数字电视传输技术研究分析.docx

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数字电视传输技术研究分析

数字电视传输技术分析

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数字电视传输技术

龚建生0220（传输标准）杨根红0205（调制技术）谢小鹏0225（空口技术）

摘要

随着时代、科技的发展，人类社会已经进入信息化时代，正处于一个生机勃勃的发展过程，作为信息化时代的主要标志，“数字化技术”有着突飞猛进的发展。

数字电视、高清晰度电视、交互电视、多媒体通信等一大批高等技术正在朝人们走来，也将逐渐改变我们的日常生活、工作和学习方式。

数字电视（DTV），是电视接收系统的发展潮流。

本文着重介绍了数字电视的传输技术。

数字电视按传输方式分为地面、卫星和有线三种。

文章首先综述了数字电视的国内传输标准和三大国际传输标准，并且详细介绍了数字电视所使用到的各种调制技术。

最后，文章介绍了数字电视传输的空中接口技术。

关键字：

传输标准，调制技术，空口技术

第一章绪论

1.1引言

二十一世纪是信息技术飞速发展的时代，最基本的特征就是数字化、网络化和信息化。

随着科学技术的发展，各行各业都发生了翻天覆地的变化。

与此同时，广播电视领域也发生了质的变化，科学技术的进步和人类对高品质视听的追求，推动和加速了数字电视替代模拟电视的步伐。

人们对生活方式要求的提高，和掌握信息的及时性和准确性的需要，结合数字电视本身的优势，在智能化设备上实现数字电视的收看，也成为市场上的一大亮点。

电视数字化是广播发展的必然趋势，我国政府和广电总局已经把2015年实现全面数字化作为明确的发展目标，现在数字电视日益成为电视系统的主流。

1.2数字电视的发展

数字电视与传统的模拟电视相比具有明显的优势：

图像传输质量较高，抗干扰能力强、无信号失真和噪声积累，从而提高了图像和声音的质量;频谱资源利用率高，数字视频压缩技术的应用有效地减少传输频带，使得在有限的频带范围内传输更多的节目；多信息、多功能，方便的实现图像、语音和数据等多媒体信息的兼容传输:

数字信号不受电源波动，器件非线性的影响，采用大规模集成电路处理数字信号，降低设备的功耗，减小体积，提高了设备的可靠性。

第二章数字电视传输标准

图1地面数字系统组成

2.1国内标准

2.1.1DMB-T

该标准的核心就是采用了时域同步正交频分复用（TimeDomainSynchronousOrthogonalFrequency-Division-Multiplex，TDS-OFDM）调制技术，每个频道有效净荷的信息传输码率在8MHz的带宽下可高达33Mb/s。

DMB-T传输系统的设计指导思想是将数据检测与信道估计分别对待，以获得最佳接收效果。

对于数据检测，DMB-T传输系统采用频谱效率高、抗多径干扰能力强、适用于宽带信号传输的OFDM调制方式。

对于信道估计，DMB-T传输系统在时域采用已知的周期伪随机（PN）序列作为参考信号。

与现有的数字电视传输标准相比，DMB-T采用了一种时域信号处理与频域信号处理相结合的创新技术，可以同时发挥数字信号处理在时域和频域的优势。

DMB-T的多层分组乘积码可以采用最新的Turbo算法解码，以获得接近信道容量的传输性能。

针对不同的应用，DMB-T传输系统的前向纠错编码使用两种不同的模式：

电视模式和多媒体模式。

由于采用了IDS-OFDM调制技术，DMB-T传输系统不仅适用于传统的电视节目（视频码流）广播，也适用于提供其它多媒体信息传输服务。

2.2国际标准

国际中有三大数字电视标准，分别为DVB标准、ISDB-T标准和ATSC标准。

2.2.1DVB

DVB,数字视频广播DigitalVideoBroadcasting的缩写；是由DVB项目维护的一系列国际承认的数字电视公开标准。

DVB系统传输方式有如下几种：

卫星（DVB-S及DVB-S2）

有线（DVB-C）

地面无线（DVB-T）

手持地面无线（DVB-H）

这些传输方式的主要区别在于使用的调制方式，因为不同它们应用的频率带宽的要求不同。

利用高频载波的DVB-S使用QPSK调制方式，利用低频载波的DVB-C使用QAM-64调制方式，而利用VHF及UHF载波的DVB-T使用COFDM调制方式。

2.2.2ISDB-T

ISDB（英文：

IntegratedServicesDigitalBroadcasting），即“综合数码服务广播”，是一种由日本电波产业会（ARIB）自主制定的数码电视制式。

ISDB-T是日本采用的地面传输制式。

ISDB利用一种标准化的复用方案，在一个普通的传输信道上可发送各种不同的信号，同时可以通过各种不同的传输信道发送复用信号。

ISDB具有柔韧性、扩展性、共通性等特点，可以灵活地集成和发送多节目的电视和其它数据业务。

2.2.3ATSC

美国于1996年12月24日已决定采用以HDTV为基础的ATSC（AdvancedTelevisionSystemCommittee）作为美国国家数字电视DTV标准。

1998年11月1日开始实施数字电视地面广播（DTV），有24个电视台发送全数字电视，1999年11月1日有120个电视台播出数字电视节目，其余的电视台在2003年5月1日播出数字电视。

