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理論上，從聲像的攝取經信道傳輸到接收端解碼的整個過程均為數字化的信號處理過程，即稱為數字電視或石子電視系統。由于在實際中有衛星、地面和有線三種信道傳輸方式，所以就出現了對應的數字電視傳輸與接收標準，既DVB-S,DVB-C的形式。就我國目前而言，地面采用自主知識產權的單多載波傳輸標準（GB20600-2006）,使得在信號構成上與采納歐洲傳輸標準的衛星DVB-C差異較大，所以本文著重在 DVB-S 和DVB-C的信號或碼流構成的異同性作一個較為深入的分析研究與實際測試。這些工作對于讀者深刻了解數字電視碼流構成特點特別是指導數字電視的終端服務具有很強的針對性。
碼流構成上的相同之處 經過符合MPEG標準的視音頻壓縮，進入本文討論的信道或網絡（衛星、有線）傳輸前將該路節目流進行復用，形成一路打包的PES傳輸流，在這PES流中，3字節用來表示包開始前綴，1字節用來表示包標識，2字節用來表示 PES包長度，剩下的是實時壓縮的活動圖像和聲音等可變PES包PID就在傳送包的包頭中，它的作用就好比是一份文件的文件名，有了標識碼的傳輸包，會丟進一個叫節目映射表（PMT）的控制信息中，PMT本身也有一個PID號，與其他信息流一樣，已經打好了固定長度的用于傳輸的188字節的TP包中，這個固定長度為188Byte的TP包有固定的一個字節的同步字節（47HEX）,有自己的PID值（13比特），這個PID值與該路節目ES的PID音頻、PID視頻、PID數據――對應以確認該流是“何物”，最后將與該線路節目有關的傳送包復接起來，共同形成單路節目傳送流。在多路節目傳送流中，還有一個特殊的控制信息即節目關聯表PAT,PAT中包含的是與每路節目傳送流相對應的PID信息，通過對它譯碼，就可以對單個節目傳送進行譯碼了，這也是PID變化的核心所在，傳送 PAT的傳送包有其獨特的PID號，即 PAT PID=0，一個TS流下的任何其他的比特不得再使用這個號，最后再把同類型的其他節目或傳送信息復接起來，形成一個系統級的傳送流級的傳送流的一部分，再調制到某一載頻上或者說某一點上（DVB-C收發載頻一樣，而DVB-S則是上行頻率）。表1所示的就是數字電視系統復用后相關信息或表格的PID號使用規律。 事實上，一個網絡上承載著許多傳輸流，也即存在許多個頻點，因此每一個傳輸流都有其自己的PID號即各自的TSID。這些都在網絡信息表NIT中反映。 數字電視系統是一個實時傳輸系統，為了保證收發端的正常工作，接收端與發射端的頻率和相位必須一致，必須建立收發端的同步時鐘，它就是PCR碼，否則系統無法工作。所謂PCR就是指節目時鐘參考，在發端，利用計時器對系統進行計數形成 PCR值，然后每隔一段時間將PCR值隨數據一起傳送給收端，收端有一個正在工作的27MHZ本地時鐘，其額定頻率與發端時鐘相等，同樣也有一個計數器與發端時鐘相等，同樣也有一個計數器對它計數形成一個本地時鐘參考，這時發端會將PCR從傳送中提取出來與音頻幀、視頻幀的編碼信息插入PES包中，接收端將音頻幀、視頻幀中的PCR值放在緩存器中，等待比較發端的音視頻中的值出現，然后用比較的結果控制壓擰振蕩器（VCXO），通過調整使收發端的頻率鎖相，實現收發端聲音和圖像完全同步。碼率一般在38MBPS左右，對于DVB-C某頻點上視頻較少節目內容使實際數量量不大時，此時對應的空包數據量較大（最高達50%以上），SDT與BAT以及TDT與TOT具有相同的PID，但它們各自的還有不同的表標示符，與TABLE-ID不同。此外，“未知”的碼流是運營商加入的不希望公眾用戶收看或收聽的內容，也或是加入的不符合MPEG標準的信息。許多TS流中都存在一些“未知”描述的信息。 總之，DVB-S與DVB-C的相同點主要體現在給數字電視接收機提供正確解碼必須的引導信息上。 碼流構成上不同之處 DVB-C與DVB-S的不同之處主要體現在信息編碼上，經過系統復用后的TS流還要針對傳輸的信道進行用于糾錯、抗干擾的信道編碼，之后將多節目的TS流調制到某一個高頻頻點上。