我国无线数字电视系统的选择研究

李保志 胡晓东

无线数字电视是“十。二五”期间我国广播电视数字化的任务之一。其由于诸如标准纷争、频率规划、技术模式、运营体系、终端条件等多种原因尚处于萌芽阶段。在此阶段出现了基于多种国际、国内非标体系的地面数字电视解决方案。其如何大规模运营？笔者从以下技术角度加以分析，供业界参考。

无线数字电视技术探究

广义的无线数字电视包括利用现有标准传输的固定和移动数字电视、CMMB移动多媒体广播（手机电视）以及已经比较成熟的数字MMDS等各种利用无线信道传输的数字电视系统。

1.模型

按照传输理论，一套电视广播体系包括播发、传输和接收。而无线数字电视区别于地面模拟电视的本质特征除信道的传输容量增大外，还支持移动接收。因此无线数字电视的技术体系有其自己的特点，如图1所示。

2.标准

目前世界上存在四个地面数字电视标准体系，如欧洲DVB组织提出的以COFDM为核心的DVB-T/H标准；美国大联盟组织提出的以8VSB为核心的ATSC标准；日本提出的以BST-COFDM为核心的ISDB-T标准；我国清华大学提出的基于多载波的以TDS-COFDM(时域正交频分复用)为核心技术的DMB-T/TH标准和上海交大的以基于单载波的VSB（残留边带）调制技术的ADTB-T标准（先进数字电视广播----地面标准）的融合标准（工程上常称为DTMB）。

在我国主要采用欧洲的DVB-T标准和我国的DTMB标准。当然，从广义上讲，基于DVB-C调制方式的数字MMDS（多路微波分配系统）和MUDS（多路分米波分配系统）规范也被应用。

无线数字电视标准及设备的选择

由于政策等原因，以下不考虑DVB-T标准

1. 信源编码标准的选择

无线数字电视对信源编码标准未作特别要求，通常采用MPEC-2标准。因为此标准最成熟，支持此标准的编码器、复用器的生产厂家最多，设备的稳定性、可靠性、可信度理论上最高。

但H.264/MPEC-4及AVS信源编码标准也可作选择。因为这几种编码压缩率较高，一个频道可以传送多套节目。但因目前主流机顶盒解码芯片一般只支持MPEC-2和H.264/MPEC-4标准，且后者成本较高。故笔者建议无线数字电视建设初期采用MPEC-2信源编码标准，以达到迅速推广的目的，待系统运营发展成熟后，在换用H.264/MPEC-4标准进行（信源）编码。

目前支持AVS标准的解码芯片和（信源）编码设备较贵，建议暂不考虑。

2.信道编码与调制标准的选择

数字电视无线广播传输系统信道编码与调制标准，具有自主知识产权，可以根本上摆脱专利费的困扰，而且其较欧洲的DVB-T标准接收灵敏度和抗脉冲干扰的性能要高，因此同等发射功率下覆盖范围更大。故应选用国标。但国标符号交织、（信道）编码效率分别有2种和3种模式，调制方式有5种模式。这几种模式还分别与3种帧结构、2种载波方式（单载波与多载波）组合，合计有330种模式，如何选择？研究表明，表1的7种模式应优先考虑。

表1中，模式2的符号交织深度（即延时缓存器中的缓存单元）为720符号，大于模式1的240符号，故优先考虑。

无线数字电视信道编码与调制方式的选择应综合考虑覆盖对象、覆盖半径、节目套数和保护间隔（用于克服同频率的多经信号对主信号的影响而采用的校正技术）。

就覆盖对象而言，包括固定接收、车载接收（高速）、移动接收（低速）和便携接收。固定接收接有固定天线，电视机不会随便搬移，一般来说接收条件经调整后不再变化，故其对C/N门限和保护间隔要求不高，但固定接收是大面积的接收，其终端数量多而集中，要求节目的数量最多，因此，对单频网（主、副发射机同频率）各发射机的覆盖半径要求不高，但要求有较高的净荷速率。故建议采用模式4，信道编码率为0.6（折中考虑到服务对象的主流性及用户数量的巨大）、调制方式采用表1中效率最高的64QAM；就移动接收而言，其要求C/N门限尽量低，以适应各种意想不到的恶劣环境，但要求的节目套数相对少，故建议采用模式3（4QAM调制方式）或模式7（16QAM调制方式，C/N门限为7.95dB）。

其它的覆盖半径、节目套数（净荷速率为20Mbit/s时约传送8-10套标清电视节目）和保护间隔请参见表1综合选择。

3．天线的选择

在电视工程中，根据电场的方向，天线分为水平极化和垂直极化。从理论上说，水平极化天线具有良好的远区场强分布，在同样的发射功率下可以覆盖更大的范围；而垂直极化天线的近区场强分布则强于水平极化，尤其是在潮湿、多水、多树林等环境条件下，垂直极化天线的近地接收效果更加明显（因水平极化天线在潮湿、多水等环境下存在极化偏转现象）；另外垂直极化天线很容易实现水平面内360度接收。相对于模拟电视而言，同样发射功率的数字电视覆盖范围要大一些。因此，笔者建议无线数字电视选用垂直极化发射天线。对于移动接收，建议接收天线也选择垂直极化天线，以实现运动平面的全方位接收。

