數(shù)字地面電視系統(tǒng)云傳輸技術(shù)研究

舒良仁

（桂林市思奇通信設(shè)備有限公司 廣西桂林 541004）

數(shù)字地面電視系統(tǒng)云傳輸技術(shù)研究

舒良仁

（桂林市思奇通信設(shè)備有限公司 廣西桂林 541004）

我國地面電視的數(shù)字化拉開序幕主要是因為國家數(shù)字電視傳輸國家標(biāo)準(zhǔn)的正式頒布，而云傳輸技術(shù)的運用保證了廣播電視的通信質(zhì)量，節(jié)約了大量的頻譜資源，它用先進的技術(shù)解決了同信道干擾問題，實現(xiàn)了同一信道多種數(shù)據(jù)流并行運輸，這標(biāo)志著科學(xué)的發(fā)展帶領(lǐng)人們走上了一個新的臺階。

數(shù)字地面電視；云傳輸；研究

1 引言

電視可以說是最普及的家用電器之一，也是最有效的教育、娛樂和信息傳播的媒介。而隨著社會的進步，科技的發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)字電視，它是從節(jié)目錄制、播放到節(jié)目發(fā)射和接收都采用數(shù)字編碼和數(shù)字傳輸?shù)囊环N新型電視，這也在原來電視的基礎(chǔ)上增加了很多的業(yè)務(wù)，如：遠(yuǎn)程教育、會議電視、交互電視等，同時它還具有頻率利用率高、抗干擾能力強等優(yōu)點。

2 云傳輸技術(shù)的產(chǎn)生背景

隨著社會信息化的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)在社會生活中的使用率越來越高，也導(dǎo)致了無線服務(wù)的種類也越來越多。但是，昂貴而稀少的頻譜資源成為無線發(fā)展的阻礙，也就是說現(xiàn)有的頻譜管理機制已經(jīng)不能滿足快速增長的無線寬帶服務(wù)需求，出現(xiàn)了頻譜資源緊張的狀況。

而在無線頻譜資源中，廣播電視對高頻段資源和特高頻段資源的使用率最高。具有良好電磁波穿透特性和傳播特性是這個頻段資源的特點。一方面，在此頻段相同的傳輸距離對通信設(shè)備的要求低，對能量的衰減比較小，而且電磁波能夠近地傳輸；另一方面，在此波段的穿透性很好，即使在復(fù)雜的地形環(huán)境也能夠抵抗很強的干擾，有效地進行傳播。但是，這些資源并沒得到充分的利用。①要避免同信道干擾和抵抗近鄰信道的干擾就要預(yù)留一些信道，導(dǎo)致了資源沒有得到充分的利用；②因為不斷出現(xiàn)頻譜使用效率較高的編碼技術(shù)，這些技術(shù)可以使信號進行壓縮傳輸，這樣就導(dǎo)致出現(xiàn)了好多空閑的頻段，就浪費了好多資源。而為了滿足日益增長的通信服務(wù)和寬帶無線服務(wù)的需求，加拿大通信研究中心（CRC）首席科學(xué)家吳奕彥教授提出了一種具有高頻譜利用率和強抗干擾性能的廣播通信技術(shù)——云傳輸技術(shù)。

數(shù)字地面電視的云傳輸技術(shù)是一種共享技術(shù)，它是以共享層分復(fù)用的重疊式頻譜為基礎(chǔ)的。它是在發(fā)射端融合多種相互獨立的數(shù)據(jù)流，也就是利用頻譜累加的方式在同一信道中傳輸多種數(shù)字。這種技術(shù)是運用逐層消除的方法，將多種服務(wù)共存于同一頻段中，再一步一步提取信息，大大的提高了在空域上的頻譜使用效率，降低了同信道的干擾能力。由此可見，這種云傳輸技術(shù)的應(yīng)用前景將會非常廣闊。它可以在同一個地區(qū)應(yīng)用多種數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，提供多種服務(wù)，也可以分集傳輸單一數(shù)據(jù)流，提高頻譜的使用效率。

3 云傳輸技術(shù)的使用原理

3.1 同信道干擾

從地面數(shù)字電視的產(chǎn)生、發(fā)展至今，已經(jīng)大大降低了相鄰的信道干擾，也開放了很多位于城市密集區(qū)的禁用信道，使得頻譜的使用效率再逐漸的提高。但是現(xiàn)在的數(shù)字電視還是沒有解決同信道干擾的問題。圖1是筆者用圖形來顯示頻譜的浪費現(xiàn)象。

圖1 數(shù)字地面電視對抗同信道干擾的發(fā)展趨勢

從圖1（a）中我們不難發(fā)現(xiàn)在這一頻段中，有大量的空白區(qū)域不能使用，使用率僅僅達到33%；圖1（b）為3個射頻信道的多頻網(wǎng)，我們也可以看出在相同頻段之間仍有空白區(qū)域不能使用；圖1（c）為云傳輸技術(shù)，這個技術(shù)使頻譜的使用效率大大提高。

云傳輸系統(tǒng)對抗同信道干擾的程度決定了其性能。一般來說，同信道干擾分成兩大類：①在多個發(fā)射機發(fā)射的同一個服務(wù)信號在傳輸過程中產(chǎn)生；②在多個發(fā)射機發(fā)射的相互獨立的且不一樣的信號傳輸過程中產(chǎn)生。

