我國(guó)究竟需要什么樣的數(shù)字電視地面廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)

1、我國(guó)究竟需要什么樣的數(shù)字電視地面廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn) 張文軍 王匡 葛建華 本文根據(jù)數(shù)字電視地面廣播的應(yīng)用發(fā)展，分析了國(guó)外現(xiàn)有傳輸標(biāo)準(zhǔn)存在不足的技術(shù)原因，提出了我國(guó)傳輸標(biāo)準(zhǔn)方案的設(shè)計(jì)要求和工作重點(diǎn)。一、 概述 數(shù)字電視地面廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)方案的確定，由于其使用寶貴的無(wú)線頻率資源、廣播環(huán)境相對(duì)（有線和衛(wèi)星）惡劣、應(yīng)用需求發(fā)展變化等原因，已成為各國(guó)制定數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的焦點(diǎn)與難點(diǎn)。目前全球共有三套已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)方案，分別由美國(guó)（ATSC，95年）、歐洲（DVB-T，97年）和日本（ISDB-T，99年）研制開(kāi)發(fā)完成。這些方案的設(shè)計(jì)構(gòu)思至少還要再提前兩年左右。即國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)水平及對(duì)廣播應(yīng)用的理解和設(shè)

2、計(jì)基于90年代中期。 其它國(guó)家在制定自己的數(shù)字電視地面廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，一般采取兩種做法：一是直接選用，這適用于那些政治和經(jīng)濟(jì)上與上述國(guó)家（區(qū)域）有密切聯(lián)系、本國(guó)屬出口型經(jīng)濟(jì)或者純消費(fèi)市場(chǎng)的國(guó)家；二是根據(jù)技術(shù)和市場(chǎng)應(yīng)用的最新進(jìn)步，研究制定能夠給本國(guó)帶來(lái)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)后續(xù)發(fā)展優(yōu)勢(shì)的新的標(biāo)準(zhǔn)方案。我國(guó)是電視生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，借此電視技術(shù)革命之際，實(shí)現(xiàn)我國(guó)在高技術(shù)方面的跨越式發(fā)展及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)的自主制定是關(guān)鍵的、為數(shù)不多的可以充分利用的手段。因此，我國(guó)各界已達(dá)成共識(shí)：制定一個(gè)有別于國(guó)外現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)、符合中國(guó)地理環(huán)境和城市建筑特點(diǎn)，針對(duì)新的應(yīng)用方向，性能先進(jìn)、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中國(guó)數(shù)字電視地面廣播傳輸標(biāo)

3、準(zhǔn)！ 在實(shí)現(xiàn)這個(gè)宏偉目標(biāo)之前，有兩個(gè)問(wèn)題首先應(yīng)該研究清楚：1 近年數(shù)字電視的應(yīng)用發(fā)展為地面廣播系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)提出了哪些新的技術(shù)要求？國(guó)外已有的標(biāo)準(zhǔn)方案能否滿(mǎn)足這些要求？2 我國(guó)方案應(yīng)集中具備哪些技術(shù)特點(diǎn)和能力，才能真正做到既滿(mǎn)足新應(yīng)用需求又?jǐn)[脫國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)專(zhuān)利束縛？本文根據(jù)近年來(lái)國(guó)外已公布的對(duì)各標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的測(cè)試數(shù)據(jù)分析結(jié)果，以及總體組先后研制兩套樣機(jī)系統(tǒng)的工作經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際開(kāi)路測(cè)試體會(huì)，提出對(duì)上述兩個(gè)問(wèn)題的初步解答。我們相信，對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用需求和技術(shù)能力的深刻研究和領(lǐng)悟，會(huì)直接有助于提高最后所形成的我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)方案的質(zhì)量。我們希望能有更多的專(zhuān)家學(xué)者加入討論，發(fā)表真知灼見(jiàn)，豐富對(duì)這些關(guān)鍵問(wèn)題的理解。二、 地面

