數(shù)字電視信號(hào)的傳輸技術(shù)分析

文丨強(qiáng)立新

數(shù)字電視信號(hào)傳輸就是將電視臺(tái)播出的數(shù)字電視信號(hào)通過各種傳輸媒介高質(zhì)量地傳送到用戶終端。數(shù)字電視信號(hào)的傳輸需要進(jìn)行相應(yīng)的變換和處理，通過一定的信號(hào)形式來實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到高效、可靠的傳輸目的。

1 數(shù)字電視信號(hào)傳輸概述

數(shù)字電視信號(hào)的傳輸是指經(jīng)過信源編碼和系統(tǒng)復(fù)接后生成的傳輸碼流的傳輸，或者說是由數(shù)字“0”或“1”組成的攜帶有電視信息的數(shù)據(jù)流的傳輸。數(shù)字電視信號(hào)的傳輸需要某種傳輸媒介來實(shí)現(xiàn)。傳輸媒介又稱為傳輸信道。一般情況下，傳輸碼流是不能或不適合直接通過傳輸信道進(jìn)行傳輸?shù)模仨毥?jīng)過某種處理，使之變成適合在規(guī)定信道中傳輸?shù)男问健Ｅc信源編碼相對(duì)應(yīng)，這種處理稱為信道編碼。信道編碼的任務(wù)就是提高信息傳輸?shù)目煽啃浴Ｄ壳埃瑥膫鬏數(shù)男诺啦煌瑏矸郑煞譃橛芯€數(shù)字電視傳輸、衛(wèi)星數(shù)字電視傳輸及地面數(shù)字電視傳輸。

1.1 數(shù)字電視信號(hào)傳輸方式

數(shù)字電視信號(hào)的傳輸方式可分為基帶傳輸與調(diào)制傳輸兩種。數(shù)字電信號(hào)經(jīng)過信源編碼后，得到由一系列二進(jìn)制數(shù)據(jù)代表的樣值信息。為了便于傳輸，還需要進(jìn)一步用一組有限的離散電脈沖波形來表示，這些離散電脈沖波形稱為碼型。由于電脈沖信號(hào)所占據(jù)的頻帶通常從直流或低頻開始，因而又稱其為數(shù)字基帶信號(hào)。這些信號(hào)在某些有線信道中，特別是傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，可以直接進(jìn)行傳輸。這種傳輸方式叫做數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸。

1.2 數(shù)字電視信號(hào)特點(diǎn)

基帶信號(hào)是數(shù)字信號(hào)傳輸中的基本信號(hào)，在傳輸信道中，一般都是從基帶信號(hào)開始，經(jīng)過各種變換最后恢復(fù)為基帶信號(hào)。基帶傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是有較強(qiáng)的低頻能量。

在傳輸距離較遠(yuǎn)時(shí)，需借助連續(xù)載波調(diào)制進(jìn)行頻率搬移，將數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制在高頻上上，變換成適合信道傳輸?shù)臄?shù)字頻帶信號(hào)后才能在信道中傳輸，此時(shí)稱為數(shù)字信號(hào)的調(diào)制傳輸或載波傳輸。載波傳輸采用數(shù)字調(diào)制，根據(jù)調(diào)制參量的不同，分別有幅度鍵控（ASK）、相移鍵控（PSK）和頻率鍵控（FAK），而由這些基本類型出發(fā)，還可以組成各種各樣的派生形式，如廣泛使用的正交幅度調(diào)制（QAM）等。

2 數(shù)字電視信號(hào)不同傳輸信道及其常用的調(diào)制方式

數(shù)字電視不同的傳輸系統(tǒng)具有不同的特點(diǎn)，為了獲得高質(zhì)量的傳輸效果，必須結(jié)合各自的特點(diǎn)采用不同的調(diào)制方式。就數(shù)字電視整體而言，各國(guó)的信源編碼部分普遍采用MPEG2系列標(biāo)準(zhǔn)，信道編碼方案也大體相似，但在調(diào)制方式上存在著不同的選擇。

