数字视频广播
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数字视频广播(Digital Video Broadcast,DVB)
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什么是数字视频广播[1]
数字视频广播是一种数字电视传输技术标准的总称。
数字视频广播的方式[2]
数字视频广播(DVB)与模拟电视广播一样，有三种广播方式：一是使用卫星信道直接广播的数字卫星电视广播；二是采用有线电视网络广播的数字有线电视；三是地面广播的数字地面电视。
1．DVB系统的标准
针对不同的应用系统，DVB有不同的标准。
DVB—S：为ll／12GHz频段用卫星传输系统，适合一系列带宽和功率的转发器使甩。
DVB—C：为电缆传输系统，并与DVB—S兼容且适合17—8MHz电缆电视频道。
DVB—CS：为(s)MATV系统，与DVB—S兼容且适合与8MHz电缆电视频道一起使用。
DVB—T：为7～8MHz电视频道设计的数字地面TV系统。
DVB—SI：自己构成系统并帮助用户选择有效频道DVB比特流的DVB解码器所用的服务信息系统。
DVB—TXT：DVB固定格式传真电文系统，输送技术条件与帧时间无关。
DVB—CI：供条件存取和其它控制应用的DVB通用接口。
(1)DVB—S 卫星系统
DVB设计成能使用带宽为26～72MHz的多种转发器，它是一种插入固定长MPEG传送流中的视频、音频与数据的单载波系统。该打包数据包括以下处理步骤：每8个包头部的同步字节反向形成一种有规则的结构；数据内容进行加扰；Reed—Solomon FEC是额外数据包开销，由于效率高，故FEC只把12％开销加入数据流信号，这对所有传送系统而言，通常称为外码或EEC；卷积交织处理应用于数据包是为了进一步减少数据错误；另外一种卷积码用来进一步减少解码误差并被称为内码，根据适合服务提供者的需要而调用；数据信号采用正交相移键控(QPSK)的RF载波调制t。
(2)DVB—T地面传输模式
MPEG—2音频与视频编码是DVB—T的基础，DVB—T的其它部分为：外部运行状态编码和外卷积交织编码与其它DVB标准相同；内卷积编码和交织与DVB—S相同；调制／通道编码包含QPSK／QAM和具有可选保护间隔的OFDM。
(3)DVB—C电缆传输模式电缆传输模式除用QAM调制代换QPSK调制之外，实质上和卫星系统一样，对电缆TV系统内编码是不需要的，故电缆系统未使用内编码FEC。
2．视频传输技术
(1)电话线传输视频信息
主要应用数字用户线路XDSL技术，XDSL技术包括HDSL(高速数字用户环路)、ADSL(不对称数字用户环路)等。
ADSL可传输高品质的视频信号，其关键技术在于高速信道的调制，可选用的调制技术有正交幅度调制、无载波相位调制和离散多频调制。DMT是一种多载波调制方法，它将电话网中双绞线的可用频带(1MHz)划分为256个子信道，每个子信道带宽为4kHz。它可根据各子信道性能来动态地分配各信道每字符可携带的比特数，关闭那些不能携带数据的子信道，这样使可用频带的平均传输率大大提高。ADSL将下行调整信道分为4个子承载信道AS0～AS3，将双工中速信道分为3个子信道LS0～LS2，各信道的选择在ADSL初始化中完成。ADSL可提供符合欧洲、北美标准的数据速率，也可为ATM提供信道。系统工作时，4路下行单向高速数据信号AS0～AS3和3路双工中速信号LS0～LS2经过同步混合，进入两个分离的缓存器——快速缓存器和交织缓存器，分别进行循环码校验、量化和前向纠错(FEC)。交织缓存器出来的数据还需经交织处理。两路信号在经过频率分配均衡后，再进行星座编码和增益调制，经反傅里叶变换(IDFT)来完成多载波的调制，最后经并／串转换和D／A转换，发送到信道上去，接收端经相反处理，可恢复数据。
