第5章-数字电视标准

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1、1 5 1欧洲的数字电视传输标准 DVB 5 2美国的ATSC标准5 3日本的数字电视标准 ISDB 5 4我国数字电视地面广播传输标准 第5章数字电视标准 2 数字电视标准 或称制式 是指数字电视采用的采样 压缩格式 传输方式和服务信息格式等的规定 数字电视相对模拟电视的巨大优势使之成为公认的下一代电视系统 而要将数字电视变成现实 需要完成复杂的系统性工作 其中最重要的一环就是数字电视标准的制定 标准的作用在于定义整个数字电视系统的具体实现细节 主要内容涵盖数字节目的前期制作 数字节目的显示格式 数字节目的传输几个方面 在所有这些标准确定之后 整套数字电视系统才可以组合并运转起来 第5章数字

2、电视标准 3 第5章数字电视标准 目前世界上主要存在三种比较成熟的数字电视标准 美国的ATSC AdvancedTelevisionSystemCommittee 先进电视制式委员会 制 欧洲的DVB DigitalVideoBroadcasting 数字视频广播 制 日本的ISDB IntegratedServicesDigitalBroadcasting 综合业务数字广播 制 其中欧洲的DVB制和美国的ATSC制占主导地位 4 演播室里完成信号的抽样 量化 压缩编码的信源压缩部分 信道传输部分接收和显示部分等 因此数字电视制式是个庞大的标准体系 无论哪一种制式 从信号发射到落地 要有三套标

3、准 第5章数字电视标准 数字电视是一个复杂的系统 主要包括 卫星电视传输标准 有线电视传输标准 无线地面传输标准 5 信源部分的标准主要是国际标准组织MPEG 活动图像专家组 提出的MPEG 1 MPEG 2 MPEG 4等视音频标准 以及ITUH 264 MPEGAVC Microsoft SMPTEVC1标准 信道部分的标准是最为核心的标准 每一种制式 根据传输媒介的不同又分为卫星 有线和地面三种不同的标准 比如 DVB传输标准包括卫星标准DVB S DVB S2 有线传输标准DVB C 地面传输标准DVB T DVB S和DVB C标准是最成熟的标准 目前已成为全球化的卫星和有线传输标准

4、 大多数国家都在使用 包括中国 第5章数字电视标准 数字电视标准之争主要集中在地面数字广播系统 无论哪一种标准 它们的视频压缩技术都采用了MPEG 2标准 因此 6 我国对数字电视的发展十分重视 从 八五 和 九五 期间就设立了专项进行理论研究和技术攻关 1998年9月8日我国第一代高清晰度电视功能样机在中央电视台试用成功 1999年又研制成功了第二代高清晰度电视样机 10月1日在HDTV试播中成功地完成了国庆50周年庆典的实况转播 2000年成立了国家数字电视领导小组 决定自主制定我国数字电视标准 并于2000年1月3日发布了 信息技术运动图像及其伴音信息的通用编码第1部分 系统 标准 GB

5、 T17975 1 2000 之后陆续在2000年7月14日发布了 信息技术运动图像及其伴音信息的通用编码第2部分 视频 标准 GB T17975 2 2000 第5章数字电视标准 7 2002年5月8日 信息技术运动图像及其伴音信息的通用编码第3部分 音频 标准 GB T17975 3 2002 而对地面无线广播数字电视传输标准的制定较慢 原因是地面无线广播面对的是可以实现移动 便携接收以及中国广大农村无线电视用户 使用范围很大 地形情况复杂等因素 传输标准制定起来较困难 从2001年初全国广播电视标准化委员会就公开向国内征集我国数字电视地面广播传输方案 并于2001年4月和2001年10月

6、收到HDTV总体组等国内五种不同的数字电视地面广播传输建议方案和样机 2002年上半年完成了对以上五个方案系统的测试 第5章数字电视标准 8 根据地面数字多媒体电视广播的服务需求 传输条件和信道特征 清华大学提出的地面数字多媒体 电视广播 TerrestrialDigitalMultimedia TVBroadcasting DMB T 多载波方案 上海交通大学的单载波高级数字电视地面广播系统ADTB T AdvancedDigitaltelevisionBroadcastingTerrestrial 方案较适合我国的国情 第5章数字电视标准 9 2004年数字电视传输标准研发联合工作组按照知

