编者按：
本文全面系统地论述了数字广播电视技术及直播卫星系统应用的历史、现状和未来的发展。作者章之俭长期担任国家广电总局总工程师，并出任国际有线电视技术研讨会（论坛）主席，是我国广电领域知名的专家，具备很前沿的技术水平和丰富的实践经验。在《数字广播电视技术与卫星应用》一文中，作者文笔流畅、简捷明确，深入浅出的把数字广播电视技术的来龙去脉讲得十分清楚，读来心清气爽，使人受益匪浅。
因文章较长，征得作者同意后，在本刊“专家讲坛”栏目中连载，请读者关注。

第一讲 数字电视与数字广播
一、数字电视与数字广播
(一)数字电视
“数字电视”是一个在不同的场合下被经常使用的名词，而在这些不同的场合下，其含义也不尽相同，如数字电视设备、数字电视业务、数字电视接收器等。在这里，我们所讨论的“数字电视”是一个系统的概念，指的是采用数字信号及数字信号处理技术完成电视信号的获取、产生、处理、传输、接收、重现与存储的系统。
数字电视的概念是由模拟电视发展而来的，而其内涵则远远超过了传统的模拟电视的范畴。传统的模拟电视实现的是点对多点、单向、推送式的视音频节目的传播，而数字电视则实现了模拟电视系统的数字化，将传统的电视广播系统变成了数字信号传送平台，在这个平台上可以实现的除传统电视业务外，还包括了点对点、双向、交互式的数据业务，因此可以超越传统电视的概念，称之为内容服务。相信随着技术的发展和受众消费习惯的改变，数字电视中“电视”的烙印将越来越模糊，它将逐步成为广大受众信息获取手段的多种选择之一，成为整个国家乃至整个社会信息化的重要组成部分。
数字电视系统在粗略的框架结构上，与模拟电视系统并没有太大的区别，都包含了内容制作、内容分发与传输、内容接收与重现等环节。但由于技术的发展与融合，在各个环节中可以采用的手段与方式不断丰富，所涉及的技术领域也越来越广，数字电视已经成为一个复杂的大系统，如图1所示。(见杂志）
从内容制作/内容提供商的角度来看，数字电视使得节目内容的采集、编辑、制作、存储以及管理都变得更加方便、高效和有序，节目制作的质量也得到明显的提高。目前，内容提供商已经不仅仅满足于制作手段物理形式上的数字化与网络化，对其更为重要的是在逻辑上对制作流程以及内容资源进行整合，使得管理更加有效，充分发挥制作能力和节目资源的潜力。
在传输网络环节方面，传统的地面、有线、卫星覆盖形式得到了进一步的丰富，同时愈来愈多的单向传输链路完成了双向化的改造。特别是随着宽带互联网接入技术以及无线移动接入技术的发展与普及，IP电话、IP机顶盒、手机电视、手机广播等已经由概念逐步走向实际，广播电视网络与通信网络之间的互动与融合成为发展的趋势。
管理系统涉及到整个数字电视系统能否正常、安全、有效地运行，其所管理的对象不仅仅是数字电视的用户，还包括了节目内容、频道结构、节目分配网、节目传输网等，而管理系统的使用者则包括节目运营商、网络运营商和政府监管机构。目前，管理系统已经成为数字电视产业价值链上各个环节实现利益的根本保证。
在内容的接收与重视环节上，数字电视可以通过多种不同的形式接入到用户家中，用户可以选择自己所喜爱的方式来收看、收听、使用数字电视。同时强大的硬件与软件能力使得用户可以得到形式和内容都更加丰富的服务。
数字电视与模拟电视相比具有明显的优势。我们知道，数字技术相对于模拟技术而言，具有信号质量稳定、易于处理、易于存储、传输效率高等特点。而在实际应用中，数字化给传统的电视业务带来的则是更为深层次的变化，这些变化涉及到了内容制作、内容传输、内容消费、服务监督等各个环节。
