【摘要】為充分發(fā)揮地面數(shù)字廣播電視技術(shù)的優(yōu)勢，推動(dòng)廣電媒體數(shù)字化轉(zhuǎn)型，本文對(duì)地面數(shù)字廣播電視技術(shù)優(yōu)勢進(jìn)行了系統(tǒng)研究，闡述了地面數(shù)字廣播電視技術(shù)的基本原理和關(guān)鍵技術(shù)，分析了其在頻譜利用、傳輸質(zhì)量、多業(yè)務(wù)融合等方面帶來的能力提升，為行業(yè)發(fā)展提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】地面數(shù)字廣播電視；頻譜利用；傳輸質(zhì)量；優(yōu)勢與應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.12.001

黨的十九屆五中全會(huì)明確提出，要加快媒體深度融合，實(shí)施智慧廣電固邊工程和廣電系列衛(wèi)星工程，完善應(yīng)急廣播體系。2021年7月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)廣播電視和網(wǎng)絡(luò)視聽產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見》，要求加快新一代信息技術(shù)在廣播電視和網(wǎng)絡(luò)視聽領(lǐng)域應(yīng)用，推動(dòng)廣播電視和網(wǎng)絡(luò)視聽業(yè)務(wù)融合創(chuàng)新，加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。地面數(shù)字廣播電視作為廣電領(lǐng)域的關(guān)鍵共性技術(shù)，在提升廣播電視綜合覆蓋能力、促進(jìn)媒體深度融合方面具有重要價(jià)值和廣闊前景，對(duì)于指導(dǎo)廣電行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型具有重要意義。因此，本文針對(duì)地面數(shù)字廣播電視技術(shù)的優(yōu)勢和在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究。

1. 地面數(shù)字廣播電視技術(shù)的優(yōu)勢

1.1 傳輸效率高，頻譜利用率高

與傳統(tǒng)的模擬廣播電視技術(shù)相比，地面數(shù)字廣播電視技術(shù)具有傳輸效率高、頻譜利用率高的顯著優(yōu)勢。數(shù)字信號(hào)的傳輸容量遠(yuǎn)高于模擬信號(hào)，在相同的頻寬下，數(shù)字廣播電視可以傳輸更多的節(jié)目和數(shù)據(jù)信息。以DTMB（Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting）標(biāo)準(zhǔn)為例，在一個(gè)8 MHz的頻率帶寬內(nèi)，DTMB可以傳輸高達(dá)34 Mbps的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于同時(shí)傳輸10～12個(gè)標(biāo)清電視節(jié)目或者3～4個(gè)高清電視節(jié)目。此外，數(shù)字廣播電視采用先進(jìn)的信號(hào)壓縮編碼技術(shù)，如MPEG-2、MPEG-4、H.264等，可將音視頻信號(hào)高效壓縮，在保證一定畫質(zhì)的前提下大幅降低傳輸帶寬，從而在有限的頻譜資源內(nèi)容納更多的節(jié)目和業(yè)務(wù)。數(shù)字技術(shù)還支持單頻網(wǎng)（SFN）覆蓋，通過在相鄰區(qū)域內(nèi)使用相同頻率傳輸信號(hào)，可顯著提高頻譜使用效率，減少對(duì)頻率資源的占用。中國地面數(shù)字電視覆蓋網(wǎng)采用DTMB標(biāo)準(zhǔn)和SFN組網(wǎng)，頻率利用效率比模擬電視提高10倍以上。

