电视机课件第17章

1、第17章数字电视技术 第17章数字电视技术 17.1数字电视概述数字电视概述 17.2电视信号的数字化电视信号的数字化 17.3视频模视频模/数和数数和数/模转换器模转换器 17.4数字信号传输技术数字信号传输技术 本章小结本章小结 思考与习题思考与习题 第17章数字电视技术 17.1数字电视概述数字电视概述电视技术经历了从黑白电视到彩色电视的发展过程，正在由模拟电视(Analog Television)向数字电视(Digital Television)发展。数字电视在一些国家已经应用到广播、娱乐、教育、科研和国防等各个部门。以前，所谓的电视主要指的是模拟电视。模拟电视主要指在图像信号的摄取、

2、处理、调制、传输、接收和显示等过程中，图像和伴音信号都是连续变化的模拟信号。今天，模拟电视已经达到图像色彩鲜艳、形象逼真的水平，但模拟电视的主要缺点是电视信号在传输过程中产生积累噪声，使图像质量受到损伤。第17章数字电视技术 近年来超大规模集成电路技术、数字图像处理技术的发展，为数字电视的发展创造了条件，国际上也相应制定了相关的数字电视信号的编码标准，为数字电视的发展奠定了基础。所谓数字电视，是将模拟电视信号经过抽样、量化和编码转换成二进制数字信号，然后由计算机进行各种功能的处理、存储、显示和控制。采用数字技术可使各种电视设备获得比原有模拟设备更高的技术性能，使电视技术进入崭新的时代。第17章

3、数字电视技术 数字电视与原有的模拟电视相比，有如下主要优点：(1) 数字电视信号的信噪比(S/N)与处理的次数无关。电视信号经过数字化后是用二进制的两个电平来表示的，因而在处理和传输过程中引入噪声，其幅度只要不超过某一额定电平，都可以把它清除掉，即使某一噪声电平超过额定值造成误码，也可以利用纠错编码技术把它纠正过来。而模拟电视信号在处理和传输中，每次都可能引入新的杂波积累，为使输出有较好的信噪比，就必须对各种处理设备提出较高的要求。第17章数字电视技术 (2) 数字电视信号易于实现信号的存储，而且存储时间与信号的特性无关。近年来，大规模集成电路可以存储多帧的数字电视信号，帧存储器可用来实现同步

4、和制式转换等处理，获得各种新的电视图像特技效果。与模拟电视一样，压缩后的数字电视信号经数字调制后也可进行开路广播，在设计的服务区内，收看到的电视图像及声音质量接近演播室水平。 第17章数字电视技术 (3) 数据压缩后的数字信号使图像质量有了质的飞跃。未经数据压缩的数字电视信号数码率太高。例如，若亮度图像信号抽样频率选为13.5 MHz，每样点值经8比特量化后，数码率为13.58108 Mb/s，两个色差信号RY、BY的抽样频率为6.75 MHz，数码率为108 Mb/s，所以总的数码率为216 Mb/s，它要求信道提供约108 MHz的带宽。为了提高电视信号传输的有效性，对数字化后的电视信号先

5、进行数据压缩，然后再传输。现在已经有各种数据压缩技术，数据压缩后的信号带宽，可做到与普通彩色电视信号的带宽相同，但图像质量却实现了飞跃。第17章数字电视技术 目前，已能把一路普通彩色数字电视信号的数码率由216 Mb/s压缩到8.448 Mb/s，它是未压缩前数据量的3.7%，相当于4 MHz模拟信号带宽，但其主观图像质量没有降低。 对于压缩后的8.448 Mb/s的数字电视信号，经数字调制以后的模拟带宽可降到1.2 MHz。这样，在6 MHz带宽中可传送5路8.448 Mb/s已调数字电视信号。第17章数字电视技术 从整个电视系统来说，发展数字电视可以分两步走：第一步是局部数字化电视。它基于

6、模拟电视系统，将摄像机输出的模拟电视信号经模/数转换(A/D)变成数字信号，在电视中心的数字设备中进行图像质量提升处理后，再由数/模转换(D/A)电路转换成模拟电视信号，用模拟电视发射机发射。接收机收到的是射频模拟电视信号，经放大、检波成视频信号，再经A/D变换成数字信号，在接收机中再进行数字处理以提升图像质量和功能(如数字降噪、数字轮廓校正、数字去重影、画中画等)，最后由D/A变换成模拟信号，在显像管上重现出清晰的图像。第17章数字电视技术 第二步是全系统数字化电视。它首先把电视图像直接变换成数字信号，经数字图像信号压缩编码(Compress Coding)，再由信道编码变换成适合于传输的码

