数字电视信号高效率传输技术

马 丽

（新疆生产建设兵团广播电视台，新疆 乌鲁木齐 830000）

0 引 言

数字电视是新时期社会技术研究的代表性成果与产物，无论中国或是欧美等发达国家，均在积极探索与数字电视发展相关的技术。为了确保我国数字电视技术处于领先发展地位，有关技术单位对数字电视进行深入研究，发现我国现阶段的数字电视信号传输技术成熟度仍相对较低，信号在传输时存在传输效率低的问题，同时，信号的传输信道也无法得到保障[1]。尽管一些支撑单位已针对现状提出了地下掩埋与架设信道的信号传输方式，但由于电缆线的运行极易受到外界多种因素的影响与干预，因此，与数字电视信号传输的相关技术仍未能被有效解决。尤其是在城市建设水平不断提升的社会背景下，越来越多的社会群体，对于数字电视信号的传输提出了要求[2]。纵观我国数字电视与数字化广播的发展，从信号产生到后期的传输与接收，均涉及信号处理与转换行为，尽管现行的传输技术可以保障信号的实时与稳定传输，但大部分传输技术均是在有线电缆支撑下进行的。为了满足社会更多群体的需求，本文将基于信号的传输过程与用户需求结合，设计一种针对数字电视的信号传输技术，希望通过此次设计，进一步提高信号的传输效率与传输水平，为我国电子技术行业的发展提供新的研究方向。

1 数字电视信号高效率传输技术

1.1 设计数字电视信号高效率传输信道

数字电视信号的传输是一个复杂的过程，要确保信号的有效传输，需要设计数字电视信号高效率传输信道。信号在传输过程中，大多呈现为分层结构，其中所有的独立信号均由无数个基本帧构成，因此，可将信号传输过程看成基本帧的传输过程。例如，数字电视信号由帧头与帧体两个部分构成，可将信号中的“P→N”序列作为帧头，将衔接序列的多个小程序与数据字节作为帧体，根据两者的构成，进行传输的同步控制[3]。要满足数字电视信号的高效率传输，需要将常规的帧头转换成超帧头，按照数据块的序列传输方式，选择对应长度的信道。数字电视信号的结构如图1所示。

图1 数字电视信号结构

图1中，信号的帧头在传输过程中属于引导与定位结构，可以用于定位传输终端与接收端。帧体是携带数字电视信息与数据的关键载体，当帧体中的数据块被表示为时域信号时，可直接使用单载波信道作为传输通道，即可实现信号的高效率传输。当帧体中的数据块被表示为频带信号时，仅依靠此种传输方式难以满足信号直接传输需求。为了满足此种数字电视信号的传输要求，需要在传输前，对信号进行形式转换。转换原则为：

式中：F(k)表示时域信号；X(k)为频带信号；k表示数字电视信号中的帧体；N表示信号帧头数量。当转换过程满足式（1）时，可以认为此时多载波模式的数字电视信号可以被转换，但需要全面考虑帧体的数量[4]。假定数据块的总数为m，此时，与数据块对应的载波体数量也可以表示为m，因此，每个相邻子载波之间的频带间隔为1mkHz。

在确定数字电视信号的构成及其在传输时的特性时，需要将其特性与传输信道参数进行对接，并以此为依据，调整传输信道的频数，以此种方式，对信号进行约束，从而达到对数字电视信号传输的实时调控[5]。综合相关需求，对信号传输信道的参数进行设计与规划，如表1所示。

表1 数字电视信号传输信道参数设计

按照上述方式，对数字电视信号的传输信道进行参数设计，确保满足标准的电视信号可在信道内高效率传输。

1.2 基于数字微波技术处理信号噪声

完成数字电视信号传输信道的选择后，考虑到并不是所有传输信道均处于独立状态，因此，需要在终端接收数字电视信号后，对信号进行除杂降噪处理。在去除冗余信号过程中，一旦噪声处理不足，会出现影响终端接收效果的问题，但在噪声处理过度时，一些有用的信号又可能会丢失。为了更好地实现对数字电视信号的噪声处理，引进数字微波技术，采用划分信号层数的方式，降低信号的噪声，并通过此种方式确定噪声最优分解度。假定终端接收的数字电视信号由真实信号与噪声信号构成，真实信号表示为y(t)，噪声信号表示为η(t)，则终端观测到的数字电视信号x(t)可以表示为：

使用数字微波技术，对噪声信号进行小波转换，并在接收端设备上对瞬时信号进行离散处理。假定小波分解的尺度为j，则在其位置n处，存在一个近似系数，可使用系数对接收的信号进行重构。重构后，可以认为此时大部分真实信号被集成一个小波团。重构后的数字电视信号可以表示为：

