數(shù)字電視信號(hào)傳輸技術(shù)研究

楊顯江

【摘要】縱觀近些年我國(guó)廣播電視行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，不難發(fā)現(xiàn)數(shù)字技術(shù)作為數(shù)據(jù)電視技術(shù)的重要構(gòu)成部分，伴隨時(shí)代發(fā)展過程已經(jīng)成為信息傳播領(lǐng)域中的主流技術(shù)類型，該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用過程中能更好地滿足當(dāng)代人們對(duì)信息傳播過程中的主觀需求。近些年，人們對(duì)廣播電視的節(jié)目傳播效果有更全面的認(rèn)識(shí)，提出的要求也表現(xiàn)出多元化特征，這在很大程度上提升了數(shù)字技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域中的地位，該項(xiàng)技術(shù)逐漸成為電視行業(yè)運(yùn)作發(fā)展的重要支點(diǎn)，故而有必要對(duì)其進(jìn)行深入探究，為廣播電視行業(yè)發(fā)展進(jìn)步提供更可靠的技術(shù)支撐。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電視;信號(hào)傳輸;技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.24.011

在媒體技術(shù)的不斷發(fā)展過程當(dāng)中，數(shù)字電視已逐漸融入了人們的生活。相對(duì)于模擬電視信號(hào)來說，它的傳播穩(wěn)定性更強(qiáng)，范圍更廣，效果更好，具備十分廣泛的發(fā)展前景。對(duì)于數(shù)字電視技術(shù)來說，接收調(diào)試工作和維護(hù)保養(yǎng)是較為重要的一項(xiàng)工作。下面對(duì)數(shù)字電視信號(hào)的接收方法及應(yīng)注意問題進(jìn)行詳細(xì)表述。

1. 數(shù)據(jù)分析

1.1 模擬測(cè)試

有線電視數(shù)字信號(hào)在傳輸過程中，要通過光收、光發(fā)、放大器等多個(gè)傳輸環(huán)節(jié)。為了保證數(shù)字信號(hào)優(yōu)化的可行性，首先在實(shí)驗(yàn)室通過信號(hào)的模擬測(cè)試，在不影響傳輸指標(biāo)的情況下，找到可調(diào)整電平的范圍。

實(shí)驗(yàn)中測(cè)試了幾組不同廠商的光發(fā)機(jī)、光站和放大器，用來觀察增加和提高輸入QAM信號(hào)后所產(chǎn)生的傳輸后的信號(hào)質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)?zāi)M測(cè)試中，111M～855M下行通道滿頻段使用10個(gè)模擬頻道、83個(gè)數(shù)字頻道，所用的QAM信號(hào)的頻道功率和模擬信號(hào)的載波功率相同，以中心機(jī)房光收發(fā)機(jī)、分前端放大器和用戶端光站進(jìn)行模擬測(cè)試數(shù)據(jù)作為此次數(shù)字電視信號(hào)優(yōu)化的依據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)分析

通過實(shí)驗(yàn)室模擬數(shù)據(jù)分析，前端發(fā)機(jī)輸入電平為78dBμV～82dBμV，MER和C/N變化在1dB以內(nèi)，在82dBμV以上則MER和C/N劣化較大。所以，78dBμV～82dBμV為可調(diào)整范圍。分前端放大器輸入電平為79dBμV～86dBμV，MER和C/N變化在1dB以內(nèi)。在78dBμV以上，MER和C/N劣化較大，所以79dBμV～86dBμV為可調(diào)整范圍。分前端到用戶光站輸入電平為74dBμV～80dBμV，MER和C/N值逐步提高。在81dBμV以上MER和C/N劣化較大，所以74dBμV～80dBμV為可調(diào)整范圍。

前端現(xiàn)網(wǎng)發(fā)機(jī)模擬輸入電平為87dBμV～88dBμV，QAM輸入則為77dBμV～78dBμV。參考中心機(jī)房、分中心機(jī)房的光發(fā)機(jī)和光收機(jī)以及用戶小區(qū)的光站和放大器的調(diào)試參數(shù)，合理選擇各設(shè)備的輸入信號(hào)值，可在僅調(diào)整機(jī)房設(shè)備的情況下，使前端發(fā)機(jī)數(shù)字信號(hào)輸入電平范圍為78dBμV～82dBμV及分中心機(jī)房放大器輸入電平范圍為79dBμV～83dBμV時(shí)，可提高整個(gè)整轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)的用戶端QAM信號(hào)和MER，達(dá)到數(shù)字電視接收質(zhì)量?jī)?yōu)化的效果。

2. 數(shù)字電視信號(hào)高效率傳輸技術(shù)

