理論上，從聲像的攝取經(jīng)信道傳輸?shù)浇邮斩私獯a的整個(gè)過(guò)程均為數(shù)字化的信號(hào)處理過(guò)程，即稱(chēng)為數(shù)字電視或石子電視系統(tǒng)。由于在實(shí)際中有衛(wèi)星、地面和有線(xiàn)三種信道傳輸方式，所以就出現(xiàn)了對(duì)應(yīng)的數(shù)字電視傳輸與接收標(biāo)準(zhǔn)，既DVB-S,DVB-C的形式。就我國(guó)目前而言，地面采用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的單多載波傳輸標(biāo)準(zhǔn)（GB20600-2006）,使得在信號(hào)構(gòu)成上與采納歐洲傳輸標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星DVB-C差異較大，所以本文著重在 DVB-S 和DVB-C的信號(hào)或碼流構(gòu)成的異同性作一個(gè)較為深入的分析研究與實(shí)際測(cè)試。這些工作對(duì)于讀者深刻了解數(shù)字電視碼流構(gòu)成特點(diǎn)特別是指導(dǎo)數(shù)字電視的終端服務(wù)具有很強(qiáng)的針對(duì)性。

碼流構(gòu)成上的相同之處

經(jīng)過(guò)符合MPEG標(biāo)準(zhǔn)的視音頻壓縮，進(jìn)入本文討論的信道或網(wǎng)絡(luò)（衛(wèi)星、有線(xiàn)）傳輸前將該路節(jié)目流進(jìn)行復(fù)用，形成一路打包的PES傳輸流，在這PES流中，3字節(jié)用來(lái)表示包開(kāi)始前綴，1字節(jié)用來(lái)表示包標(biāo)識(shí)，2字節(jié)用來(lái)表示 PES包長(zhǎng)度，剩下的是實(shí)時(shí)壓縮的活動(dòng)圖像和聲音等可變PES包PID就在傳送包的包頭中，它的作用就好比是一份文件的文件名，有了標(biāo)識(shí)碼的傳輸包，會(huì)丟進(jìn)一個(gè)叫節(jié)目映射表（PMT）的控制信息中，PMT本身也有一個(gè)PID號(hào)，與其他信息流一樣，已經(jīng)打好了固定長(zhǎng)度的用于傳輸?shù)?span lang=EN-US>188字節(jié)的TP包中，這個(gè)固定長(zhǎng)度為188Byte的TP包有固定的一個(gè)字節(jié)的同步字節(jié)（47HEX）,有自己的PID值（13比特），這個(gè)PID值與該路節(jié)目ES的PID音頻、PID視頻、PID數(shù)據(jù)――對(duì)應(yīng)以確認(rèn)該流是“何物”，最后將與該線(xiàn)路節(jié)目有關(guān)的傳送包復(fù)接起來(lái)，共同形成單路節(jié)目傳送流。在多路節(jié)目傳送流中，還有一個(gè)特殊的控制信息即節(jié)目關(guān)聯(lián)表PAT,PAT中包含的是與每路節(jié)目傳送流相對(duì)應(yīng)的PID信息，通過(guò)對(duì)它譯碼，就可以對(duì)單個(gè)節(jié)目傳送進(jìn)行譯碼了，這也是PID變化的核心所在，傳送 PAT的傳送包有其獨(dú)特的PID號(hào)，即 PAT PID=0，一個(gè)TS流下的任何其他的比特不得再使用這個(gè)號(hào)，最后再把同類(lèi)型的其他節(jié)目或傳送信息復(fù)接起來(lái)，形成一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的傳送流級(jí)的傳送流的一部分，再調(diào)制到某一載頻上或者說(shuō)某一點(diǎn)上（DVB-C收發(fā)載頻一樣，而DVB-S則是上行頻率）。表1所示的就是數(shù)字電視系統(tǒng)復(fù)用后相關(guān)信息或表格的PID號(hào)使用規(guī)律。

事實(shí)上，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上承載著許多傳輸流，也即存在許多個(gè)頻點(diǎn)，因此每一個(gè)傳輸流都有其自己的PID號(hào)即各自的TSID。這些都在網(wǎng)絡(luò)信息表NIT中反映。

