從有線電視的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀中不難發(fā)現(xiàn),電視數(shù)字化帶來并創(chuàng)建了電視廣播業(yè)務(wù)的新概念,它已經(jīng)不再是傳統(tǒng)的電視形式。雖然有線數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的主要功能是使我們能高質(zhì)量地傳送更多頻道的節(jié)目,但有線數(shù)字化還會(huì)帶來更新、更復(fù)雜的業(yè)務(wù)?;谟芯€數(shù)字信號處理能力的不斷增強(qiáng)以及全球數(shù)字化(如互聯(lián)網(wǎng))所提供巨大基礎(chǔ)設(shè)施的日益完善,這些復(fù)雜的業(yè)務(wù)和應(yīng)用有望迅速拓展和相互交叉??梢灶A(yù)計(jì),隨著包括有線電視節(jié)目在內(nèi)的多種信息傳輸形式的相互融合,有線數(shù)字電視的發(fā)展前景將是非常光明的。
有線數(shù)字電視的發(fā)展歷程不斷證明著標(biāo)準(zhǔn)對于數(shù)字電視行業(yè)/產(chǎn)業(yè)核心競爭力的重要性。標(biāo)準(zhǔn)是國家利益的集中體現(xiàn),是為保護(hù)與促進(jìn)本國產(chǎn)業(yè)發(fā)展所提供的一種合法手段。每個(gè)國家都希望通過標(biāo)準(zhǔn)制訂來實(shí)現(xiàn)本國利益化。通常,發(fā)達(dá)國家會(huì)先期投入巨資,開發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)體系,然后在全球范圍內(nèi)推廣其標(biāo)準(zhǔn),使其技術(shù)優(yōu)勢通過標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用固化下來,進(jìn)而擴(kuò)大市場并獲得高額利潤;技術(shù)落后的國家受限于資金、市場和技術(shù)等因素,不得不接受這些標(biāo)準(zhǔn)以降低風(fēng)險(xiǎn)和增加出口機(jī)會(huì)。這樣的結(jié)果使世界兩極分化更為嚴(yán)重,技術(shù)先進(jìn)者愈來愈先進(jìn)。數(shù)字時(shí)代的特點(diǎn)是:高技術(shù)成果轉(zhuǎn)化周期縮短,知識產(chǎn)權(quán)可控能力加強(qiáng),關(guān)稅壁壘已不起主要作用。這就使得廣大技術(shù)落后國家淪為消費(fèi)市場和加工基地,后續(xù)自我發(fā)展能力嚴(yán)重不足。為增強(qiáng)本國技術(shù)實(shí)力,保護(hù)和擴(kuò)大本國企業(yè)的市場份額,標(biāo)準(zhǔn)歷來是國家必須高度重視的關(guān)鍵問題。
中國是世界上頭號的電視機(jī)生產(chǎn)和消費(fèi)大國:年產(chǎn)電視機(jī)8千萬臺(tái)(出口和國內(nèi)銷售約各占50%)、電視機(jī)保有量超過4.7億臺(tái)。一直以來,我們在電視領(lǐng)域的自主研發(fā)能力薄弱,沒有核心技術(shù),電視機(jī)生產(chǎn)企業(yè)一直遭受高額專利費(fèi)和傾銷訴訟的雙重?cái)D壓。中國政府和相關(guān)產(chǎn)業(yè)充分認(rèn)識到了掌握和擁有關(guān)鍵技術(shù)、自主研制數(shù)字電視系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的重要性。在政府的大力支持下,1994年11月成立了“高清晰度電視開發(fā)小組”,開展對數(shù)字高清晰度電視系統(tǒng)技術(shù)的研發(fā)工作。首先,通過借鑒國際上已有方案的設(shè)計(jì)要求及應(yīng)用需求,明確了下述有線數(shù)字電視地面廣播的系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)和需求:
(1)有線數(shù)字電視接收至少應(yīng)與現(xiàn)有模擬電視接收效果相當(dāng)。
