VOD和NVOD区别

VOD

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= video-on-demand 视频点播在线视频节目 (最早产生于日本, 由中心电脑系统根据用户的点播需求将电影或录影节目直接传送到家庭的家庭娱乐系统. 未来视频点播有望进入其他交互电视服务, 包括游戏、银行业务和个人理财、购物和教育服务)

NVOD（Near Video On Demand）准视频点播是单向数字电视系统增值业务之一，是利用视频服务器将一个数字电视节目在几个数字通道中延时播放。使用户在点播该节目时可以等待一段时间后完整地观看该节目。

随着视频压缩技术的不断完善和计算机技术的发展，视频服务器已广泛应用于电视播出系统，视频服务器在多频道播出系统中的全面应用，使之成为电视台播出系统中最重要的组成部分，这一产品可大大提高电视播出的工作效率。其实，视频服务器还具备许多传统视频监控设备所不具备的优点，还可以开发出许多新颖的应用方式。（非监控领域）

一、视频服务器的构成

网络视频服务器是一种压缩、存储、处理视音频数据的专用计算机，它由视音频压缩编码器、大容量存储设备、输入/输出通道、网络接口、视音频接口、RS422串行接口、协议接口、软件接口、视音频交叉点矩阵等构成，同时，提供外锁相和视频处理功能。

视音频压缩编码器：由于视频数字化后，数据量很大，故要利用成熟的压缩技术，将视频数据在满足技术指标要求的条件下进行高压缩比的压缩，满足存储和传输要求。目前视频服务器一般采用H.264或MPEG—4等压缩编码器，用户可根据实际情况选择压缩码率和压缩结构，以适合于各种不同的播出场合，达到既节省硬盘空间，增加节目存储量，又能保证播出质量的目的。

大容量存储设备：视频服务器使用高速、宽带的SCSI接口硬盘或最先进的FC接口硬盘作为视音频素材存储介质。同时视音频数据的硬盘扩充也比较灵活。

输入/输出通道：视频服务器具备多通道输入/输出系统，使多路录入、播放能同时进行，实现多任务。

网络接口：视频服务器都带有网络接口，方便组网，实现数据共享。一般视频服务器都带有FC和以太网接口。FC光纤网采用IP协议作为视频服务器之间快速、实时复制和移动素材的交换网络，以太网用于传送控制数据和状态检测的信息。

视音频接口：视频服务器都带有标准视音频接口和模拟监视视频接口，方便监视各通道的视频信号。输入/输出信号可以在模拟、分量和SDI中选择。

RS422串行接口：视频服务器都带有多个RS422串行通讯接口，每个接口均可通过RS422通讯线由外部计算机控制实现记录与播放。

协议接口：视频服务器除提供各种控制硬件接口外，还提供协议接口。如RS422接口除支持RS422的Profile协议外，还支持 Louth、Odetics 、BVW等通过RS422控制的协议。

软件接口：视频服务器提供开放的软件接口，供用户或第三方厂商开发和构建新的应用方式。

视音频交叉点矩阵：视频服务器内带视、音频交叉点矩阵，视、音频通道调度灵活，同时可保证技术指标不受损。

另外，视频服务器提供外锁相和视频处理功能，方便构建专业化应用的视音频系统。

三、视频服务器的特点

网络视频服务器具有传统设备所不具备的许多特点，具体表现如下：

（1）将多通道、录制与播放等功能集于一体，传统设备中有多输入和多输出特性的设备是视音频切换矩阵，而具有录制和播放功能的设备是录像机，不言而喻，视频服务器在系统中可代替若干个录像机和一台小型切换矩阵。

（2）视频服务器用硬盘作为记录媒体，具有非线性特点，因而具有非线性设备所有的优点，如素材查找方便；素材可由多个输出通道共享；可同时或相继调出播放。

（3）素材记录在硬盘还未形成完整文件时，便可由输出通道调出播放，这点非常适用于延时播出和视频点播等领域。

（4）视频服务器容易实现向前或向后的变速播放，传统的录像机要实现这一点，要经过价格昂贵的特殊设备。

四、视频服务器在电视领域的应用

由于网络视频服务器具备上述优势，因此它将创造许多新颖的应用方式，以满足电视传媒的需要，并可大大提高生产率和降低设备维修和人力成本。视频服务器在电视领域中的应用主要有两个方面：一是利用视频服务器构建自动播出系统；二是利用视频服务器实现视频点播。

1．利用视频服务器构建自动播出系统

以往的播出系统是以磁带为主要介质，但随着视频压缩技术的不断完善和计算机技术的发展，在播出系统中采用视频服务器已经成为可能而且目前已在国内许多电视台使用，在今天建立播出系统时选择视频服务器作为一个信号源已经成为必然。以视频服务器为主体的硬盘播出系统，充分发挥硬盘存储的优势，避免了因录像机等设备出故障给播出带来的影响，充分发挥多通道资源共享的优越性，轻松实现各节目之间的串编播出和各种插播、定时播出之间的控制管理，以压缩文件的形式把节目存放在硬盘中，可以达到无失帧保存，所有节目从制作、编辑端口上载，从而简化了从制作到播出的工作流程,有利于提高工作效率。