7、型，在数字微波、数字光纤信道上传输。在接收端，将所收到的数字化电视信号数据进行信道解码、纠错和去压缩解码，经过数/模转换恢复成模拟电视图像。在通道的所有环节上电视信号都是以数字形式传送的。第17章数字电视技术 发送端由摄像机产生彩色电视图像，经A/D变换后，变为数字视频信号送入信源编码中。信源编码承担着图像数据压缩功能，它去掉信号中冗余度，使传输码率降低。经信源编码后的图像信号送入多路复用中与数字音频信号进行多路复用，然后送入信道编码(纠错编码)器。这是因为数据码流经长距离传输后不可避免地会引入噪声而发生误码，因此，加入纠错码以提高其抗干扰能力。经纠错编码后的信号送入输出接口电路。输出接口电路

8、起码型变换作用，即把单极性码变成有利于传输的双极性码。远距离传输时，可以采用数字微波线路，也可以用数字光纤线路，以接力传输方式，站与站的距离可达5 km。第17章数字电视技术 接收端的过程与发送端相反，接收端接收到信号后，输入接口电路把双极性信号变为单极性信号，再送入信道解码中。在信道解码中可纠正由传输所造成的误码，然后信号送入解多路复用，再分别送入视频、音频处理电路中，还原成全电视信号编码和分量编码。在全电视信号编码中，模拟彩色全电视信号直接经A/D变换变为数字信号，然后经数字处理后，再送入D/A变换还原成模拟彩色全电视信号，但这种方法易造成亮、色干扰。对SECAM制来说，由于色差信号对副载

9、频的调制方式是调频的，因而难于采用全电视信号编码。第17章数字电视技术 分量编码是首先将模拟全电视信号经A/D变换，然后再经数字亮、色分离，分成数字亮度信号和数字色差信号，分别送入亮、色数字信号处理器中，经处理后的信号再经数字式全电视信号编码，然后经D/A变成模拟全电视信号。该方法增加了数字亮、色分离和数字式全电视信号编码，但数字处理是对分量信号进行的，消除了亮、色干扰现象。这种处理方式可使图像质量提高，因此应用较为广泛，国际标准也建议采用分量信号编码方式。第17章数字电视技术 从数字电视发展的趋势来看，可有如下进程：第一步实现普通电视的数字化，利用MPEG-1的国际标准，将数据率压缩到2.0

10、48 Mb/s，其图像质量可优于家用录像机(VHS)的质量。第二步按MPEG-2标准中的主级标准，将数据率压缩到8.44 Mb/s，其图像质量可达现有电视演播室的质量。第17章数字电视技术 第三步按MPEG-2的高级标准，将数据率压缩到20 Mb/s左右，其图像质量可达HDTV的质量。将来，人们不会只满足于HDTV，还会有更高级的电视。例如，可能出现垂直和水平清晰度分别为现有电视的4倍和8倍的特高清晰度电视(UDTV)和超高清晰度电视(SDTV)，扫描行数可达2248行，其图像质量可达70 mm胶片电影的水平。第17章数字电视技术 17.2电视信号的数字化电视信号的数字化数字技术和超大规模集成

11、电路技术的迅速发展，使电视信号的处理进入了一个崭新的方式，即数字处理。模拟信号的数字化一般经过取样、量化和编码三个过程。17.2.1取样取样取样是将时域连续的模拟信号转变为时域离散信号的过程，即用一个重复频率为fs的脉冲序列对模拟信号进行取样，把本来连续的信号变成如图17-1所示的离散信号，这也称为脉冲幅度调制(PAM)。第17章数字电视技术 图17-1视频信号数字过程第17章数字电视技术 根据亚奈奎斯特取样定理，取样频率fs2fm，fm为被取样信号的最高频率，只有这样，取样后的信号频谱才不会重叠，才有可能在输出端利用低通滤波器滤出F()，从而可以无失真恢复出fm，如图17-2所示。在数字电视

12、中，取fs 22fm，使失真在误差容限之内。第17章数字电视技术 图17-2信号取样后的频谱第17章数字电视技术 17.2.2量化量化经过取样后得到的取样值虽说在时间上已离散，但在幅值上仍是连续变化的模拟信号，因此需要量化后才能用数码表示。量化是将模拟信号在幅度上离散化的过程，即将每个取样值变化的范围分成若干级，每一级用一个数字表示，采用四舍五入的办法，将样点值用数值最接近的量化级表示它，如图17-1所示。如果所有的量化间隔都相等，则称为均匀量化；如按某种规律变化，则称为非均匀量化。若用n位的二进制码表示一个量化级，则所能表示的量化级总数为M2n。例如将某信号的取样值按8等分来分，即量化电平为

