基本介紹
- 中文名：數字視頻廣播
- 外文名：Digital Video Broadcasting
- 簡稱：DVB
- 領域：信息科學
簡介,DVB標準的核心,DVB系統的標準,DVB傳輸系統,系統要求,b協定層次劃分,關鍵技術,時間分片,多協定封裝-前向糾錯,4K模式和深度符號交織,傳輸參數信令,DVB-H標準的發展趨勢,DVB互動業務系統,
簡介
DVB,，數字視頻廣播，Digital Video Broadcasting的縮寫，是由DVB項目維護的一系列國際承認的數位電視公開標準。DVB項目是一個由300多個成員組成的工業組織，它是由歐洲電信標準化組織European Telecommunications Standards Institute (ETSI)，歐洲電子標準化組織European Committee for Electrotechnical Standardization (CENELEC) 和歐洲廣播聯盟European Broadcasting Union (EBU)聯合組成的聯合專家組Joint Technical Committee (JTC)發起的。這些標準在註冊後可以從ETSI網站自由下載。
1993年，歐洲成立了國際數字視頻廣播組織（DVB組織）。DVB組織決定新的技術必須是建立在MPEG-2壓縮算法上的數位技術，必須是以市場為導向的數位技術。DVB的宗旨是要設計一個通用的數位電視系統，在此系統內的各種傳輸方式之間的轉換有最簡單的方式，儘可能的增加通用性。DVB標準提供了一套完整的、適用於不同媒介的數位電視系統規範。DVB數字廣播傳輸系統利用了包括衛星、有線、地面、SMATV、MNDSD在內的所有通用電視廣播傳輸媒體。它們分別對應的DVB標準：DVB-S、DVB-C、DVB-T、DVB-SMATV、DVB-MS和DVB-MC。
DVB標準的核心
（2）系統採用公共MPEG-2傳輸（TS）復用方式；
（3）系統採用公共的用於描述廣播節目的系統服務信息（SI）；
（5）調製與其他附屬的信道編碼方式，由不同的傳輸媒介來確定；使用通用的加擾方法及條件接收接口。
DVB系統的標準
針對不同的套用系統，DVB有不同的標準。
DVB—S：為ll/12GHz頻段用衛星傳輸系統，適合一系列頻寬和功率的轉發器使用。
DVB—C：為電纜傳輸系統，並與DVB—S兼容且適合17—8MHz電纜電視頻道。
DVB—CS：為(s)MATV系統，與DVB—S兼容且適合與8MHz電纜電視頻道一起使用。
DVB—T：為7～8MHz電視頻道設計的數字地面TV系統。
DVB—SI：自己構成系統並幫助用戶選擇有效頻道DVB比特流的DVB解碼器所用的服務信息系統。
DVB—TXT：DVB固定格式傳真電文系統，輸送技術條件與幀時間無關。
DVB—CI：供條件存取和其它控制套用的DVB通用接口。
DVB傳輸系統
DVB標準的傳輸系統分為信源編解碼（Source Coding）和信道編解碼（Channel Coding）兩部分。信源編碼採用MPEG-2碼流，首先對音頻和視頻進行復用，然後再將多個數位電視節目流進行傳輸復用。在接受端進行相應的解復用和解碼。
信道編解碼包括：前向糾錯編碼、解碼、調製、解調和上、下變頻3部分。衛星傳輸採用QPSK（4相相移鍵控調製）方式，有線傳輸採用QAM（正交振幅調製）方式，地面傳輸採用COFDM（編碼正交頻分復用）或16VSB（16電平殘留邊帶調製）方式。
