數(shù)字電視地面廣播技術(shù)及應(yīng)用

劉固蒂

隨著數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展,無(wú)線(xiàn)傳播領(lǐng)域正在引發(fā)一場(chǎng)深刻的技術(shù)革命,就在這一兩年間,無(wú)線(xiàn)數(shù)字媒體的類(lèi)型驟然豐富,除傳統(tǒng)媒體之外,手機(jī)電視、車(chē)載移動(dòng)電視、樓宇分類(lèi)電視、多媒體信息亭、地鐵多媒體信息系統(tǒng)等新興媒體紛紛涌現(xiàn),移動(dòng)接收是個(gè)熱點(diǎn),尤其是廣播電視的移動(dòng)接收,成為發(fā)展方向之一。在電子管時(shí)代,器件的尺寸比較大,耗電也多,真正的“移動(dòng)”只在軍事方面,便攜式的收音機(jī)也有,但一直不能普及。到了晶體管時(shí)代,收音機(jī)小到可以放在口袋里,廣播的移動(dòng)接收在一定程度上解決了。但是電視的移動(dòng)接收問(wèn)題要比廣播的移動(dòng)接收困難得多,所以至今還沒(méi)有得到完全解決。

一、什么是真正的數(shù)字電視

對(duì)于真正的數(shù)字電視,或許還有很多消費(fèi)者并不十分了解。那么什么才是數(shù)字電視呢?首先數(shù)字電視就是采用數(shù)字編碼與數(shù)字傳輸技術(shù),進(jìn)行節(jié)目的采集、錄制、發(fā)射和接收的電視。由于采用數(shù)字壓縮技術(shù)大大節(jié)省了頻道傳輸空間,這就是為什么原來(lái)模擬頻道傳送一個(gè)節(jié)目的空間現(xiàn)在卻可以傳輸6~8個(gè)頻道。同時(shí)數(shù)字電視還提供更多新穎并附有互動(dòng)性的功能,如提供天氣預(yù)報(bào)、路況信息等諸多信息,通過(guò)數(shù)字電視發(fā)送短信,甚至使用數(shù)字電視的交易功能進(jìn)行購(gòu)物等。正是因?yàn)閿?shù)字電視的不同,所以現(xiàn)在絕大多數(shù)的電視是無(wú)法接收數(shù)字電視內(nèi)容的,這些我們通常使用的電視都是所謂的“模擬電視”,就是說(shuō)這種電視只能接收模擬信號(hào)。

現(xiàn)在市場(chǎng)上所出售的常見(jiàn)的數(shù)字電視也并不能被稱(chēng)為嚴(yán)格意義上的數(shù)字電視,真正的數(shù)字電視應(yīng)該是集數(shù)字、高清于一體的電視機(jī),即數(shù)字電視一體機(jī)。

數(shù)字電視時(shí)代,電視本身也是數(shù)據(jù)的一種。數(shù)字電視地面廣播(DTTB)的應(yīng)用將會(huì)帶動(dòng)除電視以外的其他業(yè)務(wù),首先數(shù)字電視出現(xiàn)在移動(dòng)交通工具上,隨著移動(dòng)電視的面世,傳統(tǒng)的電視覆蓋理論被打破了!電視將無(wú)所不在!中國(guó)數(shù)字電視地面廣播(DTTB)已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)施階段,同時(shí)開(kāi)創(chuàng)了傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)電視的一種全新應(yīng)用:移動(dòng)接收。隨著該業(yè)務(wù)被大眾接受,又逐步擴(kuò)大到移動(dòng)載體。隨著視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展,從車(chē)載發(fā)展到個(gè)人手持終端。數(shù)字電視地面廣播(DTTB)技術(shù)在更大程度上給傳統(tǒng)的收看電視方式帶來(lái)新的變化,孕育著創(chuàng)造一個(gè)新的移動(dòng)電視市場(chǎng)的機(jī)遇,其應(yīng)用前景將更加深遠(yuǎn)。

