地面數(shù)字電視廣播覆蓋研究論文
摘要：在諸多應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)中，地面數(shù)字電視廣播獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，但因受經(jīng)濟(jì)及相關(guān)設(shè)備的影響，地面數(shù)字電視廣播的發(fā)展也存在一定局限性。文章圍繞地面數(shù)字電視廣播覆蓋展開(kāi)了一系列討論。
關(guān)鍵詞：數(shù)字電視廣播；模擬電視；單頻網(wǎng)
1數(shù)字化
1.1數(shù)字化的基本特征
數(shù)字化基本特征主要有兩點(diǎn)：第一，在對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施傳輸、拷貝及存儲(chǔ)操作時(shí)，不易受外界干擾；可與其他數(shù)字化數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加使用；數(shù)據(jù)易于處理和管理。第二，可對(duì)所使用信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮并糾正數(shù)據(jù)錯(cuò)誤；整理和管理信息內(nèi)容；在對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行過(guò)載時(shí)若數(shù)據(jù)丟失則無(wú)法恢復(fù)；若誤碼率過(guò)高且超出系統(tǒng)糾錯(cuò)能力范圍時(shí)，數(shù)據(jù)信息也會(huì)丟失；加密數(shù)字信號(hào)會(huì)出現(xiàn)一定延時(shí)［1］。
1.2地面數(shù)字電視的優(yōu)勢(shì)
相比于傳統(tǒng)的模擬電視，地面數(shù)字電視有著諸多優(yōu)勢(shì)：第一，具強(qiáng)抗干擾能力。傳統(tǒng)的模擬電視因受外界干擾較大，不可避免地會(huì)出現(xiàn)重影問(wèn)題，而地面數(shù)字電視可通過(guò)利用信道編碼、正交頻分復(fù)用等方式來(lái)增強(qiáng)抗干擾能力，從而彌補(bǔ)模擬電視的這一缺陷。第二，單頻網(wǎng)。單頻網(wǎng)是數(shù)字電視廣播的特殊產(chǎn)物，是指在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，具相同頻率的多臺(tái)發(fā)射機(jī)可同時(shí)發(fā)射相同的節(jié)目。單頻網(wǎng)的使用一方面大大節(jié)省了頻率資源，另一方面可降低發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率，有效減少電磁污染。第三，接收方式多元化。地面數(shù)字電視不僅支持固定接收，而且還可依照不同的業(yè)務(wù)需求提供便攜式接收和車(chē)載移動(dòng)接收，相比于傳統(tǒng)的有線電視或是衛(wèi)星廣播，地面數(shù)字電視的接收方式更加多樣。第四，高頻譜利用率。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的不斷成熟使得地面數(shù)字電視的頻譜利用率也逐漸提高�，F(xiàn)同一電視頻道可傳輸4~6套標(biāo)清電視節(jié)目。第五，具不同信號(hào)損傷表現(xiàn)。因信道的復(fù)雜多變，無(wú)線廣播電視信號(hào)在進(jìn)行傳輸時(shí)會(huì)出現(xiàn)各程度的損傷。相比于傳統(tǒng)模擬電視因信號(hào)損傷而表現(xiàn)出來(lái)的圖像質(zhì)量下降，數(shù)字電視的表現(xiàn)更加明顯，其可能會(huì)突然從接收良好直接轉(zhuǎn)至無(wú)法接收。第六，明確的覆蓋區(qū)域定義。因傳統(tǒng)模擬電視的覆蓋邊緣變化相對(duì)較慢，所以其對(duì)覆蓋區(qū)域定義相對(duì)模糊。但是數(shù)字電視的質(zhì)量變化則比較快，在這種情況下，地面數(shù)字電視就需有明確的覆蓋區(qū)域定義。
1.3地面數(shù)字電視的標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求
地面數(shù)字電視在進(jìn)行運(yùn)行時(shí)所使用的技術(shù)主要有采樣和量化。其中采樣是指系統(tǒng)在進(jìn)行運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中每隔一段時(shí)間便會(huì)對(duì)音頻信號(hào)的幅度進(jìn)行自動(dòng)讀��；而量化是指系統(tǒng)會(huì)將采樣過(guò)程當(dāng)中所獲取的音頻信號(hào)的幅度轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的數(shù)字值。從根本上來(lái)說(shuō)，采樣就是信號(hào)在時(shí)間方面的數(shù)字化，而量化則是信號(hào)在幅度方面的數(shù)字化。采樣頻率是采樣的重要指標(biāo)之一，是指在對(duì)模擬聲波實(shí)施數(shù)字化處理時(shí)，系統(tǒng)每秒采集聲波幅度樣本的次數(shù)。采樣頻率對(duì)經(jīng)數(shù)字化處理后的模擬信號(hào)的頻帶寬度及瞬時(shí)特性起決定性作用。
