一、數字電視基礎

數字電視（DTV：Digital Television）是指采用數字技術將活動圖像和聲音等信號進行編碼、壓縮等處理，經存儲或實時廣播后，供用戶接收、播放的電視系統。系統的各個環節，包括從演播室節目制作，到傳送、存儲/傳輸，直至接收、顯示等過程都采用數字技術。與傳統的模擬電視相比，數字電視在圖像和聲音質量兩面都有重大改進。
    根據清晰度可分為：標準清晰度數字電視（SDTV：Standard Definition Television）和高清晰度數字電視（HDTV：High Definition Television）。
    近幾年來，市場上常見的數碼電視，盡管在原有模擬電視的個別環節中使用了一些數字信號處理技術如清晰度、降噪、去閃爍等，用來提高和改善模擬彩色電視機的圖像和聲音質量，但從天線接收的信號，都不是真正意義上的數字電視，它與全數字電視信號并不能直接兼容。相反，真正的數字電視則可以接收全數字電視信號，能夠充分發揮數字電視的優越性。

1、數字電視有哪些優勢和特點？

    （1）清晰度高、音頻效果好。由于數字電視全過程采用數字技術，不受節目編輯、傳輸、轉播和接收的影響。SDTV數字電視節目可以達到DVD質量，在觀看HDTV節目時清晰度是目前電視的4倍DMB-TH以上，如35mm電影般清晰。
    （2）頻帶利用率高。原PAL 頻道可播放3到8套標清數字電視。
    （3）抗干擾性能好。解決了模擬電視中的閃爍、重影、亮色互。
串等問題；可以實現城市樓群的高質量接收，移動載體中也可接收到清晰的數字電視節目。
    （4）便于開展各種綜合業務和交互業務（包括因特網業務），有利于構建“三網合一”的信息基礎設施。
    （5）節目的加密處理等應用。

2、數字電視的傳輸媒介有哪些？

    根據傳輸媒介的不同，主要分為：地面數字電視、有線數字電視（包括光纖、銅軸和兩者的混合網）、衛星數字電視、微波（MMDS、MUDS）等。

3、數字電視國際標準

    數字電視是一個復雜的系統，主要包括演播室里完成信號的抽樣、量化、壓縮編碼的信源壓縮部分，發射機中的為增加傳輸穩定性、可靠性而進行的信道傳輸部分，以及千家萬戶使用的接收和顯示部分等。
    信源部分的國際標準主要是MPEG（活動圖像專家組）提出的MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等視音頻標準，以及最新的ITU H.264/MPEG AVC、Microsoft/SMPTE VC1和我國自己制定的AVS視頻編碼標準。
    信道部分的標準比較多，根據傳輸媒介的不同分為衛星、有線、地面三種，其中衛星的標準有歐洲DVB組織提出的DVB-S、DVB-S2；有線主要有DVB-C、OpenCable。當前，地面數字電視的國際標準主要有三個：歐洲DVB組織提出的以COFDM為核心技術的DVB-T標準；美國大聯盟組織提出的以8VSB為核心技術的ATSC標準；日本提出的以BST-OFDM為核心技術的ISDB-T標準。
    清華大學和北京凌訊華業科技有限公司提出的以TDS-OFDM為核心技術的DMB-TH方案，已經為我國地面數字電視標準作出了重要貢獻，而且也為國際公認標準邁出了第一步。

