数字电视地面广播技术及其应用

摘 要:本文主要介绍了中国数字电视地面广播传输的发展,针对我国数字电视地面广播的技术及其应用加以简述。

关键词:数字电视 广播技术 应用

中图分类号:TN9文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)07(a)-0020-02

地面数字电视的发展对我国的文化事业和信息化进程有着重大意义,应将其放在振兴电子消费产业、节省频率资源和发展信息社会的国家战略框架内进行布局和发展。对于广电行业来说,地面数字电视是提高公共服务数量、质量和水平的重要方式,也是拓宽传播渠道、创建多元化盈利模式的难得机会。

1 地面数字电视发展的重要意义

加快广播影视的数字化进程、推动广播影视由模拟向数字转换是近年来全国广电系统的重要任务。地面数字电视作为数字电视的基本传输方式之一,其发展对全国的文化宣传事业、消费电子产业以及未来的技术发展趋势都有着重大影响。数字电视时代,电视本身也是数据的一种。数字电视地面广播(DTTB)的应用将会带动除电视以外的其他业务,首先数字电视出现在移动交通工具上,随着移动电视的面世,传统的电视覆盖理论被打破了,电视将无所不在。中国数字电视地面广播(DTTB)已经进入了实施阶段,同时开创了传统无线电视的一种全新应用:移动接收。随着该业务被大众接受,又逐步扩大到移动载体。随着电池容量和视频压缩技术的发展,从车载发展到个人手持终端。随着终端产品的发展,其他业务又将得到发展。数字电视地面广播(DTTB)技术在更大程度上给传统的收看电视方式带来新的变化,孕育着创造一个新的移动电视市场的机遇,其应用前景将更加深远。

1.1 地面数字电视是广播影视数字化的重要组成部分

推进广播影视数字化不仅是全国广电系统的重要工作,也是国家“十一五”发展规划、国家中长期科技发展规划、国家信息化“十一五”发展规划、国家文化发展规划的重要内容,是推进国家信息化建设和文化建设的重要组成部分。

1.2 地面数字电视对我国文化宣传事业具有重大意义

地面数字电视业务兼具宣传和产业双重特性。2006年国家广电总局首次对未来各种数字新媒体做出定位,其中地面数字电视被明确定位于用来承担国家所规定的公益宣传服务。在我国3.6亿户电视家庭中,1.4亿户为有线电视用户,大多居住在城市和东部沿海地区,至少能收看到三四十套节目,而剩余近2/3的电视用户,除少量卫星数字电视用户外,基本依靠地面模拟传输接收电视节目信号。无线覆盖仍然是我国电视用户最主要的接收方式。地面数字电视采用数字无线传输,只要有天线和数字机顶盒或数字电视机就可以接收,不易受环境限制,既可采用固定的广播电视接收终端接收信号,也可以在移动的状态下,通过移动接收设备来收看节目,而不必像有线电视那样必须要在终端接人光纤电缆才能进行接收。地面数字电视是扩大我国农村地区,特别是有线电视难以覆盖的边远地区的广播电视覆盖的有效手段。地面数字电视采用开路播出方式,观众不需付费打开电视机就可收看数字电视,将能够为广大农民和城市低收入人群提供丰富的节目内容和实用信息,满足他们的精神文化需求,成为广大城乡电视观众迅速进人数字电视新时代的最佳途径。

1.3 地面数字电视所衍生的新媒体将推动“三网”融合

地面数字电视除固定接收外,还包括潜力巨大的移动数字电视。移动数字电视的特点在于,随时随地在移动中接收,形式包括车载数字电视、PDA及手提电脑电视接收、便携及掌上多媒体终端(如移动DVD)和手机电视。数字电视地面标准对移动电视等新媒体形式的刺激,实际上是刺激了电信网、计算机网、广播电视网高层业务应用的融合,使得“三网”融合在技术上趋向一致,网络层上可以实现互联互通,业务层上互相渗透和交叉,应用层上使用统一的通讯协议,有利于网络资源实现最大程度的共享。“三网”融合从服务商的业务角度来定义,是指不同的网络平台倾向于承载实质相似的业务。从用户通信终端上看,通信装置(如电话、电视与个人电脑)也是这个趋势。同样,由地面数字电视衍生出的移动多媒体广播等一系列新媒体,将带动交通、航行、车载等领域的信息化,对推动“三网”融合、开创新媒体、实现我国信息产业化具有重要意义。

