■ 山西廣播電視無線管理中心1125臺：張斌

數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)主要通過室內(nèi)外固定接收和移動接受兩種傳輸接收途徑，提供包括標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視業(yè)務(wù)、高清晰度電視業(yè)務(wù)、數(shù)字聲音廣播業(yè)務(wù)、多媒體廣播和數(shù)據(jù)服務(wù)業(yè)務(wù)等多項服務(wù)，這些服務(wù)給人們帶來了清晰的電視效果和廣播效果和更加多樣化的節(jié)目內(nèi)容，增加了收視率和收聽率，滿足了社會公眾多樣性需求、個性化的需求。

1.數(shù)字電視數(shù)字廣播關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)字電視廣播技術(shù)將視頻、文字、音頻等數(shù)據(jù)輸入到電路終端設(shè)備當(dāng)中，輸入的數(shù)據(jù)量在隨機化約束規(guī)則后，可以讓數(shù)據(jù)流形成最低分配形式，使其分配到前向糾錯編碼當(dāng)中。數(shù)據(jù)流經(jīng)過糾錯處理后，轉(zhuǎn)換為符號流，符號流通過數(shù)據(jù)比特映射轉(zhuǎn)換與基本數(shù)據(jù)塊完成交織處理后，被幀體數(shù)據(jù)處理器轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀與幀頭相互連接后形成信號幀，信號幀經(jīng)過基帶處理后被轉(zhuǎn)化為8MHz帶寬信號形式，最終完成數(shù)據(jù)碼向?qū)俚仉娨曅诺纻鬏斉c轉(zhuǎn)換的整個流程。在數(shù)據(jù)流被有效轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程中，涉及到多項關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)在信號傳輸過程中發(fā)揮著重要的作用，為信號傳輸?shù)恼_性、質(zhì)量和效率的保證打下良好基礎(chǔ)。

1.1 時域同步正交頻分復(fù)用技術(shù)

在信號傳遞的過程中，設(shè)備發(fā)射功率、信號接收終端的體積、多個信號接收、用戶的干擾等不利因素的影響會讓信號頻率出現(xiàn)衰落情況，信號的傳遞速度一旦減緩，就會影響數(shù)字電視廣播觀看人的正常體驗，包括畫面卡頓、畫面重復(fù)等。為了保證信號傳遞速度，降低干擾因素對信號頻率產(chǎn)生的不利影響，設(shè)計人員會采用OFDM時域同步正交頻分復(fù)用技術(shù)，這種多載波的信息傳遞方式能夠同時處理強功率的導(dǎo)頻和迭代算法的全頻率處理方式，有效加快信號捕捉設(shè)備的工作效率，讓信號捕獲與信號跟蹤效率更強，有效避免信道頻率存在的選擇性衰落的問題，保證了信號傳遞的質(zhì)量和速度，降低了周圍環(huán)境對信號傳播的不利影響，讓被分配到的頻帶資源能夠得到有效利用。

1.2 保護間隔PN填充技術(shù)

在數(shù)據(jù)流傳輸過程中，如果同步數(shù)據(jù)信號的輸入速率與讀出速率存在差異，則會出現(xiàn)在信號尚未到達的情況下就要讀出的情況，或是出現(xiàn)信號已經(jīng)到達但卻無法及時讀出的情況，類似的時延情況在正交頻分復(fù)用調(diào)制方式中普遍存在。為解決這一問題工作人員可以應(yīng)用PN填充技術(shù)，使用PN序列代替零保護間隔，對信號傳遞當(dāng)中的間隔進行填充和保護，完成對數(shù)據(jù)信號的輸入速度與讀出速率的調(diào)整，實現(xiàn)傳輸信號抗多徑的方法。

1.3 編碼與相位映射相結(jié)合糾錯技術(shù)

