浅谈数字电视传输技术

张鹏浩 中国广播电视国际经济技术合作总公司

随着数字电视以及相关传输技术的成熟发展，模拟电视的使用范围逐渐缩小，国家相关部门制定了数字电视的发展规划，目前数字电视已经基本实现了全国范围的覆盖。当前数字电视的交互业务市场开发，多种不同业务的融合以及信息化的发展建设成为未来的主要发展趋势。

一、数字电视

所谓数字电视，简单的说就是通过信源、信道编码方式，将模拟信号转变为数字信号，实现高质量、无噪声、无重影、高清晰度的图像和多声道、增强的声音节目播放。关于其转换过程展开来说过于复杂，故在本文中不详细赘述。与模拟电视相比，数字电视技术具有较多的优点：可以实现无失真传输；可以实现多媒体传输，如图像、声音、数据等；可以实现移动接收；还可以组网(单频网/多频网)。

二、数字电视传输方式及标准

数字电视传输方式主要有有线传输、地面无线传输和卫星传输三种方式。

·有线传输：可利用已形成的有线电视传输网络，其信息传输容量大、特别适合于在城镇等人口居住稠密地区，着重于解决“信息到户”；但需要铺设到终端，工程量大、投资和工程维护费高、建设和运行的成本高。

·卫星传输：无需复杂的传输网络，接收条件简单，适合于大面积的广播，适合国家项目；但受卫星转发器的租用和带宽的限制，建设和运行成本取决于受众的规模。

·地面无线传输：便于大面积覆盖，便于系统建设和功能升级，运行维护和运行成本较低，建设成本低，可实现无缝覆盖、系统建设组织灵活，投资回报率高，适合区域性项目，着重于解决“信息到人”，性价比远高于有线网络。大幅度的改善了模拟电视节目少、图像声音效果差、不便于商业运作、系统功能单一等弊端，但与有线系统相比的缺陷是信息容量较小。

地面无线传输示意图

数字电视传输标准简介

· DVB-C 有线电视传输标准· DVB-S/DVB-S2 卫星电视传输标准

· ATSC 地面无线传输标准(美国)

· DVB-T/DVB-T2 地面无线传输标准(欧洲)

· ISDB-T 地面无线传输标准(日本)

· DTMB/DTMB-A 地面无线传输标准(中国)

我国于2006年8月正式颁布，成为了第四个经国际电联批准的地面数字电视广播传输国际标准。

三、地面无线传输技术问题与优势

(一)地面无线传输存在的技术问题

数字电视地面无线传输需要解决抗多径干扰和抗多普勒频移两个主要问题。模拟电视的多径干扰表现为重影，但数字电视的多径干扰可能使信号无法正常接收，由于车辆高速行使，产生的多普勒频移可能使信号无法接收。

多径与保护间隔关系图

(二)地面无线传输技术的优势

1.地面无线传输的优点

地面数字电视传输的信号比较稳定，通过编码以及抽样量化的处理可以提高画面的清晰度，提高收视效果，减少不必要的干扰。同时可以保证信息传输的安全性，不会因为信号量以及传输时间等方面的问题影响总体的质量。另外在传输的过程中可以进行信息压缩，减少占据的空间，保证达到电视节目的需求。

