原创 数字电视传输标准（二）

    1．国外研究进展状况

数字电视地面传输标准是整个数字电视产业技术标准的核心与战略出发点，在整个数字电视技术标准体系中，地面传输标准应用面最广、商业价值也最高。目前，ITU已批准了三个数字电视地面传输提案，并公布为国际标准，即以美国为代表的ATSC DTV、以欧洲为代表的DVB-T以及由DVB-T衍生出来的以日本为代表的ISDB-T。

    (1)美国

在数字电视研究方面，美国是最早提出数字电视广播制式并进行数字电视广播的国家。1996年12月24日美国联邦通信委员会(FCC)己批准了以HDTV为基础的ATSC数字电视标准，并决定到2006年停止模拟NTSC电视广播，全部改为数字电视广播。按此计划，美国已于1998年11月1日开始了数字电视地面广播。美国在制订数字电视地面传输标准前，依据自身国情，确立了十大选取准则：(1)服务范围；(2)对原频道的适应程度；(3)对广播业者的经济性；(4)对其他媒体的经济性；(5)对消费者的经济性；(6)音视频质量；(7)传输的可靠性；(8)其他业务及特性；(9)可扩展性；(10)与其他业务的互操作性。

美国ATSC标准采用了当时单载波传输调制和纠错编码的一系列技术成果，使这一标准具有较高的频谱效率和较高的抗高斯白噪声能力，该标准于1997年被接受为国际电信联盟(ITU)的第一个数字电视传输国际标准。但该标准抵抗宽带多径衰落(回波反射)和多普勒衰落(移动信道)的能力以及支持移动接收和单频网组网的能力尚待进一步改进与提高。

为加快市场化进度，2002年8月8日，FCC发布新闻公告：“逐步引入DTV调谐器的计划”，即在原数字电视显示器中加装数字调谐器，也就是通常所说的数模一体机，将外加数字调谐器的机顶盒放入DTV显示器内，消费者可直接接收DTV信号。FCC还规定了具体时间进度：36”或以上，在2004年7月1日以前为50％，2005年7月1日以前为100％；25″～35″，2005年7月1日以前为50％，2006年7月1日以前为100％；25″以下，在2007年7月1日以前100％必须包括DTV调谐器，以此来大力推动DTV市场。美国地面数字电视业务始于1998年11月，至今已有多个城市和发射台开播DTV广播，覆盖比例相当高。目前，美国数字电视呈现出强劲的增长势头。

(2)欧洲

欧洲采用以编码正交频分复用(COFDM)为核心技术的地面数字电视广播传输标准DVB-T，该标准抵抗宽带多径衰落和多普勒衰落的能力较强，并具有支持移动接收和单频网应用的能力，已于1998年被接受为ITU的第二个数字电视传输国际标准。DVB-T技术核心是频域连续周期和离散带内导频技术，用于时钟恢复、信道估计和相位噪声估计等。由于导频信号需要较高能量，并占用频谱资源，使其白噪声接收灵敏度和频谱利用率降低，OFDM技术本身也存在峰均功率比高以及对相位噪声相对敏感等问题。

在欧洲，1998年10月第一个数字地面广播BBC的OnDigital在英国开播，到2000年底，欧洲的地面数字电视家庭用户已达120万户。英国贸易工业部已拟出草案，规定2010为模拟电视信号转换为数字信号传输的最后期限。至2001年底，英国数字电视用户为126万户，预计到2004年底，英国地面数字电视用户可达430万户；意大利正在制订关于如何进行地面数字电视试验的规则，并确定到2006年12月31日结束模拟信号传输。在开展地面数字电视固定接收业务的同时，一些国家也开始了使用DVB-T进行单频网和移动接收的试验和播出，西班牙从2000年开始进行全国范围内的单频网建设和试验，德国则进行着高速移动接收试验。

欧洲在确定DVB-T标准之后，先后分别设置了MOTIVATE、MCP和DRIVE等项目，用来专门研究该标准在移动接收方面的实际应用技术。最近为克服DVB-T尚存在的技术不足，又在进行DVB-X技术标准的研究，以期望在DVB-T标准的基础上，解决大单频网条件下的小型手持信息终端的稳定接收问题。可见欧洲一直在持续研究解决数字电视的移动接收技术以及容纳各种业务的实际应用问题。

(3)日本

为保护本国电视工业和相关产业的重大利益，日本于1996年开始启动自主的数字电视传输标准研发项目。通过研究比较，日本决定以OFDM多载波技术为基本技术路线，在欧洲COFDM技术的基础上，增加具有自主知识产权的分段OFDM技术，可使每段频谱传输得到不同的应用，以面向室内外固定接收HDTV和移动接收SDTV并支持单频网为基本技术需求，此外还可以面向扩展的多媒体分层传输服务。1998年日本将这一称为BTS-OFDM的技术体制订为日本地面数字电视广播传输标准ISDB-T，经过艰苦努力，ISDB于2001年被正式接受为ITU的第三个数字电视传输国际标准。

