數字電視技術發展及其地面施工技術

周立軍

（鐵力市廣播電視局，黑龍江 鐵力 152500）

1 數字電視概念

數字電視是電視數字化和網絡化后的產物。數字電視是一個系統，是指從電視節目采集、制作、編輯、播出、傳輸、用戶端接收、顯示等全過程的數字化，換句話說就是系統所有過程信號全是由0、1組成的數字流。數字電視已不僅僅是傳統意義上的電視，而是能提供包括圖像、數據、語音等全方位的服務，是3C融合的一個典范，是計算機、傳輸平臺、消費電子三個環節的聚焦點。

2 數字電視的優勢

清晰度高、音頻效果好、抗干擾能力強。在同樣覆蓋范圍內，數字電視的發射功率要比模擬電視小一個數量級。

可以實現移動接收、便攜接收及各種數據增值業務，實現視頻點播等各種互動電視業務，實現加密／解密和加擾／解擾功能，保證通信的隱秘性及收費業務。

系統采用了開放的中間件技術，能實現各種交互式應用，可與計算機網絡及互聯網等的互通互連。

易于實現信號存儲，而且存儲時間與信號的特性無關，易于開展多種增值業務。

由于保留了現有模擬電視視頻格式，用戶端僅需加裝數字電視機頂盒即可接收數字電視節目，利于系統的平穩過渡，減少消費者的經濟負擔。

3 數字電視的技術

3.1 數字電視的信源

編解碼技術在1920×1080顯示格式下，數字化后信號的數碼率在傳輸中高達995Mbit/s，這比現行模擬電視的傳輸信息量大得多，因此必須去除圖像信號中的多余信息，將數碼率壓縮到能在一個8MHz模擬電視信道中傳送。視頻編碼技術主要功能是完成圖像的壓縮，使數字電視的信號傳輸量由995Mbit/s減少為20Mbit/s～30Mbit/s。國際組織已經制定了對圖像進行壓縮編碼的標準有JPEG(靜態圖像壓縮編碼標準)、MPEG-2(運動圖像壓縮編碼標準)等。音頻編解碼主要功能是完成聲音信息的壓縮。對伴音進行壓縮編碼標準有MPEG伴音壓縮編碼標準、AC-3等。

3.2 單頻網與多頻網

單頻網(SFN)是指同一區域內的若干個發射臺同時在同一個頻段上發射同樣的無線信號，以實現對一定服務區域的可靠覆蓋。在傳統的模擬電視中，相鄰發射臺需要使用不同的頻率播放節目以避免相互干擾(差轉)，在一定距離以外才能進行頻率重用，即多頻網(MFN)方式。在MFN方式下，一套模擬電視電視節目要覆蓋較大區域，就必須占用幾個頻道的帶寬，消耗了大量的頻譜資源。在電視廣播中引入單頻網的概念，是電視技術數字化帶來的結果，采用數字調制和數字信號處理技術，使單頻網的應用成為可能。相對于傳統的多頻網，單頻網帶來的最直接的一個好處是頻譜效率提高。由于同頻率使用，在同一服務區一個頻道上采用數字電視技術可傳送多套電視節目，可以節省大量的頻率資源，多個發射臺同時工作所帶來的分集效果，也使得接收的可靠性大大增強，從而獲得更好的節目覆蓋率。此外，通過對發射網絡(如發射機的數量、分布、單個發射機的天線高度、發射功率等)的調整和優化，還可以降低總的功耗，減輕對附近其它網絡的干擾，甚至可以根據需要方便靈活地改變覆蓋區域的分布。

3.3 GPS技術

GPS是單頻網建設中非常有效也是非常必需的一個設備。GPS的作用就是方便地提供一個在任何地點都同步的系統時鐘10MHz和參考時間信息1PPS。雖然這些也可以通過SDH網絡等而得到，但通過GPS是最快也是性能較好的一種選擇。通過與天上GPS衛星同步，可以獲得高達1E-11的高穩定信號。

