對(duì)國(guó)際通用DTTB傳輸標(biāo)準(zhǔn)（3.0版）的建議

徐孟俠

（北京大學(xué) 電子學(xué)系，北京 100871）

1 關(guān)于FOBTV

2011年11月11日11點(diǎn)11分11秒，由11個(gè)國(guó)際組織發(fā)起，在上海舉行的“全球未來廣播電視高峰論壇”（FOBTV Summit）上，通過了“共同宣言”：

1）對(duì)廣播電視的未來加強(qiáng)國(guó)際交流和合作；

2）共同制定統(tǒng)一的下一代DTTB傳輸標(biāo)準(zhǔn)（簡(jiǎn)稱“3.0版”）。

全球發(fā)起這次FOBTV會(huì)議共11個(gè)單位：

1）中國(guó)數(shù)字電視國(guó)家工程研究中心（NERC-DTV）；

2）美國(guó)高級(jí)數(shù)字電視系統(tǒng)委員會(huì)（ATSC，USA）；

3）通信研究中心（CRC，Canada）；

4）歐洲數(shù)字視頻廣播組織（DVB，European Union）；

5）歐洲廣播聯(lián)盟（EBU，European Union）；

6）韓國(guó)電子通信研究院（ETRI，Korea）；

7）電子與電氣工程師協(xié)會(huì)廣播技術(shù)分會(huì)（IEEE-BTS，USA）；

8）美國(guó)全國(guó)廣播電視協(xié)會(huì)（NAB，USA）；

9）日本廣播協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)研究所（NHK，Japan）；

10）美國(guó)公共廣播電視臺(tái)（PBS）；

11）巴西TV-Globo電視臺(tái)（TV-Globo）。

2012年4月17日—18日，美國(guó)NAB年會(huì)期間，F(xiàn)OBTV在美國(guó)拉斯維加斯舉行第2次會(huì)議，而以后還將在各國(guó)/地區(qū)輪流進(jìn)行。

在4月17日簽署宣言文件的發(fā)起單位增加2個(gè)（共有13個(gè)單位）：1）加拿大廣播公司（CBC）；2）巴西電視工程協(xié)會(huì)（SET）。

4月18日，所有FOBTV發(fā)起人簽署了一份新的文件：從下半年起開始著手研究下一代DTTB國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。會(huì)議確認(rèn)：中國(guó)NERC-DTV成為FOBTV的秘書處（詳見www.nercdtv.org）。

本文通過分析單載波/多載波混合系統(tǒng)基本特性，建議把它作為FOBTV正在研究討論的國(guó)際通用DTTB傳輸標(biāo)準(zhǔn)3.0版的技術(shù)框架（下文簡(jiǎn)稱為DTTB3.0）。

2 DTMB中C=1和C=3 780兩個(gè)可選項(xiàng)的基本屬性

2.1 DTMB的信號(hào)幀結(jié)構(gòu)

中國(guó)DTMB標(biāo)準(zhǔn)[1-2]中信號(hào)幀結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中幀頭有3個(gè)可選項(xiàng)：PN420，PN595和PN945。它們分別代表420/595/945個(gè)取樣符號(hào)。而幀體劃分為兩部分，前面36個(gè)取樣符號(hào)是系統(tǒng)信息，而其余3 744個(gè)取樣符號(hào)則是凈荷（payload，攜帶有效信息）。合計(jì)3 780個(gè)取樣符號(hào)。

圖1 DTMB的信號(hào)幀結(jié)構(gòu)

DTMB的信號(hào)幀結(jié)構(gòu)同歐洲D(zhuǎn)VB-T（或者DVB-T2）和日本ISDB-T等純粹的多載波系統(tǒng)的“OFDM幀”結(jié)構(gòu)相比，其區(qū)別有：

1）DTMB的幀頭不是空白的；而純粹的多載波系統(tǒng)則是空白的（稱為保護(hù)間隔）。

2）DTMB用于接收端的時(shí)間域PN碼同步信息集中在幀頭（420/595/945個(gè)取樣符號(hào)）；其系統(tǒng)信息則集中在幀體的前36個(gè)取樣符號(hào)。而純粹的多載波系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)部分則分散在“OFDM幀”幀體的取樣符號(hào)中。

