數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展

13數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展2023/12/26數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展本節(jié)內(nèi)容數(shù)字電視傳輸小結(jié)數(shù)字電視近階段發(fā)展IPTVEoC（EthernetoverCable）數(shù)字電視廣播未來展望數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展傳輸技術(shù)主要線索應(yīng)用需求靈敏度（C/N門限、SNR、脈沖／單頻／同播干擾）信道特征（時間選擇性、頻率選擇性）服務(wù)質(zhì)量（數(shù)據(jù)率、實(shí)時性、多業(yè)務(wù)(用戶)復(fù)用）對應(yīng)主要解決信道編碼信道估計(jì)和均衡（幀結(jié)構(gòu)）／多天線MIMO技術(shù)幀結(jié)構(gòu)／高階調(diào)制合理幀結(jié)構(gòu):導(dǎo)頻插入(時域訓(xùn)練序列和頻域?qū)ьl)信道估計(jì)和同步多業(yè)務(wù)復(fù)用多址(多用戶)復(fù)用方式、雙工方式數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展實(shí)例1ATSC系統(tǒng)應(yīng)用需求靈敏度C/N門限要低、和模擬同播要求抗各種干擾信道特征室外固定定向接收（靜態(tài)短時延信道）服務(wù)質(zhì)量支持HDTV對應(yīng)主要解決信道編碼（級聯(lián)RS＋TCM編碼，交織）信道估計(jì)和均衡單載波判決反饋均衡訓(xùn)練序列24ms插入一次高階調(diào)制（8VSB，等效64QAM）數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展實(shí)例2DVB-T系統(tǒng)應(yīng)用需求靈敏度，同ATSC信道特征室內(nèi)（外）的便攜（固定）接收（動態(tài)長時延信道）單頻網(wǎng)應(yīng)用（超長時延信道）服務(wù)質(zhì)量支持HDTV，分級接收對應(yīng)主要解決信道編碼（級聯(lián)RS＋卷積編碼，交織）信道估計(jì)和均衡OFDM技術(shù)頻域分散導(dǎo)頻每四個OFDM符號循環(huán)一次高階調(diào)制（64QAM和分級調(diào)制）數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展實(shí)例3車載移動電視應(yīng)用需求靈敏度比固定接收要求更低（低增益接收天線）信道特征大面積覆蓋（幾十公里）和移動（100Hz）服務(wù)質(zhì)量支持SDTV，分級接收DVB-T推薦使用2K模式+QPSK+1/2編碼改進(jìn)信道估計(jì)算法(時域和頻域插值)多天線ISDB-T2k和4k模式用于移動業(yè)務(wù)DQPSK調(diào)制可用于手持接收設(shè)備(低功耗）。可選的時間交織可提高服務(wù)質(zhì)量。多天線數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展實(shí)例4手機(jī)電視應(yīng)用需求靈敏度比移動接收要求更低（更低增益接收天線）信道特征大面積覆蓋（幾十公里）和移動（100Hz）服務(wù)質(zhì)量支持CIF或QCIF,節(jié)能,節(jié)目切換時間,支持多套手機(jī)節(jié)目DVB-HMPE-FEC（靈敏度）4K模式和深交織（移動性能）時間分片省電(幀結(jié)構(gòu))----節(jié)目切換慢(5秒)同步時間慢造成分片大ISDB-T僅使用1段頻譜(One-segment),僅400K帶寬(靈敏度)節(jié)目切換快,功耗大DQPSK調(diào)制低功耗數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展小結(jié)

