ATSC制数字电视机顶盒的研究.docx

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1、关于ATSC制数字电视机顶盒的研究数字电视的发展趋势 从1994年开播卫星数字电视，到1998年底开播地面数字电视广播，数字电视已经实现了全面启动。到1999年底，全球约有2500万台卫星数字电视机顶盒，700万台有线网数字机顶盒和40万台地面数字电视机顶盒和接收机，主要分布于欧洲、美国和日本。 美国计划于2006年在全美范围内实现电视节目的数字化传输，日本则将在2011年实现所有电视节目的数字化，德国媒体管理局计划在2006年前关闭所有的地面模拟电视传送。我国的数字电视技术正在加紧实施“三步”战略步伐：2003年完成地面数字电视标准的制定，在大城市开播数字电视；2005年，卫星传输全部实现数

2、字化；2010年，地面电视基本实现数字化，普及数字电视接收机（机顶盒）；2015年，中国电视广播全面实现数字化，完成模拟向数字的过渡。 目前，世界各国正面临着从模拟电视向数字电视的演进变革，与通信领域的模拟技术向数字技术演进的历程一样，在用户需求和科学技术进步的巨大拉动下，数字电视技术日趋成熟，在不断为人们提供更高质量、更多功能和更个性化的音视频节目的同时，逐渐成为电视系统的主流。未来的数字电视将是一个全方位的宽带网络系统，从各个层面影响现代人类的社会生活，其触角将遍及社会的政治、经济、文化和生活等各个领域。关于ATSC制数字电视机顶盒的研究 摘 要：本文概述了数字电视广播原理，对ATSC制作

3、了较详细的介绍。在此基础上，进一步阐述了作者实现的ATSC制数字电视机顶盒系统设计。 1引言 在信息技术的推动下，广播电视进入从模拟广播到数字广播的过渡阶段。美国，欧洲，澳大利亚，日本，新加坡等相继确定了本国的数字电视广播标准。 随着视频压缩技术的深入研究，九十年代初出现了一系列视频压缩标准，其中尤以MPEG-2影响圈较大；同时随着集成电路制造技术的进步，许多芯片厂商相继推出了相应专用芯片，这些都极大地推动了数字电视的发展。美国于1995年通过了ATSC数字电视标准。欧洲制定了包括DVB-T在内的一体化数字电视广播标准，目前侧重于标准清晰度数字电视。日本从模拟高清晰度电视研究转向数字电视之后，

4、确立了ISDB-T的地面广播标准。三种标准在信源编码方面相似，都采用MPEG-2视频压缩，高清晰度电视图像常用格式为19201080，每秒60场/50场隔行，最大的区别是信道调制和传输方式的不同。因此三种制式接收机的不兼容主要在接收机信道解调模块。 图1表示了数字电视广播和接收系统基本原理。从内容上分为信源部分和信道部分；从结构上分为发送端，传输网络和接收端。发送端包括信源编码（音视频编码），业务复用，信道编码和调制。传输网络既可以是地面广播，也可以是有线电视和卫星接收。调制信号到达接收端，先进行信道解调形成基带TS流，然后进行解复用，形成音视频PESES流分别解码，最后输出音频和视频信号。

5、2ATSC电视制式简介 ATSC的英文全称是Advanced Television Systems Committee（美国高级电视业务顾问委员会）。该委员会于1995年9月15日正式通过ATSC数字电视国家标准。ATSC制信源编码采用MPEG-2视频压缩和AC3音频压缩；信道编码采用VSB调制，提供了两种模式：地面广播模式（8VSB）和高数据率模式（16VSB）。随着多媒体传输业务的不断发展，为了适应移动接收的需要，近来又计划增加2VSB的移动接收模式。下面从信源部分和信道部分来作介绍： 21信源编码与解码 由于数字化的HDTV原始视频数据量非常大，码率高达1Gbps以上。为了能在一个6M频

6、道带宽内广播HDTV信号，必须采用压缩比很高的视频压缩算法。ATSC制采用MPEG2视频压缩。MPEG2视频压缩格式分为4级 5类，从低分辨率图像到高清晰度视频有十几种格式，其中 MP HL格式完全符合 HDTV广播需要。MPEG2视频压缩采用了运动估计和补偿，帧内预测和帧间预测编码，DCT变换编码和熵编码等算法，压缩率可达 3050倍。付出的代价是 MPEG-2压缩算法运算量极大。AC3有 51声道编码，可以复用成TS流。信源解码是编码的逆过程，包括TS的解复用和音视频ES的解压缩，整个过程符合MPEG2和AC3的解压缩语法。HDTV解码运算量相对较低，是压缩编码运算量的十分之一。 2.2信

