开发数字电视地面广播的思路

湖北龟山广播电视发射台　袁从年　

    内容提要：本文根据数字电视地面广播（DTTB）在国内外发展和应用情况，从时机、标准、方案、实施、目标等方面，阐述了自身开发DTTB的思路。
    关 键 词：DTTB DVB-T DMB-T、COFDM 开发 运作 思路
    作为数字电视三大传播方式之一的数字电视地面广播（DTTB：Digital Television Terrestrial Broadcasting ），由于地面信道状况复杂，在应用需求上又要求实现移动和便携接收的功能 ，使整个技术系统的要求最高。DTTB具备无线数字系统所共有的优点；较之卫星接收，有实现容易、价格低廉的特点；较之有线接收，不易受城市施工建设、自然灾害、战争等因素造成的断网影响；完善的DTTB系统所具备的蜂窝单频网功能，不仅提高了频谱的利用率，而且可应用与宽带无线接入市场；而移动和便携的独特优势使该系统能满足现代信息社会“信息到人”的要求，即实现5个W（WHO WHEN WHERE WHICH WHAT），也就是无论何人何时在何地均能任意获取他想得到的信息。因此，DTTB有着具有巨大的社会需求和市场商机。开发DTTB系统，对于我们无线发射台来说，是摆脱低迷、发展事业、走向辉煌的机遇。
    早在2001年8月，局总工罗其伟同志就在有关会议上将我省DTTB的开发工作方针定位为“跟踪政策、尽快启动、储备技术、分步实施、走在前列”。2001年底，我台组成专班对DTTB进行跟踪和调研，并曾提出了开发技术方案和实施方案，后因技术方案所选频点覆盖状况、试播频点的确定、国家标准的确定、所寻合作方资金问题等方面的原因，未能付诸实施。
然而，我们一直没有停止对DTTB的开发步伐，先后五次到清华大学数字电视传播技术研究中心和总局科技司了解国家关于DTTB的政策和进程，并积极申请试播频点，寻求新的合作伙伴，酝酿与时俱进的开发方案。根据目前国内外DTTB的发展状况和对形势的分析，就开发DTTB的时机选择、标准选择、实施步骤、技术方案、运作模式等方面，我们形成了新的思路。总的思路是：立足移动用户，实行产业化运作，全面储备技术，大力培育市场，争取滚动发展。

