 通过扩展了使用的信号电平数, 也就是扩展了采用的信号数目, 使得按波形的符号错误概率的性能得到了改善。但同时也使设备相应变得复杂了。利用格形编码, 可使系统在几乎不增加带宽下, 获得相当的编码增益 (3-5d B) , 从而改善系统抗噪声能力或降低解调门限。
同步信号加入是为了保证信息传输的同步要求, 而测试信号则是为了利用它在接收端来估计信道特性。
由于广播信道受环境条件影响大, 导频信号的插入可保证在强干扰下系统能维持正常工作。
最后, 经调制将信号送至射频发射。其中, 调制的基本要求是, 调制后的信号满足电视频道 (6/8MHz) 带宽的要求。
图2是相应的接收机原理框图。
图2中, 通过中频 (IF) 滤波器可获得导频信号。为此, 利用频率和相位锁定环路获得本地相干载波, 实现相干解调。
抑制滤波器的作用是尽量减少同频道的现存模拟制电视信号的影响。其基本原理是利用梳状滤波器的特性把能量主要集中在三个载波 (图像、彩色副载波、伴音) 的模拟信号加以抑制。为避免该滤波器对HDTV信号影响, 在发射端应作相应的预编码。
均衡器用来补偿信道的线性畸变。基本原理是:通过检测测试信号, 获得有关信道的状态信息, 从而对接收的数据信息进行线性补偿。时域均衡是在匹配滤波器后插入一个带抽头的延时线组成的横向滤波器, 抽头间隔等于符号周期, 各抽头的延时信号经加权后送到加法器输出, 再经抽样送往判决电路, 各个抽头的加权系数是自适应调整的, 这样就可以消除符号间干扰。
其它的处理, 均为发送端的逆过程。
高清地面调制技术
高清电视在VHF (甚高频) /UHF (超高频) 波段进行地面传输中都采取全数字技术, 其基带信号调制主要有两类方式, 一类可称为单载波方式, 即正交幅度调制 (QAM) 和残留边带调制 (VSB) 方式, 另一类可称为多载波方式, 即OFDM (正交频分复用) 调制方式。目前, 我国高清地面电视33频道和14频道都使用16QAM调制方式, 标清地面电视32频道使用OFDM多载波调制方式。就以上所提到的HDTV地面传输的一些要求, 对这两类调制方式进行讨论。
单载波调制方式
首先来看单载波调制方式, 即QAM和VSB调制方式。采用双边带调制时, 数字HDTV信号要能在6/8MHz信道传输, 必须采用4bit/s/Hz的调制方法。如果使用简单的幅度波形, 则要用16电平幅度调制, 但这种信号的抗干扰性能很差。可以把数据流中每4bit的数字分成两个2bit数字, 分别构成4电平波形, 再调制到载波的两个互相正交的分量上。由于载波的两个分量相互正交, 在接收端对合成信号可以采用同步解调恢复出两路4电平波形并且不会引起互相干扰。通常载波的两个正交分量分别称为同相分量I和正交分量Q。这种方法称为正交幅度调制 (QAM) 。
QAM传输方式属串行传输方式, 为对付信道中的多径效应, 接收端必须加入自适应均衡器, 以抵消码间串扰。
由于残留边带调制的信号带宽接近单边带调制信号的带宽 (即基带信号带宽) , 故用8电平VSB调制, 即可满足17-20Mbit/s的信息流在6/8MHz信道带宽中传输。
正交频分复用技术 (OFDM)
相应于单载波调制, 还有一种多载波调制方式 (MCM, 也称为正交频分复用OFDM调制) 。在单载波调制中, 每一个符号都是对一个载波进行调制。压缩后的符号占满整个频带。而在多载波调制中, 是把频带分为若干个子频带, 使用并行数据对多个载波同时进行调制, 数据对各并行载波的调制可以采用PSK、QAM等多种方式。考虑到频谱利用率, 一般采用QAM进行调制。使用QAM调制的子频带即使频谱交叠, 但仍可以进行正交解调, 并无载波间的干扰。
OFDM信号的一个好处就是实现时可以采用IFFT (快速傅里叶逆变换) 和FFT (快速傅里叶变换) 作调制器和作解调器, 这可以大大降低系统的复杂性。
实际上, 多载波调制可以认为是一种频域技术, 而单载波调制则是一种时域电子技术, 因此, 存在一种时域和频域的对称性。多载波调制抗时域冲击干扰能力较强, 因为这一干扰会在FFT中被抹平。但由于多载波调制中各并行载波的功率都很小, 因此易于受频域冲击干扰的影响, 单频干扰会严重损伤载波。而单载波调制抗频域冲击干扰能力较强, 只要单频干扰信号低于载波功率一定水平即可, 但单载波调制较易于受时域冲击干扰的影响。
调制技术是HDTV传输的关键技术之一, 尽管HDTV地面广播环境最复杂, 条件最恶劣, 但研究全数字式的HDTV地面广播传输体制仍是现阶段的热点。特别是利用OFDM技术利于组成单频网, 前景诱人。
结束语
2009年, 总局先后下发《关于促进高清电视发展的通知》和《关于促进高清电视发展的补充通知》, 明确了高清电视发展的原则、措施和要求, 批准中央电视台新闻综合频道和北京等8个卫视频道高、标清同播。2009年9月, 同播的9个高清电视的发展方向高清频道一同开播, 同时进入有线电视网络传输, 培养了高清电视市场, 促进了高清电视节目和影视剧制作, 带动了高清电视设备的研发和生产, 为高清电视发展奠定了良好基础。
地面传输 篇2
多年的等待之后，一道曙光看似在机顶盒厂商们的头顶闪现。
2006年8月30日，国家标准管理委员会发布了中国数字电视地面广播传输系统标准——GB20600-2006《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》，该标准于2006年8月18日已被正式确定为强制性国家标准，并将于2007年8月1日起实施。至此，博弈了五年之久的数字电视地面传输国家标准尘埃落定，以清华大学主导的DMB-T标准和上海交通大学主导的ADTB-T标准也走向融合。
新标准出台影响的不只是彩电厂商，其产业效应同样不可避免地波及与数字电视传输紧密相关的机顶盒厂商。面对可能出现的新形势，几乎在新标准诞生的同一时刻，有观察人士立刻指出，市场重新洗牌的命运在所难免，大量的弱势群体将被扫地出门。
数字时代送来春风
对数字电视未来市场的乐观估计使得众多机构与厂商早早地探身其中，但结果并不理想。客观存在的多方面原因造成了国内数字化进程受阻，数字电视的普及打雷要多于下雨。加之机顶盒的主要需求期出现在有线电视数字化转换的过程中，这种局面直接影响了机顶盒市场的壮大。