數(shù)字電視廣播技術(shù)由于信息傳遞距離較遠，信號傳遞范圍較大，信號傳遞的質(zhì)量要求較高，因此通常會采用高功率的信號傳輸設(shè)備。由于各個用戶的接收設(shè)備彼此之間存在一定距離，為保證信號接收效果數(shù)字電視廣播技術(shù)需要進行非線性的發(fā)射，這種大功率、非線性的信號發(fā)射方式致使相鄰信號頻道之間的干擾增強，頻道干擾的存在導(dǎo)致信號傳輸特性發(fā)生變化，信號在傳輸過程中的幅度和多徑的時延都發(fā)生了一定變化，致使信號傳輸速度和質(zhì)量下降。由于業(yè)務(wù)的特殊要求，因此大功率、非線性的信號傳遞方式不能進行改變，為保證信號傳輸質(zhì)量，研究人員使用編碼與相位映射結(jié)合在一起的糾錯技術(shù)來處理信號傳輸過程中出現(xiàn)的錯誤，改善系統(tǒng)信噪比門限，使信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性得到提升。

1.4 快速信道估計技術(shù)

數(shù)字電視廣播傳輸技術(shù)存在多變通道的特性，信道數(shù)據(jù)信息更迭交換時間較長，信道在數(shù)據(jù)信息識別、分離的過程中存在估計不足的情況，對信號接收性能造成了不良影響。為提高信號傳輸質(zhì)量，提高信道快速估計，研究人員可以應(yīng)用TDS-OTDM技術(shù)對數(shù)據(jù)信息進行估計，在信道估計的過程中這種快速針識別功能能夠快速識別和分離大量數(shù)據(jù)信息，保證信號接收與發(fā)送信號的時間相統(tǒng)一，實現(xiàn)絕對時間同步機制發(fā)送信號的控制功能。單頻網(wǎng)同步設(shè)備在發(fā)送信號的過程中為保證信號穩(wěn)定，提高信號接發(fā)穩(wěn)定性，可以利用幀識別功能構(gòu)建雙向互動系統(tǒng)的同步體系，在進行業(yè)務(wù)廣播、多媒體廣播和電視廣播的過程中實現(xiàn)數(shù)字電視廣播信號的高質(zhì)量傳輸。

2.數(shù)字電視廣播技術(shù)發(fā)展方向

數(shù)字電視廣播技術(shù)在實際應(yīng)用過程中應(yīng)保證信號傳輸質(zhì)量與現(xiàn)有模擬電視接收一樣穩(wěn)定，保證服務(wù)質(zhì)量。數(shù)字電視廣播觀眾可以通過使用接收模擬電視信號設(shè)施的方式穩(wěn)定的接收無線數(shù)字電視信號，在室內(nèi)環(huán)境中使用簡單、小型、低增益的室外天線接收到數(shù)字電視信號，保證數(shù)字電視廣播技術(shù)在較強和動態(tài)多徑的環(huán)境中也能穩(wěn)定運行。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，人們接收信息的渠道逐漸多樣化，數(shù)字電視不再是人們接收外界信息的唯一選擇，如何保證在規(guī)定的廣播頻道帶寬內(nèi)讓數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的內(nèi)容更加豐富，擴大提供的數(shù)據(jù)量是數(shù)字電視廣播技術(shù)發(fā)展過程中面臨的主要問題之一。為了盡可能豐富數(shù)字電視廣播技術(shù)能夠承載的業(yè)務(wù)量，保證數(shù)字電視廣播技術(shù)在未來能夠擁有廣闊的發(fā)展空間和多樣化的業(yè)務(wù)應(yīng)用方式，需要對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸容量進行擴展，不斷增加系統(tǒng)的載荷率，使其能夠有效提高系統(tǒng)的其他性能指標(biāo)。

在數(shù)字電視廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)確定過程中，信號傳輸接受系統(tǒng)需要做到便捷接收，根據(jù)不同場景需求提高信號接收系統(tǒng)的移動便利性，使其可以根據(jù)使用者的要求進行移動。目前許多家庭使用的數(shù)字電視廣播設(shè)備即屬于便攜接收的類型，即可以根據(jù)個人需求自行移動接收機，但在觀看時設(shè)備需要保持穩(wěn)定不動，只有滿足這類便攜性要求才能讓數(shù)字廣播電視技術(shù)更好的在個人以及家庭環(huán)境中得到普及和應(yīng)用。隨著社會的發(fā)展，便攜性智能設(shè)備的出現(xiàn)讓人們能夠根據(jù)自身需求快速登錄互聯(lián)網(wǎng)，在這種環(huán)境下數(shù)字電視廣播技術(shù)也需要抓住發(fā)展機遇，從便攜性入手，將數(shù)字電視廣播技術(shù)的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，使其更符合人們的便攜性需求，在一定運動速度下也能穩(wěn)定的接收數(shù)字電視廣播信號，為人們的長途旅行和出行提供便利。

