數(shù)字發(fā)射機的指標調整與無線覆蓋的發(fā)展探究

朱運宏

(霍邱縣廣播電視臺，安徽 六安 237400)

0 引言

現(xiàn)下群眾更加關注自身的精神文化需求，促進了廣播電視數(shù)字化技術的發(fā)展與創(chuàng)新，廣播電視數(shù)字化技術在傳輸覆蓋方面更是得到了廣泛應用，數(shù)字化技術的普及改變了以往的節(jié)目制作與傳輸模式，也使得數(shù)字電視收視效果更加符合人們的需求。電視發(fā)射機歷經時代與行業(yè)的改變，種類越來越豐富，從原來的電子管發(fā)射機，歷經了速調管發(fā)射機和全固態(tài)模擬電視發(fā)射機，一直到現(xiàn)在的全固態(tài)數(shù)字電視發(fā)射機，始終受到從業(yè)者的關注。數(shù)字發(fā)射機標準在實踐中有幾種，如CMMB手機電視標準和T-DMB移動數(shù)字標準，數(shù)字壓縮編碼所參考的標準近年來也有了很大改變，例如，早期參考國外的H.264，MPEG-2和MPEG-4，現(xiàn)在開始廣泛應用的我國自主知識產權的標準，即AVS+第二代移動數(shù)字標準。按照現(xiàn)行規(guī)劃要求，未來在AVS+標準壓縮方法基礎上，還需向其他的AVS+轉型。因此，專業(yè)領域的技術人員應該重點加強模擬發(fā)射機再利用的研發(fā)，改制數(shù)字發(fā)射機制式，提高發(fā)射機使用率，提高設備在廣播電視領域的服務水平。數(shù)字發(fā)射機的實踐應用需要進行指標調整，在無線覆蓋作用下，技術人員必須了解指標調整的要點，同時，在數(shù)字發(fā)射機不斷進步與創(chuàng)新的基礎上推動無線覆蓋發(fā)展，這是目前行業(yè)發(fā)展的核心方向。

1 數(shù)字發(fā)射機和無線覆蓋

數(shù)字發(fā)射機通常稱為數(shù)字調頻發(fā)射機，是調頻廣播的關鍵設備之一，檢驗調頻廣播發(fā)射機的數(shù)字化程度，關鍵在于電路原理[1]。數(shù)字電視廣播目前已經全面實現(xiàn)了無線覆蓋，其顯著特征便是容量大，具有兼容性、安全性和穩(wěn)定性，滿足高清、標清等不同等級的電視標準要求，可以同時采用室內外接收、移動接收與便攜接收方式，在運行時更是支持單頻網(wǎng)、多頻網(wǎng)的組網(wǎng)模式以及多業(yè)務混合模式，未來AVS+壓縮標準對比以往沿用標準，其壓縮效率高，且有利于節(jié)約頻道資源、提高抗誤碼效率[2]。

現(xiàn)如今，數(shù)字發(fā)射機以全固態(tài)數(shù)字電視發(fā)射機為主，采用單通道模式，在模擬發(fā)射機基礎上，對信息源處理、功放、冷卻和控制等進行了調整與優(yōu)化。不僅穩(wěn)定性更強，還具有良好的覆蓋效益和傳送質量，單套節(jié)目傳播耗能不高。參考壓縮標準可以決定其最終的覆蓋效果，即發(fā)射機技術指標，數(shù)字發(fā)射機技術指標以功率等級、調制誤差率、頻譜特性、頻率穩(wěn)定度等為主，常用的測試設備包括場強儀、功率計和頻譜儀等。為了進一步實現(xiàn)數(shù)字發(fā)射機無線覆蓋的目標，技術人員必須做好技術指標的調整。