依照广电总局 “十五”计划的要求，到2005年底全国将突破3000万的数字电视用户，2010年我国将全面实现数字广播电视，2015年将停止模拟广播电视的播出。但截至目前，转换的用户数量只有100万户左右，与目标计划相去甚远。乏力的国内数字市场，致使2004年国内生产的机顶盒有53%被销往国外，2005年这个数字达到70%。一位机顶盒生产商向《IT时代周刊》抱怨：“资金匮乏是造成国内数字电视发展缓慢的重要原因，虽然国家通过开发银行为数字化转换提供贷款支持，但单一的政策性贷款难以弥补巨大的资金缺口；另外一方面，长时间苦盼国家数字化标准无望之下，各厂商家被迫各自为战，机顶盒市场上鱼龙混杂。”
来自政府部门的消息显示，政府方面加大的财政支持，对私人投资限制的放松和有线数字电视网络在各省级大规模的开通，预计2010年底中国数字电视家庭用户，将由2004年底的2700万上升到9000万，数字化送来的这股春风也将持续“刮”下去。
而美国高科技市场调研公司Infonetics称，除了数字电视方面的需求，离不开机顶盒的IPTV也会带来另一个契机。这家公司指出，由于没有允许实施以市场经济方式将1.1亿模拟有线电视用户转换成数字电视用户的业务模式，因而，中国模拟广播电视不可能很快结束。未来几年内，机顶盒市场的发货量和收入都会呈现巨大增长。
根据预计，在目前全部的IPTV销售收入中，IPTV机顶盒的比例高达42%；在中国市场，机顶盒2010年的收入就将近7.7亿美元。与此同时，机顶盒的市场机会还会出现在数字家庭这个领域。目前，几乎所有的IT和传统彩电厂商都在加紧数字家庭产品的研发，而作为“家庭娱乐多媒体中心”的终端产品就是机顶盒。
“未来的机顶盒市场到处都是‘金子’！” 国家广电总局负责协调机顶盒技术标准的孙起民工程师信心十足地表示：“虽然完成中国的数字化事业任重而道远，但这里却给厂商们一个广阔的驰骋天地，沐浴着中国数字化事业春风的机顶盒产业，其高速发展的阶段即将到来，这个市场已经在集体酝酿着战争。”
蓄势待发的内外军团
根据当前情况和各市场研究机构的谨慎预测，中国作为世界机顶盒最大产出国的地位长期内将难于撼动，但将迎来更多的“觅食者”。“资本总是要流向增值的地方的。”一位经济学者说道：“本土力量和外来军团都已经蓄势待发，不断膨胀的机顶盒‘蛋糕’只要一出现就一定会被迅速分割。”
国外厂商方面，以富士通、NEC为代表的日本势力和以飞利浦、IBM、汤姆逊为代表的欧美军团都在磨拳擦掌。其中，作为世界第一大机顶盒供应商的摩托罗拉，自从2004年以3,300万美元蚕食30%的天地数码股份后就正式进入了中国机顶盒市场，它已经计划在今年年底时关闭在台的宽带和机顶盒设备生产基地，把生产业务完全外包给鸿海精密，原有厂房改造成一家产品设计研发中心。摩托罗拉市场部有关负责人表示，不足200万的机顶盒用户和1.1亿数字电视用户落差很大，摩托罗拉绝不会放弃在这里“掘金”。业内人士也认为，摩托罗拉此举用意深远，既可以同时加强台湾地区的研发实力，提高生产能力，又能够强化对内地机顶盒市场的辐射，为全面进入内地市场做铺垫。
和国外厂商相比，国内竞争者多集中在东南沿海，且大部分都以低价机顶盒为生产目标。目前，国内机顶盒厂商已经分为三大主要阵营：代表传统家电厂商如创维、海信、海尔、TCL、长虹等；代表新兴专业厂商如同州、天柏、九州等；代表IT厂商的清华同方、浪潮、华为等。据调查显示，第一梯队的天柏、同州、九州、海信、海尔占据着国内机顶盒市场60%的份额；第二梯队的清华同方、创维、TCL、长虹则占据30%多的市场份额；剩下的不到10%的市场份额则由一些小品牌瓜分。
业内人士指出，为了达到与国外企业在同一市场竞争的目的，国内企业已经在总结，并充分意识到更高性价比的产品提供对今后保有高市场占有率的重要性。虽然国外企业起步较早，但国内企业在技术创新、市场沟通能力和相关标准跟踪上都具有一定优势。随着产品稳定性和成熟度的进一步提升，国内企业与国外企业在巨大的机顶盒市场的争夺将达到白热化。孙起民工程师向本刊记者指出：“随着国家以更积极的姿态引导数字市场，未来较高档的STB（机顶盒）被纳入国内机顶盒制造商们的生产计划当中，中国企业也逐渐从产品研发阶段，进入批量供货，甚至大规模市场拓展阶段，他们必然会誓死捍卫自己的阵地。”
市场仍待引导
就目前现状而言，中国机顶盒市场尚未成熟，并且在这个市场中，本土大大小小的机顶盒厂商就超过了300家，竞争的激烈程度难以想象。从现在的情况看，政府决心和相应政策的制定是我国机顶盒产业持续发展的最大保障，而广大民众对数字电视的深入了解带来的对数字电视日益增长的需求又成了该产业继续增长的动力。自今年1月1日央视带头引发高清数字风暴后，关于机顶盒市场“丰收之年”来临的传言就一直没有断过。
“这很容易让人麻痹，从而看不到新兴市场隐藏的诸多问题。”孙起民认为：“国内有线电视数字化整体转换的全面铺开，的确拉动了机顶盒的强大内需，但缺少节目和内容的客观现况深深地制约着发展。为了能在机顶盒市场上常胜不败，各大芯片厂商也凭借独特的市场判断和技术背景推出一系列套片解决方案。为此，不同的芯片厂商推出了各自代表性的芯片，作为参与市场竞争的筹码。另外，国家刚出来的所谓‘标准’其实还存在着很大的问题，薄薄几页纸很难对厂商的生产做出明确的技术规范，尽管现在不少人都在呼吁这个问题，但结果还待观望。”
孙起民转而指出：“还是有值得高兴的地方，激烈的竞争已经在促使机顶盒半导体产品向三方面发生演进：首先是形成可以跨越不同产品的统一平台芯片方案；其次是通过芯片方案不断单芯片化，减少外围元器件数量，来提高芯片的性价比，降低机顶盒总体成本；最后是扩充接口功能，以达到更强的互连性。”
中国的数字化刚拉起一扇窗，就已经看见满院的本土机顶盒厂商饥渴的目光，而院墙之外更多的外来抢食者也正源源不断地赶来。标准的设立也只是努力着告诉厂商们一个游戏的规则，如果国家不继续加以导引，很难说“藏着金子的屋子”会平安无事。
正在研究机顶盒市场的信产部电信产业研究院张春帆博士认为，政府的文件只是一个开始，主要的功夫还是要放在具体实施上；而众多的冲着机顶盒这块大“蛋糕”去的厂商们也应该放松一下头脑，因为这个市场将会越来越成熟，也将很快地不可避免地进入一个微利时代，谁能依时把握市场特点，谁就可能在众多的竞争者中脱颖而出。
评中国地面数字电视广播传输标准 篇3
