秦朝輝

【摘要】數(shù)字電視傳輸技術(shù)是數(shù)字技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，代表了一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展的水平。本文介紹了數(shù)字電視傳輸技術(shù)以及常見的幾種數(shù)字電視傳輸技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景，指明了數(shù)字電視傳輸技術(shù)未來發(fā)展方向，提出了數(shù)字電視傳輸技術(shù)應(yīng)當(dāng)緊跟時(shí)代潮流發(fā)展的結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電視;傳輸技術(shù);衛(wèi)星電視

中圖分類號(hào)：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.03.006

數(shù)字電視傳輸技術(shù)所涉及的技術(shù)包括三個(gè)方面，第一是現(xiàn)代通信技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和微電子技術(shù)。所以綜合來看，數(shù)字電視傳輸技術(shù)的發(fā)展水平是由這三項(xiàng)技術(shù)決定的，如果這三項(xiàng)技術(shù)中有一項(xiàng)技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)，那整個(gè)數(shù)字電視傳輸技術(shù)就實(shí)現(xiàn)不了。

1. 數(shù)字電視傳輸技術(shù)概述

數(shù)字電視是一個(gè)相對(duì)的概念，是相對(duì)于模擬電視而言的。相對(duì)于模擬電視來說，它的集中優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：第一，具有更高的頻譜利用率。它的高頻譜利用率是依靠單頻網(wǎng)SFN技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。SFN技術(shù)集結(jié)多種先進(jìn)技術(shù)于一身，可以有效靈活的解決廣播的覆蓋問題，更能解決數(shù)字電視地面廣播的“峭壁效應(yīng)”;第二，超強(qiáng)的抗干擾能力，正是這種能力極大提高了電視節(jié)目傳輸?shù)目煽啃?第三，從技術(shù)層面說的，具有更高的有效性，就是說要覆蓋同樣的范圍，數(shù)字電視的發(fā)射功率相比模擬電視要小一個(gè)數(shù)量級(jí)。第四，數(shù)字電視傳輸技術(shù)具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性、可分級(jí)性和操作性。這樣設(shè)計(jì)的目的就是為了實(shí)現(xiàn)各類通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，這一點(diǎn)是有長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)的，是為了國(guó)家未來信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。中國(guó)社會(huì)所處的發(fā)展階段，有一個(gè)大的背景是三網(wǎng)的融合。在這個(gè)發(fā)展環(huán)境下，不僅有利于電視新業(yè)務(wù)的開展，也可以促進(jìn)廣電新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。為了實(shí)現(xiàn)電視新業(yè)務(wù)的發(fā)展，促進(jìn)數(shù)字技術(shù)和主流媒體建設(shè)，國(guó)家財(cái)政給予很大的財(cái)政支持。在全國(guó)實(shí)行數(shù)字電視的覆蓋，并全面關(guān)停模擬電視網(wǎng)絡(luò)。

但是不得不承認(rèn)的是，這種數(shù)字電視系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)復(fù)雜的工程，從節(jié)目制作到信號(hào)的傳輸方式，這些都涉及新技術(shù)、新設(shè)備的使用。當(dāng)然還包括了相應(yīng)的接收設(shè)備，顯示設(shè)備，這些在數(shù)字化的過程中要實(shí)現(xiàn)更新?lián)Q代。同時(shí)從電視臺(tái)到終端用戶設(shè)備的全部改造和替換，所以從這些設(shè)備和技術(shù)方面說，這就是一個(gè)規(guī)模巨大的系統(tǒng)工程，發(fā)達(dá)國(guó)家在實(shí)現(xiàn)這一數(shù)字化改造過程中，用了很長(zhǎng)的時(shí)間，同時(shí)也付出了很大的代價(jià)，不僅僅是經(jīng)濟(jì)成本和人力成本，這是以他們網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展為基礎(chǔ)，為他們電視產(chǎn)業(yè)搶占了商機(jī)，提供了全球市場(chǎng)。但是他們制定的各種標(biāo)準(zhǔn)，都是出于他們自身的發(fā)展目的。

從技術(shù)角度來說，標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視的信源編碼標(biāo)準(zhǔn)基本采用的都是MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)，但是隨著電視清晰度的提高，高清及超高清電視多采用H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)，更高效的標(biāo)準(zhǔn)是H.265，這是一種效率更高的標(biāo)準(zhǔn)，目前在很多國(guó)家已經(jīng)普遍推廣。按照信號(hào)的傳輸方式，人們將數(shù)字電視傳輸技術(shù)分為三種：第一種就是地面?zhèn)鬏敂?shù)字電視;第二種是衛(wèi)星傳輸數(shù)字電視;第三種是有線傳輸數(shù)字電視。本文用地面?zhèn)鬏敂?shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)為例。眾所周知，數(shù)字電視的三種標(biāo)準(zhǔn)之間最明顯的區(qū)別就是信道編碼與調(diào)制技術(shù)的不同，在這個(gè)方面，美國(guó)、歐洲國(guó)家、日本都各不相同。中國(guó)發(fā)展了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的信源編碼標(biāo)準(zhǔn)-AVS。從整個(gè)全球范圍來分析，廣電頻譜的利用率較低，解決這一問題的辦法就是研究新的數(shù)字通信理論，開發(fā)出高頻譜利用率的傳輸技術(shù)。