7、识产权含量 性能的先进性 实现技术的成熟性 在统一带宽 统一传输码率 统一时钟 统一系统信息四个统一的原则下 对单 多载波两种体制的原有方案的组成模块进行融合优化 形成了数字电视地面广播传输融合方案 基本上倾向清华大学的多载波方案 DMB T 和上海交通大学的单载波方案 ADTB T 两大标准的融合体 DMB TH 第5章数字电视标准 10 2006年8月18日广电总局公布了数字电视地面广播传输系统帧结构 信道编码和调制的国家标准 GB20600 2006 同时还制定了与地面数字电视相关的17项配套标准 第5章数字电视标准 第1个配套标准是地面数字电视广播标准实施指南 该标准主要规定了建立符合

8、GB20600 2006地面数字电视传输标准的工作模式 组网模式选择以及工程实施等规范 第2个则是地面数字电视广播系统测量方法 第3个是VHF UHF频段地面数字电视广播的标准 这个标准主要适用于地面数字电视的频率规划 第4个标准则是中间件的标准 这个标准主要定义地面有线 卫星等数字广播电视系统等中间件系统的应用环境 传输协议等 11 第5章数字电视标准 第5个标准是地面数字电视广播单频网技术要求和实施指南 第6个标准是广播信号覆盖评估标准和测量方法 上述前六项标准属于地面数字电视网络和频率等方面的基础性标准 第7 10个配套标准则是发射机 接收机 接口等方面的技术要求和测量方法 第11 14

9、个标准则是针对之前标准的测试标准细则 如第11个则是单频网规划准则 第15 17个标准都是修订标准 测试表明 国标系统的性能明显优于国外的DVB T标准 12 第5章数字电视标准 2007年8月1日起强制执行地面数字电视国家标准 DMB TH标准 此前 使用欧洲方案 DVB T 清华大学方案 DMB T 和上海交通大学方案 ADTB T 的地区必须转换成新的国家标准DMB TH标准 移动电视传输标准 2006年10月国家广电总局颁布了移动电视的传输标准 StiMi 2008年移动多媒体完成了为奥运会服务的任务 总之 制式的概念范围很大 可以是不同的系统 如模拟电视的三大兼容制式 NTSC制 P

10、AL制和SECAM制 数字电视的三大标准 ATSC制 DVB制和ISDB制等 制式有时也称为标准 在没有管理权的情况下 有时标准又称为建议 如ITU的各种标准均称为建议 13 1995年欧洲的数字视频广播 DigitalVideoBroadcasting DVB 计划开始 由电视工业界中150个组织成立了数字视频广播 DVB 联盟 目的是建立用于引入基于MPEG 2标准的数字电视服务的框架 1997年 DVB联盟发表了它的数字广播技术规范 包括卫星数字电视传输标准DVB S 有线电视传输系统标准DVB C和地面传输标准DVB T 为卫星 有线和地面电视频道传送高速数据铺平了道路 其中 DVB

11、S规定了卫星数字广播调制标准 使原来传送一套PAL制节目的频道可以传播四套数字电视节目 大大提高了卫星的效率 DVB C规定了在有线电视网中传播数字电视的调制标准 使原来传送一套PAL制节目的频道可以传播四至六套数字电视节目 5 1欧洲的数字电视传输标准 DVB 14 DVB制定了一系列的数字电视广播标准 其中很重要的一部分是数字电视的传输标准 这些标准已经在世界范围内得到大量推广 其中卫星传输标准被广泛采用 基本上已成为世界性的标准 有线传输标准也被大量采用 由于各方面原因 地面广播标准的推广不如卫星传输标准和有线传输标准 美国 日本和中国都已经制定了各自的标准 5 1欧洲的数字电视传输标准