对家庭普通用户而言，模拟信号进行数字化转变可以带来很多的好处，如可以享受到高质量、无噪声、无重影、高清晰度的图像和多声道、增强的声音节目；

对运营商而言：

·高质量的音、视频信号，演播室级别的音视频质量—赢得客户，弥补不足。

·移动接收和高性能的抗干扰能力---拓展了应用空间。

·地面无线和固定/移动接收兼顾----方便的接收只需简单的设施和维护。

·数倍于模拟传输系统的“带宽”资源，单机发射多套节目---以及相当于一机多频道使用，设备使用效率数倍的提高。

·灵活的频率组织、分配和节目安排的性能，多项业务内容融于同一系统中---电视、数据广播、IP在同一系统中传输播出。

·根据市场需求逐步实现的系统组网和功能升级----应用功能不断的增多，系统价值持续提升。

·网络管理计算机化，可实现集中管理控制和定量化、自动化、可记忆---系统管理、监控更加先进便利----系统管理现代化。

·低成本实现大面积覆盖，投入产出比远高于有线播出----少投入多产出。

·商业运行和管理便利，传输通道可靠。

2.地面无线传输技术的应用市场

数字电视地面无线传输技术可以在生活中进行广泛的应用，具有很大的市场应用价值。

车载移动接收：公交车，个人轿车；

便携移动接收：手机，笔记本电脑，IPAD；

固定接收：除了应用于每个家庭之外，还可应用于公众场合，如酒店、火车站、机场、长途汽车站、医院、写字楼、旅游景点等；

增值服务：立体声广播，新闻，股市，交通，旅游信息，视频点播，电子商务等等

3.地面无线传输带来的经济、社会效益

在经济效益方面，地面无线广播具备接收简单便捷的特点，亦可以实现移动接收，因此相比较其他的传输方式，更能够满足现代社会“信息到人”的基本需求。所以，数字电视地面无线传输具有极大的商业价值。在社会效益方面，数字电视地面无线传输可以实现移动(如车载移动接收、手持移动接收)和室内固定两种接收方式，与有线传输相比，有线传输的建设成本要远远高于地面无线传输；与卫星传输相比，卫星传输的接收端成本要远远高于地面无线传输；除此之外，地面无线传输还可以组网(单频网/多频网)，覆盖整个地区或国家。

四、单频网和多频网简介

单频网(SFN)：几个发射台站用同一个频率、同一套节目组成的无线覆盖网。单频网的优点是可以节省频率资源、大范围覆盖，但缺点是所有的发射台站必须“同步”，并且对发射台站之间的距离以及节目源是的传输方式都有要求和限制，所以建设成本相对较高。一般而言，单频网适用于移动接收和便携接收。

多频网(MFN)：节目源是同一套节目，也可以是不同的节目，并且几个发射台站采用不同的频率组成的无线覆盖网。每个站独立工作，不需要“同步”，单站覆盖范围大，可充分利用高山台站的优势，但占用频率资源多。一般而言，多频网适用于固定接收。

单频网和多频网也可以进行混合组网，如用于大范围的固定覆盖。

单频网的工作原理

·当相邻台站同频发射时，系统必须“同步”：同频、同相(同时)、同bit(同码率、同节目)满足上述要求，即可同频发射。

·关键技术：单频网适配器，在传输网络的前端插入单频网适配器，在发射端解码或称之为解适配器，时间会自动同步，也就是上文中所说的同时。同频和同bit需要通过发射端的调制器来实现。单频网适配器与调制器的配合使用，实现了同频、同相(同时)、同bit的同步。

·GPS提供1PPS时间基准和10MHz频率基准。提供秒脉冲1PPS，绝对精度100nS以内，在全世界均相同；提供稳定的10MHz时钟，在锁定状态下可优于1E-11。

理论组网距离

根据我国国家标准，单频组网站间距离有三种选择(理论值)：

·信号帧长度4200个符号PN420(55.6μS，对应16.8公里)，多载波参数；

·信号帧长度4375个符号PN595(78.7μS，对应23.7公里)，单载波参数；

·信号帧长度4725个符号PN945(125μS，对应37.5公里)，多载波参数。

根据国外研究，一般在本发射台3公里内可以不考虑同步，所以真正的单频网站间距离应该为：

·信号帧长度4200个符号PN420：16.8+6 = 22.8公里；

·信号帧长度4375个符号PN595：23.7+6 = 29.7公里；

·信号帧长度4725个符号PN945：37.5+6 = 43.5公里。

五、结束语

数字电视可将电视和调频广播，数据广播在同一系统中播出，便于实现网络统一管理，有利于系统管理、商业运行和管理，商业价值高。双向交互信息传输技术在数字电视中的应用水平逐渐提高，用户与电视系统之间的互动得到明显的加强，可以满足用户娱乐化的需求，用户还可以在数字电视上实现远程教育以及网络购物等功能。因此，数字电视未来的主要发展趋势将会是智能化，高清化，交互化。未来，数字电视会呈现出疾速发展的状态，有着无限的前景。