我國地面數(shù)字電視應(yīng)用進(jìn)展

孟祥昆，楊 勍，夏治平

（國家廣播電視總局廣播電視科學(xué)研究院，北京 100866）

0 引言

地面數(shù)字電視是我國無線廣播電視傳輸覆蓋網(wǎng)的重要組成部分，是各級政府提供廣播電視公共服務(wù)的主要方式，是廣大受眾獲取新聞信息、享受精神文化生活的重要渠道。本文將從標(biāo)準(zhǔn)化工作、工程實(shí)施、頻譜和節(jié)目、發(fā)展方向等4 個(gè)方面梳理我國地面數(shù)字電視的最新應(yīng)用進(jìn)展。

1 標(biāo)準(zhǔn)化工作

從20 世紀(jì)90 年代開始，廣電行業(yè)利用數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)字信號處理等技術(shù)對模擬系統(tǒng)進(jìn)行全面升級迭代。這一階段工作需求明確，路線清晰，數(shù)字紅利來源于模擬轉(zhuǎn)數(shù)字的技術(shù)革新。

與傳統(tǒng)的模擬電視相比，數(shù)字電視在同樣帶寬下可以傳輸多套廣播電視節(jié)目，傳輸效率更高、傳輸?shù)墓?jié)目清晰度更高；支持多個(gè)站點(diǎn)組網(wǎng)協(xié)同工作，即單頻網(wǎng)（Single Frequency Network，SFN）架構(gòu)，節(jié)省頻譜資源；信號頻譜均勻平滑，覆蓋效果更好，抗干擾能力強(qiáng)，沒有地面模擬電視中常見的“雪花”現(xiàn)象，圖像畫質(zhì)更穩(wěn)定[1]。

我國于2006 年發(fā)布第一個(gè)地面數(shù)字電視國家標(biāo)準(zhǔn)——地面數(shù)字多媒體廣播（Digital Terrestrial Multimedia Broadcast，DTMB）[2]。2011 年，DTMB標(biāo)準(zhǔn)在國際電信聯(lián)盟（International Telecommunication Union，ITU）獲得通過，成為地面數(shù)字電視國際標(biāo)準(zhǔn)之一[3-4]，具備了全球推廣條件。

其他地面數(shù)字電視國際標(biāo)準(zhǔn)還有歐洲的DVB-T/T2、美國的ATSC 1.0/3.0 以及日本的ISDB-T 等[3-4]。采用DTMB 標(biāo)準(zhǔn)的國家和地區(qū)有中國大陸、香港、澳門、古巴、柬埔寨和老撾等。

經(jīng)過多年的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，DTMB 已經(jīng)構(gòu)建了完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，主要包括1 項(xiàng)強(qiáng)制性國標(biāo)、29 項(xiàng)推薦性國標(biāo)、3 項(xiàng)廣電行標(biāo)、1 項(xiàng)電子行標(biāo)、1 項(xiàng)地方標(biāo)準(zhǔn)以及5 項(xiàng)廣電行業(yè)暫行技術(shù)文件，如表1所示。DTMB 標(biāo)準(zhǔn)體系以DTMB 信道傳輸標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，涵蓋頻率規(guī)劃準(zhǔn)則、組網(wǎng)實(shí)施指南、發(fā)射機(jī)等全鏈路設(shè)備技術(shù)要求和測量方法，以及外場測試和監(jiān)測規(guī)范等標(biāo)準(zhǔn)。

DTMB 采用單、多載波融合方式，適用于室內(nèi)外多種應(yīng)用場景。它在國際上率先采用先進(jìn)的低密度奇偶校驗(yàn)（Low-Density Parity-Check，LDPC）糾錯(cuò)編碼，抗干擾能力強(qiáng)[5]。DTMB 在原先一個(gè)模擬頻道（8 MHz）中可以傳輸8 套標(biāo)清節(jié)目或2 套高清節(jié)目，而模擬電視在同樣帶寬下只能傳輸相當(dāng)于1 套標(biāo)清節(jié)目。

DTMB 發(fā)端系統(tǒng)主要包括編碼器、復(fù)用器等前端設(shè)備，SFN 適配器、激勵(lì)器、發(fā)射機(jī)等傳輸設(shè)備。電視臺節(jié)目源信號經(jīng)編碼、復(fù)用后一般通過專用光纜傳送到SFN 前端進(jìn)行單頻網(wǎng)適配處理，適配后的碼流通過衛(wèi)星、光纜或微波等方式的SFN 信號分配網(wǎng)絡(luò)分發(fā)到各臺站，各臺站收到信號后由激勵(lì)器將碼流信號進(jìn)行同步并調(diào)制為DTMB 射頻信號，通過發(fā)射機(jī)放大功率，再通過天線發(fā)射出去。DTMB 單頻組網(wǎng)架構(gòu)如圖1 所示[6]。

圖1 DTMB 單頻組網(wǎng)架構(gòu)

DTMB 用戶端接收設(shè)備主要包括天線、DTMB一體機(jī)或機(jī)頂盒。DTMB 一體機(jī)是集成了DTMB 機(jī)頂盒功能的電視機(jī)。根據(jù)工業(yè)和信息化部等部委要求，2014 年起40 英寸及以上，2015 年起所有尺寸的境內(nèi)銷售電視機(jī)都必須是一體機(jī)[7]，早期的電視機(jī)可通過DTMB 機(jī)頂盒接收信號。