2 浅析数字电视地面广播技术应用

2.1 DMB-TH系统

DMB-TH[4]标准融合了清华方案(DVB-T)和上海交大方案(ADVB-T),称为强制性国家标准,在2007年8月1日正式实施。该标准规定了新一代数字电视地面广播传输系统的帧结构、信道编码和调制技术要求。采用了PN序列填充的时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)多载波调制技术,有机地将信号在时域和频域的传输结合起来,在频域传送有效载荷,在时域通过扩频技术传送控制信号以便进行同步、信道估计,实现快速码字获取和稳健的同步跟踪性能。所采用的关键技术如下。

(1)提供了单、多载波兼容的工作方式:C=1和C=3780。前者方式下可以获得较低的峰均功率比,从而以较低的功率达到更大范围的覆盖,在时间均衡的能力范围内,不需要GPS授时也能在一定区域大批内组建单频网。后者方式下具有很强的抗干扰能力。更适合移动接收,可以组建更大范围的单频网。

(2)分级帧结构:是周期性的,并与自然时间保持同步,以信号帧为基本单位,每个信号帧有帧头(PN序列)、帧体(系统信息+数据信息)两部分时域信号组成。

(3)时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)技术:通过正交相关和傅里叶变换实现快速信道估计,提高了系统移动接收性能。

(4)结构:移动数字电视系统的基本部分由前端、传输、发射、接收四个部分组成。前端主要是移动数字电视信源的编码制作、信源汇集、编码处理、协议转换、码流复用、播出管理及单频网络适配等系统设备。传输、发射实际是一个数字传输网络,由于移动数字电视发射基站一般是多点分布,所以移动数字电视信源码流都要通过专用的传输网络或本地城域网络传送到各发射基站。发射部分是一个单频(同频)发射无限覆盖网络(SFN),一般由多个发射基站分布构成。接收部分的移动数字电视系统终端,主要包括接收天线、解调解码、和显示设备。

2.2 数字音频广播(DAB)

数字音频广播(DAB)是继调幅广播和调频广播之后,新兴的一种数字广播技术。数字音频广播(DAB)有效地解决了调频广播和调幅广播中存在的问题,它可以播出相当于CD音质的广播节目,声音清晰度非常高;数字音频广播(DAB)与现行的模拟广播相比具有很强的抗干扰能力;可以消除传播过程中的噪音和失真,有较大的覆盖能力。数字音频广播(DAB)具有以下优点:(1)节约频率资源:在模拟广播中,一个电台使用了一个频率,其他电台就不可能再使用这个频率,否则,就会产生干扰。随着无线电使用的日益广泛,频率资源的分配越来越困难。在数字音频广播(DAB)中,多个电台可以使用同一频率进行广播而互不干扰,有效地节约频率资源。(2)可加载多种业务:通过数字音频广播(DAB),完全可以传输静态图片、文字和其他数据业务,也可以向用户提供通过数字音频广播(DAB)从因特网上下载文件的服务。(3)移动接收的性能好:数字音频广播(DAB)不受移动接收的影响。这对汽车音响来说,深受广大驾驶员和乘客的欢迎。因为它音质好、能组成单频网、功率小、覆盖面大、传输码率高。

2.3 CMMB(中国移动多媒体广播)系统

中国移动多媒体广播CMMB[2],由国家广播电影电视总局提出,2006年10月颁布为移动多媒体广播行业标准,采用S波段大功率卫星和地面同频增补网络相结合的技术体制,单项广播和双向互动相结合,实现全国天地一体覆盖、全国漫游、面向多种类型终端—— 7英寸以下小屏幕、小尺寸、移动编写的手持终端以及车载、船载、记载接收机等接收设备,适用于30MHz～3000MHz频率范围,支持25套电视节目、30套广播节目以及数据业务。CMMB的核心技术是信道传输技术STMi,采用LDPC编码、基于时隙的帧结构和OFDM调制技术、逻辑信道技术、用于快速同步的信标技术等,其关键技术包括。

