广播电视无线传输技术的现状

广播电视无线传输技术的现状与新技术应用甘肃省广播电影电视总台无线传输中心刘继光一、广播电视无线传输技术的现状1、广播电视发展历史广播发展史：形式：有线广播无线广播：中波、短波、调频应用技术：已调波放大、栅调、屏调、多重调制（屏帘同调等）、脉宽调制PDM、脉冲阶梯调制PSM、数字调制DAM、中波和调频同步广播、数字音频DAB等•电视发展史：电视应用技术（模拟）•多制式共存：PAL正交平衡调幅逐行倒相制——Phase-AlternativeLine中国、德国、英国和其它一些西北欧国家采用这种制式。这种制式帧速率为25fps，每帧625行312线，标准分辨率为720×576。•NTSC正交平衡调幅制——NationalTelevisionSystemsCommittee美国、加拿大和日本等。这种制式的帧速率为29.97fps（帧/秒），每帧525行262线，标准分辨率为720×480。•SECAM行轮换调频制——SequentialColeurAvecMemoire，简称SECAM制。采用这种制式的有法国、前苏联和东欧一些国家。这种制式帧速率为25fps，每帧625行312线，标准分辨率为720×576。电视应用技术（数字）2、广播电视无线传输现状•卫星广播-----采用DVB-S2技术标准已全部实现数字化•中短波广播----广泛采用了PDM、PSM、DAM技术，采用了数字电路技术，故态化。但仍是模拟广播。•调频广播----大量采用数字电路技术，调频同步广播在东部已广泛开始。美国等实验HDRAIO•电视---大量发射机仍采用PAL-D形式进行覆盖，如西新工程、中央和省台节目无线覆盖工程等。地面数字电视已结束实验和进入应用阶段，地面高清开始试验广播。二、电视数字化数字电视广播传输标准1、卫星DVB-S2、有线电视DVB-C（行业标准）3、地面数字电视•美国的ATSC8-VSB•欧洲的DVB-TCOFDM•日本的ISDB-TBST-OFDM•上海交大ADTB-T•清华DMB-T•名词解释•多载波、单载波•COFDM•SPI，ASI接口；•多径干扰，多普勒频移；•数据载波星座：QPSK、16QAM、64QAM•外编码、外交织、内编码、内交织；•保护间隔；载波数（IFFT大小）•SFN、MFN；•名词解释•信源、信源编码；MPEG-2•信道、信道编码；-T、-C、-S；•有效带宽：2K：7.608258MHz8K：7.611607MHz•载波间隔：2K：4.464kHz(896uS)8K：1.116kHz(224uS)三、数字地面电视四、移动多媒体广播（手机电视）五、直播卫星数字电视卫星直播业务正在全球各地，特别是英美等国家和地区蓬勃发展。随着交互式电视、本地频道、高清电视、多媒体业务的大量推出，以及新一代高功率、全Ka波段的高清电视直播卫星的发射，直播卫星正不断提升在市场上的竞争力，并迎来高清电视及多媒体应用的时代。中国广播电视数字化进程主要实施“三步走”战略。第一步是目前正在进行的有线电视数字化。第二步是开展数字卫星直播业务，开始地面数字电视试验。第三步是全面推广地面数字电视。直播卫星业务开展情况•目前已有北美洲、南美洲、欧洲、亚洲、大洋洲、非洲的30多个国家和地区开展了卫星直播业务•我国去年已成功发射第一颗直播卫星，目前正式运营48套免费节目美国•美国两大直播卫星电视运营商DirecTV和Echostar通过自有和租借的23颗直播卫星（DirecTV9颗，Echostar14颗），能够为用户提供千余套数字电视节目。截至2006年9月，DirecTV和Echostar分别有签约用户1568万和1276万，合计2844万，基本已经占到美国电视用户总数的25.3%。两家公司仅在2006年第三季度的净收入就分别高达3.7亿美元和1.4亿美元。英国日本•英国最大的卫星直播电视运营商BSkyB已有用户817.6万。