适合城乡市场的国标地面数字电视系统方案简介

深圳韦斌

编者按：本刊在今年3月5日第5期刊登过《适合城乡市场的国标地面数字电视系统投资分析报告》，该篇从投资与回报角度分析并建立了国标地面数字电视系统的财务模型。这篇文章可以算作上一篇的姊妹篇，着重分析了怎样建立这种“地面+卫星模式”的系统。我们删除了这篇文章中与上一篇文章重复的部分。

背景

我国城市居民一般能收看到30~100套有线电视节目，而广大边远农村地区只能接收到2~5套无线电视节目，而且效果都不太理想，有的地区到目前为止仍然是电视的“盲区”。如何让电视观众都看上电视，解决“广播电视村村通”覆盖问题，一直是各地领导和广电部门关心的问题。通过有线电视来覆盖乡村电视观众在经济上是不可行的；通过MMDS等微波技术覆盖，则存在太多技术缺陷，各地早几年上马的MMDS数字电视系统都因其技术上的先天不足而面临淘汰；而卫星电视虽能很好解决全国城乡市场的电视广播覆盖问题，但无法传输本地节目及专业收费频道，导致农村电视观众失去接受更高层次视听享受的机会，尤其是当地政府的各种施政纲领、重要通知及当地新闻等无法及时传输到农民家中，这让各地领导、宣传部门、广电部门等对卫星电视个体接收用户颇多不满。

近期部分地区开始采用国标地面数字电视广播来传输中央及各省台卫视节目和本地节目，效果就很好，但在实践中存在首次购置前端设备费用较高、用户端图像质量不高、占用开路电视频率过多导致频率申请困难等问题，令各个地方广电部门颇多顾虑，此模式的开展并非很顺利。

其实，借助中星9号直播卫星，我们完全可以采用国标地面数字电视+直播星机顶盒的办法，来开展城乡地区低成本、多频道、高质量的数字电视改造工程，不仅轻易解决上述问题的不足，也可以使各地广电部门找到一条增加经济收入、拓宽广告受众人数的途径。

下面，我们简单分析这一适合城乡市场的国标地面数字电视系统方案。

国标数字地面电视

是无线电视覆盖的最佳方案

有人认为农村地区只需要收看几套免费的电视节目就可以了，不宜收看专业频道和付费电视。这种观点是对广大农村群众的歧视，农村居民跟城镇居民一样同属于我国公民，他们有理由跟城镇居民一样享受现代文明，享受一样多的电视节目，而不是几套覆盖效果不佳的电视节目。“让老百姓都看上数字电视”，不仅是我们的口号，也应该是我们的目标，应该得以实现。实现农村观众收看本地节目、专业频道和付费电视的最佳方式，就是开展地面数字电视广播。

国标ADTB-T单载波数字地面电视（以下提到的数字地面电视除非特别说明，均指国标ADTB-T单载波数字地面电视）借鉴了数字通信领域近年来取得的最新技术成果，适合中国国情的地面数字电视广播传输系统。与现有的数字电视传输标准相比，此方案是一种时域信号处理与频域信号处理相结合的创新技术，从而可以同时发挥数字信号处理在时域和频域的特点。和国内外数字电视无线覆盖相比国标数字地面电视是无线电视覆盖的佳方案：

◆ 国家政策的支持，符合国家标准，为农村的地面覆盖铺平道路。

◆ 兼容原有模拟电视系统，建网成本低、组网快, 可以利用现有的微波链路、高山发射站和模拟发射机、各种转频器、滤波器、放大器等，节省资金。

◆ 支持邻频传输，可有效利用闲置的频率（邻频传输在单载波数字电视上非常容易实现，为节省开路频道资源提供了技术保证）。

◆ 抗多径干扰能力强，支持农村室内天线接收。

◆ 调制方式采用了TDS-OFDM技术，频谱效率高，适于宽带信号传输。

◆ 采用了最新的纠错编码 LDPC 码，抗干扰能力强。

◆ 能够实现更大的信号覆盖范围。在实际应用中，在无遮挡地区，单频道数字功率20W即可覆盖半径超过35公里的范围，基本覆盖每个县的农村地区，用户端使用简单的八木天线即可完美接收数字电视，这在其他调制方式和模拟电视看来是不可思议的。