（1） DVB-S-數字衛星直播系統標準：數字衛星傳輸系統是為了滿足衛星轉發器的頻寬及衛星信號的傳輸特點而設計的。該標準以衛星作為傳輸介質。將視頻、音頻以及資料放入固定長度打包的MPEG-2傳輸流中，信號在傳輸過程中有很強的抗干擾能力，然後進行信道處理。通過衛星轉發的壓縮數位訊號，經過衛星接收機後由衛星機頂盒處理，輸出視頻信號。這種傳輸覆蓋面廣，節目量大。數據流採用四相相移鍵控調製（QPSK）方式，在使用MPEG-2的MP@ML（主類@主級）格式時，用戶端達到CCIR601演播室質量的碼率為9Mb/s，達到PAL質量的碼率為5Mb/s。在DVB-S標準公布以後，幾乎所有的衛星直播數位電視均採用該標準，我國也選用了DVB-S標準。
（2） DVB-C 數字有線廣播系統標準：該標準以有線電視網作為傳輸介質，套用範圍廣。有線電視系統分為兩部分：CATV前端和綜合解碼接收機（IRD）。採用MPEG-2壓縮編碼的傳輸流，由於傳輸介質採用的是同軸電纜，與衛星傳輸相比抗外界干擾能力強，信號強度相對較高。調製方式有16、32、64QAM三種方式，對於QAM調製而言，傳輸信息速率越高，抗干擾能力越低。採用64QAM正交振幅調製時，一個PAL通道的傳輸碼率為41.34Mb/s，還可供多套節目復用。DVB-C傳輸系統的具有如下幾點主要特點：A、可與多種節目源相適配。DVB-C傳輸系統所傳送的節目既可來源於從衛星系統接收下來的節目，又可來源於本地電視節目，以及其它外來節目信號；B、可用於標準數位電視又可用於HDTV。
（3）DVB-T數字地面廣播系統標準：此系統的標準是1998年通過的，這是最複雜的DVB傳輸系統。不用編碼正交頻分復用（COFDM）調製方式，8MHz頻寬內能傳送4套電視節目，而且傳輸質量高。採用MPEG-2數字視頻、音頻壓縮編碼技術。地面數字發發射的傳輸容量，在理論上大至與有線電視系統相當，本地區覆蓋好。此系統有利於數字與模擬電視共存，在與現行模擬電視混合傳輸方面顯示出優勢。DVB-T標準中主要規範的是傳送端的系統結構和信號處理方式，對接收端則是開放的，各廠商可以開發各自的DVB-T接收設備，只要該設備能夠正確接收和處理髮射信號，並滿足DVB-T中所規定的性能指標。
（4） DVB-SMATV 數字SMATV（衛星共用天線電視）廣播系統標準：此標準是在DVB-S和DVB-C基礎上制定的。
（5） DVB-MS 高於10GHZ的數字廣播MMDS分配系統標準：MMDS是採用調幅微波向多點傳送，分配多頻道電視節目的系統。該系統基於DVB-S，使攜帶大量節目的微波信號直接入戶。用DVB-S接收機配上一個MMDS頻率交換器就可以接收DVB-MS信號。
（6） DVB-MC 低於10GHZ的數字廣播MMDS分配系統標準
該標準基於DVB-C，使攜帶大量節目的微波信號直接入戶。用DVB-C接收機配上一個MMDS頻率變換器就可以接收DVB-MC信號。
（7）DVB-H標準是建立在DVB和DVB-T兩個標準之上的標準。 一個DVB-H系統前端由DVB-H封裝器和DVB-H調製器構成，DVB-H封裝器負責將IP數據封裝成MPEG-2系統傳輸流(TS)，DVB-H調製器負責信道編碼和調製；系統終端由DVB-H解調器和DVB-H終端構成，DVB-H解調器負責信道解調、解碼，DVB-H終端負責相關業務顯示、處理。
系統要求
由於移動終端採用電池供電，為提高電池的使用時間，終端應能夠周期地關掉一部分接收電路以節省功耗。 對於漫遊的用戶，當用戶進入新區域後應仍能非常順利地接收DVB-H業務。 對於室內、室外、步行、乘車等不同的接收方式，傳輸系統應能保證在各種移動速率下順利接收DVB-H業務。 在充斥大量脈衝干擾的環境中，傳輸系統應能採取有效的措施減少該類干擾帶來的影響。 DVB-H作為手持終端的通用業務規範，系統應能提供足夠的靈活性以滿足不同傳輸頻寬和信道頻寬套用。