4、廣播系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展與技術(shù)要求 隨著數(shù)字圖象壓縮技術(shù)和數(shù)字信道編碼與調(diào)制技術(shù)的發(fā)展與普及，數(shù)字電視廣播系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)原有模擬電視頻道上廣播傳送至少一路高清晰度電視節(jié)目或者多路標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視節(jié)目。由于有線電纜能夠提供相對(duì)穩(wěn)定、干擾較小的傳輸信道，數(shù)字電視有線廣播通過(guò)使用較高效率的傳輸方案，能夠比地面廣播提供多出一倍的傳輸數(shù)據(jù)容量，且接收狀態(tài)穩(wěn)定，還可以利用有線電視相對(duì)豐富的頻譜資源實(shí)現(xiàn)數(shù)字雙向交互業(yè)務(wù)。與之相比，地面廣播系統(tǒng)不但要在傳輸方式上與電纜兼容以降低用戶(hù)的硬件投資總成本，還必須提供與電纜相異的服務(wù)。這是電視數(shù)字化技術(shù)發(fā)展所帶來(lái)的必然結(jié)果。 與有線和衛(wèi)星廣播相比，地面廣播所獨(dú)具的應(yīng)用就是

5、移動(dòng)接收（含便攜接收）能力。直至九十年代中期，由于受技術(shù)能力限制，寬帶移動(dòng)傳輸沒(méi)有在數(shù)字電視廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)中被認(rèn)真考慮，在行駛的車(chē)輛中看電視的設(shè)想被嗤之以鼻，被認(rèn)為是對(duì)寶貴電視頻道資源的無(wú)謂浪費(fèi)。隨著近年互聯(lián)網(wǎng)的飛速普及和發(fā)展，寬帶無(wú)線接入技術(shù)得到廣泛重視，廣播界逐步認(rèn)識(shí)到數(shù)字電視提供的是一個(gè)信息管道，各種通信和廣播技術(shù)在這里匯合，尋找適合自己的應(yīng)用。從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，數(shù)字電視地面廣播與其它媒介傳輸?shù)母?jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)將主要體現(xiàn)于移動(dòng)接收高速視/音頻及其它數(shù)據(jù)。當(dāng)前，設(shè)計(jì)一個(gè)優(yōu)秀的無(wú)線、寬帶和移動(dòng)傳輸系統(tǒng)已成為世界性技術(shù)熱點(diǎn)，其科技含量、政治意義、商業(yè)價(jià)值都是極為巨大的。 因此，從應(yīng)用方向上看，數(shù)字地面廣

6、播的應(yīng)用不但應(yīng)該考慮數(shù)字電視信號(hào)的傳統(tǒng)廣播傳送還要兼顧移動(dòng)通信的服務(wù)，包括便攜式的圖像接收和移動(dòng)的數(shù)據(jù)接收。為了提高移動(dòng)接收的信號(hào)強(qiáng)度和覆蓋范圍，有可能在一個(gè)城市中使用兩個(gè)或多個(gè)發(fā)射塔發(fā)射同樣頻率的信號(hào)，“單頻網(wǎng)”（SFN）由此也成為地面廣播的新需求。另外，考慮到數(shù)字有線電纜網(wǎng)絡(luò)的普及，地面廣播傳輸方案應(yīng)與有線傳輸方案有最大程度的兼容性?；诘孛鎻V播的應(yīng)用方向和工作環(huán)境，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有以下的技術(shù)要求：1，系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須優(yōu)先考慮傳輸效率，即帶寬的使用；2，系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮便攜接收和移動(dòng)接收的應(yīng)用；3，系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮應(yīng)用的多樣化需求，即對(duì)固定接收，便攜接收，移動(dòng)接收，有線電視的兼容，要求接收機(jī)能針對(duì)

7、不同的應(yīng)用，在性能和價(jià)格上有合理的舍??；4，系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮在單頻網(wǎng)的環(huán)境下使用，支持同頻轉(zhuǎn)發(fā)，即在遠(yuǎn)的強(qiáng)多徑存在的環(huán)境下使用；5，強(qiáng)脈沖噪聲的存在是不可克服的外部因素，系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須能有效應(yīng)付；6，調(diào)諧器的技術(shù)發(fā)展有限，其相位噪聲是整個(gè)系統(tǒng)性能的技術(shù)瓶頸，系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮有效的相位跟蹤以降低相位噪聲。三、 國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)對(duì)新需求的不足之處1測(cè)試結(jié)果所暴露的問(wèn)題在過(guò)去的幾年中，國(guó)外三套標(biāo)準(zhǔn)的樣機(jī)或產(chǎn)品先后分別在澳大利亞、新加坡、香港及巴西等地進(jìn)行過(guò)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)指標(biāo)測(cè)試及野外現(xiàn)場(chǎng)接收測(cè)試。其中澳大利亞、巴西和香港已公開(kāi)（或部分公開(kāi)）其測(cè)試結(jié)果。具體數(shù)據(jù)可參見(jiàn)測(cè)試報(bào)告1-3，本文只給出測(cè)試所反映出的接收效