就目前各地開通的數字有線電視，其絕大多數節目都是引入能夠糾錯8個字節的RS（188，204）信道編碼和64QAM調制技術，這種調制技術是先把3個字節的碼流映射成4個6比特的符號，由6比特組成的64個符號去控制載波的幅度和相位而形成64QAM。因此，DVB-C的當前傳輸碼率與符號率關系為：當前傳輸碼率=符號率*LOG264*188/204，DVB-C中多數情況下的符號率為6875MS/S。此外，DVB-C系統的多數節目是加密傳輸的，即幾乎所有頻點上的TS流都含有加密信息，即含有ECM/EMM信息，這也是目前數字電視運營商重要的經濟增長點，也樂意在機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，面向大眾的節目，特別是教育頻道上的節目，都是未加密的，只是分布在不同的星上。比如，我國目前衛星電視廣播的主要衛星有中星6B（115.5°E）、鑫諾3號（125°E）和亞太6號（134°E），在亞太6號上對應頻點（下行頻率、極化方式和符號率分別為12275，V，27500）上的為CCTV-1/2/5/10/11/12/少兒等節目是加密的（即有ECM/EMM信息），而在鑫諾3號（4080，H，27500）和中星6B（3840，H，27500）上這些節目是開鎖的，即沒有ECM/EMM信息，等等。由于客觀條件（主要是經濟實力和政策因素）的限制，許多省市上星的節目數不多，多數省僅一套上星的節目。因此在DVB-S中，頻帶是寶貴的，每個頻點上都有4~8套相當于DVD聲像質量的數字電視節目，有的頻點上還含有廣播、數據業務等。也即DVB-C都是MCPC的。為了充分利用衛星轉發器的轉發功能及頻率資源，廣播電視的衛星傳輸信號存在極化角波，常用水平和垂直兩種極化方式，而DVB-C不存在極化。又CATV網絡質量明顯優于衛星信道，所以數字有線電視多數為64QAM，而DVB-S多數采用QPSK調制技術即2比特一組的相位調制技術（載頻利用率不及DVB-C），調制前除了RS（188，204）外，還引入FEC前向糾錯措施，即采用卷積糾錯碼TCM與調制相結合的形式，主要是因為空間干擾大且多變性。所以DVB-S的當前傳輸碼率與符號率關系為：當前傳輸碼率=符號率*LOG24*FEC*188/204，這里的符號率對應于DVB-C中的就是符號率（單位上略有差異），衛星中的信號編碼，其冗余大于DVB-C，即頻率利用率較低。 我們通過北京澤華源科技有限公司研制的碼流分析儀，實際測出的由安徽廣播電視網絡總公司傳輸的DVB-C所有數字廣播電視信號的節目分配，與通過衛星接收天線接收的免費節目最多的且以C頻段為主的鑫諾3號及中星6B的若干頻點比較（亞太6號多數廣播電視節目由IRDETO加密，且以KU頻段為主）。 接收參數依次為下行頻率、極化方式（H水平，V垂直），符號率，且均為C波束。此外，鑫諾3號、中星6B上還有許多省市的免費節目，如6B上的福建、浙江、山東、寧夏、重慶、江蘇、江西、安徽等衛視節目。目前全國各省市開通的數字有線電視廣播電視節目的頻點分配有相似之處。 KU波段是指頻率在12-48GHZ的電波，目前國際電信聯盟將11.7~12.2GHZ的頻率范圍優先劃分給衛星電視廣播專用。從頻率上看，KU波段的頻率范圍為C波段的3倍，而波長是C波段4GHZ對應波長的1/3左右。因此，與C波段相比，KU波段的發展空間更大，其主要優點有： （1）接收天線的口徑可以設計得較小，這是因為KU波段的波長短，在口面效率和增益相同的條件下，KU波段使用的天線口徑可以是C波段天線口徑的1/3，天線方面的成本就低了。 （2）KU波段的地面場強較高，由于KU波段轉發器的功率比C波段轉發器功率大得多，其等效全向輻射功率就大，因而覆蓋率更大。 （3）可用頻帶較寬，C波段的頻率范圍是3.7-4.2GHZ，帶寬是500MHZ。而KU波段的帶寬達800MHZ，頻率的可利用性高。 （4）由于頻率高，各種電波對它的干擾較小。 當然，KU波段衛星廣播也有不足之處，這就是星蝕、雨衰對它的影響較大，當電波穿過地球大氣層中降雨的區域時，雨水對電波會產生吸收和散射，造成衰減。雷電、雨水越大，干擾衰減越大，當雨衰達到20DB時，就會暫時性的中斷衛星廣播，這種情況不多。 