數字地面電視系統云傳輸技術研究

舒良仁

（桂林市思奇通信設備有限公司 廣西桂林 541004）

數字地面電視系統云傳輸技術研究

舒良仁

（桂林市思奇通信設備有限公司 廣西桂林 541004）

我國地面電視的數字化拉開序幕主要是因為國家數字電視傳輸國家標準的正式頒布，而云傳輸技術的運用保證了廣播電視的通信質量，節約了大量的頻譜資源，它用先進的技術解決了同信道干擾問題，實現了同一信道多種數據流并行運輸，這標志著科學的發展帶領人們走上了一個新的臺階。

數字地面電視；云傳輸；研究

1 引言

電視可以說是最普及的家用電器之一，也是最有效的教育、娛樂和信息傳播的媒介。而隨著社會的進步，科技的發展，出現了數字電視，它是從節目錄制、播放到節目發射和接收都采用數字編碼和數字傳輸的一種新型電視，這也在原來電視的基礎上增加了很多的業務，如：遠程教育、會議電視、交互電視等，同時它還具有頻率利用率高、抗干擾能力強等優點。

2 云傳輸技術的產生背景

隨著社會信息化的快速發展，網絡和通信技術在社會生活中的使用率越來越高，也導致了無線服務的種類也越來越多。但是，昂貴而稀少的頻譜資源成為無線發展的阻礙，也就是說現有的頻譜管理機制已經不能滿足快速增長的無線寬帶服務需求，出現了頻譜資源緊張的狀況。

而在無線頻譜資源中，廣播電視對高頻段資源和特高頻段資源的使用率最高。具有良好電磁波穿透特性和傳播特性是這個頻段資源的特點。一方面，在此頻段相同的傳輸距離對通信設備的要求低，對能量的衰減比較小，而且電磁波能夠近地傳輸；另一方面，在此波段的穿透性很好，即使在復雜的地形環境也能夠抵抗很強的干擾，有效地進行傳播。但是，這些資源并沒得到充分的利用。①要避免同信道干擾和抵抗近鄰信道的干擾就要預留一些信道，導致了資源沒有得到充分的利用；②因為不斷出現頻譜使用效率較高的編碼技術，這些技術可以使信號進行壓縮傳輸，這樣就導致出現了好多空閑的頻段，就浪費了好多資源。而為了滿足日益增長的通信服務和寬帶無線服務的需求，加拿大通信研究中心（CRC）首席科學家吳奕彥教授提出了一種具有高頻譜利用率和強抗干擾性能的廣播通信技術——云傳輸技術。

數字地面電視的云傳輸技術是一種共享技術，它是以共享層分復用的重疊式頻譜為基礎的。它是在發射端融合多種相互獨立的數據流，也就是利用頻譜累加的方式在同一信道中傳輸多種數字。這種技術是運用逐層消除的方法，將多種服務共存于同一頻段中，再一步一步提取信息，大大的提高了在空域上的頻譜使用效率，降低了同信道的干擾能力。由此可見，這種云傳輸技術的應用前景將會非常廣闊。它可以在同一個地區應用多種數字電視標準，提供多種服務，也可以分集傳輸單一數據流，提高頻譜的使用效率。

3 云傳輸技術的使用原理

3.1 同信道干擾

從地面數字電視的產生、發展至今，已經大大降低了相鄰的信道干擾，也開放了很多位于城市密集區的禁用信道，使得頻譜的使用效率再逐漸的提高。但是現在的數字電視還是沒有解決同信道干擾的問題。圖1是筆者用圖形來顯示頻譜的浪費現象。

圖1 數字地面電視對抗同信道干擾的發展趨勢

從圖1（a）中我們不難發現在這一頻段中，有大量的空白區域不能使用，使用率僅僅達到33%；圖1（b）為3個射頻信道的多頻網，我們也可以看出在相同頻段之間仍有空白區域不能使用；圖1（c）為云傳輸技術，這個技術使頻譜的使用效率大大提高。

