數字電視信號傳輸技術研究

楊顯江

【摘要】縱觀近些年我國廣播電視行業發展現狀，不難發現數字技術作為數據電視技術的重要構成部分，伴隨時代發展過程已經成為信息傳播領域中的主流技術類型，該項技術應用過程中能更好地滿足當代人們對信息傳播過程中的主觀需求。近些年，人們對廣播電視的節目傳播效果有更全面的認識，提出的要求也表現出多元化特征，這在很大程度上提升了數字技術在廣播電視領域中的地位，該項技術逐漸成為電視行業運作發展的重要支點，故而有必要對其進行深入探究，為廣播電視行業發展進步提供更可靠的技術支撐。

【關鍵詞】數字電視;信號傳輸;技術

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.24.011

在媒體技術的不斷發展過程當中，數字電視已逐漸融入了人們的生活。相對于模擬電視信號來說，它的傳播穩定性更強，范圍更廣，效果更好，具備十分廣泛的發展前景。對于數字電視技術來說，接收調試工作和維護保養是較為重要的一項工作。下面對數字電視信號的接收方法及應注意問題進行詳細表述。

1. 數據分析

1.1 模擬測試

有線電視數字信號在傳輸過程中，要通過光收、光發、放大器等多個傳輸環節。為了保證數字信號優化的可行性，首先在實驗室通過信號的模擬測試，在不影響傳輸指標的情況下，找到可調整電平的范圍。

實驗中測試了幾組不同廠商的光發機、光站和放大器，用來觀察增加和提高輸入QAM信號后所產生的傳輸后的信號質量。實驗模擬測試中，111M～855M下行通道滿頻段使用10個模擬頻道、83個數字頻道，所用的QAM信號的頻道功率和模擬信號的載波功率相同，以中心機房光收發機、分前端放大器和用戶端光站進行模擬測試數據作為此次數字電視信號優化的依據。

1.2 數據分析

通過實驗室模擬數據分析，前端發機輸入電平為78dBμV～82dBμV，MER和C/N變化在1dB以內，在82dBμV以上則MER和C/N劣化較大。所以，78dBμV～82dBμV為可調整范圍。分前端放大器輸入電平為79dBμV～86dBμV，MER和C/N變化在1dB以內。在78dBμV以上，MER和C/N劣化較大，所以79dBμV～86dBμV為可調整范圍。分前端到用戶光站輸入電平為74dBμV～80dBμV，MER和C/N值逐步提高。在81dBμV以上MER和C/N劣化較大，所以74dBμV～80dBμV為可調整范圍。

前端現網發機模擬輸入電平為87dBμV～88dBμV，QAM輸入則為77dBμV～78dBμV。參考中心機房、分中心機房的光發機和光收機以及用戶小區的光站和放大器的調試參數，合理選擇各設備的輸入信號值，可在僅調整機房設備的情況下，使前端發機數字信號輸入電平范圍為78dBμV～82dBμV及分中心機房放大器輸入電平范圍為79dBμV～83dBμV時，可提高整個整轉區內的用戶端QAM信號和MER，達到數字電視接收質量優化的效果。

2. 數字電視信號高效率傳輸技術

2.1 設計數字電視信號高效率傳輸信道

數字電視信號的傳輸是一個復雜的過程。為了保證信號的有效傳輸，有必要設計一種高效的數字電視信號傳輸通道。在信號傳輸過程中，它們大多表現為層次結構，其中所有獨立的信號都由無數基本幀組成。因此，信號傳輸過程可視為基本幀的傳輸過程。例如，數字電視信號由幀頭和幀體組成。“P→信號中的n“序列可用作幀頭，連接該序列的多個小程序和數據字節可用作幀體。根據兩者的組成，變速箱可以同步控制。為了滿足數字電視信號的高效傳輸，需要將傳統的幀頭轉換為超幀頭，并根據數據塊的順序傳輸方式選擇相應長度的信道。它可用于定位傳輸終端和接收終端。框體是承載數字電視信息和數據的關鍵載體。當幀體中的數據塊表示為時域信號時，可以直接使用單載波信道作為傳輸信道來實現信號的高效傳輸。當幀體中的數據塊表示為頻帶信號時，僅通過這種傳輸方法難以滿足直接信號傳輸的要求。為了滿足這種數字電視信號的傳輸要求，有必要在傳輸前對信號進行轉換。轉換原則是：

F（k）=X（k）? ? ? k=1，2，3，……，N? ? （1）

式中：F（k）表示時域信號;X（k）為頻帶信號;k表示數字電視信號中的幀體;N表示信號幀頭數量。當轉換過程滿足式（1）時，可以認為此時多載波模式的數字電視信號可以被轉換，但需要全面考慮幀體的數量。假定數據塊的總數為m，此時，與數據塊對應的載波體數量也可以表示為m，因此，每個相鄰子載波之間的頻帶間隔為1mkHz。

