廣播電視信號傳輸方式及技術應用

摘 要:本文對廣播電視信號利用衛星、光纜、微波及互聯網進行傳輸進行了介紹，并對幾種傳輸方式的技術應用進行了探究，對各個傳輸手段的優缺點進行了一定的說明。

廣播電視是人們獲取信息的媒介。隨著時代的進步，人們對廣播電視節目的要求也越來越高，所以需要提高相應的信號傳輸和播出技術手段。廣播電視節目的信號基本的傳輸方式是由微波、衛星、光纖等多種通道的結合。隨著科學技術的進步，利用互聯網傳輸廣播電視信號已經實現。信號傳輸的穩定性和可靠性對于收看廣播電視節目有著直接影響，廣播電視信號傳輸是廣播電視系統中的重要環節。

廣播電視節目的傳輸前端系統的主要任務是將廣播電視信號進行數字編碼壓縮形成MPEG-2的傳輸流，利用統計復用技術，形成或轉換成方便各種方式傳輸的TS傳輸流或DS3等信號可在光纜、微波、衛星和網絡上進行傳輸。

在信號傳輸和節目交換中，為了更為有效地利用傳輸系統，人們希望通過同時攜帶多個信號來高效地使用傳輸介質，多采用多路復用技術及其他技術體系。

1　衛星傳輸

廣播電視信號衛星傳輸是在微波通信基礎上發展而來的，對于每一顆同步通信衛星來說，可以俯瞰地球表面約40％的面積。要想實現全球通信，就要有3顆相隔120°的同步通信衛星。

從模擬信號衛星傳輸發展到現在的數字衛星廣播技術及數字壓縮技術，利用衛星能夠傳輸更多的廣播電視節目。衛星廣播電視的另一個意義在于為各無線發射臺、轉播臺和各有線電視系統提供信號源的任務。新疆廣電地球站是全國利用衛星傳送廣播、電視節目套數最多的一個省份。

衛星通信地球站按使用方式分為固定站、可搬運站和移動站，按通信性能分為標準站和非標準站。現在還有一種非常小口徑通信終端（VSAT）地球站，具有廣闊的應用前景。新疆廣電系統也建立了VSAT綜合業務站，業務有廣播電視信號交換及數據傳輸。

1.1 技術應用

一是衛星應用頻段從C波段發展到Ku波段，Ka波段的技術也在逐漸成熟，傳送技術也從模擬發展到數字和數字壓縮等技術。二是信號上行前端采用數字編碼壓縮技術和多路復用技術。筆者所在的機房就是利用復用技術把多路廣播電視信號復用打包利用光纜和微波傳輸到上行站。三是頻分多址技術，不同的地球站占用不同的頻率，即采用不同的載波。四是時分多址技術也在衛星通信中得到了較多的應用，即多個地球站占用同一頻帶，但占用不同的時隙。五是碼分多址（CDMA），即不同的地球站占用同一頻率和同一時間，但利用不同的隨機碼對信息進行編碼來區分不同的地址。

1.2 優點

一是衛星鏈路大部分是在大氣層以上的宇宙空間，電波傳播穩定，不受通信兩點間的各種自然環境和人為因素的影響。二是成本低、在同樣容量、同樣距離的條件下，衛星通信和其他通信設備相比耗費的資金少，衛星通信系統的造價并不隨通信距離的增加而提高。三是衛星通信的傳播距離遠、通信路數多、無縫隙覆蓋能力強、容量大。四是衛星通信質量好、可靠性高、運用靈活、適應性強，在應急救災方面具有獨特的能力。

1.3 缺點

一是存在日凌中斷、星蝕和雨衰現象；二是傳輸時延長；三是回聲效應。

2　光纖傳輸

人們對光通信也越來越熟悉，其波長在微米級，而頻率則為HZ數量級，比常用的微波頻率高很多倍，所以用光波作為載波進行通信，通信容量大大超過傳統的通信方式，而且光纖通信技術越來越成熟。在廣播電視領域將光纖作為廣播電視信號傳輸的載體應用也越來越得到重視和應用。

光纖通信技術在廣播電視系統和其他通信系統中得到了非常廣泛的應用，現在通過光纖網絡傳輸電視直播信號、電臺、電視臺總控機房到衛星上行站、有線電視網或發射臺傳輸信號都選擇使用光纜，改變了以往只靠微波中繼傳輸的方法，保證了信號的可靠性。

光纖通信的基本組成主要包括光纖光纜、光電子器件及光通信系統設備。光發射機一般采用1310nm和1550nm，后者輸出的光信號還可以再通過多臺“光放大器”放大，因此，可分送更多支路的光纜、并傳輸到更遠的距離。

目前，光通信已是廣播電視的主要傳輸方式，與衛星通信、微波接力等相比，光纖通信已成為擴大通信容量最有力的傳輸媒介。

2.1 技術應用

2.1.1 復用技術

光纖通信復用技術主要分為三類:光波復用、光信號復用和副載波復用（SCM）。光波復用包括波分復用（WDM）和空分復用（SDM）。光信號復用包括時分復用（TDM）和頻分復用（FDM）。副載波復用是將所要傳輸的信號先用來調制一個射頻波，再將射頻波來調制發射光源。

波分復用技術已經能使40～80個通道的2.5Gbit/s同時傳送出去。我所在的機房就是采用波分復用技術的、把8套電視和9路廣播信號的TS傳輸流利用1310/1550nmWDM實現1310/1550nm兩個通信窗口光信號的合波與分波，使單根光纖傳輸容量倍增。