b協定層次劃分
網路層不在DVB-H標準範圍內，標準只實現數據鏈路層和物理層。 數據鏈路層採用時間分片技術，用於降低手持終端的平均功耗，便於進行平穩、無縫的業務交換。採用多協定封裝(MPE)前向糾錯技術，可以提高移動使用中的信噪比(C/N)門限和都卜勒性能，同時也能增強抗脈衝干擾的能力。 物理層在DVB-T的基礎上進行補充，增加了4K傳輸模式和深度符號交織等內容，除原有DVB-T的技術特點外，在傳輸參數信令(TPS)比特中增加了DVB-H信令，用於提高業務發展速度。蜂窩標識在TPS中指示，用於支持移動接收時的快速信號掃描和頻率交換。增加4K模式可以適應移動接收特性和單頻網蜂窩的大小，提高網路設計、規劃的靈活性。2K和4K模式進行深度符號交織，可以進一步提高在移動環境和衝擊噪聲環境下系統的魯棒性。
關鍵技術
DVB-H技術是DVB和DVB-T兩種技術的融合，但是如果僅僅依靠上述兩種技術是不能完全解決DVB-H所面臨的問題的。例如，雖然DVB-T已經被證明在固定、移動、便攜接收等方面具有非常出眾的性能，但是對於手持設備而言還需要進行進一步的改進，如功耗、蜂窩移動下的性能、網路設計等方面。為此DVB-H增加了新的技術模組，它們主要包括：
時間分片
時間分片技術採用突發方式傳送數據，每個突發時間片傳送一個業務，在業務傳送時間片內該業務將單獨占有全部數據頻寬，並指出下一個相同業務時間片產生的時刻。這樣手持終端能夠在指定的時刻接收選定的業務，在業務空閒時間做節能處理，從而降低總的平均功耗。當然，這期間前端發射機是一直工作的，在相同業務的兩個時間片之間將會傳送其他業務數據，DVB-H信號就是由許多這樣的時間片組成的。從接收機的角度而言，接收到的業務數據並非是如傳統恆定速率的連續方式，數據以離散的方式間隔到達，因此稱之為突發傳送。如果解碼終端要求數據速率較低但必須是恆定碼率，接收機可以對接收到的突發數據首先進行緩衝，然後生成速率不變的數據流。突髮帶寬一般為固定頻寬的10倍左右。突髮帶寬在固定頻寬兩倍的情況下功耗就可以節省50%，因此如果頻寬為10倍，可以節省90%。
多協定封裝-前向糾錯
DVB-H標準在數據鏈路層為IP數據報增加了里德·所羅門(RS)糾錯編碼，作為MPE的前向糾錯編碼，校驗信息將在指定的前向糾錯(FEC)段中傳送，我們稱之為多協定封裝-前向糾錯(MPE-FEC)。MPE-FEC的目標是提高移動信道中的C/N、都卜勒性能以及抗脈衝干擾能力。 實驗證明即使在非常糟糕的接收環境中，適當地使用MPE-FEC仍可以準確無誤地恢復出IP數據。MPE-FEC的數據開銷分配非常靈活，在其他傳輸參數不變的情況下，如果校驗開銷提高到25%，則MPE-FEC能夠使手持終端達到和使用天線分集接收時相同的C/N。DVB-H採用基於IP的數據廣播方式。
4K模式和深度符號交織
DVB-H標準在DVB-T原有的2K和8K模式下增加了4K模式，通過協調移動接收性能和單頻網規模進一步提高網路設計的靈活性。同時，為進一步提高移動時2K和4K模式的抗脈衝干擾性能，DVB-H標準特為兩者引入了深度符號交織技術。在DVB-T系統中，2K模式可比8K模式提供更好的移動接收性能，但是2K模式的符號周期和保護間隔非常短，使得2K模式僅僅適用於小型單頻網。新增加的4K模式符號具有較長的周期和保護間隔，能夠建造中型單頻網，網路設計者能夠更好地進行網路最佳化，提高頻譜效率。雖然這種最佳化不如8K模式的效率高，但是4K模式比8K模式的符號周期短，能夠更頻繁地進行信道估計，提供一個比8K更好的移動性能。總之，4K模式的性能介於2K和8K模式之間，為覆蓋範圍、頻譜效率和移動接收性能的權衡提供一個額外的選項。