在硬盘播出系统中，节目素材是以数字压缩方式存储和播出的。系统可采用MPEG―2或M—JPEG压缩格式。

硬盘播出系统可采用本地存储、镜像备份方式的RAID硬盘存列。RAID－1也称作“镜像”，即采用双盘完全复制方法来保护数据，避免了硬盘故障造成数据丢失和系统中断，其100%的冗余可以实现数据的快速恢复。每个视频服务器使用独立的存储硬盘即本地存储，各视频服务器之间完全互不干扰，再采用完全镜像备份，系统可靠性高。

硬盘播出系统可采用FC与以太网结合的双网结构，利用FC传输视音频信号，用以太网传送控制信号。

硬盘播出系统由视音频服务器、数据库服务器、采集工作站、预监工作站、播出工作站等子系统组成。两台视音频服务器进行备份。服务器通过光纤网互连。主服务器上的视音频素材通过光纤网拷贝到辅服务器上。由一套自动播控系统控制两套视音频服务器的播出工作站进行同步播出。这样系统非常可靠。同时，系统根据不同的用户设置不同的安全等级，使无关人员无法进入系统；有效地保证系统数据的安全性，同时在系统播出时，自动锁定各种其他违规操作，及时发出报警信号。

以视频服务器为主体的硬盘自动播出系统的具体应用方式有以下几种：

（1）广告自动播出

视频服务器首先用于重播次数多、时间短的广告节目。在这一应用方式中，视频服务器作为广告播出的专用设备，它受控于播出系统的自动控制软件，由视频服务器承担的播出只能按顺序一条一条地进行，广告播出的素材由广告编辑计算机负责控制，广告播出的顺序的编排和控制由广告播出计算机负责，而广告播出的起点和结束则由自动播控计算机实施对广告播出计算机的控制。这种应用方式不需要对已有的播出系统进行大的改动，原有的自动播控系统和软件还能继续使用，视频服务器在这里相当于多台录像机（取决于视频服务器的输入通道数目）和多台放像机（取决于视频服务器的输出通道数目）。因此原有的自动播控系统软件就能象控制录像机一样控制视频服务器进行广告播出。

（2）多频道自动播出系统

利用视频服务器的多通道特性能建立循环垫播系统，供多个频道的播出机房共用。在这一应用方式中，首先将各个频道的垫播素材通过VTR录入到视频服务器中，每个频道播出机房占用视频服务器的一个输出通道，视频服务器上的各个素材可分别播出。在这一应用方式中，可利用一对配置完全相同的视频服务器建立播出系统。主、备视频服务器各用对应的一个输出通道，作为互为备份的播出通道，主、备视频服务器之间采用光纤网（FC）互联，实现视音频素材共享、移动和复制，保证主、备视频服务器的素材完全一致。由一套自动播控系统控制两套视频服务器的播出工作站进行同步播出。

（3）电视节目延时播出系统

利用视频服务器建立电视节目延时播出系统是利用视频服务器的特性，即在素材写入硬盘时，不需完全形成一个素材文件的情况下，便可共享调用，使硬盘播出系统具备所谓即录即播（要稍许延时后才可播）的功能。这种方案比较适合于直播重要的实况节目。将实况播出先录入硬盘，按需要将实况播出时间延迟适当时间播出，节目导演和值班员利用这段时间在播放速率调整控制计算机上对现场不宜转播的画面进行剪切并替换为其它适宜素材，或以人眼不易分辨的速率，如0.8至1.2倍快速或慢速播放，以保持相应的迟时量。这种以先进技术手段为基础的障眼法，可控制不当素材的播出，同时实况转播效果又不受任何影响。

使用视频服务器的硬盘自动播出系统还有很多种具体应用方式，这里就不再一一列举了对比于传统录像带播出，硬盘自动播出系统的信号与素材都并非存于盒带之中，因此有零帧预卷、非线性检索、素材反复使用、资源共享等优点。具体的优点是：提高工作效率、具有更好的安全性、信息资源的共享和系统的先进性。

2．利用视频服务器实现视频点播

视频点播有两种方式即：准视频点播（NVOD）和视频点播（VOD）

（1）准视频点播（NVOD）

视频服务器是实现准视频点播（NVOD）播放的核心设备，利用其多通道特性和素材可共享的特性，实现一个节目相隔一段时间重播，收视者能在等待最短时间收看自己点播的节目。如：在视频服务器内一个时间长度为N的节目，经8个输出通道分别输出，第二个通道相对第一个通道延时N/8时间播放，第三个通道相对第二个通道延时N/8时间播放，依此类推。每个通道节目循环播放，那么第一个通道下一次开始播放的时间相对第八个通道也是延时N/8时间播放。这样相邻通道播放的是相同节目，但时间间隔均是N/8。用户点播时，其点播信息经节目请求计算机处理后，由节目播放控制计算机将马上要播放的通道号、授权等信息返送给用户接收设备，用户在N/8时间内就可看到自己点播的节目。