1.2 抗干擾能力強(qiáng)，傳輸質(zhì)量高

地面數(shù)字廣播電視技術(shù)采用先進(jìn)的信號(hào)調(diào)制和信道編碼技術(shù)，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能夠在惡劣的信道環(huán)境下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高質(zhì)量的信號(hào)傳輸。數(shù)字調(diào)制技術(shù)（如QPSK、QAM等）利用相位和振幅的變化來攜帶數(shù)字信息，通過提高信號(hào)的功率密度和頻譜效率，增強(qiáng)了信號(hào)抗噪聲和抗衰落的能力。信道編碼技術(shù)（如LDPC、BCH等）在數(shù)據(jù)傳輸前引入冗余比特，通過糾錯(cuò)和檢錯(cuò)算法恢復(fù)出錯(cuò)信息，大幅降低了信號(hào)的誤碼率。以DTMB為例，其采用OFDM調(diào)制方式，通過大量正交子載波并行傳輸數(shù)據(jù)，具有很強(qiáng)的抗多徑衰落和頻率選擇性干擾的特性；同時(shí)采用低密度奇偶校驗(yàn)碼（LDPC）和BCH級(jí)聯(lián)信道編碼方案，可獲得接近香農(nóng)極限的糾錯(cuò)性能。數(shù)字電視的畫質(zhì)評(píng)分普遍在4分以上（滿分5分），而模擬電視的畫質(zhì)評(píng)分多在3分左右。數(shù)字廣播電視強(qiáng)大的抗干擾能力，保證了惡劣信道環(huán)境下的穩(wěn)定覆蓋和高質(zhì)量回放，顯著改善了用戶的收視體驗(yàn)。

1.3 支持多業(yè)務(wù)融合，發(fā)展?jié)摿Υ?/p>

地面數(shù)字廣播電視技術(shù)為多業(yè)務(wù)融合提供了廣闊的平臺(tái)，具有巨大的應(yīng)用拓展空間和發(fā)展?jié)摿?。?shù)字技術(shù)打破了傳統(tǒng)廣播電視單向傳輸?shù)氖`，不僅支持傳統(tǒng)的音視頻節(jié)目，還可提供豐富的數(shù)據(jù)廣播、交互電視等新業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)廣播可以傳送與節(jié)目內(nèi)容相關(guān)的文字、圖片、網(wǎng)頁等信息，擴(kuò)展了電視節(jié)目的信息量和服務(wù)內(nèi)容；交互電視支持用戶通過遙控器、智能終端等與播出內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，提供點(diǎn)播、投票、游戲、購物等個(gè)性化服務(wù)。地面數(shù)字廣播電視網(wǎng)絡(luò)還可與互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等其他網(wǎng)絡(luò)融合，實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)、跨屏幕、跨終端的一體化服務(wù)。數(shù)字電視終端可通過內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)接口接入互聯(lián)網(wǎng)，支持在線視頻、社交媒體等互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)；搭載DTMB和LTE、5G等移動(dòng)通信芯片的融合終端，可實(shí)現(xiàn)廣播電視與移動(dòng)通信的無縫銜接，為用戶提供隨時(shí)隨地的收視體驗(yàn)?；ヂ?lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的引入，豐富了數(shù)字電視的業(yè)態(tài)和內(nèi)涵，延伸了產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈，為廣播電視注入了新的活力[1]。

2. 地面電視數(shù)字技術(shù)在廣播電視中的應(yīng)用策略

2.1 選擇合理的發(fā)射天線

發(fā)射天線是實(shí)現(xiàn)地面數(shù)字電視廣播傳輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備，選擇合理的發(fā)射天線是保證廣播電視信號(hào)穩(wěn)定覆蓋的重要策略。首先需要根據(jù)目標(biāo)覆蓋區(qū)域的地理環(huán)境和地形特征，選擇合適的天線增益和方向性。在覆蓋范圍廣闊、地形復(fù)雜的區(qū)域，建議采用高增益定向天線。這種天線輻射功率大、主瓣能量集中、覆蓋距離遠(yuǎn)，能夠很好地克服山地環(huán)境對(duì)電波傳播的阻擋和衰減，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定覆蓋。同時(shí)，智能天線也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，它通過波束賦形技術(shù)，可以自適應(yīng)調(diào)整輻射方向，將能量聚焦在目標(biāo)區(qū)域，避免能量浪費(fèi)，提高覆蓋效率。其次，發(fā)射天線的極化方式也需要結(jié)合目標(biāo)區(qū)域的實(shí)際情況加以選擇。對(duì)于開闊平坦的環(huán)境，可采用水平極化天線，接收端天線無需精確對(duì)準(zhǔn)發(fā)射天線即可接收信號(hào)[2]。而對(duì)于城市和山區(qū)等復(fù)雜環(huán)境，建議選擇垂直極化天線，它具有更強(qiáng)的抗多徑干擾能力，能夠有效克服高樓大廈對(duì)電波傳播的阻擋。此外，發(fā)射天線的頻率范圍和功率容量也需要匹配數(shù)字電視的傳輸標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)務(wù)需求。以我國DTMB標(biāo)準(zhǔn)為例，其工作頻段為470～806 MHz的UHF頻段，單載波發(fā)射功率一般不超過10 kW。因此，應(yīng)選擇與之相匹配的天線，避免超出頻率和功率范圍而引發(fā)諧振、駐波等問題，從而保證信號(hào)的傳輸效率和質(zhì)量。