12、 DVB 15 数字卫星电视 DVB S 标准针对的业务是11GHz频段的固定卫星业务 FixedSatelliteService FSS 和广播卫星业务 BroadcastSatelliteServiceBSS 用于实现多节目数字电视和高清晰度电视广播 比如 为综合接收设备提供卫星直播 DirectToHome DTH 服务 用卫星向有线电视前端提供节目等 DVB S主要描述了信道编码和调制的方法 即规定了卫星系统中从MPEG 2复用码流到卫星信道之间的部分如何来实现 完成从基带信号到高频信号之间的适配 DVB S系统组成方框图如图5 1所示 5 1欧洲的数字电视传输标准 DVB 5 1 1

13、数字卫星电视 1 数字卫星电视系统组成 16 图5 1DVB S系统方框图 图5 1DVB S系统方框图 5 1 1数字卫星电视 17 差错控制编码技术对改善误码率 提高信号传输的可靠性具重要作用 在DVB S标准中 为了对信号进行抗干扰的编码和调制 采用了多重编码 多重编码的方法是 外码为既能纠正随机错误 又能纠正突发错误 具有很强纠错能力的RS码 内码为卷积收缩码 调制采用抗干扰能力较强的正交相移键控QPSK 或采用二相相移键控BPSK 在接收信号信噪比高于所要求的门限时 系统中引入数据冗余性的信道编码技术 前向纠错 ForwardErrorCorrection FEC 技术 籍此在接收端

14、获得一定的纠错能力 5 1 1数字卫星电视 18 1 复用适配和能量扩散传输复用器的输出是定长的传输包 根据MPEG 2的规定 包长度为188字节 包括1个同步字节 传输端对码流处理的顺序总是从同步字节 0b01000111 的最高位 0 开始 为提高卫星转发器的利用率和便于接收端恢复数据 需对输入码流进行随机化处理 以实现能量扩散 这一过程由图5 2所示 5 1 1数字卫星电视 2 数据流需要经过的处理过程 图5 2数据流随机化方案 19 这时采用的伪随机序列 PRBS 生成多项式为1 X14 X15 每隔8个传输包 初始化序列 100101010000000 必须重装一次 为区别初始化序列

15、的重装点 每8个包中第一个包的同步字节被取反 即取为0 xb8 5 1 1数字卫星电视 图5 2数据流随机化方案 20 经过能量扩散后的数据流要进行外码的编码 外码采用截短的里德 所罗门码RS 204 188 T 8 它是由RS 255 239 T 8 作用于188个字节的传输包 后面加上51个零字节 被截短后得到的 RS码的生成多项式为 码字生成多项式其中 02 十六进制 域生成多项式 5 1 1数字卫星电视 2 外码的编码 21 所谓交织就是改变数据或数据块的发送顺序的技术 籍此使原本相邻的数据或数据块经受相对独立的信道畸变 这里对经过RS误码保护的包进行操作 交织所采用的交织深度为I 1

16、2 如图5 3所示 在交织操作前后 同步字节仍处于包的第一个字节 如图5 4所示 5 1 1数字卫星电视 3 交织 图5 3交织和去交织框图 22 图10 4经过交织后的包 4 内码的编码系统要求内码可以采用一定范围内不同方式的卷积收缩码 允许的码率为1 2 2 3 3 4 5 6 7 8 以适应不同服务要求和数据码率 提供不同的误码保护程度 5 基带成形经过内编码后的数据在进行QPSK调制前 I和Q信号要进行基带整形 如图5 5所示 图5 5内码编码 整形和调制 5 1 1数字卫星电视 23 6 QPSK调制卫星传输系统采用普通格雷码编码的QPSK 正交相移键控 调制 应采用绝对映射 不是差分编码 信号空间中的位映射如图5 6所示 5 1 1数字卫星电视 它的实现方法 是将上面卷积收缩码输出的I Q信号交替地合并成一个串行序列 作为BPSK的调制数据流 图5 6QPSK位映射 7 BPSK调制BPSK调制适用于某些QPSK不适合的场合 24 DVB C标准针对的业务是有线电视 CableTV CATV 系统 它规定了从基带数字电视信号到CATV信道之间的适配方法 即信道编码及调制方法