清華大學(xué)數(shù)字電視傳輸技術(shù)研發(fā)中心主任 楊知行教授
關(guān)健詞：數(shù)字電視，傳輸網(wǎng)絡(luò)，模擬電視，廣播電視，覆蓋，模擬電視，信號(hào)，同軸電纜
三種傳輸網(wǎng)絡(luò)、三大傳輸標(biāo)準(zhǔn)體系，組成了一個(gè)數(shù)字電視“網(wǎng)格”。不同的數(shù)字電視系統(tǒng)都會(huì)占據(jù)一個(gè)“網(wǎng)格”。中國(guó)正在培育自己的地面數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)，期望在搭建數(shù)字電視“網(wǎng)格”中有更大的自主權(quán)。
數(shù)字電視有三種傳輸網(wǎng)絡(luò)
數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)主要指地面、有線和衛(wèi)星三大數(shù)字電視廣播傳輸網(wǎng)絡(luò)。地面數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡(luò)通過(guò)電視臺(tái)制高點(diǎn)天線發(fā)射無(wú)線電波，覆蓋電視用戶(hù)，用戶(hù)通過(guò)接收天線和電視機(jī)收看電視節(jié)目。這是數(shù)字電視廣播最基本的傳輸網(wǎng)絡(luò)形式，除了娛樂(lè)、學(xué)習(xí)等公益功能之外，其普遍性、可控性和抗毀性還被視為國(guó)家安全設(shè)施，使之成為緊急情況下動(dòng)員國(guó)民最直接最可靠的政府喉舌。
由于模擬電視傳輸網(wǎng)絡(luò)無(wú)力處置噪聲積累和多徑干擾，迫使人們把天線架出室外，導(dǎo)致公用天線系統(tǒng)在樓群中發(fā)展。隨著全頻道模擬電視廣播信號(hào)的光纖寬帶傳輸技術(shù)的突破，一個(gè)以光纖為干、同軸電纜為支的樹(shù)形光纖/同軸電纜混合網(wǎng)（HFC）在城市得到普遍利用，逐漸演進(jìn)成為脫離地面廣播系統(tǒng)而獨(dú)立存在的有線電視廣播網(wǎng)絡(luò)，擁有絕大多數(shù)的城市電視用戶(hù)。與地面廣播網(wǎng)必須全國(guó)統(tǒng)一頻率規(guī)劃不同，有線廣播網(wǎng)可以一城一網(wǎng)或一地一網(wǎng)，具有企業(yè)運(yùn)營(yíng)特征，在電視用戶(hù)端它們通過(guò)有線制式機(jī)頂盒和電視機(jī)連接。
和地面、有線數(shù)字電視廣播傳輸網(wǎng)絡(luò)不同，衛(wèi)星數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱(chēng)衛(wèi)星直播系統(tǒng)）是把數(shù)字電視節(jié)目信息集中經(jīng)衛(wèi)星地面發(fā)射站用微波發(fā)送到離地面3.8萬(wàn)公里高度的同步衛(wèi)星上，同步衛(wèi)星用微波轉(zhuǎn)發(fā)回地面，用戶(hù)電視機(jī)通過(guò)對(duì)星無(wú)遮擋的小型衛(wèi)星接收天線和衛(wèi)星制式機(jī)頂盒收視衛(wèi)星數(shù)字電視節(jié)目。根據(jù)電波傳播原理，衛(wèi)星數(shù)字電視廣播信道是微波直線傳播的恒參信道，傳輸功率效率是其主要矛盾。
ATSC標(biāo)準(zhǔn):頻譜效率高、功率峰均比低
目前，數(shù)字電視傳輸有三大標(biāo)準(zhǔn)，即美國(guó)的ATSC、歐洲的DVB和日本的ISDB三種不同的標(biāo)準(zhǔn)。
ATSC數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)由四個(gè)分離的層級(jí)組成，層級(jí)之間有清晰的界面。最高為圖像層，確定圖像的形式，包括像素陣列、幅型比和幀頻；圖像壓縮層，采用MPEG-2壓縮標(biāo)準(zhǔn)；系統(tǒng)復(fù)用層，特定的數(shù)據(jù)被納入不同的壓縮包中，采用MPEG-2壓縮標(biāo)準(zhǔn)；最后是傳輸層，確定數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼{(diào)制和信道編碼方案。對(duì)于地面廣播系統(tǒng)，ATSC采用了Zenith公司開(kāi)發(fā)的8-VSB傳輸模式，在6MHz地面廣播頻道上可實(shí)現(xiàn)19.3Mbps的傳輸速率。該標(biāo)準(zhǔn)也包含適合有線電視系統(tǒng)的16-VSB傳輸模式，可在6MHz有線電視信道中實(shí)現(xiàn)38.6Mbps的傳輸速率。
最低的兩層共同承擔(dān)普通數(shù)據(jù)的傳輸。最高的兩層確定在普通數(shù)據(jù)傳輸基礎(chǔ)上運(yùn)行的特定配置，如HDTV或SDTV；確定ATSC標(biāo)準(zhǔn)支持的具體圖像格式，共有18種(HDTV 6種、SDTV 12種)，其中14種采用逐行掃描方式。