云傳輸系統對抗同信道干擾的程度決定了其性能。一般來說，同信道干擾分成兩大類：①在多個發射機發射的同一個服務信號在傳輸過程中產生；②在多個發射機發射的相互獨立的且不一樣的信號傳輸過程中產生。

3.2 信息速率

科學依據顯示，增強接收的可靠性和增加信息的吞吐量可以使頻譜的使用效率提高。現在好多研究都停留在沿著香農容量曲線向右或者是增加信息的吞吐量。但是云傳輸技術是相反的，它是沿著香農容量曲線向左的，這樣雖然可以使射頻信道的吞吐量降低，但是可以提高頻段在空間上的服用能力，同時增強接收的可靠性。

3.3 網絡覆蓋范圍

在構建云傳輸系統的網絡中，不同的發射機可以發射不同的或者相同的數據流，而同一發射機可以發射多個數據流。由于解調門限的不同和各個數據流的功率不同，即使是同一個發射機，它的服務類型和覆蓋范圍也存在差異。例如：SFN網絡中在不同發射機中發射的抗干擾性較強的信號可以重疊，而較弱的信號就需要有一定的保護間隔，因為它的發射信號存在多樣性，所以它的業務也存在多邊性。

3.4 技術優勢

隨著科技的發展，未來的地面數字電視主要從兩個方面去提高頻譜的使用效率：①使云傳輸技術在城市或者人口密集區都可以使用；②增加信息的吞吐量。有的期望在未來的地面電視系統的發展中，要提高信息速率，達到現在的兩倍，也就是頻率的利用率翻一倍，但是這樣會使接收的可靠性減小，對抗同信道的干擾也會變得更加困難。

云傳輸系統對抗同信道的干擾主要是通過減小數據的吞吐量，這樣可以在城市或者人口密集區充分利用每一個頻段，使得頻譜的使用率提高，不會出現浪費的現象。同時，低信息速率會使得信息的抗干擾性能很好，移動或手持設備的應用會更加好。

通過對提高信息速率和采用云傳輸技術來提高頻譜使用率的比較，我們可以發現這兩種方法沒有很大的區別，都受香農容量的制約。但是提高信息速率是逼近香農容量的，即最大化的使用可用信道的信息速率，而采用云傳輸技術來提高頻譜使用率可以增加信道的數量，而且相對提高信息速率來說，采用云傳輸技術提高頻譜使用率的可靠性更強，服務性更廣，更容易在社會生活中普遍使用。

4 云傳輸技術在未來的發展

雖然云傳輸技術在研究上取得了一些優異的成果，被越來越多的人接受，但是在未來的發展中，云傳輸技術在許多方面還需要進一步的研究：

（1）云傳輸系統在編碼方案方面受很大的影響，需要針對該技術設計出逼近香農容量且低碼率的糾錯碼。

（2）云傳輸系統在發射信號時是多個發射機并行發射的，如果同步發射將會十分復雜，所以在未來的發展道路中，可以針對兩個不同步的發射機，研究相對應的前導碼實現系統同步。

（3）云傳輸技術在未來的應用方面前景很廣闊，但是要戒驕戒躁，不斷學習，腳踏實地的一步一步的研究出更好的技術，造福于人類。

5 結束語

云傳輸技術不僅讓高清晰的電視和數字電視給千千萬萬的電視機前的觀眾享受到了完美的視覺盛宴，而且給日益短缺的頻譜資源尋找了一條新的求生之路。云傳輸技術利用逼近香農容量的編碼技術使得接收機的SNR門降低了，還解決了同信道干擾的問題，使可用信道的數量逐漸增加。除了這些，云傳輸技術還充分利用率頻譜資源和時隙資源，為每種數據流提供了百分之百的時隙資源和百分直白的信道寬帶占比，使在同一頻段進行多種通信服務成為了可能。云傳輸技術的發展給現在和未來的地面數字電視帶來了極大的便利，但是由于時間較短，其發展還不成熟，還未來的道路上還需要深入的研究。

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1004-7344（2016）17-0257-02

2016-6-2

舒良仁（1981-），男，大專，主要從事研發生產，工程安裝工作。