重點(diǎn)理解方案的幀結(jié)構(gòu)/信道估計(jì)(調(diào)制)/信道編碼OFDM在眾多新制定的國際標(biāo)準(zhǔn)中得到采用，屬于能得到不斷發(fā)展和提高的新技術(shù),具有廣闊的前景結(jié)合LDPC：COFDM結(jié)合多天線：MIMI-OFDM結(jié)合多用戶：OFDMA結(jié)合TDD雙工方式：TDD-OFDM數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展多址/多用戶復(fù)用方式FDMA：不同用戶分配到不同頻帶TDMA：不同用戶分配到不同時間片（TimeSlot）30kHzFDMAUser1User2User3200kHzTDMAUser1User2User3使用帶寬使用帶寬可以結(jié)合OFDM來實(shí)現(xiàn)OFDMA數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展雙工方式下行鏈路和上行鏈路TDD、FDD雙工方式頻率分隔:反向信道或上行信道Up-Link:前向信道或下行信道Down-LinkFDD時間時間TDDBTSMS數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展主要無線標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展802.16系列標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展802.16dOFDM系統(tǒng)，使用256點(diǎn)FFTAlamouti空時分組碼，雙天線發(fā)射數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展802.16dOFDM模式幀結(jié)構(gòu)分為TDD和FDD結(jié)構(gòu)用戶占用不同Burst（TDMA)每個Burst含有多個OFDM符號

TDD幀結(jié)構(gòu)

FDD幀結(jié)構(gòu)數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展802.16eOFDMA模式幀結(jié)構(gòu)OFDMA多址方案采用時間和頻率聯(lián)合的二維多址方案OFDM符號時間多址子載波頻域多址數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展數(shù)字電視廣播

近期發(fā)展數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展電視系統(tǒng)的發(fā)展1950s–黑白地面電視廣播1960s–彩色電視廣播1970s–有線電視系統(tǒng)1980s–衛(wèi)星電視系統(tǒng)(FM調(diào)制)1990s–第一代數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字衛(wèi)星電視（如DVB-S）數(shù)字有線電視（如DVB-C,ATSC-16VSB)數(shù)字地面高清電視（如DVB-T,ATSC,ISDB-T)2000s–Cablemodem（電纜調(diào)制解調(diào)器）,VoIPoverCable

–IPTV(VOD，VoIP，Internet，P2P，流媒體，QoS/QoE…)

–移動電視(通過手機(jī)頻道、地面電視廣播頻道、衛(wèi)星頻道)

