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

韓超

現(xiàn)如今，網(wǎng)絡(luò)化、信息化改變了人們的生活，這一點在廣播電視領(lǐng)域更是得到充分體現(xiàn)，有助于數(shù)字電視的發(fā)展。為更好滿足人們的視聽需求，數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)不斷改進(jìn)。本文對無線通信技術(shù)進(jìn)行了分析，對前向糾錯碼技術(shù)、星座旋轉(zhuǎn)技術(shù)、高階調(diào)制技術(shù)等分別進(jìn)行了探討，希望能幫助到相關(guān)人士。

一、引言

地面數(shù)字廣播就是借助于微波來實現(xiàn)對信號的覆蓋與傳輸，由于地面數(shù)字廣播有著突出的優(yōu)勢，有較好的靈活性、所需投資不多、移動性較好、恢復(fù)能力較強(qiáng)等，近年來得到了大力推廣。不過這種方式也存在不足，在傳輸信號時，有著較多的干擾因素，而且接受系統(tǒng)較為復(fù)雜。怎樣克服這些不利因素，是需要處理的問題。

二、無線通信技術(shù)介紹

在70年代，出現(xiàn)了無線網(wǎng)概念，在無線技術(shù)的進(jìn)步下，對人們的生活造成了極大的影響。建立無線通信系統(tǒng)，就是為了方便人們交流，更加容易獲取到想要的信息，而不受距離的限制。基于相關(guān)的協(xié)議，促使無線通信得以發(fā)展。通常而言，構(gòu)成系統(tǒng)的部分較多。對于發(fā)射端而言，轉(zhuǎn)換器是非常重要的。通過轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)對信息的轉(zhuǎn)換，最終形成電信號，這一點類似于話筒。通過發(fā)射機(jī)，能對電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終形成高頻電信號。通過天線，可將信號轉(zhuǎn)變成電磁波，隨之進(jìn)行發(fā)射。對于接收端而言，就是利用天線來接收信息，同時變成電信號，之后利用轉(zhuǎn)換器，來對信號進(jìn)行轉(zhuǎn)變，向用戶發(fā)送信息。相比于有線而言，不用鋪設(shè)線路，無線通信就能實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的傳輸?；趥鬏斆浇榈牟町?，針對無線通信，可將其分為衛(wèi)星與微波。不管是哪一種無線通信，皆需要頻譜，不過頻譜資源是有限的，基于此，對于無線通信的發(fā)展，要采取科學(xué)合理的方式，來管理頻譜，防止出現(xiàn)資源被浪費的現(xiàn)象。在具體應(yīng)用時，存在諸多困難，要充分結(jié)合天線技術(shù)原理，在對信號進(jìn)行傳輸時，不可直接采用電磁波形式，天線尺寸難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。要認(rèn)真設(shè)計接收裝置，以便能更好地接收信號。

三、前向糾錯碼技術(shù)

對于前向糾錯碼技術(shù)而言，其實質(zhì)上是一種手段，就是在傳輸信號時，用來對錯誤進(jìn)行控制的，基于糾錯碼，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余。在T2標(biāo)準(zhǔn)中有著相關(guān)的規(guī)定，針對數(shù)字電視系統(tǒng)，參考所要求的門限值，若噪聲干擾比比門限值大，則數(shù)字電視系統(tǒng)需符合有關(guān)要求。具體而言，若傳輸速率為每秒5Mb，則在1h內(nèi)，錯誤事件次數(shù)不超過1，在T2目標(biāo)中，提升傳輸速率是關(guān)鍵目標(biāo)。應(yīng)達(dá)到流凈輸入速率不可小于每秒50Mb，并且在處于8赫茲帶寬的情況下，輸入速率要大于每秒100Mb。所以，T2系統(tǒng)應(yīng)用了編碼模式，就是基于線性循環(huán)碼，同時結(jié)合奇偶檢驗碼。在60年代，發(fā)現(xiàn)了線性循環(huán)碼，通過BCH碼，針對生成多項式，將其和糾錯能力融合起來。依據(jù)糾錯能力，可將生成多項式設(shè)計出來。奇偶檢驗碼基本上可應(yīng)用于全部的通信信道，因此得到了廣泛的應(yīng)用。合理應(yīng)用譯碼算法，能獲取較為理想的誤碼性能。有著稀疏檢驗矩陣，可提供長度不同的2種比特碼，存在數(shù)種不一樣的碼率。便于譯碼，能達(dá)到并行操作的目的，對硬件有著較高的適用性。

四、星座旋轉(zhuǎn)技術(shù)

星座旋轉(zhuǎn)就是基于2個星座點，來提升分集度，在空間層次中，達(dá)到符號分集的目標(biāo)。有效應(yīng)用向糾錯碼技術(shù)，當(dāng)遇到惡劣信道時，能增強(qiáng)抗干擾能力，在保障系統(tǒng)穩(wěn)定的同時，也能提升傳輸效率。在T2中含有星座旋轉(zhuǎn)，針對單元及比特交織，此模塊位于兩者間?；谒ヂ湫诺?，有效應(yīng)用該技術(shù)，同時提高額外分集，進(jìn)而可獲取兩種增益，一是容量增益，二是分集增益。