盡管ATSC DTV標(biāo)準(zhǔn)包含16-VSB傳輸模式，但美國(guó)有線電視業(yè)實(shí)際上是采用相近但不相同的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)槠湓贏TSC DTV標(biāo)準(zhǔn)被FCC通過(guò)之前已在有線電視數(shù)字化方面投入了大量的資金。作為ATSC的重要成員，有線電視通信工程協(xié)會(huì)已采納了數(shù)字有線電視系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)了美國(guó)有線電視業(yè)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和ATSC DTV標(biāo)準(zhǔn)。另外，有線電視標(biāo)準(zhǔn)包括反映現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)圖像格式、ATSC SDTV圖像格式，并設(shè)定了一套可供有線電視業(yè)用于向后兼容電視上的二級(jí)圖像格式。二級(jí)圖像格式與ATSC DTV格式相同，包括HDTV和SDTV。
DVB標(biāo)準(zhǔn)：支持室內(nèi)接收、移動(dòng)接收等需求DVB標(biāo)準(zhǔn)包括4個(gè)系統(tǒng)。
1． DVB傳輸系統(tǒng)
DVB傳輸系統(tǒng)涉及衛(wèi)星、有線電視、地面、SMATV、MMDS 等所有傳輸媒體。它們對(duì)應(yīng)的DVB標(biāo)準(zhǔn)為：
● DVB-S數(shù)字衛(wèi)星廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。衛(wèi)星傳輸具有覆蓋面廣、節(jié)目容量大等特點(diǎn)。數(shù)據(jù)流的調(diào)制采用四相相移鍵控調(diào)制(QPSK)方式，工作頻率為11G/12GHz。在使用MPEG-2 MP@ML格式時(shí)，用戶(hù)端若達(dá)到CCIR 601演播室質(zhì)量，碼率為9Mbps；達(dá)到PAL質(zhì)量，碼率為5Mbps。一個(gè)54MHz轉(zhuǎn)發(fā)器傳送速率可達(dá)68Mbps，可用于多套節(jié)目的復(fù)用。DVB-S標(biāo)準(zhǔn)幾乎為所有的衛(wèi)星廣播數(shù)字電視系統(tǒng)所采用。我國(guó)也選用了DVB-S標(biāo)準(zhǔn)。
● DVB-C數(shù)字有線電視廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。它具有16、32、64QAM(正交調(diào)幅)三種調(diào)制方式，工作頻率在10GHz以下。采用64QAM時(shí)，一個(gè)PAL通道的傳送碼率為41.34Mbps，可用于多套節(jié)目的復(fù)用。系統(tǒng)前端可從衛(wèi)星和地面發(fā)射獲得信號(hào)，在終端需要電纜機(jī)頂盒。
● DVB-T數(shù)字地面電視廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。這是最復(fù)雜的DVB傳輸系統(tǒng)。地面數(shù)字電視發(fā)射的傳輸容量理論上與有線電視系統(tǒng)相當(dāng)，本地區(qū)覆蓋最好。采用編碼正交頻分復(fù)用(COFDM)調(diào)制方式，在8MHz帶寬內(nèi)能傳送4套電視節(jié)目，傳輸質(zhì)量高，但接收費(fèi)用也高。
另外，DVB-SMATV是數(shù)字衛(wèi)星共用天線電視(SMATV)廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，DVB-MS是高于10GHz的數(shù)字廣播MMDS分配系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，DVB-MC是低于10GHz的數(shù)字廣播MMDS分配系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。（待續(xù)）絡(luò)。地面數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡(luò)通過(guò)電視臺(tái)制高點(diǎn)天線發(fā)射無(wú)線電波，覆蓋電視用戶(hù)，用戶(hù)通過(guò)接收天線和電視機(jī)收看電視節(jié)目。這是數(shù)字電視廣播最基本的傳輸網(wǎng)絡(luò)形式，除了娛樂(lè)、學(xué)習(xí)等公益功能之外，其普遍性、可控性和抗毀性還被視為國(guó)家安全設(shè)施，使之成為緊急情況下動(dòng)員國(guó)民最直接最可靠的政府喉舌。
由于模擬電視傳輸網(wǎng)絡(luò)無(wú)力處置噪聲積累和多徑干擾，迫使人們把天線架出室外，導(dǎo)致公用天線系統(tǒng)在樓群中發(fā)展。隨著全頻道模擬電視廣播信號(hào)的光纖寬帶傳輸技術(shù)的突破，一個(gè)以光纖為干、同軸電纜為支的樹(shù)形光纖/同軸電纜混合網(wǎng)（HFC）在城市得到普遍利用，逐漸演進(jìn)成為脫離地面廣播系統(tǒng)而獨(dú)立存在的有線電視廣播網(wǎng)絡(luò)，擁有絕大多數(shù)的城市電視用戶(hù)。與地面廣播網(wǎng)必須全國(guó)統(tǒng)一頻率規(guī)劃不同，有線廣播網(wǎng)可以一城一網(wǎng)或一地一網(wǎng)，具有企業(yè)運(yùn)營(yíng)特征，在電視用戶(hù)端它們通過(guò)有線制式機(jī)頂盒和電視機(jī)連接。
