不同目標(biāo)應(yīng)用和環(huán)境要求的數(shù)字電視接收技術(shù)
今天，數(shù)字電視已經(jīng)可以通過(guò)線纜、衛(wèi)星以及無(wú)線等傳輸方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，數(shù)以百計(jì)的公司參與了數(shù)字電視接收標(biāo)準(zhǔn)的定義。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，世界變得越來(lái)越小，定義新標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是在于使之全球化，但數(shù)字電視卻不然。本文將闡釋不同的目標(biāo)應(yīng)用和環(huán)境對(duì)已有技術(shù)產(chǎn)生的重要影響。
為了讓消費(fèi)者能夠收看到數(shù)字電視內(nèi)容，需要對(duì)內(nèi)容進(jìn)行編碼。編碼處理的主要目的是以盡可能低的比特率和盡可能高的質(zhì)量對(duì)信息進(jìn)行數(shù)字化處理。編碼方案有很多種，最常用的是MPEG，在這種方案中，由運(yùn)動(dòng)向量決定影像的運(yùn)動(dòng)部分，通過(guò)和運(yùn)動(dòng)向量一起發(fā)送影像信息，解碼器可以恢復(fù)原始內(nèi)容。MPEG-2是目前運(yùn)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)，不過(guò)隨著電視機(jī)顯示屏尺寸的增大，分辨率的提高，以及對(duì)更高帶寬的需求不斷增長(zhǎng)，諸如MPEG-4等更先進(jìn)的編碼方案開(kāi)始升溫。
經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理后，內(nèi)容要通過(guò)衛(wèi)星、有線或無(wú)線方式被傳輸出去。由于不同傳輸信道具有不同的限制，因此需要采用不同的技術(shù)將數(shù)字內(nèi)容傳輸?shù)较M(fèi)者的電視接收設(shè)備中。
衛(wèi)星接收依賴(lài)于接收信號(hào)的碟形衛(wèi)星天線的直接視距。信號(hào)盡管未被反射削弱，但仍很微弱。因此，發(fā)射方法采用了一種抗噪能力非常強(qiáng)的調(diào)制方案。這種被DVB-S標(biāo)準(zhǔn)采用的方案稱(chēng)為正交相移鍵控(QPSK)。在該方案中，數(shù)字內(nèi)容由包含同相和正交分量的復(fù)數(shù)載波相位表示。這個(gè)復(fù)數(shù)載波的兩個(gè)分量都有兩種相位可能性，故會(huì)產(chǎn)生4種狀態(tài)(每符號(hào)2位信息)。
用于衛(wèi)星發(fā)射的帶寬可達(dá)45 MHz, 比特率近50Mbps。在新標(biāo)準(zhǔn)DVB-S2中，衛(wèi)星導(dǎo)航星座的數(shù)目加倍，會(huì)產(chǎn)生8種狀態(tài)(每符號(hào)3位)。用于衛(wèi)星發(fā)射的帶寬也可達(dá)45 MHz，且可獲得接近50Mbps的比特率。
在有線環(huán)境中，問(wèn)題并不在于弱的信號(hào)電平，因而可以使用分辨率更高的調(diào)制方案。除了有關(guān)載波相位的信息之外，幅度也可用來(lái)代表數(shù)字信息，相應(yīng)的調(diào)制方案被稱(chēng)為正交幅度調(diào)制(QAM)。目前，可使用多達(dá)256級(jí)的相位和幅度，這等于每符號(hào)8位信息。使用VHF(甚高頻)和UHF(超高頻)的數(shù)字有線信號(hào)帶寬達(dá)8MHz。至于衛(wèi)星則可獲得最高50Mbps的比特率。
對(duì)有線而言，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量是限制因素，不良連接會(huì)產(chǎn)生反射。接收機(jī)系統(tǒng)只能夠處理有限的反射量，而且，QAM的分辨率越高，就越困難區(qū)分不同相位和幅度的組合。
圖：數(shù)字地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)一覽表
在地面環(huán)境中，信號(hào)可能極微弱(比如遠(yuǎn)離發(fā)射機(jī)時(shí))，也可能非常強(qiáng)。在這兩種情況下，反射作用都至關(guān)重要。一般來(lái)說(shuō)，如果到達(dá)發(fā)射機(jī)的路徑不是直接視距，那么由于其間的建筑物或其他障礙物影響，信號(hào)將失真并反彈。因此，用于地面發(fā)射的調(diào)制方案必需能夠在高動(dòng)態(tài)和強(qiáng)干擾環(huán)境下實(shí)現(xiàn)接收。單載波(類(lèi)似于有線和衛(wèi)星)和多載波系統(tǒng)均被使用。VHF 或 UHF信道中可實(shí)現(xiàn)高達(dá)20~25 Mbps的比特率。
撇開(kāi)政治因素不談，你可能很想知道為什么在不同地區(qū)采用不同的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義地面電視，尤其當(dāng)傳輸信道是無(wú)線時(shí)。答案在于兩個(gè)方面：網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃和目標(biāo)應(yīng)用。
在歐洲，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃非常復(fù)雜。每一個(gè)國(guó)家都希望擁有自己的頻譜范圍。各個(gè)方面都需要達(dá)成共識(shí)，以確保一個(gè)國(guó)家與另一個(gè)國(guó)家的信號(hào)之間不會(huì)相互干擾。
為了改善這種情形，最好的方法是利用所謂的單頻網(wǎng)(SFN)來(lái)覆蓋更廣泛的區(qū)域范圍。單頻網(wǎng)中，相同的方案是從不同的位置以相同頻率發(fā)射的。因此，頻譜可被復(fù)用，這就提高了總體可用帶寬。對(duì)接收機(jī)而言，看起來(lái)似乎遠(yuǎn)距離存在強(qiáng)反射。因此用于在希望使用SFN的區(qū)域發(fā)射數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該能夠處理長(zhǎng)的強(qiáng)回聲。
