微波傳輸?shù)牡孛鏀?shù)字電視系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

山西廣播電視無線管理中心 楊 敏

數(shù)字電視廣播主要是通過信號傳輸來實現(xiàn)畫面和信息傳遞的，微波傳輸作為信號傳輸?shù)囊环N具體形式，對保障數(shù)字電視信號的傳輸質(zhì)量，提高數(shù)字電視畫面的呈現(xiàn)效果具有重要的作用。與有線數(shù)字電視系統(tǒng)相比，地面數(shù)字電視系統(tǒng)具有更明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。對基于微波傳輸?shù)牡孛鏀?shù)字電視系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進行分析，能夠為當(dāng)前我國數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的運行和發(fā)展提供借鑒的思路和經(jīng)驗。

1 數(shù)字電視與數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)

1.1 數(shù)字電視發(fā)展過程

互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的發(fā)展，為廣播電視行業(yè)的發(fā)展提供了更加便利的渠道。而物質(zhì)生活水平的提高，也使得人們對廣播電視節(jié)目的呈現(xiàn)質(zhì)量提出了更高的要求。數(shù)字電視具有的高質(zhì)量視聽優(yōu)勢，使得其逐漸代替模擬電視成為人們觀看廣播電視節(jié)目的主要工具。數(shù)字電視的應(yīng)用優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在三個方面：首先，數(shù)字電視應(yīng)用的數(shù)字信號，是依據(jù)模擬信號的采樣編碼得來的，與模擬信號相比，具有更高的穩(wěn)定性和更高的抗干擾能力；其次，數(shù)字信號能夠滿足多路信號的疊加需求，能夠有效提高頻譜的利用效率；第三，數(shù)字信號擁有的可擴展性，使得其在發(fā)展中能夠不斷融合其他業(yè)務(wù)，促進廣播電視事業(yè)的不斷發(fā)展?，F(xiàn)階段，隨著人們對社會信息和廣播電視節(jié)目需求的不斷擴大，數(shù)字電視也處于不斷的研發(fā)和優(yōu)化當(dāng)中。

1.2 數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)

微波是電磁波的一種，能夠作為數(shù)字信息通信的載體進行應(yīng)用。與有線數(shù)字傳輸系統(tǒng)不同的是，微波能夠在傳遞數(shù)字信息的同時，將一些附加的控制信息、同步信息以及網(wǎng)管信息也一并傳遞出去，這種數(shù)據(jù)信息的傳遞方式，也能夠被稱為數(shù)字微波通信。然而利用微波來實現(xiàn)數(shù)字信息的傳遞，也會受到無線信道穩(wěn)定性的影響，使得一些外界因素和物理現(xiàn)象對微波傳輸信號產(chǎn)生衰減、變形的情況?；谖⒉娨曄到y(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢，現(xiàn)階段，數(shù)字微波通信系統(tǒng)能夠應(yīng)用到城市內(nèi)部短距離的支線連接、邊遠(yuǎn)地區(qū)和專用通信網(wǎng)的傳輸、干線光纖傳輸?shù)膫浞菀约皩拵I(yè)務(wù)四種場合，能夠滿足大部分信息數(shù)據(jù)的傳輸要求。

2 基于微波傳輸?shù)牡孛鏀?shù)字電視系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

在應(yīng)用數(shù)字電視廣播系統(tǒng)時，需要遵循一定的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，才能夠更好的實現(xiàn)高質(zhì)量畫面的呈現(xiàn)。地面數(shù)字電視系統(tǒng)在現(xiàn)代化社會的發(fā)展中有著廣闊的應(yīng)用前景，在對基于微波傳輸?shù)牡孛鏀?shù)字電視系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進行分析時，主要可以從以下幾個方面來入手：