4 數字電視的發展策略

機頂盒的發放費用、消費習慣和內容提供商提供的付費電視內容貧乏，這三點是制約數字付費電視的發展關鍵因素。內容對電視數字化絕對必不可少，而國內制作的電視節目品種單一，吸引力不強。如果數字電視節目源問題在今后幾年的開播中得不到解決，就有可能導致用戶對于數字電視的興趣消失。政府有關部門應該研究借鑒國外數字電視運營的商業經驗，將豐富的有線頻道資源進行重新分配，在加強頻道經營許可管理制度的前提下，實行有償頻道租賃服務，讓更多的專業頻道服務者參與數字電視產業中來。中國大陸數字電視同時面臨機遇與挑戰，中國絕大多數有線電視公司缺乏資金對系統進行改造，消費者購買力相對比較低，高昂的數字電視機價格影響了數字電視的普及。單靠原來手中的頻道資源來提高價格或加快數字電視用戶的增加率，效果并不顯著。從目前情形來看，單純靠市場力量推廣數字電視難以達到預期目的，難以在預期時間內關閉模擬電視系統。原因可以歸結為6方面:消費者對于數字電視了解不夠、消費者的技術疲勞、數字電視接收機價格比較高、數字電視技術標準的不確定性、數字電視表現與期望相差甚遠導致的普遍懷疑、投資高風險和資本短缺。單一業務不可能推動數字電視，推動數字電視的四大動力是交互電視、高清晰度電視、數據廣播和有線上網。我國電視市場基數大，送機頂盒的手段只能是短期行為，不可能長久。付費電視運營商要實現贏利，就必須構建一個可提供大量專業化頻道的平臺，以便吸引更多的家庭用戶。“整體平移”，以小區為單位，免費贈送機頂盒，在推行數字節目的同時完全停止輸送模擬信號，增加頻道數量，開辦電視信息平臺與商務平臺等，同時每月向用戶加收有線電視費。如果僅僅提高圖像質量，而沒有更多精彩的內容作支撐，數字電視業務難以開展。“整體平移”探索出了一條不以收費頻道為主的推廣模式，數字電視中依然可以看到有線電視中的頻道，很好地解決了內容匱乏和價格的瓶頸。通過在數字電視頻道中提供分類廣告等方式很好地解決了成本回收的問題，這是中國廣電業長期忽略的一個問題--資訊深度開發，大多數主要媒體都是通過提供分類廣告的方式獲得利潤。

5 數字電視地面施工技術

5.1 發射天線

發射天線的作用是向空間輻射電磁波，電磁波由交變的電場和磁場構成。為了方便分析，工程上規定:用電場的方向表示天線極化方向。一般使用的天線都是單極化的。

5.2 天線選址

目前，大部分電視發射天線的位置的選址有兩種情況:高山低發射塔和平地(樓房)高發射塔。對于UHF頻段內的無線傳輸，雨衰不是傳輸損耗中最重要的部分，當發射天線采用水平極化時，在春夏暴雨季節，部分離發射塔很近、平常接收效果很好的地點其接收效果顯著變壞，而場強較天晴時還略有增加。通過對接收到的無線信號進行測試分析，可以看到在雨天多徑情況明顯惡化。造成這種情況的原因，我們認為與發射天線的位置有關。

5.3 發射頻率

目前各地開展地面數字電視實驗，一般在工作頻率上選擇范圍不大。但就地面數字電視這項技術而言，對工作頻率還是有一定要求的。①現在地面數字電視發射機一般都采用LDMOS功放模塊，為了獲得較大的線性動態范圍，基本都選擇其工作頻率在UHF頻段內。②目前數字電視信道解調的FFT都依賴速度有限的芯片完成，它的處理能力是有限的，對多徑信號的時延越短，處理愈快；而對于速度相同的移動接收而言，頻率愈低，多普勒頻移越小，因此工作頻率相對低一些對高速移動接收是有利的。③水、濕地、樹林等對無線數字信號的吸收，隨著頻率的增高而增大。④目前UHF頻段的低端，電磁干擾嚴重。根據國外有關專家的意見，開展以移動接收為主要業務的地面數字電視廣播，其工作頻率一般選擇在550～700MHz之間較為適宜。特別是在水、濕地、樹林偏多的地區，開展數字移動電視廣播以工作頻率偏低端為宜。

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