◆ 能够更好地支持城域、省域单频网，使组建全国的数字电视无线网成为可能。

◆ 支持移动电视和手机电视，为地面数字电视的可持续发展做好了技术上的准备。

◆ 在战争、地震或其他自然灾害发生时，有线电视和卫星电视可能会被严重破坏，而地面数字电视可在最短的时间内恢复通讯，这在抢险救灾、稳定人心等方面具有非常重要的意义。

◆ 能及时把当地政府部门、领导的相关通知和指示，通过大众化的电视，传达到城乡居民家中，为宣传党的政策提供非常好的途径。

现行的地面数字电视广播也存在一些缺点：

1、频率资源紧张：如要转播40套左右的地面数字电视节目，至少需要4~5个开路电视频道，这在严格控制开路信号频率资源的今天，很难得到无委会的批准。黑龙江某地广电部门占用几个地面开路电视频率发展地面数字电视广播，被广电总局和无委会点名批评，就是例子。

2、多套地面数字相关发射机、电视调制器、激励器价格昂贵，这导致入门费用较高，传输几十套数字电视节目的前端，动辄上百万的设备投资，让一些县级广电部门非常慎重，对开展地面数字电视广播广播盈利模式信心不足。

3、采用超级编码方式导致图像质量不佳：由于地面数字电视广播的码流（无论是单载波32QAM还是多载波64QAM），最高只有26m左右，如直接复用卫星数字电视信号的MPEG-2码流，其每个标清频道码流在4~6m之间，则一个地面数字电视频道只能转4套左右的标清电视节目。故一些地区开展数字地面电视广播时，采用“超级编码”的方式，将每套电视节目的码流压缩到2~4m，使得一个频道传输8~12套数字电视节目成为可能。但其代价是牺牲了图像的质量，尤其是大动态的图像会出现令人难以接受的大块马赛克画面，严重影响图像分辨率，这对文艺、体育、影视节目、政府部门形象宣传是很不利的。使用“超级编码”方式开展地面数字电视广播的地区电视观众，对此都有强烈反映，认为其图像远不如现有模拟电视、有线数字电视与卫星数字电视的图像好，这对吸引更多用户使用地面数字电视，是很不利的。

国标地面数字电视系统方案

针对现行各种电视覆盖效果的优缺点，国内某些机顶盒生产厂家，推出了完美结合地面数字电视、卫星电视的“国标地面数字电视系统”， 其核心是机顶盒设计为可兼容接收国标数字地面电视和中星9号ABS直播卫星节目，彻底解决上述问题，并且以很低的价位就能使项目得以实施。

该系统巧妙的把中星9号直播卫星上的全部免费电视节目与本地1~2个数字电视频道的十来套本地节目和央视加密频道结合起来。前端只需一次性投资一两个频道的数字电视相关编解码、复用加扰调制设备，播出本地及其他加密频道节目，而其他上星的四十多套央视及省台电视节目则通过客户端的机顶盒接收。机顶盒设计成可由前端广电部门控制接收内容，没有前端授权，用户无法看到任何节目。这就大大降低了前端设备投入成本，使各地开展数字电视广播变成一件很简单的事。

由于投入资金少，几乎任何一个县级广电部门都可以独立运作。而强调其能解决当地电视观众收看当地节目、通过电视了解地方政府政务及重要通知、本地新闻等问题，更能得到政府部门的支持与配合。这是非常适合我国城乡市场的国标地面数字电视系统。

国标系统在每个频道里可传送多少套数字电视节目？

实际上节目的内容决定了码流的高低，我们并不能单纯的说每个频道里能够传送多少数字电视节目，还要看具体是什么样的节目应用、信源压缩技术等因素。通常情况下，利用MPEG-2 压缩标准传送一套快速运动的体育节目大概要求4~5Mbps 的码流，传送一套新闻、访谈节目大概需要3Mbps 的码流，传送一套图文信息只需1.5Mbps 的码流，而传送高清电视节目需要20Mbps 左右的码流。因此，需要运营单位合理地安排节目数量。