HDSL采用若干编码和调制方式，如基带编码方式(PAM)、正交幅度调制(QAM)和无载波调幅调相(CAP)等，提高传送质量，延长传输距离。HDSL用多对线并行传输，先将2Mbit／s的数据流均匀分配在若干对双绞铜线上传输，然后再还原成2Mbit／s。目前已有许多实现HDSL数字调制和信号处理的芯片以及HDSL产品。HDSL系统可根据用户需要提供N×64Mbit／s(N为传输的路数)的业务和租用线路业务等，它还可以工作在SDH(新的同步数字序列)环境。但HDSL需要至少两对用户线，一般用户难以承受，比较适合企业集团用户。
(2)利用无线技术传输视频信息
局域性多点分布服务(LDMS)是一种双向的数字式广播系统，主要利用地面设备进行数据收发。LDMS使用6波段，由于频率高，用户可用小口径天线指向附近高点的集线站，通过集线站和网络中心的转发器传输数据。这个通信中心的作用是处理所有的路径选择。、线路交换以及桥接到Internet上的一些问题，在一个有限的区域内使用可获得较好的效果。
(3)其它可利用的视频传输技术
与传送视频数据有关的协议和标准都处在完善中，其中ATM可集成视频、数据和音频，其信元长度为53bit，其中包含5bit首标，用于错误控制、地址信息及优先权控制等，其余48bit用来传送数据。由于ATM是一种面向连接的通信方式，因此就像打电话一样，ATM会把第一个寄存器中的内容传送给连接在通道上的所有交换机，由交换机传送每个信元到下一个接点，数据流本身不必考虑路径的选择问题，这种透明的传输方式使ATM具有很强的可伸缩性。另外ATM的连接成本由所传送的数据量大小而定，与传送距离没有关系，ATM网络能提供的速率为25Mbit／s—1Gbit／s。
除ATM外，还有其它的通信协议可用于视频网络，如分布式排队双总线技术(DQDB)、宽带ISDN(B-ISDN)可用于视频传输，利用SDH(同步数字序列)网传送数字视频信号。
3．MPEG—2传输数据流编码方案
模拟视频信号进行数字传输，应按抽样理论对模拟视频信号进行抽样、量化和编码转换成二进制的数字基带信号，其数码率很高，所需信道带宽很宽，难于实现。为此必须对数据进行有效的压缩，才能便于储存、记录和传输。模拟视频信号进行数字化压缩仍然应用MPEG—2的编码压缩标准。经抽样、量化和编码得到的二进制信号进行压缩编码后，采用先进的数字传输技术来提高图像质量，主要的数字传输技术有调制、解调．纠错编码和信息自适应均衡等技术。
我国电视采用PAL制，原始图像信号由R、G、B信号组成。经变换形成Y、U、V信号，其中Y=0．30R+0．59G+0．11B，U=B-y，V=R-Y，根据数字输入信号形成的不同，数字电视信号有分量编码和复合编码两种。
常用的信源编码方法很多，如变字长编码、变换编码、预测编码、混合编码和帧间预测编码等。信源编码使信源各符号问的相关性减少，但这往往会使信号的抗干扰能力下降，而且当符号表示愈有效即冗余度愈小，误码影响愈严重。因此，要使信源编码的各种方法真正有效，还必须对信道进行抗干扰性编码，即信道编码。信道编码可概括为两个方面：一是要码列的频谱特性适应通道的频谱特性，使信号能量损失最小，从而减少发生差错的可能性，即频谱成形技术；另一个是码列中加入附加信息，即使发生差错也能被发现并纠正，即纠错、检错编码。因此广义上信道编码由以下几部分组成：频谱成形、检纠错编：码和信道调制。经信源编码和信道编码后，具有一定的抗干扰能力和检纠错能力，并适应相应传输信道传输特性要求的新的数码率，经各种媒体传输或记录后，即实现了数字电视的传输。
4．卫星传输过程
随着卫星传输技术的应用和数字压缩技术的发展，特别是MPEG—2／DVB国际标准被世界各国普遍采用，利用数字压缩技术进行卫星直播到户(DTH，又称DBS)已逐渐普及。采用这种方式，除家庭可直接接收外，有线电视台、地面发射网可将其作为一种资源，接收后再转播出去，三者兼顾。尤其是采用数字压缩技术后，一个卫星转发器可传送多套节视频目，使视频节目更加丰富，其组成如图1所示。
图2为卫星数字传输系统的信息流程图，图2a为信息流程发送端框图，图2b为信息处理流程(接收部分)框图。发送端可分为两部分：信号形成即信源编码与复用部分；卫星传输部分，这部分由信道编码、调制、上变频与高功放组成。
