廣播電視移動接收技術

王 飛 蔡亞芳

（黑龍江省海倫市廣播電視局，黑龍江 海倫 152300）

隨著數字網絡技術的迅猛發展，無線傳播領域正在引發一場深刻的技術革命，就在這一兩年間，無線數字媒體的類型驟然豐富，除傳統媒體之外，手機電視、車載移動電視，樓宇分類電視，多媒體信息亭、地鐵多媒體信息系統等新興媒體紛紛涌現，移動接收是個熱點，尤其是廣播電視的移動接收，成為發展方向之一。現階段,廣播的移動接收算是在一定程度上解決了。但是電視的移動接收問題要比廣播的移動接收困難得多，所以至今還沒有得到很好解決。但我覺得，已經快接近目標。

1 數字電視地面廣播（DTTB）

在現代通信中，通信傳輸手段主要是光纖、衛星、數字微波等，加上地面無線電視廣播電視發射構成信息主體。目前在我國數字電視按信號傳輸方式可以分為地面無線傳輸數字電視、衛星傳輸數字電視、有線傳輸數字電視三類。而移動電視是數字電視地面廣播的重要應用。數字電視地面廣播在應用需求上要求實現移動和便攜接收的功能，使整個技術系統的要求最高。它具備無線數字系統所共有的優點，較之衛星接收，有實現容易、價格低廉的特點；較之有線接收不易受城市施工建設、自然災害戰爭等因素造成的斷網影響；數字電視地面廣播通過電視臺制高點天線發射無線電波，覆蓋電視用戶，用戶通過接收天線和電視機收看電視節目，主要的受眾也是針對本地區的。完善的數字電視地面廣播系統所具備的蜂窩單頻網功能，不僅提高了頻譜的利用率，而且可應用與寬帶無線接入市場；而移動和便攜的獨特優勢使該系統能滿足現代信息社會"信息到人"的要求，也就是無論何人何時在何地均能任意獲取他想得到的信息。

2 移動接收所遇到的主要問題

移動接收采用的方式是無線數字信號發射、地面接收。因此，移動接收所遇到的問題之一就是衰落，這是所有無線通信系統都會遇到的問題。對于固定接收可以采用分集接收等方法予以克服，但對于移動接收而言分集接收的方法顯然不實用，因此衰落問題尤為突出。電波在沿地表傳播中會受到各種阻礙物的反射、散射和吸收，實際到達收信天線處的電波除了來自發射天線的直接波外，還存在來自各種物體（包括地面）的反射波和散射波。反射波和散射波在收信天線處形成干涉場，此外，在移動通信中，還存在因移動臺（天線）的快速移動而劃過顛簸的波節和波幅的駐播現象及由于多普勒效應而造成的相移，凡此種種原因，就使得實際移動臺接收到的場強在振幅和相位上均隨時隨地在急驟變化，使信號很不穩定，這就是無線電波的衰落現象。衰落的嚴重程度通常隨頻率或路徑長度的增加而增大。目前還無法對衰落進行精確的預測，但區分繞射衰落和多徑衰落兩種不同類型的衰落是十分重要的。前者為慢衰落，短期信號中值電平在長期中的起伏；后者為快衰落，即瞬時信號電平在短期中的起伏。這兩種衰落的表現和影響是不同的。另外，與其他無線通信系統不同的是，移動接收的關鍵點是移動。因此，移動接收還存在一個其他無線通信不會遇到的問題，這就是多普勒效應。

