基于数字技术的移动电视系统测试及分析

王洪海

（天津广播电视台 技术管理部，天津300070）

数字移动电视顾名思义就是采用了先进的数字电视技术，可以在移动状态中收看的电视。它以数字技术为支撑，通过无线数字信号发射、地面数字接收的方式进行电视节目传播，克服了模拟电视无线发射所无法处置的噪声积累和多径干扰问题。它最大的特点是在处于移动状态、高速行驶的交通工具上， 能保持电视信号的稳定接收和清晰播放，数字移动电视当然也能在非移动的情况下接收。

1 系统原理分析

数字电视是一个复杂的系统，主要包括完成信号的抽样、量化、压缩的信源编码部分；为传输稳定和可靠进行的信道编码部分；以及千家万户使用的接收和显示部分等。

天津移动电视信源编码部分采用的是MPEG（运动图像专家组） 提出的MPEG-2 视音频压缩标准。在所有实际的节目内容中有2 种信号分量：一种是异常而无法预见的，另一种是可以预见的。异常分量叫作熵，它是信号中的真实信息。余下的部分叫作冗余，因为它不是必需的。冗余可能是空间性的，它位于画面的大片单色区域中，相邻的象素几乎具有相同值。冗余也可能是时间性的，它是连续画面间相似部分使用的地方[1]。MPEG2 主要是利用空间性和时间性冗余的特点在压缩中使用了帧间压缩和帧内压缩2 种方式。首先通过使用连续画面间的相似之处降低时间性冗余。即通过使用已发送画面中的信息尽可能多地创建和“预见”当前画面。当使用该项技术时，仅需要发送差异画面，从而消除了实际画面和预见画面之间的差异。然后差异画面被进行空间压缩以降低空间性冗余。MPEG2 有2 个大的特点， 一个是通过使用帧间压缩带来的高压缩比，它可以有效地降低传输节目所需码率。另一个就是根据不同的需求，通过参数的调节做到码率可变。因为在得到相同画面质量情况下传送新闻节目可使用比传送体育节目低得多的码率，从而节省了资源。

在信道编码部分选择的是清华大学提出的地面数字多媒体电视广播（DMB-T：terrestrial digital multimedia/TV broadcasting）方案。DMB-T 方案可提供一种数字信息传输方法，系统的核心采用了mQAM/QPSK 的时域同步正交频分复用（TDSOFDM：time domain synchronous-orthogonal frequency division multiplexing）调制技术；系统使用创新的前向纠错编码技术；并实现了分级调制和编码；同时可以实现多媒体业务[1]。该方案主要技术参数如表1所示。

表1 DMB-T 技术参数Tab.1 DMB-T technical parameters

DMB-T 系统的可用净码流传输率可以采用如下公式计算：

式中：Ru 为可用净码流比特率，Mb/s；Rs 为符号基带速率，对于DMB-T 8 MHz 系统，Rs=7.56 MHz；b为载波比特数，QPSK 时b=2，16QAM 时b=4，64QAM时b=6；CRv 为内纠错码率 （4/9、2/3、8/9）；CRrs 为RS 纠错码，188/208；Tu 为有用字符长度；Ts 为保护间隔字符和有用字符总长度。

由此，可以计算出DMB-T 系统中可能出现的所有可用净码流比特率，如表2所示。

2 系统设计及实施

数字电视地面广播的出现，让移动人流随时随地可以看到无线发射的数字移动电视，获得更多更新的资讯，为了更大地满足快节奏社会中人们对于信息的需求，同时也丰富市民文化生活，准备在目前播出的模拟新27 频道的8 MHz 带宽中增加更多的内容。由表2中可见，净码流比特率随着内纠错码率的提高而提高， 随着保护间隔的减小而提高，随着调制效率QPSK/16QAM/64QAM 的提高而提高。而净码流比特率与传输的可靠性及覆盖范围成反比。所以，为了保证覆盖范围和收看效果只能选择比较低的传输码率，这样，信源编码部分的压缩率成为了能否在一个信道中更多传输节目套数的关键。