13、8级，对应的位数为3，则M238。第17章数字电视技术 量化时采用了四舍五入的办法，则不可避免地带来误差。量化误差在图像中表现为量化杂波(称为量化噪声)，它必将引起再生图像质量下降。根据理论分析，在均匀量化的情况下，信噪比与所用的码位数n的关系为S/N(10.86n) dB式中，S是图像信号的峰值；N是量化误差的均方根值。显然，量化位数越多，量化信噪比就越大。声音信号的动态范围较大，对于高质量的音响设备应取16位量化，其信噪比可达到98 dB。图像信号的动态范围较小，一般取8位量化，相应的信噪比约为60 dB。第17章数字电视技术 17.2.3编码编码模拟信号经取样、量化后，接下来就是编码。所

14、谓编码，就是把量化的数值用二进制代码表示。由于彩色电视信号的频带较宽(6 MHz)，故码率高，为了压缩码率，采用多种多样的编码方法。下面简单介绍几种编码的基本原理。第17章数字电视技术 1. PCM编码编码彩色电视信号经取样后形成PAM信号，再经量化编码即可形成PCM编码信号。PCM编码信号没有进行码率压缩，其码率为BPCMnfs式中，n表示位数，对于图像信号一般取n8；fs为取样频率，按取样定理fs26 MHz12 MHz就可以了，但是，对彩色全电视信号取样时，为了减少取样频率与副载频fsc之间的差拍干扰，一般取fs为fsc的整倍数，例如3或4倍，如果取3倍，则BPCM84.433 618

15、753106.4 Mb/s第17章数字电视技术 2. 预测编码预测编码(DPCM)电视图像信号在相邻取样点间、相邻行间和相邻帧间都有很强的相关性，这种相关性反映了电视图像信号中存在很高的冗余度，这给压缩码率进行高效编码提供了可能性。DPCM又称预测量化系统，它所传输的不是信号本身，而是用过去的若干像素值对当前像素值进行线性预测，然后将其差值进行PCM编码传送，接收端将此差值积分而再生图像。DPCM可分为帧内、帧间DPCM。第17章数字电视技术 1) 帧内DPCM帧内DPCM是利用帧内相关性的DPCM编码。如果预测信号与实际信号在一帧内的同一行中，则称为行内预测(一维预测)；如果二者在一帧内的不

16、同行中，则称为帧内预测(二维预测)，其方框图如图17-3所示。第17章数字电视技术 图17-3帧内DPCM系统方框图第17章数字电视技术 2) 帧间DPCM电视图像信号除了镜头切换等少数场面以外，帧间的相关性比帧内更大，故可采用帧预测器组成帧间DPCM，不过此时需要延迟一帧，所以延迟器要用帧存储器，如图17-4所示。帧间编码的优点是编码效率高，可把码率压缩到32 Mb/s，其缺点是造价太高。第17章数字电视技术 图17-4帧间DPCM方框图第17章数字电视技术 3. 正交变换编码正交变换编码利用图像像素空间的相关性，将空间域的电视图像信号变换到由正交矢量定义的变换域中，从而去除相关性，以达到频

17、带压缩的目的。这种编码方法称为正交变换编码，其原理框图如图17-5所示。第17章数字电视技术 图17-5正交变换编码原理框图第17章数字电视技术 正交变换编码的工作原理是在通常的二维空间中，假定所传送的图样点有序地排列成N2个元素组，在数字上可用矩阵fx表示：由线性代数的知识可知，对上述元素fx进行线性变换后，信号的重要部分就“突出”了。对突出部分量化多用些位数，次要部分少用位数，正如前面所述对低频部分多用数码，高频部分少用数码，这样既实现了码率的压缩，同时也保证了图像质量。 NNNNNNxXXXXXXXXf3211131211第17章数字电视技术 4. 亚奈奎斯特取样编码亚奈奎斯特取样编码前