2.1 DVB-T2標(biāo)準(zhǔn)

在對DVB-T2標(biāo)準(zhǔn)進行分析之前，首先要了解無線通信技術(shù)的發(fā)展概況。無線通信技術(shù)主要是通過協(xié)議來發(fā)揮作用的，由發(fā)射端、傳輸媒體以及接收端三個部分組成。依據(jù)具體的數(shù)據(jù)線路傳輸距離不同，可以將無線通信分為微波和衛(wèi)星兩種。盡管無線通信能夠?qū)崿F(xiàn)信息獲取渠道的拓寬，但由于無線通信在實際應(yīng)用中對頻譜具有較大的依賴性，再加上傳輸信號不能直接采用電磁波的形式向外輻射，就會導(dǎo)致其存在較大的應(yīng)用困難。地面數(shù)字電視系統(tǒng)，是在借助了無線通信技術(shù)之后，以地面為數(shù)字電視信號的主要傳輸環(huán)境而應(yīng)用的數(shù)字電視廣播系統(tǒng)。

DVB-T2標(biāo)準(zhǔn)是目前應(yīng)用于地面數(shù)字電視系統(tǒng)的主要標(biāo)準(zhǔn)，DVB-T2標(biāo)準(zhǔn)是以DVB-T系統(tǒng)為基礎(chǔ)進行制定的，DVB-T系統(tǒng)主要包括信源編碼及復(fù)用、適配器、能量擴散、外糾錯碼、外交織、內(nèi)糾錯碼、內(nèi)交織、幅度相位映射、導(dǎo)頻及傳輸參數(shù)信令插入、COFDM調(diào)制和保護間隔插入十一個部分組成。該系統(tǒng)在實際應(yīng)用中存在一定問題，DVB-T2標(biāo)準(zhǔn)是在對DVB-T系統(tǒng)應(yīng)用的缺陷和不足完善之后應(yīng)用的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)。

與原有的DVB-T系統(tǒng)相比，DVB-T2標(biāo)準(zhǔn)具有以下幾個方面的優(yōu)勢：首先，在DVB-T2標(biāo)準(zhǔn)下，地面數(shù)字電視具有更高水平的傳輸質(zhì)量和抗干擾能力，解決了以往DVB-T1系統(tǒng)應(yīng)用時，存在的頻帶利用率較低的問題。其次，DVB-T2標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的前向糾錯技術(shù)，能夠有效提高數(shù)據(jù)通信的可信度。第三，基于地面數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)物理層管道眾多的情況，DVB-T2標(biāo)準(zhǔn)能夠采用不同的調(diào)制編碼方法，解決數(shù)字傳輸系統(tǒng)穩(wěn)定性和傳輸效率的要求。第四，DVB-T2采用靈活的幀結(jié)構(gòu)，能夠有效提高信道的利用效率。如表1所示。

表1 DVB-T與DVB-T2參數(shù)對照表

2.2 DVB-T2前端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

DVB-T2是對DVB-T系統(tǒng)的功能擴展，能夠有效解決DVB-T系統(tǒng)應(yīng)用中存在的各種缺陷和問題。在對DVB-T2的全段系統(tǒng)進行分析時，首先需要了解DVB-T2系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。DVBT2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由輸入處理模塊、比特交織編碼與調(diào)制BICM模塊、組幀模塊以及OFDM生成模塊構(gòu)成。

輸入處理模塊主要可以分為單PLP和多PLP兩種模式結(jié)構(gòu)。以單PLP模式結(jié)構(gòu)為例，單數(shù)據(jù)流經(jīng)由輸入接口傳輸進入，在經(jīng)過模式適配過程中的CRC-8編碼和基帶包包頭插入兩個處理程序之后，將其填充插入到流適配程序當(dāng)中，再對其進行基帶幀加擾，然后將其傳輸?shù)奖忍亟豢椌幋a與調(diào)制BICM模塊；比特交織編碼與調(diào)制BICM模塊，主要包括FEC編碼、比特交織、解復(fù)用到數(shù)據(jù)單元、星座映射、星座旋轉(zhuǎn)和循環(huán)Q延時、單元交織以及時間交織等步驟；組幀模塊主要是將比特組成傳輸幀，在系統(tǒng)運行出現(xiàn)錯誤時，讓系統(tǒng)也能夠?qū)崿F(xiàn)有效運行，進而提高系統(tǒng)的運行效率；OFDM生成模塊主要包括MSIO處理、導(dǎo)頻插入、IFFT、降低PARR、插入保護間隔、插入PI符號和DAV等步驟。

