清華大學數(shù)字電視傳輸技術研發(fā)中心主任 楊知行教授
關健詞：數(shù)字電視，傳輸網(wǎng)絡，模擬電視，廣播電視，覆蓋，模擬電視，信號，同軸電纜
三種傳輸網(wǎng)絡、三大傳輸標準體系，組成了一個數(shù)字電視“網(wǎng)格”。不同的數(shù)字電視系統(tǒng)都會占據(jù)一個“網(wǎng)格”。中國正在培育自己的地面數(shù)字電視傳輸標準，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
數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡主要指地面、有線和衛(wèi)星三大數(shù)字電視廣播傳輸網(wǎng)絡。地面數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡通過電視臺制高點天線發(fā)射無線電波，覆蓋電視用戶，用戶通過接收天線和電視機收看電視節(jié)目。這是數(shù)字電視廣播最基本的傳輸網(wǎng)絡形式，除了娛樂、學習等公益功能之外，其普遍性、可控性和抗毀性還被視為國家安全設施，使之成為緊急情況下動員國民最直接最可靠的政府喉舌。
由于模擬電視傳輸網(wǎng)絡無力處置噪聲積累和多徑干擾，迫使人們把天線架出室外，導致公用天線系統(tǒng)在樓群中發(fā)展。隨著全頻道模擬電視廣播信號的光纖寬帶傳輸技術的突破，一個以光纖為干、同軸電纜為支的樹形光纖/同軸電纜混合網(wǎng)（HFC）在城市得到普遍利用，逐漸演進成為脫離地面廣播系統(tǒng)而獨立存在的有線電視廣播網(wǎng)絡，擁有絕大多數(shù)的城市電視用戶。與地面廣播網(wǎng)必須全國統(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)運營特征，在電視用戶端它們通過有線制式機頂盒和電視機連接。
和地面、有線數(shù)字電視廣播傳輸網(wǎng)絡不同，衛(wèi)星數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡（簡稱衛(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，用戶電視機通過對星無遮擋的小型衛(wèi)星接收天線和衛(wèi)星制式機頂盒收視衛(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標準:頻譜效率高、功率峰均比低
目前，數(shù)字電視傳輸有三大標準，即美國的ATSC、歐洲的DVB和日本的ISDB三種不同的標準。
ATSC數(shù)字電視標準由四個分離的層級組成，層級之間有清晰的界面。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壓縮標準；系統(tǒng)復用層，特定的數(shù)據(jù)被納入不同的壓縮包中，采用MPEG-2壓縮標準；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。對于地面廣播系統(tǒng)，ATSC采用了Zenith公司開發(fā)的8-VSB傳輸模式，在6MHz地面廣播頻道上可實現(xiàn)19.3Mbps的傳輸速率。該標準也包含適合有線電視系統(tǒng)的16-VSB傳輸模式，可在6MHz有線電視信道中實現(xiàn)38.6Mbps的傳輸速率。
最低的兩層共同承擔普通數(shù)據(jù)的傳輸。最高的兩層確定在普通數(shù)據(jù)傳輸基礎上運行的特定配置，如HDTV或SDTV；確定ATSC標準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標準包含16-VSB傳輸模式，但美國有線電視業(yè)實際上是采用相近但不相同的標準，因為其在ATSC DTV標準被FCC通過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)會已采納了數(shù)字有線電視系統(tǒng)標準，此標準協(xié)調(diào)了美國有線電視業(yè)現(xiàn)行標準和ATSC DTV標準。另外，有線電視標準包括反映現(xiàn)行標準的一級圖像格式、ATSC SDTV圖像格式，并設定了一套可供有線電視業(yè)用于向后兼容電視上的二級圖像格式。二級圖像格式與ATSC DTV格式相同，包括HDTV和SDTV。
DVB標準：支持室內(nèi)接收、移動接收等需求DVB標準包括4個系統(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。它們對應的DVB標準為：
● DVB-S數(shù)字衛(wèi)星廣播系統(tǒng)標準。衛(wèi)星傳輸具有覆蓋面廣、節(jié)目容量大等特點。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，用戶端若達到CCIR 601演播室質(zhì)量，碼率為9Mbps；達到PAL質(zhì)量，碼率為5Mbps。一個54MHz轉(zhuǎn)發(fā)器傳送速率可達68Mbps，可用于多套節(jié)目的復用。DVB-S標準幾乎為所有的衛(wèi)星廣播數(shù)字電視系統(tǒng)所采用。我國也選用了DVB-S標準。
● DVB-C數(shù)字有線電視廣播系統(tǒng)標準。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，一個PAL通道的傳送碼率為41.34Mbps，可用于多套節(jié)目的復用。系統(tǒng)前端可從衛(wèi)星和地面發(fā)射獲得信號，在終端需要電纜機頂盒。
● DVB-T數(shù)字地面電視廣播系統(tǒng)標準。這是最復雜的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，本地區(qū)覆蓋最好。采用編碼正交頻分復用(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)標準，DVB-MS是高于10GHz的數(shù)字廣播MMDS分配系統(tǒng)標準，DVB-MC是低于10GHz的數(shù)字廣播MMDS分配系統(tǒng)標準。（待續(xù)）絡。地面數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡通過電視臺制高點天線發(fā)射無線電波，覆蓋電視用戶，用戶通過接收天線和電視機收看電視節(jié)目。這是數(shù)字電視廣播最基本的傳輸網(wǎng)絡形式，除了娛樂、學習等公益功能之外，其普遍性、可控性和抗毀性還被視為國家安全設施，使之成為緊急情況下動員國民最直接最可靠的政府喉舌。
由于模擬電視傳輸網(wǎng)絡無力處置噪聲積累和多徑干擾，迫使人們把天線架出室外，導致公用天線系統(tǒng)在樓群中發(fā)展。隨著全頻道模擬電視廣播信號的光纖寬帶傳輸技術的突破，一個以光纖為干、同軸電纜為支的樹形光纖/同軸電纜混合網(wǎng)（HFC）在城市得到普遍利用，逐漸演進成為脫離地面廣播系統(tǒng)而獨立存在的有線電視廣播網(wǎng)絡，擁有絕大多數(shù)的城市電視用戶。與地面廣播網(wǎng)必須全國統(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)運營特征，在電視用戶端它們通過有線制式機頂盒和電視機連接。