18、面已经介绍过，在亚奈奎斯特取样定理中取样频率fs2fm(fm信号的最高频率)，若采用fs2fm，则称为亚奈奎斯特取样。由于降低了取样频率，使数字信号的码率减小，从而达到压缩码率的目的。不过，这样必将引起混迭杂波，使图像质量变坏。解决的办法是巧妙地选择取样频率，使混迭杂波落在原信号频谱的间隙处，再利用梳状滤波器滤除混迭杂波。图17-6(a)表示黑白电视信号和取样频率选为1/2行间置时的频谱图。从图中可看出取样后一次下边带的频谱和基带频谱混迭的情况。在(fsfm)fm的混迭区，混迭杂波正好落在基带频谱高频部分的间隙区。第17章数字电视技术 图17-6亚奈奎斯特取样的频谱及梳状滤波器频率特性图第17

19、章数字电视技术 如果采用频率特性如图17-6(b)所示的梳状滤波器来进行滤波，则混迭杂波可以被滤除。不过，通过梳状滤波器后会使(fsfm)fm范围内的图像垂直清晰度降低。为了不使fs太低，一般取fs0.72fm。对于PAL制彩色电视采用亚奈奎斯特取样时，由于PAL制彩色电视频谱是采用1/4行频间置，若要使一次下边带的混迭部分插在基带亮度与色度频谱的间隙中，就应使取样频率取fH/8(fH为行频)间置，即取fs2fscfH/8。第17章数字电视技术 17.3视频模视频模/数和数数和数/模转换器模转换器为了对视频信号进行数字信号处理或将模拟电视信号进行数字传输，都要使用模/数(A/D)转换器(即AD

20、C)和数/模(D/A)转换器(即DAC)。由于ADC和DAC是数字视频设备中的基本器件，现已制成集成电路产品。视频用的ADC和DAC具有以下特点：转换速率快(通常取样频率在520 MHz，甚至高于100 MHz。例如取样频率为13.5 MHz、8 bit的ADC要在一个取样周期Ts=1/13.5 MHz74 ns以内完成8位编码输出，其取样脉冲宽度仅为520 ns)，精度高(8位编码有256个量化层，线性误差小于0.2%)，集成度高(A/D集成电路内包括取样、量化、PCM编码的全部电路。第17章数字电视技术 在D/A内包括全部译码电路。在ADC和DAC内还有内部时钟电路。所以，视频ADC和DA

21、C均属于超大规模集成电路，制造工艺要求很高)，使用方便，体积小等。第17章数字电视技术 17.3.1视频视频ADC的种类及主要技术指标的种类及主要技术指标常用的ADC有关联型、串并型和逐次反馈比较型等多种，但视频ADC只能采用高速率的并联比较型ADC和次高速率的串并型ADC。次高速率的串并型ADC只能使用在取样频率约为三倍彩色副载波的视频模数转换场合，但其价格较低。高速率并联型ADC又称为“闪光”(Flash)型ADC。例如美国TRW公司的TDC1007型视频ADC，它是双极型单片超大规模集成电路，分辨力为8 bit，转换速率为20 Mb/s，以二进制码或2的补码数据输出，输出端TTL兼容，微

22、分相位为1，微分增益为1.7%，线性误差为0.3%。TDC1007可用于NTSC制或PAL制的以34倍副载波作为取样频率对视频信号进行数字信号处理的场合。第17章数字电视技术 视频ADC的技术指标主要有以下几个。1. 分辨力分辨力(或分解力或分解力)分辨力指满量程信号能够分解成的量化分层数或量化级的大小。分辨力通常用ADC输出数据编码的倍数(即量化比特数)n(bit)或用最小量化级V表示。例如可以写成表17-1所示的几种方式。表表17-1分辨力的表示分辨力的表示第17章数字电视技术 2. 转换时间和转换速率转换时间和转换速率转换时间是指ADC把模拟信号转换成n位数字信号所需的时间。一般8位高速

23、ADC的转换时间约为50 ns。转换速率是转换时间的倒数，通常用MSPS(Mega Samples Per Second)表示，即每秒的兆(106)次取样数，例如20 MSPS。第17章数字电视技术 3. 非线性非线性(或称线性误差或称线性误差)非线性是指ADC的传输特性曲线离开由它的零点和满量程点所决定的直线的最大偏移，可以用它的满量程的百分数表示。例如8 bit ADC的非线性约为0.3%左右。此外，非线性还可用ADC的最低位(LSB)的分数表示，称为绝对精度。例如绝对精度为LSB或1 LSB。4. 转换误差转换误差ADC的转换误差大多是LSB。2121第17章数字电视技术 5. 码型码型