8、果： 固定接收：美國(guó)ATSC、歐洲D(zhuǎn)VB-T和日本ISDB-T各系統(tǒng)在使用室外天線時(shí)，都能正常接收，但ATSC比其它兩套方案系統(tǒng)工作門(mén)限（大部分情形）低3至4 dB，表明ATSC系統(tǒng)可以在相同發(fā)射功率下實(shí)現(xiàn)更大的接收覆蓋范圍。室內(nèi)接收時(shí)，主要由于信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)較弱，且多徑反射較多，三種系統(tǒng)接收效果都不是十分穩(wěn)定，但由于ATSC系統(tǒng)有較低的工作門(mén)限，其室內(nèi)接收的總成功率要高于DVB-T和ISDB-T（特別參見(jiàn)巴西和香港的測(cè)試數(shù)據(jù)）。 移動(dòng)接收：ATSC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就沒(méi)有安排移動(dòng)接收功能（不同利益團(tuán)體的折衷結(jié)果），因此，美國(guó)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)及其推薦的實(shí)現(xiàn)方案不適用于移動(dòng)接收。DVB-T宣稱(chēng)它可以用于移動(dòng)接收，但實(shí)

9、際測(cè)試結(jié)果表明：其使用16QAM調(diào)制的各工作模式在城市中使用時(shí)，接收狀態(tài)經(jīng)常不穩(wěn)定。退而使用QPSK調(diào)制模式（8MHz帶寬僅傳輸約5Mbps）時(shí)，基本可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的移動(dòng)接收。但對(duì)于快速衰落情形，也會(huì)出現(xiàn)接收失敗現(xiàn)象，例在香港的黃埔花園，DVB-T系統(tǒng)的接收成功率只有4.5 % ! ISDB-T正是發(fā)現(xiàn)了DVB-T的這一弱點(diǎn)，采取加入超長(zhǎng)時(shí)域交織器的改進(jìn)措施，實(shí)測(cè)中ISDB-T是移動(dòng)性能表現(xiàn)最好的：QPSK模式可保持穩(wěn)定的接收效果，16QAM模式也有一定的接收成功率。 存在嚴(yán)重多徑衰落時(shí)（例：海平面反射）：ATSC和DVB-T固定接收都不穩(wěn)定，ISDB-T效果稍好。 單頻網(wǎng)應(yīng)用：只進(jìn)行了小規(guī)模實(shí)驗(yàn)

10、測(cè)試，DVB-T和ISDB-T適用，ATSC推薦的實(shí)現(xiàn)方案由于沒(méi)有針對(duì)遠(yuǎn)的強(qiáng)多徑設(shè)計(jì)，目前不適合單頻網(wǎng)應(yīng)用。 小結(jié)：?jiǎn)渭冇糜诠潭ń邮諘r(shí)，美國(guó)系統(tǒng)有一定優(yōu)勢(shì)。但美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有包含移動(dòng)接收模式，其推薦的實(shí)現(xiàn)方案也沒(méi)有針對(duì)移動(dòng)接收和單頻網(wǎng)設(shè)計(jì)。歐洲標(biāo)準(zhǔn)在強(qiáng)保護(hù)、低傳輸速率模式下可以實(shí)現(xiàn)一定程度的移動(dòng)接收，但對(duì)信道快速變化和衰落情形尚有缺陷，不能穩(wěn)定工作。日本標(biāo)準(zhǔn)是在不改變歐洲標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)框架的基礎(chǔ)上，僅通過(guò)加深交織深度而加強(qiáng)了信道保護(hù)措施，其移動(dòng)接收性能相對(duì)最好。這從反面證明歐洲標(biāo)準(zhǔn)在對(duì)付移動(dòng)接收時(shí)的不足?？傮w上，三套國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)在應(yīng)對(duì)嚴(yán)重多徑衰落情形時(shí)都還存在困難。2 國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)研制的歷史過(guò)程和局限 如前所述