（2）视频点播（VOD）

视频服务器不仅可用于准视频点播系统，也可用于视频点播（VOD）系统。VOD的全称为Video On Demand,即视频点播技术，也称交互式电视点播系统，意即按需要的视频流播放。“在想看的时候看想看的节目”，用户可以根据自己的意愿选择收看电视节目，从根本上改变了过去被动式收看电视的不足，完全实现了由用户掌握获得信息的主动权。VOD还可以实现Internet、收发电子邮件、家庭购物、旅游指南、订票预约、股票交易等其他功能。因此可以说，这一技术的出现使用户可以按自己的需要来安排工作和娱乐时间，真正实现了由用户掌握收视主动权，极大地提高和改善了人们的生活质量和工作效率。

VOD 系统由前端系统、网络系统及客户系统三部分组成，而前端系统一般由视频服务器、各种档案管理服务器以及控制网络部分的设备组成。各种档案服务器主要完成一些用户信息管理和计费工作，以及影视材料的管理工作和安全保密等。控制网络部分主要完成各种服务器中的各种信息传递工作及后台的影视材料和数据的交换。视频服务器主要由存储系统和建立其上的各种控制器管理系统组成，其目标是实现压缩媒体数据的存储以及按请求进行媒体信息的检索和传输。视频服务器与传统的数据服务器在很多方面有显著不同，需要解决许多问题，来支持各种新功能。同时，它的高速数据传输能力保证了用户对大量影片、视频节目、游戏、商务信息以及其它服务的近乎即时访问。它的最大特点是可以实现多人从不同起点观看同一节目，从而避免了精彩节目被一个用户独占。

这种应用规模比较大，必须将多台多通道的视频服务器组成能共享大容量硬盘存储体和能处理传输流的宽带网络，才能满足众多用户对节目的各种点播需求。用户点播信息可以有两种路径传给点播受理服务器：一种是通过城市的有线电视HFC网络的上行通道传给点播受理服务器；另一种是通过通用浏览器在互联网上对节目进行选择后，将点播信息传给点播受理服务器。点播受理服务器将有关信息处理后，传给播放控制计算机，由它控制播放用户所点播的节目，并通过HFC下行通道传到用户终端。用户接收有两种形式：一种是普通电视机+机顶盒，另一种是计算机+接收卡，借助计算机显示器收看。

基于视频服务器的多频道数字播出系统具有传统的基于磁带录像机的模拟播出系统无可比拟的诸多优势，视频服务器采用开放式软硬件平台和标准或通用接口协议，系统扩展能力较强，能够与未来全数字、盘基化、网络化、多频道资源共享模式的节目制作、编辑和播出体系相衔接。盘基化或盘带结合的基于视频服务器多频道数字播出系统可以实现播出差错隔离和故障隔离，也可以实现延时播出，是电视节目播出由模拟向数字过渡的最佳方案。而从长远来看，视频点播具有巨大的潜在市场和深远的发展前景，因为从深层次来看，VOD不仅仅是视频节目点播的问题，它代表未来全功能网络化和数字交互式信息的应用发展趋势，是一种从内容、形式上更深层次上的互动，也是数字影院、交互视频新闻、广告等新应用的基础，具有广阔的发展潜力，VOD是未来信息高速公路构架的重要组成部分，是未来信息服务中宽带业务的灵魂。因此可以肯定，随着数字技术、多媒体技术和计算机技术的不断发展，视频服务器在电视领域中的应用将有更多的延伸。

数字电视传输系统性能的优越性主要来源于信道编码和信号调制方式。卫星和有线电视网络环境与理想的白噪声模型极为接近，而优秀的信道编码和信号调制方式一般都是针对白噪声模型设计的，这样的信道编码调制可以在卫星和有线电缆广播中得到很好的应用，系统性能可以接近理论值。而地面广播的环境显然不是白噪声模型，没有任何信道编码调制技术可以在地面广播的环境下被优化地使用。美、欧已有的系统都反映出这一特点：即在实验室的白噪声环境下，两者都接近理论值，但一旦处于实际的地面广播环境下，两套系统性能都发生明显的劣化。美国系统虽然在白噪声性能方面优于欧洲系统，但美国系统没有考虑严重的多径环境和衰落现象，其接收实际地面广播信号能力相对于欧洲系统较弱。事实上，现有系统在白噪声条件下具有增益的编码在实际环境中不但无助于提高性能，反而加剧了系统性能的恶化。地面广播的信道特性变化剧烈，信号幅度、相位的变化，多径的时延和幅度的变化速度都远比卫星和有线电缆信道复杂。系统能稳定工作的区域有限，对系统信号处理能力，尤其是处理速度及稳定性要求苛刻。再加上地面广播要求与现有模拟电视广播兼容，大功率非线性发射使相邻频道间的干扰加剧，若系统各个纠错编码保护环节不能很好地协调工作，就会顾此失彼，各部分性能互相牵制，使系统始终处于不稳定状态。因此，在恶劣的地面广播多变通道条件下，如何采用一种各个功能强自适应工作的数字电视地面广播传输系统标准，是我们每一名广播电视技术人员思考的问题，下面就国外数字电视地面广播系统的三种传输性能和实现，就系统的主要设计讨论抗多径干扰技术、频谱、标准制定，以及频谱的高效利用，数据传输、稳定的固定接收和移动接收能力作一些探讨。