24、ADC的码型通常采用各种二进制编码。6 .输入模拟电压的最大幅度输入模拟电压的最大幅度ADC输入模拟电压的最大幅度为0+Um或Um0或Um。7. 电源电压电源电压ADC电源电压通常是515 V之间的固定电压值。第17章数字电视技术 17.3.2视频视频DAC的种类及主要指标的种类及主要指标视频DAC分为电压激励型和电流激励型两类，它们在视频数字/模拟信号转换中均有应用。两者相比，电流激励型较电压激励型DAC的转换速率更高些，在数字电视信号处理中应用较多。例如，美国TRW公司的TDC1016型8 bit视频DAC是高速电流激励型，其转换速率为20 MSPS，输入端TTL与ECL兼容，可以用二进制

25、码或二的补码输入，线性误差为0.2%，微分相位为1，微分增益为1.5%，可应用于取样频率为34倍副载波的NTSC制或PAL制数字电视信号的数/模转换。第17章数字电视技术 视频DAC的技术指标主要有以下几项。1. 分辨力分辨力分辨力定义为DAC所能分辨开的量化分层数M2n的倒数。例如n8 bit的DAC，它的分辨力表示为 ，或用其百分数表示为 100%0.39%。2. 建立时间建立时间建立时间是指DAC转换n位数字信号，其输出达到最大模拟电压值还有一定误差(例如差LSB)所需的时间。例如TDC1016 8 bit的建立时间为30 ns。21821821第17章数字电视技术 有时用转换速率这个指

26、标代替建立时间，来恒量DAC的性能。它是指DAC能把每秒兆次取样的数字信号转换成模拟信号的能力，其单位为MSPS。DAC还有线性误差等性能指标，这里不一一列出。第17章数字电视技术 17.3.3A/D转换实际电路举例转换实际电路举例如图17-7所示，模拟视频信号进行钳位放大后，送入A/D转换器，经A/D转换后，模拟的彩色全电视信号转换成数字彩色全电视信号。在A/D转换时，按图像质量要求量化的比特数应为8 bit，这样需用的比较器有281255个。为了简化电路又要保证图像质量，这里采用一种逐行移动比较器的基准电压的办法，只用7 bit量化能得到8 bit的效果。具体的做法是设基准电压变化量为最小

27、有效值的一半(即 LSB)。例如在第n行的时间内，A/D变换器的基准电压保持原有值，而在第n+1行的时间内，给A/D变换器的基准电压加上 LSB数值的电压，按此方法逐行变动。2121第17章数字电视技术 图17-7逐行移动基准电压比较器示意图第17章数字电视技术 图17-7中的S为电子开关，开关脉冲由行脉冲触发的双稳态电路形成。当第n行时，双稳态输出正的开关脉冲，使S断开，视频信号的直流电平为原值，即对应的基准电平不变；当第n+1行时，双稳态输出负的开关脉冲，S被接通，使输入的视频信号加上LSB的电平，相对于比较器的基准电压变化了 LSB的直流电平。这样，两个量化层之间的灰度电平在第n行扫描期

28、间变换成低一层的值，而第n+1行会变成高一层的值。最后由于人眼的视觉平均特性，荧光屏上重显图像可以得到8 bit的效果。2121第17章数字电视技术 17.4数字信号传输技术数字信号传输技术17.4.1数字调制技术数字调制技术模拟信号经模/数(A/D)转换后得到的数字信号，一般不宜直接传输，因为这样的数字信号经信道传输时，受信道特性的影响，使信号产生畸变，同时信道中的噪声总是存在的，使信号与噪声相互叠加，造成信号的随机畸变，到达接收端后，基带信号发生了畸变，因而需经过调制与解调的变换过程。所谓调制，是指用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化。从已调信号中

29、恢复原基带信号的过程叫解调。第17章数字电视技术 通常将发送端调制前和接收端解调后的信号称为基带信号，将已调信号称为频带信号。不使用调制和解调过程而直接传送基带信号的系统称为基带传输系统，经调制和解调过程的传输系统称为频带传输系统，其基本结构分别如图17-8和图17-9所示。第17章数字电视技术 图17-9频带传输系统的基本结构图17-8基带传输系统的基本结构第17章数字电视技术 根据调制理论，受调载波的波形可以是任意的，只要已调信号适合于信道传输就可以了，实际中都选择正弦信号作为载波。数字调制主要有调幅、调频和调相三种基本形式。数字调制信号也称为键控信号，在二进制时有振幅键控(ASK)、移频

