增加發(fā)射容量以應(yīng)對下一代數(shù)字地面廣播的需要

張強

日本NHK以美國ATSC的標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，在2003年開始嘗試商業(yè)化的地面數(shù)字廣播的運行?？紤]到今后超高清點時發(fā)展的大容量的信息服務(wù)的需要，開始研發(fā)大容量的數(shù)字發(fā)射技術(shù)以適應(yīng)下一代數(shù)字地面廣播的需要。日本使用了超多層的OFDM的框架和雙極性的MIMO技術(shù)運用在調(diào)制和解調(diào)制設(shè)備構(gòu)成高容量的傳輸系統(tǒng)。

目前電視已經(jīng)發(fā)展到HDTV的高清時代，但是對于到達(dá)2020年的下一代的電視來說是超高清的電視要求，視頻圖像其分辨率達(dá)到4000線，像素是目前HDTV高清標(biāo)準(zhǔn)的16倍，音頻也從5。1聲道的高清環(huán)繞要求發(fā)展為22。2聲道的立體空間音頻。超高清將在10年左右時間運用于多種范圍，如廣播電視，電影，教育等等。為了適用超高清的電視廣播需要就要研究超大容量的傳輸技術(shù)來適用新的數(shù)字地面廣播的技術(shù)需求。

表中:超高清最少是以100英寸以上的屏幕，屏幕高度為120公分左右，觀看距離為90公分 。 三星UA32D4000N的高清電視，46.3公分，外觀尺寸，1.8到2.5米。

針對這樣的電視要求，在無線數(shù)字傳輸中日本NHK在使用超多層OFDM和雙極性MIMO技術(shù)使單個頻道的傳輸容量可以達(dá)到60Mbps。OFDM是我們所熟知的數(shù)字地面的傳輸技術(shù)，在數(shù)字廣播中目前采用64QAM的載波調(diào)制，6比特/字節(jié)，使用超多層OFDM是將載波調(diào)制提升到1024QAM，10比特/字節(jié)。

使用超多層OFDM就解決了在單個頻道的6M帶寬上傳輸60M字節(jié)數(shù)據(jù)的問題，而雙極性MIMO技術(shù)可以用于解決發(fā)射調(diào)制信號和接收解調(diào)的問題，雙極性MIMO技術(shù)是從水平和垂直兩個方向極來同時發(fā)射或接收信號，這個接收是完全分開的，然后再聯(lián)合處理調(diào)制或者解調(diào)信號，是對雙極化波進(jìn)行發(fā)射和接收，其天線采用8振子的水平和垂直天線。

在NHK的實際測試中是使用了4套H.264編碼的節(jié)目進(jìn)行傳送，每套可以有15Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，足夠支持目前所預(yù)計的超高清的要求。在誤碼率的測試結(jié)果中分別列出了IF中頻，RF射頻，場的水平，垂直極性的誤碼率情況，以及聯(lián)合雙極性同時工作的合成誤碼參數(shù)。

根據(jù)NHK關(guān)于地面廣播在2010年給ATSC的報告，我們可以看到電視的發(fā)展從高清到超高清的發(fā)展速度是飛速的，從黑白電視，從模擬電視到數(shù)字電視，數(shù)字電視到高清電視的發(fā)展是指數(shù)形態(tài)的發(fā)展，超高清或者還不明晰的下一代電視可能在2020年就要來到，而數(shù)字地面廣播如何適應(yīng)電視發(fā)展帶來的高容量的要求也成為目前中國地面電視發(fā)展的一個重要環(huán)節(jié)。

中國的地面廣播目前還在模擬信號的階段，在過渡到數(shù)字地面廣播的時候電視技術(shù)卻已經(jīng)從高清到超高清了。

中國數(shù)字地面廣播是采用AVS自主編碼技術(shù)，基本是和MPEG2在一個基礎(chǔ)上，而傳輸發(fā)射和接收使用的也是QAM 技術(shù)，是中國的DTMB標(biāo)準(zhǔn)， 是采用時域同步的正交頻分復(fù)用調(diào)制方式(TDS-OFDM)。目前是32QAM為主，可以在6~8M帶寬上傳輸6~8套標(biāo)清數(shù)字節(jié)目或1~2套高清數(shù)字節(jié)目，目前央視，上海等實際都是16QAM 的，中國標(biāo)準(zhǔn)是要求在64QAM，也只到達(dá)高清的要求。

按照國家計劃是在2015年結(jié)束模擬信號播出，CCTV—中央電視臺已經(jīng)開始高清的地面電視廣播了。這個相對于目前日本，美國，歐洲的電視發(fā)展特別是大容量數(shù)據(jù)信息的電視研究有很大的差距，如何盡快研制出符合地面廣播發(fā)展需求的大容量的傳輸系統(tǒng)已經(jīng)成為目前地面數(shù)字傳輸技術(shù)發(fā)展的主要問題。