二、地面数字电视传输系 统标准

目前全球共有三套国际地面传输系统标准，美国1996年高级电视系统委员会(ATSC) 研发的格形编码八电平残留边带(8-VSB) 即：ATSC 8-VSB；欧洲1997年提出的数字视频地面广播(DVB-T) 采用编码正交频分复用(COFDM) 即：DVB-T COFDM；日本1999年提出的地面综合业务数字广播(ISDB-T) 采用正交频分复用(OFDM) 即：ISDB-T OFDM。这三种系统标准，其系统设计从技术上限于当时的设计方向、使用环境、技术水平和硬件支持能力，没有发挥出系统应有的潜力。

1、美国ATSC 8-VSB系统

美国ATSC 8VSB系统是为了在单个 6MHz 频道中传输高质量视频和音频（HDTV）以及辅助数据而设计的，用于地面广播分配系统。它能够可靠地在 6MHz 内用8VSB调制传输 19.4 Mbit/s 的数据。8-VSB “地面同播模式” 可抵抗 NTSC 干扰，对于地面广播，此系统的设计允许在已有的NTSC 发射机上分配一个额外的具有可比覆盖范围的数字发射机，并且在区域和人口覆盖方面对现存 NTSC 节目影响最小。系统的射频发射特性经过仔细选择后，上述能力是可以达到，通过 18 种视频格式，提供各种图像质量。利用系统的数据传输能力，基于数据的业务具有巨大的潜力。系统提供固定的接收。

8-VSB系统加入了0.3dB的导频信号，用于辅助载波恢复；并加入了段同步信号，用于8-VSB系统同步和时钟信道编码纠错保护措施。如此设计使美国系统具备噪声门限低（理论值≈14.9dB），大传输容量(固定有用数据位率为19.4Mb/S) 和实现串行数据流MPEG-2Packet188bit(1bit同步+187bit) 主要技术优势。但美国系统存在一系列问题。最主要的是对付强动态多径困难：在近的强多径变化（相位）时，导频信号会受到严重影响，载波恢复出现困难。同时，均衡器的性能在载波没有精确恢复时会急剧下降；系统虽然使用了训练序列，但两个训练序列之间相隔24毫秒，期间多径的快速变化无法被跟踪，虽然美国系统同时使用数据判决反馈"DFE"，利用数据本身产生的误差信号进行调节，用以跟踪变化快的多径，但DFE需要信道被均衡到一定程度（错误判决少于10%）才能正常工作，在强多径下，系统是不稳定的。因此，美国系统的原有设计思想、导频放置、数据结构等，都使得该系统不能有效对付强多径和快速变化的动态多径，造成某些环境中固定接收不稳定以及不支持移动接收。另外，美国系统在对付模拟电视同播时采用了梳状滤波器，梳状滤波器开启时，系统门限上升3dB，且开启与否是通过判决后的硬开关。这一方案在实用中不仅会使开关受噪声或多径变化的影响来回跳动，造成系统工作不稳定，还由于其引入的电平数目和12路交织，影响系统网格解码和均衡器的工作。ATSC 8-VSB传输系统具较好的载噪比，可在较低的载噪比下运行，但系统为抗NTSC同步干扰在接收机中加梳状滤波器，却牺牲了约3.5dB的载噪比性能；对抗多径效应而造成的频率选择性哀落，8VSB传输方式采用了均衡器来消除回波，但对回波时延变化很敏感；结构复杂，是一个固定码率的数字传输系统使用单载波调制技术，不支持移动接收。