2.1 設(shè)計(jì)數(shù)字電視信號(hào)高效率傳輸信道

數(shù)字電視信號(hào)的傳輸是一個(gè)復(fù)雜的過程。為了保證信號(hào)的有效傳輸，有必要設(shè)計(jì)一種高效的數(shù)字電視信號(hào)傳輸通道。在信號(hào)傳輸過程中，它們大多表現(xiàn)為層次結(jié)構(gòu)，其中所有獨(dú)立的信號(hào)都由無數(shù)基本幀組成。因此，信號(hào)傳輸過程可視為基本幀的傳輸過程。例如，數(shù)字電視信號(hào)由幀頭和幀體組成。“P→信號(hào)中的n“序列可用作幀頭，連接該序列的多個(gè)小程序和數(shù)據(jù)字節(jié)可用作幀體。根據(jù)兩者的組成，變速箱可以同步控制。為了滿足數(shù)字電視信號(hào)的高效傳輸，需要將傳統(tǒng)的幀頭轉(zhuǎn)換為超幀頭，并根據(jù)數(shù)據(jù)塊的順序傳輸方式選擇相應(yīng)長(zhǎng)度的信道。它可用于定位傳輸終端和接收終端。框體是承載數(shù)字電視信息和數(shù)據(jù)的關(guān)鍵載體。當(dāng)幀體中的數(shù)據(jù)塊表示為時(shí)域信號(hào)時(shí)，可以直接使用單載波信道作為傳輸信道來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高效傳輸。當(dāng)幀體中的數(shù)據(jù)塊表示為頻帶信號(hào)時(shí)，僅通過這種傳輸方法難以滿足直接信號(hào)傳輸?shù)囊?。為了滿足這種數(shù)字電視信號(hào)的傳輸要求，有必要在傳輸前對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換原則是：

F（k）=X（k）? ? ? k=1，2，3，……，N? ? （1）

式中：F（k）表示時(shí)域信號(hào);X（k）為頻帶信號(hào);k表示數(shù)字電視信號(hào)中的幀體;N表示信號(hào)幀頭數(shù)量。當(dāng)轉(zhuǎn)換過程滿足式（1）時(shí)，可以認(rèn)為此時(shí)多載波模式的數(shù)字電視信號(hào)可以被轉(zhuǎn)換，但需要全面考慮幀體的數(shù)量。假定數(shù)據(jù)塊的總數(shù)為m，此時(shí)，與數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的載波體數(shù)量也可以表示為m，因此，每個(gè)相鄰子載波之間的頻帶間隔為1mkHz。

在確定數(shù)字電視信號(hào)的組成及其傳輸特性時(shí)，需要將其特性與傳輸通道參數(shù)相結(jié)合，并在此基礎(chǔ)上調(diào)整傳輸通道的頻率，以限制信號(hào)的傳輸，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)調(diào)節(jié)。根據(jù)相關(guān)要求，對(duì)信號(hào)傳輸通道的參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和規(guī)劃。

根據(jù)上述方法，設(shè)計(jì)了數(shù)字電視信號(hào)傳輸通道的參數(shù)，以保證符合標(biāo)準(zhǔn)的電視信號(hào)能在通道中高效傳輸。

2.2 基于數(shù)字微波技術(shù)的信號(hào)噪聲處理

數(shù)字電視信號(hào)傳輸通道選擇完成后，考慮到并非所有傳輸通道都處于獨(dú)立狀態(tài)，需要在終端接收到數(shù)字電視信號(hào)后去除雜質(zhì)和噪聲。在去除冗余信號(hào)的過程中，一旦噪聲處理不足，會(huì)影響終端的接收效果，但當(dāng)噪聲處理過度時(shí)，可能會(huì)丟失一些有用的信號(hào)。為了更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視信號(hào)的噪聲處理，引入數(shù)字微波技術(shù)，通過劃分信號(hào)層數(shù)來降低信號(hào)噪聲，并以此確定噪聲的最佳分解程度。假設(shè)終端接收到的數(shù)字電視信號(hào)由實(shí)信號(hào)和噪聲信號(hào)組成，實(shí)信號(hào)表示為y（T），噪聲信號(hào)表示為η（T），終端觀察到的數(shù)字電視信號(hào)x（T）可以表示為：

（2）

使用數(shù)字微波技術(shù)，對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行小波轉(zhuǎn)換，并在接收端設(shè)備上對(duì)瞬時(shí)信號(hào)進(jìn)行離散處理。假定小波分解的尺度為j，則在其位置n處，存在一個(gè)近似系數(shù)，可使用系數(shù)對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)。重構(gòu)后，可以認(rèn)為此時(shí)大部分真實(shí)信號(hào)被集成一個(gè)小波團(tuán)。重構(gòu)后的數(shù)字電視信號(hào)可以表示為：