在確定數字電視信號的組成及其傳輸特性時，需要將其特性與傳輸通道參數相結合，并在此基礎上調整傳輸通道的頻率，以限制信號的傳輸，從而實現數字電視信號傳輸的實時調節。根據相關要求，對信號傳輸通道的參數進行了設計和規劃。

根據上述方法，設計了數字電視信號傳輸通道的參數，以保證符合標準的電視信號能在通道中高效傳輸。

2.2 基于數字微波技術的信號噪聲處理

數字電視信號傳輸通道選擇完成后，考慮到并非所有傳輸通道都處于獨立狀態，需要在終端接收到數字電視信號后去除雜質和噪聲。在去除冗余信號的過程中，一旦噪聲處理不足，會影響終端的接收效果，但當噪聲處理過度時，可能會丟失一些有用的信號。為了更好地實現數字電視信號的噪聲處理，引入數字微波技術，通過劃分信號層數來降低信號噪聲，并以此確定噪聲的最佳分解程度。假設終端接收到的數字電視信號由實信號和噪聲信號組成，實信號表示為y（T），噪聲信號表示為η（T），終端觀察到的數字電視信號x（T）可以表示為：

（2）

使用數字微波技術，對噪聲信號進行小波轉換，并在接收端設備上對瞬時信號進行離散處理。假定小波分解的尺度為j，則在其位置n處，存在一個近似系數，可使用系數對接收的信號進行重構。重構后，可以認為此時大部分真實信號被集成一個小波團。重構后的數字電視信號可以表示為：

（3）

式中：x-（n）表示重構后的數字電視信號;aj表示在第j尺度下的分解系數;dj表示在第j尺度下的細節系數。其中j的取值范圍為0～+∞。

完成上述計算后，可得出此時信號中噪聲的剩余量為：

（4）

按照式（4）對數字電視信號中的近似噪聲進行分解。分解過程中，需要根據信號的層級結構與小波轉換系數進行處理，以此得到一個噪聲去除最優解。將最優解代入式（4），得到r的具體值，r值越小，代表信道中傳輸的數字電視信號噪聲越少，去噪效果越佳。反之，r值越大，代表信道中傳輸的數字電視信號噪聲越多，去噪效果越差。此時需要重新按照上文提出的步驟進行信號噪聲處理，以此可以實現對信號噪聲的有效處理。

2.3 基于基帶調控的傳輸信號實時追蹤

在完成上述相關設計后，需要通過實時調整基帶傳輸頻率來跟蹤傳輸的數字電視信號。考慮到電視信號是從前端信號源發射的，經過多個環節的調試和頻譜轉換，可以在發射通道上形成數字信號。在這種情況下，頻譜函數在信道中呈現空間規律，這與直流電流的低頻傳輸規律一致。信號傳輸的頻率總是受到外部因素的限制。一旦這種限制不適應頻譜特性，頻譜傳輸的信號能量將逐漸減弱，信號的信噪比將繼續降低。此時，信號的誤碼率也會上升，甚至對相鄰信道信號造成強烈干擾。因此，有必要改變編碼碼類型，進行基帶調節，將傳統的信號表達式“0”和“1”轉換成不同的傳輸碼類型，以確保頻譜在信號傳輸過程中呈現中頻集中的趨勢。這樣初步實現了信號的實時表達。

為了保證基帶信號調節的有效性和同步性，可以采用寬帶雙向碼來表示數字電視信號的半周期。在保證數字電視信號的傳輸具有一定的效率之后，我們需要考慮網絡中信號傳輸的安全性。為了實現信號傳輸的安全性，可以采用兩種方法。首先，在網絡傳輸前端安裝一個能夠實現信號自動監測的集成系統。數字電視信號在傳輸過程中包含大量的信息。僅僅依靠后端人員，不可能實現對所有信號的實時監控和管理。通過集成系統，可以對終端在信號傳輸過程中的所有參數和運行數據進行預測，從而實現對傳輸過程的有效預測。第二，將安全預警系統與傳輸系統連接起來。當后端檢測到發送信號異常時，終端觸發預警功能。此時，前端可以發送跟蹤信號以截獲發送的數字電視信號。這樣不僅可以實現數字電視信號的高效傳輸，而且在很大程度上保證了信號在傳輸過程中的安全。

3. 結論

通過試點機房的優化，用戶數字電視接收質量得到優化。在后續的工作中繼續考慮全網的優化方案，通過進一步的優化使全網的數字信號都得到提升。同時，目前有線電視整轉區域已關閉模擬信號，這樣釋放出更多模擬信號占用的輸入功率，將來我們也可以通過進一步的測試分析和研究，來尋求更好的優化解決方案以改善用戶體驗質量。

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