BSkyB除了能够提供同样精彩的标清和高清数字电视外，还积极与BT、Vodafone、Orange等通信运营商合作，推出了一些美国同行没有的业务，例如SkyAnytime、RemoteRecord和SkyTalk。•日本的SkyPerfecTV到2006年11月底已经有直播卫星用户412.67万关于直播卫星运营模式的设想•我国采用的空间段和地面段分别运营的方案与欧洲和日本的模式基本一致。空间段公司的收入主要来自于出租转发器，而地面段公司直接面向终端用户，它的运营情况将决定直播卫星市场的发展前景。结合我国通信和体育文化等产业的发展趋势，我们认为地面段公司可将自己定位为平台和内容提供商。除做好提高广播电视覆盖率和推广数字电视外，还要加强与各电视台、影视发行制作公司、体育比赛和文艺演出转播权拥有者，以及提供视听内容的网站的合作，整合和丰富节目资源；同时积极开展与各电信运营商和因特网接入服务提供商的合作，拓展直播卫星节目的传播途径和受众对象；还要积极开发定位明确、资费合理的各种新业务，与接收机厂商合作开发能拓展新业务的接收机终端并做好客户服务直播卫星业务设想•1.普通业务•（1）基本广播电视业务直播卫星的首要作用是提高我国电视广播覆盖率，提高节目收视质量，解决我国边远和农村地区群众收看电视难的问题。•（2）卫星数字音频广播移动接收业务•（3）标准清晰度数字电视•2.高端业务（1）高清晰度数字电视（2）互动电视、数字电视录像和付费点播（3）商业用户服务•3.可进一步拓展的业务（1）交通工具的移动接收（2）与有线电视和地面广播共享节目（3）与第三代移动通信网络和因特网的融合业务4.客户服务也是一种业务带内同频数字声音广播系统FMIBOCHD-radio概述在广播数字化进程中，人们进行了多种尝试。其一就是调频带内同频道（FMIBOC---InBandOnChannel）。该系统主要在现有节目的同频带内实现数字同播，这无疑成为模拟向数字过渡的优选方案。DAB发展现状•1）Eureka-147由欧洲共同体研究的宽带数字声音广播系统。该系统所占带宽为1.5MHz，利用同一载波传送多套节目。音频编码采用MPEG-1LayerⅡ，信道编码采用可删除卷积编码以实现对重要性不同的数据使用不同的保护级别；采用OFDM调制和频率、时间交织、可保证在移动、便携和固定条件下的接收质量；系统既可传送音频也可传送高速率数据；可组成单频网，从而大大节省频率资源。DAB发展现状•2）IBOC这是由美国研究的“带内同频（InBandOnChannel，IBOC）”数字声音广播系统，它利用目前使用的调幅或调频广播电台，将数字信号放在与模拟信号相同的频带内或相邻的频带内，实现中波AM和超短波FM的数字化，一个载波频率只传送一套节目。最大特点是，不改变原来广播电台的工作频率和广播业务，不需要新的频谱分配，模拟和数字可以同时广播若干年，容易实现模拟到数字的转变。两种方案的音频编码采用MPEGAAC，另外一种采用Lucent自行研究的EPAC；传输技术采用OFDM。DAB发展现状•3）Worldspace它的目标是建立非洲、南美和亚洲的卫星广播系统，目前正在测试，不久将进入商业使用，该系统采用QPSK调制和卷积编码与块编码结合的连续信道编码，音频编码采用MPEGLayerⅢ。DAB发展现状•4）DRM它的目的是发展长、中、短波（30MHz以下）数字音频广播，为了满足不同的运行条件，可以选用不同的传输模式。每一种传输模式用信号带宽相关参数和传输效率相关参数定义。IBOC技术特点•1）FMIBOC系统无需新的频率分配，新数字系统将于现行模拟广播兼容，在现有的FM频段内施行，因而大大节省了宝贵的频率资源。•2）FMIBOC系统将提高声音保真度。它能提供接近CD质量的声音，满足了听众对音乐质量的要求。•3）FMIBOC采用OFDM调制技术，可以适应固定、便携和移动接收的环境，具有抗频率选择性衰落和时间选择性衰落的能力，鲁棒性好。IBOC技术特点•4）FMIBOC系统无需新的频率配置，也无需新的频率分配规划，对于广播电台来说数字化改造的耗资相对较少，因此在施行新数字声音广播服务时，这将明显减少管理机构的管理压力。