1 概述

在经历了机械电视时代、黑白电子电视和彩色电视时代以后，NHK从70年代初期开始研究高清晰度电视，后来有许多国家和国际标准组织也积极开展了这方面的研发。但直到1990年之前，它们还都是全模拟的或者模拟数字混合的。在1990年6月1日，美国GI公司向美国高级电视顾问委员会(ACATS)提交了全数字地面HDTV制式，电视从此进人了一个新时代：数字电视时代。电视向着高清晰度电视和数字化方向前进、模拟电视在全世界范围内正在逐步消失，电视面临着它问世以来最根本的技术革命。

从那以后，经过十多年坚持不懈的研究和发展，数字电视地面广播(Digital Television Terrestrial Broadcasting，DTTB)已经取得了很多的成果，达到了可以实现阶段。从1998年11月北美和欧洲已经开播DTTB节目，许多国家宣布了它们的DTTB制式选择和实现计划。目前，世界上主要有3种DTTB传输标准：

①美国高级电视系统委员会(Advanced Television Systems Committee，ATSC)研发的格形编码的8电平残留边带(Trellis-Coded 8-Level Vestigial Side-Band，TCM 8-VSB)调制。1996年12月26日FCC正式公布了"数字电视标准"ATSC。1998年11月首先由28家电视台正式开始地面数字电视广播，到2000年1月已经有100多家电视台开展数字电视业务。但美国Sinclair广播集团对ATSC制式有异议。

ATSC调制方案采用了具有导频信号的单载波调制，即8电平残留边带调制(8-VSB)，它是成熟的现有AM调制技术的高度发展，其性能高度依赖于自适应均衡器。因此。为了抵抗多径回波和各种干扰，需要非常复杂和昂贵的均衡器。

加拿大、韩国、阿根廷和我国的台湾在1997年和1998年先后宣布采用美国的ATSC标准。

②欧洲数字视频地面广播(Digital Video Terrestrial Broadcasting-Terrestrial，DVB-T)标准采用的编码正交频分复用(Coded Orthogonal Frequency Dl vision Multiplexing，COFDM)调制。

欧洲ETSI在1994年和1996年先后公布了DVB-S(卫星广播)、DVB-C(有线电视广播)和DVB-T(地面广播)的标准等，欧洲的数字电视有完整的标准系列。欧洲各国自1996年以来先后在卫星直播、有线电视和地面广播等方面开展了SDTV业务，考虑到市场需求的原因，目前尚未开展HDTV业务。

在地面传输方面，它采用多载波OFDM调制(ADSL中相似的技术称为DMT)。DVB-T使用了1705(2k)或6817(8k)个载波。而且它有更多的选项，以适应不同的应用需求，例如可变的载波调制类型。和美国的8-VSB调制技术相比。COFDM技术属于正在不断发展和提高的新技术。

除了欧洲国家以外，澳大利亚、新加坡、印度、巴西先后在1998年和1999年宣布采用欧洲的DVB标准。

③日本地面综合业务数字广播(Integrated Service Digital Broadcasting-Terrestrial，ISDB-T)采用的频带分段传输正交频分复用(Band Width Segmented Transmission OFDM，BST-OFDM)。

日本1998年11月公布了用于地面数字电视广播的ISI)B，T标准。系统采用的调制方法称为频带分段传输(BST)OFDM。由一组共同的称为BST段的基本频率块组成。

日本的ISDB-T是基于自己的国情。在欧洲COFDM基础上的一种改进，特别是针对多媒体广播和移动接收的需求。

3种标准的视频编码和码流复接基本均采用MPEG2标准，最大的差别是调制方式的不同，ATSC采用单载波方式，而其它两种采用多载波调制技术。因为3个标准推出的时间有先后，因此，采用的技术水平越来越高，对地面广播需求的理解也越来越深。但它们毕竟是基于90年代中期或之前的状况。几年来，技术在飞速发展，应用需求也在不断变化。

在此背景下，我们对上述3个地面数字电视系统进行了深入研究，借鉴和吸收了美国ATSC、欧洲DVB、日本IS皿和国内HDTV研究的经验和教训，结合几年来数字地面电视广播技术和通信技术的最新发展和需求，提出了创新的"地面数字多媒体电视广播(Terrestrial Digital Multimedia-Television Broadcasting，DMB-T)传输协议"。系统的核心采用了mQAM／QPSK的时域同步正交频分复用(Time Domain Synchronous Orthogonal-Frequency-Division-Multiplex，TDS-OFDM)调制技术；系统使用更加先进的前向纠错编码FEC来抵抗突发误码和各种干扰，例如Turbo码等；实现了分级调制和编码，可以提供分级服务；同时可以实现快速同步，适于数据业务。

2 系统描述和参数

对于地面数字电视广播来讲，首先要求有足够高的传输码率，以便在单个信道中提供高质量HDTV节目。其次要在现有分配的电视频道中传输DTV节目，实现和模拟电视节目的同播；更重要的特性是要支持移动接收。其它的要求包括：抵抗各种干扰/失真；易于其它媒介或服务器的接口；支持多节目/业务；高度灵活的操作模式，通过选择不同的调制方案，系统能够支持固定、便携、步行、或移动接收；能够通过分级调制得到分级服务；具有交互性；高度灵活的频率规划和覆盖区域，能够使用单频网和同频道覆盖扩展/缝隙填充；需要先进的信道编码(例如级联码、平行级联系统卷积／网格码、或网格编码)和信道估计方案，以便降低系统C／N门限，以此降低发射功率。从而减少了对现有模拟电视节目的干扰；对于便携终端，它优先要支持低功耗模式，等等。

数字电视系统信号结构通常由压缩层、传送层和传输层3大部分组成，其系统结构见图1。传输层的具体构成。是由传输信道(或者叫传输媒介)决定的。传输媒介有有线媒介(包括光纤、同轴和两者的混合网)、无线媒介(包括卫星、微波、MMDS等)、地面波传输的无线媒介。对于每种传输媒体，目前DTTB系统的压缩层和传送层基本上都是一样的，区别就在传输层上。

图1系统的信号构成

信道编码和信道解码属于传输层，根据不同的信道情况和不同的应用需求，数字电视系统采用了不同的纠错编码和调制技术方案，其构成见图2所示。

地面数字电视广播DTTB中的纠错部分，基本上都采用了外码纠错(Reed-Solomen码)、交织I、内码纠错(卷积码／Turbo码)、交织II，而调制技术目前主要有两种方案--单载波调制和多载波调制。属于单载波调制的有美国的ATSC 8VSB调制，而多载波调制的有欧洲的DVB-T COFDM、日本ISDB-T BST OFDM，本系统所采用的调制技术IDS-OFDM也属于多载波技术。

图2 地面数字电视传输层

由于在技术方案选择和具体实现的参数上的不同，导致了不同系统之间性能的差异。

为了更好地满足上述地面数字电视广播的需求，DMB-T传输协议设计了相应的系统参数，表1提供了基于TDS-OFDM的系统参数，以及和其它3个世界标准的比较。虽然此次样机是为8MHz频道开发的，但它很容易地缩放到6或7MHz频道。（未完待续）