表2 DMB-T 系统净码流比特率Tab.2 DMB-T systeme net bit stream rate

实际上节目的内容决定了码流的高低，并不能单纯地说每个频道里能够传送多少数字电视节目，还要看具体是什么样的节目， 应用什么信源压缩技术等因素。通常情况下，利用MPEG-2 压缩标准传送一套快速运动的体育节目大概要求4～5 Mb/s 的码流，传送一套新闻、访谈节目大概需要3 Mb/s 的码流，传送一套图文信息只需1.5 Mb/s 的码流，而传送高清电视节目需要20 Mb/s 左右的码流。因此，为了传送更多的节目内容，为运营单位合理地安排节目数量提供根据，在以往技术材料中介绍的视频压缩码率经验值的基础上又完成了进一步的试验。

试验中使用设备有： 哈雷MV45 MPEG2 编码器3 台； 哈雷MN20 复用器1 台； 泰克MTD200 MPEG2 测试解调器1 台；泰克MTM400 码流分析仪1 台。系统框图如图1所示。

试验中分别选择了现有的移动公交频道、T5 体育频道、 中9 新闻频道3 套不同类型的电视节目，通过网管系统改变每套节目的压缩码率，并使用统计复用功能，以求达到节目传输的最佳效果。

图1 编码及复用系统框图Fig.1 Block diagram of coding and multiplexing system

复用后的码流送至天塔发射机房，信道编码部分选用的参数组合为QPSK 调制方式、 保护间隔55.56 μs、4/9 内码码率。根据表2可知此时DMB-T系统可用净码流比特率为5.414 Mb/s， 即复用器输出TS 流码率不能超过5.4 Mb/s。经对空发射，用机顶盒接收，观察接收效果并作出主观评价。试验结果如表3所示。

3 结语

由试验结果可知， 传输3 套电视节目的TS 流码率为5.4 Mb/s 时，可做到基本不损伤图像质量。采用这种码率分配方案，既可以兼顾到覆盖范围和传输可靠性，又可以最多的传送电视节目。从而最大化的为市场服务。

在当前的政策、市场和技术背景下，让已有的资讯为最广大的人群服务并产生最大的经济和社会效益，是广播电视产业的一个新的增长点。相信通过先进的技术手段， 实施科学的运营方案，天津移动电视一定能够在竞争中创造辉煌的业绩。

表3 试验效果对比Tab.3 Comparison of test results

计为自动化又获深圳市科创委企业研发资助

近日，为贯彻落实深圳市委市政府《关于促进科技创新的若干措施》(深发〔2016〕7 号)精神，根据《深圳市科技研发资金管理办法》等有关规定，深圳市科技创新委员会公示了2018年第一批企业研究开发资助计划拟资助企业的名单及金额，深圳计为自动化技术有限公司（以下简称“计为自动化”）赫然在列。

计为自动化自成立之日起, 即将研发和生产可靠性媲美进口产品的高性价比物位测量仪表作为公司使命，高度重视技术创新和产品研发，每年斥巨资用于研究开发且成果丰硕。像近日又有多项新品研发项目通过验收，已获3 项发明专利和十余项实用新型专利授权，仍有多项发明专利和实用新型专利正处于审查阶段。

出于对计为自动化所拥有的自主研发能力、 科技成果转化能力和公司发展潜力等的认可和肯定，近期，政府认定深圳计为自动化为“国家高新技术企业”。

同样是政府对深圳计为自动化2018年研发投入和产出的高度肯定， 深圳市科创委将深圳计为自动化列入第一批企业研发资助名单。

计为自动化承诺，该资助金额将作为下一年度研发中心的研发经费使用。该资助资金是政府对计为自动化立足自助创新的大力支持，也必将激励和助推计为自动化加大在物位测量仪表领域的研究开发，进一步增强企业的研发实力，提高企业的技术创新水平。

深圳计为自动化技术有限公司