廣播電視信號(hào)傳輸方式及技術(shù)應(yīng)用

摘 要:本文對(duì)廣播電視信號(hào)利用衛(wèi)星、光纜、微波及互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸進(jìn)行了介紹，并對(duì)幾種傳輸方式的技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了探究，對(duì)各個(gè)傳輸手段的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了一定的說(shuō)明。

廣播電視是人們獲取信息的媒介。隨著時(shí)代的進(jìn)步，人們對(duì)廣播電視節(jié)目的要求也越來(lái)越高，所以需要提高相應(yīng)的信號(hào)傳輸和播出技術(shù)手段。廣播電視節(jié)目的信號(hào)基本的傳輸方式是由微波、衛(wèi)星、光纖等多種通道的結(jié)合。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，利用互聯(lián)網(wǎng)傳輸廣播電視信號(hào)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性對(duì)于收看廣播電視節(jié)目有著直接影響，廣播電視信號(hào)傳輸是廣播電視系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。

廣播電視節(jié)目的傳輸前端系統(tǒng)的主要任務(wù)是將廣播電視信號(hào)進(jìn)行數(shù)字編碼壓縮形成MPEG-2的傳輸流，利用統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)，形成或轉(zhuǎn)換成方便各種方式傳輸?shù)腡S傳輸流或DS3等信號(hào)可在光纜、微波、衛(wèi)星和網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸。

在信號(hào)傳輸和節(jié)目交換中，為了更為有效地利用傳輸系統(tǒng)，人們希望通過(guò)同時(shí)攜帶多個(gè)信號(hào)來(lái)高效地使用傳輸介質(zhì)，多采用多路復(fù)用技術(shù)及其他技術(shù)體系。

1　衛(wèi)星傳輸

廣播電視信號(hào)衛(wèi)星傳輸是在微波通信基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，對(duì)于每一顆同步通信衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，可以俯瞰地球表面約40％的面積。要想實(shí)現(xiàn)全球通信，就要有3顆相隔120°的同步通信衛(wèi)星。

從模擬信號(hào)衛(wèi)星傳輸發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)字衛(wèi)星廣播技術(shù)及數(shù)字壓縮技術(shù)，利用衛(wèi)星能夠傳輸更多的廣播電視節(jié)目。衛(wèi)星廣播電視的另一個(gè)意義在于為各無(wú)線發(fā)射臺(tái)、轉(zhuǎn)播臺(tái)和各有線電視系統(tǒng)提供信號(hào)源的任務(wù)。新疆廣電地球站是全國(guó)利用衛(wèi)星傳送廣播、電視節(jié)目套數(shù)最多的一個(gè)省份。

衛(wèi)星通信地球站按使用方式分為固定站、可搬運(yùn)站和移動(dòng)站，按通信性能分為標(biāo)準(zhǔn)站和非標(biāo)準(zhǔn)站?，F(xiàn)在還有一種非常小口徑通信終端（VSAT）地球站，具有廣闊的應(yīng)用前景。新疆廣電系統(tǒng)也建立了VSAT綜合業(yè)務(wù)站，業(yè)務(wù)有廣播電視信號(hào)交換及數(shù)據(jù)傳輸。

1.1 技術(shù)應(yīng)用

一是衛(wèi)星應(yīng)用頻段從C波段發(fā)展到Ku波段，Ka波段的技術(shù)也在逐漸成熟，傳送技術(shù)也從模擬發(fā)展到數(shù)字和數(shù)字壓縮等技術(shù)。二是信號(hào)上行前端采用數(shù)字編碼壓縮技術(shù)和多路復(fù)用技術(shù)。筆者所在的機(jī)房就是利用復(fù)用技術(shù)把多路廣播電視信號(hào)復(fù)用打包利用光纜和微波傳輸?shù)缴闲姓?。三是頻分多址技術(shù)，不同的地球站占用不同的頻率，即采用不同的載波。四是時(shí)分多址技術(shù)也在衛(wèi)星通信中得到了較多的應(yīng)用，即多個(gè)地球站占用同一頻帶，但占用不同的時(shí)隙。五是碼分多址（CDMA），即不同的地球站占用同一頻率和同一時(shí)間，但利用不同的隨機(jī)碼對(duì)信息進(jìn)行編碼來(lái)區(qū)分不同的地址。

