有線數(shù)字電視系統(tǒng)概述

數(shù)字化是一場全世界范圍的新技術(shù)革命，是廣播電視發(fā)展的必然趨勢。廣播電視數(shù)字化的實現(xiàn)是一個循序漸進(jìn)的過程，2003年國家廣電總局提出發(fā)展有線數(shù)字電視的步驟是先有線、后直播衛(wèi)星、再地面無線的“三步走”戰(zhàn)略。從有線數(shù)字電視的發(fā)展趨勢來看，中國有線數(shù)字電視發(fā)展將經(jīng)歷三個階段：有線電視機頂盒、標(biāo)準(zhǔn)清晰度有線數(shù)字電視（SDTV）和高清晰度有線數(shù)字電視（HDTV），這三者將在一個很長的時期內(nèi)并存。

有線電視的數(shù)字化就是將模擬用戶整體轉(zhuǎn)換為數(shù)字電視用戶，進(jìn)而成為國家信息化、社會信息化、城市信息化、家庭信息化的重要標(biāo)志。在模擬電視系統(tǒng)向數(shù)字電視廣播系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的過程中，完成整體的轉(zhuǎn)換包括有線數(shù)字電視廣播、天線數(shù)字電視廣播、地面數(shù)字電視廣播三種傳輸系統(tǒng)全面實現(xiàn)全數(shù)字化、用戶通過相應(yīng)的數(shù)字接收裝置可以完美接收全數(shù)字電視節(jié)目。由于國內(nèi)目前是有線數(shù)字電視為主體的發(fā)展方向，中國數(shù)字電視的高速發(fā)展主要依靠有線數(shù)字電視系統(tǒng)。

根據(jù)傳輸方式不同，可將數(shù)字電視系統(tǒng)分為三類，即地面數(shù)字電視系統(tǒng)、天線數(shù)字電視系統(tǒng)和有線數(shù)字電視系統(tǒng)，如圖10-1所示。

圖10-1 三類電視廣播系統(tǒng)框圖

1.1  地面數(shù)字電視系統(tǒng)

地面電視是利用微波進(jìn)行有線電視節(jié)目傳輸、覆蓋的一種有線電視廣播方式，即在發(fā)送端將有線電視信號由電視中心傳送到地面發(fā)射臺，射頻調(diào)制后通過發(fā)射天線以空間電磁波的形式向周圍空間輻射；在接收端，接收天線將空間電磁波變成感應(yīng)電流，送入接收機中進(jìn)行解調(diào)，變成原始的有線電視音視頻輸出。

地面數(shù)字電視技術(shù)和目前城鎮(zhèn)主流的有線數(shù)字電視信號相比，地面數(shù)字電視信號覆蓋面更廣，可以向廣大農(nóng)村提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。其無線傳輸?shù)姆绞揭矊⒘钍找暩颖憬荩梢詽M足新媒體業(yè)務(wù)的需求，能夠支持固定、便攜、步行或高速英設(shè)備的接收（包括車載、樓宇、便攜的商業(yè)模式正在形成）。但同時，地面數(shù)字電視信號頻道有限，并且是單向傳輸，不能實現(xiàn)目前有線電視網(wǎng)絡(luò)的智能互動等功能。

我國地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在UHF和VHF頻段中，每8MHz數(shù)字電視頻帶內(nèi)，數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)信號的幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制方式。標(biāo)準(zhǔn)適用于地面?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)字多路電視、高清晰度電視固定和移動廣播業(yè)務(wù)的幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制系統(tǒng)。我國地面數(shù)字電視業(yè)務(wù)采用的技術(shù)必須符合DTMB標(biāo)準(zhǔn)。DTMB系統(tǒng)組成框圖如圖10-2所示。

圖10-2 DTMB系統(tǒng)組成框圖

1.2  天線數(shù)字電視系統(tǒng)

隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展和日趨成熟，模擬天線電視廣播系統(tǒng)已經(jīng)被數(shù)字天線廣播系統(tǒng)所代替。我國天線電視系統(tǒng)采用歐洲廣泛應(yīng)用的DVB-S（數(shù)字天線廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)）系統(tǒng)。

   天線數(shù)字電視廣播的原理如圖10-3所示，音視頻信息以及數(shù)據(jù)信號經(jīng)過MPEG-2數(shù)字編碼壓縮器（ENC）進(jìn)行編碼壓縮，數(shù)字電視信號由原來的200Mbit/S以上的速率壓縮到6Mbit/s一下，多路被壓縮的MPEG-2數(shù)據(jù)流被送入數(shù)字多路復(fù)用器（MUX）進(jìn)行混合，以獲得更高速率的MPEG-2碼流。依據(jù)節(jié)目制作的需要，可以將傳輸?shù)挠芯€電視節(jié)目進(jìn)行加擾，加擾后的數(shù)據(jù)流送入QPSK數(shù)字調(diào)制器（MQP），調(diào)制后的有線電視信號經(jīng)過上變頻，達(dá)到C波段或KU波段所需的微波頻率，通過天線進(jìn)行發(fā)射。

圖10-3 天線數(shù)字電視廣播的原理圖

1.3  有線數(shù)字電視系統(tǒng)

為適應(yīng)數(shù)字電視廣播和未來高清晰度電視廣播的傳輸需求，并滿足不斷增長的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求，有線電視系統(tǒng)的數(shù)字化已全面啟動實施。國家廣播電影電視總局在1997年將有線電視業(yè)務(wù)定位為基本業(yè)務(wù)、擴展業(yè)務(wù)、增值業(yè)務(wù)等三類業(yè)務(wù)，以推動有線電視系統(tǒng)的數(shù)字化。HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改造是數(shù)字化建設(shè)的主要方面，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋地域的實際情況，建設(shè)環(huán)形或星型結(jié)構(gòu)的光纖骨干網(wǎng)，盡量將光節(jié)點下移，以縮小同軸電纜分配系統(tǒng)的用戶規(guī)模；擴寬電纜分配系統(tǒng)的傳輸帶寬，優(yōu)化回傳通道的設(shè)計，改善上行信道的傳輸特性。

數(shù)字有線電視系統(tǒng)與模擬有線電視的主要區(qū)別有兩點：意識有線電視前端系統(tǒng)是融合了電視、計算機、數(shù)字通信等技術(shù)，含有數(shù)字電視播出、用戶管理等硬件和軟件的綜合系統(tǒng)；二是用戶端需要增加數(shù)字機頂盒以便開展各項業(yè)務(wù)。有線電視系統(tǒng)數(shù)字化的最直接好處是：

1）  提高頻譜利用率，增加頻道容量。

2）  有條件接收、加強網(wǎng)絡(luò)管理。

3）  開發(fā)交互式業(yè)務(wù)、增加網(wǎng)絡(luò)收益。

數(shù)字有線電視的傳輸標(biāo)準(zhǔn)目前已實施的有北美的有線電視數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)傳輸和歐洲的DVB標(biāo)準(zhǔn)，我國有線數(shù)字電視系統(tǒng)采用DVB-C數(shù)字有線電視廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。有線數(shù)字電視系統(tǒng)中規(guī)定了有線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)上行傳輸和下行傳輸?shù)念l率劃分，或者表示為反向傳輸和正向的頻率劃分。上行信道的頻段劃分為高分割、中分割和低分割三種方式，高分割的上行頻率范圍為5~87MHz，中分割頻率范圍為5~65MHz，低分割頻率范圍為5~42MHz。我國采用中分割方式，頻段劃分標(biāo)準(zhǔn)如表10-1所示。

表10-1 有線電視系統(tǒng)的頻段劃分