2. 目前常見的數(shù)字電視傳輸技術(shù)

2.1 有線數(shù)字電視

從全球數(shù)有線數(shù)字電視的發(fā)展來看，歐洲的DVB-C代表的一些數(shù)字電視在技術(shù)方面已經(jīng)較為成熟。DVB組織為了更好的使用這種技術(shù)的發(fā)展，更新了新的標(biāo)準(zhǔn)，也就是我們現(xiàn)在看到了DVB-C2，它在原來的基礎(chǔ)上增加了有限網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娜萘浚⑶疫@種容量，促進(jìn)了新業(yè)務(wù)模式的開展，同時(shí)也提供了很多根據(jù)不同服務(wù)需求定制的模式和選項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)表明，它在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上，時(shí)下了頻譜率的30%提升，在模擬電視關(guān)閉以后，HFC網(wǎng)在優(yōu)化后它的下行容量增加了60%以上，據(jù)有關(guān)專家的分析，這種技術(shù)可以滿足下個(gè)十年有線電視發(fā)展需求。

2.2 衛(wèi)星數(shù)字電視

衛(wèi)星數(shù)字電視有很強(qiáng)的應(yīng)用地域劃分，在農(nóng)村或者地形復(fù)雜的偏遠(yuǎn)地區(qū)，利用衛(wèi)星傳輸?shù)母吒采w率可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視信號(hào)的有效傳輸，不僅可以降低成本，同時(shí)也能增強(qiáng)傳輸?shù)馁|(zhì)量，如果要追溯這種技術(shù)，就要回到1994年，那個(gè)時(shí)候，DVB-S的業(yè)務(wù)發(fā)展明顯不能滿足需求，所以在2004年推出了新的技術(shù)，也就是DVB-S2。它在傳輸性能和業(yè)務(wù)支撐能力方面提高了很多，正在向著全球市場(chǎng)進(jìn)軍。從目前發(fā)展情況來看，全球最大的直播衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商技術(shù)平臺(tái)擁有上千萬的用戶，這些衛(wèi)星數(shù)字電視提供了100多套高清節(jié)目。根據(jù)中國(guó)的國(guó)情，使用衛(wèi)星數(shù)字電視對(duì)邊遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行覆蓋必然是一種大勢(shì)。我國(guó)利用自主標(biāo)準(zhǔn)ABS-S傳輸?shù)闹辈バ恰按宕逋ā惫こ虒?shí)現(xiàn)了對(duì)新疆、西藏等邊遠(yuǎn)地區(qū)實(shí)現(xiàn)了電視信號(hào)覆蓋，很好解決了農(nóng)牧民看電視的問題。

2.3 地面數(shù)字電視

地面?zhèn)鬏斂梢杂行У慕鉀Q農(nóng)村電視信號(hào)覆蓋問題。從現(xiàn)實(shí)情況來看，農(nóng)村的人口相對(duì)較少，利用地面?zhèn)鬏?，可以很好的解決這個(gè)問題。地面的數(shù)字電視目前的受眾是很多的。地面的廣播信道有一個(gè)缺點(diǎn)就是有長(zhǎng)達(dá)幾十微秒的多徑延遲、信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)的變化范圍很大、單頻網(wǎng)干擾等?；谶@些原因，地面的傳輸成為難度最大的一種傳輸方式，這樣的信道條件下，接收機(jī)的設(shè)計(jì)就相對(duì)困難。世界上目前有四種支持地面?zhèn)鬏數(shù)募夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)。歐洲的DVB-T、我國(guó)的DTMB、美國(guó)的ATSC以及日本的ISDB-T，這是目前地面?zhèn)鬏敿夹g(shù)領(lǐng)先的四個(gè)可利用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。但是信息技術(shù)的發(fā)展是與時(shí)俱進(jìn)的，目前全球發(fā)展的目光都聚集在3D電視技術(shù)和超高清電視技術(shù)層面，而要實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)，它的傳輸方式必然要在技術(shù)上和設(shè)備上進(jìn)行革新。DVB組織在2008年推出了二代標(biāo)準(zhǔn)DVB-T2，這種標(biāo)準(zhǔn)支持固定接受和便攜移動(dòng)接受，這是最先進(jìn)行革新的技術(shù)，說明歐洲國(guó)家在數(shù)字電視方面是領(lǐng)先國(guó)際水平的。尤其是在地面數(shù)字電視方面。目前很多國(guó)家雖然展開了一系列的追逐比賽，但是它的專利費(fèi)用是很多國(guó)家難以接受的。所以DVB-T是目前最佳的解決問題方案。