2.3 地面數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

（1）前向糾錯碼技術(shù)

前向糾錯碼技術(shù)主要是為了應(yīng)對地面數(shù)字傳輸系統(tǒng)出現(xiàn)的各種錯誤情況，該技術(shù)能夠利用糾錯碼來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的冗余處理，進而減少地面數(shù)字傳輸系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況。前向糾錯碼技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效滿足DVB-T2標(biāo)準(zhǔn)對地面數(shù)字傳輸系統(tǒng)提出的要求。當(dāng)前地面數(shù)字傳輸系統(tǒng)應(yīng)用的前向糾錯碼技術(shù)，主要包括二元線性循環(huán)碼以及低密度奇偶校驗碼兩種編碼模式，將這兩種編碼模式相結(jié)合，能夠有效實現(xiàn)對地面數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)的冗余處理。

（2）星座旋轉(zhuǎn)技術(shù)

星座旋轉(zhuǎn)技術(shù)主要是從信號空間層次劃分的角度來說的，提高地面數(shù)字傳輸系統(tǒng)中兩個星座點之間的分集度，并將該技術(shù)與前向糾錯碼技術(shù)相結(jié)合，不僅能夠減少地面數(shù)字傳輸系統(tǒng)信號傳輸出現(xiàn)錯誤的概率，還能夠有效提高系統(tǒng)對各種外界因素的抗干擾能力，保證數(shù)字信號的傳播質(zhì)量。依據(jù)星座旋轉(zhuǎn)角度的不同，星座旋轉(zhuǎn)技術(shù)在衰落信道下主要采用增加額外分集的方式，獲得分集增益和容量增益。

（3）高階調(diào)制技術(shù)

高階調(diào)制技術(shù)也被稱為OFDM高速傳輸技術(shù)，該技術(shù)在應(yīng)用時，將相互正交的子載波作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇?，不僅能夠有效提高頻譜的利用率，還能夠降低數(shù)據(jù)的傳輸效率，并將信道通過正交頻分復(fù)用系統(tǒng)進行正交劃分，將原有的串行轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿校M而達到分別傳輸?shù)哪康?。在這種情況下，不僅能夠減少不同數(shù)據(jù)傳輸信道之間數(shù)據(jù)傳輸容易出現(xiàn)的干擾情況，還能夠?qū)崿F(xiàn)信道的高效利用。

（4）交織技術(shù)

交織技術(shù)也是DVB-T2系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的一種技術(shù)。該技術(shù)在實際應(yīng)用中，主要分為卷積交織和分組交織兩種形式，能夠在不調(diào)整信息內(nèi)容的前提下，通過改變信息結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)對無線通信傳輸特性的改善。而基于以往無線信道在應(yīng)用中容易存在的信號干擾嚴(yán)重問題，DVB-T2系統(tǒng)能夠通過時間、頻率以及比特三種交織器的應(yīng)用，來提高數(shù)據(jù)傳輸信道的抗干擾能力。

結(jié)論：綜上所述，微波傳輸對提高地面數(shù)字電視系統(tǒng)的性能具有重要的作用?，F(xiàn)階段，數(shù)字電視系統(tǒng)在我國的社會發(fā)展中占據(jù)著重要的位置?；谖⒉ǖ膫鞑ヌ匦裕趯Φ孛鏀?shù)字電視系統(tǒng)進行設(shè)計時，不僅要考慮各種容易影響無線信號傳輸?shù)母蓴_因素，還要采取一定的措施來應(yīng)對信號衰落和失真的情況，在保證廣播電視節(jié)目質(zhì)量的同時，也能夠有效促進我國數(shù)字電視廣播行業(yè)的發(fā)展。