數字時代廣播電視信號無線發射技術探討

摘 要：在數字化的時代背景下，我國廣播電視信號技術進入了由模擬技術向數字技術過渡的關鍵時期，由我國自主研發的數字音頻廣播技術正在全面普及，廣播電視發射技術的發展又出現了一些新特征。本文分析了我國當前的數字音頻廣播和地面數字電視技術的應用現狀和優勢，著重對數字音頻廣播系統的結構和基本原理進行了分析，并對其中的一些關鍵技術展開了研究。

關鍵詞：數字化；CDR技術；DTMB標準；廣播電視

進入數字化時代以來，隨著我國廣播電視事業的發展，無線廣播電視數字化進程不斷加快，初步形成了一個技術先進、傳輸高效、覆蓋面廣的無線數字廣播電視技術發展格局。為了進一步推廣我國自主研發的數字音頻廣播技術，我國于2016年成立了CDR工作組，經過多年的試驗與改進，CDR系統的研究與應用已經取得了階段性成果。目前，我國的無線數字化覆蓋技術形成了地面數字電視（DTMB）與數字音頻廣播（CDR）并存的傳輸技術體系[1]。對數字時代的廣播電視信號無線發射技術進行深入探討，對于我國廣播電視事業的發展有著重要的現實意義。

1 CDR技術及其特點分析

CDR技術是一種基于數字信號處理的無線信號發射技術，充分利用了現代數字編碼技術、數字壓縮和糾錯技術、信道利用及數字調制技術，使傳統的模擬廣播系統實現了全面數字化改造，成為了我國第三代廣播電視技術。CDR技術在頻譜利用率、音質、傳輸效率、發射功率、抗干擾能力等方面均取得了革命性突破，尤其是其可以實現大面積組網覆蓋的優勢，更是為其迅速推廣應用奠定了堅實的基礎[2]。數字音頻廣播技術支持傳統廣播技術所具有的調頻調幅一體化功能，使廣播接收終端設備的結構大大簡化，在基本保持當前頻率管理體制的條件下，可以實現更加平衡的頻譜過渡，使系統進一步提高頻譜資源利用率成為了可能。

2 DTMB技術及其特點分析

我國的DTMB標準充分吸收了歐洲DVB-T標準、日本ISDB-T標準和美國ATSC標準的優勢，通過48.5MHz～862MHz頻段進行數據傳輸，總帶寬達到8MHz，可以發送和接收多達30種以上的數據格式。與傳統的電視發射技術相比，DTMB標準充分利用了現代電子技術中的同步正交頻分復用技術（TDS-OFDM）對電視信息進行調制，并且以PN序列擴頻技術為基礎，在傳輸過程中進行了有針對性的高保護同步傳輸設計，使頻譜利用率大大提升。另外，得益于信道估計算法的創新和改進，DTMB標準對于移動終端的接收性能有了質的提升，在信噪比上得到了重大改善。基于上述特點和應用優勢，國家已將DTMB標準認定為我國第四代地面數字電視標準，并加以推廣應用。

3數字音頻廣播關鍵技術分析

3.1總體結構

CDR系統通常由信號源系統和發射系統兩大部分構成，其中前者主要負責衛星信號接收、特殊情況下的主備切換等功能；發射系統采用數字傳送碼流和數字音頻廣播各占用一路的形式進行無線信號發射，可以實現對中央臺中1節目的衛星接收及后續的數字信號處理環節，發射系統通常只分配一個調頻廣播頻率，通過同步發射模擬信號和數字信號來實現傳輸覆蓋。CDR系統中的利用技術是指正交頻分復用（OFDM）技術，頻道間隔和帶寬基本單位均為100kHz，最高不超過200kHz。CDR發射系統一般包含音頻和數據輸入模塊、復用模塊和信道編碼與調制模塊三大組成部分，音頻節目和數據業務必須先后經過音頻編碼、信號復用、信道編碼、數字調制等過程，才能以CDR射頻信號的形式向外部空間發射出去。其基本原理如圖1所示。