2000年秋,吴奕彦等发表论文[1],对3种地面数字电视广播(DTTB)传输标准(ATSC[2],DVB-T[3],ISDB-T)进行比较,采用“系统载噪比C/N性能的公正比较”方法如下:“……使用Eb/N0,或每比特的载噪比去评价系统性能;它计入了系统码率和带宽。Eb/N0是数字传输系统频谱和功率效率的测量(度量),广泛应用于数字通信文献中。较大的Eb/N0值,表示更高效的传输系统,它定义为
这里,Rb是系统数据吞吐量,BW是系统带宽。”
2006年8月颁布的中国DTTB传输标准[4](简称地面国标或C-std,而C-std是香港广播电视界采用的名词[5]),从2007年8月1日起实施。
根据中国广播规划院推荐的C-std的7种模式(C1~C7)[6]和样机测试结果[7,8],同ATSC(A)和DVB-T对应模式(D1~D3)[9],用文献[1]采用的方法作对比,可得表1和图1。
在DTTB的应用中,希望有效比特率(或频谱利用率)尽量高,以增加可用业务(社会效益)和各项收入(经济效益)。同时又希望门限值尽量低,以降低发射系统的电磁污染,并提高同频道和邻近频道保护性能,节省投资和常年电费、维护费,从而方便地面电视广播的频率规划。而这两方面的综合考虑表现为图1右下方的箭头方向。由表1和图1可看出:A同C7性能非常接近(考虑C=1的PN595修改为PN420后,通过C2,C4,C7的虚直线将向右下方挪动,详见第2节)。但C-std具有多种模式,可适应不同类型应用,包括室内接收、移动电视和手持设备(含手机)的接收,而ATSC为单一技术模式。因此,C-std优于ATSC。
同时,还可看出:C-std的C4~C7这4种模式都显著优于DVB-T在欧洲有大量应用的D1~D3这3种对应模式。
正是基于C-std的这些优秀成果,我国著名通信专家、资深工程院士童志鹏教授认为:中国地面数字电视传输技术已超过世界水平[10]。(本文略去对ISDB-T标准的讨论,因为它的对应性能与DVB-T非常相似[1]。)
2 对C-std两种载波可选项C=3 780和C=1的讨论
考虑高比特率固定接收的需求,尽量缩小数据帧帧头的开销,本节着重讨论C-std的PN420。
说明:(1)C-std和ATSC的门限值采用TOV主观判据,相当BER=3×10-6,而DVB-T则采用QEF客观判据,相当BER<1×10-11,详细参数请参文[1];(2)5/626=0.007 99,1/32=0.031 25,420/3 780=1/9=0.111 1,1/8=0.125 0,595/3 780=0.157 4,945/3 780=1/4=0.250 0;(3)C-std的交织都是M=720;(4)A和C1~C7的门限值都是样机RF测试值,而D1~D3的门限值则是计算机仿真值(用“[]”表示),但样机RF测试值一般比计算机仿真值要高1.5~2 d B[1](近似号“~”的数值按+1.5 d B估算);(5)“()”中的数值引自文献[1]。
把C-std的C=3 780与PN420(M=720)实验室测试[7]部分结果,采用文献[1]的方法作比较,可得表2和图2。
从图2可看出:1)C=3 780与PN420的两组数据(分别含C8和C5),都分别位于直线上。这同C=1与PN595的C2,C4,C7这3个点的直线平行。2)从C=3 780两条直线的性能对比可知,在中、高比特率应用时,0.6 LDPC的性能不如0.8 LDPC,这也是C=1优选0.8 LDPC的缘故。3)如果将C=1与PN595修改为C=1与PN420,则C2,C4,C7这3个点的直线将向右下方挪动,非常接近C=3 780的0.8 LDPC的虚直线,其差距小于0.2 d B,已在误差范围内。
以上结果表明,C=3 780和C=1两种体制在实验室弱信号测试条件下,其性能没有明显差别。C=3 780多载波系统的弱点(非线性和相位抖动破坏“正交性”,导致性能下降)没有暴露。
3 北京地区地面数字“CCTV-高清”选用C-std的C=1(C4模式)的依据
2008年元旦起,北京地区在第33频道启动地面数字“CCTV-高清”试播,5月1日起正式播出。该节目采用C-std的C=1(C4模式)而没有采用C=3 780(C5模式)的依据可能有:
1)现场测试中C=1(C4模式)的门限值比起C=3 780(C5模式)要低约3.43 d B。
据“大功率测试报告”[11],在CCTV发射塔动用第33频道(即开播时采用的频道),对C4模式和C5模式使用同一发射机和相同平均发射功率2 k W,在8个典型测试地点获得室外接收的“接收裕量”数据汇总,见表3。
说明:单位为“d Bm”的值不应直接相加平均,各数值需要先除10再取反对数后,回到量纲为能量的数值,才能相加平均。平均值得出后,再取其逆过程。
从表3可看出:C4模式的“接收裕量”与C5模式相比,平均高3.43 d Bm。而这个差距反映C/N门限值的差距为3.43 d B(2.20倍)。此外,在接收距离增大到40~50 km时,这个差距会增大(国际数据是4 d B)。
因此,第2节最后讨论的C=3 780多载波系统的弱点,在大功率发射的现场测试中已出现。虽然,大功率发射的非线性校正今后有改进的可能,但地面空中无线电传输时由大气介质不稳定性所引起的相位抖动是无法避免的。
2)在99.99%概率条件下,C=1的C4模式的发射功率峰均比(PAR)为7.01 d B(5.02倍)[8],而C=3 780的C5模式为9.80 d B(9.55倍)[7]。两者的差距是2.79 d B(1.90倍)。
综合门限值和PAR两个因素来看:北京地区“CCTV-高清”(C=1的C4模式)目前的平均发射功率是3 k W。如果采用C=3 780的C5模式(获得相同的覆盖),可得表4的对比结果。
说明:峰值功率是2.20×1.90=4.18倍关系
因此,C=3 780(C5模式)同C=1(C4模式)相比,不仅增加发射系统的初期投资(设备、电源、房屋)和常年的电费、维护费,更重要的是它增大了电磁污染,对于地面电视广播的频率规划十分不利。
3)C=1(C4模式)与C=3 780(C5模式)相比,“同频道”和“邻近频道”保护率参数[7,8]较好(见表5)。
说明:(1)D表示需要的信号,U表示不需要的信号,即干扰信号,箭头右方为D,左方为U;(2)数值越小代表保护率性能越好。