7、道调制与解调 以地面广播8VSB模式为例，信道调制与解调原理如图2所示。发送端：码率为19.39Mbps的TS流输入到信道调制单元。信道编码过程包括数据随机处理，RS纠错编码，卷积交织，格状编码，同步信号插入，形成符号率为10.76Msym/s的8电位符号流（八种电位：7V，5V，3V，1V）。然后进行模拟处理，插入导频，预均衡和单边带调制，最后送到发射机。接收端：射频RF经调谐器锁定，形成中频IF输出，AD变换后逐级进行8VSB信道解调处理，完成解调后输出码率为19.39Mbps的TS流。8VSB传输模式的参数如表1所示。 对TS流进行信道编码，要经过如下处理：首先TS包中187个字节和一个

8、伪随机序列按比特位异或运算（TS包长度为188个字节，同步头0x47没有进行异或和RS编码），使TS流数据随机化，码率仍然是19.39Mbps。随机化后数据送入 t=10（207，187）的 RS编码器，每个TS包增加 20校验字节，包长度为 208字节，码率上升为21.52Mbps。然后又通过（208，52）的卷积交织器，可以抵御长度相当于4ms的突发干扰。在格状编码之前还通过一个12符号交织器。格状编码采用23模式，即每两个比特输入形成3比特输出，此时码率升为3528Mbps。映射处理将每 3比特数据映射到一个 8电位符号，每个符号相当于映射前的 3比特，格状编码前的2比特。插入段同步，场

9、同步后，便组装成为数据帧。每一数据帧包括两个数据场；每一数据场由313个数据段组成，其中第一个数据段作为该场的同步；每个数据段又由832个8电位符号组成，其中开始四个符号作为该段的同步。于是形成了符号率为1076Msyms的数据流，由于一个符号表示两比特，所以比特率相当于对2152Mbps，除去同步开销和检错冗余，净比特率为1928Mbs。 3 机顶盒系统设计 31 数字电视机顶盒系统构成 ATSC制机顶盒系统可分为两个相对独立的模块：前端信道解调和后端信源解码。前端和后端接口的数据格式是TS码流。前端部分主要完成高频下变换和8VSB信道解调，并输出TS流；后端部分实现TS流的解复用，并将视频

10、和音频的ES/PES流分别送入相应的音视频解码器，最终输出视频和音频信号。系统的整体控制部分由后端的主控CPU负责，包括I2c总线，前端的信道解调，TS流解复用，音频解码和视频解码，以及遥控器和键盘等流程控制。图3表示了ATSC制机顶盒的系统设计框图。 32 前端解调模块设计 （1）调谐器（Tuner） 调谐器通过I2c总线来控制，完成高频调谐并输出中频信号。有些调谐器没有I2c总线，而是由3根控制线来设置调谐参数，此时要求机顶盒的主控芯片带有一定数量的PIO编程端口。另外，信道解调器根据中频信号幅度，通过AGC信号来调节调谐器输出的中频信号幅度，使其稳定在一定的范围之内。中频信号输出幅度通常

11、较小，需要经过中频放大器，然后送入8VSB解调器。 （2）信道解调器 8VSB解调器收到中频信号后，对其进行模数转换，然后逐级进行解调。信道解调器可以直接对输入44MHz中频信号进行A/D采样，提供AGC信号调节中频信号增益。正常工作状态下，解调芯片先通过非相关AGC模式使中频信号幅度在A/D采样范围之内；接着进行载波锁定和同步信号恢复；实现同步后，相关AGC模式进一步细调中频信号幅度。然后依次进行NTSC同频干扰滤波、信号均衡、9相位跟踪锁定以及FEC处理（包括格状解码、去卷积交织、RS解码和去随机）等步骤，最后输出TS码流。实际解调的每一步都可以通过内部寄存器来跟踪。解调过程中各阶段信号的