1.2 優(yōu)點(diǎn)

一是衛(wèi)星鏈路大部分是在大氣層以上的宇宙空間，電波傳播穩(wěn)定，不受通信兩點(diǎn)間的各種自然環(huán)境和人為因素的影響。二是成本低、在同樣容量、同樣距離的條件下，衛(wèi)星通信和其他通信設(shè)備相比耗費(fèi)的資金少，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的造價(jià)并不隨通信距離的增加而提高。三是衛(wèi)星通信的傳播距離遠(yuǎn)、通信路數(shù)多、無(wú)縫隙覆蓋能力強(qiáng)、容量大。四是衛(wèi)星通信質(zhì)量好、可靠性高、運(yùn)用靈活、適應(yīng)性強(qiáng)，在應(yīng)急救災(zāi)方面具有獨(dú)特的能力。

1.3 缺點(diǎn)

一是存在日凌中斷、星蝕和雨衰現(xiàn)象；二是傳輸時(shí)延長(zhǎng)；三是回聲效應(yīng)。

2　光纖傳輸

人們對(duì)光通信也越來(lái)越熟悉，其波長(zhǎng)在微米級(jí)，而頻率則為HZ數(shù)量級(jí)，比常用的微波頻率高很多倍，所以用光波作為載波進(jìn)行通信，通信容量大大超過(guò)傳統(tǒng)的通信方式，而且光纖通信技術(shù)越來(lái)越成熟。在廣播電視領(lǐng)域?qū)⒐饫w作為廣播電視信號(hào)傳輸?shù)妮d體應(yīng)用也越來(lái)越得到重視和應(yīng)用。

光纖通信技術(shù)在廣播電視系統(tǒng)和其他通信系統(tǒng)中得到了非常廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸電視直播信號(hào)、電臺(tái)、電視臺(tái)總控機(jī)房到衛(wèi)星上行站、有線電視網(wǎng)或發(fā)射臺(tái)傳輸信號(hào)都選擇使用光纜，改變了以往只靠微波中繼傳輸?shù)姆椒?，保證了信號(hào)的可靠性。

光纖通信的基本組成主要包括光纖光纜、光電子器件及光通信系統(tǒng)設(shè)備。光發(fā)射機(jī)一般采用1310nm和1550nm，后者輸出的光信號(hào)還可以再通過(guò)多臺(tái)“光放大器”放大，因此，可分送更多支路的光纜、并傳輸?shù)礁h(yuǎn)的距離。

目前，光通信已是廣播電視的主要傳輸方式，與衛(wèi)星通信、微波接力等相比，光纖通信已成為擴(kuò)大通信容量最有力的傳輸媒介。

2.1 技術(shù)應(yīng)用

2.1.1 復(fù)用技術(shù)

光纖通信復(fù)用技術(shù)主要分為三類:光波復(fù)用、光信號(hào)復(fù)用和副載波復(fù)用（SCM）。光波復(fù)用包括波分復(fù)用（WDM）和空分復(fù)用（SDM）。光信號(hào)復(fù)用包括時(shí)分復(fù)用（TDM）和頻分復(fù)用（FDM）。副載波復(fù)用是將所要傳輸?shù)男盘?hào)先用來(lái)調(diào)制一個(gè)射頻波，再將射頻波來(lái)調(diào)制發(fā)射光源。

波分復(fù)用技術(shù)已經(jīng)能使40～80個(gè)通道的2.5Gbit/s同時(shí)傳送出去。我所在的機(jī)房就是采用波分復(fù)用技術(shù)的、把8套電視和9路廣播信號(hào)的TS傳輸流利用1310/1550nmWDM實(shí)現(xiàn)1310/1550nm兩個(gè)通信窗口光信號(hào)的合波與分波，使單根光纖傳輸容量倍增。