首先是服务内容和服务形式的改变。在传统的模拟电视业务中，内容提供上只能提供形式单一、格式固定、用户被动接收的业务内容，而数字化技术的采用，则使得服务的个性化、差异化得以充分体现。通过利用数字化后信号质量的提高和信号传输效率的提高带来的增益，内容提供商可以极大地丰富服务的内容与形式，提供诸如高清晰度电视、专业化频道、数据业务、本地交互业务等新的服务。甚至在将来还可能出现完全由用户自己定义的业务内容与业务形式。除此之外，运营商还可以利用性能优良的传输网络，开展话音等传统意义上的通信业务。
其次是消费模式与消费习惯的改变。在传统的模拟电视业务中，用户只能在固定的场合，通过固定的接收装置，被动地接收电视节目，并被动地缴纳相关的费用，而数字电视则在多个方面给予用户充分的自由。数字电视克服了模拟电视无法进行移动接收的弱点，特别是UMTS、DVB-H、S-DMB等技术体制的出现，使得在移动条件下电视业务与通信业务的融合逐渐成为现实；在数字电视的环境下，用户可以通过直观的形式主动参与到节目之中，例如选择机位视角、了解背景资料、参与竞猜等，当然用户也要决定是否需要交纳费用以获得相应的服务；数字技术使得节目内容的录制与随机访问变得简单易行，具有数字录像机（PVR）功能的机顶盒的推广与使用，在极大程度上改变了人们的收视习惯，受众在收看时变得更加从容，对节目内容也变得更加宽容；受众在今天和将来收看电视节目将不再仅仅依靠电视机，而可以通过连接在家庭媒体网络上的任意一个终端来完成。可以说，数字电视具有成为未来个人信息消费核心的潜力与可能。
还有就是盈利模式与管理模式的转变。在模拟电视环境下，内容提供商与网络运营商基本上依靠节目销售、广告和相对固定的收视费来盈利。在数字电视环境下，由于信息传输方式的改变以及传输效率的提高，使得开展扩展业务（如满足小受众群体需求的高清晰度电视、专业频道等）和增值业务（信息服务、交互业务等）成为可能，拓展了利润的来源；数字版权保护技术的使用则使得对数字节目的非法录制、拷贝在根本上得到遏制，使内容提供商免遭损失；而可对用户和节目进行精细管理的条件接收系统和用户管理系统的使用，使得运营商对用户的管理方式从粗放到集约，能够对市场进行细化和准确地把握。而作为政府或监管机构，可以在数字电视的环境下对节目内容和运营商的运作情况进行有效监管，以保证包括内容提供商、网络运营商和最终用户在内的多方面的利益。

(二)数字广播
1.早期发展
声音广播的数字化历程可以追溯到30年前。广播数据系统（RDS）的前期研究工作于1974年开始，整整十年之后该系统才完成其标准化工作（EBU3244）。该系统仅是在已有的调频信道中增加了一定的数据传输能力（1187.5b/s），还不能称为真正意义上的数字广播系统。然而其影响却是深远的，其中定义的许多业务（自动调谐、频率切换、紧急报警、交通信息等）和参数（如数字台标、节目类型等）在后来出现的数字广播系统中被一直沿用至今，特别是其中定义了透明数据通道。这是第一个实际的多工数据广播系统（SCA在出现之初仅是模拟的多工广播系统）。
随着处理器能力的增强以及成本的大幅降低，从1985年开始，日本的NHK开始了新一代调频数据广播系统的研究工作，即数据广播信道系统（DARC）。DARC系统数据传输能力为16kb/s，比RDS系统高出10倍以上。由于传输能力的提高，DARC接收机上采用了分辨率为640×480的LCD液晶屏作为显示。
2.数字声音广播
第一个在世界范围内被广泛采用的真正意义上的数字广播系统是数字声音广播（DAB）系统。DAB的相关技术研究始于80年代末期，由Eureka 147项目支持。在经过大量试验之后，DAB标准草案于1992年完成，并于1995年成为ETSI正式标准。该系统实现了从信源编码、信道编码直到调制方式的完全数字化，采用了新的技术、新的频率和新的业务结构。
