差轉(zhuǎn)技術(shù)在地面數(shù)字電視覆蓋建設(shè)中的應(yīng)用

王勝利

（山西省呂梁市廣播電視轉(zhuǎn)播中心，山西 呂梁 033000）

0 引 言

持續(xù)優(yōu)化地面數(shù)字電視、調(diào)頻廣播、中短波廣播等無線覆蓋網(wǎng)絡(luò)在公共服務(wù)領(lǐng)域的效能，推進(jìn)地面無線電視高清化，研發(fā)利用人工智能（Artificial Intelligence，AI）語音語義分析等關(guān)鍵技術(shù)，提升精準(zhǔn)覆蓋能力，是《廣播電視和網(wǎng)絡(luò)視聽“十四五”科技發(fā)展規(guī)劃》明確的推進(jìn)地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)效能優(yōu)化的重要策略。在提升無線覆蓋網(wǎng)絡(luò)在公共服務(wù)領(lǐng)域的效能方面，構(gòu)建以高山發(fā)射臺(tái)為載體的電視節(jié)目轉(zhuǎn)播技術(shù)體系，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的數(shù)字電視服務(wù)，是一個(gè)基礎(chǔ)性任務(wù)。而這項(xiàng)任務(wù)的完成有賴于差轉(zhuǎn)技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用。因此，研究差轉(zhuǎn)技術(shù)在地面數(shù)字電視覆蓋建設(shè)中的應(yīng)用情況，充分發(fā)揮該技術(shù)的功能至關(guān)重要。

1 差轉(zhuǎn)技術(shù)與地面數(shù)字電視概述

1.1 差轉(zhuǎn)技術(shù)的概念及應(yīng)用原理

差轉(zhuǎn)技術(shù)是將數(shù)字電視信號(hào)接收通道接收到的射頻信號(hào)源進(jìn)行頻率變換、頻譜搬移后，使用另一個(gè)頻率將信號(hào)源再次發(fā)射出去的技術(shù)方法[1]。地面數(shù)字電視差轉(zhuǎn)技術(shù)的原理是：A發(fā)射臺(tái)的高增益拋物面天線對準(zhǔn)B發(fā)射臺(tái)，接收B發(fā)射臺(tái)發(fā)出的直射波并使接收場強(qiáng)達(dá)到最高程度，然后采用屏蔽性較好的射頻電纜將B發(fā)射臺(tái)發(fā)射的信號(hào)引入到機(jī)房，機(jī)房安裝的專業(yè)型地面數(shù)字電視接收機(jī)會(huì)將這些信號(hào)調(diào)諧輸出TS流，解調(diào)解碼后輸出音視頻信號(hào)[2]。在這個(gè)過程中，B發(fā)射臺(tái)輸出的TS流信號(hào)可以通過A發(fā)射臺(tái)的另一個(gè)頻率再次發(fā)射出去，且發(fā)射出的音視頻信號(hào)可以用于信源監(jiān)看。

1.2 地面數(shù)字電視的概念

地面數(shù)字電視是利用數(shù)字信號(hào)技術(shù)完成數(shù)字信號(hào)發(fā)射與接收的電視技術(shù)模式。相較于傳統(tǒng)的模擬電視而言，地面數(shù)字電視具有五個(gè)方面的特點(diǎn)。

一是頻譜效率高。傳統(tǒng)的模擬電視只能夠傳送1套電視節(jié)目信號(hào)，而地面數(shù)字電視可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)4～8套電視節(jié)目信號(hào)的傳輸。電視信號(hào)傳輸?shù)念l譜效率明顯提高。

二是信號(hào)傳輸穩(wěn)定性強(qiáng)。傳統(tǒng)的模擬電視在信號(hào)傳輸過程中會(huì)伴隨有噪音、雜音等情況，影響接收的效果。而地面數(shù)字電視引入了消除噪音的技術(shù)，能夠保證信號(hào)以無損傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行傳輸，信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性進(jìn)一步增強(qiáng)[3]。

三是視頻畫面質(zhì)量好。傳統(tǒng)模擬電視中的畫面會(huì)出現(xiàn)重影等影響觀看效果的問題，而地面數(shù)字電視穩(wěn)定的信號(hào)傳輸優(yōu)勢確保了畫面圖質(zhì)的整體清晰度，使圖像顯示的效果得到了提升。

四是頻率資源利用效率高。與傳統(tǒng)模擬電視相比，地面數(shù)字電視中將單頻網(wǎng)接入到了電視系統(tǒng)中，從而節(jié)省了頻率資源，使節(jié)目的數(shù)量得到了增加[4]。

五是信號(hào)覆蓋面廣。傳統(tǒng)模擬電視需要有較強(qiáng)的電場才能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的較好覆蓋，而地面數(shù)字電視對電場強(qiáng)度的要求比較低，在功率相同的情況下，地面數(shù)字電視能夠?qū)崿F(xiàn)比傳統(tǒng)模擬電視更廣的覆蓋面積。

地面數(shù)字電視的工作內(nèi)容主要有信號(hào)制作、信號(hào)處理、信號(hào)傳輸及信號(hào)接收四個(gè)模塊。本文研究的差轉(zhuǎn)技術(shù)主要是出于信號(hào)傳輸?shù)目紤]而應(yīng)用的技術(shù)。目前，地面數(shù)字電視主要使用高山發(fā)射臺(tái)站承擔(dān)信號(hào)源傳輸?shù)哪Ｊ?。信?hào)源傳輸?shù)姆绞街饕兴姆N，分別是衛(wèi)星+微波+光纖、衛(wèi)星+微波、衛(wèi)星+光纖、單一衛(wèi)星[5]。其中，前三種方式中，衛(wèi)星、微波、光纖鏈路之間互為備份，信號(hào)源的接收較為穩(wěn)定，而最后一種方式僅有衛(wèi)星信號(hào)源，沒有備份信號(hào)源，安全播出的等級(jí)較低。因此，目前使用比較多的信號(hào)源傳輸方式是衛(wèi)星+微波+光纖、衛(wèi)星+微波、衛(wèi)星+光纖這三種。