11、，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)最早提出（95年）， 接著是歐洲標(biāo)準(zhǔn)（97年），日本又在歐洲標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上改進(jìn)一步完成（99年）研制開(kāi)發(fā)而成。限于當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)方向、使用環(huán)境、技術(shù)水平和硬件支持能力等歷史原因，這些系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)揮出系統(tǒng)應(yīng)有的潛力。 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)：在“大聯(lián)盟”（GA）開(kāi)發(fā)數(shù)字電視的過(guò)程中，COFDM（歐、日標(biāo)準(zhǔn)所使用的基本技術(shù)）的呼聲就不斷。從政治上看，美國(guó)的數(shù)字電視開(kāi)發(fā)就是針對(duì)日本而來(lái)，不可能選擇一個(gè)外國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。1994年進(jìn)行野外測(cè)試時(shí)，COFDM還沒(méi)有能工作的硬件，F(xiàn)CC（美聯(lián)邦通信委員會(huì)）當(dāng)時(shí)的原則是，今天制定標(biāo)準(zhǔn)，是根據(jù)今天所能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，而不是推測(cè)幾年后誰(shuí)會(huì)達(dá)到什么水平，因?yàn)榧夹g(shù)也在發(fā)展。這一簡(jiǎn)單的理由使得

12、COFDM沒(méi)有能參與測(cè)試。在美國(guó)，電信和廣播是兩個(gè)對(duì)立的利益集團(tuán)，數(shù)據(jù)通信和移動(dòng)接收不但沒(méi)有成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和測(cè)試的要求，能支持?jǐn)?shù)據(jù)通信和移動(dòng)接收的技術(shù)模式（2VSB）也被迫從原有的方案中剔除。當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求是重復(fù)模擬電視（NTSC）的覆蓋范圍，白噪聲門(mén)限是主要的衡量指標(biāo)，以當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，VSB（美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)所使用的基本技術(shù)）系統(tǒng)所達(dá)到的性能已是無(wú)與倫比，選擇VSB從政治、技術(shù)和商業(yè)利益看，在當(dāng)時(shí)是必然的。然而，隨著商業(yè)模型的變遷，廣播界認(rèn)為在衛(wèi)星通訊和有線電纜的發(fā)展下，單純靠提供圖像服務(wù)將無(wú)法競(jìng)爭(zhēng)，而Internet和電信業(yè)的蓬勃發(fā)展使得無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸成為最大的利益所在。因而，廣播界開(kāi)始強(qiáng)調(diào)系

13、統(tǒng)室內(nèi)接收、便攜接收和移動(dòng)接收的性能。在這些新的使用環(huán)境下，白噪聲門(mén)限不再是系統(tǒng)性能的瓶頸，然而，美國(guó)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方向本來(lái)就不是針對(duì)移動(dòng)接收而來(lái)，而且，ATSC所推薦的接收機(jī)實(shí)現(xiàn)方案更不是針對(duì)移動(dòng)接收所定，從而導(dǎo)致美國(guó)系統(tǒng)的性能目前遭到質(zhì)疑。但VSB技術(shù)本身不是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)接收的限制，事實(shí)上，美國(guó)目前正在研發(fā)一種ATSC標(biāo)準(zhǔn)的“增強(qiáng)模式”，用于移動(dòng)接收。 歐洲標(biāo)準(zhǔn)：DVB-T的概念來(lái)自于數(shù)字音頻廣播（DAB）。DVB-T最早雛形“HD-DIVINE”系統(tǒng)（92年）就采用了頻域處理技術(shù)，但使用的是（頻域）訓(xùn)練序列，與VSB的場(chǎng)結(jié)構(gòu)類(lèi)似。由于頻域信號(hào)無(wú)法使用判決反饋跟蹤信道變化，系統(tǒng)均衡完全依賴(lài)訓(xùn)練序列