•5）FMIBOC系统对现有的调频广播电台提供了一个逐步数字化的升级改造方案，提高了原有广播电台的业务容量并且使其具有一定的灵活性。在过渡期内，模拟广播和数字广播同播，这不仅减小了广播数字化过程带来的冲击，并且使得听众可以很快从数字音频广播中获得益处。IBOC技术特点•6）FMIBOC系统将不会破坏现有FM电台经济完整性。每个现有广播电台均可在相同或更大的服务区域将现有频率波段升级到数字化。因此，也保留了广播台所拥有的听众市场。•7）FMIBOC系统采用数字电路实现，将可以采用低成本的数字接收机。用于模拟声音广播接收机的大多数组件，仍可用于数字声音广播接收机。IBOC广播实现的可行性•就我国目前的FM广播的发展状况而言，IBOC方案具有非常适合于我们国情的特点，有着广阔的应用前景。•第一、我国幅员辽阔，城市距离较远，而在FM波段，电波直线传播，接收范围有限，因而造成在具体的一个地方的FM电台相对较少，电台的频点距离相对较远，因而给FMIBOC技术的可靠应用提供了很好的条件，而且大量的空置的频点给实验测试提供了便利的条件。•第二、我国的频谱资源紧张，管理部门很难批准一个单独的频段给一个新兴的、市场尚不成熟的无线应用业务，这将给数字音频广播技术的实验、推广和普及带来很大阻力，而IBOC技术不用占用新的频谱资源，在政策层面上为数字音频广播的推广扫清了障碍。IBOC广播实现的可行性•第三、我国属于发展中国家，国民的消费能力有限，对新技术推广带来的成本要求较严，相对旧有技术，若非在所能享受到的服务上有极大的提高，较高造价的产品的市场推广将步履维艰，困难重重，而FMIBOC系统相对低廉的接收机和相对较小的电台改造成本为其发展注入了活力。•第四、FMIBOC技术的可实现模拟广播到数字广播的平滑过渡的特点给电台、听众、市场甚至技术本身以相当的时间和机会去发展壮大成熟，使得该技术有着很顽强的生命力。•第五、在我国当前的数字音频广播的制式尚未最后确定，具体的数字声音广播业务也尚未开展的情况下，FMIBOC提供了一个相对较宽的信道可用来传送数据量较大的数据广播业务，有着广阔的应用前景。技术方案实现在IBOC方案技术实现的试验阶段，可采用软件无线电的设计思想：构造一个具有开放性，标准化，模块化的通用硬件平台，将各种功能，如工作频段、调制解调方式、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来完成，并使宽带A/D和D/A转换器尽可能靠近天线，以研制出具有高灵活性，开放性的新一代无线通信系统。TMS320DRI250功能框图FMIBOC数字声音广播系统•IBOC数字声音广播系统的分层模型IBOC系统采用基于开放系统互联参考模型ISOOSI（InternationalStandardsOrganizationOpenSystemsInterconnection）标准的分层模式，IBOC系统的协议层实际上共分为5层，分别为：物理层、数据链路层、传输层、编码层和应用层IBOC系统的数字节目业务类型•FMIBOC支持几种不同的数字节目业务，其中包括主节目业务MPS（MainProgramService）、电台信息业务SIS（StationInformationService）、高级应用业务AAS（AdvancedApplicationService）。IBOC频谱及波形•在FMIBOC系统中，共有三种基本的数字广播方式•1、混合方式Hybrid、•2、增强型混合方式ExtendedHybrid、•3、全数字方式AllDigital。•这三种广播方式中的数字信号均采用正交频分复用OFDMFMOFDM波形•正交交叠子载波•长符号时间改善了抗多经衰落•COFDM抗选择性衰落和非均匀性干扰•固有的灵活性NOFDM子载波模拟主信号NOFDM子载波混合方式Hybrid的频谱Hybrid（混合方式）ExtendedHybrid（