4)发射端(及接收端)时钟的精度和稳定度对C=1(C4模式)仅需E-9,而对C=3 780(C5模式)则需E-11或E-12,两者有2~3个数量级的区别。这对于动用邻近频道和组建单频网(SFN)(特别是把4~5个邻近频道“捆绑在一起”组建大规模的SFN)、“同频道转发器”及从GPS获得精确时钟,前者的工程造价较低而稳健性较高。
综合以上4方面因素,对于高比特率固定接收的业务而言,要想获得较好的覆盖,建议选用C-std的C=1(C4或C7模式)。
4 对改进C-std的几个建议
4.1 增大数据帧的帧体作为可选项,降低帧头的开销,以增加有效比特率10%~15%
DTTB的主流业务是高比特率固定接收[12],用以实现“同播”,为关闭地面模拟电视广播做好准备,以及实现第二代电视(彩色电视)向第三代电视(HDTV)的过渡。但C-std数据帧的绝对时间过短,帧头开销过大,没有寻求尽可能高的有效比特率。
表6是C-std 3种数据帧(PN420,PN595和PN945)和ATSC数据帧,DVB-T“超帧”以及中国CMMB[13]“时隙”的绝对时间的对比。
说明:*表示具有同步信号的单元。
ATSC和DVB-T都是为高比特率固定接收的电视广播业务设计的,可采用屋顶、窗外或室内的方向性天线(4~10 d Bi)。
C-std显然不是这样设计的,而似乎专门为手机电视定制的。后者的天线由于其几何位置的随意性,不能采用方向性接收天线,再加上其接收环境可能是室内,周围电磁环境较恶劣。为了在出现接收中断时迅速捕获信号,C-std才设计了绝对时间这么短的数据帧结构。
而中国DTTB的主流业务是电视业务(C-std测试时采用TOV主观判据),1帧电视图像时间40 ms(多媒体等数据业务只是支流业务)。因此,没有必要以这么短的周期(0.625 ms)频繁地传输“数据帧帧头”。其代价是头部开销过大,导致有效比特率降低。系统信息也有完全类似的情况。因此,建议对地面国标3类数据帧结构增加一批可选项,以降低头部信息开销,提高有效比特率。
以C=1的C4模式采用的PN595为例,其“帧头”和“数据帧”(包括“帧头”和“帧体”)的比例是:595/(595+3 780)=0.136。如果参照ATSC的设计,5/(5+626)=0.007924。增加新的可选项,例如,原“帧头”+(16×原“帧体”)。这样,新的“帧头”和“数据帧”的比例是:595/[595+(16×3780)]=0.009 74。
而原0.136与0.009 74相比,可使C4模式的有效比特率增加约12.6%(粗略估算,即由原来的20.791 Mbit/s上升为约23.4 Mbit/s)。而且,图1中的C2,C4,C7这3点的虚直线将向右下方挪动(C4的频谱利用率由2.60上升为约2.93,而C7由3.25上升为约3.66),C-std优于ATSC将更为鲜明(由采用LDPC获得的)。PN420和PN945可有类似结果。
因此,若粗略估算,C-std用本节方法增加可选项后,有效比特率可望增加10%~15%。相应的业务数量(社会效益)和各项收入(经济效益)也可望增加10%~15%。
此外,C-std的交织器较大。以M=720为例(M=240有类似情况),其时间域交织/解交织的时间是510个数据帧[7,8],再加上C=3 780的频率域交织/解交织的时间是20个数据帧[7]。对于PN945而言,这两方面合计331.5 ms(发、收端所需的处理时间还未计入)。这样的设计虽然有较好的抵御脉冲干扰性能,但“快速捕获”性能(<5 ms)[7]难以发挥应有的作用。
4.2 建议地面国标增加带宽7.182 MHz可选项
DTTB的国际经验是可以动用邻近频道[14]。但C-std颁布以来的工程实现表明:有效带宽7.56 MHz和滚降系数0.05两项在功率发射的工程实现时,国产的双工器或多工器还难以完全满足要求。这样,近期C-std的某些工程实现还不得不依赖价格较高的进口设备。
于是,在个别地方用C-std启动DTTB时,出现不能动用邻近频道而“隔频道工作”的实际情况,DTTB的优势未能完全发挥。
因此,建议对有效带宽7.56 MHz(滚降系数0.05),增加带宽7.182 MHz的可选项(滚降系数上升为0.10)。因为7.56 MHz的设计是参照DVB-T的设计(7.61 MHz),而且,7.56/8=0.945,7.61/8=0.951,两数相近。
而7.182 MHz则参照ATSC的设计(有较好的邻频保护性能[14]),7.182/8=0.898,5.38/6=0.897(两数更相近)。
其中,3 780×2 k Hz(子载波带宽)=7.56 MHz;而3 780×1.9 k Hz=7.182 MHz。采用此可选项,可立足国内的功率发射系统产品(投资少、时间短),又有把握动用邻近频道(包括C=1和C=3 780)。
需要特别说明的是,以上两项建议只增加可选项,并不变更地面国标的原有内容,而工程上容易实现(包括芯片设计)。
4.3 系统信息放在帧体内对C=3 780是否合理
系统信息占用3 780子载波中前面36个符号的位置,并采用扩频技术。这对C=1单载波可选项的时间域处理、迅速捕获信号是有利的,但对C=3 780多载波系统却不是这样。
因为,从系统框图看,C=3 780的系统信息在发送端参与IDFT和频率域交织,在接收端参与信道估计和信道均衡,然后再经过频率域的解交织和DFT才还原出系统信息(经扩频信号的处理后)。
此外,系统信息同数据帧帧头一样,也没有必要在不到1 ms时间内频繁传输,其理由在第4.1节已讨论。
对系统信息改进的建议是:1)把它放到数据帧的帧头(时间域),子载波数由3 780个减为3 744个;2)参照多种标准(如DVB-T或CMMB)的设计,把它放到有待定义的“数据超帧”内。
4.4 PN945(或PN420)的帧头幅度规定为帧体幅度的2倍,需要权衡利弊
C=3 780优选的PN945或PN420,同C=1优选的PN595一样,用时间域处理方法实现同步和信道估计。但前两者的帧头幅度C-std规定加3 d B(2倍),可加强这种作用。
然而,携带有效信息的帧体相对数据帧的平均幅度却要下降0.792 d B(见图3),可能带来的不利是:PAR是否增大?在出现0 d B回波时,符号间干扰(ISI)是否增大?不加3 d B时,测试获得的接收门限值是否可降低0.792 d B?