在技术上，ISDB-T增加了交织深度，使其抗脉冲干扰能力优于欧洲DVB-T标准，ISDB-T在频带内所分的13个子频段可同时提供不同级别的服务和应用，而其他指标则与DVB-T类似。频域分段可为不同业务应用提供不同成本的专用接收机，但较深的交织不利于实时交互和移动应用。

日本地面数字广播计划于2003年在东京、大阪开播，2006年全境开播，其主要业务是HDTV，计划2011年停止模拟广播。日本尽管起步较晚，但凭借其经济基础与多年的HDTV生产经验，加上先进的DTV技术和工艺，目前在HDTV演播室设备、高密度记录及：HDTV显示器件等产品方面堪称世界一流，因而日本一直是HDTV技术、设备与产品的出口大国。

(4)其他国家与地区

目前国际上共有三个数字电视地面传输标准，各有千秋。目前，较多国家采用欧洲DVB-T标
准。由于数字电视产业是未来几十年的热点产业，市场前景非常广阔，各国都非常重视由标准带动的产业化进程。值得说明的是，国际上对于中国正在加紧制订自己
的地面传输标准的情况极为关注，有的国家积极表示愿与中国合作。巴西、墨西哥、阿根廷、中国香港等国家和地区都在密切关注着各个地面传输标准的发展和实用
化进程，以便为本国和本地区选择最有利的标准体制。中国数字电视地面传输标准的进展状况将在后面章节中介绍。

2．地面传输国际标准介绍

    (1)美国ATSCDTV标准

ATSC DTV采用8VSB调制方式，它是有导频的单载波调制，是现有成熟AM调制技术的发展，能够在6 MHz带宽内用8VSB调制方式实现可靠传输19.36 Mb／s的数据。ATSC DTV系统中加入了0.3 dB的导频信号，用于辅助载波恢复，并加入了段同步信号，用于系统同步，系统噪声门限低(理论值≈14.9 dB)，抗多径干扰依赖于复杂的自适应均衡器，系统对回波时延变化很敏感，它只提供固定接收、不支持移动接收。

ATSC DTV系统存在一系列问题，主要包括：

·  对付强动态多径困难，当存在近的强多径变化时，导频信号会受到严重影响，载波恢复困难，均衡器在载波没有精确恢复时性能会急剧下降，而且数据判决反馈器需要信道被均衡到一定程度才能正常工作；

·  数据判决反馈器是无限冲激响应结构，在强多径条件下，系统不稳定；

·  系统在兼容模拟电视同播时使用了梳状滤波器，会造成系统工作不稳定，并影响网格解码器和均衡器正常工作。

(2)欧洲DVB-T标准

欧洲DVB-T基于8 MHz带宽，采用COFDM调制方式，它把传输比特分割到数以千计的低比特率副载波上，属于多载波调制技术，可使用1705(2K)或6817(8K)个载波，其中2K模式用于普通网，支持移动接收，8K模式用于单频网(SFN)。DVB-T为8 MHz频道而开发，但也能用于任何频道带宽(6、7、8 MHz)，其中8 MHz信道内传输的有效净比特率在4.98～31.67 Mb／s范围内，具体码率取决于信道编码参数、调制类型及保护间隔选择。

DVB-T系统中放置了大量导频信号，它们穿插于数据之中，并以高于数据3 dB的功率进行发送，主要完成系统同步、载波恢复、时钟调整和信道估计功能。由于导频信号数量多而且散布在数据中，因而能够及时估计信道特性变化。为进一步降低多径造成的码间干扰，DVB-T系统中又使用了保护间隔技术，以抵御多径影响，大量导频信号的插入以及保护间隔技术是欧洲DVB-T标准的技术核心，正是这两项技术使DVB-T系统能够在抗强多径、抗动态多径、移动接收的实测性能方面优于美国ATSC DTV系统。此外，DVB-T系统还对保护间隔长度和调制星座等参数进行组合，并形成了多种传输模式供使用者选择。DVB-T的综合频带利用率比ATSC DqlV低，它是以系统传输容量为代价来换取系统抗多径性能的提高，另外在交织深度、抗脉冲噪声干扰及信道编码等方面，DVB-T性能也明显不足。

(3)日本ISDB-T标准

 ISDB-T标准在6MHz带宽内既可传送数字电视，也可传送独立音频与数据广播，它在编码方式、调制方法上都与DVB-T基本相同，可以说是经修改的DVB-T，不同之处在于ISDB—T在接收方面增加了部分接收与分层传输。日本电视射频带宽为6 MHz，所以在载波数、载波间隔方面都与DVB-T有所差别，ISDB-T将整个6 MHz频带划分为13个子带，每个子带432 kHz，它将中间一个用于传输音频信号，并大大增加了交织深度，因而将引入长达数百毫秒的延迟，这将影响频道转换和双向业务。ISDB-T采用BST-OFDM(Band Segmented Transmission．OFDM)载波调制方案，可适应6，7，8 MHz带宽，它将信道分割成多个OFDM段，进行分段传输，对不同分段采用不同的编码类型、调制方式及误码保护方案，以满足综合业务需求。