12、实际性能，如锁定状态，信噪比，误码率等可以由解调芯片内部的寄存器指示。 33 后端解码模块设计 （1）主控CPU 主控CPU实现操作系统的各种控制功能，同时完成TS流解复接。一方面，主控CPU解析来自前端送入的TS流，提取相关的PSI表，并利用PID过滤器来分离音视频ES或PES流，实现TS流解复用。另一方面，主控CPU管理多个进程，如视频解码、音频解码、红外遥控、键盘响应、前端解调和TS解复用等，控制着接收机的解码全过程。 （2）视频解码器 视频解码器完成符合 MPEG2压缩标准的视频实时解码，包括 MPHL格式。解码器外接128Mbits的SDRAM，用于解码过程中的数据存储。视频解码时，

13、主控CPU解析ES流或PES流帧以上高层语法，提取图片尺寸，比特率，量化距阵等控制参数，然后将参数写入解码器的控制寄存器。而帧以下的，涉及大运算量的视频解码，主要通过视频解码器的硬件解码单元实现。视频解码器支持ATSC制中的所有十八种格式及其中的某些格式转换，它既可以输出8-bit的标准清晰度视频信号，也可以输出24-bit高清晰度视频信号。它还支持OSD，通过节目信息和频道选择的显示，使用户具有本地信息交互功能。 （3）音频解码器 音频解码由单片兼容 MPEG2和 AC3的音频解码器完成，不需要外部存储器。解码过程中，主控 CPU可以通过 8bit数据接口或者通过I2c接口来控制音频解码器。

14、音频解码器可接收 MPEG1，MPEG2，AC-3和PCM多种音频数据输入，具有三路双声道PCM数据串行输出接口和一个SPDIF数字音频输入口。 34 机顶盒解码流程分析 数字电视机顶盒的源程序装载于FLASH ROM内。加电启动后，各芯片进行上电复位，主控CPU从FLASH ROM内加载并运行程序。程序首先完成软硬件初始化，包括时钟初始化，系统内存初始化，前端解调初始化以及音视频解码寄存器初始化等，并建立多个工作进程。多进程模式使主控CPU能同时处理多个工作流程，还可以进行进程间的通讯控制。 系统完成初始化后，用户通过遥控器选择频道，频道选择界面通过OSD显示。主控CPU响应遥控器指令，通过

15、I2C总线设置调谐器，使调谐器输出中频信号。中频信号经信道解调器处理后，输出TS流。主控CPU内PID过滤器实现TS流解复接，将相关的ES或PES流分别送入音视频解码器，最终输出音频和视频信号。TS流中的节目信息经过解析并存储，用户通过OSD查询菜单，了解相关的节目信息。对于多节目复合的TS流，用户还可以通过节目指南EPG指定收看TS流中的某个具体节目。 35 机顶盒接收性能 ATSC制频道带宽为6MHz，可以传送19.39Mbps固定比特率的数字电视节目，节目可以是单个高清晰度电视，也可以由4-5个标准清晰度电视节目复用而成，符号率为固定的10.76Msym/s，因此ATSC制广播电视的频道

16、搜索比DVB简单，只要设定频道参数。如果全频道范围内接收，也只需从频道2到频道69逐个搜索。 限于条件，实验过程中采用闭路接收的方式，由码流发生器输出8VSB调制信号，载波频率为473MHz（14频道），信号直接通过一段电缆送到机顶盒的RF输入端。主控CPU通过设定频道参数，可在2秒内实现频道锁定和8VSB解调，在45秒内（包括8VSB解调和信源解码）完成节目的解析和音视频解码，对于无节目的频道05秒内可判定。实际接收信号的信噪比要求高于16dB，否则接收机无法解调或解码时存在一定的误码。 4结束语 数字化进程使广播电视，计算机网络和通信之间的行业界线变得越来越模糊，三者既渗透又融合的特点将持

17、续一段时间。在此背景下，数字电视也将随着业务和技术的进一步发展逐渐走向成熟。未来的数字电视机顶盒不但会在已知的领域功能更趋完善，也将在未知的领域里开拓更广阔的空间。 下面两层共同承担普通数据的传输。上面两层确定在普通数据传输基础上运行的特定配置，如HDTV或SDTV；还确定ATSC标准支持的具体图像格式，共有18种(HDTV6种、SDTV12种)，其中14种采用逐行扫描方式。 HDTV，1920像素（H）1080像素（V），宽高比16：9，帧频60Hz/隔行扫描制，帧频30Hz/逐行扫描制，帧频24Hz/逐行扫描制； HDTV，1280像素（H）720像素（V），宽高比16：9，帧频60Hz/