30、键控(FSK)、移相键控(PSK)三种形式，其波形如图17-10所示。第17章数字电视技术 图17-10正弦载波的三种键控波形(a) 振幅键控；(b) 移频键控；(c) 移相键控第17章数字电视技术 17.4.2数字同步原理简介数字同步原理简介在数字通信中，同步是通信系统进行信息传输的前提，因此整个系统必须保持严格的同步。数字通信中的同步主要有载波同步、位同步、帧同步和网同步四种。接收端对已调信号进行同步解调或相干解调时，需要提供一个与发送端调制载波同频同相的相干载波，这个相干载波的获取就称为载波同步。载波同步的方法有两类：一类是在发送有用信号的同时，在适当的频率位置上插入一个(或多个)称做导

31、频的正弦波，接收端就由导频提取出载波，这类方法称为插入导频法；另一类是不专门发送导频，接收端直接从发送信号中提取载波，这类方法称为直接法。第17章数字电视技术 由于数字通信中传送的消息是一串相继的信号码元序列，解调时就必须知道每个码元的起止时刻。把在接收端产生与接收码元的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为位同步，这个定时脉冲序列称为位同步脉冲。实现的方法与载波同步类似。第17章数字电视技术 数字通信中的数据流总是用若干个码元组成一个“字”，又用若干个“字”组成一“句”。因此，接收这些数据流时，必须知道这些“字”、“句”的起止时刻，在接收端产生与“字”、“句”起止时刻相一致的定时脉冲序列

32、，该过程称为帧同步或群同步。为实现帧同步，通常有两类方法：一类是在数据流中插入一些特殊码组，利用数据码组本身彼此间不同的特性来实现自同步。随着数字通信技术及计算机技术的发展，多个用户相互通信而组成了数字通信网。为保证通信网内各用户之间可靠地进行数据交换，必须实现网同步，即整个通信网内有一个统一的时间节拍标准。第17章数字电视技术 17.4.3数字音频广播数字音频广播1. 数字音频广播的发展数字音频广播的发展数字音频广播(Digital Audio Broadcasting，DAB)是继20世纪20年代开始的调幅广播和40年代开始的调频广播之后的第三代广播。自从调频立体声在欧洲问世以来，因为它的

33、声音质量较好，所以一直受到人们的欢迎。但调频广播也存在一些问题，许多城市因调频台拥挤，互相产生干扰。另外，大城市里高大建筑物产生的多径干扰也严重影响收听效果。于是欧洲广播界认为必须发展新一代的广播系统。1986年欧洲广播联盟在斯德哥尔摩欧洲部长会议上制定了尤里卡147/DAB四年计划(1987年1991年)。第17章数字电视技术 1987年数字音频广播已作为重点立项，是欧共体的高技术开发计划之一。按照该计划，DAB应于1995年初在一些国家开始应用，然后再经过大约15年实现普及，到时全面取代调频立体声广播。当时在公布四年计划时，预算经费为0.8亿德国马克，后来参加该项目的成员有43家，分别来自

34、14个国家。1988年9月在日内瓦召开的卫星规划世界无线电行政大会期间，进行了第一次DAB公开演示，许多国家都对DAB表示出极大的兴趣，并给予高度关注。1991年9月在旧金山召开的NAB无线电广播年会上，进行了一周尤里卡147/DAB的公开演示。1992年2月在西班牙托莱英利诺斯举行的世界无线电行政大会上通过了卫星DAB使用频段是L波段的14521492 MHz。第17章数字电视技术 美国作为世界通用频段则使用23102360 MHz，因为其军方已使用L频段作为航空遥测，而25352655 MHz主要分配给亚洲国家使用。同年5月，CCIR(国际无线电咨询委员会)批准了在VHF/UHF频段内使用

35、地面发射机进行DAB广播，欧洲考虑使用4768 MHz、100108 MHz、222230 MHz。1993年2月英国政府提出217.5 230 MHz为地面DAB频段。1993年9月6日伦敦DAB开始发射。1994年1月尤里卡147/ DAB公布了其制式标准。同年4月德国广播联盟进行了DAB先导网计划，巴伐利亚广播电台用VHF/TV-12频道成功建立了一个大型单频网。同年底，欧洲尤里卡147/DAB标准化工作基本结束，欧洲DAB技术处于世界领先地位。第17章数字电视技术 1994年1995年欧洲各国先后建立了先导网，用以确定网络规划参数和开拓市场，加拿大采用L波段，日本采用VHF/TV3。1