考虑DTTB高比特率固定接收为主流业务,建议把PN420和PN945帧头幅度不加3 d B的内容修改为主选项,而加3 d B的则作为可选项。
5 小结
根据文献[1]的C/N比较方法,对测试数据进行分析后可知,中国地面数字电视广播传输标准(C-std)优于ATSC和DVB-T。
浅谈地面无线电视系统传输覆盖策略 篇4
关键词：地面无线电视系统,传输覆盖,策略
与卫星数字电视相比,地面无线电视系统传输覆盖具有很明显的优势,不仅成本低,推广难度也更小。除此之外,还无需进行大规模线路铺设、受到的不利影响也较小,综合效益较高。但其同样也有一些不足,比如覆盖范围有限、接收方式有待丰富等,所以,现实中有必要对其传输覆盖策略进行完善与优化,达到扬长避短的目的。
1 地面无线电视系统传输覆盖
1.1 影响因素
对于地面无线电视系统传输覆盖来讲,评价其优势与弊端的重要依据是覆盖效果,研究中有必要围绕这一点进行分析,以明确相关的影响因素。结合实际来看,能够对此产生影响的因素可以归纳为以下几项。第一项为发射参数,其与覆盖范围有着密切联系;第二项为发射频率,其对覆盖效果的影响主要体现在信号接收方面,最佳频率区间为550~700MHz;第三项为极化方式,其主要影响覆盖范围,现实中建议使用垂直极化天线;第四项为接收参数,其影响作用主要体现在覆盖面积上,通常情况下是接收灵敏度越高,覆盖面积相对越大,接收高度越低,覆盖面积也就相对越小。
1.2 对策与建议
1.2.1 优化覆盖方式
出于提高覆盖策略实用性的目的,有必要尽快完善单频网。在具体建设过程中,需要以保护间隔为依据,并结合工作方式,科学设置发射机间距。在实施阶段,需要注意科学确定覆盖范围,并以其为指导,逐步完善覆盖点。
一般来说,在覆盖方式上,单频网与多频网均可行,其中,前者以功率补点的方式达到全区覆盖;而后者则是以组建网络的方式达到同样的目的。因此,现实中往往采用单频网,此种组网方式能够使峭壁效应达到平衡状态,在减轻干扰方面效果显著。
1.2.2 针对不同区域的具体问题制定应对方案
很多区域都存在接收不良的情况,因而,在现实中,有必要针对不同区域的实际问题制定具体的应对方案,以保证措施的有效性。结合实际来讲,地面无线电视系统传输覆盖效果受到环境条件的制约,所以,不同区域的信号状况存在很大差异也是难以避免的。比如,城区信号情况往往比郊区好很多,地下室的信号则经常不如地面。要想改善覆盖效果,必须找到覆盖盲区的形成原因,进而才能制定相应的解决措施。本文以比较常见的几种情况为例,探讨了相应的解决思路。
对于面积较小的区域,可尝试采取调整发射机的方式解决信号不良问题,在具体操作中可以根据现实情况适当调高输出功率。此种做法除了有助于改善信号质量、提升其传输广度之外,还可以起到增大接收点场强的作用。
对于信号较差的区域,可尝试利用数字电视转发器来进行补充,其在增强信号以及扩大范围等方面,均可以起到积极作用,且整体成本较低。以传输方式为依据,数字电视转发器共包括同频型、光纤型、移频型三种,因其覆盖范围及功率有限,所以,在一般情况下,不会对干扰状况产生过大影响,因此,它也成为覆盖补充常用的方式之一。
对于地下通道信号不佳的问题,建议借助漏缆进行改善。漏缆属于同轴天线,其可以形成高频能量辐射网。因而,此种技术在解决地下商场及郊区的信号问题方面,可以发挥出明显的积极作用。
对于覆盖盲区,建议从接收机入手进行改善,具体措施以强化其接收能力为主。在接收设备的选择上,应注意以干扰性能和灵敏度为依据,优选接收天线。在不考虑发射机功率变化的前提下,可尝试借助分集接收,来达到增加信号电平的目的。在空间分集方面,为了保证信号独立,应确保其在水平方向上的天线间隔大于或等于波长的四分之一。
上文对现实中普遍存在的几种现象进行了分析,提出的改善措施仅供参考,在具体问题的解决中,还需要理论方案联系实际情况进行调整。
2 结语
电视系统直接关系亿万人民的切身利益,因而,其发展趋势备受各界关注。作为其中重要的构成部分之一,无线电视系统传输覆盖效果的改善也是社会民众普遍关心的问题。因而,现实中有必要结合当前存在的问题,在明确其覆盖效果影响因素的基础上,通过优化覆盖方式、调整覆盖策略,来保障各项问题的妥善解决。鉴于各个地区的发展程度不同,在面对实际问题的时候,必须注意将技术措施与现实需要及问题产生的原因联系起来,做到措施与问题一一对应。
参考文献
[1]罗蕴军,廖庆龙.浅析地面无线数字电视广播系统建设[J].电视技术,2015(8).
地面传输 篇5
1 地面数字多媒体电视广播传输系统的分层传输特性
在地面数字多媒体电视广播传输系统(DMB-T)中标准清晰度电视(SDTV)和高清晰度电视(HDTV)的传输层次问题一直得不到有效的解决,美国作为最早进行相关研究的国家,坚持以HDTV作为研究的方向,而欧洲发达国家则坚持以SDTV作为研究的重点。经试验发现,以美国的理论出发,单纯地传输HDTV,SDTV可以在接收到信号后自动生成,这种方式使HDTV独自占用传输空间,传输效率非常高,但此时SDTV自身的抗干扰性就会受到HDTV的限制,在移动环境中不能够充分接收;如果将HDTV和SDTV分别通过有线级别进行传送,就可以有效地保证SDTV的抗干扰性,而且可以在一定程度上对HDTV的抗干扰性也有提升作用,但传输效率又会受到影响,所以我国积极吸取两者的成功与不足对DMB-T在两种方式上进行改进[1]。
将HDTV和SDTV以基本信号和增强信号组在一起转化成复合形式,并分别以不同级别的优先传送向外传输,这样就可以使接收到自动生成HDTV和SDTV信号,虽然此种方法相对于单纯传送HDTV效率较低,但SDTV的抗干扰性却得到了保证,而且传送效率可以满足现阶段的需求,这样在移动接受环境中就可以实现信号传输。在DMB-T系统中对于基本信号和增强信号采用不同的保护级别,通常情况下,基本信号的保护级别相对更高,这在一定程度上为分层传输提供了可能,这样就可以根据接收端的信噪比分层次的进行信号传输,保证即使在22 dB以上、10 dB以下、甚至在信噪比已经超出人类忍耐范围的情况下,仍然可以接收到真实的声音[2]。
2 地面数字多媒体电视广播传输系统的抗干扰和多径性能
DMB-T系统自身具有较强的前向纠错能力,积极应用正交频分复用技术(OFDM)自身可以平滑掉短持续时间的各种脉冲的特性,通过大量的子载波达到数据传输的目的,由于使用单品干扰形式对子载波有一定的破坏,造成子载波数量减少,传输信号受到影响,所以在DMB-T系统自身前向纠错能力就可以在此时发挥作用,对子载波破坏而出现的错误编码进行纠正。从此方面分析,DMB-T系统自身具有较强的抗单品干扰的能力,可以说抗干扰能力很大程度上取决于其自身的纠错能力。除此之外,通过上述DMB-T系统中信号分层传输可以保证不同信噪比区域都可以正常地接收到高保真信号,这在一定程度上也证明DMB-T系统自身具有抗噪声干扰的特性。
在传输过程中多径干扰主要指静态干扰和动态干扰两种,而OFDM自身通过对信号传输通道并行和有针对性的保护间隔设置,可以有效地消除传播过程中长短回波,而且对于此过程中必然会出现的回波时延现象没有明显的次生反应。DMB-T系统通过对OFDM的积极应用大大提升了自身多径性能,在信道估计的过程中通过信道冲击响应可以有效地将多径干扰控制在7%以内,即使在信噪比比较高或动态接受区域,仍然能够保证正常传输[3]。
3 地面数字多媒体电视广播传输系统的同步性能分析
由于DMB-T系统的应用无线环境复杂,所以对其同步性能提出了更高的要求,信号捕获效率、时钟恢复速度、自动频率跟踪准确性、相位补偿效率等子系统数据都直接影响到同步性能的程度,所以要对这些子系统进行不断的完善。DMB-T传输系统将时域与频域信息进行了高速整合,实现两种信息采样的时钟同步,而且在此过程中通过序列技术对载波进行同步处理,这样就可以将捕获时间由原来的100 ms,提升为急速5 ms,即使DMB-T传输系统自身要对载波进行纠错,也可以将时间控制在20 ms之内,由此可见DMB-T传输系统自身同步性能非常高,可以满足复杂环境下的持续作业。
DMB-T传输系统的开发离不开电子信息技术的发展,其使用的电子设计工具及流程都是现阶段国际上最为先进的,通过SPW仿真软件对系统整体进行仿真,再通过HDS仿真软件对其语言硬件描述进行升级,通过一系列的技术和软件加工,可以获得专用集成电路,真正实现DMB-T传输系统的开发利用。
4 结论
通过上述分析发现,现阶段我国DMB-T传输系统的整个设计流程中都可以实现不应用国外芯片,使我国独立自主完成DMB-T传输系统成为可能,我国拥有了对DMB-T传输系统的自主知识产权,这是我国科技进步的表现,说明我国已经为数字电视时代来临做好了技术准备。
参考文献
[1]杨林,杨知行,吴佑寿.一种新的地面数字多媒体/电视广播传输系统[J].电视技术,2012,(4):23-25.
