微波傳輸的地面數字電視系統關鍵技術研究

山西廣播電視無線管理中心 楊 敏

數字電視廣播主要是通過信號傳輸來實現畫面和信息傳遞的，微波傳輸作為信號傳輸的一種具體形式，對保障數字電視信號的傳輸質量，提高數字電視畫面的呈現效果具有重要的作用。與有線數字電視系統相比，地面數字電視系統具有更明顯的應用優勢。對基于微波傳輸的地面數字電視系統關鍵技術進行分析，能夠為當前我國數字電視廣播系統的運行和發展提供借鑒的思路和經驗。

1 數字電視與數字微波傳輸系統

1.1 數字電視發展過程

互聯網和信息技術的發展，為廣播電視行業的發展提供了更加便利的渠道。而物質生活水平的提高，也使得人們對廣播電視節目的呈現質量提出了更高的要求。數字電視具有的高質量視聽優勢，使得其逐漸代替模擬電視成為人們觀看廣播電視節目的主要工具。數字電視的應用優勢，主要體現在三個方面：首先，數字電視應用的數字信號，是依據模擬信號的采樣編碼得來的，與模擬信號相比，具有更高的穩定性和更高的抗干擾能力；其次，數字信號能夠滿足多路信號的疊加需求，能夠有效提高頻譜的利用效率；第三，數字信號擁有的可擴展性，使得其在發展中能夠不斷融合其他業務，促進廣播電視事業的不斷發展。現階段，隨著人們對社會信息和廣播電視節目需求的不斷擴大，數字電視也處于不斷的研發和優化當中。

1.2 數字微波傳輸系統

微波是電磁波的一種，能夠作為數字信息通信的載體進行應用。與有線數字傳輸系統不同的是，微波能夠在傳遞數字信息的同時，將一些附加的控制信息、同步信息以及網管信息也一并傳遞出去，這種數據信息的傳遞方式，也能夠被稱為數字微波通信。然而利用微波來實現數字信息的傳遞，也會受到無線信道穩定性的影響，使得一些外界因素和物理現象對微波傳輸信號產生衰減、變形的情況。基于微波電視系統的應用優勢，現階段，數字微波通信系統能夠應用到城市內部短距離的支線連接、邊遠地區和專用通信網的傳輸、干線光纖傳輸的備份以及寬帶業務四種場合，能夠滿足大部分信息數據的傳輸要求。

2 基于微波傳輸的地面數字電視系統關鍵技術

在應用數字電視廣播系統時，需要遵循一定的數字電視標準，才能夠更好的實現高質量畫面的呈現。地面數字電視系統在現代化社會的發展中有著廣闊的應用前景，在對基于微波傳輸的地面數字電視系統關鍵技術進行分析時，主要可以從以下幾個方面來入手：

2.1 DVB-T2標準

在對DVB-T2標準進行分析之前，首先要了解無線通信技術的發展概況。無線通信技術主要是通過協議來發揮作用的，由發射端、傳輸媒體以及接收端三個部分組成。依據具體的數據線路傳輸距離不同，可以將無線通信分為微波和衛星兩種。盡管無線通信能夠實現信息獲取渠道的拓寬，但由于無線通信在實際應用中對頻譜具有較大的依賴性，再加上傳輸信號不能直接采用電磁波的形式向外輻射，就會導致其存在較大的應用困難。地面數字電視系統，是在借助了無線通信技術之后，以地面為數字電視信號的主要傳輸環境而應用的數字電視廣播系統。

DVB-T2標準是目前應用于地面數字電視系統的主要標準，DVB-T2標準是以DVB-T系統為基礎進行制定的，DVB-T系統主要包括信源編碼及復用、適配器、能量擴散、外糾錯碼、外交織、內糾錯碼、內交織、幅度相位映射、導頻及傳輸參數信令插入、COFDM調制和保護間隔插入十一個部分組成。該系統在實際應用中存在一定問題，DVB-T2標準是在對DVB-T系統應用的缺陷和不足完善之后應用的數字電視標準。

與原有的DVB-T系統相比，DVB-T2標準具有以下幾個方面的優勢：首先，在DVB-T2標準下，地面數字電視具有更高水平的傳輸質量和抗干擾能力，解決了以往DVB-T1系統應用時，存在的頻帶利用率較低的問題。其次，DVB-T2標準應用的前向糾錯技術，能夠有效提高數據通信的可信度。第三，基于地面數字電視傳輸網絡物理層管道眾多的情況，DVB-T2標準能夠采用不同的調制編碼方法，解決數字傳輸系統穩定性和傳輸效率的要求。第四，DVB-T2采用靈活的幀結構，能夠有效提高信道的利用效率。如表1所示。