36、995年6月欧洲确定了地面AB使用频段。在美国，由于L波段已用于航空遥测以及其他原因，不采用L波段作DAB，而采用在原中波和调频广播频段中来实现DAB。为此，美国提出了频带内同频道(IBOC)和频带内邻频道(IBAC)两种方式，其优点在于不需要分配新的频段，可利用调频广播网来组成DAB网，但不能与卫星DAB共用同一频段，在抗多径干扰方面不如尤里卡147系统。第17章数字电视技术 我国属于较早进行DAB先导试验的国家之一。1995年初，中国和欧盟签署了为期两年的DAB合作协议，协议规定建一个DAB先导网和模拟实验系统，欧方提供DAB设备，中方提供通用仪器和场地。1996年底完成了珠江三角洲DAB

37、先导网的建设，佛山、广州和中山3个DAB发射台构成的同步网于1996年12月15日试播，广东、深圳、佛山等电台参与了节目的制作和试验。我国广播科学研究院也建成了DAB模拟实验系统，进行了大量模拟实验工作，在闭路和开路实验的基础上拟就了标准草案。国家科委把DAB列为国家重大产业工程项目，已研制了DAB发端系统和接收样机。国家有关部门计划在北京、上海、天津、成都等地推广DAB，这是我国广播技术由模拟化迈向数字化的重要举措。第17章数字电视技术 数字音频广播目前主要有两种制式，即欧洲的尤里卡147/DAB和美国的IBOC/DAB、FM/DAB。2. 数字音频广播的特点数字音频广播的特点数字音频广播系

38、统与模拟调频立体声广播系统相比，具有如下优点：(1) 音质好。DAB质量如信噪比、保真度、频率特性、立体声声像主观评价等参数与激光唱片(CD)相同，而需传输的数码率仅是CD的1/6，并能移动接收，在高速行驶的汽车里也能收到高质量的广播节目。其广播方式主要有地面广播、卫星广播或地面卫星混合广播三种。第17章数字电视技术 (2) DAB能提供传送灵活的多种节目的能力。在传送声音广播节目的同时，DAB还能传送多种附加信息，与节目相关的背景信息如广播传呼、交通气象信息、金融商业数据、静止图像、低比特率视频/音频等附加信息广播。(3) 覆盖面广。DAB覆盖边缘地带接收可靠性达95%以上。(4) 频谱利用

39、率高。DAB的频谱利用率为调频广播的3倍，即7 MHz的带宽能容纳目前在87108 MHz调频段播出的21 MHz带宽的节目。DAB采用数据压缩技术，因而可充分利用频率资源。第17章数字电视技术 (5) 免受多路广播干扰。因为在DAB系统中所需传输的信息是分散在许多载波上的，通过时间上和频率上的交织并在数据符号之间插入保护间隔，对多径传播具有很强的抗干扰能力，解决了城市中密集的高层建筑所引起的多径传播的干扰。只要系统设计与频道内的延迟展宽相匹配，这种多径广播反射信号反而有利于接收信号的加强。第17章数字电视技术 (6) 在任何给定的同样的覆盖范围内，DAB所需发射机功率比调频发射机小。在发射机

40、之间的距离符合系统设计时，这种使系统免受多径干扰的机制还可以用来建立单频网络(SFN)。使SFN正常工作，原则上要满足三个基本条件：相邻发射机发出的信号在时间上必须同步，相邻发射机的载波频率必须同步，相邻发射机之间DAB复用信号内容必须一致。为此，用卫星来作为DAB信号的分配是比较经济的一种方式。数字音频广播的主要不足是建立一个DAB广播电台所需的费用昂贵，DAB接收机的价格也较贵。第17章数字电视技术 17.4.4数字视频广播数字视频广播数字视频广播(DVB)与模拟电视广播一样，有三种传输方式：一是使用卫星信道直接广播的数字卫星电视广播；二是采用有线电视网络传输的数字有线电视；三是采用地面广

41、播的数字地面电视。1. DVB系统的标准系统的标准针对不同的应用系统，DVB有不同的标准。(1) DVBS：11/12 GHz频段用卫星传输系统，适合一系列带宽和功率的转发器使用。(2) DVBC：电缆传输系统，并与DVB-S兼容且适合78 MHz电缆电视频道。第17章数字电视技术 (3) DVBCS：(s)MATV系统，与DVB-S兼容且适合与8 MHz电缆电视频道一起使用。(4) DVBT：为78 MHz电视频道设计的数字地面TV系统。(5) DVBSI：自己构成系统并帮助用户选择有效频道DVB比特流的DVB解码器所用的服务信息系统。(6) DVBTXT：DVB固定格式传真电文系统，输送技

