數(shù)字電視技術(shù)發(fā)展及其地面施工技術(shù)

周立軍

（鐵力市廣播電視局，黑龍江 鐵力 152500）

1 數(shù)字電視概念

數(shù)字電視是電視數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化后的產(chǎn)物。數(shù)字電視是一個(gè)系統(tǒng)，是指從電視節(jié)目采集、制作、編輯、播出、傳輸、用戶端接收、顯示等全過(guò)程的數(shù)字化，換句話說(shuō)就是系統(tǒng)所有過(guò)程信號(hào)全是由0、1組成的數(shù)字流。數(shù)字電視已不僅僅是傳統(tǒng)意義上的電視，而是能提供包括圖像、數(shù)據(jù)、語(yǔ)音等全方位的服務(wù)，是3C融合的一個(gè)典范，是計(jì)算機(jī)、傳輸平臺(tái)、消費(fèi)電子三個(gè)環(huán)節(jié)的聚焦點(diǎn)。

2 數(shù)字電視的優(yōu)勢(shì)

清晰度高、音頻效果好、抗干擾能力強(qiáng)。在同樣覆蓋范圍內(nèi)，數(shù)字電視的發(fā)射功率要比模擬電視小一個(gè)數(shù)量級(jí)。

可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)接收、便攜接收及各種數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)視頻點(diǎn)播等各種互動(dòng)電視業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)加密／解密和加擾／解擾功能，保證通信的隱秘性及收費(fèi)業(yè)務(wù)。

系統(tǒng)采用了開放的中間件技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)各種交互式應(yīng)用，可與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及互聯(lián)網(wǎng)等的互通互連。

易于實(shí)現(xiàn)信號(hào)存儲(chǔ)，而且存儲(chǔ)時(shí)間與信號(hào)的特性無(wú)關(guān)，易于開展多種增值業(yè)務(wù)。

由于保留了現(xiàn)有模擬電視視頻格式，用戶端僅需加裝數(shù)字電視機(jī)頂盒即可接收數(shù)字電視節(jié)目，利于系統(tǒng)的平穩(wěn)過(guò)渡，減少消費(fèi)者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

3 數(shù)字電視的技術(shù)

3.1 數(shù)字電視的信源

編解碼技術(shù)在1920×1080顯示格式下，數(shù)字化后信號(hào)的數(shù)碼率在傳輸中高達(dá)995Mbit/s，這比現(xiàn)行模擬電視的傳輸信息量大得多，因此必須去除圖像信號(hào)中的多余信息，將數(shù)碼率壓縮到能在一個(gè)8MHz模擬電視信道中傳送。視頻編碼技術(shù)主要功能是完成圖像的壓縮，使數(shù)字電視的信號(hào)傳輸量由995Mbit/s減少為20Mbit/s～30Mbit/s。國(guó)際組織已經(jīng)制定了對(duì)圖像進(jìn)行壓縮編碼的標(biāo)準(zhǔn)有JPEG(靜態(tài)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn))、MPEG-2(運(yùn)動(dòng)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn))等。音頻編解碼主要功能是完成聲音信息的壓縮。對(duì)伴音進(jìn)行壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)有MPEG伴音壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)、AC-3等。

3.2 單頻網(wǎng)與多頻網(wǎng)

單頻網(wǎng)(SFN)是指同一區(qū)域內(nèi)的若干個(gè)發(fā)射臺(tái)同時(shí)在同一個(gè)頻段上發(fā)射同樣的無(wú)線信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)一定服務(wù)區(qū)域的可靠覆蓋。在傳統(tǒng)的模擬電視中，相鄰發(fā)射臺(tái)需要使用不同的頻率播放節(jié)目以避免相互干擾(差轉(zhuǎn))，在一定距離以外才能進(jìn)行頻率重用，即多頻網(wǎng)(MFN)方式。在MFN方式下，一套模擬電視電視節(jié)目要覆蓋較大區(qū)域，就必須占用幾個(gè)頻道的帶寬，消耗了大量的頻譜資源。在電視廣播中引入單頻網(wǎng)的概念，是電視技術(shù)數(shù)字化帶來(lái)的結(jié)果，采用數(shù)字調(diào)制和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，使單頻網(wǎng)的應(yīng)用成為可能。相對(duì)于傳統(tǒng)的多頻網(wǎng)，單頻網(wǎng)帶來(lái)的最直接的一個(gè)好處是頻譜效率提高。由于同頻率使用，在同一服務(wù)區(qū)一個(gè)頻道上采用數(shù)字電視技術(shù)可傳送多套電視節(jié)目，可以節(jié)省大量的頻率資源，多個(gè)發(fā)射臺(tái)同時(shí)工作所帶來(lái)的分集效果，也使得接收的可靠性大大增強(qiáng)，從而獲得更好的節(jié)目覆蓋率。此外，通過(guò)對(duì)發(fā)射網(wǎng)絡(luò)(如發(fā)射機(jī)的數(shù)量、分布、單個(gè)發(fā)射機(jī)的天線高度、發(fā)射功率等)的調(diào)整和優(yōu)化，還可以降低總的功耗，減輕對(duì)附近其它網(wǎng)絡(luò)的干擾，甚至可以根據(jù)需要方便靈活地改變覆蓋區(qū)域的分布。