14、，導(dǎo)致該系統(tǒng)反應(yīng)奇慢，幾乎不能跟蹤任何變化的多徑。后經(jīng)過(guò)幾年的改進(jìn)（主要依靠在系統(tǒng)中放置了大量的導(dǎo)頻信號(hào)，穿插于數(shù)據(jù)之中），系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化，借助信號(hào)處理能力的增強(qiáng)，并在系統(tǒng)均衡器跟蹤多徑變化速度、傳輸效率間折衷，形成現(xiàn)今的形式。歐洲考慮其多國(guó)家、應(yīng)用需求繁雜的現(xiàn)狀，系統(tǒng)設(shè)計(jì)成多工作模式結(jié)構(gòu)（允許128種），宣稱(chēng)通過(guò)選用不同模式，可以滿(mǎn)足固定接收及移動(dòng)接收等多種應(yīng)用。但事實(shí)上，歐洲在標(biāo)準(zhǔn)研制階段并未對(duì)移動(dòng)接收模式進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)。從前面所述測(cè)試結(jié)果所暴露的問(wèn)題來(lái)看，歐洲系統(tǒng)也并非對(duì)移動(dòng)接收應(yīng)用有過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)。后面的技術(shù)分析還會(huì)進(jìn)一步指出歐洲系統(tǒng)的技術(shù)局限和移動(dòng)接收使用中的低效率。 日本標(biāo)準(zhǔn)：日本的系統(tǒng)衍生

15、于歐洲系統(tǒng)，是三個(gè)系統(tǒng)中最新產(chǎn)生的方案。日本意識(shí)到了歐洲系統(tǒng)的問(wèn)題，已開(kāi)始注意解決移動(dòng)接收的穩(wěn)定度，采用了在歐洲系統(tǒng)上簡(jiǎn)單加長(zhǎng)交織深度的措施，希望向世界證明日本系統(tǒng)要明顯優(yōu)于歐美系統(tǒng)。在巴西和香港的測(cè)試中已初步證實(shí)了這一點(diǎn)，同時(shí)也證實(shí)了移動(dòng)接收所存在的改進(jìn)空間。但這種改進(jìn)措施并沒(méi)有解決任何COFDM中實(shí)質(zhì)性的問(wèn)題。相反，交織深度加得過(guò)大，已對(duì)接收機(jī)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生損害，特別是影響到雙向交互業(yè)務(wù)。 3國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)分析 國(guó)外三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基于兩種信號(hào)處理方法：時(shí)域處理（ATSC）和頻域處理（DVB-T，ISDB-T）。 時(shí)域處理方法指的是，需要傳輸?shù)木幋a數(shù)據(jù)直接組成時(shí)域上按采樣時(shí)鐘排列的采樣序列，用單

16、載波調(diào)制傳出，在接收端經(jīng)過(guò)載波恢復(fù)、時(shí)鐘提取得到采樣值，然后通過(guò)均衡器逐點(diǎn)跟蹤和校正信道所引入的失真，用前向糾錯(cuò)算法繼續(xù)糾正剩余的誤碼。 頻域處理方法指的是，需要傳輸?shù)木幋a數(shù)據(jù)按采樣時(shí)鐘組成采樣序列，每個(gè)采樣點(diǎn)視作頻域中的樣值，同時(shí)在數(shù)據(jù)中按一定的規(guī)律加入導(dǎo)頻信號(hào)，然后對(duì)固定大小的采樣點(diǎn)組成的塊進(jìn)行逐塊傅立葉反變換，即將各采樣點(diǎn)以不同的正交子載波頻率變換回到時(shí)域，變換結(jié)果用單載波調(diào)制傳出，接收端經(jīng)過(guò)載波恢復(fù)、時(shí)鐘提取得到采樣值，逐塊進(jìn)行傅立葉變換回到頻域，利用導(dǎo)頻提供的信道特性逐塊校正信道失真，用前向糾錯(cuò)算法繼續(xù)糾正剩余的誤碼。 上述時(shí)域和頻域處理的根本區(qū)別在于：時(shí)域方法是基于點(diǎn)處理，通過(guò)使用

17、工作穩(wěn)定的均衡器逐點(diǎn)跟蹤。頻域方法是基于塊處理，通過(guò)對(duì)放置的導(dǎo)頻信號(hào)的橫向和縱向?yàn)V波來(lái)進(jìn)行信道估計(jì)，從而提供信道變化的信息。 美國(guó)系統(tǒng)雖然使用了訓(xùn)練序列來(lái)訓(xùn)練均衡器，但兩個(gè)訓(xùn)練序列相隔24毫秒，期間多徑的變化無(wú)法被跟蹤，與HDDIVINE類(lèi)似，因而對(duì)付動(dòng)態(tài)多徑非常困難。但是，與HDDIVINE不同的是，美國(guó)系統(tǒng)是一個(gè)時(shí)域信號(hào)，可以借助數(shù)據(jù)判決反饋（DFE）來(lái)提高均衡器的速度，也就是用被切割的數(shù)據(jù)當(dāng)作已知的信號(hào)來(lái)計(jì)算信道變化。但是首先，DFE需要系統(tǒng)有一定的信噪比（錯(cuò)誤的判決少于10），信道變化也不能太快，以確保被切割的數(shù)據(jù)已經(jīng)比較接近正確值，才能正常工作，其次DFE是無(wú)限沖擊響應(yīng)結(jié)構(gòu)（IIR）

