從有線電視的發(fā)展歷程和現狀中不難發(fā)現,電視數字化帶來并創(chuàng)建了電視廣播業(yè)務的新概念,它已經不再是傳統的電視形式。雖然有線數字電視廣播系統的主要功能是使我們能高質量地傳送更多頻道的節(jié)目,但有線數字化還會帶來更新、更復雜的業(yè)務?;谟芯€數字信號處理能力的不斷增強以及全球數字化(如互聯網)所提供巨大基礎設施的日益完善,這些復雜的業(yè)務和應用有望迅速拓展和相互交叉??梢灶A計,隨著包括有線電視節(jié)目在內的多種信息傳輸形式的相互融合,有線數字電視的發(fā)展前景將是非常光明的。
有線數字電視的發(fā)展歷程不斷證明著標準對于數字電視行業(yè)/產業(yè)核心競爭力的重要性。標準是國家利益的集中體現,是為保護與促進本國產業(yè)發(fā)展所提供的一種合法手段。每個國家都希望通過標準制訂來實現本國利益化。通常,發(fā)達國家會先期投入巨資,開發(fā)出標準體系,然后在全球范圍內推廣其標準,使其技術優(yōu)勢通過標準應用固化下來,進而擴大市場并獲得高額利潤;技術落后的國家受限于資金、市場和技術等因素,不得不接受這些標準以降低風險和增加出口機會。這樣的結果使世界兩極分化更為嚴重,技術先進者愈來愈先進。數字時代的特點是:高技術成果轉化周期縮短,知識產權可控能力加強,關稅壁壘已不起主要作用。這就使得廣大技術落后國家淪為消費市場和加工基地,后續(xù)自我發(fā)展能力嚴重不足。為增強本國技術實力,保護和擴大本國企業(yè)的市場份額,標準歷來是國家必須高度重視的關鍵問題。
中國是世界上頭號的電視機生產和消費大國:年產電視機8千萬臺(出口和國內銷售約各占50%)、電視機保有量超過4.7億臺。一直以來,我們在電視領域的自主研發(fā)能力薄弱,沒有核心技術,電視機生產企業(yè)一直遭受高額專利費和傾銷訴訟的雙重擠壓。中國政府和相關產業(yè)充分認識到了掌握和擁有關鍵技術、自主研制數字電視系統標準的重要性。在政府的大力支持下,1994年11月成立了“高清晰度電視開發(fā)小組”,開展對數字高清晰度電視系統技術的研發(fā)工作。首先,通過借鑒國際上已有方案的設計要求及應用需求,明確了下述有線數字電視地面廣播的系統技術指標和需求:
(1)有線數字電視接收至少應與現有模擬電視接收效果相當。
電視觀眾使用接收模擬電視信號的設施可非常容易地接收到穩(wěn)定的無線數字電視信號,包括在近距離室內采用簡單、小型和低增益天線實現穩(wěn)定接收。在數字電視服務區(qū)邊緣地帶及其他一些信號微弱地區(qū),可以通過使用帶方向性、高增益的室外天線接收到數字電視信號。也就是說,在存在較強靜態(tài)和動態(tài)多徑的環(huán)境中,包括存在瑞利(Rayleigh)衰落的條件下,數字電視地面廣播系統能夠穩(wěn)定工作。
(2)系統的數據傳輸容量應得到保證。
在規(guī)定的8MHz廣播頻道帶寬內,要求數字電視廣播系統能夠提供高清晰度電視,多路標準清晰度電視,多路音頻數據以及包括系統業(yè)務、控制信息和節(jié)目指南等輔助數據業(yè)務。系統應具備足夠高的有效數碼率(payload)以支持這些業(yè)務。這一要求充分考慮到了數字電視日后發(fā)展的廣闊空間、業(yè)務應用的多樣性和對傳輸容量日益增長的需求。數據傳輸容量的大小是衡量一個數字電視廣播系統設計好壞的重要指標,對于傳輸總容量相對較小的地面廣播就尤為關鍵和重要,在試圖提高系統其他性能指標時,不能以過多損失數據傳輸容量為代價。
(3)有線電視系統必須支持便攜接收應用。