2.2 選擇科學(xué)的發(fā)射地址

選擇科學(xué)合理的發(fā)射地址是保證地面數(shù)字電視信號(hào)高質(zhì)量覆蓋的關(guān)鍵策略。發(fā)射地址的選擇需要全面考慮多方面因素，并進(jìn)行專業(yè)的規(guī)劃和測算。

首先，需要綜合目標(biāo)覆蓋區(qū)域的地形地貌和人口分布情況，確定發(fā)射臺(tái)址的最佳位置。一般而言，應(yīng)選擇在較高的山頂或高地上建設(shè)發(fā)射站，以獲得更大的無阻擋視距，從而擴(kuò)大覆蓋范圍。同時(shí)，還需要考慮發(fā)射地址周邊是否有高大建筑物或地形遮擋，以避免產(chǎn)生視距死角和盲區(qū)。對(duì)于人口密集的城市地區(qū)，可以適當(dāng)增加發(fā)射點(diǎn)的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)覆蓋，消除盲區(qū)。其次，發(fā)射地址的選擇還需要結(jié)合電磁環(huán)境進(jìn)行規(guī)劃。發(fā)射站所在地不應(yīng)受到來自其他無線電發(fā)射源的干擾，也不應(yīng)對(duì)周邊的其他通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。因此，需要對(duì)目標(biāo)區(qū)域的頻率使用情況進(jìn)行全面測繪，選擇合適的頻段，并根據(jù)發(fā)射功率、天線方向等參數(shù)，評(píng)估對(duì)周邊環(huán)境的影響，確保發(fā)射站的電磁輻射滿足國家標(biāo)準(zhǔn)[3]。此外，發(fā)射臺(tái)址的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也不容忽視。在選擇場地時(shí)，需要全面考慮場地的大小、地形條件、交通便利程度和電力供應(yīng)能力等因素，以滿足發(fā)射設(shè)備和各種輔助系統(tǒng)的安裝調(diào)試和穩(wěn)定運(yùn)行的需求。同時(shí)，還應(yīng)充分重視發(fā)射站的抗災(zāi)能力建設(shè)，如加強(qiáng)防雷設(shè)施、優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)、完善排水系統(tǒng)等，提高發(fā)射站的整體防災(zāi)抗災(zāi)水平，確保發(fā)射系統(tǒng)在各種惡劣天氣條件或突發(fā)自然災(zāi)害中都能夠持續(xù)可靠運(yùn)行，最大限度地減少災(zāi)害帶來的損失和影響。只有全面考慮并優(yōu)化發(fā)射臺(tái)址的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，才能為衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)提供堅(jiān)實(shí)可靠的保障。

2.3 選擇合理的接收系統(tǒng)安裝角度

選擇合理的接收系統(tǒng)安裝角度是確保地面數(shù)字電視信號(hào)良好接收的重要策略。接收天線的安裝角度直接影響接收信號(hào)的質(zhì)量和強(qiáng)度，因此需要根據(jù)發(fā)射臺(tái)址的位置、地形環(huán)境等因素進(jìn)行科學(xué)調(diào)整和優(yōu)化。