发射站

可直接使用原有大功率模拟电视发射机，更换国标单载波数字电视激励器及做相应调试即可。也可以采用某些国

产的200W宽带发射机，其效果完全满足一般地县广播电视覆盖半径35km的要求，而价格低廉，稳定，低耗能，电磁污染少。以后如需增添1~4个发射频道，直接添加相应调制器及激励器即可，不需做硬件、软件上的其他改动。

宽带发射多套国标数字电视，是非常适合城乡地区的高性价比的方案，并在多个地方得到实际应用，如200W宽带发射机，可发射1~5个频点几十套数字电视节目，最远传输距离100km，效果相当令人满意。简单的设备配置主要包括：信源编码器（通常为MPEG-2编码器），TS码流复用器，数字激励器，200W宽带数字电视发射机，天馈系统，用户管理系统SMS、条件接收CA。实际上，当前的移动数字电视也可以借用已有的模拟天馈线系统，节约资源和建设时间。实践证明， 200W宽带数字电视发射机结合其低门限激励器，覆盖半径超过35km，加上少数补点基站，完全能满足全国大多数地县级广电部门使用，是最适合城乡地区使用的产品。我们认为，在完全能满足现在及未来相当长一段时间的使用要求的条件下，没有必要去奢求其他昂贵的单频道大功率发射设备。

另外，宽带发射机也可以直接用作单频道发射，不需做任何调整。

单频网系统构成

单频网系统中除发射站基本设备外，还需要单频网适配器， GPS时钟发生器，有单频网功能激励器，ASI码流传输光端机等设备，当然也离不开网络适配器以复合来自主发射站点的数字电视信号。

在农村地区实际应用中，我们还可以采用廉价的直放站模式，省略掉GSP等设备，即可同频转发电视信号而互不干扰。这种方式在云南、湖南、江西等地农村地区已经得到成功运用，效果令人满意，节省了大量的资金及频率资源。在频率资源丰富的农村地区，也可以采用更为廉价可靠的多频网来传输。

前端系统组成及工作原理

系统组成原理框图如下：

前端不再象传统数字电视前端那样庞大昂贵，只需对本地节目及某些加密频道（如央视3/5/6/8等）进行编码复用、加扰后用1~2个频道播出即可，大大降低前端投入与维护量。其基本设备如下：

1） MPEG-2 视音频编码器：符合ISO/IEC 13818 标准，压缩码率为2-15Mbps可调。具有视频实时数字预处理、时基校正等功能，输入各种类型和质量的PAL/NTSC。在国标地面数字电视系统中，普遍采用16QAM、32QAM调制方式以适应复杂恶劣的接收环境，其码流不超过27Mbps，故一个频点传输的节目码流要进行控制。采用直接复用卫星电视的高码流，则只能传输3~4套标清节目，而通过超级编码器重新编码，则可以传输6~10套低码率的标清数字电视节目。当然对一些画质要求较高的节目如CCTV-5体育台、影视台等，可采用较高的码流编码，以保证良好的图像效果。

2）DVB-S 接收器：可直接接收卫星天线的IF 信号，解码输出数字卫星节目。接收频率范围950～2150MHZ,符号率2～45Msymb/s。

3）TS 流再复用器：可接收1~8路TS 码流，每路输入比特率0 ~ 60Mbps，可对节目进行选择、再过滤，并生成节目服务信息等。

4）加扰机，结合CAS条件接收系统服务器、SMS用户管理系统服务器，对节目进行数字加密、分级授权等，管理用户收视权限，并可开展各种专业收费频道增值服务等，是广电部门收费的根本保证。

5）ADTB-T单载波数字调制器：输出中频可接入模拟电视网络。输出频率可调，出厂设置为31.15MHZ(对应模拟电视38MHZ 中频)。

6）激励器：具有稳定度高，邻频抑制效果好、价格适中的特点，维护方便。我们采用国内某公司自主研发的激励器，可以获得比普通激励器低3dB门限的指标，这意味着该系统比普通传输方式可以降低2倍发射功率。这对提高覆盖效果、降低成本与电磁污染，是非常有效的。