2地面數(shù)字電視廣播覆蓋
2.1地面數(shù)字電視廣播覆蓋的業(yè)務(wù)
無(wú)線覆蓋是地面數(shù)字電視廣播的主要信號(hào)接收方式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)利用模擬無(wú)線方式進(jìn)行電視信號(hào)接收的用戶約占全國(guó)地面數(shù)字電視廣播用戶的2/3。全國(guó)3.5億戶家庭當(dāng)中有1.26億戶是利用有線進(jìn)行電視信號(hào)接收，而利用無(wú)線進(jìn)行電視信號(hào)接收的則高于2億戶，且其多為城郊及農(nóng)村家庭，這些用戶急需更為穩(wěn)定的電視信號(hào)［2］，以接收更多、更優(yōu)質(zhì)的電視節(jié)目，而提供這些服務(wù)便也成了地面數(shù)字電視廣播的主要業(yè)務(wù)。
2.2地面數(shù)字電視廣播覆蓋的特征
在數(shù)字化技術(shù)的基礎(chǔ)上，地面電視廣播覆蓋呈現(xiàn)出以下特征：第一，投資成本低、見(jiàn)效快，通常無(wú)需架設(shè)大批線路。第二，具強(qiáng)移動(dòng)性，可打破時(shí)間、空間的局限性，這是有線電視無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。第三，具強(qiáng)抗災(zāi)害能力，一般來(lái)說(shuō)，地面數(shù)字電視廣播覆蓋很少受各種外界因素影響，包括建筑施工或是自然災(zāi)害等。第四，有效提高頻譜利用率，使無(wú)線頻率資源得到充分使用。第五，覆蓋范圍廣且接收便攜，可有效擴(kuò)大用戶量。
2.3地面數(shù)字電視廣播覆蓋的需求
2.3.1地面數(shù)字電視廣播覆蓋的基本需求
地面數(shù)字電視廣播的基本需求主要有五點(diǎn)：第一，功率大，面積大且可實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)到多點(diǎn)和連續(xù)播出的需求；第二，充分考慮同頻道和鄰頻道，存在模擬或數(shù)字干擾時(shí)的需求；第三，數(shù)字電視是在當(dāng)前模擬電視的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)變，為此還要充分考慮模擬電視發(fā)射需求，包括發(fā)射位置、設(shè)備及條件等；第四，頻譜規(guī)劃，其中最重要的是覆蓋范圍及效果；第五，支持單頻網(wǎng)且移動(dòng)接收速度超過(guò)250km/h。
2.3.2地面數(shù)字電視廣播覆蓋的技術(shù)需求
在數(shù)字電視的協(xié)助下，地面電視的節(jié)目傳輸容量將會(huì)更大，頻譜的利用率也會(huì)更高，如在數(shù)字電視的幫助下，利用數(shù)字化信號(hào)，地面電視的每個(gè)信道可以傳送2套高清電視節(jié)目或是10套標(biāo)清電視節(jié)目，同時(shí)服務(wù)模式也會(huì)變得更加靈活，不僅可為用戶提供標(biāo)清電視節(jié)目，而且還可為用戶提供高清電視節(jié)目，同時(shí)借助相關(guān)科技設(shè)備還可為用戶提供高速移動(dòng)及手持接收等地面電視服務(wù)。另在數(shù)字電視的協(xié)助下，地面電視廣播還可能實(shí)現(xiàn)大區(qū)域范圍內(nèi)的單頻組網(wǎng)，如利用移動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電視、填縫發(fā)射、利用小功率發(fā)射機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)等，從而改變地面電視廣播的運(yùn)作方式。此外，依照地面數(shù)字當(dāng)前的運(yùn)行狀況，利用數(shù)字電視還可有效提高城居民的文化素質(zhì)。通過(guò)觀看各類(lèi)具文化意義的電視節(jié)目，居民的文化素質(zhì)得到了明顯提高［3］。
3影響地面數(shù)字電視廣播覆蓋的因素