(1)采用基于时隙的帧结构以支持终端省电。

(2)采用OFDM调制技术支持移动接收和单频组网,采用OFDM宽带调制技术,针对使用的不同系统带宽,抗干扰能力强,特别是抗多径干扰。

(3)采用LDPC编码和深度交织提高接收性能,码字结构经过优化设计,使解码器尅低复杂度实现,并可提供接近香农限的纠错性能。

(4)采用信标实现快速同步。

(5)采用逻辑信道技术实现业务的灵活组合,每个业务逻辑信道占用整数各时隙。CMMB提供了8MHz和2MHz两种无限带宽模式,便于灵活时域宝贵的天线带宽资源,采用RS编码的两级级联信道编码体系。

2.4 手机电视

电视是最大的媒体,是手机中缺少的最后一个内容,数字移动通信系统的高速发展提高了人们生活空间的移动性,在这个移动世界中公众也非常渴望让电视进入手机,这样无论身处何地都可以看到自己喜欢的电视节目如:喜剧、电子报纸、旅游指南、商务电视、游戏、音乐、体育、购物、新闻服务、电子学习、媒体点播和互动式选择等。从而可以为陷入利润危机的电视业带来新的收入。这不仅将取悦移动运营商,对于设备制造商和广播业者来说,它将使电视变成寿命更长、重量更轻的手持产品。

2.5 DVB－T(数字地面广播电视)

DVB－T由于采用OFDM调制系统,它首先是将高码率的串行数据流变成N个低码率的并行数据流,并对N个彼此互不影响的载波分别进行调制符号码率的降低,实际上是符号周期的增大,使动态多径和多普勒频移造成的码间干扰减小,加上保护间隔的设置,减少了多径对多载波正交特性的影响,使码间干扰进一步减小,从而能很好的支持移动接收。我国现在正在研究适合自己的数字电视地面广播的标准,期望在搭建数字电视中有更大的自主权。地面数字电视传输标准作为一个基础标准,涉及的是一个无线系统,我国明确提出必须满足数字电视广播传输系统应用和产业两个方面的基本需求,并为今后实现扩展功能做好必要的预备。我国DTTB的制定原则是:(1)传输信息量要大,支持包括高清电视的多媒体广播服务;(2)抗干扰能力强,在一般室内环境下可接收;(3)与现有模拟广播电视频道兼容,并有利于频道规划和模拟向数字过渡;(4)具有灵活性:支持标准高清楚度和高清楚度兼容的电视广播,支持移动接收设备,支持便携接收设备;(5)具有可扩展性:支持包括互联网的交互数据综合业务,支持广播网络化的发展需要,整体性能指标应优于或相当于相应的国外现有标准的性能。据悉国家有意考虑以清华大学提交的方案为主融合其他方案之长,形成我国的DTTB标准。清华的地面数字多媒体/电视广播传输标准方案采用自主原创的时域同步正交频分复用技术。与国际现有的数字电视地面传输标准比较,具有多项鲜明的应用特点、较好的整体性能。其采用以下几项主要技术:时域同步的正交多载波技术;保护间隔的PN填充技术;快速信道估计技术;前向纠错编码与相位映射相结合的纠错技术;与绝对时间同步的帧结构。

3 结语

自上海宣布开展移动电视试验后,得到了国家有关部门的支持,现在已经初见成效,移动电视创造了市场的需求。事实上,数字电视地面广播的开通,是开通了一个宽带的支持移动的数据广播通道,它不仅可以传输电视,而且可传输数据,数字电视时代,电视本身也是数据的一种。未来数字电视地面广播的应用将会带动除电视以外其他业务,借助于数字电视地面广播的技术和目前技术条件,并分析目前的市场情况,首先在公共汽车进行移动电视的业务是比较明智的选择,随着该业务被大众接受,将逐步扩大到移动载体。随着电池容量和视频压缩技术的发展,从车载将发展到个人手持终端。随着终端产品的发展,其他业务又将得到发展。数字电视地面广播的特点和应用将会引起人们收视和获得信息的方式变化,让我们借助于支持移动和宽带广播的技术,去创造更加伟大辉煌的市场！

参考文献

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