数字视频广播

定义

数字视频广播(英文名 Digital Video Broadcasting，缩写 DVB)指的是一整套面向数字电视、音频与数据业务传输的国际开放标准，由数字视频广播项目这一产业联盟负责起草^[2][1]。这些规范在内容上覆盖物理层传输、服务信息、条件接收、交互通道与数据广播等多个层次，构成一个相互衔接的标准体系^[3][1]。项目本身并不直接发布正式标准，其成果多交由欧洲电信标准协会(ETSI)等机构审定后成为具有编号的规范文件^[1]。

标准族的主体部分按传输信道区分为几个分支：面向卫星链路的 DVB-S、面向有线电视网的 DVB-C、面向地面广播的 DVB-T，此外还有针对手持终端与数据业务的专门规范^[4]。各分支的差异主要来自信道条件，因而在调制方式与纠错方案上作出不同取舍^[5]。

原理

在信源一侧，视音频信号先经 MPEG-2 或后续编码方案压缩，按固定长度打包成传输流，多路节目再进行复用；随后进入信道编码与调制环节，最后送上卫星、电缆或地面发射台^[4][6]。接收端执行相反过程，即解调、解复用、纠错解码与解压缩^[2]。

调制方式随信道不同而分化：卫星链路多采用四相相移键控(QPSK)，有线网络采用正交振幅调制(QAM)，地面广播则使用编码正交频分复用(COFDM)，以大量子载波分散信号能量来抵抗多径与同频干扰^[5][2]。地面系统还允许在同一射频上组网，多个发射机以相同频率同步工作，形成单频网^[7]。

第二代标准对信道编码作了替换，以低密度奇偶校验码(LDPC)配合 BCH 码取代原先的卷积码与里德-所罗门码，并把调制阶数提高到 256QAM，从而在同等带宽内获得更大承载能力^[8][9]。其容量关系可粗略表示为 $C \approx B \log_2 M \cdot R_c$，其中 $B$ 为信道带宽、$M$ 为调制阶数、$R_c$ 为编码率。

发展历程

数字电视的家庭广播在 1990 年前后仍被认为成本过高，1991 年欧洲的广播机构与消费电子厂商开始商讨建立统一的推进平台，这一平台即欧洲启动组^[10]。1993 年 9 月，谅解备忘录由各方签署，启动组随即改名为数字视频广播项目，成立初期有 80 家成员，到 1994 年 9 月增至 147 家，涵盖广播机构、制造商、网络运营方与监管机构^[11][12]。

分支标准随后陆续定型：卫星系统 DVB-S 于 1993 年底获批，有线系统 DVB-C 于 1994 年 3 月获批，地面系统 DVB-T 于 1995 年 12 月获批并于 1997 年正式发布^[11][10]。1995 年春季，法国的付费电视运营商推出了欧洲首批 DVB 广播服务；1998 年瑞典与英国开始 DVB-T 播出，2003 年柏林完成欧洲首次模拟信号关断^[10]。

针对手持终端的 DVB-H 规范于 2004 年 11 月获欧洲电信标准协会通过，编号为 EN 302 304^[13][14]。第二代体系在 2000 年代中后期展开：DVB-S2 于 2003 年 6 月获批，DVB-T2 的规范 2008 年以蓝皮书形式公布、2009 年 9 月由欧洲电信标准协会发布为 EN 302 755，DVB-C2 与 DVB-S2X 也在随后几年相继获批^[15][9]。随着业务向互联网迁移，项目又陆续推出面向网络分发的 DVB-DASH、DVB-AVC 与 DVB-I 等规范^[16]。

应用

卫星与有线是 DVB 应用最成熟的两个领域。全球多数卫星直播与有线电视网络采用 DVB-S、DVB-S2 或 DVB-C 传节目，中国大陆的有线网络普遍使用 DVB-C 制式，卫星频道则多以 DVB-S 或 DVB-S2 传送^[5]。在欧洲本土以及澳大利亚、南非、印度等地，地面 DVB-T 与 DVB-T2 网络已大规模铺开^[5]。

除电视节目外，标准族还定义了数据广播与交互通道，可用于软件下载、节目指南、投票答题等业务，卫星回传通道则规定了 Ku、Ka 等波段的反向链路^[5][17]。面向移动接收的 DVB-H 采用时间切片与多协议封装前向纠错，用以降低手持设备的功耗并改善移动信道下的接收质量^[13]。

局限

DVB 是一族广播传输规范，本身并非全球统一制式。北美地面电视采用 ATSC，日本及部分拉美国家采用 ISDB，中国则采用具有自主知识产权的 DTMB 地面标准，中国大陆有线仍用 DVB-C、卫星多用 DVB-S 系列，形成混合格局^[5][18]。标准族内部也存在代际兼容问题：DVB-T2 的接收机可以接收 DVB-T 信号，但旧式 DVB-T 机顶盒无法解出 T2 信号，升级往往意味着更换终端^[19]。

第一代地面系统的频谱效率与抗干扰余量有限，DVB-T 以约 8% 的载波作为散布导频，还要占用循环前缀作保护间隔，这部分开销无法用于承载节目^[18][9]。移动接收方面，DVB-H 需要额外硬件与天线，且受制于频率划分与网络改造，商业推广并不顺利；广播式单向传输在点播与个性化服务上也无法与双向宽带网络相比^[20][21]。此外，标准化的只是传输与信令，节目内容保护、接收机实现等仍由条件接收系统与厂商各自解决^[17]。

参见

• DVB-T2 —— 第二代地面数字电视传输标准，是本词条标准族中容量效率较高的一支。

• DVB-S2 —— 面向卫星链路的第二代传输标准，与地面标准共享 LDPC 纠错方案。

• DVB-H —— 面向手持终端的移动接收规范，由地面标准扩展而来。

• DTMB —— 中国自主制定的地面数字电视标准，与 DVB 地面分支并存。

• ATSC —— 北美采用的地面数字电视标准，是本标准族的主要竞争体系。

• 欧洲电信标准协会 —— 承担 DVB 规范审定与编号发布工作的标准组织。