傳輸參數信令
DVB-H的傳輸參數信令(TPS)能夠為系統供一個魯棒性好、容易訪問的信令機制，能使接收機更快地發現DVB-H業務信號。TPS是一個具有良好魯棒性的信號，即使在低C/N的條件下，解調器仍能快速將其鎖定。DVB-H系統使用兩個新的TPS比特來標識時間片和判斷可選的MPE-FEC是否存在，另外用DVB-T中已存在的一些共享比特表示4K模式、符號交織深度和蜂窩標識。
DVB-H標準的發展趨勢
DVB-H將對廣播和通信領域產生重大影響。DVB-H業務2005年可以投入使用，預計到2007年手機電視用戶將達到1億，而到2009年這個數字將增長到3億。DVB-H繼承於DVB-T，在DVB-T網路上只要做很小的修改就可以傳送符合DVB-H標準的數據流。對採用DVB-T的國家(約有50多個國家，主要集中在歐洲)來說，推廣DVB-H的代價相對較低，但是對於採用其他地面數位電視傳輸標準的國家，這個問題就需要做進一步的探討。在美國，地面數位電視傳輸標準ATSC採用8-VSB技術，移動性較差，需要引入新的技術或標準來推廣數位電視，已有公司採用DVB-H技術布網；在日本，考慮到功耗、移動性等因素，DVB-H甚至有取代日本本土ISDB-T標準的趨勢。 DVB-H標準主要是為數位電視廣播做準備，因此視頻壓縮技術是其中極其重要的技術，廣播中傳統的視頻壓縮標準，如MPEG-2，顯然不能滿足DVB-H的需求。DVB組織的DVB-H成員考查了多種視頻壓縮格式，其中最為看重的是H.264(即MPEG-4的第10部分)，問題主要集中於H.264的智慧財產權上；另一個壓縮格式是微軟的Win Media9，它的性能正在逐步提高。但是過多的選擇可能會使移動視頻陷於混亂的局面，顯然用戶不希望面對這些彼此不兼容的平台，預計DVB組織很快將給出最後的答案。在中國，能否在最終確定的數位電視地面傳輸標準上做微小的改動，推出適合手機等移動便攜設備收看數位電視的標準，值得關注。在手機等移動便攜設備上收看數位電視的實現方案有兩種：基於移動通信系統、基於數字地面廣播。中國聯通和中國移動推出的手機電視業務屬於前者，實際上是一種行動網路上的流媒體業務。比較而言，後者的優勢在於頻譜資源豐富，對用戶數量敏感度低，視頻流傳輸速度及質量與頻寬無關，而前者在這些方面明顯處於弱勢；後者對突發及應急事件承受能力強，而前者則會爭奪資源，一旦用戶飽和就不能傳送。 DVB-H可以保證移動終端在移動環境和微功耗條件下接收數位電視節目，可以很好地和3G網路配合使用。3G網路除完成它自身的功能外，還充當DVB-H網路的反向控制信道，傳輸諸如視頻點播、電視投票、電視瀏覽、互動式遊戲等業務信令，提供多種個性化的多媒體業務，從而實現兩種網路的融合。
DVB互動業務系統
DVB數字廣播系統中的許多業務能根據需要，提供多種形式的互動服務。在通用的DVB數字廣播系統的基礎上，進一步構成互動業務系統的要素，包括與其他相關國際標準兼容的互動業務網路獨立協定，傳送互動服務過程命令與控制信號的回傳信道等。與此對應的互動業務系統DVB標準有：
DVB-NIP- 互動業務網路獨立協定標準；
DVB-RCC -CATV系統DVB反傳信道標準；
DVB-RCT-PSTN/ISDN的DVB反傳信道標準。