數(shù)字電視系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)，為了保證收發(fā)端的正常工作，接收端與發(fā)射端的頻率和相位必須一致，必須建立收發(fā)端的同步時(shí)鐘，它就是PCR碼，否則系統(tǒng)無(wú)法工作。所謂PCR就是指節(jié)目時(shí)鐘參考，在發(fā)端，利用計(jì)時(shí)器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)數(shù)形成 PCR值，然后每隔一段時(shí)間將PCR值隨數(shù)據(jù)一起傳送給收端，收端有一個(gè)正在工作的27MHZ本地時(shí)鐘，其額定頻率與發(fā)端時(shí)鐘相等，同樣也有一個(gè)計(jì)數(shù)器與發(fā)端時(shí)鐘相等，同樣也有一個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)它計(jì)數(shù)形成一個(gè)本地時(shí)鐘參考，這時(shí)發(fā)端會(huì)將PCR從傳送中提取出來(lái)與音頻幀、視頻幀的編碼信息插入PES包中，接收端將音頻幀、視頻幀中的PCR值放在緩存器中，等待比較發(fā)端的音視頻中的值出現(xiàn)，然后用比較的結(jié)果控制壓擰振蕩器（VCXO），通過(guò)調(diào)整使收發(fā)端的頻率鎖相，實(shí)現(xiàn)收發(fā)端聲音和圖像完全同步。碼率一般在38MBPS左右，對(duì)于DVB-C某頻點(diǎn)上視頻較少節(jié)目?jī)?nèi)容使實(shí)際數(shù)量量不大時(shí)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的空包數(shù)據(jù)量較大（最高達(dá)50%以上），SDT與BAT以及TDT與TOT具有相同的PID，但它們各自的還有不同的表標(biāo)示符，與TABLE-ID不同。此外，“未知”的碼流是運(yùn)營(yíng)商加入的不希望公眾用戶(hù)收看或收聽(tīng)的內(nèi)容，也或是加入的不符合MPEG標(biāo)準(zhǔn)的信息。許多TS流中都存在一些“未知”描述的信息。

總之，DVB-S與DVB-C的相同點(diǎn)主要體現(xiàn)在給數(shù)字電視接收機(jī)提供正確解碼必須的引導(dǎo)信息上。

碼流構(gòu)成上不同之處

DVB-C與DVB-S的不同之處主要體現(xiàn)在信息編碼上，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)復(fù)用后的TS流還要針對(duì)傳輸?shù)男诺肋M(jìn)行用于糾錯(cuò)、抗干擾的信道編碼，之后將多節(jié)目的TS流調(diào)制到某一個(gè)高頻頻點(diǎn)上。就目前各地開(kāi)通的數(shù)字有線(xiàn)電視，其絕大多數(shù)節(jié)目都是引入能夠糾錯(cuò)8個(gè)字節(jié)的RS（188，204）信道編碼和64QAM調(diào)制技術(shù)，這種調(diào)制技術(shù)是先把3個(gè)字節(jié)的碼流映射成4個(gè)6比特的符號(hào)，由6比特組成的64個(gè)符號(hào)去控制載波的幅度和相位而形成64QAM。因此，DVB-C的當(dāng)前傳輸碼率與符號(hào)率關(guān)系為：當(dāng)前傳輸碼率=符號(hào)率*LOG264*188/204，DVB-C中多數(shù)情況下的符號(hào)率為6875MS/S。此外，DVB-C系統(tǒng)的多數(shù)節(jié)目是加密傳輸?shù)?，即幾乎所有頻點(diǎn)上的TS流都含有加密信息，即含有ECM/EMM信息，這也是目前數(shù)字電視運(yùn)營(yíng)商重要的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，也樂(lè)意在機(jī)卡不分離即捆綁銷(xiāo)售中分得一杯羹。