18、，在強(qiáng)多徑下，DFE的系數(shù)將接近1，使得DFE的增益過(guò)大，導(dǎo)致系統(tǒng)有可能自激，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。美國(guó)Nxtwave及Motorola公司的新近改進(jìn)是先用盲均衡將DFE推入一定的區(qū)域，以確保DFE的穩(wěn)定工作。但必須保證在兩個(gè)訓(xùn)練序列之間，信道變化不至將DFE推出這一穩(wěn)定區(qū)域，系統(tǒng)從宏觀上看，仍然是不穩(wěn)定的。因?yàn)槊绹?guó)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有針對(duì)單頻網(wǎng)，不認(rèn)為遠(yuǎn)的，強(qiáng)的，動(dòng)態(tài)的多徑是常見(jiàn)的現(xiàn)象，在這些情況下，系統(tǒng)設(shè)計(jì)顯得先天不足，其單一頻率的導(dǎo)頻占用了0.3dB的功率，其作用僅僅是鎖住載波，對(duì)系統(tǒng)均衡和跟蹤多徑變化幾乎沒(méi)有任何幫助。一旦多徑強(qiáng)度較大，變化較快，噪聲較強(qiáng)，即使使用先進(jìn)的DFE算法，系統(tǒng)仍然不可能

19、正常工作。從技術(shù)理論上看，美國(guó)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，應(yīng)用方向，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)頻放置，以及其推薦的實(shí)現(xiàn)方案都使得該系統(tǒng)不能有效地對(duì)付遠(yuǎn)的強(qiáng)多徑和快速變化的動(dòng)態(tài)多徑，因而不適合于移動(dòng)接收和單頻網(wǎng)。 現(xiàn)有輿論和宣傳普遍認(rèn)為歐洲使用的COFDM技術(shù)是最適合移動(dòng)寬帶通訊的傳輸方式。但COFDM事實(shí)上并不是對(duì)付移動(dòng)多徑最有效的手段。相對(duì)美國(guó)系統(tǒng)僅僅使用場(chǎng)同步均衡，COFDM將大量導(dǎo)頻以高出數(shù)據(jù)一倍的功率（3分貝）穿插地放置在數(shù)據(jù)中間，固然能更迅速地反映信道的變化。但是，COFDM在移動(dòng)接收時(shí)有幾個(gè)嚴(yán)重的系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷。首先，導(dǎo)頻不是，也不可能逐點(diǎn)插入，因而并不能完全、精確地反映信道特性。在白噪聲和靜態(tài)環(huán)境下，經(jīng)過(guò)一

20、些平均和濾波，這一缺陷可以有所改善，但在變化的信道下，這種平均和濾波相當(dāng)于掩蓋掉信道中的變化。如果信道的變化不能被反映出來(lái)，就更不可能被跟蹤和處理。如果減少平均和濾波，信道估計(jì)會(huì)含有過(guò)多的噪聲，同樣影響信道估計(jì)的精度和處理的效果。平均和濾波的多少，即信道估計(jì)中噪聲的含量與跟蹤變化信道的能力始終存在一個(gè)折衷，顧此失彼，沒(méi)有兩者都優(yōu)化的最優(yōu)工作點(diǎn)；其次，COFDM是塊信號(hào)處理，即每次將多于2000個(gè)采樣點(diǎn)經(jīng)過(guò)快速傅立葉變換（FFT）后一起處理。由于FFT的處理，信號(hào)經(jīng)歷了時(shí)域到頻域的變換，在這一個(gè)數(shù)據(jù)塊內(nèi)的信道變化將無(wú)法被反映出來(lái)。何況由于導(dǎo)頻數(shù)目有限，還需要橫向和縱向?yàn)V波才能得到完整的信道信息，

