數字視頻廣播
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數字視頻廣播(Digital Video Broadcast,DVB)
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什麼是數字視頻廣播[1]
數字視頻廣播是一種數字電視傳輸技術標準的總稱。
數字視頻廣播的方式[2]
數字視頻廣播(DVB)與模擬電視廣播一樣，有三種廣播方式：一是使用衛星通道直接廣播的數字衛星電視廣播；二是採用有線電視網路廣播的數字有線電視；三是地面廣播的數字地面電視。
1．DVB系統的標準
針對不同的應用系統，DVB有不同的標準。
DVB—S：為ll／12GHz頻段用衛星傳輸系統，適合一系列帶寬和功率的轉發器使甩。
DVB—C：為電纜傳輸系統，並與DVB—S兼容且適合17—8MHz電纜電視頻道。
DVB—CS：為(s)MATV系統，與DVB—S兼容且適合與8MHz電纜電視頻道一起使用。
DVB—T：為7～8MHz電視頻道設計的數字地面TV系統。
DVB—SI：自己構成系統並幫助用戶選擇有效頻道DVB比特流的DVB解碼器所用的服務信息系統。
DVB—TXT：DVB固定格式傳真電文系統，輸送技術條件與幀時間無關。
DVB—CI：供條件存取和其它控制應用的DVB通用介面。
(1)DVB—S 衛星系統
DVB設計成能使用帶寬為26～72MHz的多種轉發器，它是一種插入固定長MPEG傳送流中的視頻、音頻與數據的單載波系統。該打包數據包括以下處理步驟：每8個包頭部的同步位元組反向形成一種有規則的結構；數據內容進行加擾；Reed—Solomon FEC是額外數據包開銷，由於效率高，故FEC只把12％開銷加入數據流信號，這對所有傳送系統而言，通常稱為外碼或EEC；捲積交織處理應用於數據包是為了進一步減少數據錯誤；另外一種捲積碼用來進一步減少解碼誤差並被稱為內碼，根據適合服務提供者的需要而調用；數據信號採用正交相移鍵控(QPSK)的RF載波調製t。
(2)DVB—T地面傳輸模式
MPEG—2音頻與視頻編碼是DVB—T的基礎，DVB—T的其它部分為：外部運行狀態編碼和外捲積交織編碼與其它DVB標準相同；內捲積編碼和交織與DVB—S相同；調製／通道編碼包含QPSK／QAM和具有可選保護間隔的OFDM。
(3)DVB—C電纜傳輸模式電纜傳輸模式除用QAM調製代換QPSK調製之外，實質上和衛星系統一樣，對電纜TV系統內編碼是不需要的，故電纜系統未使用內編碼FEC。
2．視頻傳輸技術
(1)電話線傳輸視頻信息
主要應用數字用戶線路XDSL技術，XDSL技術包括HDSL(高速數字用戶環路)、ADSL(不對稱數字用戶環路)等。
ADSL可傳輸高品質的視頻信號，其關鍵技術在於高速通道的調製，可選用的調製技術有正交幅度調製、無載波相位調製和離散多頻調製。DMT是一種多載波調製方法，它將電話網中雙絞線的可用頻帶(1MHz)劃分為256個子通道，每個子通道帶寬為4kHz。它可根據各子通道性能來動態地分配各通道每字元可攜帶的比特數，關閉那些不能攜帶數據的子通道，這樣使可用頻帶的平均傳輸率大大提高。ADSL將下行調整通道分為4個子承載通道AS0～AS3，將雙工中速通道分為3個子通道LS0～LS2，各通道的選擇在ADSL初始化中完成。ADSL可提供符合歐洲、北美標準的數據速率，也可為ATM提供通道。系統工作時，4路下行單向高速數據信號AS0～AS3和3路雙工中速信號LS0～LS2經過同步混合，進入兩個分離的緩存器——快速緩存器和交織緩存器，分別進行迴圈碼校驗、量化和前向糾錯(FEC)。交織緩存器出來的數據還需經交織處理。兩路信號在經過頻率分配均衡後，再進行星座編碼和增益調製，經反傅里葉變換(IDFT)來完成多載波的調製，最後經並／串轉換和D／A轉換，發送到通道上去，接收端經相反處理，可恢複數據。