18、逐行扫描制，帧频30Hz/逐行扫描制，帧频24Hz/逐行扫描制； SDTV，704像素（H）480像素（V），宽高比16：9或4：3，帧频60Hz/隔行扫描制，帧频60Hz/逐行扫描制，帧频30Hz/逐行扫描制，帧频24Hz/逐行扫描制； SDTV，640像素（H）480像素（V），宽高比4：3，帧频60Hz/隔行扫描制，帧频60Hz/逐行扫描制，帧频30Hz/逐行扫描制，帧频24Hz/逐行扫描制。 另外，ATSC还开发并通过了可为采用50Hz帧频的国家使用的另行标准。一、什么是数字电视 数字电视(Digital TV)是从电视信号的采集、编辑、传播、接收整个广播链路数字化的数字电视广播系统。

19、数字电视利用MPEG标准中的各种图像格式，把现行模拟电视制式下的图像、伴音信号的平均码率压缩到大约4.6921Mbps，其图像质量可以达到电视演播室的质量水平，胶片质量水平，图像水平清晰度达到5001200线以上，并采用AC3声音信号压缩技术，传输5.1声道的环绕声信号。 二、数字电视的分类 1. 按清图像晰度分类，数字电视包括数字高清晰度电视(HDTV)、数字标准清晰度电视(SDTV)和数字普通清晰度电视(LDTV)三种。HDTV的图像水平清晰度大于800线，图象质量可达到或接近35mm宽银幕电影的水平；SDTV的图像水平清晰度大于500线，主要是对应现有电视的分辨率量级，其图象质量为演播室

20、水平；LDTV的图像水平清晰度为200-300线，主要是对应现有VCD的分辨率量级。 2. 按信号传输方式分类，数字电视可分为地面无线传输数字电视(地面数字电视)、卫星传输数字电视(卫星数字电视)、有线传输数字电视(有线数字电视)三类。 3. 按照产品类型分类，数字电视可分为数字电视显示器、数字电视机顶盒和一体化数字电视接收机。 4. 按显示屏幕幅型比分类，数字电视可分为43幅型比和169幅型比两种类型。 三、数字电视系统的关键技术及标准 1、数字电视的信源编解码技术 视频编解码技术 数字电视尤其数字高清晰度电视与模拟电视相比，在实现过程中，最为困难的部分就是对视频信号的压缩。在1920108

21、0显示格式下，数字化后的码率在传输中高达995Mbit/s，这比现行模拟电视的传输信息量大得多。因而数字电视的图像不能象模拟电视的图像那样直接传输，而是要多一道压缩编码工序。视频编码技术主要功能是完成图像的压缩，使数字电视的信号传输量由995Mbit/s减少为20？30Mbit/s。 音频编解码技术 与视频编解码相同，音频编解码主要功能是完成声音信息的压缩。声音信号数字化后，信息量比模拟传输状态大得多，因而数字电视的声音不能象模拟电视的声音那样直接传输，而是要多一道压缩编码工序。 信源编解码的相关标准 国际上对数字图像编码曾制订了三种标准，分别是主要用于电视会议的H.261、主要用于静止图像的

22、JPMG标准和主要用于连续图像的MPEG标准。 在HDTV视频压缩编解码标准方面，美国、欧洲和日本设有分歧，都采用MPEG-2标准。MPEG压缩后的信息可以供计算机处理，也可以在现有和将来的电视广播频道中进行分配。在音频编码方面，欧洲、日本采用了MPEG-2标准；美国采纳了杜比(Dolby)公司的AC-3方案，MPEG-2为备用方案。但随着技术的进步，1994年完成的MPEG-2随着技术的进步现在显得越来越落后，国际上正在考虑用MPEG-4 AVC来代替目前的MPEG-2。 中国方面，中国的数字音视频编解码标准工作组制定了面向数字电视和高清激光视盘播放机的AVS标准。该标准据称具有自主知识产权

23、，与MPEG-2标准完全兼容，也可以兼容MPEG-4 AVC/ H.26?国际标准基本层，其压缩水平据称可达到MPEG-2标准的2-3倍，而与MPEG-4 AVC相比，AVS更加简洁的设计降低了芯片实现的复杂度。 2、数字电视的复用系统 数字电视的复用系统是HDTV的关键部分之一。从发送端信息的流向来看，它将视频、音频、辅助数据等编码器送来的数据比特流，经处理复合成单路串行的比特流，送给信道编码及调制。接受端与此过程正好相反。在HDTV复用传输标准方面，美国、欧洲、日本没有分歧，都采用了MPEG-2 标准。美国已有MPEG-2解复用的专用芯片。 3、数字电视的信道编解码及调制解调 数字电视信道