21、亦即在多達(dá)數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)塊的時(shí)間內(nèi)（多于8000個(gè)采樣點(diǎn)），COFDM并不能有效跟蹤信道變化，只能給出一個(gè)大約的平均值。同時(shí)，由于跨域信號(hào)處理以及塊信號(hào)處理的延遲，信道解碼無(wú)法及時(shí)，有效地與信道估計(jì)和均衡器結(jié)合，極大地限制了系統(tǒng)的性能。在移動(dòng)接收時(shí)，COFDM的編碼率達(dá)到1/2，即信息碼和信道編碼達(dá)到1：1的比例。信道編碼甚至攜帶了和信息碼同樣多的信息。信道編碼的增益高達(dá)6dB。亦即，僅僅使用信息碼（或?qū)ьl信號(hào)）比使用信息碼與信道編碼結(jié)合要相差6dB之多。也就是說(shuō)，在DVBT系統(tǒng)中，盡管系統(tǒng)的白噪聲門(mén)限在3.2dB，但信道估計(jì)和均衡器卻工作在無(wú)編碼增益的9dB。在這種情況下，3.2dB的白噪聲門(mén)限是

22、沒(méi)有意義的，因?yàn)樵趯?shí)用中，信道估計(jì)和均衡器必須一直參與運(yùn)行，然而一旦均衡器啟動(dòng)，根據(jù)信道估計(jì)的結(jié)果對(duì)信道進(jìn)行補(bǔ)償，系統(tǒng)就處于9dB的門(mén)限以上，這就是DVBT在移動(dòng)接收時(shí)性能表現(xiàn)不佳的主要原因之一。 此外，頻域信號(hào)（無(wú)星座）和塊信號(hào)處理（速度慢）無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確的、高速的相位跟蹤和調(diào)整，對(duì)于調(diào)諧器的相位噪聲無(wú)能為力。DVBT因而必須使用相位噪聲低的單轉(zhuǎn)換調(diào)諧器，也不能在UHF和VHF頻段同時(shí)工作。 從技術(shù)上理解，日本系統(tǒng)就是使用時(shí)域交織器將COFDM塊處理所引入的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)硬性打散，以利于信道糾錯(cuò)解碼來(lái)糾正這些錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。這就是ISDB-T的移動(dòng)接收性能要優(yōu)于DVB-T的原因。但這樣做并沒(méi)有從系統(tǒng)技術(shù)本

23、質(zhì)上解決上述的一系列問(wèn)題。四、 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)方案的設(shè)計(jì)方向和工作重點(diǎn)1 歐洲D(zhuǎn)VB-T是設(shè)計(jì)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)方案的性能參照系統(tǒng) 判斷我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)方案是否具備技術(shù)先進(jìn)性和可使用性，可以采用一個(gè)現(xiàn)有國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)作為主要性能的參照系統(tǒng)。整體來(lái)看，歐洲D(zhuǎn)VB-T具有簡(jiǎn)潔明了的數(shù)據(jù)排放組合、多工作模式設(shè)置及加入各種抗干擾措施等諸多特點(diǎn)，就其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)而言，是一個(gè)靈活的、通過(guò)參數(shù)設(shè)置就可以對(duì)付不同應(yīng)用的系統(tǒng)。DVB-T應(yīng)成為我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)方案的參照和比較依據(jù)。即我國(guó)方案應(yīng)能首先從理論和實(shí)測(cè)證明，在各主要應(yīng)用方向上不劣于DVB-T系統(tǒng)。例如：在相同頻譜帶寬和相同數(shù)據(jù)傳輸碼率條件下，對(duì)相同的應(yīng)用需求，我國(guó)方案應(yīng)比DVB-T系統(tǒng)表現(xiàn)出更好

24、的工作穩(wěn)定度（較低的系統(tǒng)工作門(mén)限）。2 系統(tǒng)能夠?qū)Ω哆h(yuǎn)和鄰近的強(qiáng)多徑，以及迅速跟蹤快速變化的多徑應(yīng)成為設(shè)計(jì)重點(diǎn) 通過(guò)上述對(duì)國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)分析可以看出，如何能夠檢測(cè)信道正在發(fā)生的多徑變化，并使得系統(tǒng)的同步和均衡能夠迅速跟蹤、補(bǔ)償這些變化，是決定方案性能（特別是移動(dòng)接收性能）好壞的關(guān)鍵技術(shù)措施。為了得到信道特性，COFDM加入大量導(dǎo)頻，VSB的支持者也希望在VSB系統(tǒng)中加入更多的訓(xùn)練信號(hào)。然而，大量的導(dǎo)頻也好，更多的訓(xùn)練信號(hào)也好，沒(méi)有任何一種方法比利用數(shù)據(jù)本身跟蹤信道更為迅速。因此，應(yīng)設(shè)計(jì)收斂迅速和穩(wěn)定的信道均衡器。要使均衡器達(dá)到這樣的高要求，均衡器和信道解碼的結(jié)合使用可能是本質(zhì)性的解決途徑之一。

