| 标题 | 数字电视信号传输方式及其技术特性研究 |
| 范文 | 黎伟健 摘要 随着社会经济的迅速发展，目前我国广播电视事业已经向广播电视数字化推进。数字电视从无开始经历了卫星数字电视、有线数字电视，到现在的地面传输数字电视，使广播电视技术水平整体得到了很大的提高。我们已经无需再通过传统电视机就可获得优质的电视信号，手机、掌上电视、笔记本电脑等先进的通讯器材都满足了我们的需求。 关键词 数字电视信号； 传输方式； 特性 中图分类号TN949 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）49-0072-02 数字电视是指将电视信号（图像和音频）数字化，并发送、传输、接受的全过程，其具体过程为电视台将其将要传播的图像、声音信号经过信源编码及信道编码两种方式进行数字压缩，通过不同的调制方式（如载波调制、8VSB调制、DVB、QPSK、QAM等）数字调制后，形成所需要的传送形式-数字电视信号，之后运用卫星传输、有线传输、地面传输三种传输方式通过有线或无线介质进行传输，将数字电视信号传输至数字电视接收机，然后进行数字信号发送的逆过程，通过数字解调、视频音频解码还原成原图像和音频1。在这整个过程中，最复杂也最重要的过程就是数字电视信号的传输过程，其过程的好坏直接涉及到数字电视信号接收端的电视信号质量。 1 数字电视信号传输方式 传统上的标准清晰电视信息数据率可达216Mbps，高清电视信息数据率可达995Mbps，在进行电视信号传输前需要先对电视信号进行压缩以提高传输效率及增强抗干扰能力，均衡宽带传输系统的传输特性。电视信号的压缩处理理论上分为可逆压缩（原信息压缩后无失真、无噪声叠加）和不可逆压缩（原信息压缩后会出现失真编码，损失部分信息），目前主要有信源编码及信道编码两种技术。信源编码就是指对原始图像、音频信息进行编码，去点信源中的信息冗余，提高信源有效性，包括视频压缩解码技术和音频压缩解码技术两种。常见信源编码有变换编码（离散余弦变换、特征矩阵变换、正交变换）、霍夫曼编码、预测编码三种，通过信源编码将标清数字电视的MPEG-2及MUSICAM图像音频进行压缩至速率5Mbps。在数字电视信号传输前进行信道编码，采用电视信道编解码和调制解调数字调制技术进行编码，在数据包上进行一系列处理，提高信息传输的可靠性及抗干扰能力，并添加纠错码（如RS等）。调整其频谱结构，提高传输效率，使其能够在各种不同的介质中传输，其主要有相移键控调制（QPSK）、正交幅度调制（QAM）、残留边带调制（VSB）、多载波频分复用调制（COFDM）4种方式。目前图像压缩编码标准常用MPEG-2、H.263、MPEG-4、MPEG-7、MPEG-21等。 原电视信息经压缩处理后成为基带数字信号，其是一种宽带信号，由于其信号中不同频率分量在介质中传输过程中的特性不均衡而不能够进行远距离传输。在实际应用中，可以通过时域均衡器和频域均衡器进行弥补信号传输过程中的失真，但这样就增加了传输系统的复杂性，随着载波传输技术的发展研究，基带信号通过调制运用载波技术传输，数字电视信号可变成窄带信号，其传输过程中的不均衡性常可忽略。 随着科学技术的进步与发展，信息化市场需要逐渐增长，基带信号的频带使用率逐渐得到了提高。美国、日本、欧洲等都制定了不同的信号传输标准，其核心差别在于调制方式的不同。美国传输标准ATSC标准中采用8VSB调制方式，使用6MHz频道实现地面广播传输速率19.3Mbps；日本ISDB标准同欧洲DVB标准原理类似，可将电视节目和其他数据业务灵活有效地集成、发送；欧洲DVB标准主要包括DVB-S（传输介质：卫星）、DVB-C（传输介质：有线电视网）、DVB-T（传输介质：地面数字电视无线）3种。现就几种主要传输标准作以下介绍： 1）DVB-S：在DVB标准中DVB-S发展最快，涵盖范围最广，目前我国卫星数字电视主要采用该种标准。