24、编解码及调制解调的目的是通过纠错编码、网格编码、均衡等技术提高信号的抗干扰能力，通过调制把传输信号放在载波或脉冲串上，为发射做好准备。目前所说的各国数字电视的制式，标准不能统一，主要是指各国在该方面的不同，具体包括纠错、均衡等技术的不同，带宽的不同，尤其是调制方式的不同。 数字传输的常用调制方式： 正交振幅调制(QAM)：调制效率高，要求传送途径的信噪比高，适合有线电视电缆传输。 键控移相调制(QPSK)：调制效率高，要求传送途径的信噪比低，适合卫星广播。 残留边带调制(VSB)：抗多径传播效应好（即消除重影效果好），适合地面广播。 编码正交频分调制(COFDM)：抗多径传播效应和同频干扰好，

25、适合地面广播和同频网广播。 四、世界上现有的主要数字电视标准 1、美国数字电视标准ATSC 美国地面电视广播迄今仍占其电视业务的一半以上，因此，美国在发展高清晰度电视时首先考虑的是如何通过地面广播网进行传播，并提出了以数字高清晰度电视为基础的标准-ATSC（Advanced Television System Committee先进电视制式委员会）。美国HDTV地面广播频道的带宽为6MHZ，调制采用8VSB。预计美国的卫星广播电视会采用QPSK调制，有线电视会采用QAM或VSB调制。 ATSC数字电视标准由四个分离的层级组成，层级之间有清晰的界面。最高为图像层，确定图像的形式，包括象素阵列、幅

26、型比和帧频。接着是图像压缩层，采用MPEG-2压缩标准。再下来是系统复用层，特定的数据被纳入不同的压缩包中，采用MPEG-2压缩标准。最后是传输层，确定数据传输的调制和信道编码方案。对于地面广播系统，采用Zenith公司开发的8-VSB传输模式，在6MHz地面广播频道上可实现19.3Mb/s的传输速率。该标准也包含适合有线电视系统高数据率的16-VSB传输模式，可在6MHz有线电视信道中实现38.6Mb/s的传输速率。 下面两层共同承担普通数据的传输。上面两层确定在普通数据传输基础上运行的特定配置，如HDTV或SDTV；还确定ATSC标准支持的具体图像格式，共有18种(HDTV 6种、SDTV

27、 12种)，其中14种采用逐行扫描方式。 在6种HDTV格式中，因为19201080格式不适合在6MHz信道内以60帧/秒进行逐行扫描，故以隔行扫描取代之。SDTV的6?0480图像格式与计算机的VGA格式相同，保证了与计算机的适用性。在12种SDTV格式中，有9种采用逐行扫描，保留3种为隔行扫描方式以适应现有的视频系统。 另外，ATSC还开发并通过了可为采用50Hz帧频的国家使用的另行标准。HDTV格式的象素阵列相同，但帧频为25Hz和50Hz；SDTV格式的垂直分辨率为576行，水平分辨率则不同；也包含352288格式，适应必要的窗口设置。 2、欧洲数字电视标准DVB 欧洲数字电视标准为D

28、VB，即Digital Video Broadcasting，数字视频广播。从1995年起，欧洲陆续发布了数字电视地面广播(DVB-T)、数字电视卫星广播(DVB-S)、数字电视有线广播(DVB-C)的标准。欧洲数字电视首先考虑的是卫星信道，采用QPSK调制。欧洲地面广播数字电视采用COFDM调制，8M带宽。欧洲有线数字电视采用QAM调制。 DVB-T(ETS 300 744) 为数字地面电视广播系统标准。这是最复杂的DVB传输系统。地面数字电视发射的传输容量，理论上与有线电视系统相当，本地区覆盖好。采用编码正交频分复用(COFDM)调制方式，在8MHz带宽内能传送4套电视节目，传输质量高；但

29、其接收费用高。 DVB-S(ETS 300 421) 为数字卫星广播系统标准。卫星传输具有覆盖面广、节目容量大等特点。数据流的调制采用四相相移键控调制(QPSK)方式，工作频率为11/12GHz。在使用MPEG-2MPML格式时，用户端若达到CCIR 601演播室质量，码率为9Mb/s；达到PAL质量，码率为5Mb/s。一个54MHz转发器传送速率可达68Mb/s，可用于多套节目的复用。DVB-S标准几乎为所有的卫星广播数字电视系统所采用。我国也选用了DVB-S标准。 DVB-C(ETS 300 429) 为数字有线电视广播系统标准。它具有16、32、6?QAM(正交调幅)三种调制方式，工作频

