关于地面无线电视广播覆盖工程的几点认识20071109.doc
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1、-精品 word 文档 值得下载 值得拥有-精品 word 文档 值得下载 值得拥有-关于地面无线电视广播覆盖工程的几点认识 盐城市广播电视局 张 赴 盐城市广播电视局 沙晓明 电视是 20 世纪对人民生活最有影响的技术发明之一。世界上自发明电视广播系统以来,电视技术仅仅有过从黑白到彩色一次总体技术上的提高。数字电视技术被称作继黑白电视和彩色电视之后的第三代电视技术。随着数字技术、计算机技术、通讯技术的飞速发展,广播电视系统终于迎来了一次飞跃性的技术革命数字电视技术。数字电视原理介绍数字电视原理介绍 数字电视就是用离散的数字信号表示图像信息(相对于原有的连续的模拟信号而言)。从广义上讲,数字电
2、视就是用数字方法摄取、记录、处理、传输、接收和显示电视信号。那么数字电视就是一个从节目采集、制作、传输,直到用户端,都要以数字方式处理信号的端到端的系统。因而数字电视系统,是一个集合概念,顾名思义,就是以数字化的方式传输、处理、显示数字化的节目源。数字电视传输有三种方式:卫星传输、有线传输、地面无线传输,本文着重探讨的是第三种传输方式。地面数字电视广播系统是整个广播电视体系中的重要组成部分。它与卫星数字电视广播系统和有线数字电视广播系统以及其它辅助系统一起相互协同提供全面的受众覆盖,是我国广播电视综合覆盖网中重要的组成部分。我国幅原辽阔,现尚有三分之二的电视用户要靠无线覆盖;另外,在自然灾害、
3、战争等情况下,较之有线电视和卫星电视而言,地面电视是具有快速恢复广播电视覆盖能力的传输系统。目前,世界上已有三种地面数字电视广播传输标准:采用8VSB调制的美国高级系统委员会ATSC标准;采用编码正交频分复用(COFDM)的欧洲数字视频广播组织DVB-T标准;采用频带分段传输正交频分复用(BST-OFDM)的日本NHK ISDB-T标准。此三大标准中,ATSC 标准为单载波传输系统,被美国、加拿大等北美国家和亚洲韩国等采用,能较好支持固定接收;DVB-T 和 ISDB-T 均为多载波传输系统,其中 DVB-T 已被欧洲、印度、俄罗斯、新加坡等国家和中国台湾地区采用,能较好支持固定接收和移动接收
4、;ISDB-T 为日本地面数字电视广播传输标准,在采用 COFDM基础技术的同时,对 DVB-T 做了部分改进,不仅能较好支持固定接收和移动接收,在一定程度上也能支持综合业务数据广播。现有的三种地面数字电视广播传输标准均提出较早,美国 1995 年提出的 ATSC 标准针对固定接收设计,为追求高的频谱利用率,数据帧结构块较大,从而信道估计与均衡很难跟踪上时变信道,不能支持移动接收;欧洲1997 年提出的 DVB-T 标准原本也是为固定接收设计的,但由于应用了较多频域连续导频和散布导频,可支持移动接收。我国的数字电视地面传输标准是融合了上海交大 ADTB-T 方案、清华 DMB-T 方案之后,历
5、时数年技术攻关以后提出来的。DMB-T 方案 清华 DMB-T 方案采用时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)技术,通过时域和频域混合处理实现快速、稳定的同步捕获和跟踪。DMB-T发明了基于PN序列扩频技术的高保护同步传输技术,并用其填充OFDM保护间隔,使系统的频谱利用效率提高 10,并有 20dB 以上同步保护增益。采用的快速信道估计技术提高了系-精品 word 文档 值得下载 值得拥有-精品 word 文档 值得下载 值得拥有-统移动接收性能。另外,针对采用多载波 C0FDM 技术的信噪比门限相对 VSB 单载波技术较差的问题,DMB-T采用了一种新的系统级联纠错内码和最小欧氏距离最大
6、化映射技术,使采用多载波技术的系统信噪比门限获得lO以上的改善。在频谱利用率、CN 门限、接收灵敏度、抗多径干扰能力以及同步时间等方面要优于欧洲DVB-T。ADTB-T 方案 上海交大 ADTB-T 数字电视系统其固定、移动接收指标全面突破了欧洲和美国的现有技术标准。其主要特点是:(1)单载波调制技术,峰均比低,受非线性失真影响小,对发射机要求低;(2)数据结构简洁、高效,在要传输的数据中插入了系统信息和预置信号,这样有利于迅速、可靠的系统同步和准确的信道估计,从而滤除多径接收中的反射信号;(3)TPC 信道编码技术,编码效率高,有效地降低了接收门限;(4)采用双导频信号来恢复载波,时钟作为信