式中：表示重构后的数字电视信号；aj表示在第j尺度下的分解系数；dj表示在第j尺度下的细节系数。其中j的取值范围为0～+∞。

完成上述计算后，可得出此时信号中噪声的剩余量为：

按照式（4）对数字电视信号中的近似噪声进行分解。分解过程中，需要根据信号的层级结构与小波转换系数进行处理，以此得到一个噪声去除最优解。将最优解代入式（4），得到r的具体值，r值越小，代表信道中传输的数字电视信号噪声越少，去噪效果越佳。反之，r值越大，代表信道中传输的数字电视信号噪声越多，去噪效果越差。此时需要重新按照上文提出的步骤进行信号噪声处理，以此可以实现对信号噪声的有效处理。

1.3 基于基带调控的传输信号实时追踪

完成上述相关设计后，需要通过实时调控基带传输频率的方式，对传输的数字电视信号进行追踪。考虑到电视信号是从前端信号源发射出去的，经过多个环节的调试与频谱转换，即可在传输信道上形成数字信号，在此种条件下，频谱函数在信道内呈现一种空间规律，这种规律符合直流电流的低频传输规律[6]。信号传输的频率总是受到外界因素的限制，一旦这种限制与频谱特性不适配，便会使频谱传输的信号能量呈现逐渐减弱的趋势，使得信号的信噪比持续降低。此时信号的误码率也将上升，甚至会对邻近信道信号造成较强的干扰。因此，需要改变编码的码型，进行基带调控，将传统的信号表达方式“0”与“1”转换为不同的传输码型，确保信号传输过程中频谱呈现中频集中趋势。采用这种方式，可以初步实现对信号的实时表达。基带调控中的信号编码形式如表2所示。

表2 基带调控中的信号编码形式

按照表2的编码形式对信号进行频带描述，为了确保基带信号调控具有一定有效性与同步性，可以在此基础上，使用宽带双向码进行数字电视信号的半周期表达。在确保数字电视信号的传输具有一定效率后，需要考虑到信号在网络中传输的安全性。为了实现信号传输的安全性，可采用两种方式。其一，在网络传输前端安装一个可实现信号自动监控的集成系统，数字电视信号在传输中的信息量较大，仅依靠后端工作人员，根本无法实现对所有信号的实时监控与管理，而通过集成系统，可以预测信号在传输过程中，终端的所有参数与运行数据，以此实现对传输过程的有效预测。其二，将安全预警系统与传输系统进行通信连接，当后端检测到传输的信号存在异常时，终端将触发预警功能，此时前端可发射追踪信号，对传输的数字电视信号进行拦截。通过这种方式，不仅可以实现对数字电视信号的高效率传输，同时也可以在很大程度上保障信号在传输过程中的安全性。

2 实例应用分析

本文完成了数字电视信号高效率传输技术的设计，为了验证此次设计在实际应用中有效，设计了如下的应用实验。

实验选择某高校作为研究场所，以校内教学楼作为参照，将数字电视信号发射机安装在多媒体教室，选择某班级教室作为信号接收区域。信号从前端发出后，需要穿过教学楼等多个建筑物到达室内，在此过程中，考虑到信号传输可能存在一定损耗，而损耗会影响信号的传输效率，为此，将前端信号发射强度与终端接收信号强度的差值，作为此次实验的评价指标。实验过程中，选择A、B、C、D、E、F六个点作为数字电视信号发射端，发射的信号均由同一个接收机进行接收，记录不同发射端在完成信号发射后，接收端的信号强度。将实验结果整理成表格，如表3所示。

表3 实验结果

从表3的实验结果可以看出，数字电视信号从发射端发出后，接收端信号强度基本不存在损耗。只有A、C、E、F端存在少量损耗，但损耗量较低，可以忽略不计。因此，可以认为本文设计的传输技术在实际应用中可满足信号高效率传输需求。

3 结 语

本文从设计数字电视信号高效率传输信道、处理信号噪声及传输信号实时追踪3个方面，对数字电视信号高效率传输技术进行设计，并通过实例验证的方式，证明了本文设计的传输技术在实际应用中可满足信号高效率传输需求。因此，有必要在后期的相关研究中，加大对技术产权的保护，建立完善的技术保护机制，以此为技术的应用提供保障。此项技术的研究在我国仍属于一个高新技术研究领域，与之相关的调研与设计成果仍不够完善，要实现该技术在市场内的广泛应用，还需要在后期的研究中，持续加大研究投入，从而满足更多用户与消费者群体的需求。