30、率在10GHz以下。采用6?QAM时，一个PAL通道的传送码率为41.34Mb/s，可用于多套节目的复用。系统前端可从卫星和地面发射获得信号，在终端需要电缆机顶盒。 3、日本数字电视的标准ISDB 日本数字电视首先考虑的是卫星信道，采用QPSK调制。并在1999年发布了数字电视的标准-ISDB。ISDB是日本的DIBEG(Digital Broadcasting Experts Group 数字广播专家组)制订的数字广播系统标准，它利用一种已经标准化的复用方案在一个普通的传输信道上发送各种不同种类的信号，同时已经复用的信号也可以通过各种不同的传输信道发送出去。ISDB具有柔软性、扩展性、共通性

31、等特点，可以灵活地集成和发送多节目的电视和其它数据业务。 4、DVB与ATSC的比较 欧洲DVB标准和美国ATSC标准的主要区别如下： 方形像素：在ATSC标准中采纳了“方形像素”(Square Picture Eelements),因为它们更加适合于计算机；而DVB标准最初没有采纳，最近也采纳了。此外，范围广泛的视频图像格式也被DVB采纳，而ATSC对此则不作强制性规定。 系统层和视频编码：DVB和ATSC标准都采纳MPEG-2标准的系统层和视频编码，但是，由于MPEG-2标准并未对视频算法作详细规定，因而实施方案可以不同，与两个标准都无关。 音频编码：DVB标准采纳了MPEG-2的音频压缩

32、算法；而ATSC标准则采纳了AC-3的音频压缩算法。 信道编码：两者的扰码器（Radomizers）采用不同的多项式；两者的里德所罗门前向纠错（FEC）编码采用不同的冗余度，DVB标准用16B，而ATSC标准用功20B；两者的交织过程(Interleaving)不同； 在DVB标准中网格编码（Trellix coding）有可选的不同速率，而在ATSC标准中地面广播采用固定的2/3速率的网格编码，有线电视则不需采用网格编码。 调制技术：卫星广播系统中DVB标准采用QPSK，而ATSC标准不涉及卫星广播。有线电视系统中DVB标准采用任选的16/32/6?QAM，而ATSC标准采用16VSB，两者

33、完全不同。地面广播系统中DVB标准采用具有QPSK、16QAM或6?QAM的COFDM（2K个或8K个载波）；而ATSC标准采用8VSB。 5、三种数字地面广播系统的比较 ISDB-T和欧洲的DVB-T非常类似,可以说是经修改的欧洲方案,传输方案仍是COFDM,使用的编码方式相同,调制方法也相同,也分为2K和8K两种模式。因为日本电视射频带宽为6MHz,所以载波数、载波间隔有所差别。ISDB-T与DVB-T、ATSC ATV的比较如下： 6、DVB、ATSC和ISDB成员近况 据悉，DVB成员已经达到265个(来自35个国家和地区)，主要集中在欧洲并遍及世界各地，我国的广播科学研究院和TCL电

34、子集团也在其中。ATSC成员30个，其中有美国国内成员20个、来自阿根廷、法国、韩国等7个国家的成员10个，中国的广播科学研究院也参加了ATSC组织。ISDB筹划指导委员会委员17个，其他成员23个，其成员都是日本国内的电子公司和广播机构。 五、中国的数字电视标准 1、中国的卫星数字电视标准 中国卫星数字电视采用QPSK调制方式，与欧洲、美国和日本采用的标准相同。由于中国限制个人直接接收卫星数字电视节目，所以目前是由有线电视台集中接收数字电视信号，并将其转化为模拟信号通过有线网络传输给广大用户收看的。 2、中国的有线数字电视标准 中国有线数字电视的标准还在报批过程中，预计采用QAM调制方式，与

35、欧洲、美国和日本相同。中国有线数字电视的发展基础较好，且播出所需的投入成本较小，已经在部分大中型城市试播。有线数字电视因不受国家政策限制，有可能会得到很快推广。 3、中国的地面数字电视标准 数字电视地面广播与数字卫星广播相较，有容易普及、接收价格低廉的特点；与数字有线电视广播相较，则较不易受城市施工建设、自然灾害、战争等因素造成的网络中断影响。因此，在传输状况、应用需求等方面，地面传输方式更加复杂，全球各地在地面数字电视传输系统方案的选择上争议也最大。 自2001年4月起，中国国家广电总局便开放数字电视广播系统的规格建议书的提交；并已在2001年10月开始在北京、上海及深圳三地进行数字地面广播

