有線數字電視系統概述

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

有線電視的數字化就是將模擬用戶整體轉換為數字電視用戶，進而成為國家信息化、社會信息化、城市信息化、家庭信息化的重要標志。在模擬電視系統向數字電視廣播系統轉換的過程中，完成整體的轉換包括有線數字電視廣播、天線數字電視廣播、地面數字電視廣播三種傳輸系統全面實現全數字化、用戶通過相應的數字接收裝置可以完美接收全數字電視節目。由于國內目前是有線數字電視為主體的發展方向，中國數字電視的高速發展主要依靠有線數字電視系統。

根據傳輸方式不同，可將數字電視系統分為三類，即地面數字電視系統、天線數字電視系統和有線數字電視系統，如圖10-1所示。

圖10-1 三類電視廣播系統框圖

1.1  地面數字電視系統

地面電視是利用微波進行有線電視節目傳輸、覆蓋的一種有線電視廣播方式，即在發送端將有線電視信號由電視中心傳送到地面發射臺，射頻調制后通過發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電流，送入接收機中進行解調，變成原始的有線電視音視頻輸出。

地面數字電視技術和目前城鎮主流的有線數字電視信號相比，地面數字電視信號覆蓋面更廣，可以向廣大農村提供優質的服務。其無線傳輸的方式也將令收視更加便捷，可以滿足新媒體業務的需求，能夠支持固定、便攜、步行或高速英設備的接收（包括車載、樓宇、便攜的商業模式正在形成）。但同時，地面數字電視信號頻道有限，并且是單向傳輸，不能實現目前有線電視網絡的智能互動等功能。

我國地面數字電視標準規定了在UHF和VHF頻段中，每8MHz數字電視頻帶內，數字電視地面廣播傳輸系統信號的幀結構、信道編碼和調制方式。標準適用于地面傳輸的數字多路電視、高清晰度電視固定和移動廣播業務的幀結構、信道編碼和調制系統。我國地面數字電視業務采用的技術必須符合DTMB標準。DTMB系統組成框圖如圖10-2所示。

圖10-2 DTMB系統組成框圖

1.2  天線數字電視系統

隨著數字技術的發展和日趨成熟，模擬天線電視廣播系統已經被數字天線廣播系統所代替。我國天線電視系統采用歐洲廣泛應用的DVB-S（數字天線廣播系統標準）系統。

   天線數字電視廣播的原理如圖10-3所示，音視頻信息以及數據信號經過MPEG-2數字編碼壓縮器（ENC）進行編碼壓縮，數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數據流被送入數字多路復用器（MUX）進行混合，以獲得更高速率的MPEG-2碼流。依據節目制作的需要，可以將傳輸的有線電視節目進行加擾，加擾后的數據流送入QPSK數字調制器（MQP），調制后的有線電視信號經過上變頻，達到C波段或KU波段所需的微波頻率，通過天線進行發射。

圖10-3 天線數字電視廣播的原理圖

1.3  有線數字電視系統

為適應數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據業務對網絡帶寬的需求，有線電視系統的數字化已全面啟動實施。國家廣播電影電視總局在1997年將有線電視業務定位為基本業務、擴展業務、增值業務等三類業務，以推動有線電視系統的數字化。HFC網絡結構的改造是數字化建設的主要方面，根據網絡覆蓋地域的實際情況，建設環形或星型結構的光纖骨干網，盡量將光節點下移，以縮小同軸電纜分配系統的用戶規模；擴寬電纜分配系統的傳輸帶寬，優化回傳通道的設計，改善上行信道的傳輸特性。

數字有線電視系統與模擬有線電視的主要區別有兩點：意識有線電視前端系統是融合了電視、計算機、數字通信等技術，含有數字電視播出、用戶管理等硬件和軟件的綜合系統；二是用戶端需要增加數字機頂盒以便開展各項業務。有線電視系統數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、加強網絡管理。

3）  開發交互式業務、增加網絡收益。

數字有線電視的傳輸標準目前已實施的有北美的有線電視數字視頻標準傳輸和歐洲的DVB標準，我國有線數字電視系統采用DVB-C數字有線電視廣播系統標準。有線數字電視系統中規定了有線網絡內上行傳輸和下行傳輸的頻率劃分，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，頻段劃分標準如表10-1所示。

表10-1 有線電視系統的頻段劃分