该标准主要有单路多载波方式（SCPC）及多路单载波方式（MCPC）两种方式将数套数字电视压缩信号传送至卫星转发器。SCPC主要是多套数字电视压缩信号共用一个卫星转发器，但每套节目有专属卫星电视上行站。DVB-S标准采用QPSK调制方式进行调相，以减少不同SCPC之间相互干扰；MCPC则是多套节目在上行编码系统中服用，共用1个卫星电视上行站和1个载波行QPSK调制，使卫星转发器得到充分运用。 QPSK：四相移相键控调制，将2位数码4种信息调制在一个数字时钟内的4个频率、幅度相同，相位呈90°的载波上，采用调相技术，从而不但提高了传输速率，而且降低了对信噪比的要求（C/N>12db便可）； 2）DVB-C：数字有线系统将多套节目传送至编码系统复用后行QAM调制，并调制到一个有线频道之上，多路节目用一个模拟频道，同时根据QAM调制器调制的载波频率不同，可多个调制器的输出信号经过混合器处理后经一根同轴电缆或光纤上传输。 QAM：QPSK调制原理的延伸，包括16、32、64、128、256QAM调制技术，其实质为幅度、相位调制的结合，其可将数字信号在一个时钟周期内传送至串/并转换器，随后数字信号平分为两路多位数码信号，之后传至唤醒调制器进行调制。尽管QAM调制传输速率快，但其可靠性较差； 3）DMB-T：将基带信号用QPSK/QAM调制技术进行调制，并调制到大梁子载波上（频域相互正交），随后复用调制信号，应用时域信号进行同步控制。此法的抗符号间干扰能力比较高，对均衡性要求较低。该标准可用于地面传输后信号固定、便携、移动等多种接收方式。 2 数字电视信号传输特点 由于数字电视调幅是采用了平衡调幅的方式，因此数字电视频道没有传统意义上的图像载波及音频载波。数字电视频道电平意义与传统模拟电视频道电平代表图像信号载波电平的意义不同，其代表频道的平均功率。为减少数字信号非线性失真，数字频道电平要比模拟频道低10db μV3。与传统电视不同的是，数字信号图像即使在受到明显干扰时也不会出现明显马赛克现象。CSO、CTB、C/N等指标在模拟系统和数字信号系统中代表的意义不同，在后者中3个指标均反映在误码率上。如数字信号指标劣化，在图像表现上不会出现模拟信号渐变过程，互调、交调产物均匀分布在频道内，等同于在干扰频道内调价了噪声，该噪声如发生在模拟频道内则会出现画面C/N劣化，如发生在数字频道内则会出现马赛克现象。 另外，与传统模拟电视里相位噪声指标被忽略不同，载波相位在数字电视信号里也携带了部分信息，传输网络相位特性也间接地影响着电视信号的误码率。影响传输网络相位特性主要有网络多径效应和设备振荡源不稳定产生的相位噪声两方面，前者主要表现为机顶盒直接接收的信号与接收到延时信号混合，既影响了信号的幅度，又影响了解码器解码；后者的相位噪音主要来源于含有振荡源的一起设备，如频率变换器、调制器等。选择相位噪声相对较低的解制器是决定数字电视信号传输质量好坏的关键。 3数字电视信号发展趋势 尽管数字电视技术渐臻成熟，但是卫星数字、有线数字、地面数字电视在市场上均未形成较大规模，具有很大的发展前景及可能。目前，有线数字电视与以往模拟信号电视相比，可以提供高清晰画面及优质音频，加之价格合适，在不久的未来具有很好的生存发展趋势。卫星与地面数字信号传输技术仍待发展，凭借其优势在将来可能成为信息化新时代的潮流。 参考文献 [1]关杨.数字电视信号的编码与传输[J].网络与传输，2005，7：105-108. [2]赵雨境，王恒江.有线数字电视传输特性与故障解析[J].中国有线电视，2005，9(10)：978-979. [3]田静华，杨扬.数字电视在网络中的传输[J].中国有线电视，2003，8：13-17. |
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