数字电视技术发展及其地面施工技术

周立军

（铁力市广播电视局，黑龙江 铁力 152500）

1 数字电视概念

数字电视是电视数字化和网络化后的产物。数字电视是一个系统，是指从电视节目采集、制作、编辑、播出、传输、用户端接收、显示等全过程的数字化，换句话说就是系统所有过程信号全是由0、1组成的数字流。数字电视已不仅仅是传统意义上的电视，而是能提供包括图像、数据、语音等全方位的服务，是3C融合的一个典范，是计算机、传输平台、消费电子三个环节的聚焦点。

2 数字电视的优势

清晰度高、音频效果好、抗干扰能力强。在同样覆盖范围内，数字电视的发射功率要比模拟电视小一个数量级。

可以实现移动接收、便携接收及各种数据增值业务，实现视频点播等各种互动电视业务，实现加密／解密和加扰／解扰功能，保证通信的隐秘性及收费业务。

系统采用了开放的中间件技术，能实现各种交互式应用，可与计算机网络及互联网等的互通互连。

易于实现信号存储，而且存储时间与信号的特性无关，易于开展多种增值业务。

由于保留了现有模拟电视视频格式，用户端仅需加装数字电视机顶盒即可接收数字电视节目，利于系统的平稳过渡，减少消费者的经济负担。

3 数字电视的技术

3.1 数字电视的信源

编解码技术在1920×1080显示格式下，数字化后信号的数码率在传输中高达995Mbit/s，这比现行模拟电视的传输信息量大得多，因此必须去除图像信号中的多余信息，将数码率压缩到能在一个8MHz模拟电视信道中传送。视频编码技术主要功能是完成图像的压缩，使数字电视的信号传输量由995Mbit/s减少为20Mbit/s～30Mbit/s。国际组织已经制定了对图像进行压缩编码的标准有JPEG(静态图像压缩编码标准)、MPEG-2(运动图像压缩编码标准)等。音频编解码主要功能是完成声音信息的压缩。对伴音进行压缩编码标准有MPEG伴音压缩编码标准、AC-3等。

3.2 单频网与多频网

单频网(SFN)是指同一区域内的若干个发射台同时在同一个频段上发射同样的无线信号，以实现对一定服务区域的可靠覆盖。在传统的模拟电视中，相邻发射台需要使用不同的频率播放节目以避免相互干扰(差转)，在一定距离以外才能进行频率重用，即多频网(MFN)方式。在MFN方式下，一套模拟电视电视节目要覆盖较大区域，就必须占用几个频道的带宽，消耗了大量的频谱资源。在电视广播中引入单频网的概念，是电视技术数字化带来的结果，采用数字调制和数字信号处理技术，使单频网的应用成为可能。相对于传统的多频网，单频网带来的最直接的一个好处是频谱效率提高。由于同频率使用，在同一服务区一个频道上采用数字电视技术可传送多套电视节目，可以节省大量的频率资源，多个发射台同时工作所带来的分集效果，也使得接收的可靠性大大增强，从而获得更好的节目覆盖率。此外，通过对发射网络(如发射机的数量、分布、单个发射机的天线高度、发射功率等)的调整和优化，还可以降低总的功耗，减轻对附近其它网络的干扰，甚至可以根据需要方便灵活地改变覆盖区域的分布。

3.3 GPS技术

GPS是单频网建设中非常有效也是非常必需的一个设备。GPS的作用就是方便地提供一个在任何地点都同步的系统时钟10MHz和参考时间信息1PPS。虽然这些也可以通过SDH网络等而得到，但通过GPS是最快也是性能较好的一种选择。通过与天上GPS卫星同步，可以获得高达1E-11的高稳定信号。

