廣播電視數(shù)字微波傳輸網(wǎng)視音頻編解碼系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)

趙衛(wèi)軍

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，人們對通信的要求也越來越高。而近年來，有線電視憑借擁有大量的用戶以及相對而言較高質(zhì)量的節(jié)目傳輸效率得到了快速發(fā)展。但有線電視也存在一定的弱點，無法滿足現(xiàn)有市場的需求。所以，需要對數(shù)字微波傳輸進行研究分析，以加快廣播電視無線傳播的改造。

1 關(guān)于數(shù)字微波傳輸網(wǎng)視音頻編解碼系統(tǒng)設(shè)計的目的

近年來，在無線廣播傳輸過程中，由于各種原因模擬傳輸系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足廣播電視用戶日漸增長的需求了，為有效擴大無線傳輸?shù)母采w面積，必須抓緊時間將原有的模擬微波進行數(shù)字化改造，這樣才能加強廣播電視無線傳輸?shù)陌l(fā)展。

2 關(guān)于廣播電視數(shù)字化傳輸?shù)膬?yōu)勢

2.1 頻道的使用率極高

有線電視是通過數(shù)字技術(shù)進行壓縮后變成數(shù)字信號，再進行壓縮將其調(diào)整到微波上，然后進行傳輸，電視用戶進行接收的時候，則是采取先接收，后解調(diào)、解碼，再進行數(shù)字的模擬轉(zhuǎn)換、視頻處理，才可以還原為視頻信號，進行觀看。在整個的傳輸過程中，對壓縮信號采用的調(diào)制方式越高效，則傳播速率也就越快，整個的模擬頻道就可以同時傳輸多套電視節(jié)目的。也就是說，整個模擬頻道進行數(shù)字化后可以達(dá)到成倍或成十倍地提升頻道利用率。

2.2 傳輸距離可以更遠(yuǎn)

信號在進行傳輸?shù)倪^程中存在一個信噪比，在整個信號傳輸過程中，由于時間及傳輸距離等因素的影響，一定會出現(xiàn)信號衰落情況。所以，在傳輸過程中還存在信號衰落的儲備量。然而，如果將數(shù)據(jù)傳輸從模擬微波進化到數(shù)字微波，數(shù)字微波的壓縮過程中載噪比可以在很低的情況下就得到高質(zhì)量的圖像畫質(zhì)。所以，經(jīng)過分析很容易就可以得到數(shù)字微波比模擬微波的傳輸距離要更遠(yuǎn)的結(jié)論。在所有原有條件都不變的情況下，應(yīng)用模擬微波可以輕松覆蓋100km以上的距離，這樣的距離對于一個普通的縣城來說足夠用了。

2.3 畫質(zhì)清晰、抗干擾能力提高

廣播電視實現(xiàn)數(shù)字化后，采用的是數(shù)字壓縮、數(shù)字存儲及解壓，在傳輸過程中降低了噪聲及圖像容易失真的影響。對整個圖像的信噪比也有了改變，用戶接收機的載噪比也在限制的結(jié)果以上，整個畫質(zhì)基本上可以得到?jīng)]有任何缺點的還原。就算傳輸途中出現(xiàn)多級中繼進行轉(zhuǎn)發(fā)的情況，也對圖像質(zhì)量不會有任何影響。所以，數(shù)字電視傳輸?shù)漠嬞|(zhì)及質(zhì)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過模擬電視所傳輸?shù)漠嬞|(zhì)及圖像效果。

3 進行廣播電視數(shù)字化傳輸需要解決的問題

3.1 傳輸中頻率的穩(wěn)定度

原有的模擬傳輸信號采用的是中頻調(diào)頻調(diào)制，而變頻采用的則是微波介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器。這種情況下，可以達(dá)到的頻率穩(wěn)定性并不高。如果進行了數(shù)字化傳輸，采用的是中頻數(shù)字調(diào)制，將多套電視數(shù)字信號經(jīng)過數(shù)字壓縮后再對中頻進行調(diào)制，然后進行傳輸。它對于微波發(fā)信機的線性指標(biāo)要求很高，且要求自身達(dá)到的頻率溫度性就處于很高狀態(tài)。為達(dá)到這一要求，一般會利用介質(zhì)穩(wěn)頻加鎖相穩(wěn)頻雙重技術(shù)進行穩(wěn)頻，這樣就可以保證整個傳輸過程中頻率的穩(wěn)定性。