[2]张进秋.基于System View的数字电视地面广播传输系统的仿真分析[D].济南:山东大学,2012.
地面传输 篇6
1.地面广播是最普遍的传播平台
在2014年初国际电联发布的全球数字电视广播趋势报告显示:1) 通过对140多个国家数据的统计, 发现80%以上的家庭仍然选择观看电视, 与通信等其他方式相比, 地面数字电视的用户虽然在下降, 但仍然是全球最普遍的信息传输平台;2) 2012年底, 地面电视数字化率刚过半数, 国际发展空间巨大;3) 2015年是全球绝大多数国家完成地面电视的模/数转换的目标时间点, 但非洲、中亚、东南亚等地数字电视的转换率还比较低, 特别是拥有10亿人口的非洲, 目前的转换率仅为3% (见图1) , 因此, 数字电视的市场还有增长的趋势。
2.DTMB海外推广模式及历史性突破
在海外推广过程中, 将DTMB标准、技术、产品以及中国文化、服务、金融捆绑到一起出口, 从而形成一种“标准带动产品出口、产品承载文化走出国门”的模式, 取得了一些突破。亚、非、拉地区已有13个国家签署了采用DT-MB标准的备忘录, 覆盖约6亿人口, 得到了国家领导人的肯定。
海外推广主要采用两种方式:其一是政府间签署协议在全境范围推广采用DTMB, 该方式已被科摩罗、老挝、巴基斯坦、古巴、东帝汶、柬埔寨和吉尔吉斯坦采用;其二是对方政府与我们的企业签署协议, 允许DTMB在该国进行商业运营, 如参与电视台节目传输等, 该方式已被斯里兰卡、印度尼西亚、尼日利亚和吉布提采用。由于欧洲标准在海外的覆盖率较广, 上述第二种方式将成为DTMB后续推广的重要方式。
3.DTMB海外推广面临的困难
欧洲第二代标准DVB-T2获得国际电联特别是非广联和亚广联的广泛宣传和推广。同时, DVB在全球强势进行“DVB-T2标准圈地”, 并热心推动全球统一标准的宣传和讨论, 充分利用中国高速发展的热忱、国家资源和产品开发能力提升DVB-T2的市场竞争力, 推进第三世界国家采用DVB-T2。
日本ISDB-T则通过外交途径, 利用“巴西标准”抢占了南美市场。同时, 安倍访问菲律宾和斯里兰卡, 通过经济援助, 让菲、斯两国放弃已宣布的DVB-T2, 采用了ISDB-T。
欧洲和日本通过政策性、战略性的标准宣传及推广, 让中国的DTBM海外推广受到了阻碍。
全球新一代数字电视标准的进展
欧洲DVB-T2标准提高了系统性能。其降低了开销增加选项, 频谱效率比DVB-T约提高了30%;通过使用新的纠错编码, 接收C/N门限明显下降;利用物理层管道P2支持多业务广播, 利用多天线MISO技术支持增强性单频组网。
目前, 中国DTMB-A的传输码率、接收门限等系统性能已超过DVB-T2:DTMB-A中增加了256APSK和高阶FFT参数选项, 传输码率较高;采用Gray-APSK调制和新型LDPC码, 接收C/N门限较低;使用时频二维动态分配和新型复帧信令结构, 更方便地支持多业务同播;使用基于时频域综合的多天线技术, 支持增强型单频网复杂度更低。
美国ATSC2.0对现有标准进行了移动业务补充;ATSC 3.0正在征集标准方案, 基本需求是灵活频谱、鲁棒接收、超高清、移动、混合服务。
日本下一代ISDB-T正在研究, NHK科学和技术研究实验室也正在开发NHKsuper Hi-vision, 即4 000扫描线的超高清宽屏系统。
中国DTMB-A标准进展
1.DTMB-A发展历程
2009年9月, 清华大学承担国家标准委的公益性行业科研项目《DTMB国家标准修订及国际标准研制》, 取得了关键技术突破, 完成了硬件验证平台的研制。
2012年1月, 清华大学联合工程实验室完成了DTMB-A系统试验样机, 通过教育部鉴定, 主要性能指标优于DVB-T2。
2012年3月, 工程实验室展出DT-MB-A应用示范系统, 一个8 MHz电视频道开路传输5套10 Mbit/s高清节目。接待了国内外数十个考察团, 获得蔡赴朝局长的高度评价。
2012年12月, 第十次国家数宇电视领导小组会议部署国家标准委牵头做好DTMB-A的国际标准化工作, 同时国家发改委研究对核心芯片予以专项支持。
2013年11月, 中国政府提交修订ITU-R BT.1306建议书, 推荐DTMB-A成为国际电联标准。
2014年5月, ITU多数成员建议修订ITU-R BT.1877建议书, 确定DTMB-A为国际电联标准。
2.DTMB-A产业化进程
2014年3月, 国家发改委立项批复:北京工程实验室、上海工程中心和深圳实验室各领1 000万元资助项目分别独立完成接收专用芯片研发与产业化。3年内, DTMB-A将形成产业, 产生重大出口效益:2014—2015年, 完成DTMB-A芯片产业化和成套产品产业链;2015—2016年, 建设DTMB-A应用示范区, 推进海外应用, 初具市场竞争能力。
3.DTMB-A系统进展
DTMB-A应用示范系统于2011年12月公开展示 (见图2) , 其8 MHz带宽传输速率范围是5.00~49.31 Mbit/s, AWGN信道下C/N门限范围是0.6~21.2 d B, 发明专利达52项, 拥有完整的自主知识产权。
2013年1月, DTMB-A系统通过广电总局测试以及教育部鉴定, 其主要性能达到国际领先水平 (见表1) 。
4.DTMB-A应用前景
虽然遇到了一些困难, DTMB-A的应用前景依旧光明。其中最重要、最迫切的应用是能够提高DTMB标准国际市场竞争力, 拓展电视产业和文化出口可持续发展。同时, 由于一个8 MHz带宽的模拟频道最多可传输5套顶级高清节目, DTMB能够实现地面多路高清及3D电视广播业务。此外, DTMB-A还能促进农村和城乡结合部的地面、有线电视广播统一标准, 助推数字电视一体机市场。协助模拟电视关闭后富裕频道的多业务广播有偿服务、支持超高清地面数字电视广播传输等。
摘要：介绍了地面数字电视发展的国际背景, 分析了中国地面数字电视标准 (DTMB) 的海外推广模式、历史性突破以及推广中遇到的困难。同时, 概述了全球新一代数字电视标准的进展, 并较详细地从发展历程、产业化进程、系统优势和应用前景几方面介绍了中国新一代地面数字电视标准DTMB-A。
地面传输 篇7