DAB是一种可靠的，用于移动、便携、固定接收的多业务数字广播系统，可通过简单的无方向性天线接受。DAB的中心工作频率范围为30MHz到3GHz，宽带1.5MHz，有4种地面传输方式，码率2.048Mb/s，净码率0.6～1.7Mb/s左右。DAB采用单频网方式覆盖，即同频、多点、小功率覆盖。
在DAB系统中，业务构成由复用配置信息（MCI）描述，其中可以包括音频业务和通用数据业务等。根据需要，广播经营者将整个宽带划分为大小不等的子通道，各业务在不同的子通道内传输。各子通道的码率和保护等级可以灵活设置，而数据业务既可以支持同步的流模式，也可以支持异步的包模式，这些都使得DAB在业务构成方面有很大的灵活性。由于在DAB系统中采用了DQPSK调制以及深度交织技术，使得DAB迄今为止仍然是世界上移动接受效果最好的地面广播系统。
3.调幅波段广播数字化
作为最早的广播形式，始于上世纪20年代的30MHz以下的调幅广播以其覆盖范围大、传输距离远、接收机简单、价格低廉等突出优点，一直被作为基本的信息传播技术手段之一，尤其是在地域广阔、人口密度低的地区覆盖以及对外广播等方面是首选的方案，其优势十分明显。但传统的模拟调幅广播也存在着传输质量差、业务单一和易被干扰等缺点，同时在该频段内的频谱过度占用问题也愈演愈烈。利用数字技术对调幅波段广播进行改造已势在必行。目前最为成熟，已成为国际标准的是所谓的DRM系统，DRM是研发该技术的国际组织，Digital Radio Mondiale的简称。
该系统是历经世界上多个国家5年多的研究和试验工作之后完成的。该系统不仅着眼于改善调幅广播频段易受传输信道固有特性干扰的状况，提高广播接收质量及声音质量，节约频谱并降低射频功率等方面的问题，还充分考虑了利用数字广播特点，为传统的广播增加文本、图像、数据等附加的信息广播能力。同时数字广播还可以根据不同的频谱规划以及业务规划，灵活地调整配置，满足规划要求，而不需要对设备进行大规模的改造。因此数字AM广播技术赋予了传统的调幅广播新的内涵，使其具备了应对其他传输技术手段挑战的能力，数字AM广播是传统调幅广播的出路和未来。
4.其他数字广播技术
除上面提到的两种数字广播技术外，数字技术在广播中的应用还包括卫星数字广播、网上广播，以及台内数字化等方面。
由美国世广卫星集团开发运营的World Space系统是最早的卫星数字广播系统。关于该系统的主要技术将在后面予以介绍。该集团创立于1990年，目前已经在Asia Star、Afri Star、Ameri Star等卫星上开办了100余套卫星广播节目，该系统还能够进行多媒体业务广播。
除World Space系统外，目前主要的卫星数字广播系统还包括美国的XMRadio、Sirius等。这两套系统主要覆盖美国，可以提供约100套高质量的声音广播节目。
由于声音压缩技术的发展以及声音广播先天具有的宽带需求小的特点，以因特网作为传输媒介的声音广播业务率先在窄带接入的条件下获得了广泛的应用。网上广播具有投资小、覆盖面积广、无地域国界限制的优势，特别是多播技术的发展与应用，使得网上的声音广播可以满足更多用户的需求。目前，网上的广播业务已经拥有了一定规模的听众群，具有了相当的影响力。
与电视台的数字化进程一样，目前广播电台的数字化已不仅仅满足于数字录音机、数字调音台、数字音频工作站以及台内节目交换手段的简单应用，而在将这些技术融入到全台的信息化管理以及媒体资源共享的建设中。
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