3.3 GPS技術(shù)

GPS是單頻網(wǎng)建設(shè)中非常有效也是非常必需的一個(gè)設(shè)備。GPS的作用就是方便地提供一個(gè)在任何地點(diǎn)都同步的系統(tǒng)時(shí)鐘10MHz和參考時(shí)間信息1PPS。雖然這些也可以通過(guò)SDH網(wǎng)絡(luò)等而得到，但通過(guò)GPS是最快也是性能較好的一種選擇。通過(guò)與天上GPS衛(wèi)星同步，可以獲得高達(dá)1E-11的高穩(wěn)定信號(hào)。

4 數(shù)字電視的發(fā)展策略

機(jī)頂盒的發(fā)放費(fèi)用、消費(fèi)習(xí)慣和內(nèi)容提供商提供的付費(fèi)電視內(nèi)容貧乏，這三點(diǎn)是制約數(shù)字付費(fèi)電視的發(fā)展關(guān)鍵因素。內(nèi)容對(duì)電視數(shù)字化絕對(duì)必不可少，而國(guó)內(nèi)制作的電視節(jié)目品種單一，吸引力不強(qiáng)。如果數(shù)字電視節(jié)目源問(wèn)題在今后幾年的開播中得不到解決，就有可能導(dǎo)致用戶對(duì)于數(shù)字電視的興趣消失。政府有關(guān)部門應(yīng)該研究借鑒國(guó)外數(shù)字電視運(yùn)營(yíng)的商業(yè)經(jīng)驗(yàn)，將豐富的有線頻道資源進(jìn)行重新分配，在加強(qiáng)頻道經(jīng)營(yíng)許可管理制度的前提下，實(shí)行有償頻道租賃服務(wù)，讓更多的專業(yè)頻道服務(wù)者參與數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)中來(lái)。中國(guó)大陸數(shù)字電視同時(shí)面臨機(jī)遇與挑戰(zhàn)，中國(guó)絕大多數(shù)有線電視公司缺乏資金對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造，消費(fèi)者購(gòu)買力相對(duì)比較低，高昂的數(shù)字電視機(jī)價(jià)格影響了數(shù)字電視的普及。單靠原來(lái)手中的頻道資源來(lái)提高價(jià)格或加快數(shù)字電視用戶的增加率，效果并不顯著。從目前情形來(lái)看，單純靠市場(chǎng)力量推廣數(shù)字電視難以達(dá)到預(yù)期目的，難以在預(yù)期時(shí)間內(nèi)關(guān)閉模擬電視系統(tǒng)。原因可以歸結(jié)為6方面:消費(fèi)者對(duì)于數(shù)字電視了解不夠、消費(fèi)者的技術(shù)疲勞、數(shù)字電視接收機(jī)價(jià)格比較高、數(shù)字電視技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的不確定性、數(shù)字電視表現(xiàn)與期望相差甚遠(yuǎn)導(dǎo)致的普遍懷疑、投資高風(fēng)險(xiǎn)和資本短缺。單一業(yè)務(wù)不可能推動(dòng)數(shù)字電視，推動(dòng)數(shù)字電視的四大動(dòng)力是交互電視、高清晰度電視、數(shù)據(jù)廣播和有線上網(wǎng)。我國(guó)電視市場(chǎng)基數(shù)大，送機(jī)頂盒的手段只能是短期行為，不可能長(zhǎng)久。付費(fèi)電視運(yùn)營(yíng)商要實(shí)現(xiàn)贏利，就必須構(gòu)建一個(gè)可提供大量專業(yè)化頻道的平臺(tái)，以便吸引更多的家庭用戶。“整體平移”，以小區(qū)為單位，免費(fèi)贈(zèng)送機(jī)頂盒，在推行數(shù)字節(jié)目的同時(shí)完全停止輸送模擬信號(hào)，增加頻道數(shù)量，開辦電視信息平臺(tái)與商務(wù)平臺(tái)等，同時(shí)每月向用戶加收有線電視費(fèi)。如果僅僅提高圖像質(zhì)量，而沒有更多精彩的內(nèi)容作支撐，數(shù)字電視業(yè)務(wù)難以開展?！罢w平移”探索出了一條不以收費(fèi)頻道為主的推廣模式，數(shù)字電視中依然可以看到有線電視中的頻道，很好地解決了內(nèi)容匱乏和價(jià)格的瓶頸。通過(guò)在數(shù)字電視頻道中提供分類廣告等方式很好地解決了成本回收的問(wèn)題，這是中國(guó)廣電業(yè)長(zhǎng)期忽略的一個(gè)問(wèn)題--資訊深度開發(fā)，大多數(shù)主要媒體都是通過(guò)提供分類廣告的方式獲得利潤(rùn)。