7、道均衡参照。中国标准化管理委员会于 2006 年 8 月 30 日发布了中国地面 DTV 标准(标准编号 GB 20600-2006),DMB-TH 标准以 TDS-OFDM 技术为基础,以多载波技术为主,融合了单载波技术,在作为强制性地面标准的同时也可以用于移动电视。该标准支持高清晰度电视、标准清晰度电视和多媒体数据广播等多种业务,满足大范围固定覆盖和移动接收需要。该标准将于 2007 年 8 月 1 日起开始实施,到那时,移动电视会进入高速发展时期,人们也会充分感受移动电视所带来的新信息接收方式。同时这一标准的颁布标志着中国地面数字电视广播工程的正式启动。我国的地面数字电视传输标准的技术要
8、求为:除了支持基本的单向广播外,通达扩展还能够支持非对称双向传输;支持室内外的固定接收和移动、便携式接收。其中,固定接收可支持高清、标清、数据等多媒体信息的广播;移动接收可以支持标清、数据等多媒体信息的广播。该技术系统本身具有较强的抗噪声、抗多径传输或反射、脉冲、单频、模拟和数字的同频和邻频等干扰的能力和快速捕捉信号、低延时、高速移动的接收能力,支持多频网和大范围的单频网组网。为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输,必须对数字信号进行载波调制。如同传输模拟信号时一样,传输数字信号时也有三种基本的调制方式:幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。它们分别对应于用载波(正弦波
9、)的幅度、频率和相位来传递数字基带信号,可以看成是模拟线性调制和角度调制的特殊情况。理论上,数字调制与模拟调制在本质上没有什么不同,它们都是属正弦波调制。但是,数字调制是调制信号为数字型的正弦波调制,而模拟调制则是调制信号为连续型的正弦波调制。在通信原理中把通信信号按调制方式可分为调频、调相和调幅三种。数字传输的常用调制方式主要分为:正交振幅调制(QAM):调制效率高,要求传送途径的信噪比高,适合有线电视电缆传输。键控移相调制(QPSK):调制效率高,要求传送途径的信噪比低,适合卫星广播。残留边带调制(VSB):抗多径传播效应好(即消除重影效果好),适合地面广播。编码正交频分调制(COFDM)
10、:抗多径传播效应和同频干扰好,适合地面广播和同频网广播。(每套数字电视节目的平均码流是 5Mbps,在频带宽度为 30M 时,采用 QPSK 调制方式,有效输出码流为38.7Mbps,这样,每个频点可播出 7 套节目。使用 QAM64 调制时,利用 8MHZ 的带宽,可以调制 38Mbps 有效码流,同样可以在一个频道中传输 7 套节目。所以,QAM 调制方式在带宽使用率上远远高于 QPSK。当然,QPSK的传输可靠性和稳定性也是远远高于 QAM。)对节目数字化并进行复用,在一个 8MHZ 标准带宽中可以传 6-8套节目(64QAM 方式),这是我们优先考虑的方式。地面数字电视广播系统组成地面
11、数字电视广播系统组成-精品 word 文档 值得下载 值得拥有-精品 word 文档 值得下载 值得拥有-地面数字电视系统由前端系统、发射系统和接收系统组成。前端系统 前端系统是整个系统的核心部分,主要完成节目的制作、编辑、播出、视音频编码、数据协议转换、码流复用等。解决信号源的来源和处理。前端系统主要设备和软件有:音、视频 MPEG 编码器,数字视频码流服务器,播出控制软件,码流发生器,单频网适配器,GPS 同步钟源和数字信号传输设备等。发射系统 发射系统由传输网络和发射台组成。其主要任务是组成单频无线网,以便实现复杂地形条件下的地面广播覆盖。在某个区域范围内,采用一个频点播出,多个发射点支
12、持,组成所谓的单频网是比较理想的地面覆盖模式。当然也可以根据需要而建成多频网。解决信号的交通问题。传输网络(主要是上接前端系统的单频适配器,下连单频网同步系统的传输,是整个发射系统内的一部分),由发送网络适配、网络分配、接收网络适配等部分组成。它的主要功能是选择合适的传播媒体及其对应的收发适配器,如光缆、微波等,从而进行点对点或一点对多点的分配,以及为各部分提供各类接口,例如:ATM 接口、SDH 接口、PDH 接口等,并完成码流的恢复和同步,确保路由安全。这儿着重说一下单频网(SFN,所谓的单频网,是指同一个覆盖区内,多部发射机在同一时间,用同一频率,发射同一节目,以实现良好的区域覆盖,非常
13、有利于节省频率资源且频谱的利用率也大大提高):它的实现就是在数字码流中插入一个 MIP 包以传输同步信号,各节点的调制器将信号进行抗干扰处理后调制成 IF 信号,再由发射机将 IF 信号变频为 RF 信号后进行功率放大,最后通过内部传输网络发到各个发射点。发射系统将传输网络送来的 TS 码流,直接送入激励器进行调制、变频,输出射频信号,再经发射机进行功率放大,通过天馈系统进行无线发射。建设一个单频网,要考虑到三个严格同步:时间,频率,码元。接收系统 使用最广泛的当是数字电视接收机,但基于我国目前模拟电视机数量巨大的特点,在过渡期内可能采用机项盒的办法来解决接收问题,当然也不排除以后会有越来越多