便攜接收應是無線廣播基本的接收形式之一,可滿足人們隨時、隨地、無縫接收的理念。這要求在現有條件下,數字電視的接收應能夠和移動通信手機、PDA、數碼相機、筆記本電腦等便攜終端兼容,這對系統的低功耗接收和復雜度提出了明確的要求。
(4)系統應考慮支持移動接收應用。
移動接收能力是有線數字電視地面廣播與衛(wèi)星及有線電纜廣播相比獨具特色之處。若系統能夠以較大的傳輸碼率實現移動接收(在車輛行駛速度范圍內),地面廣播的應用范圍和形式會大大增加。當然,移動接收時的性能通常會劣于固定接收時的性能。
(5)系統應方便頻譜分配并支持同頻廣播。
有線數字電視系統應具備良好的抗同頻和鄰頻干擾性能,允許使用模擬電視“禁用”的頻道,允許使用多頻廣播和同頻廣播組網等形式擴大覆蓋和填補“陰影”區(qū)域。
(6)系統應具有前瞻性技術擴展能力,包括雙向、交互、多業(yè)務拓展功能與個性化服務;支持多種成本價格的接收機,特別是低成本的實現。
總結上述需求,數字電視地面廣播系統的主要設計目標是頻譜的利用、穩(wěn)定的固定接收和移動接收能力。為了得到上述良好的性能,需要采用先進的信道編碼和調制技術,以便降低系統C/N門限,以此降低發(fā)射功率來減少對現有模擬電視節(jié)目的干擾,抵抗各種干擾/失真;采用高度靈活的工作模式,通過選擇不同的調制方案,易于和其他媒介或服務器接口,支持多節(jié)目/業(yè)務;高度靈活的頻率規(guī)劃和大范圍覆蓋區(qū)域,能夠支持單頻組網和同頻道覆蓋擴展及縫隙填充。
我國數字電視地面廣播標準(以下簡稱“國標”)的研發(fā)凝聚著我國數字電視領域研發(fā)人員的心血,也離不開方方面面的大力支持。從1999年正式啟動,在經歷了各個研發(fā)單位獨立進行技術研究和系統開發(fā)的“競爭”階段后,2004年開始進入從各個技術方案分散研發(fā)走向集中“融合”的階段。終在2006年8月18日,經過國家標準化管理委員會批準,正式頒布了中國地面數字電視廣播國家強制性技術標準GB 20600-2006《數字電視地面廣播傳輸系統幀結構、信道編碼和調制》。國標能夠同時支持高清晰度電視、標準清晰度電視和多媒體數據廣播等多種業(yè)務,滿足大范圍固定覆蓋和移動接收需要。負責標準起草工作的數字電視特別工作組建議其英文名稱為Digital Television Terrestrial Multimedia Broadcasting,縮寫為DTMB。
國標融合了各個研究方技術方案的特點:采用了國家知識產權局評估為基礎性發(fā)明的幀結構和時域同步正交頻分復用(TDS-OFDM)體制,以及特殊設計系統信息定義方式和具有較強糾錯能力的LDPC作為前向糾錯碼;同時利用軟件配置方法實現了多載波、單載波兩種工作模式兼容。該方案在統一的系統幀結構、擾碼糾錯、系統時鐘、時域交織、調制方式、信號帶寬等處理模塊下,實現單、多載波工作模式共存,因而可以在時、頻域結合的信號處理基礎上,利用統一的硬件對單、多載波信號進行處理而不明顯地增加接收的復雜度。
國標的頒布將有力地改變我國電視行業(yè)長期以來所處的不利競爭地位,進而實現我國從電視大國到電視強國的轉變,為國家經濟帶來巨大發(fā)展空間和機遇。國標研發(fā)起步較晚,其后發(fā)優(yōu)勢使得國標的整體性能超過了目前ITU已接納的3個數字電視國際標準。這一結論不僅在國標頒布前國內工程院組織的若干次測試中得到了證明,也在南美多個國家進行的現場對比測試中得到證實。國標完全具備和其他3個國際標準同臺競技的實力。
國家相關管理部門已經擬定了龐大的數字電視部署計劃:2008年完成包括奧運7城市在內的37個省會、直轄市和計劃單列市的國標播出;2009年在360個地級市推廣國標;2010年在2077個縣級市推廣國標有線電視系統;計劃2015年停止模擬電視廣播。