2 工程實(shí)施

DTMB 標(biāo)準(zhǔn)中工作模式多達(dá)330 種。為了便于工程實(shí)施，2007 年，7 種工作模式被指定為推廣應(yīng)用的主要工作模式。2017 年，DTMB 主要工作模式被擴(kuò)充為10 種，如表2 所示[8-9]。

表2 DTMB 主要工作模式

2008 年，DTMB 首先在8 個(gè)北京奧運(yùn)城市落地，完成了北京奧運(yùn)會的轉(zhuǎn)播任務(wù)。2009 年，DTMB 覆蓋網(wǎng)在37 個(gè)省會城市和計(jì)劃單列市建成。2010—2012 年，剩余300 個(gè)地級市也基本完成DTMB 發(fā)射系統(tǒng)安裝。2014 年起實(shí)施的中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程是DTMB 發(fā)展的一個(gè)里程碑，DTMB 信號在全國5 000 多座發(fā)射臺站全面鋪開。截至2021 年底，中央和地方模擬電視節(jié)目全部關(guān)停，我國全面進(jìn)入地面數(shù)字電視時(shí)代[10]。

當(dāng)前，我國DTMB 中央節(jié)目發(fā)射機(jī)共有10 000余部，地方節(jié)目發(fā)射機(jī)4 000余部，總共14 000余部，DTMB 發(fā)射臺站近7 000 座。

3 頻譜和節(jié)目

DTMB 頻譜使用甚高頻（Very High Frequency，VHF）和特高頻（Ultra High Frequency，UHF）2 個(gè)波段，又分為Ⅰ～Ⅴ共5 個(gè)頻段，屬于無線頻率資源的黃金頻段。DTMB 共使用35 個(gè)頻道，每個(gè)頻道帶寬為8 MHz。DTMB 頻道劃分如表3 所示[10-11]。

表3 DTMB 頻道劃分表

702 ～798 MHz 原來也用于DTMB。2020 年，工業(yè)和信息化部發(fā)文調(diào)整用于移動通信系統(tǒng)（目前中國廣電使用其中的部分頻率開展5G通信業(yè)務(wù)）[12]。隨著國家廣播電視總局“地面數(shù)字電視700 MHz 頻率遷移工程”于2023 年底實(shí)施完成，DTMB 已退出該頻段。

目前，全國縣級及以上地區(qū)和部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)都能收到中央12 套標(biāo)清節(jié)目（CCTV-1 綜合、CCTV-2 財(cái)經(jīng)、CCTV-4 中文國際、CCTV-9 紀(jì)錄片、CCTV-10 科教、CCTV-11 戲曲、CCTV-12 社會與法、CCTV-13 新聞、CCTV-14 少兒、CCTV-15 音樂、CCTV-17 農(nóng)業(yè)及CGTN）。此外，各省、市、縣也擁有各自的地面數(shù)字電視頻道，傳送本地節(jié)目。

我國目前通過DTMB 在播的高清節(jié)目有21 套。以北京城區(qū)為例，目前通過地面方式能夠收到CCTV-1 綜合、北京新聞、北京綜合及北京紀(jì)實(shí)4 套高清節(jié)目。

4 發(fā)展方向

我國地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)DTMB 頒布實(shí)施已17 年，其標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)和技術(shù)迭代方向值得關(guān)注。

DTMB 標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)版本DTMB-A 在2019 年躋身ITU 第二代地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)行列[4，13]。不過，近年來伴隨著移動互聯(lián)網(wǎng)視聽業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展，多樣化的收視渠道使得DTMB 的用戶群體日益減小，社會影響力逐漸減弱。DTMB-A 標(biāo)準(zhǔn)并不支持手機(jī)小屏接收，無法進(jìn)入通信設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈。因此，推動DTMB 與移動通信技術(shù)相融合，對DTMB 進(jìn)行技術(shù)迭代升級，已成為運(yùn)營者的迫切需求。

5G 廣播電視是國際移動通信標(biāo)準(zhǔn)化組織第三代合作伙伴計(jì)劃（3rd Generation Partnership Project，3GPP）提出的標(biāo)準(zhǔn)[14]，目前已被ITU 采納為廣播電視標(biāo)準(zhǔn)[15]，并成為歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（European Telecommunications Standards Institute，ETSI）標(biāo)準(zhǔn)[16]。它是符合5G 標(biāo)準(zhǔn)的新一代無線廣播電視系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對DTMB 低成本升級。升級后的系統(tǒng)可以同時(shí)覆蓋電視大屏和手機(jī)小屏，提供電視直播、應(yīng)急廣播和數(shù)據(jù)推送等多類型業(yè)務(wù)，是探索廣播電視“人人通、終端通、移動通”、實(shí)現(xiàn)IP 化和移動化的重要途徑。

5 結(jié)語

本文從4 個(gè)方面介紹了我國地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)DTMB 的最新應(yīng)用進(jìn)展。隨著技術(shù)的不斷更新，DTMB 應(yīng)用將不斷發(fā)展，滿足用戶的多樣化需求。