基于DTMB的双向地面数字电视系统研究

《中国有线电视）２０１４（０４）　

ＣＨＩＮＡ　ＤＩＧＩＴＡＬ　ＣＡＢＬＥ　ＴＶ　③　・数字电视・　

中图分类号：ＴＮ９４３．２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００７—７０２２（２０１４）０４—０４６９—０３　

基于ＤＴ　Ｍ　Ｂ的双向　

地面数字电视系统研究　

口胡晓东（荆州广电网络公司，湖北荆卅Ｉ　４３４０００）　

摘　要：从双向地面数字电视系统的一般架构出发，对单向（地面数字电视）改双向的方案进行分析，同　

时对双向地面数字电视系统中接入互联网的相关问题进行讨论。　

关键词：地面数字电视；ＩＰ微波；ＷｉＦｉ接入　

Ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ　ｏｆ　Ｔｗｏ－ｗａｙ　Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ　ＤＴＶ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＤＴＭＢ　

口ＨＵ　Ｘｉａｏ—ｄｏｎｇ　（Ｊｉｎｇｚｈｏｕ　ＢＣＴＶ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｃｏ．，ＬＴＤ，Ｊｉｎｇｚｈｏｕ　４３４０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｓｃｈｅｍｅ　ｆｏｒ　Ｏｎｅ—ｗａｙ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｂｅｉｎｇ　ｃｈａｎｇｅｄ　ｔｗｏ—ｗａｙ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｆｔｅｒ　ｉｎｔｒｏ—　

ｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｏｆ　Ｔｗｏ・ｗａｙ　Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ　ＤＴＶ　Ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｎ　ｉｔ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｓｏｍｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｂｏｕｔ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ　Ｉｎｔｅｍｅｔ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｔｗｏ—ｗａｙ　Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ　ＤＴＶ　Ｓｙｓｔｅｍ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａＩ　ＤＴＶ；ＩＰ　ｍｉｃｒｏｗａｖｅ；ＷｉＦｉｃｏｎｎｅｃｔｔｅｄ　

１　背景　

ＤＴＭＢ（数字电视地面多媒体广播）为我国地面数　字电视标准。“十二五”初期，我国部分地区以该标准　

搭建了地面数字电视播发与传输平台，向有线电视难　以通达的乡村进行覆盖，但仅限于单向广播式。随着　

网络视频等互动媒体的快速发展，原有的“你播我看”　

被动方式的地面数字电视已很难满足需求，互联网上　“你播我看”的互动观看方式更受百姓欢迎。因此对　ＤＴＭＢ标准下的单向地面数字电视系统进行改造很有　

必要。　２双向地面数字电视系统的一般架构　

图１为双向地面数字电视系统的一般架构示意　

图。在数字电视前端、发送（含中继与末级分配）和　终端，一律存在两条传输通道：下行和上行，只要这　

两个通道保持线路畅通和规定的带宽，系统就能正　常运行。　图１　双向地面数字电视系统的架构　

３地面数字电视单向改双向方案剖析　

图２为单向数字电视系统的一般架构。数字电视　

前端对电视信号可采用ＭＰＥＧ一２／Ｈ．２６４／ＡＶＳ等信　

源编码和符合ＤＴＭＢ国标的优选的７种信道编码与调　

作者简介：胡晓东（１９６９一　），男，高级工程师，副经理，从事广播电视管理工作，Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｘｄｊｚｃａｔｖ＠１６３．ｃｏｒｎ。　