2、欧洲DVB-T COFDM系统

欧洲DVB-T COFDM系统是欧洲数字电视广播(DVB) 开发的系列标准中的数字地面电视广播系统标准，在系列标准中DVB-T是最复杂的DVB系统。使用MPEG-2传送比特流复用，里德-索罗门(RS) 前向纠错系统，采用COFDM调制方式，把传输比特分割到数千计的低比特率副载波上，用1705个载波（“2K”）或6817个载波(“8K”) 模式。“2K” 模式用于普通网，“8K” 模式用于大小单频网(SFN) ，“2K”与“8K” 系统是兼容的。欧洲系统中放置了大量的导频信号，穿插于数据之中，并以高于数据3dB的功率发送。这些导频信号一举多得，完成系统同步、载波恢复、时钟调整和信道估计。由于导频信号数量多，且散布在数据中，能够较为及时地发现和估计信道特性的变化。为进一步降低多径造成的码间干扰，欧洲系统又使用了"保护间隔"的技术，即在每个符号（块）前加入一定长度的该符号后段重复数值，由此抵御多径的影响。可以认为，大量导频信号插入和保护间隔技术是欧洲系统的技术核心，正是这两项技术使欧洲系统能够在抗强多径和动态多径及移动接收的实测性能方面优于美国ATSC 8-VSB系统。另外，欧洲系统还对载波数目、保护间隔长度和调制星座数目等参数进行组合，形成了多种传输模式供使用者选择。多种模式常用的其实只有两到三种，分别对应固定接收和移动接收应用。欧洲系统同样存在一系列缺陷。首先是频带损失严重：导频信号和保护间隔至少占据了有效带宽的14%左右，若采用大的保护间隔，此数值将超过30%。欧洲方案的综合频带利用率比美国的VSB方案多损失6%至23%。因此，以过分下降宝贵的系统传输容量为代价来换取系统的抗多径性能，显然不是一个好的折衷方案。其次，即使放置了大量导频信号，对信道估计仍是不足：COFDM中的导频信号是一个亚采样信号，且COFDM采用块信号处理方式（每次上千点），在理论上就不可能完全精确地描绘出信道特性，只能给出大约平均值，这也是欧洲系统始终无法达到理论值的原因之一（与理论值差2-3dB），因此，现有欧洲COFDM系统事实上并不是对付移动多径最有效的手段。再次，欧洲系统在交织深度、抗脉冲噪声干扰及信道编码等方面的性能存在明显不足。欧洲还强调在其卫星、有线和地面传输方案中使用相同的信道编码模块以保证其三者之间的兼容性，因为信道编码模块在电路实现中所占比例不大，这种部分兼容方式阻止了在地面广播方案中采用更有效的其它信道编码方法。 对于地面广播，此系统在现存的已分配给模拟电视传输的 UHF 频谱内广播可选择3.7-23.8Mb/S的传输速率。虽然系统是为8MHz 频道开发的，但能用于任何频道带宽（6、7、8MHz），只是相应地改变数据容量。8MHz 信道内传输的有效净比特码率在 4.98~31.67Mbit/s 范围内，取决于信道编码参数、调制类型和保护间隔的选择。在设计上允许码率可变，显示其灵活性，可根据信噪比提供多种码率。 DVB-T COFDM系统，有利于数字与模拟电视共存，在与现行模拟电视混合传输方面显示出优势，设计上不需耍优化就能对付各种模拟制式的干扰。有抗多径失真的能力，在移动接收方面显示其独特的优势，它因有灵活性使得可以按特定的工作环境与服务耍求进行传输试验，在澳大利亚、拉丁美洲、香港地区等受到赞许。

3、日本ISDB-T OFDM系统

日本提出的“综合业务数字广播”ISDB-T OFDM系统采用MPEG-2传送比特复用，OFDM调制方式，使用的编码方式、调制、传输与DVB-T COFDM基本相同，可以说是经修改的欧洲方式，不同之处在于接收方面增加了部分接收和分层传输，将整个6MHz频带划分为13个子带，每个子带432KHz，将中间一个用于传输音频信号，并大大加长了交织深度（最长达0.5秒），增加交织深度将引入长达几百毫秒的延迟影响频道转换和双向业务。ISDB-T 概念覆盖了各种服务，因此系统不得不面对各种需求，而且一个业务可能和另一个业务是不同的。例如，对于 HDTV 节目就需要大容量的传输能力，而对于条件接收中的密钥传输、软件下载等等，则需要高有效性（或传输可靠性）。为了综合不同的业务需求，系统提供了可选择的调制和误码保护方案和灵活的组合，以便面对这些综合业务的每种需求。

在一个地面频道中有 13 个 OFDM 频谱段，有用的带宽是 13×BW/14 MHz （对于6 MHz 频道是 5.57MHz，7 MHz 频道是 6.50MHz，8MHz 地面频道是 7.43MHz）。系统采用的调制方法称为频带分段传输（BST）OFDM，由一组共同的称为 BST 段的基本频率块组成。每段的带宽为 BW/14 MHz，这里 BW 指的是地面电视信道带宽（6、7 或 8MHz，依赖于所处地区）。例如，对于 6MHz 信道，每段占据 6/14 MHz = 428.6KHz 频谱，7段等于 6×7/14MHz = 3MHz。

在 OFDM 特性之外，BST-OFDM 对不同的 BST 段采用不同的载波调制方案和内码编码码率，依此提供了分级传输特性。每个数据段有其自己的误码保护方案（内码编码码率、时间交织深度）和调制类型（QPSK DQPSK、16-QAM 或者 64QAM），因此每段能满足不同的业务需求。许多段可以灵活地组合到一起，提供宽带业务（例如 HDTV）。通过传输不同参数的 OFDM 段群，可以达到分级传输。在一个地面频道中可提供三个业务层（三种不同的段群）。通过使用只有一个 OFDM 段的窄带接收机，可以接收传输信道中的部分节目。