3.2信號源

數字音頻廣播發射系統中的信號源可以分為主備兩路，以衛星鏈路進行信號傳輸，主務信號源中的碼流通過衛星100路廣播編碼復用平臺的處理后進入地球接收站，其中中星6B、亞太6號等衛星成為整個信號傳輸鏈路中的關鍵系統鏈路，完成對主備鏈路信號的高效分發。信號源一般采用衛星接收，因此其性能指標一般要求較嚴格，以完成與衛星之間的數據交換。例如，其射頻輸入接口采用了F型英制75Ω接口，分別設置了模擬輸出和數字輸出各一路。其內部資源十分豐富。

3.3激勵器

在激勵器的支持下，CDR技術既可以采用模擬工作方式，也可以采用數字工作方式，還可以實現模數同播，并且在正常工作過程中允許根據實際情況進行工作模式的切換。對GY/T268.1-2013標準中推薦的所有頻譜模式均具有兼容性。激勵器的模式1-2屬于數字音頻廣播模式，模式9-10屬于模數立體聲同播模式，模式22-23則是一種模數單聲道同播模式。在模數同播模式中，一般會采用比數字音頻功率大14dB的模擬音頻信號，并且其帶寬也做了相應調整。激勵器工頻可實現由87MHz至108MHz可調，具有手動和自動兩種切換方式。

3.4發射系統

在CDR系統中，信道編碼和調制均采用了專用的CDR規范。首先，信號源系統生成了符合發射要求的信號碼流，然后以主備兩種形式由切換系統進行自動篩選，最后KWE質量較佳的碼流被傳輸至CDR發射機；而模擬音頻廣播信號由無需經過上述過程即可直接送到發射機，因為CDR發射要同時兼容數字和模擬信號的同步廣播。數字信號在發射機中由激勵器進行信道編碼、數字調制、再經過上變頻，然后與模擬信號同步向外發射。一般來說，模擬信號的發射功率保持恒定即可，但數字信號的功率需要按照不同的實際需求進行恰當的調整，使模擬信號和數字信號的功率比維持在合理的范圍內。為了對主備兩路信號進行選擇和切換，以提高信號質量，一般在發射機中都安裝了射頻同軸切換開關和假負載，保證發射信號的質量。

3.5天饋線系統

CDR天饋線系統對信號質量有著重要的影響，因此一般在選型上都會十分謹慎，需要與其它模塊的技術參數相適應。一般來說，我國目前的數字音頻廣播系統以全頻段調頻天線的應用為主，其最大的優勢在于能夠按照待覆蓋區域的實際條件進行賦形設計。在市場上現有的天饋線系統中，以雙偶極板天線的總體性能最佳，但其成本相對較高，在經濟欠發達地區也可以采用垂直單偶極子天線來代替。

4結語

CDR技術作為我國自主研發的數字音頻廣播標準，其推廣應用顯著改善了傳統的模擬廣播系統的效率低、速度慢、質量差等問題，使各地的中央廣播節目的覆蓋效果和質量都有了質的提升，實現了我國廣播電視的全面無線數字化覆蓋。我國作為全球調頻廣播的應用大國，有著宏大的受眾群體和市場空間，因此必須掌握核心技術，才能更好地促進我國廣播電視事業的發展，在國際廣播電視發射技術領域走在前列。

參考文獻：

[1]劉鎖，胡維剛，姜鵬程.市級廣播電視臺CDR廣播系統建設及技術創新應用[J].廣播與電視技術.2017，（12）：116-119.

[2]趙永珺，楊學哲.天津中央廣播電視節目無線數字化覆蓋工程技術方案[J].廣播與電視技術.2017，（5）：94-98.

作者簡介：

蘇輝 1972.05.24 男，回族，安徽亳州，本科，亳州市廣播電視臺，技術中心副主任，主要從事廣播電視播出發射，覆蓋等工作。