波分復用技術作為一種系統概念，通常有3種復用方式，即1310nm和1550nm波長的波分復用、粗波分復用（CWDM，）和密集波分復用（DWDM，）。

2.1.2 光纖接入技術

字面上來講，光纖接入（Fiber To Tjjjhe Building）就是把光纖到樓；另外，還有光纖到戶。

2.2 優點

一是光纖通信具有不受大氣干擾、重量輕、占空小、抗電磁干擾強、絕緣好、串話小、保密性強等優點，是當今最好最主要的信息傳輸方式。二是傳輸頻帶極寬，通信容量很大；由于光纖衰減小，無中繼設備，故傳輸距離遠。信號質量高；耐化學腐蝕；便于傳輸和鋪設。

2.3 缺點

一是質地脆，機械強度差；二是光纖彎曲半徑不宜過小；三是光纖的切斷和熔接操作技術復雜；四是耦合繁雜；五是市政建設時易被挖斷。

3　微波傳輸

微波通信是直接使用微波作為介質進行的通信，不需要固體介質，當兩點間直線距離內無障礙時，就可以使用微波傳送。

微波通信技術的發展經歷了一個從模擬到數字的過程。模擬微波通信主要是在早期用于傳輸多路載波電話、載波電報及電視等，其調制方式一般為調頻。數字微波通信主要用于傳輸多路數字電話、高速數據、可視電話及數字廣播電視信號等。雖然微波在廣播電視行業傳輸廣播電視信號以作為一種光纖網絡（的）補充手段，但其地位也很重要。

3.1 技術應用

QAM是一種幅度、相位聯合調制的技術，同時使用載波的幅度和相位來傳遞信息比特，將一個比特映射為具有實部和虛部的矢量，然后調制到時域上正交的兩個載波上，然后進行傳輸。

當前數字微波通信技術的主要發展方向是實現QAM（正交幅度調制）調制級數的提升以及嚴格限帶。目前，實現數字微波通信技術的頻譜利用率的大幅度提升，通常都是借助于多電平QAM調制技術的應用。

數字微波傳輸普遍采用SDH數字同步序列格式，在SDH 格式下，單路微波通道可以傳送STM-1信號，每個STM-1的碼率為155Mbit/s，而每個STM-1復接3個DS3碼流每個DS3的碼率為45bit/s。

自適應時域均衡技術:使用高性能、全數字化二維時域均衡技術減少多徑傳輸效應引起碼間干擾、正交干擾及多徑衰落的影響。

頻分復用的優點是信道復用率高，允許復用路數多，分路也很方便。因此，頻分復用已成為現代模擬通信中最主要的一種復用方式，在微波接力通信中也得到廣泛應用。

3.2 優點

其一，數字微波具有通信容量大、抗干擾性能強、直線通信、頻率規劃、建設速度快、傳輸質量高、通信穩定可靠，以及保密性強等特點

其二，對于自然災害的抵抗力比較強，有效保證了廣播電視信號的暢通。微波傳輸具有獨特的優點，建設周期短、靈活性大、通信容量變化也比較大，特別適合應用于山區、水面等光纖難以鋪設的復雜地形。頻率范圍寬，通信容量大，采用高增益天線時可實現強方向性通信。

3.3 缺點

其一，在電波波束方向上，不能有高樓和山體阻擋。由于地球曲面的影響以及空間傳輸的損耗，每隔幾十公里，就需要建立中繼站，將電波放大轉發而延伸。

其二，在同一微波電路上不能使用相同頻率于同一方向，因此微波電路必須在無線電管理部門的嚴格管理之下進行建設。

其三，損耗隨距離增大而快速增加（如以距離的2次方-4次方函數關系衰減）。隨著微波應用不斷增加，傳輸區域相互重疊，干擾多。

4　互聯網傳輸

隨著互聯網的全面覆蓋，尤其是網絡帶寬的提高，可以實時或非實時傳輸廣播電視信號。廣播電視節目信號經過數字化處理和壓縮后，使用寬帶互連網絡實行遠距離傳輸與交換，使利用互聯網傳輸高質量的廣播電視信號成為現實。基于互聯網平臺上的網絡廣播電視，由于是完全開放的資源空間，因此成為推進新興媒體發展的主要力量。

現國家又推進“三網融合”，意指電信網絡、有線電視網絡和計算機網絡的相互滲透、互相兼容、并逐步整合成為全世界統一的信息通信網絡。“三網融合”是為了實現網絡資源的共享，避免低水平的重復建設，對廣播電視行業發展意義重大。

4.1 技術應用

其一，軟件技術是信息傳播網絡的主要系統。其二，IP技術。信號數字化后，還不能直接承載在通信網絡介質之上，還需要通過IP技術在內容與傳送介質之間搭起一座橋梁。其三，寬帶技術。因業務需求量大、數據量大，所以在傳輸時一般都需要非常大的帶寬。寬帶技術的主體就是光纖通信技術。

4.2 優點

其一，多媒體計算機及其網絡可存儲共享“海量”信息的特點；信息交換趨向于個性化發展（容易滿足每個人的個性化需求）。互聯網能夠不受空間限制來進行信息交換;信息交換的使用成本低。

其二，信息交換能以多種形式存在，即時性強，可以滾動報道，即時更新與受眾之間能比較充分實現互動收聽廣播及觀看電視可利用網絡自由移動進行收看。

4.3 缺點

一是互聯網的相關設備要求比較高，其普及受經濟發展狀況的制約比較明顯。二是保密性差，易被攻擊。

5　結語

有很多便于傳輸的先進技術及特點就不一一介紹了。總之，利用有效的傳輸體系完成廣播電視信號的傳輸意義很大。