4 数字电视的发展策略

机顶盒的发放费用、消费习惯和内容提供商提供的付费电视内容贫乏，这三点是制约数字付费电视的发展关键因素。内容对电视数字化绝对必不可少，而国内制作的电视节目品种单一，吸引力不强。如果数字电视节目源问题在今后几年的开播中得不到解决，就有可能导致用户对于数字电视的兴趣消失。政府有关部门应该研究借鉴国外数字电视运营的商业经验，将丰富的有线频道资源进行重新分配，在加强频道经营许可管理制度的前提下，实行有偿频道租赁服务，让更多的专业频道服务者参与数字电视产业中来。中国大陆数字电视同时面临机遇与挑战，中国绝大多数有线电视公司缺乏资金对系统进行改造，消费者购买力相对比较低，高昂的数字电视机价格影响了数字电视的普及。单靠原来手中的频道资源来提高价格或加快数字电视用户的增加率，效果并不显著。从目前情形来看，单纯靠市场力量推广数字电视难以达到预期目的，难以在预期时间内关闭模拟电视系统。原因可以归结为6方面:消费者对于数字电视了解不够、消费者的技术疲劳、数字电视接收机价格比较高、数字电视技术标准的不确定性、数字电视表现与期望相差甚远导致的普遍怀疑、投资高风险和资本短缺。单一业务不可能推动数字电视，推动数字电视的四大动力是交互电视、高清晰度电视、数据广播和有线上网。我国电视市场基数大，送机顶盒的手段只能是短期行为，不可能长久。付费电视运营商要实现赢利，就必须构建一个可提供大量专业化频道的平台，以便吸引更多的家庭用户。“整体平移”，以小区为单位，免费赠送机顶盒，在推行数字节目的同时完全停止输送模拟信号，增加频道数量，开办电视信息平台与商务平台等，同时每月向用户加收有线电视费。如果仅仅提高图像质量，而没有更多精彩的内容作支撑，数字电视业务难以开展。“整体平移”探索出了一条不以收费频道为主的推广模式，数字电视中依然可以看到有线电视中的频道，很好地解决了内容匮乏和价格的瓶颈。通过在数字电视频道中提供分类广告等方式很好地解决了成本回收的问题，这是中国广电业长期忽略的一个问题--资讯深度开发，大多数主要媒体都是通过提供分类广告的方式获得利润。

5 数字电视地面施工技术

5.1 发射天线

发射天线的作用是向空间辐射电磁波，电磁波由交变的电场和磁场构成。为了方便分析，工程上规定:用电场的方向表示天线极化方向。一般使用的天线都是单极化的。

5.2 天线选址

目前，大部分电视发射天线的位置的选址有两种情况:高山低发射塔和平地(楼房)高发射塔。对于UHF频段内的无线传输，雨衰不是传输损耗中最重要的部分，当发射天线采用水平极化时，在春夏暴雨季节，部分离发射塔很近、平常接收效果很好的地点其接收效果显著变坏，而场强较天晴时还略有增加。通过对接收到的无线信号进行测试分析，可以看到在雨天多径情况明显恶化。造成这种情况的原因，我们认为与发射天线的位置有关。

5.3 发射频率

目前各地开展地面数字电视实验，一般在工作频率上选择范围不大。但就地面数字电视这项技术而言，对工作频率还是有一定要求的。①现在地面数字电视发射机一般都采用LDMOS功放模块，为了获得较大的线性动态范围，基本都选择其工作频率在UHF频段内。②目前数字电视信道解调的FFT都依赖速度有限的芯片完成，它的处理能力是有限的，对多径信号的时延越短，处理愈快；而对于速度相同的移动接收而言，频率愈低，多普勒频移越小，因此工作频率相对低一些对高速移动接收是有利的。③水、湿地、树林等对无线数字信号的吸收，随着频率的增高而增大。④目前UHF频段的低端，电磁干扰严重。根据国外有关专家的意见，开展以移动接收为主要业务的地面数字电视广播，其工作频率一般选择在550～700MHz之间较为适宜。特别是在水、湿地、树林偏多的地区，开展数字移动电视广播以工作频率偏低端为宜。

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[3]张瑛.有线数字电视网和IP网中VOD实现技术比较[J].中国有线电视，2004，9/10.