差轉技術在地面數字電視覆蓋建設中的應用

王勝利

（山西省呂梁市廣播電視轉播中心，山西 呂梁 033000）

0 引 言

持續優化地面數字電視、調頻廣播、中短波廣播等無線覆蓋網絡在公共服務領域的效能，推進地面無線電視高清化，研發利用人工智能（Artificial Intelligence，AI）語音語義分析等關鍵技術，提升精準覆蓋能力，是《廣播電視和網絡視聽“十四五”科技發展規劃》明確的推進地面覆蓋網絡效能優化的重要策略。在提升無線覆蓋網絡在公共服務領域的效能方面，構建以高山發射臺為載體的電視節目轉播技術體系，為用戶提供更優質的數字電視服務，是一個基礎性任務。而這項任務的完成有賴于差轉技術的科學應用。因此，研究差轉技術在地面數字電視覆蓋建設中的應用情況，充分發揮該技術的功能至關重要。

1 差轉技術與地面數字電視概述

1.1 差轉技術的概念及應用原理

差轉技術是將數字電視信號接收通道接收到的射頻信號源進行頻率變換、頻譜搬移后，使用另一個頻率將信號源再次發射出去的技術方法[1]。地面數字電視差轉技術的原理是：A發射臺的高增益拋物面天線對準B發射臺，接收B發射臺發出的直射波并使接收場強達到最高程度，然后采用屏蔽性較好的射頻電纜將B發射臺發射的信號引入到機房，機房安裝的專業型地面數字電視接收機會將這些信號調諧輸出TS流，解調解碼后輸出音視頻信號[2]。在這個過程中，B發射臺輸出的TS流信號可以通過A發射臺的另一個頻率再次發射出去，且發射出的音視頻信號可以用于信源監看。

1.2 地面數字電視的概念

地面數字電視是利用數字信號技術完成數字信號發射與接收的電視技術模式。相較于傳統的模擬電視而言，地面數字電視具有五個方面的特點。

一是頻譜效率高。傳統的模擬電視只能夠傳送1套電視節目信號，而地面數字電視可以同時實現4～8套電視節目信號的傳輸。電視信號傳輸的頻譜效率明顯提高。

二是信號傳輸穩定性強。傳統的模擬電視在信號傳輸過程中會伴隨有噪音、雜音等情況，影響接收的效果。而地面數字電視引入了消除噪音的技術，能夠保證信號以無損傳輸的方式進行傳輸，信號傳輸的穩定性進一步增強[3]。

三是視頻畫面質量好。傳統模擬電視中的畫面會出現重影等影響觀看效果的問題，而地面數字電視穩定的信號傳輸優勢確保了畫面圖質的整體清晰度，使圖像顯示的效果得到了提升。

四是頻率資源利用效率高。與傳統模擬電視相比，地面數字電視中將單頻網接入到了電視系統中，從而節省了頻率資源，使節目的數量得到了增加[4]。

五是信號覆蓋面廣。傳統模擬電視需要有較強的電場才能夠實現信號的較好覆蓋，而地面數字電視對電場強度的要求比較低，在功率相同的情況下，地面數字電視能夠實現比傳統模擬電視更廣的覆蓋面積。

地面數字電視的工作內容主要有信號制作、信號處理、信號傳輸及信號接收四個模塊。本文研究的差轉技術主要是出于信號傳輸的考慮而應用的技術。目前，地面數字電視主要使用高山發射臺站承擔信號源傳輸的模式。信號源傳輸的方式主要有四種，分別是衛星+微波+光纖、衛星+微波、衛星+光纖、單一衛星[5]。其中，前三種方式中，衛星、微波、光纖鏈路之間互為備份，信號源的接收較為穩定，而最后一種方式僅有衛星信號源，沒有備份信號源，安全播出的等級較低。因此，目前使用比較多的信號源傳輸方式是衛星+微波+光纖、衛星+微波、衛星+光纖這三種。

2 差轉技術在地面數字電視覆蓋建設中應用的具體功能

目前的地面數字電視應用場景下，差轉技術主要有三方面的應用功能。一是擴大電視節目的覆蓋范圍。在地面數字電視系統中，差轉機可以將接收到的骨干臺頻道的電視節目信號進行頻率變換和放大處理，然后用另一頻道將信號發射出去，從而擴大主臺的覆蓋范圍和服務面積。二是信號發射功能。即差轉機可以與中頻調制器進行搭配，形成一臺電視發射機。三是信號轉接功能。即如果地面數字電視系統中配備攝錄像設備，電視差轉臺還可以自辦節目，或者轉接微波干線信號、衛星廣播信號[6]。