首先，需要準(zhǔn)確測量發(fā)射天線和接收天線之間的相對(duì)方位角。發(fā)射天線的主瓣方向決定了最大輻射能量的方位，因此接收天線應(yīng)盡可能對(duì)準(zhǔn)該方向，以獲得最強(qiáng)的信號(hào)。對(duì)于固定的發(fā)射天線，可以根據(jù)已知的方位角調(diào)整接收天線的朝向；對(duì)于可調(diào)式天線，則需要實(shí)時(shí)檢測主瓣方向，并動(dòng)態(tài)調(diào)整接收天線的角度。其次，還需要結(jié)合實(shí)際的地形環(huán)境，對(duì)接收天線的俯仰角進(jìn)行優(yōu)化。在平坦的開闊地帶，接收天線可以保持水平或略向上傾斜，以避免地面反射造成多徑衰落；而在山區(qū)地形，則需要根據(jù)發(fā)射臺(tái)址的相對(duì)高度，適當(dāng)調(diào)整俯仰角，以獲得最佳的視距條件。一些先進(jìn)的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)檢測最優(yōu)接收角度，并自動(dòng)調(diào)整天線朝向。此外，對(duì)于一些特殊的接收環(huán)境，如高層建筑、隧道等，還需要采取相應(yīng)的優(yōu)化措施。如在高樓頂部安裝共振接收系統(tǒng)，或在隧道內(nèi)部布設(shè)重復(fù)覆蓋設(shè)備，以消除因障礙物阻擋而產(chǎn)生的盲區(qū)[4]。同時(shí)，也可以通過調(diào)整接收天線的極化方式，來適應(yīng)不同的傳播環(huán)境。通過科學(xué)合理地選擇接收系統(tǒng)的安裝角度，最大限度地接收發(fā)射信號(hào)，降低多徑衰落、阻擋等因素帶來的信號(hào)衰減，從而確保地面數(shù)字電視信號(hào)在接收端的良好覆蓋質(zhì)量和穩(wěn)定性，為觀眾提供優(yōu)質(zhì)的視聽體驗(yàn)。

2.4 選擇合理的發(fā)射頻率

選擇合理的發(fā)射頻率是實(shí)現(xiàn)地面數(shù)字電視穩(wěn)定覆蓋的關(guān)鍵策略之一。發(fā)射頻率的選擇需要全面考慮頻率資源的分配、干擾環(huán)境、傳播特性等多方面因素，并進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃和測算。

首先，需要根據(jù)目標(biāo)覆蓋區(qū)域的頻率資源分配情況，選擇合適的頻段進(jìn)行數(shù)字電視的發(fā)射。不同頻率對(duì)應(yīng)不同的傳播特性，低頻段傳播距離更遠(yuǎn)，但容易受地形和建筑物的阻擋；高頻段則覆蓋半徑較小，但抗干擾能力更強(qiáng)。因此，需要結(jié)合覆蓋區(qū)域的地理環(huán)境、人口分布等合理安排頻率資源的使用，以獲得最佳的覆蓋效果。其次，發(fā)射頻率的選擇還需要充分考慮頻率干擾問題。相鄰頻率之間存在互串現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量下降。因此，應(yīng)對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行全面的頻率使用現(xiàn)狀調(diào)查，避開已被占用的頻點(diǎn)，選擇相對(duì)干凈的頻段[5]。對(duì)于一些難以完全避讓的干擾源，則需要通過發(fā)射功率控制、極化設(shè)置等方式，降低干擾的影響。此外，發(fā)射頻率的選擇還應(yīng)考慮其對(duì)不同傳輸環(huán)境的適應(yīng)性。城市和平原地區(qū)多采用高頻段，以獲得更大的頻率通用率；而山區(qū)和鄉(xiāng)村則傾向于采用中低頻段，利用低頻段的良好衰減特性來擴(kuò)大覆蓋范圍。一些特殊環(huán)境如隧道、室內(nèi)等，還需要專門的頻率規(guī)劃方案。

通過全面分析覆蓋區(qū)域的頻率資源、干擾環(huán)境和傳播特性，科學(xué)合理地選擇發(fā)射頻率，不僅可以提高頻率的利用效率，而且能夠最大限度地減少干擾影響，優(yōu)化覆蓋效果，從而為觀眾提供高質(zhì)量、無障礙的地面數(shù)字電視服務(wù)。

2.5 選擇科學(xué)的發(fā)射場強(qiáng)度

地面數(shù)字電視發(fā)射場強(qiáng)的選擇直接決定了覆蓋區(qū)域的大小和接收質(zhì)量。科學(xué)合理的發(fā)射場強(qiáng)需要在保證一定覆蓋半徑的同時(shí)，盡可能降低能耗和成本，減少對(duì)其他業(yè)務(wù)的干擾，實(shí)現(xiàn)頻譜資源的高效利用。