影響地面數(shù)字電視廣播覆蓋的因素有很多。在此，重點(diǎn)討論具選擇能力的因素。第一，發(fā)射參數(shù)，包括發(fā)射機(jī)的輸出功率、發(fā)射天線的高度和增益、饋線損耗。通常來(lái)說(shuō)，發(fā)射機(jī)的輸出功率、發(fā)射天線的高度和增益越大，地面數(shù)字電視廣播的覆蓋范圍也越大；而饋線損耗則與覆蓋范圍成反比。第二，發(fā)射頻率。因發(fā)射頻率越大，電磁波的穿透能力及繞身能力就越弱，這就會(huì)使得覆蓋陰影衰落加大，進(jìn)而導(dǎo)致接收效果差；高發(fā)射頻率還會(huì)使得多數(shù)無(wú)線數(shù)字信號(hào)被水、濕地或是樹(shù)林等吸收，最終傳送至用戶處的無(wú)線數(shù)字信號(hào)就越弱；再者，越高的發(fā)射頻率就地產(chǎn)生越大的多普勒頻移，不利于高速移動(dòng)接收，為此，地面數(shù)字電視廣播覆蓋的發(fā)射頻率應(yīng)保持較低，一般保持在550~700MHz即可。第三，極化方式。地面數(shù)字電視廣播覆蓋的極化方式主要有水平極化和垂直極化。水平極化的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)強(qiáng)分布較好，覆蓋范圍更廣，因此發(fā)射天線多選擇水平極化天線。而垂直極化具強(qiáng)環(huán)繞效應(yīng)，且易于實(shí)現(xiàn)，另垂直極化天線還可有效抵抗雨雪天氣信號(hào)接收能力差的.缺陷，且車(chē)載安裝方便，為此在移動(dòng)接收當(dāng)中多選擇垂直級(jí)化天線。第四，接收參數(shù)。通常來(lái)說(shuō)，接收靈敏度、接收天線的高度及增益與接收效果之間成正比，接收效果越好，地面數(shù)字電視廣播覆蓋的面積就越大。第五，信道調(diào)制參數(shù)�；诙噍d波傳輸?shù)牡孛鏀?shù)字電視廣播覆蓋系統(tǒng)當(dāng)中，載波的數(shù)目會(huì)對(duì)單頻網(wǎng)的組建大小及接收速度產(chǎn)生影響。調(diào)制方式及編碼率會(huì)對(duì)接收效果及節(jié)目數(shù)量產(chǎn)生影響，一般節(jié)目數(shù)量越大，接收效果就會(huì)越差。此外，單頻網(wǎng)的規(guī)模會(huì)受載波模式及保護(hù)間隔的影響，因此在實(shí)施單頻網(wǎng)的同步傳輸時(shí)務(wù)必要充分考慮這一點(diǎn)。
4地面數(shù)字電視廣播覆蓋的關(guān)鍵技術(shù)
4.1發(fā)射系統(tǒng)
地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)主要由3部分構(gòu)成：地面數(shù)字電視信源前段、傳輸網(wǎng)絡(luò)和地面數(shù)字電視發(fā)射前段。其中傳輸網(wǎng)絡(luò)的主要工作是負(fù)責(zé)ASI碼流的傳輸，包括其內(nèi)容和格式；地面數(shù)字電視信源前段主要的工作是負(fù)責(zé)給碼流配備相應(yīng)的單頻網(wǎng)；而地面數(shù)字電視發(fā)射前段的主要工作是負(fù)責(zé)調(diào)配碼流分路及節(jié)目碼流。
4.2組網(wǎng)方式
地面數(shù)字電視廣播的組網(wǎng)方式及傳輸方式包括單頻網(wǎng)和多頻網(wǎng)兩種。以單頻網(wǎng)為組網(wǎng)方式的地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)中的各發(fā)射點(diǎn)是利用同一頻率將相同的數(shù)據(jù)碼流進(jìn)行同時(shí)發(fā)射。節(jié)目的分配則是利用各種先進(jìn)科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，如直連光纖、SDH、微波等，并利用調(diào)制器將其進(jìn)行同步處理之后轉(zhuǎn)變?yōu)樯漕l信號(hào)進(jìn)行傳輸［4］�；谏鲜鰡晤l網(wǎng)的工作流程，以單頻網(wǎng)為組網(wǎng)方式的地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)在對(duì)信號(hào)頻率進(jìn)行調(diào)整時(shí)務(wù)必要盡量減少運(yùn)行范圍內(nèi)各發(fā)射點(diǎn)的相互干擾或是信號(hào)覆蓋。在此，信號(hào)覆蓋區(qū)域主要是指兩個(gè)或超過(guò)兩個(gè)發(fā)射點(diǎn)的信號(hào)或是頻率能同時(shí)達(dá)到的區(qū)域，這樣就會(huì)形成信號(hào)覆蓋。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，要想盡量避免信號(hào)的相互干擾或是覆蓋就要盡量縮小信號(hào)覆蓋區(qū)域的面積，為此可以采取縮短延時(shí)長(zhǎng)度和降低信道存在強(qiáng)度的方法。
5結(jié)語(yǔ)
地面數(shù)字電視廣播是數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的表現(xiàn)之一，也是現(xiàn)數(shù)字電視廣播覆蓋的主要方式。但因經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)及相關(guān)設(shè)備有限，現(xiàn)地面數(shù)字電視廣播覆蓋仍存在部分問(wèn)題。本文就這些問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的研究分析，望能給相關(guān)工作人員以借鑒。
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