理論上,從聲像的攝取經(jīng)信道傳輸?shù)浇邮斩私獯a的整個(gè)過(guò)程均為數(shù)字化的信號(hào)處理過(guò)程,即稱為數(shù)字電視或石子電視系統(tǒng)。由于在實(shí)際中有衛(wèi)星、地面和有線三種信道傳輸方式,所以就出現(xiàn)了對(duì)應(yīng)的數(shù)字電視傳輸與接收標(biāo)準(zhǔn),既DVB-S,DVB-C的形式。就我國(guó)目前而言,地面采用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的單多載波傳輸標(biāo)準(zhǔn)(GB20600-2006),使得在信號(hào)構(gòu)成上與采納歐洲傳輸標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星DVB-C差異較大,所以本文著重在 DVB-S 和DVB-C的信號(hào)或碼流構(gòu)成的異同性作一個(gè)較為深入的分析研究與實(shí)際測(cè)試。這些工作對(duì)于讀者深刻了解數(shù)字電視碼流構(gòu)成特點(diǎn)特別是指導(dǎo)數(shù)字電視的終端服務(wù)具有很強(qiáng)的針對(duì)性。
碼流構(gòu)成上不同之處
DVB-C與DVB-S的不同之處主要體現(xiàn)在信息編碼上,經(jīng)過(guò)系統(tǒng)復(fù)用后的TS流還要針對(duì)傳輸?shù)男诺肋M(jìn)行用于糾錯(cuò)、抗干擾的信道編碼,之后將多節(jié)目的TS流調(diào)制到某一個(gè)高頻頻點(diǎn)上。就目前各地開通的數(shù)字有線電視,其絕大多數(shù)節(jié)目都是引入能夠糾錯(cuò)8個(gè)字節(jié)的RS(188,204)信道編碼和64QAM調(diào)制技術(shù),這種調(diào)制技術(shù)是先把3個(gè)字節(jié)的碼流映射成4個(gè)6比特的符號(hào),由6比特組成的64個(gè)符號(hào)去控制載波的幅度和相位而形成64QAM。因此,DVB-C的當(dāng)前傳輸碼率與符號(hào)率關(guān)系為:當(dāng)前傳輸碼率=符號(hào)率*LOG264*188/204,DVB-C中多數(shù)情況下的符號(hào)率為6875MS/S。此外,DVB-C系統(tǒng)的多數(shù)節(jié)目是加密傳輸?shù)?,即幾乎所有頻點(diǎn)上的TS流都含有加密信息,即含有ECM/EMM信息,這也是目前數(shù)字電視運(yùn)營(yíng)商重要的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn),也樂(lè)意在機(jī)卡不分離即捆綁銷售中分得一杯羹。
而在DVB-S的下行傳輸流中,面向大眾的節(jié)目,特別是教育頻道上的節(jié)目,都是未加密的,只是分布在不同的星上。比如,我國(guó)目前衛(wèi)星電視廣播的主要衛(wèi)星有中星6B(115.5°E)、鑫諾3號(hào)(125°E)和亞太6號(hào)(134°E),在亞太6號(hào)上對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)(下行頻率、極化方式和符號(hào)率分別為12275,V,27500)上的為CCTV-1/2/5/10/11/12/少兒等節(jié)目是加密的(即有ECM/EMM信息),而在鑫諾3號(hào)(4080,H,27500)和中星6B(3840,H,27500)上這些節(jié)目是開鎖的,即沒(méi)有ECM/EMM信息,等等。由于客觀條件(主要是經(jīng)濟(jì)實(shí)力和政策因素)的限制,許多省市上星的節(jié)目數(shù)不多,多數(shù)省僅一套上星的節(jié)目。因此在DVB-S中,頻帶是寶貴的,每個(gè)頻點(diǎn)上都有4~8套相當(dāng)于DVD聲像質(zhì)量的數(shù)字電視節(jié)目,有的頻點(diǎn)上還含有廣播、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等。也即DVB-C都是MCPC的。為了充分利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的轉(zhuǎn)發(fā)功能及頻率資源,廣播電視的衛(wèi)星傳輸信號(hào)存在極化角波,常用水平和垂直兩種極化方式,而DVB-C不存在極化。又CATV網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量明顯優(yōu)于衛(wèi)星信道,所以數(shù)字有線電視多數(shù)為64QAM,而DVB-S多數(shù)采用QPSK調(diào)制技術(shù)即2比特一組的相位調(diào)制技術(shù)(載頻利用率不及DVB-C),調(diào)制前除了RS(188,204)外,還引入FEC前向糾錯(cuò)措施,即采用卷積糾錯(cuò)碼TCM與調(diào)制相結(jié)合的形式,主要是因?yàn)榭臻g干擾大且多變性。所以DVB-S的當(dāng)前傳輸碼率與符號(hào)率關(guān)系為:當(dāng)前傳輸碼率=符號(hào)率*LOG24*FEC*188/204,這里的符號(hào)率對(duì)應(yīng)于DVB-C中的就是符號(hào)率(單位上略有差異),衛(wèi)星中的信號(hào)編碼,其冗余大于DVB-C,即頻率利用率較低。
