差转技术在地面数字电视覆盖建设中的应用

王胜利

（山西省吕梁市广播电视转播中心，山西 吕梁 033000）

0 引 言

持续优化地面数字电视、调频广播、中短波广播等无线覆盖网络在公共服务领域的效能，推进地面无线电视高清化，研发利用人工智能（Artificial Intelligence，AI）语音语义分析等关键技术，提升精准覆盖能力，是《广播电视和网络视听“十四五”科技发展规划》明确的推进地面覆盖网络效能优化的重要策略。在提升无线覆盖网络在公共服务领域的效能方面，构建以高山发射台为载体的电视节目转播技术体系，为用户提供更优质的数字电视服务，是一个基础性任务。而这项任务的完成有赖于差转技术的科学应用。因此，研究差转技术在地面数字电视覆盖建设中的应用情况，充分发挥该技术的功能至关重要。

1 差转技术与地面数字电视概述

1.1 差转技术的概念及应用原理

差转技术是将数字电视信号接收通道接收到的射频信号源进行频率变换、频谱搬移后，使用另一个频率将信号源再次发射出去的技术方法[1]。地面数字电视差转技术的原理是：A发射台的高增益抛物面天线对准B发射台，接收B发射台发出的直射波并使接收场强达到最高程度，然后采用屏蔽性较好的射频电缆将B发射台发射的信号引入到机房，机房安装的专业型地面数字电视接收机会将这些信号调谐输出TS流，解调解码后输出音视频信号[2]。在这个过程中，B发射台输出的TS流信号可以通过A发射台的另一个频率再次发射出去，且发射出的音视频信号可以用于信源监看。

1.2 地面数字电视的概念

地面数字电视是利用数字信号技术完成数字信号发射与接收的电视技术模式。相较于传统的模拟电视而言，地面数字电视具有五个方面的特点。

一是频谱效率高。传统的模拟电视只能够传送1套电视节目信号，而地面数字电视可以同时实现4～8套电视节目信号的传输。电视信号传输的频谱效率明显提高。

二是信号传输稳定性强。传统的模拟电视在信号传输过程中会伴随有噪音、杂音等情况，影响接收的效果。而地面数字电视引入了消除噪音的技术，能够保证信号以无损传输的方式进行传输，信号传输的稳定性进一步增强[3]。

三是视频画面质量好。传统模拟电视中的画面会出现重影等影响观看效果的问题，而地面数字电视稳定的信号传输优势确保了画面图质的整体清晰度，使图像显示的效果得到了提升。

四是频率资源利用效率高。与传统模拟电视相比，地面数字电视中将单频网接入到了电视系统中，从而节省了频率资源，使节目的数量得到了增加[4]。

五是信号覆盖面广。传统模拟电视需要有较强的电场才能够实现信号的较好覆盖，而地面数字电视对电场强度的要求比较低，在功率相同的情况下，地面数字电视能够实现比传统模拟电视更广的覆盖面积。

地面数字电视的工作内容主要有信号制作、信号处理、信号传输及信号接收四个模块。本文研究的差转技术主要是出于信号传输的考虑而应用的技术。目前，地面数字电视主要使用高山发射台站承担信号源传输的模式。信号源传输的方式主要有四种，分别是卫星+微波+光纤、卫星+微波、卫星+光纤、单一卫星[5]。其中，前三种方式中，卫星、微波、光纤链路之间互为备份，信号源的接收较为稳定，而最后一种方式仅有卫星信号源，没有备份信号源，安全播出的等级较低。因此，目前使用比较多的信号源传输方式是卫星+微波+光纤、卫星+微波、卫星+光纤这三种。

2 差转技术在地面数字电视覆盖建设中应用的具体功能

目前的地面数字电视应用场景下，差转技术主要有三方面的应用功能。一是扩大电视节目的覆盖范围。在地面数字电视系统中，差转机可以将接收到的骨干台频道的电视节目信号进行频率变换和放大处理，然后用另一频道将信号发射出去，从而扩大主台的覆盖范围和服务面积。二是信号发射功能。即差转机可以与中频调制器进行搭配，形成一台电视发射机。三是信号转接功能。即如果地面数字电视系统中配备摄录像设备，电视差转台还可以自办节目，或者转接微波干线信号、卫星广播信号[6]。