2.1 衛(wèi)星數(shù)字電視傳輸

衛(wèi)星數(shù)字電視傳輸利用地球同步衛(wèi)星做中繼，將地球上行站發(fā)射的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)回地球。其特點(diǎn)是傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋面廣、信號(hào)質(zhì)量較好、頻譜資源相對(duì)富裕。衛(wèi)星數(shù)字電視傳輸，一般采用四相絕對(duì)移相鍵控（QPSK）調(diào)制。這種調(diào)制方法抗干擾能力較強(qiáng)，但頻譜利用系數(shù)較低。

2.2 有線數(shù)字電視傳輸

有線數(shù)字電視傳輸是利用同軸電纜、光纜或混合光纖同軸電纜（HFC）以閉路傳輸方式傳送電視信號(hào)。其特點(diǎn)是傳輸條件好，信號(hào)質(zhì)量高、雜波干擾小，頻譜資源豐富、節(jié)目容量大。有線數(shù)字電視大多采用正交振幅（QAM）調(diào)制方式，這種調(diào)制方法頻譜利用系數(shù)較高，而抗干擾能力次于QPSK。

2.3 地面數(shù)字電視傳輸

地面數(shù)字電視傳輸是利用架設(shè)在電視塔上的發(fā)射天線，將已調(diào)制在VHF或UHF頻道上的數(shù)字電視信號(hào)輻射出去。在其覆蓋區(qū)內(nèi)，用戶利用接收天線接收信號(hào)。簡(jiǎn)單地說，地面數(shù)字電視傳輸就是將過去的地面開路模擬電視信號(hào)換成數(shù)字電視信號(hào)的發(fā)射。模擬信號(hào)數(shù)字化后，地面?zhèn)鬏斎允且环N重要的電視覆蓋手段。數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敃r(shí)，要求采用抗干擾能力極強(qiáng)的調(diào)制方式，目前國(guó)際上主要有兩種傳輸制式：（1）美國(guó)提出的殘留邊帶（MVSB）調(diào)制方式，這種方式的頻譜利用率較高，但不能滿足移動(dòng)接收。（2）歐洲提出的編碼正交頻分復(fù)用（COFDM）調(diào)制方式，這種調(diào)制方式抗干擾能力極強(qiáng)，可滿足移動(dòng)接收的條件。

我國(guó)地面數(shù)字電視傳輸采用時(shí)域同步OFDM技術(shù)（TDS-OFDM）調(diào)制方式。這種調(diào)制方式能較好地支持移動(dòng)接收，在頻譜利用，同步速度，支持單天線移動(dòng)接收，室內(nèi)接收等方面表現(xiàn)出了比 OFDM 更好的性能。

3 數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)

目前，世界上共有4個(gè)主要數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，包括美國(guó)的ATSC、歐洲的DVB、日本的ISDB和中國(guó)的DTMB。美國(guó)的ATSC和歐洲的DVB標(biāo)準(zhǔn)用的較為廣泛，特別是DVB已經(jīng)成為世界數(shù)字電視傳輸?shù)闹髁鳂?biāo)準(zhǔn)。2012年2月，我國(guó)地面數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)DTMB得到國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）的通過，正式成為繼美、歐、日之后的一個(gè)數(shù)字電視國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。和歐、日同類標(biāo)準(zhǔn)采用RS+卷積碼的級(jí)聯(lián)糾錯(cuò)編碼相比，在相同傳輸碼率條件下，中國(guó) DTMB可以信號(hào)發(fā)射功率更低、覆蓋性能更好，有利于低碳環(huán)境，降低電磁污染。

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著通信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)的相互滲透和融合，數(shù)字電視必將得到迅猛的發(fā)展。廣播電視業(yè)務(wù)將延伸到更廣闊的領(lǐng)域，數(shù)字電視傳輸?shù)倪^程也隨之更加趨于復(fù)雜化和多樣化。在原有傳輸技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)不斷完善的同時(shí)，新的研究成果也在不斷推出和應(yīng)用之中。通信領(lǐng)域采用的SDH（同步數(shù)字體系）、ATM（異步傳輸模式）等數(shù)字傳輸技術(shù)也同樣用于廣播電視網(wǎng)中；多媒體通信和寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）的發(fā)展，加速實(shí)現(xiàn)了各種信息節(jié)目的交互式傳輸。

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