第二部分 關(guān)于清華大學(xué)
DMB-T 地面數(shù)字電視傳輸方案
2.1 DMB-T 方案是在什么背景下提出的？
數(shù)字電視逐步替代模擬電視是一次新的產(chǎn)業(yè)升級。中國將有巨大的數(shù)字電視消費市場，確立中國自己的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來發(fā)展擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字電視事業(yè)，不僅可以滿足廣大人民群眾日益增長的物質(zhì)、文化需求，還可以帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，擺脫我國在DVD、數(shù)碼相機等領(lǐng)域受國外專利困擾的尷尬局面。
此外，模擬電視由于存在雪花、重影、斜紋、亮色互串等問題，而正在全世界范圍內(nèi)逐步引退。而世界上已有的歐洲、美國、日本三大地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，在移動接收、頻譜效率、單頻網(wǎng)、干擾、系統(tǒng)的靈活性等方面各有相應(yīng)的不足之處和無法解決的問題。對于地面數(shù)字電視廣播來講，首先要求有足夠高的傳輸碼率，其次要實現(xiàn)和模擬電視節(jié)目的同播，更重要的是能夠支持移動接收和便攜接收，還有多業(yè)務(wù)擴展功能。
清華大學(xué)經(jīng)過對數(shù)字電視技術(shù)發(fā)展趨勢和我國應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)需求的認(rèn)真分析，借鑒世界上已有標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)驗教訓(xùn)，融合了數(shù)字通信最新發(fā)展的成熟技術(shù)，在1999 年原創(chuàng)性地提出具有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的DMB-T 標(biāo)準(zhǔn)方案。目標(biāo)是提出具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、在功能上具有可擴展性、滿足我國地面數(shù)字電視傳輸要求的地面數(shù)字電視廣播傳輸方案，通過擴展進而能夠?qū)崿F(xiàn)多媒體信息的室內(nèi)/室外、固定/ 移動和便攜、單向廣播/雙向通信等。并于2001 年首次實現(xiàn)DMB-T 從發(fā)端到收端的試驗系統(tǒng)，到2002 年底基本定型。在隨后進行的各種試驗和測試中，都充分證明該方案與現(xiàn)有模擬電視傳輸頻道制式兼容，并且具有高清晰度電視、標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視和多媒體數(shù)據(jù)兼容傳輸和單頻組網(wǎng)能力，支持移動接收和便攜式終端；特別是在快速同步、抗干擾能力、高頻譜利用率、靈活組網(wǎng)等關(guān)鍵技術(shù)性能方面，與歐洲、美國、日本已有標(biāo)準(zhǔn)相比，具有明顯的綜合技術(shù)優(yōu)勢和應(yīng)用特點。
到目前為止，DMB-T 在技術(shù)可行性、系統(tǒng)穩(wěn)定性、產(chǎn)業(yè)化、運營可行性等方面已經(jīng)滿足我國地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的要求。
2.2 DMB-T 地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)的原理是什么？
DMB-T 采用了PN 序列填充的時域同步
正交頻分復(fù)用（TDS-OFDM）多載波調(diào)制技術(shù),這種獨特的先進技術(shù)有機地將信號在時域和頻域的傳輸結(jié)合起來，在頻域傳送有效載荷，在時域通過擴頻技術(shù)傳送控制信號以便進行同步、信道估計, 實現(xiàn)快速碼字捕獲和穩(wěn)健的同步跟蹤性能。