波分復(fù)用技術(shù)作為一種系統(tǒng)概念，通常有3種復(fù)用方式，即1310nm和1550nm波長(zhǎng)的波分復(fù)用、粗波分復(fù)用（CWDM，）和密集波分復(fù)用（DWDM，）。

2.1.2 光纖接入技術(shù)

字面上來(lái)講，光纖接入（Fiber To Tjjjhe Building）就是把光纖到樓；另外，還有光纖到戶。

2.2 優(yōu)點(diǎn)

一是光纖通信具有不受大氣干擾、重量輕、占空小、抗電磁干擾強(qiáng)、絕緣好、串話小、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今最好最主要的信息傳輸方式。二是傳輸頻帶極寬，通信容量很大；由于光纖衰減小，無(wú)中繼設(shè)備，故傳輸距離遠(yuǎn)。信號(hào)質(zhì)量高；耐化學(xué)腐蝕；便于傳輸和鋪設(shè)。

2.3 缺點(diǎn)

一是質(zhì)地脆，機(jī)械強(qiáng)度差；二是光纖彎曲半徑不宜過(guò)?。蝗枪饫w的切斷和熔接操作技術(shù)復(fù)雜；四是耦合繁雜；五是市政建設(shè)時(shí)易被挖斷。

3　微波傳輸

微波通信是直接使用微波作為介質(zhì)進(jìn)行的通信，不需要固體介質(zhì)，當(dāng)兩點(diǎn)間直線距離內(nèi)無(wú)障礙時(shí)，就可以使用微波傳送。

微波通信技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)從模擬到數(shù)字的過(guò)程。模擬微波通信主要是在早期用于傳輸多路載波電話、載波電報(bào)及電視等，其調(diào)制方式一般為調(diào)頻。數(shù)字微波通信主要用于傳輸多路數(shù)字電話、高速數(shù)據(jù)、可視電話及數(shù)字廣播電視信號(hào)等。雖然微波在廣播電視行業(yè)傳輸廣播電視信號(hào)以作為一種光纖網(wǎng)絡(luò)（的）補(bǔ)充手段，但其地位也很重要。

3.1 技術(shù)應(yīng)用

QAM是一種幅度、相位聯(lián)合調(diào)制的技術(shù)，同時(shí)使用載波的幅度和相位來(lái)傳遞信息比特，將一個(gè)比特映射為具有實(shí)部和虛部的矢量，然后調(diào)制到時(shí)域上正交的兩個(gè)載波上，然后進(jìn)行傳輸。

當(dāng)前數(shù)字微波通信技術(shù)的主要發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)QAM（正交幅度調(diào)制）調(diào)制級(jí)數(shù)的提升以及嚴(yán)格限帶。目前，實(shí)現(xiàn)數(shù)字微波通信技術(shù)的頻譜利用率的大幅度提升，通常都是借助于多電平QAM調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用。

數(shù)字微波傳輸普遍采用SDH數(shù)字同步序列格式，在SDH 格式下，單路微波通道可以傳送STM-1信號(hào)，每個(gè)STM-1的碼率為155Mbit/s，而每個(gè)STM-1復(fù)接3個(gè)DS3碼流每個(gè)DS3的碼率為45bit/s。

自適應(yīng)時(shí)域均衡技術(shù):使用高性能、全數(shù)字化二維時(shí)域均衡技術(shù)減少多徑傳輸效應(yīng)引起碼間干擾、正交干擾及多徑衰落的影響。

頻分復(fù)用的優(yōu)點(diǎn)是信道復(fù)用率高，允許復(fù)用路數(shù)多，分路也很方便。因此，頻分復(fù)用已成為現(xiàn)代模擬通信中最主要的一種復(fù)用方式，在微波接力通信中也得到廣泛應(yīng)用。

3.2 優(yōu)點(diǎn)

其一，數(shù)字微波具有通信容量大、抗干擾性能強(qiáng)、直線通信、頻率規(guī)劃、建設(shè)速度快、傳輸質(zhì)量高、通信穩(wěn)定可靠，以及保密性強(qiáng)等特點(diǎn)