14、的一体化电视机,即内置数字接收解码器的电视机。移动接收设备当然是手机、MP4、笔记本电脑和目前很多城市公交车上的液晶显示屏莫属。这儿还要多说几句,地面数字电视广播随着发展,以后还会出现 CA(CA(Conditional Access)-有条件接收)系统,SMS(用户管理系统:Subscriber Management System)系统等,只不过在近几年出现的概率很小。地面数字电视设备目前状况:地面数字电视设备目前状况:发射机 目前,国内有吉兆电子、北京北广电子、德国的 RS、日本的东芝等公司都有生产和供应。接收机 接收机的核心是芯片,现在国内有 3 家公司推出支持国标模式的芯片,还有 3
15、家公司宣布将推出支持国标的芯片;且有 40 余家机顶盒、电视机生产厂家完成了接收机的设计并可以批量供应各种形式的机顶盒、一体机。测试设备 目前,国内有北京兰拓扑、德国 RS、日本营电、日本芝测等公司推出了支持国标全模式的测试发射机设备。国标使用情况:国标使用情况:为了配合奥运会,国标实施的试点城市 6+2 是:北京、上海、天津、秦皇岛、青岛、沈阳及深圳、广州。香港电信管理局已经正式宣布采用 PN945 64QAM FEC0.6 多载波模式进行广播,在 2007 年内可达到 20 万用户;-精品 word 文档 值得下载 值得拥有-精品 word 文档 值得下载 值得拥有-大连 国标移动电视、数
16、字音频广播从 9 月 3 日起开播,它是按照国家颁布的新标准,对原有设备进行战略调整的新技术成果。当地用户通过符合接收要求的各种终端如手机、MP4、笔记本电脑、口袋电视等都可以收听收看高质量的一套电视、七套广播节目,并将逐步享受到更多的广播电视节目和数字多媒体信息服务;武汉 9 月开通面向公共场所城市频道,采用先进的数字传输技术,实现了无线地面数字电视覆盖,目前已经覆盖了全城所有的户外公共场所的液晶显示屏和 LED 大屏幕显示屏;黑龙江 采用 PN420 64QAM FEC0.6 多载波模式,进行村村通广播试播,评价较高,现已准备大规模推广和普及;江西 采用 PN420 QPSK FEC0.4
17、 多载波模式进行广播试验,着眼于大范围的覆盖和移动接收;青岛 采用 PN420 QPSK FEC0.4 多载波模式进行广播试验,着眼于复杂条件下大范围的移动接收;广州 采用 PN420 16QAM FEC0.4 多载波模式,支持固定和移动接收;云南 采用 PN420/945 16QAM0.8 模式,考虑在固定接收和移动接收之间实现平衡,实现单站大功率覆盖;四川 目前正在组建全省范围的单频网,第一期工程的 17 个骨干发射台已经建成,具备了开通条件,覆盖面积 5 万平方公里,人口 3200 万;重庆 采用 PN420 64QAM FEC0.6 多载波模式,已经试播地面数字电视,拥有 2 台发射机
18、,一台是东芝,一台是成都新光微波,覆盖半径为60公里,涉及3县1市,目前正处于技术实验阶段。(世界广播电视 2006.11P52)江苏和湖南 正在进行全省性的单频网和邻频播出试验。世界广播电视2007.8P70 要特别指出的是:上述几家方案采用的都是多载波方式 C3780。在 8 月的北京 BIRTV 展会上,上海高清数字公司展示了基于国标的地面数字电视产业链上各个环节的主要产品,包括:国标芯片、国标数字发射机、国标全制式调制器、国标高清全模式一体机、国标机项盒、国标测试设备等。另据资料介绍,在安徽凤阳、河南安阳、上海崇明、湖南株州等地也有地面数字电视发射系统在试验运行之中。最近,以国家地面数
19、字电视标准为核心的高清数字电视信号在深圳正式播出。这意味着国标地面数字电视终于落地。据预测,地面数字电视将在 2008 年达到高潮,而国标地面数字电视落地城市的数量也将陆续增加。国内终端厂商已经推出了一系列相关产品,包括内置接收芯片的数字电视一体机、高清机顶盒、移动多媒体播放器以及为普通电脑配备的接受装置。预计到 2010 年,地面数字电视接收设备将超过 3 亿台,地面数字电视普及率最高将达到 80%。现状分析:现状分析:已经颁布的地面数字电视广播传输标准是国家强制性标准,但是目前的国家标准仅解决了信道的传输部分,要正式开展地面数字电视业务,还需要节目传输接口、多媒体数据格式、节目复用、发射机
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