7)ADTB-T/DMB-T/ABS-S（中星9号我国标准的直播星）数字机顶盒，兼容多种标准。

现已有部分国内机顶盒公司提供完全符合国标ADTB-T DMB-T & ABS-S(中九直播卫星)标准的数字机顶盒，能够接收和解码所有的单载波、多载波的地面数字电视及中星9号我国标准的直播星44套央视及省台卫视节目，是目前兼容性很强的机顶盒，可内嵌各种采用先进的条件接收系统，可以收看各地非加密和各种加密的数字电视节目（需智能卡）。支持电子节目指南（EPG）,方便用户收看节目。节目切换快捷，用户操作界面友好，是满足家庭使用的高性能数字有线电视解码器。该机顶盒的智能卡需当地运营商授权，否则即使是中星9号的节目也无法收视，可解决收费难问题。

由于本方案接收的中九直播星电视节目未经二次处理，保持了原有的高码流，故能提供清晰度很高的图像，这是其他采用超级编码方式的地面数字电视广播难以比拟的。

CAS 条件接收系统

要保证对用户端收视权限的控制与收费节目的安全播出，必须采用CAS条件接收系统来完成。国内已有多家公司自主研发的条件接收系统CAS和用户管理系统SMS，获广电总局300万用户以上入网证书，并在多家大中型有线电视和无线电视网络公司稳定运营多年，性价比很高。

SMS用户管理系统

该系统作为数字电视前端平台中的核心系统之一，为运营商提供了全面的用户管理能力，丰富的业务模式以及强大的计费结算功能。它通过与CAS、加扰器、终端智能卡和机顶盒的协作完成对数字电视节目的授权控制，实现运营商制定地丰富多样的业务模式。

经过加扰机、CAS 及SMS用户管理系统通过机顶盒可以实现如下功能：

● 数字电视广播接收、电子节目指南（EPG）、准视频点播（NVOD）、按次付费观看（PPV）、软件在线升级、数据广播、电子邮件等。

用户端机顶盒及配套器材一次性按350~400元收取，即可收回硬件成本。国标地面数字电视转发的本地节目及央视3、5、6、8等节目，每月收5~8元收视费即可，用户会以轻松的心情接受。农村市场不能急于求成，我们先用低价进入圈地，才能进一步刺激消费，为以后的各种增值服务打好基础。

结论

从以上分析来看，国标单载波地面数字电视广播 + ABS-S直播卫星电视系统，是最好的解决城乡地区数字电视传输的方式，无论是从网络的技术解决方式还是从资金投入来说都是农村数字电视的一场革命。该系统以稳定优异的质量保证、相对低廉的价格，为在农村地区完成数字电视覆盖，做出物质上的保证。由于兼容了中星9号我国直播星卫星电视，使我们轻易解决高质量卫星数字电视与本地节目和专业收费频道完美结合问题。仅占用少量开路电视频道，频率申请容易通过，甚至无需申请，直接使用原有发射系统及频率进行模拟转数字电视广播。作为国标系统，不可能朝令夕改，其政策风险不复存在，反而因能让农村卫星电视用户也收看到当地节目，各地方政府会积极予以政策和资金扶持的。投资城乡地面数字电视，可以为各地广电部门找到一条低成本的合法可行的经营之路，必然会在未来相当长一段时间内得到经济和政治上的回报。

另外，由于本系统的CA 可以实现单套节目收费，可以对任何节目授权，因此，还可以增加一部分增值业务收费。扩大数字电视收视范围，还可以扩大当地电视广告受众群，也是一笔不小的收入；而从完成村村通数字电视广播造福老百姓、传播党的声音来看，其政治意义更是不可估量。

可以预见，这种方式的机顶盒及运行模式，对各地广电部门技术方案的采用必将造成很大的影响，很有可能成为新的技术标准。惟一的缺点，就是对城镇现有有线数字电视观众冲击太大，很可能会逐步蚕食有线数字电视市场。所以广电部门需提前采取措施使有线数字电视与农村国标地面数字电视广播和睦相处。■