當(dāng)然,KU波段衛(wèi)星廣播也有不足之處,這就是星蝕、雨衰對(duì)它的影響較大,當(dāng)電波穿過(guò)地球大氣層中降雨的區(qū)域時(shí),雨水對(duì)電波會(huì)產(chǎn)生吸收和散射,造成衰減。雷電、雨水越大,干擾衰減越大,當(dāng)雨衰達(dá)到20DB時(shí),就會(huì)暫時(shí)性的中斷衛(wèi)星廣播,這種情況不多。
目前世界上衛(wèi)星直播系統(tǒng)的傳輸主要DVB-S標(biāo)準(zhǔn),2005年3月歐共體在DVB-S基礎(chǔ)上提出更高級(jí)的DVB-S2標(biāo)準(zhǔn),它具有低密度奇偶檢測(cè)LDPC和BCH級(jí)聯(lián)信道糾錯(cuò)方式,除使用QPSK調(diào)制外,還使用多種高階調(diào)制方式(8PSK、16APSK、32APSK)等技術(shù)的成果,在相同的傳輸條件下比DVB-S容量提高30%。目前我國(guó)上星的絕大多數(shù)的數(shù)字電視節(jié)目仍為DVB-S標(biāo)準(zhǔn)的,而我國(guó)2008年6月發(fā)射的中星9號(hào)(滿足奧運(yùn)會(huì)轉(zhuǎn)播標(biāo)清和高清數(shù)字電視的要求)以及以后發(fā)射的廣播電視通信衛(wèi)星,將采用與DVB-S2性能等價(jià)而具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的ABS-S標(biāo)準(zhǔn)。它們只是信源的壓縮編碼不同,其他相同,比如描述各類信息的內(nèi)容是完全一致的。在DVB-S衛(wèi)星數(shù)字電視信號(hào)傳輸中,MPEG音頻編碼分為層和第二層,在每一層中又有左右兩個(gè)聲道,由于我國(guó)現(xiàn)行的電視伴音均為單聲道,因而在每套衛(wèi)星電視頻道的音頻編碼中,都有3個(gè)聲道處于閑置狀態(tài),各省市(區(qū))的廣播節(jié)目就利用這些空閑聲道進(jìn)行聲音編碼,并與電視伴音同時(shí)播出,每路數(shù)字音頻信號(hào)占據(jù)的碼率相比視頻極小。衛(wèi)星數(shù)字廣播節(jié)目的播出,被安排在與電視伴音不同的層或同一層不同的聲道上面,大多數(shù)廣播節(jié)目都設(shè)在音頻的層,而且都是右聲道播出,也有個(gè)別的節(jié)目設(shè)在音頻的第二層播出,這些不同的廣播節(jié)目通過(guò)不同的音頻PID碼來(lái)區(qū)分;數(shù)字廣播節(jié)目的接收由于衛(wèi)星數(shù)字廣播節(jié)目被安排在與電視伴音不同的層或不同的聲道上,其接收方法也不同,比如,有兩種情況下衛(wèi)星數(shù)字廣播節(jié)目接收的方法與電視伴音在同一層右聲道播出的,數(shù)字廣播節(jié)目接收這種形式的數(shù)字廣播節(jié)目,可使用任何一種衛(wèi)星數(shù)字電視接收機(jī)接收時(shí),只要在接收到相應(yīng)省市的電視節(jié)目后,將伴音切換到右聲道就可以,收聽(tīng)數(shù)字廣播節(jié)目與電視伴音不在同一層的聲道播出的數(shù)字廣播節(jié)目。接收這種形式的數(shù)字廣播節(jié)目,可采用添加PID碼的方法來(lái)接收,或使用帶有兩層伴音的衛(wèi)星數(shù)字電視接收機(jī)接收。須指出,衛(wèi)星數(shù)字廣播節(jié)目的下行頻率、符號(hào)率、極化方式、極化電壓等參數(shù)同步衛(wèi)星電視節(jié)目設(shè)置一樣(在我國(guó)通過(guò)衛(wèi)星接收機(jī)收聽(tīng)廣播的用戶不多,尤其是在山區(qū)、農(nóng)村)。國(guó)內(nèi)許多省市目前均有一套至幾套廣播節(jié)目與衛(wèi)星電視節(jié)目同時(shí)播出,在接收衛(wèi)星數(shù)字電視節(jié)目的同時(shí),可以接收衛(wèi)星數(shù)字廣播節(jié)目。同樣,在DVB-C中除了某些頻點(diǎn)也傳輸數(shù)字廣播節(jié)目外,有的頻點(diǎn)還傳輸數(shù)據(jù)、NVOD等信息,更為豐富。
衛(wèi)星電波信號(hào)的極化特性取決于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器上發(fā)射天線系統(tǒng)的極化特性,接收天線必須具有與之相同的極化方式,才能順利接收到衛(wèi)星電波信號(hào)的所有能量。改變接收天線的極化方式需要調(diào)整旋轉(zhuǎn)天線饋源的極化角。當(dāng)衛(wèi)星電波信號(hào)采用線極化方式時(shí),調(diào)整饋源極化角是保證接收天線接收衛(wèi)星信號(hào)處于接收狀態(tài)的重要一環(huán)。在實(shí)際操作中,一般需要轉(zhuǎn)動(dòng)饋源、高頻頭,來(lái)使衛(wèi)星接收機(jī)上信號(hào)強(qiáng)度顯示達(dá)到。圓極化信號(hào)則不需要。