2 數(shù)字發(fā)射機指標調整內容

數(shù)字發(fā)射機由信號源、激勵器、功率放大器、發(fā)射天線等組成，信號源又包括音視頻和信號、碼流等，無論是H264，MPEG-4還是AVS+，其信源編碼、壓縮方法不同，但信號源均為碼流，這是其主要的共同點，功率放大通道在調整之后便可以得到使用。通過該特征可以對數(shù)字發(fā)射機進行改進，達到節(jié)約資源的效果，按照相應的發(fā)射頻率，功率放大器還可以調整至對應的發(fā)射頻率，帶寬在8 MHz以上，輸入碼流通過復用器、放大器、天線進行發(fā)射，即可結束數(shù)字信號無線發(fā)射。經過改進的發(fā)射機必須提前測試，確定滿足技術標準后方可投入使用[3]。

3 無線覆蓋系統(tǒng)在數(shù)字發(fā)射機中的應用

3.1 構建無線多路微波分配系統(tǒng)

無線覆蓋技術工作頻段低，特別是對比普通微波傳輸形式，無線多路微波分配系統(tǒng)還體現(xiàn)出繞射能力弱的特點。但由于建筑物吸收作用的存在，反而不會表現(xiàn)出較強的反射波，系統(tǒng)本身頻段并不會受到直接的影響[4]。此系統(tǒng)符合國際標準頻段，因其采用的是不變壓縮傳輸法，所以無需壓縮設備，頻段范圍在2 503～2 687 MHz，滿足國際標準頻段范圍。在數(shù)字發(fā)射機中的應用，增加了傳送節(jié)目的是數(shù)量，這是因為該系統(tǒng)采用混合無線接入技術，優(yōu)化了系統(tǒng)運營管理效率，同時采用數(shù)字壓縮技術，對多個電視節(jié)目進行壓縮，支持8 MHz帶寬通道的節(jié)目傳輸。

數(shù)字發(fā)射機的無線覆蓋不僅范圍較廣，節(jié)目數(shù)量也更多。應用數(shù)字濾波技術和數(shù)字存儲技術，能夠有效消除噪聲，特別是在二、三維覆蓋區(qū)。構建發(fā)射塔可以滿足一般規(guī)模城市在節(jié)目輸出方面的要求，發(fā)射天線范圍為5 km，發(fā)射電視節(jié)目信號也有數(shù)百個。

3.2 多路分米波系統(tǒng)

多路分米波系統(tǒng)采用的是數(shù)字無線多路電視覆蓋，電視節(jié)目效果甚至優(yōu)于有線電視，還可以節(jié)約成本。此系統(tǒng)內部包括數(shù)字無線發(fā)射基站、室內分布系統(tǒng)，在室外環(huán)境需要安裝無線接收天線、數(shù)字機頂盒，連接了數(shù)字電視機后便可以接收電視節(jié)目。例如，某項目采用無線覆蓋系統(tǒng)，工作人員在準備階段對比了數(shù)字視頻廣播技術和常規(guī)電視頻道數(shù)字化模式發(fā)現(xiàn)，多路分米波系統(tǒng)具有多路覆蓋的功能。系統(tǒng)發(fā)射機功率為5～8 W，根據(jù)測量數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，在10～15 km范圍內所有信號覆蓋均保證了精準性，且不需要消耗過多的功率，實現(xiàn)了電視節(jié)目信號的高效傳輸。計算功率時，工作人員按照模擬發(fā)射機的峰值，將數(shù)字發(fā)射機計算標準作為平均值[5]。分析最終結果發(fā)現(xiàn)，多路分米波系統(tǒng)的帶寬為1 MHz，和模擬發(fā)射機帶寬相比僅為12%，但實際發(fā)射效果卻可超出模擬發(fā)射機8倍左右。

4 數(shù)字發(fā)射機指標調整

4.1 發(fā)射功率

地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)的發(fā)射機發(fā)射功率是地面數(shù)字電視信號場強的決定性因素，該指標更是與無線覆蓋范圍、覆蓋區(qū)域、服務質量等有關，但發(fā)射功率的關鍵性因素則是功率放大器增益，技術人員對功放增益進行調整，其本質也是地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)輸出功率的調整，使其與設計規(guī)范相符，達到預期覆蓋成效，能夠得出測量發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射功率。