二、數(shù)字電視地面廣播

在現(xiàn)代通信中,通信傳輸手段主要是光纖、衛(wèi)星、數(shù)字微波等,加上地面無(wú)線(xiàn)電廣播電視發(fā)射構(gòu)成信息傳輸主體。目前在我國(guó)數(shù)字電視按信號(hào)傳輸方式可以分為地面無(wú)線(xiàn)傳輸數(shù)字電視(地面數(shù)字電視)、衛(wèi)星傳輸數(shù)字電視(衛(wèi)星數(shù)字電視)、有線(xiàn)傳輸數(shù)字電視(有線(xiàn)數(shù)字電視)三類(lèi)。而移動(dòng)電視是數(shù)字電視地面廣播的重要應(yīng)用。數(shù)字電視地面廣播在應(yīng)用需求上要求實(shí)現(xiàn)移動(dòng)和便攜接收的功能,使整個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的要求最高。它具備無(wú)線(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)所共有的優(yōu)點(diǎn);較之衛(wèi)星接收,有實(shí)現(xiàn)容易、價(jià)格低廉的特點(diǎn);較之有線(xiàn)接收;不易受城市施工建設(shè)、自然災(zāi)害、戰(zhàn)爭(zhēng)等因素造成的斷網(wǎng)影響;數(shù)字電視地面廣播通過(guò)電視臺(tái)制高點(diǎn)天線(xiàn)發(fā)射無(wú)線(xiàn)電波,覆蓋電視用戶(hù),用戶(hù)通過(guò)接收天線(xiàn)和電視機(jī)收看電視節(jié)目,主要的用戶(hù)也是針對(duì)本地區(qū)的。完善的數(shù)字電視地面廣播(DTTB)系統(tǒng)所具備的蜂窩單頻網(wǎng)功能,不僅提高了頻譜的利用率,而且可應(yīng)用與寬帶無(wú)線(xiàn)接入市場(chǎng);而移動(dòng)和便攜的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)使該系統(tǒng)能滿(mǎn)足現(xiàn)代信息社會(huì)“信息到人”的要求,也就是無(wú)論何人何時(shí)在何地均能任意獲取他想得到的信息。

地面數(shù)字電視可以做到便攜接收和移動(dòng)接收,可以供私人轎車(chē)、出租車(chē)、長(zhǎng)途客車(chē)和火車(chē)乘客觀(guān)看,還可以供手機(jī)等便攜機(jī)用戶(hù)觀(guān)看。按接收方式可分為固定接收、車(chē)載移動(dòng)接收和便攜接收。固定接收接有固定天線(xiàn),電視機(jī)不能隨便搬移,一般來(lái)說(shuō)接收條件經(jīng)調(diào)整后不再變化;便攜接收是可以將接收機(jī)裝入衣袋,在戶(hù)外低速移動(dòng)接收。移動(dòng)接收,指車(chē)載高速移動(dòng)接收。我們?nèi)粘＝佑|最多的是傳統(tǒng)的固定接收的電視,下面就對(duì)車(chē)載移動(dòng)電視和手機(jī)電視進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

1.車(chē)載移動(dòng)電視。所謂移動(dòng)電視就是通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)字信號(hào)發(fā)射、地面數(shù)字設(shè)備接收的方法進(jìn)行電視節(jié)目的播放和接收。在數(shù)字電視技術(shù)的支持下,交通工具在時(shí)速120公里以下的移動(dòng)狀態(tài)中,能夠穩(wěn)定、清晰地接收到電視節(jié)目,主要針對(duì)公交、地鐵、出租等交通工具上的移動(dòng)人流。這種在數(shù)字技術(shù)支持下,人們?cè)谶\(yùn)動(dòng)狀態(tài)中可以收看電視節(jié)目的方式被稱(chēng)為”移動(dòng)電視”。學(xué)術(shù)界、傳媒界已經(jīng)開(kāi)始將“移動(dòng)電視(移動(dòng)多媒體)”稱(chēng)為區(qū)別于傳統(tǒng)媒體和網(wǎng)絡(luò)媒體的“第五大媒體”。