4．发射频率的选择

无线数字电视对发射频率的选择应考虑如下因素：

1)发射机功放模块的线性动态范围。目前生产的无线数字电视发射机一般都采用LDMDS功放模块，为获得较大的线性动态范围，基本上都选择在UHF频段工作。

2)环境的吸收损耗。研究表明，水、湿地、树林等对无线数字信号的吸收，随着频率的增高而增大。

3)电磁干扰问题。理论上频率越低，干扰越严重。

4)移动接收的多普勒频移问题。对于速度相同的移动接收而言，频率越低，多普勒频移越小。

中和以上因数，建议地面数字电视（尤其是以移动接收为主的地面数字电视），选择550-700MHz工作频率为宜。对于水、湿地、树林偏多的区域，开展数字移动电视以工作频率偏低为宜。

5.发射网络的选择

无线数字电视广泛采用单频网技术，即在同一区域的一个主发射台、若干辅发射台构成同时在同一发射网络一个频段上发射同样的无线信号，以实现对一定服务区域的可靠覆盖。但辅助发射的引入带来了新的问题，即每增加一个发射点，就等效于对单频网内其它发射机引入一个多经，使信号在n台发射机（n不小于2）的交界处产生多经效应，影响接收效果。因此建议在市区地形不是非常复杂的城市，如果能用一个发射机完成覆盖，就尽可能采用适当功率的单点覆盖，个别盲区建议采用同频转发器加高指向性天线来覆盖；而对环境特别恶劣的覆盖或超大范围的覆盖，则建议采用多点覆盖的网络。

无线数字电视解决方案的选择

不难预见，无线数字电视是“十。二五”期间广播电视产业最大的一块蛋糕。在过去的几年里，无线数字电视由于诸多原因（如标准问题、政策原因、配套产品等）而出现了有限区域“百花齐放”的局面。如有采用MPEC-2编码+DVB-C调制+无线发射的（含VHF/UHF/微波频段），有采用MPEC-2编码+DVB-T调制+单频网发射的，有采用MPEC-2编码（或H.264编码）+DTTB(国标)调制+单频网发射的..........

方案一：数字MMDS+有线终端分配

所谓数字MMDS（多路微波分配系统），即在一个搭建良好的数字MMDS微波通道上传输DVB-C数字电视多套节目的无线宽带接入系统。在我国，它作为有线数字电视网络的延伸已成为公认的规范而受到保护。其方案如图2。它采用数字有线电视前端信号（MPEC-2编码+DVB-C调制）+MMDS发射。工程上MMDS可占用的频带达184MHz，按一个8MHz带宽的频道传送6套标清数字电视节目计算，可传送（电视）节目上百套。

本方案的接收按传送流程可分为两部分：集体接收和个体接收。集体接收（数字MMDS接收）采用微波下变频器将2.5GHz-2.69GHz的微波频段转换为48.5-862MHz的有线电视频段；个体接收使用基于DVB-C的数字机顶盒接收即可。当然，理论上也可采用微波下变频器+基于DVB-C数字机顶盒直接实现个体接收。

方案二：基于DVB-C调制方式的数字MUDS无线电视方案

与4.1方案不同的是：其发射的频率即位于DVB-C调制（变频）的有线电视频段。接收使用基于DVB-C的数字机顶盒即可。

方案三：基于国标调制方式的数字无线电视方案

如图2，该方案的信源编码未作规定，可以是最为成熟的MPEC-2方式，也可以是H。264、MPEC-4，还可以是具有自主知识产权的AVS；信道编码与调制方式的组合采用3.2节的介绍。发射网络可以采用单频网（SFN），也可以采用多频网（MFN）。终端接收采用基于国标的地面数字电视机顶盒。

方案四：基于DVB-T调制方式的数字无线电视方案

该方案信源编码采用MPEC-2标准，信道编码与调制采用欧洲的DVB-T标准，发射网络采用单频网。终端接收采用基于DVB-T标准的无线数字电视机顶盒。

笔者以为，方案三具有政策的保护，是规划中的无线数字电视不二的选择；方案一和方案二投资最省，是县级有线电视运营商低成本延伸有线数字电视信号的较佳选择；方案四没有政策支持，已经建成的建议逐步更换国标信道编码调制设备，向方案三过渡。

结束语

长期以来，无线电视广播一直是党和国家的重要宣传工具，承担着把党和政府的声音传到千家万户的任务。而无线数字电视则是地面电视技术体制的重要变革，它使得传输容量成倍增加，服务功能大大增强；同时改变了地面模拟电视只能支持固定接收的弊端，能够满足移动接收的要求。这对于拓宽广播电视服务领域和服务范围，进一步巩固拓展宣传阵地，提升广播电视的公共服务水平，更好地满足人民群众日益增长的精神文化需求，都具有十分重要的意义。笔者认为，地面数字电视平台应以省为单位统一建设、统一运营，并将CMMB（移动多媒体广播）纳入地面数字电视统一规划（CMMB支持低分辨率小型移动终端，其它地面数字电视接收产品支持中高分辨率终端）。同时还可以在部分地区采取与有线数字电视共建前端（MPEC-2编码、复用、加扰、CA、SMS）的办法以缓解资金压力和避免重复投资。诚如是，则广播电视有线、卫星和地面数字电视三种传输体系将各施其责，共同繁荣广播电视服务体系，使广播电视覆盖做大做强。