目前世界上衛星直播系統的傳輸主要DVB-S標準，2005年3月歐共體在DVB-S基礎上提出更高級的DVB-S2標準，它具有低密度奇偶檢測LDPC和BCH級聯信道糾錯方式，除使用QPSK調制外，還使用多種高階調制方式（8PSK、16APSK、32APSK）等最新技術的成果，在相同的傳輸條件下比DVB-S容量提高30%。目前我國上星的絕大多數的數字電視節目仍為DVB-S標準的，而我國2008年6月發射的中星9號（滿足奧運會轉播標清和高清數字電視的要求）以及以后發射的廣播電視通信衛星，將采用與DVB-S2性能等價而具有自主知識產權的ABS-S標準。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容是完全一致的。在DVB-S衛星數字電視信號傳輸中，MPEG音頻編碼分為第一層和第二層，在每一層中又有左右兩個聲道，由于我國現行的電視伴音均為單聲道，因而在每套衛星電視頻道的音頻編碼中，都有3個聲道處于閑置狀態，各省市（區）的廣播節目就利用這些空閑聲道進行聲音編碼，并與電視伴音同時播出，每路數字音頻信號占據的碼率相比視頻極小。衛星數字廣播節目的播出，被安排在與電視伴音不同的層或同一層不同的聲道上面，大多數廣播節目都設在音頻的第一層，而且都是右聲道播出，也有個別的節目設在音頻的第二層播出，這些不同的廣播節目通過不同的音頻PID碼來區分；數字廣播節目的接收由于衛星數字廣播節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，有兩種情況下衛星數字廣播節目接收的方法與電視伴音在同一層右聲道播出的，數字廣播節目接收這種形式的數字廣播節目，可使用任何一種衛星數字電視接收機接收時，只要在接收到相應省市的電視節目后，將伴音切換到右聲道就可以，收聽數字廣播節目與電視伴音不在同一層的聲道播出的數字廣播節目。接收這種形式的數字廣播節目，可采用添加PID碼的方法來接收，或使用帶有兩層伴音的衛星數字電視接收機接收。須指出，衛星數字廣播節目的下行頻率、符號率、極化方式、極化電壓等參數同步衛星電視節目設置一樣（在我國通過衛星接收機收聽廣播的用戶不多，尤其是在山區、農村）。國內許多省市目前均有一套至幾套廣播節目與衛星電視節目同時播出，在接收衛星數字電視節目的同時，可以接收衛星數字廣播節目。同樣，在DVB-C中除了某些頻點也傳輸數字廣播節目外，有的頻點還傳輸數據、NVOD等信息，更為豐富。 接收機制 此外，DVB-S與DVB-C在搜索節目上有相似之處，衛星接收機（即綜合業務解碼器IRD）除了廠家在出廠前設置一些衛星及其節目（用戶可以重新設置）正是當前接收的且還在服役的衛星外，不牽涉到轉星或節目調整，否則均需要將接收的節目設置到對應頻點（TP）上的接收參數即“下行頻率、極化方式、符號率”，也可以在知道該節目的視音頻PID的情況下，對此進行搜索，此法使用較少，因為每次只能搜索到一個節目。DVB-C上一般有“快速搜索、全頻段搜索、手動搜索”三種形式，其手動搜索需要設置預先知道的頻點，方可找到節目。DVB-C可以一次性地搜索完全網絡上的數字廣播電視節目，但DVB-S必須每個頻點逐一設置且存儲下來。先前知道需要接收的衛星及其頻點（下行頻率、極化方式、符號率）和較為復雜的操作機操作，也即稍微內行者方可實現。QPSK星座圖離散度大于QAM星座圖的離散度，是因為空間傳輸的干擾遠大于有線信道的緣故，接收的雜散波太多，但由于采用復雜的糾錯編碼措施，一般情況下不影響收視，在個體衛星接收的實際天線調整中，信號質量達到45%就可以了，達到85%以上未必是必須的，但對準衛星特別是方位角是必要的。因為數字電視的收視質量是一個矩形圖，在此矩形圖的范圍內均是一個相當于或高于DVD質量的視音頻，超出范圍即出現“峭壁效應”。 結語 DVB-C與DVB-S在壓縮編碼階段的碼流表示是一致的，但在用于糾錯編碼的信道編碼階段差異較大，從而導致組成的傳輸碼流形式之差異也大，這樣一來，在接收端的節目管理或頻道管理、以及搜索節目的形式也不一樣，通過全文的分析有助于我們在DVB-C和DVB-S中實踐中減少盲目，提高工作效率。 |
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