二、DMB-TH技術優勢

1、DMB-TH技術的發展背景

    數字電視逐步替代模擬電視是一次新的產業升級。中國將有巨大的數字電視消費市場，確立中國自己的技術標準來發展擁有自主知識產權的數字電視事業，不僅可以滿足廣大人民群眾日益增長的物質、文化需求，還可以帶動相關產業快速發展，擺脫我國在DVD、數碼相機等領域受國外專利困擾的尷尬局面。
    對于地面數字電視廣播來講，首先要求有足夠高的傳輸碼率，其次要實現和模擬電視節目的同播，更重要的是能夠支持移動接收和便攜接收，還有多業務擴展功能。世界上已有的歐洲、美國、日本三大地面數字電視標準，在移動接收、頻譜效率、單頻網、干擾、系統的靈活性等方面各有相應的不足之處和無法解決的問題。
    清華大學經過對數字電視技術發展趨勢和我國應用與產業需求的認真分析，借鑒世界上已有標準的經驗教訓，融合了數字通信最新發展的成熟技術，在1999年原創性地提出具有完整自主知識產權的DMB-T標準方案。目標是提出具有我國自主知識產權、在功能上具有可擴展性、滿足我國地面數字電視傳輸要求的地面數字電視廣播傳輸方案，通過擴展進而能夠實現多媒體信息的室內/室外、固定/移動和便攜、單向廣播/雙向通信等。在隨后進行的各種試驗和測試中，都充分證明該方案與現有模擬電視傳輸頻道制式兼容，并且具有高清晰度電視、標準清晰度電視和多媒體數據兼容傳輸和單頻組網能力，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、靈活組網等關鍵技術性能方面，與歐洲、美國、日本已有標準相比，具有明顯的綜合技術優勢和應用特點。
    隨著技術發展，新的技術不斷成熟和涌現，清華大學和北京凌訊華業科技有限公司在原有研究成果的基礎上，融合了最新提出的LDPC低密度糾錯編碼技術，以及提出新的低功耗技術，在2004年12月實現了DMB-TH的理論驗證、系統仿真等工作，2005年5月完成了DMB-TH的FPGA驗證系統，并與2005年10月實現了DMB-TH融合技術芯片的成功流片，各項指標均遠遠優于原有系統。
    到目前為止，DMB-TH在技術可行性、系統穩定性、產業化、運營可行性等方面已經滿足我國地面數字電視標準的要求。

2、DMB-TH傳輸系統原理

    DMB-TH采用了PN序列填充的時域同步正交頻分復用（TDS-OFDM）多載波調制技術，這種獨特的先進技術有機地將信號在時域和頻域的傳輸結合起來，在頻域傳送有效載荷，在時域通過擴頻技術傳送控制信號以便進行同步、信道估計，實現快速碼字捕獲和穩健的同步跟蹤性能。
在技術上，針對插入強功率同步導頻的傳統OFDM調制方式，在傳輸系統的有效性、可靠性都受損失的缺陷，發明了基于PN序列擴頻技術的高保護同步傳輸技術和巧妙利用OFDM保護間隔的填充技術，同時提高了傳輸系統的頻譜利用效率和抗噪聲干擾性能。針對地面數字電視廣播現有傳輸標準的信道估計迭代過程較長的不足，發明了新的TDS-OFDM信道估計技術，提高了系統移動接收性能。針對采用多載波COFDM技術的歐標DVB-T比采用單載波8VSB的美標ATSC系統誤碼門限差的現實，發明了一種新的糾錯編解碼（FEC）技術LDPC，成功地避開了國外專利保護，獲得了比ATSC更好的系統誤碼性能。針對其他標準無法支持雙向互動、互聯網擴展等問題，進行了支持互連網的擴展設計，以便適應未來信息的數字化、多樣化和多媒體化拓展，在現有數字電視無線廣播基礎上可進一步擴展互連網業務、組播、點播、導呼等增值業務，甚至進而拓展視頻、數據和語音等綜合、交互、移動、便攜。針對數字視音頻產業已有的成果，DMB-TH設計了靈活的接口方案，支持國際上通用的MPEG2-TS流數據格式，可以支持任何類型的視頻壓縮和數據格式，如MPEG-2、4等。
    DMB-TH還采用了不同于已有數字電視技術標準的與自然時間同步的分層復幀結構，來支持單頻網。單頻網不但能夠更好的支持移動數字電視服務，而且能夠解決由單個發射機無法覆蓋的盲區問題。

3、DMB-TH技術特點和優勢

    DMB-TH在最早的測試中就表現出比現有任何地面數字電視標準都好得多的性能和特點，這些優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：
DMB-TH能夠提供更高的數據傳輸帶寬——由于DMB-TH不需要象歐洲DVB-T那樣浪費很多導頻信號來進行同步和均衡，因此在同樣條件下其有效載荷傳輸能力比歐洲DVB-T高出10%，這使得在同樣的無線頻譜內能夠提供更高的數據帶寬。
    DMB-TH能夠實現更大的信號覆蓋范圍——DMB-TH比歐洲DVB-T的接收門限要有2dB的優勢，接收靈敏度大大提高，使得DMB-T在同樣的發射條件下能夠覆蓋更大的區域，確保較少的投資就可以完成覆蓋意圖，同時可以降低電磁輻射污染。
    DMB-TH能夠滿足在各種高速載體上開展業務——DMB-TH能夠在大于200公里時速的超常規速度的載體上正常接收高清晰度的數字電視信號，正是因為DMB-TH采用的時域快速信道估計技術，使系統同步和信道估計時間比歐洲DVB-T縮短約100倍左右，這為地面數字電視廣播在各種載體上進行接收提供了有利條件，如高速汽車、高速火車、輪渡等。這是歐洲DVB-T技術所不能達到的。
    DMB-TH能夠更好地支持城域、省域單頻網——DMB-TH嚴格的與絕對時間同步的幀結構，使其比歐洲DVB-T的同類設備更容易實現同時同頻發送同一信號的單一頻率網絡，節約我國寶貴的不可再生的無線頻率資源，同時可確保在更大范圍的城域、省域內支持移動接收的單頻網。
    DMB-TH為地面數字電視的可持續發展做好了技術準備——DMB-TH獨特的信號幀結構，可以融合多業務廣播。DMB-TH在解決了數字高清晰度電視傳輸問題的同時，將給高速信息用戶接入和移動通信領域帶來新的發展空間。這些新的業務主要包括：可以進一步擴展互聯網應用；增加組播、點播、導呼業務；拓展視頻、數據、語音等的綜合的和交互的應用業務；開發更加便攜的移動接收業務，包括手機接收數字電視等；進一步開發接收機定位業務。