HDSL採用若幹編碼和調製方式，如基帶編碼方式(PAM)、正交幅度調製(QAM)和無載波調幅調相(CAP)等，提高傳送質量，延長傳輸距離。HDSL用多對線並行傳輸，先將2Mbit／s的數據流均勻分配在若幹對雙絞銅線上傳輸，然後再還原成2Mbit／s。目前已有許多實現HDSL數字調製和信號處理的晶元以及HDSL產品。HDSL系統可根據用戶需要提供N×64Mbit／s(N為傳輸的路數)的業務和租用線路業務等，它還可以工作在SDH(新的同步數字序列)環境。但HDSL需要至少兩對用戶線，一般用戶難以承受，比較適合企業集團用戶。
(2)利用無線技術傳輸視頻信息
局域性多點分佈服務(LDMS)是一種雙向的數字式廣播系統，主要利用地面設備進行數據收發。LDMS使用6波段，由於頻率高，用戶可用小口徑天線指向附近高點的集線站，通過集線站和網路中心的轉發器傳輸數據。這個通信中心的作用是處理所有的路徑選擇。、線路交換以及橋接到Internet上的一些問題，在一個有限的區域內使用可獲得較好的效果。
(3)其它可利用的視頻傳輸技術
與傳送視頻數據有關的協議和標準都處在完善中，其中ATM可集成視頻、數據和音頻，其信元長度為53bit，其中包含5bit首標，用於錯誤控制、地址信息及優先權控制等，其餘48bit用來傳送數據。由於ATM是一種面向連接的通信方式，因此就像打電話一樣，ATM會把第一個寄存器中的內容傳送給連接在通道上的所有交換機，由交換機傳送每個信元到下一個接點，數據流本身不必考慮路徑的選擇問題，這種透明的傳輸方式使ATM具有很強的可伸縮性。另外ATM的連接成本由所傳送的數據量大小而定，與傳送距離沒有關係，ATM網路能提供的速率為25Mbit／s—1Gbit／s。
除ATM外，還有其它的通信協議可用於視頻網路，如分散式排隊雙匯流排技術(DQDB)、寬頻ISDN(B-ISDN)可用於視頻傳輸，利用SDH(同步數字序列)網傳送數字視頻信號。
3．MPEG—2傳輸數據流編碼方案
模擬視頻信號進行數字傳輸，應按抽樣理論對模擬視頻信號進行抽樣、量化和編碼轉換成二進位的數字基帶信號，其數位率很高，所需通道帶寬很寬，難於實現。為此必須對數據進行有效的壓縮，才能便於儲存、記錄和傳輸。模擬視頻信號進行數字化壓縮仍然應用MPEG—2的編碼壓縮標準。經抽樣、量化和編碼得到的二進位信號進行壓縮編碼後，採用先進的數字傳輸技術來提高圖像質量，主要的數字傳輸技術有調製、解調．糾錯編碼和信息自適應均衡等技術。
我國電視採用PAL制，原始圖像信號由R、G、B信號組成。經變換形成Y、U、V信號，其中Y=0．30R+0．59G+0．11B，U=B-y，V=R-Y，根據數字輸入信號形成的不同，數字電視信號有分量編碼和複合編碼兩種。
常用的信源編碼方法很多，如變字長編碼、變換編碼、預測編碼、混合編碼和幀間預測編碼等。信源編碼使信源各符號問的相關性減少，但這往往會使信號的抗干擾能力下降，而且當符號表示愈有效即冗餘度愈小，誤碼影響愈嚴重。因此，要使信源編碼的各種方法真正有效，還必須對通道進行抗干擾性編碼，即通道編碼。通道編碼可概括為兩個方面：一是要碼列的頻譜特性適應通道的頻譜特性，使信號能量損失最小，從而減少發生差錯的可能性，即頻譜成形技術；另一個是碼列中加入附加信息，即使發生差錯也能被髮現並糾正，即糾錯、檢錯編碼。因此廣義上通道編碼由以下幾部分組成：頻譜成形、檢糾錯編：碼和通道調製。經信源編碼和通道編碼後，具有一定的抗干擾能力和檢糾錯能力，並適應相應傳輸通道傳輸特性要求的新的數位率，經各種媒體傳輸或記錄後，即實現了數字電視的傳輸。
4．衛星傳輸過程
隨著衛星傳輸技術的應用和數字壓縮技術的發展，特別是MPEG—2／DVB國際標準被世界各國普遍採用，利用數字壓縮技術進行衛星直播到戶(DTH，又稱DBS)已逐漸普及。採用這種方式，除家庭可直接接收外，有線電視臺、地面發射網可將其作為一種資源，接收後再轉播出去，三者兼顧。尤其是採用數字壓縮技術後，一個衛星轉發器可傳送多套節視頻目，使視頻節目更加豐富，其組成如圖1所示。
圖2為衛星數字傳輸系統的信息流程圖，圖2a為信息流程發送端框圖，圖2b為信息處理流程(接收部分)框圖。發送端可分為兩部分：信號形成即信源編碼與復用部分；衛星傳輸部分，這部分由通道編碼、調製、上變頻與高功放組成。