移動(dòng)電視技術(shù)的核心是移動(dòng)接收,即車(chē)載高速移動(dòng)接收,接收的條件因地貌不斷變化而變化,同時(shí)因車(chē)速的變化還會(huì)受到多普勒效應(yīng)頻率變化的影響。接收地點(diǎn)是指由于接收地點(diǎn)離主發(fā)射臺(tái)的距離變化和與其他發(fā)射臺(tái)發(fā)射信號(hào)間相對(duì)關(guān)系的變化而引起的接收條件的變化。移動(dòng)接收主要解決是動(dòng)態(tài)多徑和多普勒頻移的問(wèn)題。因?yàn)橐苿?dòng)接收主要受地形地貌,如山、建筑物等反射的影響,使到達(dá)接收點(diǎn)的信號(hào)不止一個(gè)。在模擬電視中的反映是重影,在數(shù)字接收中,某些特定相位的多徑信號(hào)將使接收完全失敗。在這種情況下,接收好壞不單單依靠于與發(fā)射臺(tái)距離的遠(yuǎn)近,而且在很大程度上還依靠于接收信號(hào)之間的相位。由于上述問(wèn)題使得地面廣播問(wèn)題復(fù)雜化,使接收信道隨時(shí)間、頻率和地點(diǎn)而發(fā)生變化。引起不同頻率信號(hào)衰落的主要原因是多徑接收,其結(jié)果使信道出現(xiàn)頻率選擇性。移動(dòng)接收時(shí),主信號(hào)和反射信號(hào)到達(dá)接收點(diǎn)的角度有可能不同,因多普勒效應(yīng),其頻率發(fā)生了不同的變化,兩者的差拍使接收信號(hào)的幅度隨時(shí)間周期變化,其結(jié)果使信道出現(xiàn)時(shí)間選擇性。而由于接收地點(diǎn)的不同和相鄰臺(tái)距離的不同,主信號(hào)和其他臺(tái)信號(hào)之間的關(guān)系不同而使接收出現(xiàn)地點(diǎn)的選擇性。

DVB-T由于采用OFDM調(diào)制系統(tǒng),它首先是將高碼率的串行數(shù)據(jù)流變成N個(gè)低碼率的并行數(shù)據(jù)流,并對(duì)N個(gè)彼此互不影響的載波分別進(jìn)行調(diào)制符號(hào)碼率的降低,實(shí)際上是符號(hào)周期的增大,使動(dòng)態(tài)多徑和多普勒頻移造成的碼間干擾減小,加上保護(hù)間隔的設(shè)置,減少了多徑對(duì)多載波正交特性的影響,使碼間干擾進(jìn)一步減小,從而能很好的支持移動(dòng)接收。我國(guó)現(xiàn)在正在研究適合自己的數(shù)字電視地面廣播的標(biāo)準(zhǔn),期望在搭建數(shù)字電視中有更大的自主權(quán)。地面數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)作為一個(gè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn),涉及的是一個(gè)無(wú)線(xiàn)系統(tǒng),我國(guó)明確提出必須滿(mǎn)足數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)兩個(gè)方面的基本需求,并為今后實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展功能做好必要的預(yù)備。我國(guó)DTTB的制定原則是:①傳輸信息量要大,支持包括高清電視的多媒體廣播服務(wù);②抗干擾能力強(qiáng),在一般室內(nèi)環(huán)境下可接收;③與現(xiàn)有模擬廣播電視頻道兼容,并有利于頻道規(guī)劃和模擬向數(shù)字過(guò)渡;④具有靈活性:支持標(biāo)準(zhǔn)高清楚度和高清楚度兼容的電視廣播,支持移動(dòng)接收設(shè)備,支持便攜接收設(shè)備;⑤具有可擴(kuò)展性:支持包括互聯(lián)網(wǎng)的交互數(shù)據(jù)綜合業(yè)務(wù),支持廣播網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展需要,整體性能指標(biāo)應(yīng)優(yōu)于或相當(dāng)于相應(yīng)的國(guó)外現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的性能。據(jù)悉國(guó)家有意考慮以清華大學(xué)提交的方案為主融合其他方案之長(zhǎng),形成我國(guó)的DTTB標(biāo)準(zhǔn)。清華的地面數(shù)字多媒體/電視廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)方案采用自主原創(chuàng)的時(shí)域同步正交頻分復(fù)用技術(shù)。與國(guó)際現(xiàn)有的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)比較,具有多項(xiàng)鮮明的應(yīng)用特點(diǎn)、較好的整體性能。其采用以下幾項(xiàng)主要技術(shù):時(shí)域同步的正交多載波技術(shù);保護(hù)間隔的PN填充技術(shù);快速信道估計(jì)技術(shù);前向糾錯(cuò)編碼與相位映射相結(jié)合的糾錯(cuò)技術(shù);與絕對(duì)時(shí)間同步的幀結(jié)構(gòu)。

2.手機(jī)電視。電視是最大的媒體,是手機(jī)中缺少的一個(gè)內(nèi)容,數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的高速發(fā)展提高了人們生活空間的移動(dòng)性,在這個(gè)移動(dòng)世界中公眾也非常渴望讓電視進(jìn)入手機(jī),這樣無(wú)論身處何地都可以看到自己喜歡的電視節(jié)目如:喜劇、旅游指南、商務(wù)電視、游戲、音樂(lè)、體育、購(gòu)物、新聞服務(wù)、媒體點(diǎn)播和互動(dòng)式選擇等。這不僅將取悅移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商,對(duì)于設(shè)備制造商和廣播業(yè)者來(lái)說(shuō),它將使電視變成壽命更長(zhǎng)、重量更輕的手持產(chǎn)品。