其二，對(duì)于自然災(zāi)害的抵抗力比較強(qiáng)，有效保證了廣播電視信號(hào)的暢通。微波傳輸具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，建設(shè)周期短、靈活性大、通信容量變化也比較大，特別適合應(yīng)用于山區(qū)、水面等光纖難以鋪設(shè)的復(fù)雜地形。頻率范圍寬，通信容量大，采用高增益天線時(shí)可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)方向性通信。

3.3 缺點(diǎn)

其一，在電波波束方向上，不能有高樓和山體阻擋。由于地球曲面的影響以及空間傳輸?shù)膿p耗，每隔幾十公里，就需要建立中繼站，將電波放大轉(zhuǎn)發(fā)而延伸。

其二，在同一微波電路上不能使用相同頻率于同一方向，因此微波電路必須在無(wú)線電管理部門的嚴(yán)格管理之下進(jìn)行建設(shè)。

其三，損耗隨距離增大而快速增加（如以距離的2次方-4次方函數(shù)關(guān)系衰減）。隨著微波應(yīng)用不斷增加，傳輸區(qū)域相互重疊，干擾多。

4　互聯(lián)網(wǎng)傳輸

隨著互聯(lián)網(wǎng)的全面覆蓋，尤其是網(wǎng)絡(luò)帶寬的提高，可以實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)傳輸廣播電視信號(hào)。廣播電視節(jié)目信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理和壓縮后，使用寬帶互連網(wǎng)絡(luò)實(shí)行遠(yuǎn)距離傳輸與交換，使利用互聯(lián)網(wǎng)傳輸高質(zhì)量的廣播電視信號(hào)成為現(xiàn)實(shí)?；诨ヂ?lián)網(wǎng)平臺(tái)上的網(wǎng)絡(luò)廣播電視，由于是完全開(kāi)放的資源空間，因此成為推進(jìn)新興媒體發(fā)展的主要力量。

現(xiàn)國(guó)家又推進(jìn)“三網(wǎng)融合”，意指電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的相互滲透、互相兼容、并逐步整合成為全世界統(tǒng)一的信息通信網(wǎng)絡(luò)?！叭W(wǎng)融合”是為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享，避免低水平的重復(fù)建設(shè)，對(duì)廣播電視行業(yè)發(fā)展意義重大。

4.1 技術(shù)應(yīng)用

其一，軟件技術(shù)是信息傳播網(wǎng)絡(luò)的主要系統(tǒng)。其二，IP技術(shù)。信號(hào)數(shù)字化后，還不能直接承載在通信網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)之上，還需要通過(guò)IP技術(shù)在內(nèi)容與傳送介質(zhì)之間搭起一座橋梁。其三，寬帶技術(shù)。因業(yè)務(wù)需求量大、數(shù)據(jù)量大，所以在傳輸時(shí)一般都需要非常大的帶寬。寬帶技術(shù)的主體就是光纖通信技術(shù)。

4.2 優(yōu)點(diǎn)

其一，多媒體計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)可存儲(chǔ)共享“海量”信息的特點(diǎn)；信息交換趨向于個(gè)性化發(fā)展（容易滿足每個(gè)人的個(gè)性化需求）。互聯(lián)網(wǎng)能夠不受空間限制來(lái)進(jìn)行信息交換;信息交換的使用成本低。

其二，信息交換能以多種形式存在，即時(shí)性強(qiáng)，可以滾動(dòng)報(bào)道，即時(shí)更新與受眾之間能比較充分實(shí)現(xiàn)互動(dòng)收聽(tīng)廣播及觀看電視可利用網(wǎng)絡(luò)自由移動(dòng)進(jìn)行收看。

4.3 缺點(diǎn)

一是互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)設(shè)備要求比較高，其普及受經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r的制約比較明顯。二是保密性差，易被攻擊。

5　結(jié)語(yǔ)

有很多便于傳輸?shù)南冗M(jìn)技術(shù)及特點(diǎn)就不一一介紹了。總之，利用有效的傳輸體系完成廣播電視信號(hào)的傳輸意義很大。