36、标准的测试工作，在2002年至2003年间测试完成之后，开始进行最后标准的制定，目前还在制定过程之中。 目前中国各方面提交的地面数字电视标准提案共5套，分别是： 国家HDTV总体组(The HDTV Technical Executive Experts Group)一号提案：高级数字电视广播系统(ADTB-T)； 国家HDTV总体组(The HDTV Technical Executive Experts Group)二号提案：数字电视地面广播系统(BDB-T/OFDM)； 广电总局广播科学研究院(Academy of Broadcasting Science, State Administ

37、ration of Radio, Film and TV)的射频子带分割双载波混合调变系统(CDTB-T)； 清华大学(Tsinghua University)地面数字多媒体电视广播传输协议(TDS-OFDM based DMB-T)； 成都电子科技大学(Chengdu Electronic Technology University)的同步多载波扩频地面数字电视传输系统(SMCC/COFDM)。 目前，这五种标准中，呈现出清华大学与上海交大的两种标准对垒之势。 清华大学的DMB-T标准 该标准在OFDM(正交频分复用)的保护间隔(Guard Interval)中，去掉了导频部分，复用同步头。

38、该同步头利用DSS(直接扩散方式，扩散符号使用的是PN系列)，提高了灵敏度，有利于汽车等移动状态下接收信号。与欧洲方式相比，灵敏度提高了10%左右，信噪比的要求也可以降低到-20dB。同时信号的传输效率也提高了10%。 清华DMBT协议简介 DMB-T (Terrestrial Digital Multimedia/Teelevision Broadcasting) 基于 TDS-OFDM (Time Domain Synchronous -Orthogonal Frequency Division Multiplexing)调制技术 分级的帧结构 强纠错编码技术 灵活的信道调制技术 OFDM

39、 3780 个子载波，QPSKQAM。抗多径和多普勒效应，支持单频网 高效可靠的时域同步技术 帧同步：Walsh 编码的PN序列，QPSK调制。可靠同步，基站识别，终端定位和绝对时间同步，只接收需要信息，达到省电便携和移动的条件和目的 准确快速的信道估计技术 便于实现的快速算法 清华DMB-T方案的技术特点 具有自主知识产权（目前已有19个专利） 信道容量大 (最高每秒 32兆位， 适于高清晰度电视广播) 接收灵敏度高 (简单天线可以收视， 适于便携式接收机) 同步恢复快（小于5ms），信道估计准确，抗干扰能力强（24dB扩频增益），克服数字电视的悬崖效应，支持数据广播 能够抗静态多径 (简单

40、天线接收)和动态多径干扰 (适于运动环境下接收) 能够抗各种家电脉冲干扰 频率规划效率高（支持同频网，可用低发射功率覆盖大范围） 采用分级编码技术，使标清和高清电视信号传输得到兼容 采用了扩频技术，大大提高了时域信号同步性能 在传输系统的信号调制和纠错编码两大部分都有创新 整体性能优于现有数字电视传输系统 具有可扩展性（交互式多媒体广播、蜂窝式广播网，等等） 上海交大的ADTB-T标准 ADTB-T是一种“单载波”方案，采用4位或16位QAM变调方式，并在其中融入了独特的平均化技术，使用8MHz带宽，拥有5Mbit/s、10Mbit/s、20Mbit/s三种传输模式。目前正在开发第4代接收样机

41、，同时正在进行高速移动接收试验。 关于移动接收信号的性能，据称超过了DVB-T。关于所需的灵敏度，据悉为-82dBm(最大20Mbit/秒)？-92dBm(最大5Mbit/秒)。 其主要的技术组成和特点包括： 有效的数据结构：满足灵活的综合数字业务和抗干扰要求 单载波调制技术：4/16/6?O-QAM 双导频辅助同步技术：稳健的上下导频辅助同步系统 优秀的信道编解码技术：级联的交织内外码FEC 强大的对抗信道衰落的均衡技术：0dB多经和前、后向回波 更多高效的接收处理技术：普通高频头复杂的数字信号处理 大容量移动接收：移动条件下最高速率可达12Mbps ADTB-T核心技术与创新点： 首次实现