4、DMB-TH技術知識產權

    DMB-TH方案是根據自己的原創性發明專利和結構性的系統創新有機整合而成的數字電視廣播傳輸方案，具有完整的自主知識產權體系。到目前為止，與DMB-TH方案直接相關的清華大學職務發明專利40+3項。
國家知識產權局在2002年經過嚴格專利評估形成的《數字電視地面傳輸技術方案專利評估報告》中，給出了清華DMB-T方案的總體評價：“清華大學方案不同于目前的任何一種數字電視的體制。其基礎是通信技術的OFDM技術、擴頻和同步技術。采用清華大學專利申請所支持的方案作為中國的數字電視的傳輸體制，所面臨的專利付費的形勢是樂觀的。”針對低功耗技術的設計，DMB-TH申請了3項專門的發明專利。

5、DMB-TH兼容性

    DMB-TH系統是一個完整透明的數據傳輸系統，支持所有傳輸格式為MPEG2-TS流的數據碼流。不管什么樣的數據，例如MPEG-1、MPEG-2、中國的AVS、MPEG-4、H.264、IP數據、Windows Media 9等格式的數據碼流，只要打包成該格式的碼流都可以經過DMB-TH傳輸系統進行傳送。當然也包括16:9等各種顯示格式的信源數據流。

6、DMB-TH的數據傳輸能力

    DMB-TH系統具有強大的傳輸能力，可以支持打包為MPEG-2傳輸流格式從4.8Mbps到32.4Mbps的數據碼流（包括HDTV高清電視節目的可靠廣播）。DMB-TH符合固定、移動、便攜電視的所有業務需求，提高了頻譜利用率，為廣播電視實現高質量、多種類、多模式的業務提供可靠的技術手段。在8MHz標準帶寬里面的7.56MHz有效頻帶里，有20種模式的傳送碼率可供選擇。

7、DMB-T/H系統的碼流

    實際上節目的內容決定了碼流的高低，我們并不能單純的說每個頻道里能夠傳送多少數字電視節目，還要看具體是什么樣的節目應用、信源壓縮技術等因素。通常情況下，利用MPEG-2壓縮標準傳送一套快速運動的體育節目大概要求4到5Mbps的碼流，傳送一套新聞、訪談節目大概需要3Mbps的碼流，傳送一套圖文信息只需1.5Mbps的碼流，而傳送高清電視節目需要20Mbps左右的碼流。因此，需要運營單位合理地安排節目數量。

8、DMB-TH的擴展功能

    DMB-T/H方案不僅能夠支持現有的各種廣播服務，而且具有支持各種新的通信服務業務的可擴展性。在解決了數字高清晰度電視傳輸問題的同時，將給高速信息用戶接入和移動通信領域帶來新的發展空間。主要包括：
（1）可以進一步擴展互聯網應用。
（2）增加組播、點播、導呼業務。
（3）拓展視頻、數據、語音等的綜合的和交互的應用業務。
（4）開發更加便攜的移動接收業務，包括手機、PDA、筆記本電腦、時尚的便攜影音電子設備等數字電視接收。進一步開發接收機定位業務。