同時，數(shù)字電視廣播技術(shù)應(yīng)具備較好的同頻和鄰頻干擾抗性，使其能夠在稀缺的頻段資源當(dāng)中獲得較大的頻段容量，并通過差轉(zhuǎn)廣播或同頻廣播等形式為覆蓋空洞區(qū)域提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

為進一步擴大服務(wù)范圍，幫助人們認識到數(shù)字電視廣播技術(shù)的優(yōu)勢，在設(shè)計數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的過程中除了要提高對頻譜的利用效率外，還需要根據(jù)不同地區(qū)、不同消費群體所處的環(huán)境推出不同價格的接收機，降低人們的采購使用成本，使其能夠在多種不同環(huán)境下正常運行，滿足人們的精神需求。

3.數(shù)字電視廣播數(shù)字信號傳輸標(biāo)準(zhǔn)

3.1 國外數(shù)字信號傳輸標(biāo)準(zhǔn)

影響數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)運行質(zhì)量的關(guān)鍵在于載波恢復(fù)、時鐘恢復(fù)和信道均衡等三項關(guān)鍵環(huán)節(jié)的處理質(zhì)量。載波恢復(fù)是將信號接收設(shè)備當(dāng)中的數(shù)據(jù)流解調(diào)頻率和相位調(diào)整到與信號發(fā)送端的調(diào)制頻率和相位相一致的狀態(tài)，即數(shù)據(jù)解調(diào)頻率與相位的自適應(yīng)調(diào)整。時鐘恢復(fù)主要指將信號接收設(shè)備中自帶的系統(tǒng)時鐘的變化頻率和相位調(diào)整到與調(diào)制器系統(tǒng)時鐘的頻率和相位相一致，即系統(tǒng)時鐘與相位的自適應(yīng)調(diào)整。信道均衡主要指為補償信道失真造成的碼間干擾需要應(yīng)用的技術(shù)。

在數(shù)字信號傳輸技術(shù)發(fā)展過程中，不同國家為提高數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的載波恢復(fù)、時鐘恢復(fù)和信道均衡能力所應(yīng)用的技術(shù)、搭建方式、傳輸標(biāo)準(zhǔn)和研究思路都存在一定差異。

美國為保證載波恢復(fù)速度，在VSB系統(tǒng)當(dāng)中加入而0.3dB的導(dǎo)頻信號，以此來輔助載波恢復(fù)，為了提高系統(tǒng)同步率，加快時間恢復(fù)，在系統(tǒng)當(dāng)中加入了分段同步信號的功能，考慮到系統(tǒng)同步和信道均衡性能的提升，美國在搭建數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)的過程中額外在其中加入了511長度的兩電平場同步信號。此外在搭建系統(tǒng)的過程中還加入了一系列的強力內(nèi)部信道編碼糾錯保護措施，減低噪聲門限值，增加傳輸容量，使其功能性更強。

但使用這種方式搭建而成的數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)難以應(yīng)對強動態(tài)多徑困難，一旦在信號傳輸過程中出現(xiàn)臨近的強多徑變化，導(dǎo)頻信號就會受到影響，載波恢復(fù)較為困難。載波無法恢復(fù)會直接影響到信道均衡器的工作性能，這也導(dǎo)致數(shù)字電視信號傳輸系統(tǒng)在出現(xiàn)強多徑干擾和動態(tài)多徑干擾的環(huán)境下無法保證信號接收的穩(wěn)定性。

3.2 建立我國的數(shù)字廣播電視數(shù)字信號傳輸標(biāo)準(zhǔn)

3.2.1 結(jié)合具體國情確定我國數(shù)字信號傳輸標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展方向

中國的人口基數(shù)較大，消費市場較為廣闊，如果中國能夠借助廣闊的電視市場建立起自主研發(fā)的、擁有關(guān)鍵技術(shù)的和成熟的數(shù)字電視系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，帶動國家經(jīng)濟發(fā)展。