2.2 DTMB-C=1可選項(xiàng)的基本屬性

DTMB的C=1可選項(xiàng)在幀體的3 744個(gè)取樣符號(hào)中，不進(jìn)行OFDM處理，只進(jìn)行時(shí)間域處理。所以，DTMB-C=1可選項(xiàng)是純粹的單載波系統(tǒng)，它具有單載波系統(tǒng)（如ATSC標(biāo)準(zhǔn)）的各種優(yōu)缺點(diǎn)：

1）ATSC在2000年初巴西測(cè)試時(shí)曾有兩大方面不足：固定接收時(shí)對(duì)付回波能力較差和不能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)接收。但這兩大方面的不足在DTMB-C=1前期工作的ADTB-T/OQAM系統(tǒng)（上海交大小組/美國(guó)LINX Electronics）中，都已解決（2002年12月）。相應(yīng)的技術(shù)估計(jì)也已進(jìn)入DTMB-C=1解調(diào)芯片中。

筆者的兩篇文章（2010）[3-4]和紀(jì)念辛亥革命百周年與臺(tái)灣友人筆談的四部分幻燈片[5]，都先后著重討論這兩個(gè)方面問題。

2）而ATSC單載波系統(tǒng)與DVB-T或ISDB-T等多載波系統(tǒng)相比，在覆蓋范圍邊緣地帶具有C/N門限值的“系統(tǒng)性優(yōu)勢(shì)”。這種系統(tǒng)性優(yōu)勢(shì)在DTMB-C=1與任何多載波系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比測(cè)試中，將有所體現(xiàn)[6]。

2.3 DTMB-C=3 780可選項(xiàng)的基本屬性

DTMB的C=3 780可選項(xiàng)由于在幀頭插入PN碼（而不是空白的），就具有單載波系統(tǒng)的屬性。它表現(xiàn)為：其輸出頻譜不能利用OFDM自動(dòng)形成兩側(cè)陡降的頻譜特性，而同純粹的單載波系統(tǒng)C=1可選項(xiàng)一樣，不得不采用相同的平方根升余弦滾降（SRRC）數(shù)字濾波器[1]。

多載波系統(tǒng)如歐洲D(zhuǎn)VB-T2標(biāo)準(zhǔn)（2009年）自動(dòng)形成陡降的輸出頻譜：32k比起8k要陡，8k比起2k要陡。

DTMB-C=3 780在幀體后面的3 744個(gè)取樣符號(hào)則采用OFDM。所以，它又具有多載波系統(tǒng)的基本屬性：可利用OFDM理論上對(duì)付回波處理比較簡(jiǎn)潔的優(yōu)點(diǎn)。

其具體方法是：在接收端完成幀頭（PN碼）的時(shí)間域同步后，可把幀頭及36個(gè)取樣符號(hào)的系統(tǒng)信息略去，獲得空白的保護(hù)間隔；然后就可實(shí)現(xiàn)OFDM理論對(duì)付回波和移動(dòng)接收非常簡(jiǎn)潔的優(yōu)點(diǎn)。

綜合以上兩方面討論，筆者認(rèn)為：DTMB的C=3 780可選項(xiàng)是“單載波/多載波的混合（hybrid）系統(tǒng)”；它兼有單載波和多載波的優(yōu)缺點(diǎn)。

3 對(duì)DTTB3.0技術(shù)框架的建議

3.1 對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IPR）處置的建議

有2個(gè)可選方案：

1）參照互聯(lián)網(wǎng)中用戶免繳專利費(fèi)使用軟件的慣例，對(duì)此國(guó)際通用DTTB傳輸標(biāo)準(zhǔn)（3.0版）草案的所有提案，需要附帶法律文件聲明免繳專利費(fèi)。發(fā)送端（廣播業(yè)者或互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站）是否需要繳納專利費(fèi)，有待討論；但最好也是免繳。