ＷＷＷ．ｃｃａｔｖ．ｃｏｎ　

４６９　胡晓东：基于ＤＴＭＢ的双向地面数字电视系统研究　《中国有线电视｝２０１４年第０４期　

制组合模式　；无线发射一般采用单频网，由同频主　

发射台、若干副发射台加盲区同频转发器构成；终端由　

地面数字电视机顶盒（ＳＴＢ）接收处理输出电视信号供　

电视机显示。结合图１与图２，可知地面数字电视双　向化最直接的方法是在下行传输“节点”中增加回传　

模块。　

ｒ——————＿————＿＿－＿—　＿—＿＿－—．．—－——］　，，，，　～、、、、、　ｌ地面数字电视前端信号　无线发射网、——　

、　，　、、、　／，，　

接收　

地面数字　电视机顶盒　

图２单向地面数字电视系统示意图　

３．１增加回传模块法　

此方法是在地面数字电视终端和中继站分别增加　上行发送模块，实现信号（信令）的回传功能。上行信　

道可利用空闲的ＦＭ／ＶＨＦ／ＵＨＦ广播电视频段或免授　

权频段，使用ＦＤＤ（频分双工）方式以非对称带宽形式　

构成双向传输系统；或采用原单向地面数字电视系统　的广播频段，以ＴＤＤ（时分双工）方式实现“双向”；或　

采用ＦＤＤ＋ＴＤＤ混合双工方式。回传信号的带宽可　

为２００　ｋＨｚ。　在采用混合双工方式时，位于中继站覆盖中心区　

的终端选择ＴＤＤ方式，位于覆盖边缘区的终端选用　ＦＤＤ方式，采用ＴＤＭＡ（时分多址）接入。回传信号采　

用单载波传输。　此种方法对原地面数字电视终端进行一定改造即　

可，具体改造方法如图３所示。　该改造方法无需对ＳＴＢ进行任何改动，实现简　单。其特点是：　

（１）解决了目前国内采用低成本机顶盒解决方案　带来的机顶盒性能配置低的问题。一般情况下，要想　

实现交互，机顶盒都要集成相应的客户端、浏览器、中　

间件等第三方软件。但是目前国内地面数字电视机顶　

盒均采用的是国外最低配置性能的解决方案，因此集　成难度非常大。而该解决方案中的ＩＰＲ因为具有独立　

ＣＰＵ系统，可以承载客户端、浏览器等相关软件，可以　减轻对机顶盒的压力。　

（２）解决了众多ＳＴＢ厂家和ＶＯＤ系统生产厂家　

集成困难的问题。我国目前有多家地面数字电视ＳＴＢ　生产厂家，要想实现ＶＯＤ必须和ＶＯＤ系统厂家完成　

集成工作。据了解，因为低成本机顶盒性能配置低，有　

些已经开发出双向机顶盒的厂商在和ＶＯＤ系统生产　厂家集成的时候，遇到很大的困难，往往需要花费半年　

甚至一年的时间。也就是说，ＶＯＤ生产厂家永远不可　

能和国内的机顶盒生产厂家全部集成。但是，在该解　决方案中，只要ＩＰＲ和ＶＯＤ厂家集成完毕，就可以由　

ＩＰＲ和机顶盒进行集成，而且非常简单，机顶盒无需再　

和ＶＯＤ厂家集成。　３．２“ＩＰ微波＋ＷｉＦｉ接入”法　

这种方法是利用现有的广播电视发射塔传送ＩＰ　

微波干线信号，中继站采用ＩＰ网桥与广播电视发射塔　

进行通信（支线），同时中继站与终端问的通信采用　ＷｉＦｉ方式传送双向地面数字电视信号（分配网）。干　

线使用频率为１１　ＧＨｚ，支线使用频率为５．６　ＧＨｚ，分配　网ＷｉＦｉ使用２．４　ＧＨｚ频率。其中干线的传输速率可　

达４　Ｇｂｐｓ，支线可达３００　Ｍｂｐｓ，分配网覆盖范围为２～　

５　ｋｍ（可满足一般村庄与农户间的通信）。　４在双向地面数字电视系统中接入互联网的考虑　

按以上方法开辟上行信道后，在前端引入互联网　

信号后即可在双向地面数字电视网中开展宽带业务。　采用增加回传模块法的系统中，回传信号的带宽　

建议为２　ＭＨｚ（或８　ＭＨｚ）。当采用时分复用时，其帧　

结构如图４．所示。　

电视机盒　

图３　单向地面数字电视机顶盒升级为双向ＳＴＢ示意图　

图３中的ＩＰＲ即数字电视交互信令盒，是深圳　

ＳＺＣＯＭ公司改单向机顶盒为双向的专利产品。单向　地面数字电视ＳＴＢ通过ＲＳ２３２接口和ＩＰＲ相连，即可　

实现双向应用。　

４７０　…．匝　回　

广播业务时隙　宽带交互时隙　

图４双向地面数字电视ＴＤＤ帧结构　

ｗｗｗ．ｃｃａｔｖ．ｃｏｎ　《中国有线电视）２０１４年第ｏ４期　胡晓东：基于ＤＴＭＢ的双向地面数字电视系统研究　

图４的结构称为超帧。超帧时长为１　Ｓ，分成４Ｏ　

