TDMB—數(shù)字地面電視技術(shù)

黃順超，蘇德輝

（韶關(guān)市廣播電視臺微波中心，韶關(guān) 512026）

0 引言

眾所周知，模擬電視圖像信號的產(chǎn)生、處理、傳輸?shù)綇?fù)原的整個過程基本上都是在模擬制式下完成的，它的特點是采用時間軸取樣，每一幀在垂直方向取樣，以殘留邊帶幅度調(diào)制方式傳送電視圖像信號。為了避開人眼對圖像重現(xiàn)的敏感頻率，同時降低頻帶寬度，我們又將一幀圖像分奇、偶兩場進(jìn)行掃描，使傳統(tǒng)的模擬電視易受干擾、存在閃爍、重影、亮色互串等問題得到改善。隨著網(wǎng)絡(luò)、通信數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字電視廣播取代模擬電視廣播已經(jīng)是當(dāng)下的發(fā)展趨勢，地面數(shù)字電視廣播也正是在這種科學(xué)技術(shù)變革中產(chǎn)生和發(fā)展起來的。

2006年推出了我國數(shù)字電視地面標(biāo)準(zhǔn)DTMB，2011年12月國際電信聯(lián)盟將我國的（DTMB）標(biāo)準(zhǔn)納入其中，國標(biāo)（DTMB）出現(xiàn)前，已有美國高級電視系統(tǒng)委員會（ATSC），歐洲數(shù)字視頻地面廣播（DVB-T）和日本地面綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播（ISDB-T）三個國際電信聯(lián)盟批準(zhǔn)的地面電視廣播傳輸?shù)膰H標(biāo)準(zhǔn)。國標(biāo)DTMB 以時域正交頻分復(fù)用TDS-OFDM 調(diào)制為核心技術(shù)，擁有了自有的知識產(chǎn)權(quán)體系，具有明顯的綜合技術(shù)優(yōu)勢和自己鮮明的技術(shù)特點。功能上優(yōu)良的可擴展性可滿足我國地面數(shù)字傳輸要求。在許多的通信工程應(yīng)用和實驗中都證明了該方案和現(xiàn)有的模擬電視傳輸頻道制式兼容，而且支持移動和便攜式終端。

國標(biāo)（DTMB）采用了（BCH）碼和低密度奇偶校驗（LDPC）碼級聯(lián)的形式，由于（LDPC）碼優(yōu)越的性能，國標(biāo)（DTMB）在抗干擾等方面具有非常好的性能。采用了正交頻分復(fù)用（TDS-OFDM）獨特的調(diào)制技術(shù)，在同步性能上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)（CP-OFDM）系統(tǒng)，而且優(yōu)于采用訓(xùn)練序列代替循環(huán)前級，接收機可以通過訓(xùn)練序列進(jìn)行信道估計，從而可以節(jié)省傳統(tǒng)（CP-OFDM）系統(tǒng)中的領(lǐng)域?qū)ьl，提高了頻譜的利用率。

1 信道編碼和調(diào)制

（1）信號源的編碼目的就是使信號源減少冗余，更加經(jīng)濟高效地傳輸，壓縮技術(shù)是最常見的應(yīng)用方式，相應(yīng)地為了對抗信道中的噪聲和衰減，提高抗干擾及糾錯能力就采用信道編碼技術(shù)和人為增加冗余（如校驗碼等）來實現(xiàn)。

（2）BCH 碼是糾錯碼中研究的比較多的一種編碼方式。是用于校正多個隨機錯誤模式的多級、循環(huán)、錯誤校正。變長數(shù)字編碼，也可以用于質(zhì)數(shù)級或者質(zhì)數(shù)的冪級的多級相移鍵控。（BCH）碼使用有限域上的域論和多項式檢測錯誤，我們可以搭建一個檢測多樣式，這樣接收端就可以檢測有否錯誤產(chǎn)生。

（3）LDPC 的低密度奇偶校正碼，是通過校驗矩陣定義的一類線性碼，為了使譯碼可行，碼長較長的時候要校正矩陣滿足“稀疏性”，即校驗，矩陣中1的密度較低，也就是要求校正矩陣中1的個數(shù)遠(yuǎn)小于個數(shù)，碼長越長，密度就要求越低。

（4）DTMB 運用了偽噪聲序列即（PN）序列填充時域，同步正交頻分復(fù)用（TDS-OFDM）的調(diào)制技術(shù)，這種獨有的先進(jìn)技術(shù)將信號在時域與頻域在傳輸中有機的結(jié)合起來，在頻域中傳輸有效載荷，時域則采用擴頻技術(shù)傳輸控制信號進(jìn)行同步與信道估計，以實現(xiàn)穩(wěn)健的同步跟蹤性能。

2 國標(biāo)（DTMB）的技術(shù)優(yōu)勢

要實現(xiàn)地面數(shù)字電視廣播，首先要有足夠高的傳輸碼率，其次要實現(xiàn)與模擬電視節(jié)目同播，更為重要的是要能夠移動接收和方便接收，并可有多業(yè)務(wù)的擴展功能。