2）參照AVS標(biāo)準(zhǔn)工作組的方法，組織低專利費(fèi)的“專利池”（價(jià)格待議）；所有提案附帶法律文件聲明：參加此“專利池”。

3.2 對(duì)DTTB3.0技術(shù)框架的建議一：三層結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)幀

1）三層結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)幀是：超幀（super frame）、幀（frame）和子幀（sub-frame）。超幀中需要納入大分類信息等；幀中需要納入某大類的系統(tǒng)信息等。

2）擬制定的DTTB3.0可以僅僅是“基準(zhǔn)檔次（base-line profile）”。各國(guó)際組織、國(guó)家、公司可在此基礎(chǔ)上制定各自的“主要檔次（main-profile）”及“高檔次（high-profile）”。這就為3.0版提供廣泛的發(fā)展空間。

3）在超幀和幀的設(shè)計(jì)中建議考慮第2點(diǎn)的需求。此外，是否納入數(shù)字版權(quán)管理和視頻、音頻、數(shù)據(jù)的編碼標(biāo)準(zhǔn)，特別是如何與互聯(lián)網(wǎng)和電信網(wǎng)融合，都有待討論。

4）為未來的4.0版預(yù)留過渡和發(fā)展空間（例如假設(shè)3.0版的使用壽命為10～15年）。

3.3 對(duì)DTTB3.0技術(shù)框架的建議二：?jiǎn)屋d波/多載波的

混合系統(tǒng)作為子幀的技術(shù)框架

參照DTMB的經(jīng)驗(yàn)，建議將“單載波/多載波的混合（hybrid）系統(tǒng)”作為3.0版子幀的技術(shù)框架。子幀劃分為子幀頭和子幀體（負(fù)荷所在位置）。

1）若子幀頭采納PN碼，而子幀體不采納OFDM，則3.0版可容納ATSC/8-VSB或DTMB-C=1等純粹的單載波系統(tǒng)之升級(jí)版。

2）若子幀頭采納PN碼，而子幀體采納OFDM，則3.0版可容納DTMB-C=3 780單載波/多載波混合系統(tǒng)之升級(jí)版。

3）若子幀頭是空白的（時(shí)間域同步用的PN碼分散在子幀體之內(nèi)），而子幀體采納OFDM，則3.0版可容納ISDB-T或DVB-T兩種純粹的多載波系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)之升級(jí)版（是否可容納DVB-T2或其修訂版，有待討論）。

4 小結(jié)

1）DTMB-C=1是純粹的單載波系統(tǒng)，而DTMB-C=3 780是單載波/多載波的混合（hybrid）系統(tǒng)。

2）對(duì)國(guó)際通用DTTB傳輸標(biāo)準(zhǔn)（3.0版）提出三層結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)幀，并建議將單載波/多載波的混合系統(tǒng)作為子幀的基本技術(shù)框架。

此基本技術(shù)框架可容納：純粹單載波系統(tǒng)（ATSC和DTMB-C=1）之升級(jí)版，單載波/多載波混合系統(tǒng)DTMB-C=3 780之升級(jí)版，以及純粹的多載波系統(tǒng)DVB-T和ISDB-T之升級(jí)版（或DVB-T2的修訂版）。

：

[1]GB/T 20090.2—2006，數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制[S].2006.

[2]徐孟俠.評(píng)中國(guó)地面數(shù)字電視廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)[J].電視技術(shù)，2009，33（1）：9-12.

[3]徐孟俠.ATSC和DVB-T固定接收時(shí)的回波處理性能對(duì)比[J].電視技術(shù)，2010，34（1）：7-10.

[4]徐孟俠.地面數(shù)字電視單載波系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電視接收[J].電視技術(shù)，2010，34（7）：8-12.

[5]徐孟俠.大陸地面數(shù)字電視廣播技術(shù)介紹[EB/OL].[2012-04-25].http://www.ratiog.org.

[6]徐孟俠.DTMB-C=1新系統(tǒng)是DTTB綠色（低碳）產(chǎn)業(yè)的候選者[EB/OL].[2012-04-25].http://www.ratiog.org.