虽然系统是为 6MHz 频道开发和测试的，但它可用于任何的信道带宽（X×BW/14 MHz），只是相应的改变数据容量。6MHz信道中每一段的净比特码率为 280.85~1787.28kbit/s。5.57MHz DTV 频道的数据吞吐量在 3.65 到 23.23Mbit/s 范围之间。

4、三种地面数字电视传输系 统的比较

在不同的损伤和操作条件下ATSC 8-VSB、DVB-T COFDM 和 ISDB-T BST-OFDM 输系统的性能。

从调制的观点看，OFDM 和单载波调制方案，例如 VSB 和 QAM，对相加性高斯白噪声（AWGN）信道应该有相同的 C/N 门限。信道编码、信道估计、均衡方案以及其它的实现限制（相位噪声、量化噪声、互调失真）等导致了不同的 C/N 门限。

数据码率和门限定义差别，在AWGN 信道上的 Eb/N0 门限，如表2 所示。为 DVB-T 和 ISDB-T 选择了两种卷积编码率，R=2/3 和 3/4，提高了和 ATSC 系统可比的数据码率。从射频背靠背的测试数据看，ATSC 系统在 AWGN 信道上目前有几个 dB 的好处。再一次应该指出的是所有的系统都是可能提高改善的，并且对于 DTTB，AWGN 信道可能不是最好的信道模型，特别是室内接收。

因为三个系统都能不用改变信道编码方案而用于不同的信道带宽，例如 6、7、8MHz，系统 Eb/N0 值对于 6、7、8MHz 系统一般是正确的对于地面广播，

三、抗多径干扰技术

多径接收在模拟电视中反映是重影，在数字接收中，多径效应将使接收完全失效。地面数字电视传输，由于多径效应造成的频率选择性衰落会引起码间干扰，生产误码。因此地面数字电视传输必须采用抗多径干扰技术。目前有自适应均衡和正交频分多路复用技术。 自适应均衡器所采用的算法为最小均方(LMS) ，基于最小平方(LS) 和快速横向滤波器算法:

K=-N,-1,0,1, …M

寻找均方误差最小值使均衡器能最有效的消除码间干扰。

OFDM正交频分复用调制技术只是一种并行传输方案，在指定频带上设置K个等间隔的子载波, 每个载波单独被数字调制，每个子载波上的调制符号将被延长K倍, 是抗多径干扰的有效方法。采用加保护间隔和基准电平来实现

一个码元时间间隔内，设基带OFDM信号表示为：

其中M（n）表示第 n个子信道的调制信号，N为并行传输信道数。

为了提高抗多径干扰的能力，加入保护间隔，于是码元宽度变为T=T5+△，信道间隔仍为 ，在t时刻，OFDM信号为：

经过多径信道后，子信道之间的正交性受到破坏。假设，相对时延小于的传输径数为M1，而超过的为M2, 则第K个信道在第I时刻的解调输出为：

上式中第一项为有用信号,,第二项是信道间干扰,第三项是码间干扰，第四项是白噪声。如果保护间隔足够长，使相对多径时间差小于△，则解调后信号中不存在码间干扰和信道间干扰。（当T=64-192us，△＝20祍时就可以基本消除地面广播中存在的多径干扰。）

但是上述输出的有用信号还受到一个乘性干扰影响，需要在每个子信道交替插入基准电平信号,求得信道逆响应，对接收信号进行幅度相位校正来消除多径效应。另外时间交织、频率交织、保护时间与编码结合帮助OFDM提高抗多径干扰的能力，并且可以有效的利用多径干扰信号的能量。

DVB-T 和 ISDB-T 中采用的 OFDM 调制系统具有很强的抗多径失真的能力，它能抵抗高达 0dB 的回波。在城区，当使用室内或机顶天线时，由于发射机的直线路由被阻挡，通常会产生很大的回波。保护间隔能够完全消除码间干扰，除非回波的延时超过了保护间隔的范围。不管怎样，带内衰落仍将影响所需的 C/N，特别是当 COFDM 载波上采用高阶调制时。为了抵抗 0dB 的强回波，DVB-T 和 ISDB-T 需要很强的内码纠错和良好的信道估计系统，以及更高的 C/N。当使用 R = 2/3 卷积码时，它需要大约多6dB的信号功率，以便处理 0dB 回波。无论如何，增加的 C/N 的一部分可以由回波信号功率得到补偿。这些需求的平衡将依赖于所选择的码率。使用消除技术的软判决解码能够显著地提高性能。

DVB-T 和 ISDB-T 系统的保护间隔能用于处理超前的或延迟的多径失真。这一点对于 SFN(单频网) 能够运行是重要的。ATSC 系统不能处理长的预回波，因为它是为 MFN(多频网) 环境设计的，在室外固定接收的情况下，它们通常不会产生长的预回波。因为一个区域内的所有的发射机都工作在同一个频率，以及由于增加了接收多发射机所发信号的概率而带来的某些网络增益，SFN 能够显著地节省频谱需求和传输功率。