電視觀眾使用接收模擬電視信號的設(shè)施可非常容易地接收到穩(wěn)定的無線數(shù)字電視信號,包括在近距離室內(nèi)采用簡單、小型和低增益天線實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定接收。在數(shù)字電視服務(wù)區(qū)邊緣地帶及其他一些信號微弱地區(qū),可以通過使用帶方向性、高增益的室外天線接收到數(shù)字電視信號。也就是說,在存在較強(qiáng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)多徑的環(huán)境中,包括存在瑞利(Rayleigh)衰落的條件下,數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作。
(2)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸容量應(yīng)得到保證。
在規(guī)定的8MHz廣播頻道帶寬內(nèi),要求數(shù)字電視廣播系統(tǒng)能夠提供高清晰度電視,多路標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視,多路音頻數(shù)據(jù)以及包括系統(tǒng)業(yè)務(wù)、控制信息和節(jié)目指南等輔助數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。系統(tǒng)應(yīng)具備足夠高的有效數(shù)碼率(payload)以支持這些業(yè)務(wù)。這一要求充分考慮到了數(shù)字電視日后發(fā)展的廣闊空間、業(yè)務(wù)應(yīng)用的多樣性和對傳輸容量日益增長的需求。數(shù)據(jù)傳輸容量的大小是衡量一個(gè)數(shù)字電視廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)好壞的重要指標(biāo),對于傳輸總?cè)萘肯鄬^小的地面廣播就尤為關(guān)鍵和重要,在試圖提高系統(tǒng)其他性能指標(biāo)時(shí),不能以過多損失數(shù)據(jù)傳輸容量為代價(jià)。
(3)有線電視系統(tǒng)必須支持便攜接收應(yīng)用。
便攜接收應(yīng)是無線廣播基本的接收形式之一,可滿足人們隨時(shí)、隨地、無縫接收的理念。這要求在現(xiàn)有條件下,數(shù)字電視的接收應(yīng)能夠和移動(dòng)通信手機(jī)、PDA、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦等便攜終端兼容,這對系統(tǒng)的低功耗接收和復(fù)雜度提出了明確的要求。
(4)系統(tǒng)應(yīng)考慮支持移動(dòng)接收應(yīng)用。
移動(dòng)接收能力是有線數(shù)字電視地面廣播與衛(wèi)星及有線電纜廣播相比獨(dú)具特色之處。若系統(tǒng)能夠以較大的傳輸碼率實(shí)現(xiàn)移動(dòng)接收(在車輛行駛速度范圍內(nèi)),地面廣播的應(yīng)用范圍和形式會(huì)大大增加。當(dāng)然,移動(dòng)接收時(shí)的性能通常會(huì)劣于固定接收時(shí)的性能。
(5)系統(tǒng)應(yīng)方便頻譜分配并支持同頻廣播。
有線數(shù)字電視系統(tǒng)應(yīng)具備良好的抗同頻和鄰頻干擾性能,允許使用模擬電視“禁用”的頻道,允許使用多頻廣播和同頻廣播組網(wǎng)等形式擴(kuò)大覆蓋和填補(bǔ)“陰影”區(qū)域。
(6)系統(tǒng)應(yīng)具有前瞻性技術(shù)擴(kuò)展能力,包括雙向、交互、多業(yè)務(wù)拓展功能與個(gè)性化服務(wù);支持多種成本價(jià)格的接收機(jī),特別是低成本的實(shí)現(xiàn)。
總結(jié)上述需求,數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是頻譜的利用、穩(wěn)定的固定接收和移動(dòng)接收能力。為了得到上述良好的性能,需要采用先進(jìn)的信道編碼和調(diào)制技術(shù),以便降低系統(tǒng)C/N門限,以此降低發(fā)射功率來減少對現(xiàn)有模擬電視節(jié)目的干擾,抵抗各種干擾/失真;采用高度靈活的工作模式,通過選擇不同的調(diào)制方案,易于和其他媒介或服務(wù)器接口,支持多節(jié)目/業(yè)務(wù);高度靈活的頻率規(guī)劃和大范圍覆蓋區(qū)域,能夠支持單頻組網(wǎng)和同頻道覆蓋擴(kuò)展及縫隙填充。