表1 DVB-T與DVB-T2參數對照表

2.2 DVB-T2前端系統結構

DVB-T2是對DVB-T系統的功能擴展，能夠有效解決DVB-T系統應用中存在的各種缺陷和問題。在對DVB-T2的全段系統進行分析時，首先需要了解DVB-T2系統的整體結構。DVBT2系統的結構主要由輸入處理模塊、比特交織編碼與調制BICM模塊、組幀模塊以及OFDM生成模塊構成。

輸入處理模塊主要可以分為單PLP和多PLP兩種模式結構。以單PLP模式結構為例，單數據流經由輸入接口傳輸進入，在經過模式適配過程中的CRC-8編碼和基帶包包頭插入兩個處理程序之后，將其填充插入到流適配程序當中，再對其進行基帶幀加擾，然后將其傳輸到比特交織編碼與調制BICM模塊；比特交織編碼與調制BICM模塊，主要包括FEC編碼、比特交織、解復用到數據單元、星座映射、星座旋轉和循環Q延時、單元交織以及時間交織等步驟；組幀模塊主要是將比特組成傳輸幀，在系統運行出現錯誤時，讓系統也能夠實現有效運行，進而提高系統的運行效率；OFDM生成模塊主要包括MSIO處理、導頻插入、IFFT、降低PARR、插入保護間隔、插入PI符號和DAV等步驟。

2.3 地面數據傳輸系統的關鍵技術

（1）前向糾錯碼技術

前向糾錯碼技術主要是為了應對地面數字傳輸系統出現的各種錯誤情況，該技術能夠利用糾錯碼來實現對數據的冗余處理，進而減少地面數字傳輸系統出現故障的情況。前向糾錯碼技術的應用，能夠有效滿足DVB-T2標準對地面數字傳輸系統提出的要求。當前地面數字傳輸系統應用的前向糾錯碼技術，主要包括二元線性循環碼以及低密度奇偶校驗碼兩種編碼模式，將這兩種編碼模式相結合，能夠有效實現對地面數字傳輸系統數據的冗余處理。

（2）星座旋轉技術

星座旋轉技術主要是從信號空間層次劃分的角度來說的，提高地面數字傳輸系統中兩個星座點之間的分集度，并將該技術與前向糾錯碼技術相結合，不僅能夠減少地面數字傳輸系統信號傳輸出現錯誤的概率，還能夠有效提高系統對各種外界因素的抗干擾能力，保證數字信號的傳播質量。依據星座旋轉角度的不同，星座旋轉技術在衰落信道下主要采用增加額外分集的方式，獲得分集增益和容量增益。

（3）高階調制技術

高階調制技術也被稱為OFDM高速傳輸技術，該技術在應用時，將相互正交的子載波作為數據傳輸的媒介，不僅能夠有效提高頻譜的利用率，還能夠降低數據的傳輸效率，并將信道通過正交頻分復用系統進行正交劃分，將原有的串行轉變為并行，進而達到分別傳輸的目的。在這種情況下，不僅能夠減少不同數據傳輸信道之間數據傳輸容易出現的干擾情況，還能夠實現信道的高效利用。

（4）交織技術

交織技術也是DVB-T2系統中最為關鍵的一種技術。該技術在實際應用中，主要分為卷積交織和分組交織兩種形式，能夠在不調整信息內容的前提下，通過改變信息結構來實現對無線通信傳輸特性的改善。而基于以往無線信道在應用中容易存在的信號干擾嚴重問題，DVB-T2系統能夠通過時間、頻率以及比特三種交織器的應用，來提高數據傳輸信道的抗干擾能力。

結論：綜上所述，微波傳輸對提高地面數字電視系統的性能具有重要的作用。現階段，數字電視系統在我國的社會發展中占據著重要的位置。基于微波的傳播特性，在對地面數字電視系統進行設計時，不僅要考慮各種容易影響無線信號傳輸的干擾因素，還要采取一定的措施來應對信號衰落和失真的情況，在保證廣播電視節目質量的同時，也能夠有效促進我國數字電視廣播行業的發展。