4.2 頻譜特性

頻譜特性指標主要包括帶肩比、鄰頻抑制、帶內不平坦度3項。

(1)帶肩比。發(fā)射機放大器可以將數(shù)字電視信號功率放大，從而在所有頻道之間生成互調產物，此產物即頻道帶肩。例如，某項目根據(jù)規(guī)定設定了電視頻道帶寬是8 MHz，由此可確定中心頻點、偏離中心點在±4.2 MHz位置功率之比便是帶肩比。項目中，工作人員利用頻譜分析儀測量帶肩比，此項指標和模擬信號通道載噪比近似，隨之獲取了發(fā)射機輸出信號信噪比，即為信號輸出的實際質量[6]。功放為非線性器件，而增益、線性則屬于一對矛盾，若將功放增益提升，通道非線性也會隨之增加，此時非線性增大可能會產生信號畸變，使得輸出信號頻譜改變，對發(fā)射指標造成消極影響。因此，對于發(fā)射機的調試，建議技術人員將測試指標數(shù)值作為功放通道在非線性區(qū)的判斷依據(jù)，若指標不符合規(guī)范，可利用校正非線性技術指標進行調節(jié)。

(2)鄰頻抑制。一般的發(fā)射頻道都會有相鄰頻道，分別是上鄰頻道與下鄰頻道。發(fā)射功率的差異會直接干擾到相鄰頻道信號，必須進行抑制。對鄰頻抑制指標的測試，建議采用頻譜儀、功率計，這種組合的方式也增加了調整便捷性。

(3)帶內不平坦度。所謂帶內不平坦度，即有效帶寬中對發(fā)射機頻率響應特性的測量，這一指標代表的是工作頻段中最大電平和最小電平差值。數(shù)字電視發(fā)射產生的碼流信號，在有效頻帶中經過均勻放大處理，可以獲得滿足預期的效果。若想達到均勻放大的效果，平坦頻響曲線非常必要，所有線性失真、非線性失真均會干擾通頻帶頻譜的不平坦度、數(shù)字信號接收，最終導致誤碼。

4.3 調制誤差率

調制誤差率的作用是對數(shù)字發(fā)射機輸出信號質量進行衡量，該指標可以反映出數(shù)字電視信號在傳輸之后受到的損傷，而作為指標衡量數(shù)字電視系統(tǒng)時的表征形式為星座圖。電視發(fā)射機壓縮標準轉型為數(shù)字AVS+期間，發(fā)射設備需要改進，同時提高頻率資源再利用效率。當前電視發(fā)射頻率的頻率資源十分重要，一個頻道中模擬發(fā)射機頻道僅能夠發(fā)射1套節(jié)目，而數(shù)字電視發(fā)射機的一個頻道可以同時發(fā)射約6個節(jié)目，其中包括高清節(jié)目，且保證信號無損傷[7]。例如，實踐環(huán)節(jié)調試誤差率時，采用了AVS+壓縮方法，各個頻道在信號無損傷基礎上可以發(fā)射的標清電視節(jié)目數(shù)量為12套，高清節(jié)目的數(shù)量為3套，整體來說節(jié)約了頻率資源。若根據(jù)此模式長期發(fā)展，群眾能夠接收到的公益性質數(shù)字電視節(jié)目數(shù)量將越來越多。

按照現(xiàn)行規(guī)劃，數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡建設已經進行到了關鍵階段，技術實施方案中地面電視發(fā)射網(wǎng)絡多是應用頻點省級單頻網(wǎng)、1個頻點多頻網(wǎng)，在所有發(fā)射臺站中實現(xiàn)了無線覆蓋，各臺站中均有數(shù)字電視發(fā)射機，發(fā)射節(jié)目數(shù)量也逐漸增多。發(fā)射機采用單頻網(wǎng)形式發(fā)射節(jié)目。另外一套發(fā)射機則主要通過多頻網(wǎng)形式發(fā)射節(jié)目。按照所在地區(qū)的地理地貌條件，需要在行業(yè)發(fā)展過程中不斷完善傳輸網(wǎng)絡，在地面衛(wèi)星站基礎上深入建設數(shù)字微波傳輸，從而形成互補的形式。