3.2 傳輸中噪音的問題

原先模擬傳輸過程中采用的是調(diào)頻方式傳輸，所以，對于整個傳輸系統(tǒng)中的噪聲要求不是很高。但數(shù)字化后的傳輸是采用新的方式進行傳輸數(shù)字壓縮電視信號，對于整個系統(tǒng)的噪聲要求較高。所以，只有將整個系統(tǒng)中的傳輸設(shè)備的噪聲降低到一定程度，才可以使整個系統(tǒng)完全滿足這一要求。

3.3 傳輸中線性功放的問題

在原來模擬傳輸時，調(diào)頻模擬微波的功放工作是放在非線性區(qū)的，還需要在變頻器的前端增加一個限幅放大器。而數(shù)字化的數(shù)字調(diào)相微波要求的是三階交調(diào)抑制，所以，要求功放必須是線性放大器。

當(dāng)解決了微波頻率穩(wěn)定度及傳輸中噪音的問題及線性功放問題時，基本上整個數(shù)字化改造也就接近成功了。這就說明對微波模擬設(shè)備進行改造是一個可行性方案，可以陸續(xù)解決各種問題實現(xiàn)廣播電視數(shù)字化。

4 視音頻編解碼系統(tǒng)的設(shè)計

4.1 設(shè)計的規(guī)模

要進行視音頻編解碼的系統(tǒng)設(shè)計，首先需要專業(yè)的設(shè)備，才可以進行系統(tǒng)設(shè)計。為此，工作人員采辦了各種類型的編碼器，還配置了一套視音頻編解碼設(shè)備網(wǎng)管系統(tǒng)，可以進行日常的測試和維護管理。同時，需要準(zhǔn)備視、音頻監(jiān)控系統(tǒng)一套，以及一些設(shè)備的備件。

4.2 設(shè)備的簡介

采用的編解碼設(shè)備會根據(jù)應(yīng)用的不同，而分為不同類型的編解碼設(shè)備，具體的類型如下。

編碼器：編碼器按照輸出的接口不同，分為DS-3編碼器和ASI編碼器兩種。其中，第一種編碼器可以同時輸出DS-3碼和ASI碼流兩種，而第二種只能輸出本身的碼流。截至目前，第二種編碼器的使用情況較多。

復(fù)用器：復(fù)用器按照輸出接口的數(shù)量不同，分為十口復(fù)用器和五口復(fù)用器。這兩種復(fù)用器最多可以允許輸入十路或五路的碼流經(jīng)過復(fù)合后，經(jīng)過適配變成DS-3碼流輸出去。

解碼器：解碼器和編碼器恰恰相反，是根據(jù)輸入接口的不同來進行分類的。解碼器也是分為DS-3和ASI兩種解碼器。DS-3的解碼器可以同時解碼DS-3和ASI兩種碼流，但ASI解碼器只能解碼ASI碼流。

5 視音頻編解碼系統(tǒng)的測試

編碼器就是將視音頻信號進行量化和編碼生成TS流的過程，而解碼器的過程是跟這個過程完全相反的。為保證系統(tǒng)的可行性，針對系統(tǒng)進行測試。首先，通過信號發(fā)生器將信號傳輸?shù)骄幋a器，借助碼流分析儀，將碼流再次傳輸?shù)浇獯a器端，最后進入視音頻分析儀，等到視音頻分析儀分析完畢后，將完整的音質(zhì)畫面等全部呈現(xiàn)到廣播電視上。這也就是整個視音頻編碼系統(tǒng)的完成和測試，經(jīng)過測試，整個系統(tǒng)可以保證廣播電視視音頻的正確編碼和解碼，達(dá)到了設(shè)計這個系統(tǒng)的最終目的。

數(shù)字電路和原先的模擬電路相比而言，數(shù)字電路的信號傳輸質(zhì)量要比模擬電路的傳輸質(zhì)量高很多。而且，可以同時進行多套節(jié)目的傳輸，不影響整個畫質(zhì)的清晰度。然而，數(shù)字電路與光纖網(wǎng)絡(luò)相比，數(shù)字電路的維護費用較低，如果整個數(shù)字電路出現(xiàn)意外也比容易查找?？偠灾?，數(shù)字微波電路的優(yōu)點還有很多，比如，它對自然災(zāi)害破壞能力的抵抗力很強，在整個傳輸過程中保密性比其他電路要好?？傊軌蛲瓿蓮V播電視數(shù)字微波傳輸網(wǎng)視音頻編解碼系統(tǒng)設(shè)計對廣播電視來說應(yīng)是一個新任務(wù)，使廣播電視傳輸系統(tǒng)和節(jié)目制作全面數(shù)字化成為一個可能實現(xiàn)的計劃，也使人們對畫質(zhì)音質(zhì)的享受達(dá)到了一個新高度。

參考文獻：

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