在技術(shù)上，針對插入強功率同步導(dǎo)頻的傳統(tǒng)OFDM 調(diào)制方式，在傳輸系統(tǒng)的有效性、可靠性都受損失的缺陷，發(fā)明了基于PN 序列擴頻技術(shù)的高保護同步傳輸技術(shù)和巧妙利用OFDM 保護間隔的填充技術(shù)，同時提高了傳輸系統(tǒng)的頻譜利用效率和抗噪聲干擾性能。針對地面數(shù)字電視廣播現(xiàn)有傳輸標(biāo)準(zhǔn)的信道估計迭代過程較長的不足，發(fā)明了新的TDS-OFDM 信道估計技術(shù)，提高了系統(tǒng)移動接收性能。針對采用多載波COFDM技術(shù)的歐標(biāo)
DVB-T比采用單載波8VSB的美標(biāo)ATSC系統(tǒng)誤碼門限差的現(xiàn)實，發(fā)明了一種新的糾錯編解碼（FEC）技術(shù)，成功地避開了國外專利保護，獲得了比ATSC 更好的系統(tǒng)誤碼性能。針對其他標(biāo)準(zhǔn)無法支持雙向互動、互聯(lián)網(wǎng)擴展等問題，進行了支持互連網(wǎng)的擴展設(shè)計，以便適應(yīng)未來信息的數(shù)字化、多樣化和多媒體化拓展，在現(xiàn)有數(shù)字電視無線廣播基礎(chǔ)上可進一步擴展互連網(wǎng)業(yè)務(wù)、組播、點播、導(dǎo)呼等增值業(yè)務(wù),甚至進而拓展視頻、數(shù)據(jù)和語音等綜合、交互、移動、便攜。針對數(shù)字視音頻產(chǎn)業(yè)已有的成果，DMB-T 設(shè)計了靈活的接口方案，支持國際上通用的MPEG2-TS 流數(shù)據(jù)格式，可以支持任何類型的視頻壓縮和數(shù)據(jù)格式，如MPEG-2、MPEG-4 等。
DMB-T 還采用了不同于已有數(shù)字電視技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的與自然時間同步的分層復(fù)幀結(jié)構(gòu)，來支持單頻網(wǎng)。單頻網(wǎng)不但能夠更好的支持移動數(shù)字電視服務(wù)，而且能夠解決由單個發(fā)射機無法覆蓋的盲區(qū)問題。
圖1 DMB-T 系統(tǒng)的發(fā)射機原理框圖
2.3 DMB-T 有什么技術(shù)特點和優(yōu)勢？
DMB-T 在最早的測試中就表現(xiàn)出比現(xiàn)有任何地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)都好得多的性能和特點，這些優(yōu)勢在各種實驗室測試和場地試驗中都得到充分的證實，主要包括：
（1）DMB-T 提供更大的有效載荷。采用保護間隔PN 填充技術(shù)，無需象歐洲D(zhuǎn)VB-T 那樣插入過多的導(dǎo)頻信號，使得系統(tǒng)的頻譜利用率比DVB-T 提高10%，從而能夠傳輸更多的有效載荷。
1 （2）比其他方案有更高的接收靈敏度。 DMB-T 比歐洲D(zhuǎn)VB-T 系統(tǒng)的信噪比門限有超過10％的提高，接收靈敏度大大提高。
2 （3）能夠在高速移動狀態(tài)下接收。采用時域的快速信道估計技術(shù)，使系統(tǒng)同步和信道估計時間由其他標(biāo)準(zhǔn)的約200ms和1ms分別降低到2ms和0.6ms左右。
3 （4）更好地單頻網(wǎng)支持。與絕對時間同步的幀結(jié)構(gòu)，使其單頻網(wǎng)同步設(shè)備比DVB-T 的同類設(shè)備更易實現(xiàn)，同時可在更大范圍內(nèi)支持移動接收單頻網(wǎng)。
4 （5）更強的功能擴展。每一個長度500μS 信息數(shù)據(jù)的信號幀設(shè)定了獨特地址的幀頭，可以方便數(shù)據(jù)信息的識別和分離，以融合多業(yè)務(wù)廣播；快速同步和可識別信號幀及與絕對時間同步的復(fù)幀結(jié)構(gòu)，可以支持雙向互動系統(tǒng)；方便設(shè)置自動喚醒功能達到節(jié)電目的，這可以支持便攜接收。
2.4 DMB-T 技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)情況怎么樣？
DMB-T 方案是根據(jù)自己的原創(chuàng)性發(fā)明專利和結(jié)構(gòu)性的系統(tǒng)創(chuàng)新有機整合而成的數(shù)字電視廣播傳輸方案，具有完整的自主知識產(chǎn)權(quán)體系。到目前為止，與DMB-T 方案直接相關(guān)的清華大學(xué)職務(wù)發(fā)明專利40 項。