–寬帶無線移動多媒體（(Wi-Max,無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng),HSPA) 很多新技術(shù)融入到廣播行業(yè)中數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展數(shù)字電視廣播發(fā)展…Networks/Affils1950sUHF1960sCable1980sDBS1995IPTV2000sDigitalCable1998InternetBroadbandVODWiFi3G多業(yè)務(wù)…VOD點(diǎn)播…Internet數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展近期發(fā)展方向---融合多媒體廣播和服務(wù)支持移動/手持設(shè)備的多媒體廣播多種手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)3D-TV和多視角成像（Multi-viewpoint）IPTV和InternetTV新一代地面、有線和衛(wèi)星廣播系統(tǒng)DVB-S2/T2/C2ATSC2.0,ISDB-T2多業(yè)務(wù)…VOD點(diǎn)播…Internet數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展IPTV數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展同時支持Internet&視頻多媒體Internet視頻點(diǎn)播有線和衛(wèi)星信道3G傳統(tǒng)廣播網(wǎng)絡(luò)PCMobilePhoneTV手機(jī)電視廣播支持Internet連接的電視數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展Internet連接和交互22+or++&數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展IPTV概念I(lǐng)PTV（InternetProtocolTelevision）俗稱交互式網(wǎng)絡(luò)電視。是利用寬帶網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，以家用電視機(jī)+網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒（TV＋STB）、計(jì)算機(jī)（pc）、手機(jī)等智能設(shè)備作為主要終端設(shè)備，集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通訊等多種技術(shù)于一體，通過互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）向家庭用戶提供包括數(shù)字電視在內(nèi)的多種交互式服務(wù)的嶄新技術(shù)。傳輸網(wǎng)絡(luò)形式多樣以太網(wǎng)、ADSL等3G、Wimax無線網(wǎng)有線Cable網(wǎng)絡(luò)（廣電雙向網(wǎng)改造）和手機(jī)電視一樣屬于“三網(wǎng)融合”的應(yīng)用目前國內(nèi)主要是電信和聯(lián)通在推廣數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展IPTV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展IPTV特點(diǎn)改變了傳統(tǒng)的單向廣播式的媒體傳播方式，用戶可以按需接收，實(shí)現(xiàn)用呼吁媒體內(nèi)容提供商的實(shí)時交互，從而更好地滿足用戶個性化需求。（交互電視）IPTV和數(shù)字電視之間既是競爭關(guān)系，又是互補(bǔ)關(guān)系從業(yè)務(wù)范圍和覆蓋的用戶群看，最終是互相競爭的可以將IPTV看成是數(shù)字電視的一種技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段數(shù)字電視側(cè)重廣播，特別是高清晰度電視業(yè)務(wù)IPTV可以側(cè)重寬帶交互型多媒體業(yè)務(wù)，兩者有可能形成一定程度的業(yè)務(wù)互補(bǔ)局面數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展IPTV業(yè)務(wù)IPTV業(yè)務(wù)將以通信為導(dǎo)向的業(yè)務(wù)和以內(nèi)容為導(dǎo)向的業(yè)務(wù)緊密地聯(lián)系在一起，它可以提供的業(yè)務(wù)種類主要包括電視類業(yè)務(wù)、通信類業(yè)務(wù)，以及各種增值業(yè)務(wù)。電視類服務(wù)是指與電視業(yè)務(wù)相關(guān)的服務(wù)視頻點(diǎn)播（VOD)直播電視時移電視（Time-ShiftedTV）通信類服務(wù)主要是指基于IP的語音業(yè)務(wù)、即時通信服務(wù)和電視短信等；增值業(yè)務(wù)則是指電視購物、互動廣告和在線游戲等等。在IPTV發(fā)展初期，IPTV的業(yè)務(wù)主要以電視類服務(wù)為主。數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展IPTV的關(guān)鍵技術(shù)視頻編碼技術(shù)流媒體技術(shù)（StreamingMedia）內(nèi)容傳送技術(shù)（CDN）組播技術(shù)數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展1.視頻編碼技術(shù)(和地面廣播相同）編碼技術(shù)是多媒體通信中使用的基本技術(shù)之一。多媒體通信的一個顯著特點(diǎn)就是要傳輸?shù)男畔⒘糠浅４?