3 差转技术在地面数字电视覆盖建设中的应用

尽管地面数字电视技术的优化升级提高了电视信号传输的质量和效果，但是，要想实现地面数字电视覆盖效果的提升，还需要借助差转技术来弥补局部性的信号传输效果不佳的情况，提高整体信号传输的质量和效果。正是在这种技术背景下，差转技术得到了较为广泛的应用。具体来说，差转技术主要在以下几方面得以应用。

3.1 在主备信号传输链路中的应用

差转技术在主备信号传输链路中的应用主要体现为电视台基于差转技术基础构建的主备信号传输链路。由于地面数字电视信号传输的方式有多种，基于差转技术的数字电视主备信号传输链路的类型也比较多，如卫星节传、数字微波节传、光纤节传等[7]。差转技术在主备信号传输链路中的应用，实际上相当于在不同的传输链路节点处起到了信号传输的衔接过渡作用，帮助不同链路中的信号顺畅、有序传输。

3.2 在微波传输链路中的应用

微波传输链路是微波点对点链路，是无线移动网络的一部分，其主要在基站与无线控制器之间搭建相应的链路，实现信号的回传。近年来，随着部分地区微波总站对传统数字微波设备的升级改造，差转技术在提升数字微波设备性能方面的应用越来越普遍。为数字微波设备配备相应的差转机，既可以节省高山发射台站传输的电视信号，又可以利用数字微波增强信号传输的稳定性，使数字电视信号传输更加稳定、可靠[8]。同时，安装有差转机的数字微波设备既可以接收由国干网传输的AVS+编码节目流，也可以接收本地电视台网机房中传输的节目流，实现了节目传输能力的提升。

3.3 在无线覆盖工程中的应用

无线覆盖工程是近年来网络基础设施建设的重点项目，诸如酒店、公寓、医院、办公楼、商场等区域实施的无线WiFi覆盖都属于这类项目。该工程项目建设的原理是通过固定在室内外的天线的设置来实现用户信号的接收与传输。当然，在不同设施或者不同规模的无线覆盖工程中，所使用的室内外天线设备也有所差异。例如，大中型无线覆盖工程多使用天馈式覆盖方式，选择使用工业级无线AP进行覆盖，这样可以保证无线信号的穿透性[9]。差转技术在无线覆盖工程中的应用主要体现为利用差转技术为信道提供较大的净码率宽带，降低同频干扰的程度，使无线信号重叠部分受轻频干扰的情况得到改善。

3.4 在信号接收与解码中的应用

地面数字电视的正常运行主要依靠卫星电视传输系统。该系统主要由发射站、同步卫星及接收网构成。其中，发射站负责信号的发射，同步卫星负责信号的中继传输，接收网承担信号的接收转换。在信号传输中，地面的发射站将信号传输至宇宙空间中的同步卫星发射数字电视信号，而卫星会将数字电视信号传输至地面的接收端。当数字电视信号传输至地面接收端后，会被接收端接收和解码，最终转化为具体的音视频内容。在信号接收与解码过程中，差转技术主要在信号的解码方面得到应用，即差转机会将地面接收端接收到的信号进行差转处理，然后继续传输给播放终端，将音视频内容呈现出来。

4 结 语

差转技术是通过数字电视差转机将射频信号源中发射的射频信号转换为另一频率信号，并将其再次发射出去的技术类型。在当前积极推动地面数字电视覆盖建设的过程中，差转技术所具有的信号发射和信号转接功能可以较大程度上扩大电视节目覆盖范围，提高数字电视信号传输的效能。就目前而言，差转技术在地面数字电视覆盖建设中的应用主要体现在主备信号传输链路构建、微波传输链路构建、无线覆盖工程建设、信号接收与解码等方面。需要注意的是，尽管差转机可以扩大地面数字电视的覆盖范围，提高覆盖能力，但差转机接收信号的质量容易受到信号传播条件、接收天线性能、接收天线的具体位置、接收机灵敏度、发射台技术参数设置等多种因素的综合影响。因此，在应用差转技术的过程中，要注意使用增益较高的多单元定向八木天线和屏蔽性能较强的射频电缆来提高信号接收的质量，以此保证信号接收和差转的效果。同时，在实际的差转技术应用中，技术人员还要对差转机的性能进行相应的测试，以保证差转机运行的效果。