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中国地面传输数字电视国家标准(《GB20600-2006数字电视地面广播传输系统帧结构、信通编码和调制》,以下简称DTTB国标或DTMB)自2006年8月公布以来,已在国内许多城市开始试验播出。本文通过昌吉州地面数字电视网络搭建的实例,对基于DTTB国标、支持移动接收的数字电视解决方案进行了相关探讨。
方案探讨
昌吉回族自治州地面无线数字电视系统的目标为:采用DTTB国标进行数字电视地面广播,覆盖半径约60公里,在乌鲁木齐市及昌吉州实现数字电视节目(在时速50~60公里条件下)的移动接收。
1.组网模式选择
目前地面数字电视常用的组网模式为:单频网SFN、多频网MFN以及混合网三种模式。其中,SFN通过采用同步技术,可使不同地点的多部发射机同步发射相同内容的数字电视信号、且工作在同一频率。SFN可防止数字电视信号在某些特定方向上的阻挡和衰减,有效提高频谱利用率,因此昌吉最终决定选择SFN。
2.视频压缩标准选择
目前,视频压缩常用标准包括MPEG-2、H.264、MPEG-2及AVS。由于地面数字电视广播在移动状态下接收条件较差、有效带宽较小,在保证较好覆盖的情况下,采用MPEG-2压缩方式传输的节目数量较少;H.264、AVS虽可达到较高压缩率,但目前市场中的主流机顶盒,一般只支持MPEG-2和H.264两种编码方式,且后者成本较高。综合考虑各种因素后,昌吉决定在业务启动初期先采用MPEG-2标准。
3.工模式选择
地面数字电视传输国家标准的工作模式达330种,根据2007年的试验结果,广电总局给出了7种推荐模式,如表1。
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=http://img.resource.qikan.cn/qkimages/dgtv/dgtv200811/dgtv20081120-1-l.jpg)
4.设计调试
昌吉州在实施地面数字电视项目时,总局尚未发布上述7种工作模式。依据当地情况,经反复测试,昌吉最终决定采用16Mbps左右的总码率。从目前的接收效果看,在时速180公里的汽车上能收看到清晰、稳定的电视信号。
为了实现最佳的接收效果,在项目实施之前,昌吉就覆盖半径、地理环境、传输码率、接收方式进行了多次探讨。在平衡各方面因素,保证项目顺利开展的前提下,施工时逐步由低到高调整技术参数,最终达到并超出了预计的效果。
覆盖半径:要想覆盖更大的范围,信号的可靠性就必须提高,采用QPSK或16QAM是比较好选择,但是其码率没有64QAM高。因此,选择合适的发射点,使发射机半径覆盖更多的用户就成为网络建设的关键点。在发射天线的处理上,可根据用户分布情况,进行不对称设计,通过安装增强瓦的方式提升定向发射的效果。
地理环境:高楼林立的城市环境,会产生电磁波的衍射、折射,使信号叠加或抵消造成空间场强分布不均匀,从而产生接收盲点。与北京、上海等大都市相比,地域广阔、邻近戈壁沙漠的昌吉州在地理环境上有着得天独厚的优势:由于蜿蜒的天山北麓山脉的汇聚作用,甚至远在200公里以外的某个乡村也能接收到昌吉的地面数字电视信号。
传输码率:进行地面信号传输时,在同样的调制方式下,其有效码率应略低于有线电视,以更好应对移动状态和复杂的空间环境。高速行驶时,多普勒效应中的红移和紫移现象也应适当加以考虑。但由于不同地区电磁波的折射、衍射效果完全不同,地面数字电视的信号强度可能出现大范围变化,导致经过不同街区时,显示屏出现马赛克、黑屏等现象
接收方式:固定及移动接收是地面数字电视主要的两种接收方式。普通居民一般采用在屋顶安装鱼骨天线的方式进行固定接收,天线高度为3~4米以上时,可产生3~10dB的增益,信号较强且稳定。而小型汽车上的拉杆天线距地面高度只有1米左右,由于天线增益变化较大(甚至偶然出现负增益),导致其接收信号质量较差且经常变化。因此,在前端发射时,主要应考虑满足移动接收的需求。如果车辆在若干典型地段行驶时,能够达到较满意的接收效果,固定接收就不会出现问题。
系统方案
根据昌吉的实际情况,地面数字电视网络的建设采用了分步实现的方式:初期,采用MPEG-2传输6套电视节目,每套码率2.5Mbps~3Mbps,以达到迅速推广应用的目的;系统运营发展成熟后,采用H.264编码器将信号重新编码为2Mbps以下的TS流,将传输的节目数量提升到8套。
另外,在网络建设初期先采用1个发射点,计划根据实际运营及覆盖情况逐步发展为多个发射点同频发射,由于初期不需要在单频网中使用传输、适配、同步等设备,也可减少初期的投入风险。(见图1)
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=http://img.resource.qikan.cn/qkimages/dgtv/dgtv200811/dgtv20081120-2-l.jpg)
地面数字电视系统主要由前端及发射系统组成:
前端系统:主要完成节目的卫星接收、视音频编码、播出控制、码流复用、单频网适配等任务。
主要设备及软件包括:卫星接收机、视音频编码器、复用器、CAS系统、SI-EPG系统、SMS系统。
发射系统:主要任务为将输入的码流进行同步调制、变频、放大、滤波、信号合成、通过馈线传输到天线进行传输;组建单频网,以实现复杂地形条件下的地面数字电视覆盖。