而在DVB-S的下行傳輸流中，面向大眾的節(jié)目，特別是教育頻道上的節(jié)目，都是未加密的，只是分布在不同的星上。比如，我國(guó)目前衛(wèi)星電視廣播的主要衛(wèi)星有中星6B（115.5°E）、鑫諾3號(hào)（125°E）和亞太6號(hào)（134°E），在亞太6號(hào)上對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)（下行頻率、極化方式和符號(hào)率分別為12275，V，27500）上的為CCTV-1/2/5/10/11/12/少兒等節(jié)目是加密的（即有ECM/EMM信息），而在鑫諾3號(hào)（4080，H，27500）和中星6B（3840，H，27500）上這些節(jié)目是開(kāi)鎖的，即沒(méi)有ECM/EMM信息，等等。由于客觀(guān)條件（主要是經(jīng)濟(jì)實(shí)力和政策因素）的限制，許多省市上星的節(jié)目數(shù)不多，多數(shù)省僅一套上星的節(jié)目。因此在DVB-S中，頻帶是寶貴的，每個(gè)頻點(diǎn)上都有4~8套相當(dāng)于DVD聲像質(zhì)量的數(shù)字電視節(jié)目，有的頻點(diǎn)上還含有廣播、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等。也即DVB-C都是MCPC的。為了充分利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的轉(zhuǎn)發(fā)功能及頻率資源，廣播電視的衛(wèi)星傳輸信號(hào)存在極化角波，常用水平和垂直兩種極化方式，而DVB-C不存在極化。又CATV網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量明顯優(yōu)于衛(wèi)星信道，所以數(shù)字有線(xiàn)電視多數(shù)為64QAM，而DVB-S多數(shù)采用QPSK調(diào)制技術(shù)即2比特一組的相位調(diào)制技術(shù)（載頻利用率不及DVB-C），調(diào)制前除了RS（188，204）外，還引入FEC前向糾錯(cuò)措施，即采用卷積糾錯(cuò)碼TCM與調(diào)制相結(jié)合的形式，主要是因?yàn)榭臻g干擾大且多變性。所以DVB-S的當(dāng)前傳輸碼率與符號(hào)率關(guān)系為：當(dāng)前傳輸碼率=符號(hào)率*LOG24*FEC*188/204，這里的符號(hào)率對(duì)應(yīng)于DVB-C中的就是符號(hào)率（單位上略有差異），衛(wèi)星中的信號(hào)編碼，其冗余大于DVB-C，即頻率利用率較低。

我們通過(guò)北京澤華源科技有限公司研制的碼流分析儀，實(shí)際測(cè)出的由安徽廣播電視網(wǎng)絡(luò)總公司傳輸?shù)?span lang=EN-US>DVB-C所有數(shù)字廣播電視信號(hào)的節(jié)目分配，與通過(guò)衛(wèi)星接收天線(xiàn)接收的免費(fèi)節(jié)目最多的且以C頻段為主的鑫諾3號(hào)及中星6B的若干頻點(diǎn)比較（亞太6號(hào)多數(shù)廣播電視節(jié)目由IRDETO加密，且以KU頻段為主）。

接收參數(shù)依次為下行頻率、極化方式（H水平，V垂直），符號(hào)率，且均為C波束。此外，鑫諾3號(hào)、中星6B上還有許多省市的免費(fèi)節(jié)目，如6B上的福建、浙江、山東、寧夏、重慶、江蘇、江西、安徽等衛(wèi)視節(jié)目。目前全國(guó)各省市開(kāi)通的數(shù)字有線(xiàn)電視廣播電視節(jié)目的頻點(diǎn)分配有相似之處。

KU波段是指頻率在12-48GHZ的電波，目前國(guó)際電信聯(lián)盟將11.7~12.2GHZ的頻率范圍優(yōu)先劃分給衛(wèi)星電視廣播專(zhuān)用。從頻率上看，KU波段的頻率范圍為C波段的3倍，而波長(zhǎng)是C波段4GHZ對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的1/3左右。因此，與C波段相比，KU波段的發(fā)展空間更大，其主要優(yōu)點(diǎn)有：

（1）接收天線(xiàn)的口徑可以設(shè)計(jì)得較小，這是因?yàn)?span lang=EN-US>KU波段的波長(zhǎng)短，在口面效率和增益相同的條件下，KU波段使用的天線(xiàn)口徑可以是C波段天線(xiàn)口徑的1/3，天線(xiàn)方面的成本就低了。