42、大容量（12Mbps）的高速移动接收 首次实现单载波的单频网技术 提供了高/中/低码率业务混合传输的可能性 稳定可靠的固定接收性能，兼容有线接收 信号的峰均比低，载噪比门限低，有利于频谱规划，作到更好的信号覆盖 对抗相位噪声的能力强 跟踪快速变化信道的能力强 采用双导频信号，载波恢复和时钟恢复更稳健，可靠 取得近20项发明专利 数字电视标准ATSC，DVB的比较 收藏 感谢 作者：杨 力 李 利摘要：本文从视频、音频、地面广播、卫星电视、有线电视、交互式数据业务等方面对两大数字电视标准ATSC和DVB进行了全面的比较。 1 前言 伴随信息时代的到来，广播电视事业，特别是有线电视得到了迅速发展。

43、 有线电视的发展有两个明显的特点： 一是光纤化，光纤通信技术的发展（DWDM、光复用技术和光交换技术的出现及光设备的价格不断下降）和用户对带宽的需求越来越高使得光纤越来越向用户靠近；二是数字化，这体现在两个方面，一方面传统的模拟电视广播在逐步向数字电视广播过渡，另一方面随着多功能交互业务的开展和发展，基带数字业务所占比例越来越大，许多有线电视台为此建立了自己的数字干线网络。 模拟电视的数字化进展迅速，到4月18日止，美国在29个城市已经有57个电视台（地面广播）发送数字HDTV信号，覆盖44的美国人口。 其他国家和地区也为此积极地做准备或进行推广，我国将在50周年国庆时进行数字电视试播。 在电

44、视的数字化进程中，标准之争激烈，据DVB的资料，数 字地面广播采用标准情况是： 已经采用DVB的占19（以欧洲为主），已经采用ATSC的占15（以北美为主），已经采用ISDB的占5（日本），还有61尚未确定，我国目前也面临着一次选择。对有线电视台而言，开展交互式数据业务是新的收入增长点，选择何种标准的产品将直接影响到有线电视投入的成本及收益 情况，对数字机顶盒和Cable Modem标准的研究、产品的测试已经引起了各台的重视，北京、上海、广州和成都都做了一些的实验，但采用什么标准还没有确定。 2 数字电视标准概述 2.1 ATSC ATSC (Advanced Television Syste

45、ms Committee)致力于建立先进的电视系统标准，如HDTV等。它的数字电视标准(A/ 53) 已于1996年底被FCC采纳。 在北美ATSC和SCTE (Society of Cable Telecommunications Engineers) 合作进行地面广播、有线电视和卫星电视的数字电视标准工作，SCTE建立美国有线电视技术标准，建立了OpenCable (机顶盒) 和DOCSIS/MCNS (Cable Modem) 。 SCTE的技术评估和测试由CableLabs进行，如 Cable Modem是否符合MCNS标准是由CableLabs负责测试认证的。 2.2 DVB DVB

46、 (Digital Video Broadcasting)是欧洲致力于数字电视标准的组织，其目标是找 到一种对所有传输媒体都适用的数字电视技术和系统，它包括DVBS (卫星) 、 DVBT (地面广播) 、DVBC (有线电视)和DVBRCCL (Return Channels for Cable and LMDS)。DAVIC(Digital Audio Visual Council)是个非赢利组织，主 要发展Cable Modem和机顶盒的交互式数据业务的标准，它和DVB在这方面取得了一致。 3 两大标准的比较 3.1 一般比较 3.2 视频比较 a. ATSC 格式包括720576 54

47、4576 480576 352576 720480 544480 480480 352 480 352288 352240 支持16:9和4:3的宽高比 HDTV定义为MPEG2的MPHL， 分辨率不超过19201152 19201080是建议的分辨率3.3 音频比较a. ATSC Dolby(AC3) 5.1声道环绕立体声 两声道在192kbps达到最佳质量 5.1声道环 绕立体声在384kbps达到好质量，在448kbps达到最佳质量 b. DVB MPEG第二层的 Musicam 在256kbps达到最佳立体声质量 向后兼容环绕立体声需要高比特率：640kbps 3.4 地面广播比较 a. ATSC RS(204,188, T=10)，交织深度I=52 更好的带宽效 率 低的C/N比门限， 系统抗脉冲噪声干扰能力 更好的相位噪声性能 低的峰值/平均功率比 较低