我國數(shù)字電視地面廣播標(biāo)準(zhǔn)(以下簡稱“國標(biāo)”)的研發(fā)凝聚著我國數(shù)字電視領(lǐng)域研發(fā)人員的心血,也離不開方方面面的大力支持。從1999年正式啟動(dòng),在經(jīng)歷了各個(gè)研發(fā)單位獨(dú)立進(jìn)行技術(shù)研究和系統(tǒng)開發(fā)的“競爭”階段后,2004年開始進(jìn)入從各個(gè)技術(shù)方案分散研發(fā)走向集中“融合”的階段。終在2006年8月18日,經(jīng)過國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn),正式頒布了中國地面數(shù)字電視廣播國家強(qiáng)制性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GB 20600-2006《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》。國標(biāo)能夠同時(shí)支持高清晰度電視、標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視和多媒體數(shù)據(jù)廣播等多種業(yè)務(wù),滿足大范圍固定覆蓋和移動(dòng)接收需要。負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)起草工作的數(shù)字電視特別工作組建議其英文名稱為Digital Television Terrestrial Multimedia Broadcasting,縮寫為DTMB。
國標(biāo)融合了各個(gè)研究方技術(shù)方案的特點(diǎn):采用了國家知識產(chǎn)權(quán)局評估為基礎(chǔ)性發(fā)明的幀結(jié)構(gòu)和時(shí)域同步正交頻分復(fù)用(TDS-OFDM)體制,以及特殊設(shè)計(jì)系統(tǒng)信息定義方式和具有較強(qiáng)糾錯(cuò)能力的LDPC作為前向糾錯(cuò)碼;同時(shí)利用軟件配置方法實(shí)現(xiàn)了多載波、單載波兩種工作模式兼容。該方案在統(tǒng)一的系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、擾碼糾錯(cuò)、系統(tǒng)時(shí)鐘、時(shí)域交織、調(diào)制方式、信號帶寬等處理模塊下,實(shí)現(xiàn)單、多載波工作模式共存,因而可以在時(shí)、頻域結(jié)合的信號處理基礎(chǔ)上,利用統(tǒng)一的硬件對單、多載波信號進(jìn)行處理而不明顯地增加接收的復(fù)雜度。
國標(biāo)的頒布將有力地改變我國電視行業(yè)長期以來所處的不利競爭地位,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)我國從電視大國到電視強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變,為國家經(jīng)濟(jì)帶來巨大發(fā)展空間和機(jī)遇。國標(biāo)研發(fā)起步較晚,其后發(fā)優(yōu)勢使得國標(biāo)的整體性能超過了目前ITU已接納的3個(gè)數(shù)字電視國際標(biāo)準(zhǔn)。這一結(jié)論不僅在國標(biāo)頒布前國內(nèi)工程院組織的若干次測試中得到了證明,也在南美多個(gè)國家進(jìn)行的現(xiàn)場對比測試中得到證實(shí)。國標(biāo)完全具備和其他3個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)同臺(tái)競技的實(shí)力。
國家相關(guān)管理部門已經(jīng)擬定了龐大的數(shù)字電視部署計(jì)劃:2008年完成包括奧運(yùn)7城市在內(nèi)的37個(gè)省會(huì)、直轄市和計(jì)劃單列市的國標(biāo)播出;2009年在360個(gè)地級市推廣國標(biāo);2010年在2077個(gè)縣級市推廣國標(biāo)有線電視系統(tǒng);計(jì)劃2015年停止模擬電視廣播。