（2）KU波段的地面場(chǎng)強(qiáng)較高，由于KU波段轉(zhuǎn)發(fā)器的功率比C波段轉(zhuǎn)發(fā)器功率大得多，其等效全向輻射功率就大，因而覆蓋率更大。

（3）可用頻帶較寬，C波段的頻率范圍是3.7-4.2GHZ，帶寬是500MHZ。而KU波段的帶寬達(dá)800MHZ，頻率的可利用性高。

（4）由于頻率高，各種電波對(duì)它的干擾較小。

當(dāng)然，KU波段衛(wèi)星廣播也有不足之處，這就是星蝕、雨衰對(duì)它的影響較大，當(dāng)電波穿過(guò)地球大氣層中降雨的區(qū)域時(shí)，雨水對(duì)電波會(huì)產(chǎn)生吸收和散射，造成衰減。雷電、雨水越大，干擾衰減越大，當(dāng)雨衰達(dá)到20DB時(shí)，就會(huì)暫時(shí)性的中斷衛(wèi)星廣播，這種情況不多。

目前世界上衛(wèi)星直播系統(tǒng)的傳輸主要DVB-S標(biāo)準(zhǔn)，2005年3月歐共體在DVB-S基礎(chǔ)上提出更高級(jí)的DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)，它具有低密度奇偶檢測(cè)LDPC和BCH級(jí)聯(lián)信道糾錯(cuò)方式，除使用QPSK調(diào)制外，還使用多種高階調(diào)制方式（8PSK、16APSK、32APSK）等最新技術(shù)的成果，在相同的傳輸條件下比DVB-S容量提高30%。目前我國(guó)上星的絕大多數(shù)的數(shù)字電視節(jié)目仍為DVB-S標(biāo)準(zhǔn)的，而我國(guó)2008年6月發(fā)射的中星9號(hào)（滿(mǎn)足奧運(yùn)會(huì)轉(zhuǎn)播標(biāo)清和高清數(shù)字電視的要求）以及以后發(fā)射的廣播電視通信衛(wèi)星，將采用與DVB-S2性能等價(jià)而具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的ABS-S標(biāo)準(zhǔn)。它們只是信源的壓縮編碼不同，其他相同，比如描述各類(lèi)信息的內(nèi)容是完全一致的。在DVB-S衛(wèi)星數(shù)字電視信號(hào)傳輸中，MPEG音頻編碼分為第一層和第二層，在每一層中又有左右兩個(gè)聲道，由于我國(guó)現(xiàn)行的電視伴音均為單聲道，因而在每套衛(wèi)星電視頻道的音頻編碼中，都有3個(gè)聲道處于閑置狀態(tài)，各省市（區(qū)）的廣播節(jié)目就利用這些空閑聲道進(jìn)行聲音編碼，并與電視伴音同時(shí)播出，每路數(shù)字音頻信號(hào)占據(jù)的碼率相比視頻極小。衛(wèi)星數(shù)字廣播節(jié)目的播出，被安排在與電視伴音不同的層或同一層不同的聲道上面，大多數(shù)廣播節(jié)目都設(shè)在音頻的第一層，而且都是右聲道播出，也有個(gè)別的節(jié)目設(shè)在音頻的第二層播出，這些不同的廣播節(jié)目通過(guò)不同的音頻PID碼來(lái)區(qū)分；數(shù)字廣播節(jié)目的接收由于衛(wèi)星數(shù)字廣播節(jié)目被安排在與電視伴音不同的層或不同的聲道上，其接收方法也不同，比如，有兩種情況下衛(wèi)星數(shù)字廣播節(jié)目接收的方法與電視伴音在同一層右聲道播出的，數(shù)字廣播節(jié)目接收這種形式的數(shù)字廣播節(jié)目，可使用任何一種衛(wèi)星數(shù)字電視接收機(jī)接收時(shí)，只要在接收到相應(yīng)省市的電視節(jié)目后，將伴音切換到右聲道就可以，收聽(tīng)數(shù)字廣播節(jié)目與電視伴音不在同一層的聲道播出的數(shù)字廣播節(jié)目。接收這種形式的數(shù)字廣播節(jié)目，可采用添加PID碼的方法來(lái)接收，或使用帶有兩層伴音的衛(wèi)星數(shù)字電視接收機(jī)接收。須指出，衛(wèi)星數(shù)字廣播節(jié)目的下行頻率、符號(hào)率、極化方式、極化電壓等參數(shù)同步衛(wèi)星電視節(jié)目設(shè)置一樣（在我國(guó)通過(guò)衛(wèi)星接收機(jī)收聽(tīng)廣播的用戶(hù)不多，尤其是在山區(qū)、農(nóng)村）。國(guó)內(nèi)許多省市目前均有一套至幾套廣播節(jié)目與衛(wèi)星電視節(jié)目同時(shí)播出，在接收衛(wèi)星數(shù)字電視節(jié)目的同時(shí)，可以接收衛(wèi)星數(shù)字廣播節(jié)目。同樣，在DVB-C中除了某些頻點(diǎn)也傳輸數(shù)字廣播節(jié)目外，有的頻點(diǎn)還傳輸數(shù)據(jù)、NVOD等信息，更為豐富。