    1．时机的选择
    尽快启动 DTTB项目，时不我待。其主要考虑是：
    1.1 国内DTTB发展迅猛
    1.1.1 上海DTTB的开发运作情况
    2000年国家计委宣布在上海、北京和深圳三个城市进行 DTTB试验。 作为三个 DTTB试验城市之一的上海，通过三年来的试验工作，积累了大量经验。2002年9月，首先在国内开展DTTB的商业化运作。上海东方明珠股份有限公司、上海文广集团、上海文广新闻传媒集团、上海电视台、上海广播科研所共同发起组成上海东方明珠移动多媒体有限公司，注册资金5000万元，进行上海DTTB的开发运作。
    上海DTTB系统采用的是欧洲的DVB-T标准，以明珠塔为中心发射台（2.5KW，实际使用1.8KW），东、西、南三个方向建立三个功率分别为500W、1000W、1000W的发射台，组成一个单频网（SFN），播出一套标清数字电视节目。覆盖的范围为上海市区90%及以明珠塔为中心、半径为40--50公里的郊区空旷地区，在车速为180公里情况下，通过DVB-T的机顶盒能够稳定移动接收。主发射站采用进口发射机，基站采用国产发射机，机顶盒主要使用新加坡和台湾的产品。
    公司内部由节目部、广告中心、技术部、行政部、财务部五个部门组成。公司向移动载体（公交车等）提供两台15”液晶电视机和一台DVB-T机顶盒，并向其支付租金，由播出平台播出一批短小精悍的新闻、综艺、娱乐、生活信息、教育（主要栏目有：重大新闻、今日气象、好运挡不住、今日看点、娱乐新闻网、购物街、交通信息速递、今日菜市、财富快车道、惊奇搞笑、热点话题、歌为我狂、移动英语一百句、上海新家、新上海新知识、有空哪里去、小食神、流行秀）等极具吸引力的栏目，提高收视率。目前仅通过插播广告产生效益。截止到目前，已有近1600辆公交车上配备了移动接收的终端设备。据悉，自公司成立以来，已盈利1000多万元。
    1.1.2 国内其它省市启动DTTB的情况
    我国的DTTB的发展呈现快速发展之势。除上海外，广东省的数字电视地面广播（DTTB）已经进入试验阶段；湖南省已经完成了项目考察，草签了项目开发协议，预计八月正式播出。以上三省市都是采用DVB-T标准播出。还有福建、天津、江西、武汉市等地的DTTB项目也已经进入考察阶段，很快会启动。
    DTTB的发展前景已广为国内业内人士所看好。作为中原重镇、九省通衡的湖北省，不能在DTTB这一块处于落后的位置。
    1.2技术储备走在前面
    国家标准出台的时间，不能成为制约启动DTTB的因素，应该适当提前进行技术准备。单从标准问题考虑如果说两年前由于国家DTTB标准出台时间不明朗而启动DTTB显得有些为时过早的话，那么现在应该是启动DTTB的最佳时机了。因为各种权威信息表明我国的DTTB标准出台时间不可能再拖很长时间了。一旦等待国家标准制定后，再启动DTTB，由于从技术参数的确定、设备引进、安装、调试直至酝酿市场运作都需要一定的时间。我们必将失去机遇，使工作陷入被动局面。
    1.3 标准对投资影响不大
    无论采用什么DTTB标准，更换传输标准只需在发射前端更换价格只有20多万元的数字激励器即可，而形成TS流以前的信源编码部分无需更换，其他传输技术设备可以继续使用。使用由厂商按相应要求设计制作的机顶盒只需更换其内部的解码板（300元左右）即可，收发端更换费用也不高。
    2. 标准选择
    2.1 国际上的DTTB标准
    2.1.1美国的ATSC
    ATSC采用的是8-VSB调制系统，是在NTSC 6MHZ频道上开发的，即8电平残留边带调制方式，采用的是具有导频的单载波调制，是现有成熟AM调制技术的发展。抗多径和干扰依赖于复杂的自适应均衡器，不支持移动。
    2.1.2 欧洲的 DVB-T
    欧洲的DVB-T采用的是COFDM（Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing）调制，基于8MHZ带宽，采用编码的正交频分复用技术，属于多载波调制技术，使用1705（2k）或6817（8k）个载波，2K模式支持移动。
    2.1.3 日本的ISDB-T
    日本的ISDB-T是在欧洲DVB-T基础上的改进，采用OFDM载波调制方案可适应6、7、8MHZ带宽，并把频带进行分段传输（Bandwidth Segemented Transmission BST）,对不同的BST采用不同编码类型和调制映射方式（QPSK或QAM等），以满足不同业务的需求。如对传输多媒体文本文件对信道编码的技术要求较低，而对移动视频接收等要求则较高。
    2.1.4 关于OFDM
    移动接收就是要解决动态多径和多普勒频移的问题。由于OFDM调制系统首先是将高码率的串行数据流变成N个低码率的并行数据流，并对N个彼此互不影响（正交）的载波分别进行调制
符号码率的降低实际上是符号周期的增大，使动态多径和多普勒频移造成的码间干扰减小，加上保护间隔的设置，减少了多径对多载波正交特性的影响，使码间干扰进一步减小，从而能很好的支持移动接收。
   2.2 我国的DTTB标准情况
    DTTB 标准涉及的是一个无线系统，我国一直对标准的出台十分重视，强调必须出台具有自主知识产权的DTTB标准，这主要是出于政治、经济等因素的考虑。我国DTTB的制定原则是：
   1)传输信息量要大，支持包括高清电视的多媒体广播服务；
   2)抗干扰能力强，在一般室内环境下可接收；
   3)与现有模拟广播电视频道兼容，并有利于频道规划和模拟向数字过渡；
   4)具有灵活性：
    支持标准高清晰度和高清晰度兼容的电视广播
    支持移动接收设备
    支持便携接收设备
   5)具有可扩展性
   支持包括互联网的交互数据综合业务
   支持广播网络化的发展需要
   最终实现包括节目点播的个性化电视服务由国家计委、信息产业部、广电总局共同主导的我国DTTB标准制定。目前已提交了5套DTTB传输方案，它们是：(1)广电总局广播科学研究院的射频子带分割双载波混合调制系统(CDTB-T)；(2)国家HDTV总体组的高级数字电视广播系统(ADTB-T)，它为混合传输模式的单载波系统；(3)国家HDTV总体组的BDB-T系统，它基于多载波调制技术；(4)成都电子科技大学的同步多载波扩频地面数字电视传输系统(SMCC/COFDM)；
(5)清华大学微波与数字通信国家重点实验室提出的地面数字多媒体电视广播系统(DMB-T)，它采用时域同步正交频分复用调制技术(TDS-OFDM)。
   有关部门对5套标准进行了比较和测试，最新的进展情况是，4月11日测试结果已有定论： “清华方案”、 “DVB-T”、 “总体组方案”依次是测试和接收效果的优劣顺序。据悉国家有意考虑以清华大学提交的方案为主融合其他方案之长，形成我国的DTTB标准。原定于2000年6月出台的国家DTTB标准，因各种原因推迟到今年年底出台。究竟能否按期出台，目前尚不得知。
    2.3 启动DTTB项目的标准选择
    根据各标准的技术特点，我们认为先期启动DTTB，就标准选择问题，可考虑2个方案。
    2.3.1选择DVB-T
    选择DVB-T的考虑是：
    1）使用DVB-T在一个相对固定的系统内（如公交车、的士、商务车等）进行DTTB，国家并未有严格的界定；
    2）DVB-T标准支持移动等功能符合DTTB市场应用的需求；
    3）在频率应用上，DVB-T兼容我国现行的电视广播及接收系统，即使用8MHZ带宽传输，数字电视广播与现行的模拟电视广播同时并存，互不干扰，可逐步完成从模拟电视到数字电视的过渡，且现有包含天馈系统的发射设备可得到充分利用，降低初期的建网成本；
    4）DVB-T是一个十分成熟的技术，在世界范围内的使用比较广泛，因而前端、终端设备性能不仅可靠，而且终端产品的价格低廉，价位几乎等于DVB-C的终端产品的价格，易于市场启动，这一点优于日本的ISDB-T；
    5）根据有关权威部门提供的准确信息，我国的DTTB标准一定是采用多载波的OFDM调制方式，这与DVB-T是相同的。因此，两个标准的SFN（单频网）的基站选点和其它技术参数的选取也近乎是相同的。也就是说，先行启动DVB-T，实际上也就直接找到了符合未来国家DTTB标准建设SFN的各项技术参数。从这个意义上来说，启动DVB-T，是启动符合国家标准的DTTB的前期试验播出。
    6）国家标准出台后，可使用其他频点进行符合国家标准的DTTB试验，让使用DVB-T的DTTB与符合国家标准的DTTB重叠运行一段时间，使通过DVB-T产生的市场盈利进一步支撑符合国家标准的DTTB的发展。
综合以上因素，选用DVT-T启动DTTB是合适的。
    2.3.2 选用尚未成为国家正式标准的“清华方案”
    “清华方案”DMB-T由于有较多自主知识产权，并吸收了国外标准的优点，相关产业又有芯片开发的能力，以其为主的融合方案成为国家标准的可能性很大。采用DMB-T的优点是，系统性能更好，并能更充分保护前期投资，缺点是依然存在政策风险。我们考虑采用DMB-T启动DTTB必须要求有关方面作出如下承诺：
    1)终端产品与DVB-T终端产品的价位相当；
    2)国家标准正式出台后，如存在技术规范差异，承诺免费更换前端数字调
       制器，并对已进入市场的数字终端设备进行免费改造或更新；
    3)前端和终端设备必须在短期内（两、三个月）有产品。
    3. 运作方式
    DTTB系统和服务对象是一个技术含量高、设计面广、有着广阔开发和应用前景的巨大产业链，必须实施产业化运作才有可能促成DTTB快速、良性发展。由于开发DTTB的平台建设及市场启动约需资金2500万元，其中平台建设1000万元，市场启动1500万元。资金来源是快速启动的关键。开发初期可由具备资质、资源的有关单位一起寻求系统内或系统外愿意投资的合作伙伴，共同组建股份公司，进行DTTB开发和产业化运作。
     4. 实施步骤
    实施步骤可按下列流程图进行