3.2 信息速率

科學(xué)依據(jù)顯示，增強接收的可靠性和增加信息的吞吐量可以使頻譜的使用效率提高?，F(xiàn)在好多研究都停留在沿著香農(nóng)容量曲線向右或者是增加信息的吞吐量。但是云傳輸技術(shù)是相反的，它是沿著香農(nóng)容量曲線向左的，這樣雖然可以使射頻信道的吞吐量降低，但是可以提高頻段在空間上的服用能力，同時增強接收的可靠性。

3.3 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍

在構(gòu)建云傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中，不同的發(fā)射機可以發(fā)射不同的或者相同的數(shù)據(jù)流，而同一發(fā)射機可以發(fā)射多個數(shù)據(jù)流。由于解調(diào)門限的不同和各個數(shù)據(jù)流的功率不同，即使是同一個發(fā)射機，它的服務(wù)類型和覆蓋范圍也存在差異。例如：SFN網(wǎng)絡(luò)中在不同發(fā)射機中發(fā)射的抗干擾性較強的信號可以重疊，而較弱的信號就需要有一定的保護間隔，因為它的發(fā)射信號存在多樣性，所以它的業(yè)務(wù)也存在多邊性。

3.4 技術(shù)優(yōu)勢

隨著科技的發(fā)展，未來的地面數(shù)字電視主要從兩個方面去提高頻譜的使用效率：①使云傳輸技術(shù)在城市或者人口密集區(qū)都可以使用；②增加信息的吞吐量。有的期望在未來的地面電視系統(tǒng)的發(fā)展中，要提高信息速率，達到現(xiàn)在的兩倍，也就是頻率的利用率翻一倍，但是這樣會使接收的可靠性減小，對抗同信道的干擾也會變得更加困難。

云傳輸系統(tǒng)對抗同信道的干擾主要是通過減小數(shù)據(jù)的吞吐量，這樣可以在城市或者人口密集區(qū)充分利用每一個頻段，使得頻譜的使用率提高，不會出現(xiàn)浪費的現(xiàn)象。同時，低信息速率會使得信息的抗干擾性能很好，移動或手持設(shè)備的應(yīng)用會更加好。

通過對提高信息速率和采用云傳輸技術(shù)來提高頻譜使用率的比較，我們可以發(fā)現(xiàn)這兩種方法沒有很大的區(qū)別，都受香農(nóng)容量的制約。但是提高信息速率是逼近香農(nóng)容量的，即最大化的使用可用信道的信息速率，而采用云傳輸技術(shù)來提高頻譜使用率可以增加信道的數(shù)量，而且相對提高信息速率來說，采用云傳輸技術(shù)提高頻譜使用率的可靠性更強，服務(wù)性更廣，更容易在社會生活中普遍使用。

4 云傳輸技術(shù)在未來的發(fā)展

雖然云傳輸技術(shù)在研究上取得了一些優(yōu)異的成果，被越來越多的人接受，但是在未來的發(fā)展中，云傳輸技術(shù)在許多方面還需要進一步的研究：

（1）云傳輸系統(tǒng)在編碼方案方面受很大的影響，需要針對該技術(shù)設(shè)計出逼近香農(nóng)容量且低碼率的糾錯碼。

（2）云傳輸系統(tǒng)在發(fā)射信號時是多個發(fā)射機并行發(fā)射的，如果同步發(fā)射將會十分復(fù)雜，所以在未來的發(fā)展道路中，可以針對兩個不同步的發(fā)射機，研究相對應(yīng)的前導(dǎo)碼實現(xiàn)系統(tǒng)同步。

（3）云傳輸技術(shù)在未來的應(yīng)用方面前景很廣闊，但是要戒驕戒躁，不斷學(xué)習(xí)，腳踏實地的一步一步的研究出更好的技術(shù)，造福于人類。

5 結(jié)束語

云傳輸技術(shù)不僅讓高清晰的電視和數(shù)字電視給千千萬萬的電視機前的觀眾享受到了完美的視覺盛宴，而且給日益短缺的頻譜資源尋找了一條新的求生之路。云傳輸技術(shù)利用逼近香農(nóng)容量的編碼技術(shù)使得接收機的SNR門降低了，還解決了同信道干擾的問題，使可用信道的數(shù)量逐漸增加。除了這些，云傳輸技術(shù)還充分利用率頻譜資源和時隙資源，為每種數(shù)據(jù)流提供了百分之百的時隙資源和百分直白的信道寬帶占比，使在同一頻段進行多種通信服務(wù)成為了可能。云傳輸技術(shù)的發(fā)展給現(xiàn)在和未來的地面數(shù)字電視帶來了極大的便利，但是由于時間較短，其發(fā)展還不成熟，還未來的道路上還需要深入的研究。

[1]周鍵，唐友喜，劉皓，等.疊加訓(xùn)練序列OFDM系統(tǒng)的一種迭代信道估計方法[J].電子學(xué)報，2007，35（S1）：165～168.

[2]朱光喜，張青春，蔡瑋.一種衰落信道下的OFDM載頻同步跟蹤算法[J].華中科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2004，32（1）：56～59.

[3]楊知行，楊林，張文軍，等.GB20600-2006.數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制[S].北京：中國人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會，2006，08.

[4]楊知行.中國地面數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)及其移動、便攜接收應(yīng)用[R].天津數(shù)字電視技術(shù)研討會.2007，5.

[5]侯永宏，曹達仲，侯春萍，戴居豐.Viterbi解碼器的糾錯門限及其對多用戶檢測的影響.天津大學(xué)學(xué)報，2004，37（12）：1115～1118.

TN949.197

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1004-7344（2016）17-0257-02

2016-6-2

舒良仁（1981-），男，大專，主要從事研發(fā)生產(chǎn)，工程安裝工作。