25、這種結(jié)合使信道解碼的輸入信號(hào)因?yàn)榫馄鞯淖饔玫玫酱蠓纳?，解碼的誤碼率更低，而更低的誤碼率又為均衡器提供更精確的誤差信號(hào)，使均衡器的精度、速度提高，甚至在信道惡劣變化時(shí)，信道解碼的軟輸出使均衡器能夠不因接受錯(cuò)誤信息而發(fā)散，工作狀態(tài)保持穩(wěn)定。均衡器和信道解碼結(jié)合，能夠使系統(tǒng)在信道解碼工作門(mén)限之下仍能正常工作。這為我們的系統(tǒng)性能改進(jìn)提供了空間。 必須指出，信道編碼的選擇和信道的特征是緊密相關(guān)的。傳統(tǒng)的卷積碼，塊狀碼和TURBO碼都是針對(duì)白噪聲優(yōu)化的，前面已經(jīng)指出，系統(tǒng)的瓶頸并非白噪聲。因此，信道編碼的選擇必須同時(shí)兼顧靜態(tài)要求（白噪聲門(mén)限低）和動(dòng)態(tài)要求（能與信道估計(jì)和均衡器有效地，迅速地結(jié)合）。在這

26、樣的要求下，傳統(tǒng)的信道編碼是不能簡(jiǎn)單的直接使用的，尤其是傳統(tǒng)TURBO碼極深的交織對(duì)快速反饋的要求是無(wú)法滿(mǎn)足的。 歐洲和日本標(biāo)準(zhǔn)中使用的塊處理方法，使均衡器和信道解碼結(jié)合非常困難。因此，COFDM技術(shù)并不是包治百病的神藥，VSB技術(shù)也不是天生不能用于移動(dòng)接收。應(yīng)從系統(tǒng)整體性能優(yōu)化分析入手，注意系統(tǒng)接收各功能模塊的相互結(jié)合和相互支持，才能找到高性能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)接收的辦法。3系統(tǒng)應(yīng)向下兼容我國(guó)數(shù)字有線電視傳輸標(biāo)準(zhǔn) 考慮我國(guó)國(guó)情，考慮地面廣播應(yīng)用的不斷發(fā)展，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)方案應(yīng)該既體現(xiàn)適合未來(lái)應(yīng)用的靈活性，又具備對(duì)現(xiàn)有主要應(yīng)用的包容性。數(shù)字有線電視傳輸作為我國(guó)現(xiàn)時(shí)主要市場(chǎng)應(yīng)用需求，應(yīng)在設(shè)計(jì)地面廣播方案時(shí)兼容實(shí)現(xiàn)有線傳輸方案。美國(guó)已推出能夠兼容美國(guó)無(wú)線和有線標(biāo)準(zhǔn)的接收機(jī)專(zhuān)用芯片；歐洲D(zhuǎn)VB由于其有線和地面標(biāo)準(zhǔn)中相類(lèi)似的技術(shù)算法較少，實(shí)現(xiàn)兩者兼容等于硬性“二合一”，沒(méi)有實(shí)際利用價(jià)值。我國(guó)的有線和無(wú)線電視市場(chǎng)將會(huì)在統(tǒng)一的管理和運(yùn)行體制下共同發(fā)展，在地面標(biāo)準(zhǔn)方案中盡可能兼容實(shí)現(xiàn)有線傳輸，能夠進(jìn)一步降低數(shù)字電視在我國(guó)的實(shí)現(xiàn)總成本，保證數(shù)字電視市場(chǎng)發(fā)展不同階段的連續(xù)性。因此，這種兼容能力是我國(guó)地面方案設(shè)計(jì)要素之一。4知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù) 標(biāo)準(zhǔn)方案研發(fā)過(guò)程中所形成的新技術(shù)，應(yīng)及時(shí)通過(guò)法律手段加以保護(hù)。構(gòu)