5 數(shù)字發(fā)射機無線覆蓋的發(fā)展趨勢

一直以來，數(shù)字電視在實際應用過程中，其本身存在的優(yōu)勢與特征逐漸得到了廣大用戶的認可，更是促進了我國廣電行業(yè)持續(xù)性發(fā)展。目前，很多用戶在行業(yè)技術的作用下，接收到的數(shù)字電視節(jié)目數(shù)量不斷增多，畫質也越來越清晰，在節(jié)目制作、傳輸?shù)确矫娴募夹g水平均得到了提升，但因為我國無線數(shù)字技術依然處于發(fā)展階段，技術相關研究還不是非常深入，很多電視媒體在發(fā)展初期多會選擇引進國外的數(shù)字發(fā)射機技術?；趶V播電視模擬平臺相繼關閉的狀況下，我國對于無線數(shù)字電視給予了關注，也提供了資金與政策方面的支持，為無線數(shù)字發(fā)射機創(chuàng)造了發(fā)展前景[8]。各個生產企業(yè)也應該借鑒成功的技術經驗，通過產業(yè)融合研發(fā)與我國數(shù)字發(fā)射機無線覆蓋要求相符的無線數(shù)字電視發(fā)射裝置。

數(shù)字調頻發(fā)射機和以往采用了模擬調頻廣播發(fā)射機對比，其優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，音質得到提升。數(shù)字調頻發(fā)射機運用的是全過程數(shù)字化處理，調頻廣播音質與CD的音質更為接近。第二，發(fā)射機穩(wěn)定性得到提升。這主要是因為數(shù)字調頻發(fā)射機關鍵軟件采用了大規(guī)模集成電路，代替分量軟件和小規(guī)模集成電路，有效提升了發(fā)射機的穩(wěn)定性。第三，數(shù)字調頻發(fā)射機功能柔性增加。改用軟件無線電技術，在確保發(fā)射機硬件條件的基礎上安裝了相應的軟件，便可生產具有多元化功能的調頻發(fā)射機，也為后續(xù)發(fā)射機升級創(chuàng)造了便捷條件。第四，遠程監(jiān)控與故障診斷準確性更高。發(fā)射機內部安裝的硬件功能均得到軟件化處理，發(fā)射機LCD顯示屏可以了解到更多內部狀態(tài)信息，利用通信接口便可實現(xiàn)發(fā)射機遠程監(jiān)控以及故障診斷。根據(jù)上述優(yōu)勢，數(shù)字電視在廣電行業(yè)的發(fā)展中逐漸開辟了新的業(yè)務增長點，高清電視也在人們的生活中逐漸普及，很多新型數(shù)字發(fā)射機應用范圍越來越廣[9]。但實際上，我國產業(yè)一直以來的發(fā)展始終是基于挑戰(zhàn)并存的局面，今后數(shù)字化手機無線覆蓋的發(fā)展建議重點提高數(shù)字發(fā)射機技術，以此來提高在行業(yè)中的綜合競爭力，面臨不斷增加的無線數(shù)字電視設備要求，數(shù)字發(fā)射機整體需求也呈提高的態(tài)勢。因此，廣電企業(yè)和數(shù)字發(fā)射機生產企業(yè)應該緊密合作，將生產標準加以統(tǒng)一，通過現(xiàn)行先進技術手段，提高無線發(fā)射機技術水平，研發(fā)出功能更佳、先進質量更高的無線數(shù)字發(fā)射機，進一步拓寬無線數(shù)字傳輸覆蓋的范圍。

6 結語

綜上所述，在信息化時代下，數(shù)字發(fā)射機與無線覆蓋技術逐步實現(xiàn)了融合，為了拓寬無線覆蓋范圍，技術人員應結合當前行業(yè)發(fā)展規(guī)劃進行數(shù)字發(fā)射機的指標調整，根據(jù)無線覆蓋發(fā)展方向，不斷提高技術水平，使行業(yè)在發(fā)展過程中能夠更加滿足廣大用戶的需求，提高數(shù)字發(fā)射機技術水平，并且實現(xiàn)無線覆蓋。