，尤其是視頻數(shù)據(jù)，其編碼技術(shù)甚至?xí)谳^大程度上影響業(yè)務(wù)質(zhì)量，因此視頻編碼技術(shù)在IPTV中的地位非常重要。目前，國內(nèi)外已經(jīng)開展的IPTV業(yè)務(wù)基本上都是使用MPEG-2編碼方式。目前的趨勢是，使用更加適合于流媒體系統(tǒng)的H.264/MPEG-4/AVS數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展2.流媒體技術(shù)（StreamingMedia）流媒體技術(shù)就是把連續(xù)的影像和聲音信息經(jīng)過壓縮處理后放到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上，讓終端用戶能夠邊下載邊觀看，而不需要等到整個多媒體文件下載完成便可以即時觀看的技術(shù)。數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展3.內(nèi)容傳送技術(shù)（CDN）IPTV的業(yè)務(wù)主要包括單播業(yè)務(wù)和組播業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)流量非常大，因此需在寬帶城域網(wǎng)絡(luò)之上部署內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN），經(jīng)過策略部署可以改善流媒體服務(wù)質(zhì)量，并有效降低骨干網(wǎng)的壓力。對用戶來說，通過CDN系統(tǒng)，得到響應(yīng)的時間被縮短，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性被提高，從而提高了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的總體性能。數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展4.組播技術(shù)組播是一種允許一個或多個發(fā)送者（組播源）一次、同時發(fā)送單一數(shù)據(jù)包到多個接收者的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。組播源把數(shù)據(jù)包發(fā)送到特定組播組，而只有屬于該組播組的地址才能接收到數(shù)據(jù)包。在IPTV里，組播源往往僅有一個，即使用戶數(shù)量成倍增長，主干帶寬也不需要隨之增加，因?yàn)闊o論有多少個目標(biāo)地址，在整個網(wǎng)絡(luò)的任何一條主干鏈路上只傳送單一視頻流，即所謂“一次發(fā)送，組內(nèi)廣播”。數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展直接流媒體下載利用TV連接Internet（分辨率已經(jīng)和PC顯示器相同）交互信息和TV節(jié)目相關(guān)或者無關(guān)支持Internet連接的HDTVCES2009數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展交互信息和TV節(jié)目有關(guān)僅顯示本用戶關(guān)心信息提供比賽相關(guān)信息，供觀眾隨時查看數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展廣電有線雙向改造EoCEthernetoverCoax數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展EoC用于數(shù)字電視雙向化改造雙向化才能真正發(fā)揮數(shù)字電視優(yōu)勢2010年上半年，全國有線數(shù)字電視用戶數(shù)量已突破6500萬戶數(shù)字電視轉(zhuǎn)換僅僅多增加了幾個頻道，收看電視的方式幾乎沒有改變雙向互動是開展數(shù)字電視增值業(yè)務(wù)的前提雙向化提升廣電競爭能力，實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)融合電信的IP電視在各大城市對用戶的爭奪十分激烈沖擊廣電傳統(tǒng)業(yè)務(wù)雙向化提升廣電網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營管理能力網(wǎng)絡(luò)管理、運(yùn)營支撐都需要雙向網(wǎng)絡(luò)廣電提出下一代廣播電視網(wǎng)（NGB）10年規(guī)劃2009年~2019年以有線電視數(shù)字化和移動多媒體廣播電視為基礎(chǔ)以自主創(chuàng)新的“高性能寬帶信息網(wǎng)”技術(shù)為支撐主要特性是“全程全網(wǎng)”、“互聯(lián)互通”、“可管可控”雙向化是前提數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展NGB雙向化演進(jìn)三個階段初級階段每戶接入帶寬達(dá)到2～10Mbps以網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為主，逐步開展增值業(yè)務(wù)系統(tǒng)吞吐率50~200Mbps中級階段每戶接入帶寬可達(dá)到20～30Mbps，邁入NGB-EoC高帶寬時代，支持以高清視頻點(diǎn)播為標(biāo)志的高帶寬增值業(yè)務(wù)需求系統(tǒng)吞吐率400~600Mbps高級階段每戶接入帶寬可達(dá)到100Mbps美國“100millionhomes×100Mbpsconnection”計(jì)劃實(shí)現(xiàn)NGB-EoC演進(jìn)的最終目標(biāo)系統(tǒng)吞吐率2Gbps當(dāng)前主流ADSL的戶均物理帶寬為百KHz，戶均最大信息帶寬8MbpsNGB演進(jìn)和“三網(wǎng)融合”發(fā)展的瓶頸是接入帶寬數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展寬帶接入技術(shù)分析