经过多年建设积累, 有线数字电视网络已基本上实现市级共源传输覆盖 (市级统一前端、县级只设分前端) 的数字化改造建设, 搭建了广播与电视并重、模拟与数字并举、有线与无线并用、城市与农村同步、中央和省以及地方广播电视节目同时覆盖的全覆盖网络传输平台。为充分利用这一传输平台, 严格按照国家地面数字频率规划, 将市、县两级广播电视节目以地面数字方式延伸传输覆盖到广大农村地区, 使地面数字电视有序发展, 让农村直播卫星户户通双模用户不但能收看中央和省级直播卫星数字广播电视节目, 也能收看市县两级地方地面数字广播电视节目。昭通市广电局于2008年启动地方广播电视节目全覆盖建设, 经过多年的建设与升级改造, 地面数字广播电视市级共源传输覆盖系统日趋完善。
1 设计思路
本着立足现实、着眼长远的原则, 采用共网传输、选频发射、同频补点的思路, 有效利用全市有线电视网络资源, 将地面数字电视信号与有线数字电视信号共网传输, 然后将HFC网络延伸到各无线发射站点, 再根据各县地面数字频率规划, 将地面数字电视信号进行带通滤波、频率转换、直放发射, 从而实现广播电视节目在有线覆盖区域外的无线延伸覆盖, 做到有线无线相结合。每个县规划相邻的两个地面数字无线发射频道, 分别发射市、县两级数字广播电视节目, 实现地面数字电视不低于15 套节目的覆盖要求。
2 系统整体构架
系统采用国标ADTB-T技术, 达到移动接收与固定接收兼容, 地面数字电视节目采用32QAM调制方式, 符合国家地面数字标准 (单载波双导频ADTB-T) 技术[1]。整个系统由市级共源前端、县级分前端、HFC传输网络和直放发射系统4 大部分组成, 如图1 所示。
为方便管理, 地面数字市级共源前端及县级分前端分别与有线数字电视市级共源前端及县级分前端设在同一机房, 与有线数字电视广播共用广播电视数字信号源。
由于各县地面数字规划频率不同, 地面数字系统采用市级建共源总前端、县级建分前端模式。首先, 市级地面数字电视前端将中央、省、市节目进行32QAM调制, 调制在一个设定的传输频道上进入有线数字电视网络与有线数字电视RF信号进行共网传输, 将信号传送至全市各发射站点和各县分前端。各县分前端将本县县级广播电视码流复用后调制在市级地面数字传输频道的相邻频道上再经混合器并入有线数字电视网络, 与市级地面数字信号共网传送至本县辖区内各无线发射站点。发射站点将市县两级地面数字信号进行带通滤波, 并对滤出的市县两级地面数字信号进行频率转换, 将频率变换到本县的地面数字规划频率, 然后进行直放发射, 实现地面数字延伸覆盖。
2.1 市级共源前端
为降低建设成本, 采用单载波双导频国标ADTB-T方式, 在抗多径干扰方面, 接近多载波, 既满足覆盖区域接收环境要求, 又降低前端建设成本。地面数字电视前端系统由用户管理系统、编码器、复用器、QAM调制器、混合器等组成, 如图2 所示。
首先对广播电视信号进行转码、编码等[2], 再与地面数字用户管理系统寻址码流进行码流复用, 然后采用32QAM调制方式进行调制后混入有线数字电视网络, 与64QAM调制的有线数字信号进行共网传输。为了与有线数字电视所传输的频段保持一定的频率间隔, 使信号传到发射站后便于进行滤波与频率转换后进行直放发射, 地面数字信号QAM调制频道选择在44 频道上, 即频率范围758MHz~766MHz、中心频率762 MHz、带宽8 MHz。
2.2 县级分前端
县级分前端无用户管理系统, 其余部分除调制频率外与市级前端完全相同。县级分前端调制频道为45 频道, 频率范围766MHz~774 MHz, 中心频率770 MHz。
2.3 HFC传输网络
HFC传输网络由市到县1550nm光传输网和各县HFC光缆/ 同轴电缆用户分配网所组成, 是有线数字信号和地面数字信号的传输载体。为保证信号的传输安全, HFC传输网络中市级到县级的1550nm光传输网为环形链路结构、县级到乡镇根据距离远近采用1550nm或者1310nm树形链路结构。HFC传输网络是一种经济实用的综合数字服务宽带网, HFC网络能够传输的带宽一般为860MHz, 经改造后甚至可以达到1GHz。在传统频率划分上, 50MHz ~ 550MHz频段用来传输传统的模拟电视节目和立体声广播, 550MHz ~ 750MHz频段传送数字电视节目、VOD等, 750MHz以后的频段留着以后技术发展用。为了不占用现已使用的有线网络频率资源, 地面数字电视在HFC传输网络中的传输频率选择在750MHz以后的频段上, 与有线数字电视频率保持至少8MHz的频率间隔, 便于干净滤波。根据传输距离, 可以选择光缆或者同轴电缆将HFC传输网络延伸到各地面数字发射站点。
2.4 直放发射系统
地面数字信号发射采用直放发射方式, 以县为单位进行同频覆盖。有线网络信号经带通滤波器滤除市县两级地面数字传输频道 (44 频道和45 频道) 以外的频率成分后, 进入频率变换器, 将市县两级的地面数字传输信号整体转换到本县的地面数字规划频道后再进入宽带直放发射机, 进行直放发射, 实现地面数字无线覆盖, 如图3 所示。
由于发射站点数量大、分布广, 为方便日常运行维护和管理, 发射机各项运行参数可通过通信网络将运行参数以短信方式发送至安全播出管理平台及维护管理人员的手机上, 维护管理人员也可以以短信方式主动查询发射机运行参数, 实现远程监控。
根据覆盖区域大小, 确定各发射站点的发射功率, 一般情况下市级骨干发射站发射功率为200W、县级发射站发射功率为50W、乡级发射站发射功率为20W、村级发射站发射功率为10W。直放发射机输入电平为75d Bμ、AGC控制范围为±15d B。市、县、乡、村各级无线发射站建成后, 还存在部分覆盖盲村, 在覆盖盲区还需要建设小功率补点发射, 补点直放站根据覆盖半径确定发射功率。在相邻发射站点之间存在部分交叉覆盖区域, 为避免同频干扰, 相邻站点可采用不同极化方式来降低同频干扰。
3 结束语
地面数字传输覆盖系统的建设, 是为适应广播电视事业快速发展、提高广播电视覆盖率、实现城市农村公共文化服务均等化的有效手段, 在地面数字电视传输覆盖网全面进入“模数同播”阶段, 充分挖掘和有效利用广播电视网络和频率资源, 解决农村地区群众收听广播、收看电视难问题, 丰富人民群众文化生活发挥了积极作用。地面数字传输覆盖系统采用先进的国标技术, 实现广播电视数字化覆盖、数字化监管, 既解决了直播卫星户户通双模用户收听、收看本地节目的问题, 又满足了城乡不同群体对广播电视个性化服务选择。
参考文献
[1]杨威, 杨杰, 张国庭.地面数字电视广播覆盖的研究[J].广播与电视技术, 2007 (11) :16-25.