接收機(jī)制

此外，DVB-S與DVB-C在搜索節(jié)目上有相似之處，衛(wèi)星接收機(jī)（即綜合業(yè)務(wù)解碼器IRD）除了廠(chǎng)家在出廠(chǎng)前設(shè)置一些衛(wèi)星及其節(jié)目（用戶(hù)可以重新設(shè)置）正是當(dāng)前接收的且還在服役的衛(wèi)星外，不牽涉到轉(zhuǎn)星或節(jié)目調(diào)整，否則均需要將接收的節(jié)目設(shè)置到對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)（TP）上的接收參數(shù)即“下行頻率、極化方式、符號(hào)率”，也可以在知道該節(jié)目的視音頻PID的情況下，對(duì)此進(jìn)行搜索，此法使用較少，因?yàn)槊看沃荒芩阉鞯揭粋€(gè)節(jié)目。DVB-C上一般有“快速搜索、全頻段搜索、手動(dòng)搜索”三種形式，其手動(dòng)搜索需要設(shè)置預(yù)先知道的頻點(diǎn)，方可找到節(jié)目。DVB-C可以一次性地搜索完全網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)字廣播電視節(jié)目，但DVB-S必須每個(gè)頻點(diǎn)逐一設(shè)置且存儲(chǔ)下來(lái)。先前知道需要接收的衛(wèi)星及其頻點(diǎn)（下行頻率、極化方式、符號(hào)率）和較為復(fù)雜的操作機(jī)操作，也即稍微內(nèi)行者方可實(shí)現(xiàn)。QPSK星座圖離散度大于QAM星座圖的離散度，是因?yàn)榭臻g傳輸?shù)母蓴_遠(yuǎn)大于有線(xiàn)信道的緣故，接收的雜散波太多，但由于采用復(fù)雜的糾錯(cuò)編碼措施，一般情況下不影響收視，在個(gè)體衛(wèi)星接收的實(shí)際天線(xiàn)調(diào)整中，信號(hào)質(zhì)量達(dá)到45%就可以了，達(dá)到85%以上未必是必須的，但對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星特別是方位角是必要的。因?yàn)閿?shù)字電視的收視質(zhì)量是一個(gè)矩形圖，在此矩形圖的范圍內(nèi)均是一個(gè)相當(dāng)于或高于DVD質(zhì)量的視音頻，超出范圍即出現(xiàn)“峭壁效應(yīng)”。

結(jié)語(yǔ)

DVB-C與DVB-S在壓縮編碼階段的碼流表示是一致的，但在用于糾錯(cuò)編碼的信道編碼階段差異較大，從而導(dǎo)致組成的傳輸碼流形式之差異也大，這樣一來(lái)，在接收端的節(jié)目管理或頻道管理、以及搜索節(jié)目的形式也不一樣，通過(guò)全文的分析有助于我們?cè)?span lang=EN-US>DVB-C和DVB-S中實(shí)踐中減少盲目，提高工作效率。