美国的ATSC标准是1997年国际电讯联盟（ITU）的第一个数字电视国际标准。

ATSC采用单载波传输调治技术，因此其移动接收效果不好。

第三章数字电视调制技术

图2数字电视系统框图

3.1数字电视调制技术的分类

数字电视调制可分为两大类：

数字电视正向（下行）传输采用的调制和数字电视反向（上行）传输采用的调制。

3.2数字电视正向传输采用的调制

（1）数字电视卫星传输时，由于传输的距离较远，要求采用抗干扰能力较强的调制方法。

一般采用四相相移键控调制（QuadraturePhase-ShiftKeying，QPSK）。

（2）数字电视有线传输时，一般采用多电平正交幅度调制（MultilevelQuadratureAmplitudeModulation，MQAM）方式。

这种调制方法的频谱利用系数较高，抗干扰能力次于QPSK。

（3）数字电视地面广播时，

欧洲采用编码正交频分多路调制（COFDM）方式，这种方式的抗干扰能力极强，它可满足移动接收的条件。

美国采用多电平残留边带调制（MultilevelVestigialSideBand，M-VSB）方式，我国有的实验方案中提出采用偏置正交幅度调制（Offset-QAM）方式。

3.3数字电视反向传输采用的调制

在双向传输中，用户端的数据（如用户上网（Internet）数据、视频点播数据、计算机数据、各种计费数据等）需要传向前端，由于用户数为千家万户，千家万户的数据汇集到前端，数据中夹杂着各种噪声也一起涌向前端，形成所谓的“漏斗效应”，为克服它，必须选择抗干扰性能很强的调制方式。

目前采用的主要调制方法如下：

（1）四相相移键控（QPSK）调制；

（2）离散小波多音调制（DWMT）；

（3）同步码分多址（S-CDMA）；

（4）同步离散多音调制（SDMT）。

第四章数字电视接口技术

图3LTE网络架构

4.1LTE概念

LTE是英文“长期演进”的首字母缩略词。

它为一个3GPP标准，在当前的版本中，在一个20MHz信道提供最高50Mb/s的上行速度和最高100Mb/s的下行速度。

在物理层，它采用正交频分复用（OFDM）和多输入多输出（MIMO）传输。

在LTE之前，移动通信标准基于单载波传输，与现在的ATSC完全一样。

LTE下行频谱效率是HSDPA的3到4倍，低延迟（低于10ms，在链路建立后），可扩展的带宽（1.25、2.5、5.0、10.0和20MHz），支持下行模式中最高4x2的MIMO配置。

该标准还支持M-SFN（多频网—单频网）和中继器。

在有足够的接收/发射天线隔离时，或为了降低自干扰而在接收和发射的包之间使用时间补偿时，LTE中继器可工作于“同频”模式。

另外，LTE对上行采用单载波频分多址（SC-FDMA），以便降低用户手机和设备中的放大器功率要求。

LTE服务可运行于使用下行共享信道（DL-SCH）的单基站覆盖区模式，或运行于来自基站覆盖区的传输被同步以组成多播/广播—单频网（MB-SFN）的多基站覆盖区模式。

虽然LTE标准规定每个基站覆盖区最远5km距离的完全性能，但从5km到30km的性能劣化很小，而且支持最远100km的运行。

4.2爱立信LTE广播解决方案

而作为全世界首个完整的LTE视频广播解决方案，爱立信的产品确保运营商即使在体育场馆和城市中心拥挤区域也可提供始终如一的高品质服务。

在2013年移动世界大会上发布的该解决方案融合了三项新的技术标准：

　　HEVC（高效视频编码）－与当今领先的MPEG-4AVC标准相比，这个新的视频压缩标准可将传输视频内容所需的带宽减少一半。

　　MPEGDASH（HTTP动态自适应流传输－DASH）－可简化和标准化自适应视频传输，从而确保更好的服务质量和更高的效率，并提供大量创收机遇。

　　eMBMS（演进型多媒体广播多播业务）－作为3GPP标准，可让移动网络动态提供广播/多播业务，从而缓解密集消费场景中的热门内容拥塞，降低移动网络的服务交付成本，并实现回传。

4.3未来电视和LTE联姻

单频网在未来广播中是几乎可以确定的，无线和广播设施尝试结合，能够极大增强覆盖面。

下一代ATSC标准，可以与全球无线标准3GPP相结合。

因此，ATSC将于LTE-Advanded功能兼容，实现载波聚合、异构网络，以及全IP核心网和网络共享可能性。

并且它将全被一个移动融合实体管理。

 移动视频是频谱消耗大户。

如果架构本质上是单播，那么频谱量将不够。

存在一个内建于LTE-AdvancedMBSFN（多播-广播单频网）的广播成分，人们能够逐小区地建立广播成分，但不存在100%的广播模式。

此技术针对单播优化。

最大比例为40%单播和60%广播。

这些方案对于动态使用很复杂，但对如体育馆等已知的用户密集地点已足够。

用于卸载业务的广播覆盖即工作于该架构。

未来，高功率广播服务区会依然存在，但将有多个终端用户实体，以及户外的广播式卸载视频业务，在一个广域网内。

这种以SFN为中心的LTE-Advanced兼容拓扑，对消费者来说费用较低，能够提供更好的固定和移动服务，保护开路电视，满足长期的频谱需求。

第五章总结与展望

数字电视是以后电视发展的必然趋势，我国正处于发展过度的时期。

而且我们国家卫星数字电视传输标准和有线数字电视传输标准，由于其传输方式向对于地面传输简单一些，所以现在已经确定。

而地面数字电视传输标准由于其复杂性，一直没有定下来。

相对于一些科技发达的国家、地区，如美国，日本和欧洲等，我国数字电视发展的进程慢一些。

　　随着科学技术的发展，人们的生活质量、方式也随之得到很大的提高，而如今社会是一个信息化的社会，人们有必要及时掌握新的信息，才会更具有竞争力。

数字电视传输技术的发展，为实现数字电视良好接收提供一条可靠的途径，给人们生活带来很大的方便和乐趣。