數字電視廣播

以高清晰度電視（HDTV）為標誌的第三代電視以其理想的視聽效果和多功能，已經成為新一代數字電視的發展方向。為了達到高於1000線的清晰度，採用MPEG-2壓縮編碼時，HDTV信源編碼速率將達到25MHz。為了可以使用現有的模擬信道（帶寬為6～8MHz）來傳輸廣播HDTV，必須進行信道編碼來壓縮傳輸的帶寬。

目前，信道編碼以及調製方式沒有統一的國際標準。而且調製方式會由於數字電視廣播可採用的媒質（衞星、地面、有線電纜）的不同而不同。例如衞星通信系統中採用單載波信號，在採用外部編碼的同時，內部加入了打孔卷積編碼，信號的調製方法一般都採用四相相移鍵控（QPSK）；有線電纜通信一般沒有附加內部編碼，在調製方式上歐洲採用正交幅度調製（QAM）方式，美國也推薦採用QAM調製方式，但是有些電纜電視經營者主張用殘留邊帶調製（VSB）方式；在地面廣播所使用的調製方式方面分歧較大，中國國家標準採用時域同步的正交頻分複用（TDS-OFDM）技術，歐洲和日本的標準為正交頻分複用（OFDM）技術，美國採用VSB調製方式。

從上面的敍述中可以看出，HDTV的發展將會面臨兩個主要問題：第一是多種體制並存的現象，第二是從模擬電視到HDTV的平穩過渡。而基於軟件無線電技術的HDTV方案可以很好地解決HDTV發展所面臨的問題。

數字電視廣播系統廣播和接收的基本結構由以下3個子系統構成。

（1）信源編碼和壓縮子系統。該子系統通過模數轉換器（ADC）接收模擬視頻和音頻信號並將其轉換成數字比特流，然後通過MPEG-2進行壓縮，並加入控制和輔助數據。

（2）服務複用和傳遞子系統。該子系統將視頻和音頻及輔助數據流聯合構成分組，並加上標記，分組構成單個數據流，採用MPEG-2傳遞系統語法控制這些複用任務。

（3）傳輸子系統。它包括對複用數據流的信道編碼和調製。

軟件無線電在數字電視廣播系統中的應用主要涉及數字電視廣播系統中的傳輸子系統。

軟件無線電的基本思想是以一個通用、標準、模塊化的硬件平台為依託，通過軟件編程來實現無線電台的各種功能，從基於硬件、面向用途的單一電台設計方法中解放出來，把儘可能多的通信功能用軟件實現，這樣通信新系統、新產品的開發將逐步轉到軟件上來。

圖1所示的是數字電視調製器USB卡的實物圖。它有基於Windows2000/XP及Linux的軟件開發包，支持可編程射頻輸出電平（0.1dB步進），支持的調製方式包括：DVB-T/DVB-H、ATSC8VSB、QAM、DVB-S/DVB-S2、T-DMB、ISDB-T、SBTVD-T和DTMB等。

基於軟件無線電的原理，可以搭建一個數字電視廣播系統的框圖（如圖2所示）。圖中的通用調製器完成信號變頻前的信道編碼、信號調製等功能。

圖1數字電視解調器USB卡

圖2軟件無線電數字電視發射端原理框圖

這種基於軟件無線電的數字電視廣播系統將系統的主要功能用軟件實現，可以適用於不同的傳輸媒介（如無線、有線電纜和衞星數字電視）、產生不同制式的數字電視信號、進行不同碼率的編碼，而且具有很強的系統升級能力。當新的信號處理方式（如新的編碼方式、調製方式等）出現時，只需加載新的軟件就能實現新制式的數字電視廣播，不僅降低了投資，而且可縮短產品研製開發的週期。

在生產數字電視接收設備（包括數字電視機和數字電視機頂盒）時，應考慮到接收多種制式的問題，這對於提高數字電視覆蓋範圍和降低用户收視成本具有非常重要的意義。依據基於軟件無線電技術的數字電視廣播系統發射端的原理框圖，同樣可以構思出基於軟件無線電技術的數字電視接收系統的原理框圖（如圖3所示）。該系統可以通過加載的不同軟件接收不同傳輸方式的數字電視。

圖3軟件無線電數字電視接收端原理框圖

實現基於軟件無線電技術的數字電視廣播系統的主要困難是要求低成本，如果成本太高則會成為限制其發展的瓶頸。相信隨着微電子技術的發展，這種軟件化的數字電視將會有很好的發展前途。

軟件無線電可以很好地解決數字電視中多體制並存，以及從現有模擬電視到HDTV平滑過渡的兩大難題，可為數字電視廣播系統的發展提供強大的動力。