光纖到小區(qū)FTTZ光纖入戶FTTH光纖到樓FTTB主流的寬帶接入技術(shù)有線：HFC、FTTx、xDSL...無線：3G、LAN、WiMax、衛(wèi)星...家庭寬帶方式業(yè)界已成為共識：光進(jìn)銅退

光纖入戶FTTB+同軸電纜寬帶接入方案目前滿足高清IPTV和NGB帶寬要求的最經(jīng)濟(jì)可行的接入方案

廣電已建成大量有線網(wǎng)絡(luò)可資使用，無需重復(fù)建設(shè)---擁有全世界最大同軸電纜接入網(wǎng)（實(shí)際覆蓋的用戶數(shù)超過3億戶）---擁有最密集的城域網(wǎng)光節(jié)點(diǎn)數(shù)（每個光節(jié)點(diǎn)覆蓋的用戶不超過500戶）

同軸電纜信道帶寬資源豐富、信道質(zhì)量高

---擁有最寬的戶均物理頻譜資源（平均每戶8-10MHz）---信道質(zhì)量優(yōu)于電力線、電話線和無線數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展EoC技術(shù)EoC基于FTTB+同軸電纜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)最后100米寬帶接入EoC全稱“EthernetoverCoax”基于同軸電纜來承載以太網(wǎng)業(yè)務(wù)和其他各種綜合業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)有線電視網(wǎng)絡(luò)用戶寬帶接入EoC技術(shù)方案包括基帶EoC和調(diào)制EoC基帶EoC（無源EoC）將以太網(wǎng)基帶信號直接在有線中傳輸調(diào)制EoC（有源EoC）通過各種數(shù)字調(diào)制技術(shù)在有線中傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)調(diào)制EoC分為高頻調(diào)制EoC和低頻調(diào)制EoC兩類低頻EoC（2MHz～65MHz）HomePlugAV、HomePlugBPL、HomePNA方案高頻EoC（800～1500MHz）MOCA、Wi-Fi降頻方案數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展EoC應(yīng)用示意圖FTTBdeviceEOCMastermodemRFINEtherINRFOUTSPEoCmodemEoCmodemEoCmodemEoCby-passSPSP同軸同軸光纖數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展同軸電纜的頻率規(guī)劃數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展同軸電纜的頻率響應(yīng)數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展同軸電纜頻率特性低頻調(diào)制EoC信道優(yōu)勢是鏈路衰減低，覆蓋范圍大、對有線電視信號影響小低頻（50MHz）按每百米電纜衰減5dB計(jì)算，覆蓋范圍可達(dá)1300米頻譜資源有限，系統(tǒng)可擴(kuò)展性不高線路上低頻耦合噪聲大高頻調(diào)制EoC信道頻譜資源豐富，系統(tǒng)可擴(kuò)展性高線路干擾和外部噪聲耦合較小缺點(diǎn)是鏈路衰減大，尤其是1200MHz以上頻段，部分現(xiàn)有有線網(wǎng)絡(luò)需要更換分支、分配器件高頻（1000MHz）按每百米電纜衰減15dB計(jì)算，覆蓋范圍為430米同軸分支器反射引起多徑，通道的特性類似于無線的環(huán)境數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展EoC已有標(biāo)準(zhǔn)MoCA，同軸電纜多媒體聯(lián)盟（MultimediaoverCoaxAlliance）的縮寫，制定了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)范；Wi-Fi聯(lián)盟（無線局域網(wǎng)），該標(biāo)準(zhǔn)定義物理層和媒體訪問控制(MAC)規(guī)范；HomePNA是HomePhonelineNetworkingAlliance(家庭電話線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟)的簡稱；HomePlugPowerlineAlliance(家庭電力線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟)；HINOC（高性能同軸電纜接入技術(shù)）MOCA的簡化版

數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展EoC方案技術(shù)參數(shù)1標(biāo)準(zhǔn)MOCAWi-Fi降頻HomePlugBPLHomePlugAVHomePNA3.1(ITU-TG.9954)EoC類型高頻EoC高頻EoC低頻EoC低頻EoC低頻EoC工作頻段800MHz-1500MHz960MHz-1060MHz2MHz-62MHz5MHz-30MHz12MHz-44MHz/32MHz-64MHz信道帶寬50MHz40MHz28MHz25MHz32MHz系統(tǒng)吞吐率最大速率270Mbps實(shí)際約100Mbps最大速率108Mbps實(shí)際約50Mbps最大速率200Mbps最大速率200Mbps實(shí)際約80Mbps最大速率320Mbps數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)MOCAWi-Fi降頻HomePlugBPLHomePlugAVHomePNA調(diào)制方式OFDM子載波數(shù)量：256OFDM子載波數(shù)量：每頻道64或52個子載波OFDM（BPSK～1024QAM）子載波數(shù)量：1024或896OFDM（BPSK～1024QAM）子載波數(shù)量：1155個，可用917個FDQAM，16個子載波MAC層工作模式TD