對國際通用DTTB傳輸標準（3.0版）的建議

徐孟俠

（北京大學 電子學系，北京 100871）

1 關于FOBTV

2011年11月11日11點11分11秒，由11個國際組織發起，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）對廣播電視的未來加強國際交流和合作；

2）共同制定統一的下一代DTTB傳輸標準（簡稱“3.0版”）。

全球發起這次FOBTV會議共11個單位：

1）中國數字電視國家工程研究中心（NERC-DTV）；

2）美國高級數字電視系統委員會（ATSC，USA）；

3）通信研究中心（CRC，Canada）；

4）歐洲數字視頻廣播組織（DVB，European Union）；

5）歐洲廣播聯盟（EBU，European Union）；

6）韓國電子通信研究院（ETRI，Korea）；

7）電子與電氣工程師協會廣播技術分會（IEEE-BTS，USA）；

8）美國全國廣播電視協會（NAB，USA）；

9）日本廣播協會科學技術研究所（NHK，Japan）；

10）美國公共廣播電視臺（PBS）；

11）巴西TV-Globo電視臺（TV-Globo）。

2012年4月17日—18日，美國NAB年會期間，FOBTV在美國拉斯維加斯舉行第2次會議，而以后還將在各國/地區輪流進行。

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

4月18日，所有FOBTV發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國際標準。會議確認：中國NERC-DTV成為FOBTV的秘書處（詳見www.nercdtv.org）。

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

2 DTMB中C=1和C=3 780兩個可選項的基本屬性

2.1 DTMB的信號幀結構

中國DTMB標準[1-2]中信號幀結構如圖1所示。其中幀頭有3個可選項：PN420，PN595和PN945。它們分別代表420/595/945個取樣符號。而幀體劃分為兩部分，前面36個取樣符號是系統信息，而其余3 744個取樣符號則是凈荷（payload，攜帶有效信息）。合計3 780個取樣符號。

圖1 DTMB的信號幀結構

DTMB的信號幀結構同歐洲DVB-T（或者DVB-T2）和日本ISDB-T等純粹的多載波系統的“OFDM幀”結構相比，其區別有：

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

2）DTMB用于接收端的時間域PN碼同步信息集中在幀頭（420/595/945個取樣符號）；其系統信息則集中在幀體的前36個取樣符號。而純粹的多載波系統的對應部分則分散在“OFDM幀”幀體的取樣符號中。

2.2 DTMB-C=1可選項的基本屬性

DTMB的C=1可選項在幀體的3 744個取樣符號中，不進行OFDM處理，只進行時間域處理。所以，DTMB-C=1可選項是純粹的單載波系統，它具有單載波系統（如ATSC標準）的各種優缺點：

1）ATSC在2000年初巴西測試時曾有兩大方面不足：固定接收時對付回波能力較差和不能實現移動接收。但這兩大方面的不足在DTMB-C=1前期工作的ADTB-T/OQAM系統（上海交大小組/美國LINX Electronics）中，都已解決（2002年12月）。相應的技術估計也已進入DTMB-C=1解調芯片中。

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

2）而ATSC單載波系統與DVB-T或ISDB-T等多載波系統相比，在覆蓋范圍邊緣地帶具有C/N門限值的“系統性優勢”。這種系統性優勢在DTMB-C=1與任何多載波系統的現場對比測試中，將有所體現[6]。

2.3 DTMB-C=3 780可選項的基本屬性

DTMB的C=3 780可選項由于在幀頭插入PN碼（而不是空白的），就具有單載波系統的屬性。它表現為：其輸出頻譜不能利用OFDM自動形成兩側陡降的頻譜特性，而同純粹的單載波系統C=1可選項一樣，不得不采用相同的平方根升余弦滾降（SRRC）數字濾波器[1]。

多載波系統如歐洲DVB-T2標準（2009年）自動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個取樣符號則采用OFDM。所以，它又具有多載波系統的基本屬性：可利用OFDM理論上對付回波處理比較簡潔的優點。

其具體方法是：在接收端完成幀頭（PN碼）的時間域同步后，可把幀頭及36個取樣符號的系統信息略去，獲得空白的保護間隔；然后就可實現OFDM理論對付回波和移動接收非常簡潔的優點。

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

3 對DTTB3.0技術框架的建議

3.1 對知識產權（IPR）處置的建議

有2個可選方案：

1）參照互聯網中用戶免繳專利費使用軟件的慣例，對此國際通用DTTB傳輸標準（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。發送端（廣播業者或互聯網網站）是否需要繳納專利費，有待討論；但最好也是免繳。

2）參照AVS標準工作組的方法，組織低專利費的“專利池”（價格待議）；所有提案附帶法律文件聲明：參加此“專利池”。

3.2 對DTTB3.0技術框架的建議一：三層結構的數據幀

1）三層結構的數據幀是：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信息等。

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

3）在超幀和幀的設計中建議考慮第2點的需求。此外，是否納入數字版權管理和視頻、音頻、數據的編碼標準，特別是如何與互聯網和電信網融合，都有待討論。

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

3.3 對DTTB3.0技術框架的建議二：單載波/多載波的

混合系統作為子幀的技術框架

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

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之升級版。

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/多載波混合系統之升級版。

3）若子幀頭是空白的（時間域同步用的PN碼分散在子幀體之內），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標準之升級版（是否可容納DVB-T2或其修訂版，有待討論）。

4 小結

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

2）對國際通用DTTB傳輸標準（3.0版）提出三層結構的數據幀，并建議將單載波/多載波的混合系統作為子幀的基本技術框架。

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

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[1]GB/T 20090.2—2006，數字電視地面廣播傳輸系統幀結構、信道編碼和調制[S].2006.

[2]徐孟俠.評中國地面數字電視廣播傳輸標準[J].電視技術，2009，33（1）：9-12.

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

[4]徐孟俠.地面數字電視單載波系統如何實現移動電視接收[J].電視技術，2010，34（7）：8-12.

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

[6]徐孟俠.DTMB-C=1新系統是DTTB綠色（低碳）產業的候選者[EB/OL].[2012-04-25].http://www.ratiog.org.