9、成熟的DMB-T/H產業鏈

    DMB-TH產業鏈主要包括發射端的DMB-T/H調制器、DMB-T/H激勵器、數字電視發射機、DMB-T/H單頻網適配器、DMB-T接收機頂盒、DMB-T/H數字電視一體接收機等。
    其中，發射端設備制造商主要有：德國R&S、東芝電子、北京北廣電子集團、北京吉兆電子、加拿大UBS等國內外主要廣播設備企業已完成DMB-T/H數字調制器、DMB-TH數字激勵器、數字電視發射機，以及DMB-T/H單頻網適配器等前端設備的研制和批量生產。
    接收端設備制造商主要有: 四川長虹、青島海爾、青島海信、深圳力合、廈門廈華、九州信息、康佳、TCL、北京北廣、清華同方、LG、三星、裕興電子、泰賽德電子、明新視訊、臺灣高昕科技、大騰電子和威翼科技等單位的DMB-TH接收機頂盒、DMB-TH數字電視一體接收機，都已經研發成功，多數企業已經開始向全國各地采用DMB-T/H標準的運營部門批量供貨。
    測試設備制造商主要有:德國的R&S公司已經研發成功了測試DMB-T/H發端信號的EFA系列測試設備，測試DMB-T/H接收信號的SFU測試設備也已經投放市場；安捷倫等國際一流的廣電測試設備供應商都會很快提供DMB-T/H的測試設備。DMB-T/H接收設備的測試已經可以在國家信息產業部所屬的國家廣播電視產品質量監督檢驗中心進行。
    DMB-T/H方案歷經三次理論分析（計算機仿真、專家評估、方案論證）、三代（功能、測試、產品化）樣機研發、三代（測試、試用、產業化）專用芯片開發、三種（密集樓群地區、中小城市、現代化都市）場地試驗、三個（全國廣電標委會、國家知識產權局、中國工程院）專業部門評估等階段，并已通報國際電聯，技術已經成熟。
    成熟的DMB-T/H產業鏈已經完全可以滿足各種運營需求，運營部門利用DMB-T/H的產品所開展的各種運營，已經充分證明。

三、DMB-TH和T-DMB、DVB-H/T比較

    凌訊科技和合作伙伴美國模擬器件公司(ADI)介紹，DMB-TH標準具有移動接收靈敏度高，技術實現簡單，以及成本和功耗低等特點。

1、高速移動接收靈敏度

    高速移動接收靈敏度主要與解調器有關，是運營商十分關心的問題，也是DMB-TH的優勢所在。凌訊科技曾經在路面上測試過200公里/小時，在實驗室模擬過400公里/小時的速度，接收的效果非常好。實際上，這也是標準設計和芯片實現時重點考慮的因素。
    中國目前有40多個省市開通了數字地面電視，主要是車載電視，有三個標準在用，主要是清華方案和歐洲DVB-T方案，少部分用了上海交大的方案。其中大約有20多個是用的清華的方案，超過了歐洲方案，主要是因為移動接收靈敏比歐洲方案好很多，另外，根據青島廣電的測試結果，覆蓋面積的半徑對歐洲方案多了10公里。
    中國移動電視市場將會遵循類似手機照相機市場所采用的發展道路。開始首先會在高端PDA、智能手機和PMP中應用，隨后會被大眾市場移動電話所采用。到2008年，預期中國移動電視應用市場總容量會超過2000萬臺。
    凌訊科技和ADI非常希望DMB-TH也成為中國移動電視標準。國外之所以有單獨的移動電視標準，是因為無論美國的數字電視標準ATSC，還是歐洲標準DVB-T，由于發展太早，當初在設計方案的時候，都沒有考慮手機等便攜設備，只考慮數字地面電視，所以他們的標準一定不能滿足今天的要求。DMB-TH在設計標準的時候，已經考慮了手持設備的要求，從技術上來講，已經可以提供移動電視服務了。

2、技術實現難度

    就技術實現難度，ADI高速信號處理部副總裁John Hussey先生表示:“對于射頻調諧器的話，不同標準的帶寬不一樣，T-DMB帶寬比較窄，DVB-H/T和DMB-TH帶寬比較大，對射頻要求比較高，但是對于這些不同的要求，我們都有了相應產品，都已經可以批量化生產了，并不存技術難題。”
    從解調器來講，原理上沒有太大的區別，因為T-DMB和DVB-H/T等國際上主要標準的基礎也是OFDM多載波技術，實現難度都差不多。TDS-OFDM是時間和頻率同時處理，T-DMB只是頻率處理。實際上，接收機主要是調諧器和解調器兩部分，把這兩部分解決好了，對于做終端設備的廠商，不會有太大區別。

3、成本和功耗

    在成本和功耗方面，DMB-TH和T-DMB、DVB-H標準相近。ADI公司Hussey表示，現在來看，不同標準的調諧器，成本上沒有太大的差別，而且未來的調諧器是支持多種標準的，不同標準用同一個調諧器，成本沒有任何差異。