在日常生活中，我們會注意到遠處迎面駛來發出警報聲的警車在離你越近時，汽笛聲的音調越高。從警車到達你所在位置開始，音調開始降低，而當警車離開你后，聽到的音調會越來越低，這種現象就稱為多普勒效應。奧地利物理學家多普勒是這樣解釋這種現象的：朝你駛來的警車發出的聲波對你而言稍微壓縮從而相對集中，這時你聽到的聲音波長短于該聲源靜止時的波，而短波音調是高的。相反，離你而去的聲源的聲波稍微擴散，這時你聽到的波長比該聲源靜止時的波長長，長波音調是低的，這樣的效應對電磁波同樣適用。比如一個趨近我們的天線發出的信號，它的頻率高于該天線相對于我們靜止時的頻率，波長相對變短；相反，一個離我們遠去的天線發出的信號，其頻率則會低于該天線在相對我們靜止時相對于我們的頻率，波長相對變長。同時波長的位移量與天線的運動速度存在正比關系，即速度越快，則波長移動越大。以上現象就是多普勒效應（Doppler）。系統方面，移動接收還要考慮覆蓋網的建設，接收機（特別是便攜機）的耗電，接收天線的安裝等問題。從基本原理考慮，模擬廣播電視信號是不宜實現移動接收的。為了解決移動接收中遇到的問題，廣播電視信號必須首先實現數字化。利用數字技術無線接收，可有效解決以上問題。只要在信號有效覆蓋范圍內，所有移動交通工具，只要配有接收設備，都可以接收數字移動電視信號。

3 移動接收中的關鍵技術——OFDM

OFDM是正交頻分復用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）的縮寫，是在嚴重電磁干擾的通信環境下保證數據穩定完整傳輸的技術措施。OFDM的基本原理是：高速信息數據流通過串/并變換，分配到速率相對較低的若干子信道中傳輸，每個子信道中的符號周期相對增加，這樣可減少因無線信道多徑時延擴展所產生的時間彌散性對系統造成的碼間干擾。另外，由于引入保護間隔，在保護間隔大于最大多徑時延擴展的情況下，可以最大限度地消除多徑帶來的符號間干擾。如果用循環前綴作為保護間隔，還可避免多徑帶來的信道間干擾。OFDM的特點是各子載波相互正交，擴頻調制后的頻譜可相互重疊，不但減少了子載波間的相互干擾，還大大提高了頻譜利用率。主要技術特點如下：（1）可有效對抗信號波形間的干擾，適用于多徑環境和衰落信道中的高速數據傳輸；（2）通過各子載波的聯合編碼，具有很強的抗衰落能力；（3）各子信道的正交調制和解調可通過離散傅利葉反變換和離散傅利葉變換實現；OFDM能夠有效地對抗衰落和多普勒現象帶來的負面影響，使受到干擾的信號能夠可靠地接收。OFDM碼率低，又加入了時間保護間隔，具有極強的抗干擾能力。其多徑時延小于保護間隔，所以系統不受碼間干擾的困擾。在有關移動接收的幾種標準的制定過程中，都采用OFDM作為其核心技術。

4 移動接收制式

眾所周知，地面數字電視廣播系統目前有多種制式，這些制式總體上可以分為單載波方式和多載波方式兩類，美國用的ATSC是單載波的，歐洲的DVB-T是多載波的。英國是實施DVB-T標準最成功的一個國家，并成功地開通了地面數字電視廣播。法國、瑞典、西班牙在實施地面數字廣播方面也獲得了成功。除我國自己提出的若干種制式，我國DTTB的制定原理是：（1）傳輸信息要大，支持包括高清電視的多媒體廣播服務；（2）抗干擾能力強，在一般室內環境下可接收；（3）與現有模擬廣播電視頻道兼容，并有利于頻道規劃和摸擬向數字過渡；（4）具有靈活性；支持標準高清晰度和高清晰度兼容的是視廣播，支持移動接收設備，支持便攜接收設備；（5）具有可擴展性；支持包括互聯網的交互數據綜合業務，支持廣播網絡化的發展需要。整體性能指標應優于或相當于相應的國外現有標準的性能。

但是，各種制式都有它的優點和缺點，并且都在相互參照改進，用什么制式都要考慮自身的需要和條件，要多方面考慮和試用，還有一定的研究空間。解決了這些問題，應該就解決了移動電視的接收方向。人類的數字網絡又前進了一步。廣播電視的移動接收作為當前的技術熱點，它的市場和應用空間發展是無窮盡的,發展到一定的高度,不僅能利國利民,而且還可以造福整個人類。

[1]國家質檢總局.廣播電視名詞術語 電視廣播電視技術，北京電視設備廠，1987-03-12.

[2]梁達先.廣播電視發射機房自動播控系統[J].電視技術，2008-05-17.