3. 數(shù)字電視的發(fā)展前景

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是沒有終點(diǎn)的，無論是高清晰度數(shù)字電視還是3D電影都不能給觀眾最好的視覺體驗(yàn)，其中6電影技術(shù)的缺點(diǎn)是需要觀眾佩戴眼鏡，眼鏡是公用，并且長(zhǎng)時(shí)間佩戴對(duì)眼睛也有損害。3D電視的觀看可以采用裸眼，但是這對(duì)技術(shù)有極高的要求。不管是哪種路線技術(shù)，其中的傳輸能力都需要擴(kuò)展。下文為了更好的發(fā)展電視行業(yè)從兩種技術(shù)進(jìn)行論述，打開未來更好的發(fā)展前景。

3.1 MIMO技術(shù)的探索

數(shù)字電視的發(fā)展具有很強(qiáng)的技術(shù)性，在世界范圍內(nèi)要實(shí)現(xiàn)技術(shù)的領(lǐng)先是比較困難的。在世界范圍中，廣電頻譜的利用率相對(duì)于通信行業(yè)來說還是相對(duì)較低的，就是技術(shù)領(lǐng)先的美國(guó)也同樣面臨這樣的問題。在美國(guó)，廣電產(chǎn)業(yè)正在面臨頻譜被收回的可能，這是技術(shù)層面提出的新挑戰(zhàn)，要迎接這一挑戰(zhàn)，就需要充分利用數(shù)字通信的最新技術(shù)，進(jìn)而提高頻譜利用率，這是一條唯一可行的路線，再?zèng)]有其他途徑。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，有幾個(gè)可行的方法，第一就是采用MIMO技術(shù)，這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)的范圍比較小，主要是在無限局域網(wǎng)中。是5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。這是一種多天線技術(shù)，它除了增加一定的傳輸容量以外，還可以擴(kuò)大覆蓋面積，同時(shí)也提升了抗干擾能力。

3.2 高階調(diào)制技術(shù)的探索

這種技術(shù)在相同發(fā)射功率下，接收機(jī)的工作門限上升使得覆蓋范圍變小，有一個(gè)必須回答的問題就是提高頻譜效率的同時(shí)如何保證原有的覆蓋，很多人都知道，高階調(diào)制可以有效的提高頻譜效率。在采用單頻網(wǎng)增加覆蓋范圍的同時(shí)，同時(shí)也就引入了干擾因素，這對(duì)高階調(diào)制接收機(jī)技術(shù)來說又是一種挑戰(zhàn)。這是因?yàn)椴捎酶唠A調(diào)制技術(shù)的接收機(jī)性能受到嚴(yán)重影響，它對(duì)噪聲、干擾器件、具體的量化表現(xiàn)等都表現(xiàn)出極為敏感的狀態(tài)，這不僅影響了它的工作，也直接造成整個(gè)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)變得低效，造成資源浪費(fèi)。這個(gè)時(shí)候也就只能對(duì)接收技術(shù)進(jìn)行革新了。這還不是唯一的困境，還有一個(gè)困境就是高階調(diào)制對(duì)PAPR也異常敏感，這樣就會(huì)使得射頻器件的要求變得越來越高，不僅提高了可實(shí)現(xiàn)成本，也造成了技術(shù)上的一種鴻溝。在技術(shù)方面最近新研究的方法中，需要有一種數(shù)字信號(hào)處理的方法補(bǔ)償RF損傷。

4. 結(jié)束語

廣播電視數(shù)字化不只是為了給群眾帶來娛樂的方式，還是代表國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平發(fā)展，因?yàn)閺V播電視數(shù)字化和現(xiàn)代通信技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、微電子技術(shù)等都有緊密關(guān)系。綜合來看，上述的這些技術(shù)已經(jīng)取得了比較顯著的發(fā)展，并為電視事業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，但是技術(shù)的發(fā)展是沒有止境的，即使是超高清數(shù)字電視也不是電視技術(shù)發(fā)展的終點(diǎn)。但是對(duì)于技術(shù)的發(fā)展可以各執(zhí)己見，未來數(shù)字電視傳輸技術(shù)的發(fā)展有很多的可能性，也有很多的挑戰(zhàn)，需要在技術(shù)上不斷探索，不斷證實(shí)。

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