四、频谱效率

OFDM 作为多载波调制方案，比单载波调制系统的频谱效率要稍高一些，因为它的频谱具有非常快速的初始滚降，甚至在没有输出频谱成型滤波器时。对于 6MHz 信道，DVB-T系统的有用的带宽（3dB）为 5.7MHz（或5.7/6=95%），ISDB-T 系统为 5.6MHz (或 13/14 = 93%)，相比较，ATSC 系统的有用带宽为 5.38MHz（或 5.28/6 = 90%）。所以，OFDM 调制有至多 5％ 的频谱效率优势。

不管如何，DVB-T 和 ISDB-T系统中用于抵消多径失真的保护间隔，以及为了快速信道估计而插入的带内导频，将减少数据容量。例如，DVB-T 提供了系统保护间隔的选择，为实际符号持续时间的 1/4、1/8、1/16、1/32，这等同于数据容量分别减少了 20%、11%、6％ 和 3％。1/12 带内导频插入将导致码率损失 8％。总体上，对于不同的保护间隔，数据吞吐量将减少 28％、19％、14％ 和11％。减去前面提到的OFDM 系统 5％ 的带宽效率优势，DVB-T 系统相对于 ATSC 系统的总数据容量分别减少为 23％、14％、9％和 6％。这意味着对于 6MHz 系统，假定具有相同的信道编码和调制方案（64QAM，R＝2/3），DVB-T 系统在上述保护间隔比例下将提供14.9、16.6、17.6 和 18.1Mbit/s 数据码率；ISDB-T 系统将提供 14.6、16.4、17.2 和 17.7Mbit/s 数据码率；相应的 ATSC系统码率为固定的 19.4Mbit/s。

实际上，DVB-T和ISDB-T系统能适应各种发射机，从而使覆盖范围变大和频谱效率提高。基于MFN(多频网) 环境，DVB-T 优点有：适合严重的多径环境；快速移动的多径环境；单频网 SFN；移动接收；和非指向性接收天线位置。而在 SFN 环境中，许多发射机可使用相同的频率（频道）覆盖一个巨大的范围，这将导致 DVB-T 和 ISDB-T 系统频谱和传输功率的全面节省。

五、数字电视地面传输标准的制定

传输方案将构成一个国家的数字电视地面广播传输标准的基本技术内容。作为一个电视生产和消费大国，作为一个正在融入全球经济一体化并面临全球性技术竞争的发展中国家，我国已认识到掌握和拥有关键技术、自主研制重要的数字电视系统标准能够为我国经济所带来的巨大发展空间和机遇。世界先进工业国家本着扩大世界市场和获取高额技术利润的目的，依仗他们的技术领先优势及产业基础，近几年来不遗余力地向我国推荐采用他们的标准。特别是以数字电视地面广播传输标准为推荐重点，意欲借此系统标准来推动全面采用其整个标准系列。对此，我们应对自主研究制定传输方案的必要性和可行性有充分和客观的认识。

地面系统由一个一个电视发射台和电视台组成，单台覆盖面小，要一个一个更新。而且我国相应的标准尚在研究之中，尚需一定时间才能确定。而美国、日本等国家在地面数字标准制订后的过渡期都在10年左右，我国还要更慢一些。地面数字电视通常先从大城市和发达地区开始，如中国最可能先从北京、上海和深圳等城市开始。我国广播影视"十五"计划发展规划指出，2003年完成数字电视地面广播传输标准制定，建立数字电视试验台。到2005年，省级以上广播电台、电视台基本实现采、编、播数字化，全国广播电视系统基本实现网络化。到2010年基本实现广播电视节目制作、播出、传输、发射和接收数字化，到2015年完成模拟向数字的过渡。

我国推动数字地面电视的驱动力与国外有很大的不同，美国家庭大都木屋结构，相对较为分散，地面电视主要以本地节目为主。我国地面传输已不象黑白、彩色电视刚发展时那样是唯一的途径。目前卫星和有线的传输方式已经非常成熟，城市主要以有线电视传输为主，边远地区和农村地区主要以卫星为主。大多数城市居民已不再使用室外天线接收电视节目，而是通过有线电视。用室内天线对高楼住户有一定困难，许多楼房或是屏蔽或是朝向不对。在已有有线电视的家庭再要求用户在收有线标清电视的同时再用室内天线收一套高清晰度电视是很不方便的。考虑到从有线传送高清与传送普通清晰度电视所需设备是完全相同的。因此在高清晰度电视的发展中，地面传输的重要性与黑白和彩色电视发展初期已完全不同。