（3）

式中：x-（n）表示重構(gòu)后的數(shù)字電視信號(hào);aj表示在第j尺度下的分解系數(shù);dj表示在第j尺度下的細(xì)節(jié)系數(shù)。其中j的取值范圍為0～+∞。

完成上述計(jì)算后，可得出此時(shí)信號(hào)中噪聲的剩余量為：

（4）

按照式（4）對(duì)數(shù)字電視信號(hào)中的近似噪聲進(jìn)行分解。分解過程中，需要根據(jù)信號(hào)的層級(jí)結(jié)構(gòu)與小波轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行處理，以此得到一個(gè)噪聲去除最優(yōu)解。將最優(yōu)解代入式（4），得到r的具體值，r值越小，代表信道中傳輸?shù)臄?shù)字電視信號(hào)噪聲越少，去噪效果越佳。反之，r值越大，代表信道中傳輸?shù)臄?shù)字電視信號(hào)噪聲越多，去噪效果越差。此時(shí)需要重新按照上文提出的步驟進(jìn)行信號(hào)噪聲處理，以此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)噪聲的有效處理。

2.3 基于基帶調(diào)控的傳輸信號(hào)實(shí)時(shí)追蹤

在完成上述相關(guān)設(shè)計(jì)后，需要通過實(shí)時(shí)調(diào)整基帶傳輸頻率來跟蹤傳輸?shù)臄?shù)字電視信號(hào)?？紤]到電視信號(hào)是從前端信號(hào)源發(fā)射的，經(jīng)過多個(gè)環(huán)節(jié)的調(diào)試和頻譜轉(zhuǎn)換，可以在發(fā)射通道上形成數(shù)字信號(hào)。在這種情況下，頻譜函數(shù)在信道中呈現(xiàn)空間規(guī)律，這與直流電流的低頻傳輸規(guī)律一致。信號(hào)傳輸?shù)念l率總是受到外部因素的限制。一旦這種限制不適應(yīng)頻譜特性，頻譜傳輸?shù)男盘?hào)能量將逐漸減弱，信號(hào)的信噪比將繼續(xù)降低。此時(shí)，信號(hào)的誤碼率也會(huì)上升，甚至對(duì)相鄰信道信號(hào)造成強(qiáng)烈干擾。因此，有必要改變編碼碼類型，進(jìn)行基帶調(diào)節(jié)，將傳統(tǒng)的信號(hào)表達(dá)式“0”和“1”轉(zhuǎn)換成不同的傳輸碼類型，以確保頻譜在信號(hào)傳輸過程中呈現(xiàn)中頻集中的趨勢(shì)。這樣初步實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的實(shí)時(shí)表達(dá)。

為了保證基帶信號(hào)調(diào)節(jié)的有效性和同步性，可以采用寬帶雙向碼來表示數(shù)字電視信號(hào)的半周期。在保證數(shù)字電視信號(hào)的傳輸具有一定的效率之后，我們需要考慮網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)傳輸?shù)陌踩?。為了?shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)陌踩?，可以采用兩種方法。首先，在網(wǎng)絡(luò)傳輸前端安裝一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的集成系統(tǒng)。數(shù)字電視信號(hào)在傳輸過程中包含大量的信息。僅僅依靠后端人員，不可能實(shí)現(xiàn)對(duì)所有信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。通過集成系統(tǒng)，可以對(duì)終端在信號(hào)傳輸過程中的所有參數(shù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸過程的有效預(yù)測(cè)。第二，將安全預(yù)警系統(tǒng)與傳輸系統(tǒng)連接起來。當(dāng)后端檢測(cè)到發(fā)送信號(hào)異常時(shí)，終端觸發(fā)預(yù)警功能。此時(shí)，前端可以發(fā)送跟蹤信號(hào)以截獲發(fā)送的數(shù)字電視信號(hào)。這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視信號(hào)的高效傳輸，而且在很大程度上保證了信號(hào)在傳輸過程中的安全。

3. 結(jié)論

通過試點(diǎn)機(jī)房的優(yōu)化，用戶數(shù)字電視接收質(zhì)量得到優(yōu)化。在后續(xù)的工作中繼續(xù)考慮全網(wǎng)的優(yōu)化方案，通過進(jìn)一步的優(yōu)化使全網(wǎng)的數(shù)字信號(hào)都得到提升。同時(shí)，目前有線電視整轉(zhuǎn)區(qū)域已關(guān)閉模擬信號(hào)，這樣釋放出更多模擬信號(hào)占用的輸入功率，將來我們也可以通過進(jìn)一步的測(cè)試分析和研究，來尋求更好的優(yōu)化解決方案以改善用戶體驗(yàn)質(zhì)量。

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