5 數(shù)字電視地面施工技術(shù)

5.1 發(fā)射天線

發(fā)射天線的作用是向空間輻射電磁波，電磁波由交變的電場(chǎng)和磁場(chǎng)構(gòu)成。為了方便分析，工程上規(guī)定:用電場(chǎng)的方向表示天線極化方向。一般使用的天線都是單極化的。

5.2 天線選址

目前，大部分電視發(fā)射天線的位置的選址有兩種情況:高山低發(fā)射塔和平地(樓房)高發(fā)射塔。對(duì)于UHF頻段內(nèi)的無(wú)線傳輸，雨衰不是傳輸損耗中最重要的部分，當(dāng)發(fā)射天線采用水平極化時(shí)，在春夏暴雨季節(jié)，部分離發(fā)射塔很近、平常接收效果很好的地點(diǎn)其接收效果顯著變壞，而場(chǎng)強(qiáng)較天晴時(shí)還略有增加。通過(guò)對(duì)接收到的無(wú)線信號(hào)進(jìn)行測(cè)試分析，可以看到在雨天多徑情況明顯惡化。造成這種情況的原因，我們認(rèn)為與發(fā)射天線的位置有關(guān)。

5.3 發(fā)射頻率

目前各地開展地面數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)，一般在工作頻率上選擇范圍不大。但就地面數(shù)字電視這項(xiàng)技術(shù)而言，對(duì)工作頻率還是有一定要求的。①現(xiàn)在地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)一般都采用LDMOS功放模塊，為了獲得較大的線性動(dòng)態(tài)范圍，基本都選擇其工作頻率在UHF頻段內(nèi)。②目前數(shù)字電視信道解調(diào)的FFT都依賴速度有限的芯片完成，它的處理能力是有限的，對(duì)多徑信號(hào)的時(shí)延越短，處理愈快；而對(duì)于速度相同的移動(dòng)接收而言，頻率愈低，多普勒頻移越小，因此工作頻率相對(duì)低一些對(duì)高速移動(dòng)接收是有利的。③水、濕地、樹林等對(duì)無(wú)線數(shù)字信號(hào)的吸收，隨著頻率的增高而增大。④目前UHF頻段的低端，電磁干擾嚴(yán)重。根據(jù)國(guó)外有關(guān)專家的意見，開展以移動(dòng)接收為主要業(yè)務(wù)的地面數(shù)字電視廣播，其工作頻率一般選擇在550～700MHz之間較為適宜。特別是在水、濕地、樹林偏多的地區(qū)，開展數(shù)字移動(dòng)電視廣播以工作頻率偏低端為宜。

[1]王宏達(dá)，畢建忠.網(wǎng)絡(luò)電視技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)新聞科技，2001，1.

[2]杜百川.數(shù)字電視國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策[J].現(xiàn)代電視技術(shù).2002，3.

[3]張瑛.有線數(shù)字電視網(wǎng)和IP網(wǎng)中VOD實(shí)現(xiàn)技術(shù)比較[J].中國(guó)有線電視，2004，9/10.