數(shù)字電視地面廣播與移動(dòng)通信的結(jié)合將給人們帶來(lái)更多新的業(yè)務(wù),它不僅擴(kuò)展了電視廣播內(nèi)容的種類(lèi),而且支持內(nèi)容的移動(dòng)接收,這種結(jié)合最新的體現(xiàn)就是歐洲D(zhuǎn)VB-T標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)。對(duì)采用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(手機(jī))和地面廣播(電視機(jī))兩種接收電視節(jié)目方式進(jìn)行比較,可以看出,由于手機(jī)電視的屏幕較小,因此每一路電視節(jié)目所需的碼率較低,對(duì)于基于DVB-T的IP數(shù)據(jù)廣播,每個(gè)視頻流占用100-384KHz的帶寬,于是在一個(gè)8MHz帶寬的電視頻道上可以傳送25-80套電視節(jié)目。由于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力強(qiáng)大,帶寬不高,價(jià)格較貴,非常適合小文件VOD使用;而地面電視廣播每個(gè)電視節(jié)目需要2-5MHz的帶寬,一個(gè)8MHz頻道只能廣播3-4套節(jié)目,地面電視廣播的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有帶寬限制,價(jià)格便宜,但不適合VOD,網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力也差。它主要使用范圍在城市地區(qū),而且仍然有很多盲區(qū),如在樓道、地鐵、電梯和高樓林立的地方。為了尋求兩者結(jié)合的模式,DVB組織制定出了一個(gè)地面數(shù)字廣播網(wǎng)絡(luò)向便攜/手持終端提供多媒體業(yè)務(wù)的傳輸標(biāo)準(zhǔn):DVB-H。它將蜂窩電話(huà)網(wǎng)絡(luò)和地面數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡(luò)更好的結(jié)合,并將用于向所有用戶(hù)傳送視聽(tīng)及多媒體服務(wù)。今年2月份DVB-H標(biāo)準(zhǔn)得到了TDVB Technical Module的批準(zhǔn)。這標(biāo)志著DVB成員公司走過(guò)了最后一個(gè)階段,接下來(lái)就可以利用該標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品和服務(wù),目前正在進(jìn)行的最大的試驗(yàn)性項(xiàng)目是把廣播視頻和音頻擴(kuò)展到移動(dòng)設(shè)備。

3.地面電視廣播技術(shù)應(yīng)用前景。自上海宣布開(kāi)展移動(dòng)電視試驗(yàn)后,得到了國(guó)家有關(guān)部門(mén)的支持,現(xiàn)在已經(jīng)初見(jiàn)成效,移動(dòng)電視創(chuàng)造了市場(chǎng)的需求。事實(shí)上,數(shù)字電視地面廣播的開(kāi)通,是開(kāi)通了一個(gè)寬帶的支持移動(dòng)的數(shù)據(jù)廣播通道,它不僅可以傳輸電視,而且可傳輸數(shù)據(jù),數(shù)字電視時(shí)代,電視本身也是數(shù)據(jù)的一種。未來(lái)數(shù)字電視地面廣播的應(yīng)用將會(huì)帶動(dòng)除電視以外其他業(yè)務(wù),借助于數(shù)字電視地面廣播的技術(shù)和目前技術(shù)條件,并分析目前的市場(chǎng)情況,首先在公共汽車(chē)進(jìn)行移動(dòng)電視的業(yè)務(wù)是比較明智的選擇,隨著該業(yè)務(wù)被大眾接受,將逐步擴(kuò)大到移動(dòng)載體。隨著電池容量和視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展,從車(chē)載將發(fā)展到個(gè)人手持終端。隨著終端產(chǎn)品的發(fā)展,其他業(yè)務(wù)又將得到發(fā)展。數(shù)字電視地面廣播的特點(diǎn)和應(yīng)用將會(huì)引起人們收視和獲得信息的方式變化,讓我們借助于支持移動(dòng)和寬帶廣播的技術(shù),去想像它的應(yīng)用,去發(fā)現(xiàn)市場(chǎng),去創(chuàng)造市場(chǎng)。數(shù)字廣播電視地面廣播,時(shí)不我待。

(作者單位:國(guó)家廣電總局七二二臺(tái))