發(fā)射場強(qiáng)的選擇需要綜合考慮覆蓋模式、地形特點(diǎn)、人口密度等因素。根據(jù)ITU的建議，對(duì)于固定接收的地面數(shù)字電視廣播，發(fā)射場強(qiáng)需要滿足穩(wěn)定接收所需的最小場強(qiáng)值。例如，在UHF頻段，農(nóng)村區(qū)域的最小場強(qiáng)值為39 dBμV/m，城市區(qū)域?yàn)?4 dBμV/m。這些值是根據(jù)接收天線的高度、增益sITO7p/Ha2xTVR5x9XBCnQ==、噪聲系數(shù)等參數(shù)計(jì)算得出的，保證了接收信噪比滿足解調(diào)門限要求。在此基礎(chǔ)上，還需要考慮一定的鏈路余量，以抵消大氣和地形的衰落影響[6]。其次，發(fā)射場強(qiáng)的選擇還需要考慮與其他發(fā)射臺(tái)的互訪問題。在單頻網(wǎng)（SFN）覆蓋模式中，相鄰發(fā)射臺(tái)同時(shí)發(fā)射同步信號(hào)，如果各發(fā)射臺(tái)的發(fā)射場強(qiáng)和覆蓋半徑設(shè)置不當(dāng)，就可能產(chǎn)生互訪干擾，影響網(wǎng)絡(luò)的整體性能。因此，需要通過合理規(guī)劃和控制各發(fā)射臺(tái)的發(fā)射場強(qiáng)和覆蓋范圍，避免出現(xiàn)信號(hào)過強(qiáng)而導(dǎo)致的遠(yuǎn)距離干擾問題。通常采用分區(qū)設(shè)置發(fā)射場強(qiáng)的方法，即在SFN網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的邊緣地帶，適當(dāng)降低發(fā)射臺(tái)的發(fā)射場強(qiáng)，以減少互訪干擾出現(xiàn)的概率。同時(shí)，還可以通過優(yōu)化SFN網(wǎng)絡(luò)的同步時(shí)序、載波頻率等技術(shù)參數(shù)，進(jìn)一步降低互訪干擾的風(fēng)險(xiǎn)，提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量和頻譜利用效率。只有綜合考慮發(fā)射場強(qiáng)和互訪問題，并在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)中給予充分重視，才能構(gòu)建起高質(zhì)量、少干擾的SFN覆蓋網(wǎng)絡(luò)。

3. 結(jié)束語

地面數(shù)字廣播電視技術(shù)是廣電行業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的重要基石。未來，廣電行業(yè)要立足自身優(yōu)勢，把握信息革命和產(chǎn)業(yè)變革趨勢，加強(qiáng)地面數(shù)字廣播電視關(guān)鍵技術(shù)和核心標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)，推動(dòng)廣電5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)?；渴?，深化廣電網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的融合創(chuàng)新，不斷拓展智慧廣電、超高清、沉浸式媒體等新業(yè)態(tài)新應(yīng)用。同時(shí)，要進(jìn)一步完善地面數(shù)字廣播電視規(guī)劃、建設(shè)、管理等配套政策，優(yōu)化頻譜資源配置，強(qiáng)化安全播出保障，營造有利于融合發(fā)展的制度環(huán)境。唯有如此，才能推動(dòng)地面數(shù)字廣播電視從“覆蓋廣”向“覆蓋優(yōu)”躍升，進(jìn)而帶動(dòng)廣播電視網(wǎng)絡(luò)整體實(shí)力和傳播能力的提升，為全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國家、實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興提供強(qiáng)大精神動(dòng)力和文化支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]張金福.無線電數(shù)字廣播電視發(fā)射技術(shù)優(yōu)勢及應(yīng)用[J].電聲技術(shù)，2023，47（03）：67-69.

[2]王致舜.廣播電視中地面數(shù)字電視技術(shù)的應(yīng)用[J].西部廣播電視，2019（24）：204-205.

[3]楊承平.淺談電視廣播電視中地面數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用[J].數(shù)字通信世界，2019（09）：201.

[4]張立華.地面數(shù)字電視技術(shù)在廣播電視中的應(yīng)用探析[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2019，37（08）：201-202.

[5]葉勝凡.廣播電視中地面數(shù)字電視技術(shù)的應(yīng)用[J].西部廣播電視，2019（01）：200，202.

[6]木拉丁·烏拉木.地面數(shù)字電視技術(shù)在廣播電視中的應(yīng)用探析[J].新聞研究導(dǎo)刊，2018，9（05）：239.

作者簡介：茍毅（1969—），男，貴州遵義人，助理工程師，研究方向：廣播電視發(fā)射技術(shù)。