五、高階調(diào)制技術(shù)

在T2中，同樣使用了高速傳輸技術(shù)，相比于DVB-T而言，這一點是完全不同的。為提升信道利用率，通過正交頻分系統(tǒng)，來分割信道，對于所劃分的子信道來講，在頻譜上，有著重疊的地方，為避免受到影響，在對傳輸媒介進(jìn)行選擇時，數(shù)字電視系統(tǒng)采用子載波，通過這樣的方式，促使頻譜得到充分利用。在頻域范圍內(nèi)，通過正交頻分系統(tǒng)，來實現(xiàn)對信道的正交劃分，降低傳輸速率，將串行轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿?，之后依次進(jìn)行傳輸。關(guān)于正交頻分復(fù)用，其屬于一種組合技術(shù)，就是針對信道編碼，將其和OFDM融合起來，有效應(yīng)用此項技術(shù)，有助于處理信道衰落，同時獲取較好的解決效果。通過COFDM，能實現(xiàn)對不同噪聲與衰落的抵消，為解決好多徑衰落，可在信號周期之前，添加保護(hù)間隔。對于同頻干擾，可借助于頻譜開槽法。對于不同噪聲的處理，可采用交織方式，并結(jié)合級聯(lián)碼。在T2標(biāo)準(zhǔn)中，在對參數(shù)進(jìn)行選擇時，采用正交頻分技術(shù)，可促使選擇更加靈活，針對QAM星座調(diào)制而言，不但可支持256階的調(diào)制，而且也可支持64階，變換點數(shù)可達(dá)到六種，其中32K為最大。

六、交織技術(shù)

通常而言，可將交織技術(shù)劃分為2種，一是分組交織，二是卷積交織。針對無線信道，因為不存在具體的線路鋪設(shè)，在空間中，有著較多的影響因素，基于此情況，極有可能被干擾。此外，如果信號沒有較好的穩(wěn)定性，在傳輸信號時，不但會受到噪聲的影響，而且也會被物理因素干擾，若碰上惡劣信道，則會極大干擾信號。若未采用交織技術(shù)，來對信號進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，就直接傳輸信號，極有可能會出現(xiàn)大段數(shù)據(jù)錯誤的情況。由此，有必要處理好此類問題，可采用交織技術(shù)，來分割信號，依據(jù)一定的長度，來對數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，最終生成小段數(shù)據(jù)，達(dá)到最小時，可將比特視為單位，同時依據(jù)一定的規(guī)則，來重組鄰近的比特，通過這樣的方式，在進(jìn)行傳輸時，即便大段的比特存在錯誤，由于對位置進(jìn)行了調(diào)整，差錯變?yōu)殡S機(jī)，之后借助于向前糾錯編碼，實現(xiàn)對比特錯誤的消除。有效應(yīng)用交織技術(shù)，能有效改變信息結(jié)構(gòu)，而且不會對信息內(nèi)容造成影響，促使通信特性得到改善。

在T2標(biāo)準(zhǔn)中，提供了多種不一樣的交織器，比如頻率。對于時間交織器而言，以一定的時間空隙，反復(fù)輸送相同信號，所以在接收端能收到多個信號，對于這些信號來講，存在不一樣的衰落情況，而且是獨立的個體，可提升數(shù)字電視系統(tǒng)的抗干擾能力。對于頻率交織而言，應(yīng)遵守一定的原則，具體而言，基于不一樣的載波，來傳輸數(shù)據(jù)，同時在對載波進(jìn)行選擇時，要優(yōu)先選取最遠(yuǎn)的，盡可能降低頻率，避免對傳輸信道造成影響。依據(jù)以上的原則，對于頻率交織器而言，在處理完數(shù)據(jù)之后，需對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的配置，并置于相應(yīng)的載波上，最終采取隨機(jī)化方式，再次處理這些數(shù)據(jù)；對于比特交織器而言，在傳輸之前，需重新排列比特，以便實現(xiàn)隨機(jī)化差錯，由此針對噪聲脈沖，給出抗干擾能力。

七、結(jié)論

通過以上分析得知，有效利用前向糾錯碼技術(shù)，在惡劣信道方面，可提升系統(tǒng)的抗干擾能力，在保證數(shù)字電視系統(tǒng)穩(wěn)定的同時，也能提高傳輸效率；合理應(yīng)用譯碼算法，能獲取較為理想的誤碼性能；通過COFDM，能實現(xiàn)對不同噪聲與衰落的抵消，為解決好多徑衰落，可在信號周期之前，添加保護(hù)間隔；有效應(yīng)用交織技術(shù)，能有效改變信息結(jié)構(gòu)，而且不會對信息內(nèi)容造成影響，促使通信特性得到改善。

作者單位：山西廣播電視無線管理中心7402臺