地面传输 篇8
随着物质生活水平的不断提高, 看好电视、听好广播已成为老百姓最基本的精神文化需求, 也是党和政府联系人民群众的一条信息纽带, 但是哈密城市周边的农牧民仍然存在收不到本地广播电视节目的问题。能够及时了解到当地的政策信息和风土人情, 并且能够收到丰富多彩的广播电视节目, 已经成为这部分居民的一份期盼。因此, 解决边远农牧区群众这份期盼的户户通工程已成为政府的一项重要的民生工程。
2 户户通国标地面数字广播电视系统的原理
户户通采用DTMB国标地面数字电视广播系统, 此系统具有强大的传输能力, 可以支持打包为MPEG-2/H.264格式的码流 (带宽为4.8Mbps到32.4Mbps的数据码流) , 在一个8MHz数字电视频道内可传8~10套标清或1~2套高清数字电视节目;可以实现固定、移动、便携电视的所有业务需求, 为广播电视实现高质量、多种类、多模式的业务提供可靠的技术手段, 其扩展性能够融合无线通信技术, 使系统能实现向多媒体服务, 具有进一步发展的潜力。另外, DTMB具有强大的信道编码和信道恢复, 以及抗电磁干扰和抗多径衰弱等功能, 其独特的抗邻频干扰能力, 可以启用原来的禁用频道, 有效节省播出资源和频率资源。由于DTMB系统的OFDM保护间隔中插入的是已知的PN序列, 接收端很容易准确探测。通过准确探测所接收的PN序列, 可以获得更准确的信道估计, 因而其抗多径干扰能力更优于欧洲的DVB-T。
国标地面数字广播电视传输系统发送端完成从输入数据码流到地面电视信道传输信号的转换。输入数据码流经过扰码器 (随机化) 、前向纠错编码 (FEC) , 然后进行比特流到符号流的星座映射, 再进行交织后形成基本数据块, 基本数据块与系统信息组合 (复用) 后, 并经过帧体数据处理形成帧体, 帧体与相应的帧头 (PN序列) 复接为信号帧 (组帧) , 经过基带后, 处理转换为输出信号 (8MHz带宽内) , 该信号经变频转换后, 成为射频信号 (UHF和VHF频段范围内) , 如图1所示。
3 户户通地面数字广播电视系统的传输
3.1 传输方案
(1) 由于城乡结合部和广大农牧区点多面广、地形复杂、居住分散, 导致有线网络建网成本高、施工难度大、维护困难。因此, 哈密户户通工程采用有线和无线相结合的传输方式进行覆盖, 即我们利用移动公司的光缆线路将节目信号传输到离市区近百公里的乡镇, 再将节目信号通过小功率发射机覆盖到农牧区和矿区, 节目信号传输如图2所示。
(2) 户户通广播电视系统主要由信源、MPEG-2/H.264编码器、复用器、DTMB调制器、数字电视发射机、光电转换器、光放大器、天馈系统和发射天线组成。
(3) 全哈密地区共新建了16个基站, 每个基站内配有220V稳压电源、发射机和天馈系统, 发射塔是利用移动公司现有的铁塔, 根据各农牧区和矿区的覆盖范围, 采用不同功率的发射机, 其中有200W、100W和50W三种发射机。
(4) 由于国标地面数字电视发射机一般都采用LDMOS功放模块, 为了获得较大的线性动态范围和考虑到哈密本地和周边县市已使用频率不受影响的情况下, 本方案选择其工作在UHF频段内, 并且使主台6部调制器将广播电视节目分别调制到DS-40到DS-45频道 (频率范围730MHz~770MHz) , 再通过窄带发射机发射的射频RF信号对哈密市周边进行覆盖。
为了将广播电视节目传输到离市区较远的县镇和矿区, 我们从主台的6个数字调制器的监测口取出6路射频信号, 通过混合器后再将信号送入到群频变换器, 以避免主站和基站共同覆盖区出现信号延时后产生的干扰, 经过群频变换器的滤波、变频、再滤波、放大后得到DS29-DS34频道的射频信号, 然后通过光发射器输出光信号, 再经光分路器分成两路光信号后, 分别进行传输, 传输路径均采用1550nm的光纤。其中一路光信号送到离中心站较近的几个基站, 以五堡镇终端基站为例, 五堡镇距离中心机房80km, 中间不需加装光放大器, 信号送到基站后, 通过光接收机解调还原为射频信号, 然后送入200W宽带发射机和天馈系统发射出去。
另一路光信号要送到离中心站特远的几个乡镇和矿区, 其中送往距市区近200km的雅满苏矿区的线路中, 每隔60km左右的移动基站内加装20d B光放大器, 同时为了避免信号经过多级放大后失真, 传输线路中又加入了一台色散补偿器。信号到达基站发射机输入端时, 一要保证到终端基站的光功率符合发射机的入口光功率在-5d B至+5d B之内, 二要确保信号MER指标大于20d B, 否则机顶盒无法解调出发射机发射的信号, 信号传输路径如图3所示。
3.2 远程监控系统
由于各个基站离市区较远, 维护不方便, 户户通工程采用远程监控系统, 在所有基站的发射机上均配有GPRS路由器, 为每个基站分配一个SIM卡和固定IP地址, 建立一个专用的局域网, 监控服务器通过移动公司提供的APN专用无线通讯链路接入到这个局域网, 从而实现中心发射台站对各发射基站的数据访问。监控系统对基站设备故障状态进行报警并记录存储, 通过实时的报警数据采集, 维护人员远程就可以了解到设备的运行情况, 同时远程可以及时排除一些故障, 以完成对各类事件的快速有效处理。
4 结束语
自户户通工程实施以来, 本地的广播电视节目覆盖率达到98%以上, 实现了党和群众的密切联系, 极大地满足了农牧民群众收看收听当地广播电视节目的愿望。
摘要：本文简单介绍了哈密对边远农牧区农牧民收看本地自办节目的覆盖方式, 重点介绍了国标地面数字广播电视系统的原理和节目信号的长途传输过程。