影響數字電視信號傳輸質量的因素分析及對策

文丨宋鵬飛

（山西廣播電視衛星地球站，太原 030021）

數字信號的傳輸方式通常可分為基帶傳輸和載波傳輸兩類。所謂基帶傳輸就是將數字信號通過碼型變換變為適于傳輸的碼型，并經過發送低通濾波器濾除部分高頻分量，經過光纖、電纜、雙絞線或微波等進行傳輸。而載波傳輸則是用原始或基帶數字信號改變載波的某一參數，如載波的幅度、頻率或相位，實現頻譜的搬移。這個過程稱為調制，然后將攜帶數字信號的載波送人有線、衛星或地面無線(包括微波)信道去傳輸，這就是數字信號的載波傳輸。

1 數字電視概述

地面數字電視是指使用地面廣播傳輸方式傳輸電視信號的一種電視廣播系統。它可以在日常為人們提供工作學習娛樂的各種資訊，在地質災害期間可以緊急動員多方力量，在動蕩時期可以充當政府喉舌統一媒體。

自1936年英國首先開通了黑白電視廣播以來，電視技術先后經歷了黑白電視、彩色電視和數字電視的發展。與此同時電視的廣播傳輸方式也得到了發展，現在電視廣播具有了無線廣播、有線廣播、衛星廣播、數據廣播等多種傳輸方式。從上世紀起，經過多年的發展電視技術漸漸走向成熟，模擬彩色電視的三大制式分別是PAL、NTSC和SECAM，60年代起各國都加快了建設數字電視的步伐。

數字電視是相對于模擬電視而言的，它是錄制、采編、傳輸、接收等環節均采用數字化手段來實現的電視系統，也可以說是在信源、信道、信宿三方面全面實現數字化和數字處理的電視系統。其中電視信號的采集、加工和發射屬于電視的信源；傳輸和儲存屬于電視的信道；接收端與顯示元件屬于信宿。數字電視采用了超大規模的集成電路、計算機、軟件、數字圖像壓縮編解碼、數字伴音壓縮編解碼、數字通信、數字多路復用、信道糾錯碼、調制解調及高清顯示器等技術。

數字電視按其傳輸視頻的比特率大小可分為標準清晰度電視和高清晰度電視。標準清晰度電視的節目比特率為3-8 Mbit/s，顯示清晰度為350-600線；高清晰度電視的節目比特率為18-20 Mbit/s，顯示清晰度為800-1000線。

數字電視按其傳輸方式可分為三類：有線數字電視、地面數字電視和衛星數字電視。

2 數字電視優缺點

數字電視由于采用了數據壓縮技術，傳輸信道寬度較模擬電視大為減少，利用現有傳輸一套模擬電視的帶寬就可以傳輸8-10套標準清晰度的數字電視節目。數字信號需要的信噪比為26 dB，相較模擬信號的信噪比40 dB已大為減少，即在相同覆蓋面積的條件下，數字電視信號大大節省了發射功率。

在同步轉移模式的通信網絡中，數字電視可以實現多種業務的動態組合。數字電視可以依據頻率的高低進行分級調制傳輸，便于在各類通信信道特別是異步轉移模式的網絡中傳輸，也便于與計算機網絡聯網。容易實現密碼措施，即加密/解密，加擾/解擾技術，便于專業應用和數據廣播業務的應用。

但是數字電視也存在自身的缺點如：采樣、量化誤差、壓縮編碼帶來的信號損傷、在節目制作和傳輸過程中的貫通延遲等。與數字電視帶來的優點相比這些缺點是瑕不掩瑜，所以數字電視取代模擬電視是大勢所趨。

我國計劃在2010年到2015年間逐漸用地面數字電視取代地面模擬電視，據統計，我國有線電視收看用戶約為1.4億戶，而我國現有家庭3.78億戶，剩下的這部分家庭是以地面數字電視為主要方式來收看電視節目，同時加上日漸流行的各種移動電視終端接收設備，我國地面數字電視用戶的群體將會更加強大。為了能實現地面模擬電視向地面數字電視轉變的這一重大課題，地面數字電視網絡規劃的工作就顯得尤其重要。

2006年8月16日，我國國家標準化委員會發布了一個強制性標準GB20600-2006《數字電視地面廣播傳輸系統幀結構、信道編碼和調制》，現在它已經在全國進行推廣應用。目前電視廣播網絡模式主要有單頻網及多頻網兩種模式。單頻網是指在同一網絡中，同一區域的所有發射機在同一時間用同一頻率發射傳輸數字電視節目的一種組網技術。多頻網是指相鄰發射機使用不同頻道傳輸同一電視節目，每個發射機只覆蓋它附近區域的一種組網技術。