3 差轉技術在地面數字電視覆蓋建設中的應用

盡管地面數字電視技術的優化升級提高了電視信號傳輸的質量和效果，但是，要想實現地面數字電視覆蓋效果的提升，還需要借助差轉技術來彌補局部性的信號傳輸效果不佳的情況，提高整體信號傳輸的質量和效果。正是在這種技術背景下，差轉技術得到了較為廣泛的應用。具體來說，差轉技術主要在以下幾方面得以應用。

3.1 在主備信號傳輸鏈路中的應用

差轉技術在主備信號傳輸鏈路中的應用主要體現為電視臺基于差轉技術基礎構建的主備信號傳輸鏈路。由于地面數字電視信號傳輸的方式有多種，基于差轉技術的數字電視主備信號傳輸鏈路的類型也比較多，如衛星節傳、數字微波節傳、光纖節傳等[7]。差轉技術在主備信號傳輸鏈路中的應用，實際上相當于在不同的傳輸鏈路節點處起到了信號傳輸的銜接過渡作用，幫助不同鏈路中的信號順暢、有序傳輸。

3.2 在微波傳輸鏈路中的應用

微波傳輸鏈路是微波點對點鏈路，是無線移動網絡的一部分，其主要在基站與無線控制器之間搭建相應的鏈路，實現信號的回傳。近年來，隨著部分地區微波總站對傳統數字微波設備的升級改造，差轉技術在提升數字微波設備性能方面的應用越來越普遍。為數字微波設備配備相應的差轉機，既可以節省高山發射臺站傳輸的電視信號，又可以利用數字微波增強信號傳輸的穩定性，使數字電視信號傳輸更加穩定、可靠[8]。同時，安裝有差轉機的數字微波設備既可以接收由國干網傳輸的AVS+編碼節目流，也可以接收本地電視臺網機房中傳輸的節目流，實現了節目傳輸能力的提升。

3.3 在無線覆蓋工程中的應用

無線覆蓋工程是近年來網絡基礎設施建設的重點項目，諸如酒店、公寓、醫院、辦公樓、商場等區域實施的無線WiFi覆蓋都屬于這類項目。該工程項目建設的原理是通過固定在室內外的天線的設置來實現用戶信號的接收與傳輸。當然，在不同設施或者不同規模的無線覆蓋工程中，所使用的室內外天線設備也有所差異。例如，大中型無線覆蓋工程多使用天饋式覆蓋方式，選擇使用工業級無線AP進行覆蓋，這樣可以保證無線信號的穿透性[9]。差轉技術在無線覆蓋工程中的應用主要體現為利用差轉技術為信道提供較大的凈碼率寬帶，降低同頻干擾的程度，使無線信號重疊部分受輕頻干擾的情況得到改善。

3.4 在信號接收與解碼中的應用

地面數字電視的正常運行主要依靠衛星電視傳輸系統。該系統主要由發射站、同步衛星及接收網構成。其中，發射站負責信號的發射，同步衛星負責信號的中繼傳輸，接收網承擔信號的接收轉換。在信號傳輸中，地面的發射站將信號傳輸至宇宙空間中的同步衛星發射數字電視信號，而衛星會將數字電視信號傳輸至地面的接收端。當數字電視信號傳輸至地面接收端后，會被接收端接收和解碼，最終轉化為具體的音視頻內容。在信號接收與解碼過程中，差轉技術主要在信號的解碼方面得到應用，即差轉機會將地面接收端接收到的信號進行差轉處理，然后繼續傳輸給播放終端，將音視頻內容呈現出來。

4 結 語

差轉技術是通過數字電視差轉機將射頻信號源中發射的射頻信號轉換為另一頻率信號，并將其再次發射出去的技術類型。在當前積極推動地面數字電視覆蓋建設的過程中，差轉技術所具有的信號發射和信號轉接功能可以較大程度上擴大電視節目覆蓋范圍，提高數字電視信號傳輸的效能。就目前而言，差轉技術在地面數字電視覆蓋建設中的應用主要體現在主備信號傳輸鏈路構建、微波傳輸鏈路構建、無線覆蓋工程建設、信號接收與解碼等方面。需要注意的是，盡管差轉機可以擴大地面數字電視的覆蓋范圍，提高覆蓋能力，但差轉機接收信號的質量容易受到信號傳播條件、接收天線性能、接收天線的具體位置、接收機靈敏度、發射臺技術參數設置等多種因素的綜合影響。因此，在應用差轉技術的過程中，要注意使用增益較高的多單元定向八木天線和屏蔽性能較強的射頻電纜來提高信號接收的質量，以此保證信號接收和差轉的效果。同時，在實際的差轉技術應用中，技術人員還要對差轉機的性能進行相應的測試，以保證差轉機運行的效果。