2007年8月1日，我國正式實施的地面數(shù)字電視傳輸國家標(biāo)準(zhǔn)為DTMB，使用的電視廣播頻道帶寬約為8MHz，這一標(biāo)準(zhǔn)與歐洲國家基本相同，與美、日存在一定差別，相互之間的可借鑒性較低。我國數(shù)字電視廣播技術(shù)與國外數(shù)字電視廣播技術(shù)相比傳輸標(biāo)準(zhǔn)、電視節(jié)目和各種業(yè)務(wù)形式上存在較大差異，我國復(fù)雜的地理環(huán)境和復(fù)雜的頻道頻譜分配和規(guī)劃情況，決定了單純的套用國外的廣播電視數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)的方式無法走通。因此必須要建立符合我國具體國情的數(shù)字電視廣播數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)。

在數(shù)字廣播電視數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)建立過程中，數(shù)字信號發(fā)送和接收設(shè)備需要強化自身移動便捷性，至少能夠支持固定接收和移動接收兩種工作模式，移動接收能夠在車輛運行速度限制內(nèi)做到聲音圖像準(zhǔn)確清晰，滿足人民群眾的生活娛樂需求。在數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)建立的過程中，研究人員需要認識到數(shù)字電視廣播信息傳遞的質(zhì)量和水平必須要保持穩(wěn)定，優(yōu)化用戶的使用體驗，為此必須要增強數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)對強多徑干擾和動態(tài)多徑干擾的抵抗力，使其即便面臨信號干擾也能夠保證信號傳遞速度和傳遞質(zhì)量。

在數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)設(shè)定過程中需要兼顧數(shù)字有線電視的運營和發(fā)展，盡可能在不額外增加經(jīng)濟成本的情況下實現(xiàn)彼此性能的兼容，充分滿足數(shù)字電視廣播和有線電纜廣播市場未來發(fā)展需求。在數(shù)字廣播電視技術(shù)發(fā)展過程中，結(jié)合各個地區(qū)的具體情況，將數(shù)字有線信號傳輸方式的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。例如部分地區(qū)小區(qū)設(shè)計不合理，內(nèi)部樓區(qū)的信號環(huán)境較差，周邊環(huán)境存在大功率信號干擾設(shè)備，嚴重影響數(shù)字信號接收質(zhì)量，接收到的數(shù)字電視信號質(zhì)量有限，穩(wěn)定性較差。針對這種情況在傳輸數(shù)字電視信號的過程中可以主要使用有線信號傳輸方式，保證電視信號的穩(wěn)定性。

3.2.2 引入條件接收系統(tǒng)

在數(shù)字信號系統(tǒng)發(fā)展過程中，為充分滿足人民群眾的精神需求，保持自研技術(shù)的經(jīng)濟優(yōu)勢，數(shù)字電視廣播信號傳輸系統(tǒng)當(dāng)中可以引入條件接收系統(tǒng)，即加密認證系統(tǒng)。廣播電視臺在播放影視節(jié)目的過程中可以利用條件接收系統(tǒng)對數(shù)據(jù)流進行加擾處理，控制信息的傳遞，讓用戶必須在輸入密碼或是在完成付費后才能收看相應(yīng)的電視節(jié)目。這種節(jié)目播放方式一方面可以將促進節(jié)目分級制度的落實，避免兒童和未成年人過早的了解到成年人的知識和思想，另一方面這種付費收看節(jié)目的方式也為電視臺帶來了更多的創(chuàng)收渠道，能夠有效提高影視節(jié)目的質(zhì)量水平。對于運營商來說，在數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)中添加條件接收系統(tǒng)，能夠強化運營商的用戶管理能力，提高利潤空間。通常情況下每個系統(tǒng)頻點可以傳輸10-15套MPEG-2節(jié)目，一個移動電視頻點可以傳輸3-8套MPEG-2節(jié)目，為此運營商可以充分利用廣播電視原有的媒體資源，在信號發(fā)射臺或是發(fā)射裝蓋上發(fā)射數(shù)字電視節(jié)目，保證基本節(jié)目透明傳輸?shù)耐瑫r增加加密節(jié)目和增值業(yè)務(wù)，通過有償觀看的方式實現(xiàn)盈利。

3.2.3 加大力度研發(fā)數(shù)字電視傳輸技術(shù)

我國的潛在消費群體較多，市場環(huán)境良好，具有相當(dāng)龐大的市場潛力，研發(fā)屬于自己的數(shù)字電視傳輸技術(shù)而非單純借用外國的先進技術(shù)，設(shè)計開發(fā)屬于我們國家的系統(tǒng)接收芯片的先進設(shè)計專利，能夠有效減少專利引進帶來的成本支出，降低數(shù)字電視的銷售價格，提高產(chǎn)品的市場競爭力。