成立合资公司

建立运作机构和运转机制

确定技术方案

开通DTTB主站

DTTB SFN 基站设置

市场推广（积累资金）

扩大 SFN覆盖

步入全数字化建设和发展

 

    在技术实现上，首先进行传输与发射的数字化，逐步实现包括摄、录、编、播的全数字化。
   
   3．技术方案框架
    3.1系统方框架图

    由节目部制作的各类节目经数字化压缩编码、复用后，形成TS流上SDH复接设备，经光纤传输至SDH分接下TS流，送至DTTB发射端，用户使用机顶盒或其他数字终端接收。
    3.2 系统技术应用
    标准选择：采用DVB-T或 DMB-T，依平台搭建速度和国家标准出台时间而定。
    信源编码格式：MPEG-2的MP@ML标准清晰度电视格式播出
    传输标准：选择DVB-T或如前所述有条件选择的国内某一标准
    传输主要参数的选择：QPSK调制，卷取率和保护间隔根据实测效果和业务需求选取。初定卷取率2/3，保护间隔1/8。
    3.3 发射系统指标
    3.3.1 主站：
    频率： 现行播出的模拟频道或DTTB试播频道
   功率： 2.5KW（数字功率）
   天线： 增益 13.5db
  极化方式 垂直
  3.3.2 基站
   主站开通后，根据测试及接收效果，设置基站的选点位置及功率参数等。

    4、播出节目
    现行中央或地方可播出电视节目。
    5、实现目标
    按照总体思路进行开发实施，希望能实现这样一个总体目标：
半年完成主体平台建设，一年用于培育市场，一年半以后进入市场发展，通过滚动发展，4年后实现年产值1500万元以上的水平（根据有关测算得到）。