42、术条件与帧时间无关。(7) DVBC1：供条件存取和其他控制应用的DVB通用接口。第17章数字电视技术 2. 视频传输技术视频传输技术1) 电话线传输视频信息用电话线传输视频信息主要应用数字用户线路(XDSL)技术。XDSL技术包括HDSL(高速数字用户线路)和ADSL(不对称数字用户线路)等。ADSL可传输高品质的视频信号，其关键技术在于高速信道的调制，可选用的调制技术有正交幅度调制(QAM)、无载波相位调制(CAP)和离散多频调制(DMT)。DMT是一种多载波调制方法，它将电话网中双绞线的可用频带(1 MHz)划分为256个子信道，每个子信道带宽为4 kHz。它可根据各子信道性能来动态地分

43、配各信道每字符可携带的比特数，关闭那些不能携带数据的子信道，第17章数字电视技术 这样使可用频带的平均传输率大大提高。ADSL将下行调整信道分为4个子承载信道AS0AS3，将双工中速信道分为3个子信道LS0LS2，各信道的选择在ADSL初始化中完成。ADSL可提供符合欧洲、北美标准的数据速率，也可为ATM提供信道。系统工作时，4路下行单向高速数据信号AS0AS3和3路双工中速信号LS0LS2经过同步混合，进入两个分离的缓存器快速缓存器和交织缓存器，分别进行循环码校验、量化和前向纠错(FEC)。交织缓存器出来的数据还需经交织处理。两路信号在经过频率分配均衡后，再进行星座编码和增益调制，经反傅立叶

44、换(IDFT)来完成多载波的调制，最后经并/串变换和D/A转换，发送到信道上，接收端经相反处理，可恢复数据。第17章数字电视技术 HDSL采用若干编码和调制方式，如基带编码方式(PAM)、QAM和CAP等，提高传送质量，延长传输距离。HDSL用多对线并行传输，先将2 Mb/s的数据流均匀分配在若干对双绞铜线上传输，然后再还原成2 Mb/s。目前已有许多实现HDSL数字调制和信号处理的芯片以及HDSL产品。HDSL系统可根据用户需要提供N64 Mb/s(N为传输的路数)的业务和租用线路业务等，它还可以工作在SDH(新的同步数字序列)环境。但HDSL需要至少两对用户线，一般用户难以承受，比较适合企

45、业集团用户。第17章数字电视技术 2) 无线传输视频信息局域性多点分布服务(LDMS)是一种双向的数字式广播系统，主要利用地面设备进行数据收发。LDMS使用6波段，由于频率高，用户可用小口径天线指向附近高点的集线站，通过集线站和网络中心的转发器传输数据。这个网络中心的作用是处理所有的路径选择、线路交换以及桥接到Internet上的一些问题，在一个有限的区域内使用可获得较好的效果。 第17章数字电视技术 3) 其他可利用的视频传输技术与传送视频数据有关的协议和标准都处在完善中，其中ATM可集成视频、数据和音频，其信元长度为53 bit，其中5 bit首标，用于错误控制、地址信息及优先权控制等，其

46、余48 bit用来传送数据。由于ATM是一种面向连接的通信方式，因此就像打电话一样，ATM会把第一个寄存器中的内容传送给连接在通道上的所有交换机，由交换机传送每个信元到下一个接点，数据流本身不必考虑路径的选择问题，这种透明的传输方式使ATM具有很强的可伸缩性。另外ATM的连接成本由所传送的数据量大小而定，与传送距离没有关系，ATM网络能提供的速率为25 Mb/s1 Gb/s。第17章数字电视技术 除ATM外，还有其他的通信协议可用于视频网络，如分布式排队双总线技术(DQDB)、宽带ISDN(B-ISDN)可用于视频传输，利用SDH(同步数字序列)网传送数字视频信号。第17章数字电视技术 3.

47、MPEG-2传输数据流编码方案传输数据流编码方案模拟视频信号进行数字传输，应按抽样理论将模拟视频信号抽样、量化和编码转换成二进制的数字基带信号。该基带信号的数码率很高，所需信道带宽很宽，难于实现。为此必须对数据进行有效的压缩，才能便于储存、记录和传输。模拟视频信号进行数字化压缩仍然应用MPEG-2的编码压缩标准。将抽样、量化和编码得到的二进制信号进行压缩编码后，采用先进的数字传输技术来提高图像质量，主要的数字传输技术有调制、解调、纠错编码和信息自适应均衡等技术。第17章数字电视技术 我国电视采用PAL制，原始图像信号由R、G、B信号组成，经变换形成Y、U、V信号，其中Y0.30R0.59G0.11B，UBY，VRY。根据数字输入信号形成的不同，数字电视信号有分量编码和复合