單頻網相對于傳統的多頻網而言，由于在服務區域內傳送一路信號只需要一個頻率，因此大大節省了頻率資源，針對我國頻譜資源緊張的特點，這一優點顯得尤為突出。同時，在高樓林立的城市中，無論一個數字電視發射機的發射功率多大都會有很多信號覆蓋不到的地方，這些覆蓋不到的區域被稱作盲點，單頻網則可通過多個發射機使用同一頻率發射的辦法來解決盲點問題，從而提高覆蓋率，實現無縫覆蓋。單頻網配置規劃靈活，可以用多個小功率的發射機來代替一個大功率的發射機，在降低設備成本的同時減少電磁污染，提高覆蓋效果。

但是單頻網技術還未成熟，它也存在一些固有的缺點，為了實現無縫覆蓋就要求發射機的密度要足夠大，同時單頻網對發射機之間的間距也有明確的要求；單頻網對同步要求高，需要依賴精準的基準時鐘和一些算法，這些對設備的要求也增加了單頻網的建網成本。即便單頻網在實際應用中會遇到一些阻力，但它任然是加快我國地面數字電視發展步伐的有力保障。未來我國的單頻網至少都是以市為單位，逐漸建立省級乃至全國區域范圍的大規模單頻網，因此，單頻網的網絡規劃方法顯得尤其重要。

3 數字電視信號傳輸干擾因素分析

3.1 系統噪聲 噪聲即干擾信號，在信號傳輸的過程中，各部分都會產生噪聲，并且逐步疊加，降低了信號的清晰度，同時致使系統載噪比C/N指標下降。系統噪聲包括有源設備和無源設備產生的信號，同時也包括光和電在傳輸過程中的噪聲。

3.2 傳輸損耗 所謂損耗，就是在傳輸過程中由于介質和設備引起的信號功率的降低，對于HFC網絡來說，主要是光纜以及同軸電纜。

3.2.1 光傳輸損耗 光纖損耗就是功率降低，主要原因：1）吸收損耗。無論纖心是什么材料的，在光的傳輸過程中都會有吸收現象，光吸收的強弱程度與材料結構以及波長、雜質等因素有關。2）散射損耗。由于光纖的結構上會存在不均勻以及缺陷等原因，光信號在傳輸的過程中就會出現散射現象。包括：制作缺陷散射以及瑞利散射，還有受激散射。3）彎曲損耗。由于外力造成的光纖彎曲，會破壞其全反射條件，引起輻射損耗，并且隨著彎曲半徑減小損耗急劇增大。

3.2.2 電傳輸損耗 同軸電纜作為傳輸系統的主要部分，但是其內外均有一定電阻和漏電流存在，高頻信號傳輸過程中能量會轉化成熱量損失。

3.3 非線性失真 在系統傳輸過程中，非線性失真主要有以下方面：光纖色散引起的失真、光接收機和發射機引起的失真及其傳輸中的電放大器引起的非線性失真。

3.4 反射存在的影響 對于HFC傳輸系統，信號從前端機房到用戶接收終端，中間要經過各類活動接頭。但是傳輸線路長、設備及其接頭多，在這些接頭處容易產生反射，而且影響較大不易查找，因此必須重視安裝工作。

3.5 數模混合傳輸的影響 由于數字化技術尚未成熟，正處于過度時期，因此，在很長時期內還要采用這種傳輸方式。在傳輸過程中兩種信號相互影響，導致更大程度的失真。

4 數字電視信號故障處理措施

4.1 模擬傳輸頻道與有線數字頻道相互干擾 在以前的模擬頻道傳輸中，傳輸質量的評價指標是復合三次差拍比和組合二次差拍比，而有線數字傳輸系統中最重要的評價指標是誤碼率，即錯誤的比數和傳輸的總比數之間的比值。誤碼率能夠真實反映數字傳輸系統的有效性，但在兩個傳輸頻道的傳輸過程中，會產生相互干擾，而且無法消除，只能通過調試把干擾降到最低，減少傳輸信息的失真率。

4.2 電視接收機改善收視效果 當有線數字電視系統安裝以后，有的電視機畫面質量與采用傳統的模擬傳輸系統無太大改觀，而有的電視機改觀較明顯。這是使用模擬傳輸系統時，電視的畫面質量高的，換用數字電視系統畫面質量改善就不明顯，反之則明顯。電視接收機可以對模擬的頻道畫面進行數字化處理，從而出現更好的畫面結果，它是一種從模擬電視系統到數字系統轉化的過渡性產品。但是現在使用的電視接收機只是普通的接收機，只能在一定程度上改善電視機的某些畫面質量問題。如果想從根本上來提升數字電視系統的畫面效果，就必須使用真正適用于數字電視系統的接收機。

4.3 用戶端信號失配導致數字信號接收 在安裝了有線數字電視系統以后，有的頻道模擬電視系統能夠正常收看，而數字電視卻無法接收。這一現象的產生原因是數字信號的頻率不在接收范圍內，可以通過調整有線數字接收頻率解決。如果經測量，接收頻率在正常接收范圍內，就很有可能是因為用戶端信號失配導致的。有的用戶為了省錢多接電視，將接頭并接進行信號再分配，這樣就會影響數字信號的接收。只要將用戶端進行分配器改接，就可以恢復正常。

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