微波传输的地面数字电视系统关键技术研究

山西广播电视无线管理中心 杨 敏

数字电视广播主要是通过信号传输来实现画面和信息传递的，微波传输作为信号传输的一种具体形式，对保障数字电视信号的传输质量，提高数字电视画面的呈现效果具有重要的作用。与有线数字电视系统相比，地面数字电视系统具有更明显的应用优势。对基于微波传输的地面数字电视系统关键技术进行分析，能够为当前我国数字电视广播系统的运行和发展提供借鉴的思路和经验。

1 数字电视与数字微波传输系统

1.1 数字电视发展过程

互联网和信息技术的发展，为广播电视行业的发展提供了更加便利的渠道。而物质生活水平的提高，也使得人们对广播电视节目的呈现质量提出了更高的要求。数字电视具有的高质量视听优势，使得其逐渐代替模拟电视成为人们观看广播电视节目的主要工具。数字电视的应用优势，主要体现在三个方面：首先，数字电视应用的数字信号，是依据模拟信号的采样编码得来的，与模拟信号相比，具有更高的稳定性和更高的抗干扰能力；其次，数字信号能够满足多路信号的叠加需求，能够有效提高频谱的利用效率；第三，数字信号拥有的可扩展性，使得其在发展中能够不断融合其他业务，促进广播电视事业的不断发展。现阶段，随着人们对社会信息和广播电视节目需求的不断扩大，数字电视也处于不断的研发和优化当中。

1.2 数字微波传输系统

微波是电磁波的一种，能够作为数字信息通信的载体进行应用。与有线数字传输系统不同的是，微波能够在传递数字信息的同时，将一些附加的控制信息、同步信息以及网管信息也一并传递出去，这种数据信息的传递方式，也能够被称为数字微波通信。然而利用微波来实现数字信息的传递，也会受到无线信道稳定性的影响，使得一些外界因素和物理现象对微波传输信号产生衰减、变形的情况。基于微波电视系统的应用优势，现阶段，数字微波通信系统能够应用到城市内部短距离的支线连接、边远地区和专用通信网的传输、干线光纤传输的备份以及宽带业务四种场合，能够满足大部分信息数据的传输要求。

2 基于微波传输的地面数字电视系统关键技术

在应用数字电视广播系统时，需要遵循一定的数字电视标准，才能够更好的实现高质量画面的呈现。地面数字电视系统在现代化社会的发展中有着广阔的应用前景，在对基于微波传输的地面数字电视系统关键技术进行分析时，主要可以从以下几个方面来入手：

2.1 DVB-T2标准

在对DVB-T2标准进行分析之前，首先要了解无线通信技术的发展概况。无线通信技术主要是通过协议来发挥作用的，由发射端、传输媒体以及接收端三个部分组成。依据具体的数据线路传输距离不同，可以将无线通信分为微波和卫星两种。尽管无线通信能够实现信息获取渠道的拓宽，但由于无线通信在实际应用中对频谱具有较大的依赖性，再加上传输信号不能直接采用电磁波的形式向外辐射，就会导致其存在较大的应用困难。地面数字电视系统，是在借助了无线通信技术之后，以地面为数字电视信号的主要传输环境而应用的数字电视广播系统。

DVB-T2标准是目前应用于地面数字电视系统的主要标准，DVB-T2标准是以DVB-T系统为基础进行制定的，DVB-T系统主要包括信源编码及复用、适配器、能量扩散、外纠错码、外交织、内纠错码、内交织、幅度相位映射、导频及传输参数信令插入、COFDM调制和保护间隔插入十一个部分组成。该系统在实际应用中存在一定问题，DVB-T2标准是在对DVB-T系统应用的缺陷和不足完善之后应用的数字电视标准。

与原有的DVB-T系统相比，DVB-T2标准具有以下几个方面的优势：首先，在DVB-T2标准下，地面数字电视具有更高水平的传输质量和抗干扰能力，解决了以往DVB-T1系统应用时，存在的频带利用率较低的问题。其次，DVB-T2标准应用的前向纠错技术，能够有效提高数据通信的可信度。第三，基于地面数字电视传输网络物理层管道众多的情况，DVB-T2标准能够采用不同的调制编码方法，解决数字传输系统稳定性和传输效率的要求。第四，DVB-T2采用灵活的帧结构，能够有效提高信道的利用效率。如表1所示。