（1）抗多徑干擾能力強。地面數(shù)字電視傳輸中一個較大的問題就是多徑干擾問題（即模擬電視中的重影問題）。（DTMB）通過信道的編碼，正交頻分的復(fù)用等措施，有效地解決了地面數(shù)字電視傳播中的多徑干擾問題，由于傳統(tǒng)的（OFDM）保護間隔長度要求必須大于多徑干擾的延時長度，而國標(biāo)（DTMB）的（TDS-OFDM）技術(shù)是把幾個（OFDM）幀的（PN）序列聯(lián)合處理，從而使得抗多徑干擾的延時長度不受間隔長度的限制。

（2）頻譜效率高。歐洲（DVB-TC-OFDM）技術(shù)將約10%的子載波傳輸用于同步、信道估計和導(dǎo)頻信號，還同時存在循環(huán)前綴的保護間隔，而我國（TDS-OFDM）技術(shù)把時間的保護間隔同時用于信道估計和導(dǎo)頻信號，因此我國的（DTMB）的頻譜效率比歐洲標(biāo)準(zhǔn)（DVB-T）的系統(tǒng)提高約10%。

（3）信道估計性能好。在（AWGN）信道下，我國的（TDS-OFDM）技術(shù)用于信道估計的（PN）序列的擴頻增益大約有20dB，同時不存在（C-OFDM）作信道估計時的插值誤差。因此（TDS-OFDM）的信道估計性能明顯好于（C-OFDM）。

（4）適于移動接收技術(shù)特點。與有線電視廣播和衛(wèi)星電視廣播相比，地面數(shù)字電視信號可根據(jù)需求不同，除可支持固定接收外，還可以支持便攜接收和車載移動接收，這也是我國地面數(shù)字電視廣播所獨具的應(yīng)用。

3 韶關(guān)廣播電視地面數(shù)字電視無線覆蓋建設(shè)情況

廣東省韶關(guān)市廣播電視臺地面數(shù)字無線覆蓋自2010年自開始啟動，先后在市屬帽子峰發(fā)射臺、大崗山發(fā)射臺完成了中央、省地面數(shù)字同步覆蓋網(wǎng)的搭建，2015年韶關(guān)市廣播電視臺微波中心大崗山發(fā)射臺完成了廣東農(nóng)村廣播電視無線覆蓋地面數(shù)字電視的建設(shè)，現(xiàn)發(fā)射頻率43CH，內(nèi)含（廣東珠江、廣東新聞、廣東體育、廣東科教、韶關(guān)綜合和韶關(guān)公共）等6套電視節(jié)目。以下是韶關(guān)市廣播電視臺微波中心大崗山發(fā)射臺地面數(shù)字電視系統(tǒng)簡要介紹：

6套節(jié)目經(jīng)過微波機房前端系統(tǒng)（接收、解碼、復(fù)用）處理后，通過光纖傳輸?shù)桨l(fā)射機房，機房前端合路光端機（10K603）首先接收解調(diào)輸出復(fù)用后的ASI 信號，然后送入數(shù)碼視訊EMR 綜合處理平臺，經(jīng)過統(tǒng)計復(fù)用，轉(zhuǎn)碼，形成符合DTMB 標(biāo)準(zhǔn)的TS 數(shù)字信號（PMS 流）送入ASI 分配器（HS8110）。經(jīng)過分配器一路（碼流監(jiān)測儀，千兆交換機，多畫面服務(wù)器）作信源監(jiān)視，另一路送入ASI 切換器（HS8222）作發(fā)射機信源，輸出的ASI 信號送入數(shù)字電視發(fā)射機（凱騰1kW）主備數(shù)字激勵器進(jìn)行信號處理，編碼，調(diào)制，數(shù)字頻率合成后，輸出可調(diào)的射頻調(diào)制信號，再由分配單元將信號分為3路，分別去推動3個相同的400W 數(shù)字功放，放大后的3路射頻功率信號經(jīng)三路功率合成器合成后經(jīng)定向耦合器和帶通濾波器送到發(fā)射天線（CH43和原臺內(nèi)CH24通過一套5KW 數(shù)字雙工器共用一副天饋線系統(tǒng)），從而完成無線發(fā)射覆蓋。

圖1 韶關(guān)廣播電視臺微波中心省節(jié)目地面數(shù)字電視發(fā)射播出流程

4 結(jié)束語

根據(jù)廣電總局地面數(shù)字無線覆蓋規(guī)劃，2020年底將全面關(guān)閉地面模擬廣播電視。（TDMB）地面數(shù)字電視技術(shù)優(yōu)勢眾多，能夠滿足當(dāng)前廣播電視用戶日益提高的使用要求，本文就我國TDMB 國標(biāo)技術(shù)特點和優(yōu)勢做了簡要的闡述。國家已于2015年開始分兩期實施中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程，以實現(xiàn)12套中央電視節(jié)目在全國的數(shù)字化覆蓋，中央人民廣播電臺3套節(jié)目地級市數(shù)字化覆蓋。各省市也根據(jù)廣播電視公共服務(wù)要求有效開展地面數(shù)字電視無線覆蓋工作的推進(jìn)和實施。