概述
大家知道,在高清晰度电视广播方面,日本是最先投入大量人力、财力开展研制工作的,在方案和参数选择上几经改进,最后确定了高清晰度电视的演播室节目制作参数、MUSE频带压缩方式和调频传输制卫星广播方式,综合一起即构成所谓的Hivision HDTV制式,并已于10年前正式播出。在国际上,它对下一代广播电视的开发起了先导作用。然而,Hivision虽然在频带压缩中采用了数字处理技术,使压缩比达到4:1,但在随后的压缩信号输出和调制传输中仍为模拟的亮度、色差信号时分复用形式,压缩后的信号带宽为8.1MHz。因此,只能通过日本的频道带宽24MHz的卫星通道进行传输,而不能够在带宽为6MHz的地面频道中实现HDTV电视广播。
后来,欧洲国家为了与之竞争,联合制定了EU-95计划,推出其HD-MAC制式,最后确定了从MAC制向HD-MAC过渡的HDTV卫星广播方式,扫播参数为1250/50/2:1/16:9(Hivision为1125/60/2:1/16:9),采用数字处理技术后亦实现了4:1的频带压缩比,信号带宽为8.4MHz,也需用频道带宽27MHz的欧洲卫星通道进行传输。然而,随后由于美国开发其全数字HDTV的方案,使Hivision 和HD-MAC都显得技术不先进,Hivision因已经在广播不好改变,而欧洲则放弃了HD-MAC。
全数字HDTV在美国由FCC最终批准的标准为“ATSC数字电视标准”(1995年),它应用于HDTV的地面电视广播中。欧洲则转而首先着眼于研制常规电视的全数字化广播(SDTV)进一步再开发全数字HDTV。在SDTV中,欧洲按传输媒体的不同而分为DVB-S、DVB-C和DVB-T三类。DVB-S为通过卫星传输的DVB(数字视频广播),DVS-C为通过有线(光纤、电缆)传输的DVB,DVB-T为通过地面电波传输的DVB。前二者于1994年制订出标准,DVB-T则于1996年5月制订出标准。美、欧的诸种HDTV、DVB制式,图像信号的信源编码均采用了MPEG-2压缩标准(ISO/IEC13818-2),信道编码则依据传输媒体的不同而在大体相同的基础上又各有差异,高频调制方式亦随传输媒体的不同而采用了不一样的方式。
上面的ATSC、DVB-S、DVB-C和DVB-T都已先后地正式播出。在此形势下,日本自然不甘落后,但由于卫星中已采用Hivision广播多年,不便于停播或改变制式,所以主要研究的便是全数字的地面电视广播制式。(需要指出,卫星传输和有线电视的全数字电视广播制式,无论SDTV或HDTV,在信道编码和高频调制方式上各国有基本一致的认同标准。)结果,日本确定的数字地面电视广播(DTTB)制式为ISDB-T(综合业务数字广播-地面传输),或称DIBEG(数字广播专家组)制式。
一 ISDB-T概要
1 总体情况
日本采用的地面传输制式不限于单独传输数字电视(图像和伴音),也包括了独立的声音和数据广播,这几者可以单独存在或任意地组合,构成在带宽6MHz内的一路节目或多路节目。ISDB-T系统包括发送部分和接收部分,发送部分的输入是信源编码部分的输出,发送部分的输出是加给发射机输入端的中频已调制信号,在发射机内上变频成射频信号去往馈线和天线。TSDB-T在信源编码中,图像信号也按MPEG-2的压缩标准。根据Rec.ITU-R BT.601-5,对于SDTV,图像源格式应是720(704)×480像素数,取样频率为4:2:0模式。至于声音信号的信源编码,日本既未采用MPEG-2的压缩标准(ISO/IEC13818-3),即所谓的MUSICAM(掩蔽型通用子带综合编码和复用),也未采用ATSC中的Dolby AC-3(音频编码-3)标准,而是采用基于MPEG-4的AAC(高级AC)压缩方式。ISDB-T系统中的接收部分,输入信号是COFDM调制的射频信号,输出信号是加给信源解码部分输入端的信道解码信号。图1中简要示明了系统框图。
2 ISDB-T的传送带宽
为了与地面电视广播的原频道规划(每频道6MHz)相适配,ISDB-T中每个频道的传送带宽为(432KHz×13+4KHz)=5.62MHz或(432KHz×13+1KHz)=5.617MHz。这里,是以每432KHz作为一个独立的OFDM(正交频分复用),6MHz内可包含13段OFDM。而每个OFDM段由数据段和导频信号组成,或者说OFDM段是指在数据段中加入各种导频信号后于432KHz带宽内传送的信息数据流。每个数据段可以独立地指定其载波调制方式(16QAM、64QAM、QPSK或DQPSK)、内码编码率(1/2、2/3、3/4、5/6、或7/8)、保护间隔比和时间交织深度等。
作为对比,欧洲DVB-T 8MHz或7MHz的每路频道是作为一个总体来处理的,对全部载波的调制方式只能是一种(16QAM、64QAM或QPSK),内码编码率基本上是一种(1/2、2/3、3/4、5/6、或7/8),保护间隔比也只能是一种(1/4、1/8、1/16或1/32)。由此可见,ISDB-T在这些方面其信号处理与DVB-T基本上相同,但是更灵活些,可按电视、声音、数据的不同需求优化地选用。
3 传送信号形式
ISDB-T中,根据ISO/IEC13818-1(MPEG-2,系统)实施传送信号的复用。每一个物理通道(6MHz)为一个基本TS(传送流),其中13个OFDM段可构成有统一参数选择的单一大块,也可以分为具有不同参数选择的几个块层,最多为4个块层。接收端接收时,可以对13段OFDM整体接收,也可以部分接收,即只接收13段OFDM里中央的一段OFDM,图2示出了不分块层整体接收和分块层部分接收的两种情况。
由图可见,一个块层内包含的OFDM段的数目并无限定,可多可少?lt;13),而部分接收时总是接收中央的一段,即是接收一个物理通道(6MHz)内基本TS流的一部分。
4 传送参数
ISDB-T的每432KHz内载波间隔有4KHz与1KHz两种。另外,为了接收端能抗多径干扰,在每个有效符号持续期Tu(=1/载波间隔)上增加一个保护间隔持续期△,按规定△/Tu的取值有4种(1/4、1/8、1/16、1/32)。因此,一个OFDM段的传送参数如表1所示。
至于整个ISDB-T物理通道6MHz内的传送参数,如表2所示。
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