发射网络由传输网络与发射台组成,发射台包括调制器(包含单频网适配器)、发射机及一个同步钟源(一般采用GPS)。
网络初步搭建完成后,昌吉接下来还需要开展两方面的工作:首先是增加同频发射点,增加覆盖范围;其次是改善覆盖效果。
方案探讨
昌吉回族自治州地面无线数字电视系统的目标为:采用DTTB国标进行数字电视地面广播,覆盖半径约60公里,在乌鲁木齐市及昌吉州实现数字电视节目(在时速50~60公里条件下)的移动接收。
1.组网模式选择
目前地面数字电视常用的组网模式为:单频网SFN、多频网MFN以及混合网三种模式。其中,SFN通过采用同步技术,可使不同地点的多部发射机同步发射相同内容的数字电视信号、且工作在同一频率。SFN可防止数字电视信号在某些特定方向上的阻挡和衰减,有效提高频谱利用率,因此昌吉最终决定选择SFN。
2.视频压缩标准选择
目前,视频压缩常用标准包括MPEG-2、H.264、MPEG-2及AVS。由于地面数字电视广播在移动状态下接收条件较差、有效带宽较小,在保证较好覆盖的情况下,采用MPEG-2压缩方式传输的节目数量较少;H.264、AVS虽可达到较高压缩率,但目前市场中的主流机顶盒,一般只支持MPEG-2和H.264两种编码方式,且后者成本较高。综合考虑各种因素后,昌吉决定在业务启动初期先采用MPEG-2标准。
3.工模式选择
地面数字电视传输国家标准的工作模式达330种,根据2007年的试验结果,广电总局给出了7种推荐模式,如表1。
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=http://img.resource.qikan.cn/qkimages/dgtv/dgtv200811/dgtv20081120-1-l.jpg)
4.设计调试
昌吉州在实施地面数字电视项目时,总局尚未发布上述7种工作模式。依据当地情况,经反复测试,昌吉最终决定采用16Mbps左右的总码率。从目前的接收效果看,在时速180公里的汽车上能收看到清晰、稳定的电视信号。
为了实现最佳的接收效果,在项目实施之前,昌吉就覆盖半径、地理环境、传输码率、接收方式进行了多次探讨。在平衡各方面因素,保证项目顺利开展的前提下,施工时逐步由低到高调整技术参数,最终达到并超出了预计的效果。
覆盖半径:要想覆盖更大的范围,信号的可靠性就必须提高,采用QPSK或16QAM是比较好选择,但是其码率没有64QAM高。因此,选择合适的发射点,使发射机半径覆盖更多的用户就成为网络建设的关键点。在发射天线的处理上,可根据用户分布情况,进行不对称设计,通过安装增强瓦的方式提升定向发射的效果。
地理环境:高楼林立的城市环境,会产生电磁波的衍射、折射,使信号叠加或抵消造成空间场强分布不均匀,从而产生接收盲点。与北京、上海等大都市相比,地域广阔、邻近戈壁沙漠的昌吉州在地理环境上有着得天独厚的优势:由于蜿蜒的天山北麓山脉的汇聚作用,甚至远在200公里以外的某个乡村也能接收到昌吉的地面数字电视信号。
传输码率:进行地面信号传输时,在同样的调制方式下,其有效码率应略低于有线电视,以更好应对移动状态和复杂的空间环境。高速行驶时,多普勒效应中的红移和紫移现象也应适当加以考虑。但由于不同地区电磁波的折射、衍射效果完全不同,地面数字电视的信号强度可能出现大范围变化,导致经过不同街区时,显示屏出现马赛克、黑屏等现象
接收方式:固定及移动接收是地面数字电视主要的两种接收方式。普通居民一般采用在屋顶安装鱼骨天线的方式进行固定接收,天线高度为3~4米以上时,可产生3~10dB的增益,信号较强且稳定。而小型汽车上的拉杆天线距地面高度只有1米左右,由于天线增益变化较大(甚至偶然出现负增益),导致其接收信号质量较差且经常变化。因此,在前端发射时,主要应考虑满足移动接收的需求。如果车辆在若干典型地段行驶时,能够达到较满意的接收效果,固定接收就不会出现问题。
系统方案
根据昌吉的实际情况,地面数字电视网络的建设采用了分步实现的方式:初期,采用MPEG-2传输6套电视节目,每套码率2.5Mbps~3Mbps,以达到迅速推广应用的目的;系统运营发展成熟后,采用H.264编码器将信号重新编码为2Mbps以下的TS流,将传输的节目数量提升到8套。
另外,在网络建设初期先采用1个发射点,计划根据实际运营及覆盖情况逐步发展为多个发射点同频发射,由于初期不需要在单频网中使用传输、适配、同步等设备,也可减少初期的投入风险。(见图1)
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=http://img.resource.qikan.cn/qkimages/dgtv/dgtv200811/dgtv20081120-2-l.jpg)
地面数字电视系统主要由前端及发射系统组成:
前端系统:主要完成节目的卫星接收、视音频编码、播出控制、码流复用、单频网适配等任务。
主要设备及软件包括:卫星接收机、视音频编码器、复用器、CAS系统、SI-EPG系统、SMS系统。
发射系统:主要任务为将输入的码流进行同步调制、变频、放大、滤波、信号合成、通过馈线传输到天线进行传输;组建单频网,以实现复杂地形条件下的地面数字电视覆盖。
发射网络由传输网络与发射台组成,发射台包括调制器(包含单频网适配器)、发射机及一个同步钟源(一般采用GPS)。
网络初步搭建完成后,昌吉接下来还需要开展两方面的工作:首先是增加同频发射点,增加覆盖范围;其次是改善覆盖效果。