在數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)建立過程中，應(yīng)明確覆蓋率高、范圍廣、速度快的接收目標(biāo)，為此需要開發(fā)出符合國情的幀結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，以滿足數(shù)字電視廣播傳輸單頻網(wǎng)的需求。這種幀結(jié)構(gòu)需要與時間保持同步，同時在傳輸過程中能夠做到同時間同頻段發(fā)送同一信號，這種信號發(fā)送方式能夠有效提高無線頻率資源的利用率，讓處于不同地理位置、不同自然環(huán)境的大范圍單頻網(wǎng)都能同時傳輸和接收到數(shù)據(jù)流信號。復(fù)用幀結(jié)構(gòu)技術(shù)能夠有效解決傳統(tǒng)信號傳輸過程中存在的低效質(zhì)差的問題，豐富數(shù)字電視廣播系統(tǒng)可支持的業(yè)務(wù)選項，在發(fā)展過程中充分結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)在視頻、數(shù)據(jù)、語音等交互應(yīng)用業(yè)務(wù)方面的優(yōu)勢，推動我國數(shù)字電視廣播技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

3.2.4 完善接收機處理機制

地面數(shù)字電視射頻信號井天線接收至高頻頭后輸出中頻信號，中頻信號在傳播過程中經(jīng)AGC完成自動增益控制后進行AD采樣，為保證采樣結(jié)果的準(zhǔn)確性，采樣數(shù)量至少需要保證處在2倍的中頻帶寬左右。在采樣信號經(jīng)過載波恢復(fù)以及定時恢復(fù)后，進入信號均衡器中完成信道補償和載波相位跟蹤，信號在均衡器當(dāng)中恢復(fù)完成后進行參考信息的識別以確定發(fā)送模式，如是多載波信號，則可以先行使用3780FFT對信號進行處理，再對信號進行轉(zhuǎn)錄；如果是單載波信號，則可以避免中間環(huán)節(jié)，直接對在均衡器中完成恢復(fù)的信號的進行信息處理，在處理完成后輸出TS流。

這種接收信號的方式抗噪聲干擾能力較強，外碼和內(nèi)碼相互組合構(gòu)成糾錯編碼器，編碼器同時連接著幀間時域卷積交織器和幀內(nèi)頻域交織器。時域卷積交織器有四種交織深度可以更好的支持在移動狀態(tài)下的信號數(shù)據(jù)流的傳輸與接收，同時能夠減小VHF頻帶內(nèi)脈沖噪聲的影響。頻域交織器在應(yīng)用過程中采用信道沖擊響應(yīng)算法，這種算法的優(yōu)勢在于受噪聲干擾的影響較小，算法復(fù)雜程度較低，估算結(jié)果的精度較好。

3.2.5 降低建網(wǎng)成本和運營成本

在數(shù)字廣播電視數(shù)字信號傳輸標(biāo)準(zhǔn)建立過程中，隨著用戶數(shù)量和服務(wù)內(nèi)容的增加，可用數(shù)據(jù)容量也在不斷下降，為了盡可能降低建網(wǎng)成本，加快信息傳遞速度，在模擬信號傳輸模式轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號傳輸模式后，業(yè)務(wù)提供者在新式數(shù)字信號傳輸標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中可以通過建設(shè)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的形式提供網(wǎng)絡(luò)容量，盡可能降低數(shù)據(jù)傳輸成本，讓各地居民都能以較低的成本了解到數(shù)字電視廣播傳遞出的信息，保證信息傳遞速度和質(zhì)量的同時做好成本控制。

4.結(jié)束語

綜上所述，在數(shù)字電視廣播技術(shù)和傳輸標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展過程中，為了能夠更好地在當(dāng)前地面廣播多通道條件下建立起穩(wěn)定的大數(shù)據(jù)容量傳輸數(shù)字電視系統(tǒng)，需要加強對先進數(shù)字電視廣播技術(shù)的應(yīng)用，運用正交皮粉復(fù)用技術(shù)等一系列先進技術(shù)解決數(shù)據(jù)接收過程中存在的困難，優(yōu)化用戶體驗，推動實現(xiàn)我國電視廣播技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。