究竟中国的地面数字电视如何推动，选用什么制式，播出什么类型的节目，应当有什么样的政策引导，都是需要解决的问题。中国有中国的国情，与美国不一样，与欧州也不一样。采用地面数字电视广播究竟有什么好处，美国为什么要推动数字地面广播？第一位的原因是节省频率资源。美国FCC在模拟到数字的转换结束时，可以完全收回VHF频段，并逐步对电视频率收费。第二个原因是能启动美国数字电视市场需求。英国推动DVB-T也有类似的理由。因此对中国数字电视的分析就要在两种不同的条件进行分析。一是不对电视台的频率收费和不作硬性限时转换的规定。因为中国是一个发展中国家，电视又是普通老百姓娱乐和获取信息的最重要的工具。二是要能促进中国的产业，其中最重要的是电视机产业、芯片产业和软件产业。这时地面数字电视广播的驱动就来自市场和政策。地面数字电视不仅要能做到固定接收，还要做到便携接收和移动接收。节目是另外一个重要因素，如果数字节目与模拟节目相同，观看质量上会比原模拟有线电视有一定提高，但提高不大。用户没有必要花几百美元买一个机顶盒来收看几乎相同质量的节目。有人设想，可能可以用一套比较好的节目来推广数字电视，但如果你已经有了一套比较好的节目，不用购买机顶盒的模拟方案也许会有更好的经济效益和更快的回报。而用数字方案节目制作的投入和机顶盒的投入也许完全抵消了好节目带来的经济效益，或者说很少有人会投资在这样一个看不清的市场上。也有人举出数字16：9的市场在欧洲得到了很好的响应，因为普通清晰度16 ：9给观众带来的好处和所要花的演播室改进和接收机价格提高相比实在太微不足道了。我国现在已经有高清晰度16：9电视，马上就要进入市场。由此可见，中国地面数字电视发展的关键在高清晰度电视。地面数字广播可以在原普通模拟电视频道内播出一套完整的高清晰度电视节目，清晰度有大幅度的提高，声音质量有大幅度的提高，可以做到真正的家庭影院。原来担心的高清晰度电视机的价格也已降低很多，作为起步，已经有很好的市场前景。

我国在政府组织下，对数字高清晰度电视系统技术已开展了近十年的研发工作，先后研制成功两代数字高清晰度电视地面广播样机系统，并进行过实况信号转播实验。经过科研、广播和产业各界技术人员的共同努力，特别在数字电视地面传输技术方面逐步形成了具备自主专利技术的多种实现方案。如清华大学自主开发完成了“地面数字多媒体电视广播传输系统DMB-T” 采用OFDM多频调制技术在8MHz的带宽中传输最大净荷率达33Mb/s，在整个系统设计中没有采用任何国外现成的芯片，每一步都独立自主进行设计，实现了完全的自主知识产权，具有很大的市场潜力，目前该项技术己完成了计算机仿真和FPGA原型机验证阶段，进入了专利申报和实用化阶段。国家同时也在安排计划，拟对现有国内外的传输方案进行性能测试与比较。依据现有研究基础和推进速度，我国完全有可能在各级政府部门的全力支持下，在较短的时间内，经过测试、分析和改进，集众家所长，制订出具有自己特色和自主知识产权的中国数字电视地面广播传输标准。

我国现行电视广播频道带宽为8 MHz，与欧洲基本相同，但与美国、日本不同。我国地面广播频道频谱分配和规划情况复杂，而且受我国政治、文化、经济现状决定，其数字电视节目和其它业务形式与发达国家需求不完全一致。我国所研制的传输标准方案在技术上应努力达到以下技术要求：尽量满足数字电视地面广播需求条件，系统具备固定接收和移动接收两种主要工作模式，采用抗多径干扰技术使系统能够实现在强多径和动态环境中稳定接收，同时，提高频谱效率保证系统的传输数据容量。考虑到数字地面广播和有线电缆广播可能构成我国未来数字电视广播的主要市场，所研制的地面传输方案应使其接收机易于兼容数字有线电缆解调解码方案。即系统应兼容数字有线电缆方案。系统应努力克服上述国外系统的不足，形成自己的系统组成和数据结构系统应及早形成接收芯片的设计方案，并应以中国企业首先申请接收技术实现专利和研制成功符合标准方案。

六、结束语

通过上面探讨分析可得到这样的结论数字电视地面广播系统能够实现频谱的高效利用、足够大的数据传输容量、稳定的固定接收和移动接收能力。数字电视广播系统为了节约传输带宽，就要采用调制技术，信道编码，提高传输的可靠性，使每Hz频带能传送更多的bit(数据率) 。我们采用的标准应是一个能够在固定和移动接收环境中，稳定实现大数据容量传输的数字电视地面广播系统。在已有国外标准方案的基础上，我国目前正在研究制定自己的数字电视标准，在地面广播传输领域已积累了相当多的实际经验，具有较好的研究基础。只要继续在政府支持下，不懈努力，汲取现代技术精华，完全有可能形成技术先进、性能优越的传输标准方案。这对于我国数字电视产业乃至整个电子消费市场的健康发展将产生深远影响。

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