表1 DVB-T与DVB-T2参数对照表

2.2 DVB-T2前端系统结构

DVB-T2是对DVB-T系统的功能扩展，能够有效解决DVB-T系统应用中存在的各种缺陷和问题。在对DVB-T2的全段系统进行分析时，首先需要了解DVB-T2系统的整体结构。DVBT2系统的结构主要由输入处理模块、比特交织编码与调制BICM模块、组帧模块以及OFDM生成模块构成。

输入处理模块主要可以分为单PLP和多PLP两种模式结构。以单PLP模式结构为例，单数据流经由输入接口传输进入，在经过模式适配过程中的CRC-8编码和基带包包头插入两个处理程序之后，将其填充插入到流适配程序当中，再对其进行基带帧加扰，然后将其传输到比特交织编码与调制BICM模块；比特交织编码与调制BICM模块，主要包括FEC编码、比特交织、解复用到数据单元、星座映射、星座旋转和循环Q延时、单元交织以及时间交织等步骤；组帧模块主要是将比特组成传输帧，在系统运行出现错误时，让系统也能够实现有效运行，进而提高系统的运行效率；OFDM生成模块主要包括MSIO处理、导频插入、IFFT、降低PARR、插入保护间隔、插入PI符号和DAV等步骤。

2.3 地面数据传输系统的关键技术

（1）前向纠错码技术

前向纠错码技术主要是为了应对地面数字传输系统出现的各种错误情况，该技术能够利用纠错码来实现对数据的冗余处理，进而减少地面数字传输系统出现故障的情况。前向纠错码技术的应用，能够有效满足DVB-T2标准对地面数字传输系统提出的要求。当前地面数字传输系统应用的前向纠错码技术，主要包括二元线性循环码以及低密度奇偶校验码两种编码模式，将这两种编码模式相结合，能够有效实现对地面数字传输系统数据的冗余处理。

（2）星座旋转技术

星座旋转技术主要是从信号空间层次划分的角度来说的，提高地面数字传输系统中两个星座点之间的分集度，并将该技术与前向纠错码技术相结合，不仅能够减少地面数字传输系统信号传输出现错误的概率，还能够有效提高系统对各种外界因素的抗干扰能力，保证数字信号的传播质量。依据星座旋转角度的不同，星座旋转技术在衰落信道下主要采用增加额外分集的方式，获得分集增益和容量增益。

（3）高阶调制技术

高阶调制技术也被称为OFDM高速传输技术，该技术在应用时，将相互正交的子载波作为数据传输的媒介，不仅能够有效提高频谱的利用率，还能够降低数据的传输效率，并将信道通过正交频分复用系统进行正交划分，将原有的串行转变为并行，进而达到分别传输的目的。在这种情况下，不仅能够减少不同数据传输信道之间数据传输容易出现的干扰情况，还能够实现信道的高效利用。

（4）交织技术

交织技术也是DVB-T2系统中最为关键的一种技术。该技术在实际应用中，主要分为卷积交织和分组交织两种形式，能够在不调整信息内容的前提下，通过改变信息结构来实现对无线通信传输特性的改善。而基于以往无线信道在应用中容易存在的信号干扰严重问题，DVB-T2系统能够通过时间、频率以及比特三种交织器的应用，来提高数据传输信道的抗干扰能力。

结论：综上所述，微波传输对提高地面数字电视系统的性能具有重要的作用。现阶段，数字电视系统在我国的社会发展中占据着重要的位置。基于微波的传播特性，在对地面数字电视系统进行设计时，不仅要考虑各种容易影响无线信号传输的干扰因素，还要采取一定的措施来应对信号衰落和失真的情况，在保证广播电视节目质量的同时，也能够有效促进我国数字电视广播行业的发展。