个时隙，每个时隙２５　ｍｓ。为使交互业务具有良好的　

实时性，规定连续配置的广播时隙不超过３个。每个　

超帧的第一个时隙定为双向化广播业务的时隙，并发　

送广播和数据业务划分信息。对于传统的手持式地面　

数字电视终端（ＣＭＭＢ移动多媒体广播）而言，需等到　

下一个超帧的第一个时隙到来时方能开始接收系统信　

息和接收多媒体广播。对于双向终端，为避免宽带交　

互业务时隙包含下一个宽带交互业务时隙的指示信　

息，当双向化终端在搜索超帧开始广播时隙失效时，将　

尝试搜索宽带交互时隙。当成功搜索到一个宽带交互　

时隙后，可通过下一宽带交互时隙信息逐步获知随后　

的宽带交互时隙，使得终端不用等到下一个超帧到来　

即可进行宽带交互接人，从而加速（宽带）网络的　

接人。　

图５是双向地面数字电视系统ＴＤＤ双工方式采　

用８　ＭＨｚ上下行工作带宽时交互时隙结构图。如果　

采用２　ＭＨｚ工作带宽，则适用于ＣＭＭＢ模式，并可兼　

容ＤＡＢ（数字音频广播）系统频段带宽划分。　

帧控　下行　下行突发　上行突发　上行突发　制头　突发　３　ｌ　２　撑１　（上行　下行突发　上行突发　上行突发　前　下　配置）　４　３　４　导　行　测　请　配　下行　下行突发　距　求　上行　上行　上行突发　突发　突发　置　突发　５　５　６　７　信　２　息　下行突发　上行突发　上行突发　６　８　９　而ＩＰ微波干线事实上是一种很成熟的技术，在电　

话语音的农村传输中发挥了一定的作用，但如果传输　

对交互要求更高的互联网信号，则需作如下技术要求：　

（１）使传输距离为１３０　ｋｍ的时延小于１　ｍｓ，抖动　

小于０．５　ｍｓ。　

（２）具有信道自动选择功能，即能通过管理和分　

析当前活跃信道，从中选出最好的一个。　

（３）传输设备实现无缝自适应编码和调制。　

对于同时与干线发射台和终端通信的中继器（ＩＰ　

网桥），应满足如下要求：　

（１）具有多种发射与接收频率可选：如４．９　ＧＨｚ、　

５．Ｘ　ＧＨｚ、２．３～２．４　ＧＨｚ等。　

（２）信道配置支持５　ＭＨｚ、１０　ＭＨｚ、２０　ＭＨｚ或　

４Ｏ　ＭＨｚ。　

（３）输出采用ＯＦＤＭ（正交频分复用）技术，输出　

功率应ｉ＞２６　ｄＢｍ（３９８　ｍｗ），动态范围应Ｉ＞４０　ｄＢ。　

对于终端，笔者以为应满足如下要求：　

（１）硬软件配置。ＣＰＵ主频Ｉ＞２　ＧＨｚ、运行内存≥　

１　ＧＢｙｔｅ、闪存≥１　ＧＢｙｔｅ，操作系统为Ａｎｄｒｏｉｄ４．０以上。　

一下行子帧（ＯＦＤＭ）一ＴＴＧ　一匕行子帧（ｓｏ－ＦＤＥ）一ＲＴＧ　

图５　双向地面数字电视ＴＤＤ方式交互时隙帧结构　

而对于ＦＤＤ双工方式，其双向地面数字电视系统　

帧结构如图６所示。　

图６　双向地面数字电视ＦＤＤ方式帧结构　

显然，采用增加回传模块的方法，传送宽带成本　

低，但上、下行带宽不对称，不是理想的互联网信息承　

载方法。　（２）接口。ＨＤＭＩ高清接口、模拟Ｖ／Ａ接　

口、ＶＧＡ接口、Ｒ．『一４５接口、内置ＷｉＦｉ“接口”（　

ＷｉＦｉ的发射功率与接收灵敏度与一般智能手　

机相当，分别为２０　ｄＢｍ左右和≤一８１　ｄＢｍ）、　

ＵＳＢ接口（Ｉ＞２路）。　

（３）功能。支持ＭＰＥＧ一２／４、Ｈ．２６４、ＡＶＳ、　

ＨＤ　ＡＶＣ／ＶＣ一１等视频编解码；视频输出分辨　

率５７６ｉ／４８０ｐ／５７６ｐ／７２０ｐ／１０８０ｉ／１０８０ｐ；支持全　

功能浏览器（Ｆｌａｓｈｌ０、ＨＴＭＬ５）／ＢＴ下载；支持　

ＱＱ聊天（需外接ＵＳＢ摄像头）。　

５结束语　

基于ＤＴＭＢ的双向地面数字电视系统充分　

利用了单向地面数字电视前端、传输甚至终端　

的资源，不仅能实现互动点播和时移功能，还可开展宽　

带上网业务，且造价低，非常适合在有线电视难以通达　

的农村地区实施。　

参考文献：　

［１］　胡晓东，黄海燕．地面数字电视系统选择探讨　

［Ｊ］．中国有线电视，２００９，（１１）：１１３３—１１３６．　

［收稿日期：２０１４－０３—１２］　

ｗⅥｗ．ｃｃａｔｖ．ｃｏｎ　４７１　Ｍ　Ｍ　Ｍ　Ｍ　Ｔ．．十　，　Ｔ．．　

●上