國家知識產(chǎn)權(quán)局在2002 年經(jīng)過嚴(yán)格專利評估形成的《數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敿夹g(shù)方案專利評估報告》中，給出了清華DMB-T 方案的總體評價：“清華大學(xué)方案不同于目前的任何一種數(shù)字電視的體制。其基礎(chǔ)是通信技術(shù)的 OFDM 技術(shù)、擴頻和同步技術(shù)。采用清華大學(xué)專利申請所支持的方案作為中國的數(shù)字電視的傳輸體制，所面臨的專利付費的形勢是樂觀的，另一方面，清華大學(xué)方案在一定程度上會形成阻擋外國產(chǎn)品進入中國的壁壘，這種壁壘的作用還要取決于配合該方案的后續(xù)配套申請和實現(xiàn)技術(shù)的數(shù)量和質(zhì)量。”
2.5 DMB-T 和歐洲的DVB-T 相比有什么優(yōu)勢？
眾所周知，歐洲的DVB-T 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議支持室內(nèi)固定接收，同時也支持單頻網(wǎng)。歐洲D(zhuǎn)VB 組織在考慮便攜接收的需求時，又增加了4K-OFDM 模式以支持移動接收的DVB-M 標(biāo)準(zhǔn)，和增加支持互動服務(wù)（與電信網(wǎng)接口）的DVB-X 標(biāo)準(zhǔn)；最近大力提倡和試驗的增加支持手持終端（具有省電功能）的DVB-H 標(biāo)準(zhǔn)。
從功能上總體來看，清華大學(xué)的DMB-T 系統(tǒng)實際上已經(jīng)包括了歐洲的DVB-T 和DVB-H，用一個簡單的式子表示就是：DMB-T ＝ DVB-T ＋ DVB-H
其中：DMB-T 表示清華大學(xué)的地面數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)；
DVB-T 表示歐洲的地面數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)；
DVB-H 表示具有支持手持終端（具有省電功能）的DVB-H 標(biāo)準(zhǔn)。
表1 DMB-T 和DVB-T 系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)比較
DMB-T(4K) QPSK
DVB-T(2K) QPSK
DMB-T(4K) 64QAM
DVB-T(8K) 64QAM
保護間隔
55.56 µs(1/9)
56 µs(1/4)
55.56 µs(1/9)
56 µs(1/16)
傳輸速率
5.414 Mbps
4.97 Mbps
24.365 Mbps
23.42 Mbps
頻譜利用率
0.68 bps/Hz
0.62 bps/Hz
3.1 bps/Hz
2.9 bps/Hz
C/N 門限（AWGN）
2 dB
4.7 dB
18.6 dB
18.6 dB
接收靈敏度
-97.1 dBm
-87.1 dBm
-81.0 dBm
-78.6 dBm
多徑干擾均值/方差
4.19 dB / 1.25
7.65 dB / 2.74
22.38 dB / 2.74
24.86 dB / 12.43
信號截獲時間
約5ms
約100ms
約5ms
約100ms
說明：1）多徑干擾測試模型共采用：中國廣電10 個（1-10）和巴西5 個（A、B、C、D、E）2）表格中的數(shù)據(jù)是在 MPEG 碼流誤碼率為 3×10-6 時的信噪比 SNR
2.6 DMB-T 是否兼容MPEG-4、AVS、IP 等格式？支持16:9 格式嗎？
DMB-T 系統(tǒng)是一個完整透明的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，支持所有傳輸格式為MPEG2-TS 流的數(shù)據(jù)碼流。不管什么樣的數(shù)據(jù)，例如MPEG-1、MPEG-2、中國的AVS 、MPEG-4 、H.264、IP 數(shù)據(jù)、Windows Media 9 等格式的數(shù)據(jù)碼流，只要打包成該格式的碼流都可以經(jīng)過DMB-T 傳輸系統(tǒng)進行傳送。當(dāng)然也包括16:9 等各種顯示格式的信源數(shù)據(jù)流。
文章標(biāo)簽:
DMB-T正交頻分復(fù)用數(shù)字電視地面廣播DVB-T文章出處:清華大學(xué)