2 差轉(zhuǎn)技術(shù)在地面數(shù)字電視覆蓋建設(shè)中應(yīng)用的具體功能

目前的地面數(shù)字電視應(yīng)用場景下，差轉(zhuǎn)技術(shù)主要有三方面的應(yīng)用功能。一是擴(kuò)大電視節(jié)目的覆蓋范圍。在地面數(shù)字電視系統(tǒng)中，差轉(zhuǎn)機(jī)可以將接收到的骨干臺(tái)頻道的電視節(jié)目信號(hào)進(jìn)行頻率變換和放大處理，然后用另一頻道將信號(hào)發(fā)射出去，從而擴(kuò)大主臺(tái)的覆蓋范圍和服務(wù)面積。二是信號(hào)發(fā)射功能。即差轉(zhuǎn)機(jī)可以與中頻調(diào)制器進(jìn)行搭配，形成一臺(tái)電視發(fā)射機(jī)。三是信號(hào)轉(zhuǎn)接功能。即如果地面數(shù)字電視系統(tǒng)中配備攝錄像設(shè)備，電視差轉(zhuǎn)臺(tái)還可以自辦節(jié)目，或者轉(zhuǎn)接微波干線信號(hào)、衛(wèi)星廣播信號(hào)[6]。

3 差轉(zhuǎn)技術(shù)在地面數(shù)字電視覆蓋建設(shè)中的應(yīng)用

盡管地面數(shù)字電視技術(shù)的優(yōu)化升級(jí)提高了電視信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量和效果，但是，要想實(shí)現(xiàn)地面數(shù)字電視覆蓋效果的提升，還需要借助差轉(zhuǎn)技術(shù)來彌補(bǔ)局部性的信號(hào)傳輸效果不佳的情況，提高整體信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量和效果。正是在這種技術(shù)背景下，差轉(zhuǎn)技術(shù)得到了較為廣泛的應(yīng)用。具體來說，差轉(zhuǎn)技術(shù)主要在以下幾方面得以應(yīng)用。

3.1 在主備信號(hào)傳輸鏈路中的應(yīng)用

差轉(zhuǎn)技術(shù)在主備信號(hào)傳輸鏈路中的應(yīng)用主要體現(xiàn)為電視臺(tái)基于差轉(zhuǎn)技術(shù)基礎(chǔ)構(gòu)建的主備信號(hào)傳輸鏈路。由于地面數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)姆绞接卸喾N，基于差轉(zhuǎn)技術(shù)的數(shù)字電視主備信號(hào)傳輸鏈路的類型也比較多，如衛(wèi)星節(jié)傳、數(shù)字微波節(jié)傳、光纖節(jié)傳等[7]。差轉(zhuǎn)技術(shù)在主備信號(hào)傳輸鏈路中的應(yīng)用，實(shí)際上相當(dāng)于在不同的傳輸鏈路節(jié)點(diǎn)處起到了信號(hào)傳輸?shù)你暯舆^渡作用，幫助不同鏈路中的信號(hào)順暢、有序傳輸。

3.2 在微波傳輸鏈路中的應(yīng)用

微波傳輸鏈路是微波點(diǎn)對點(diǎn)鏈路，是無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一部分，其主要在基站與無線控制器之間搭建相應(yīng)的鏈路，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的回傳。近年來，隨著部分地區(qū)微波總站對傳統(tǒng)數(shù)字微波設(shè)備的升級(jí)改造，差轉(zhuǎn)技術(shù)在提升數(shù)字微波設(shè)備性能方面的應(yīng)用越來越普遍。為數(shù)字微波設(shè)備配備相應(yīng)的差轉(zhuǎn)機(jī)，既可以節(jié)省高山發(fā)射臺(tái)站傳輸?shù)碾娨曅盘?hào)，又可以利用數(shù)字微波增強(qiáng)信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，使數(shù)字電視信號(hào)傳輸更加穩(wěn)定、可靠[8]。同時(shí)，安裝有差轉(zhuǎn)機(jī)的數(shù)字微波設(shè)備既可以接收由國干網(wǎng)傳輸?shù)腁VS+編碼節(jié)目流，也可以接收本地電視臺(tái)網(wǎng)機(jī)房中傳輸?shù)墓?jié)目流，實(shí)現(xiàn)了節(jié)目傳輸能力的提升。

3.3 在無線覆蓋工程中的應(yīng)用

無線覆蓋工程是近年來網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目，諸如酒店、公寓、醫(yī)院、辦公樓、商場等區(qū)域?qū)嵤┑臒o線WiFi覆蓋都屬于這類項(xiàng)目。該工程項(xiàng)目建設(shè)的原理是通過固定在室內(nèi)外的天線的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)用戶信號(hào)的接收與傳輸。當(dāng)然，在不同設(shè)施或者不同規(guī)模的無線覆蓋工程中，所使用的室內(nèi)外天線設(shè)備也有所差異。例如，大中型無線覆蓋工程多使用天饋式覆蓋方式，選擇使用工業(yè)級(jí)無線AP進(jìn)行覆蓋，這樣可以保證無線信號(hào)的穿透性[9]。差轉(zhuǎn)技術(shù)在無線覆蓋工程中的應(yīng)用主要體現(xiàn)為利用差轉(zhuǎn)技術(shù)為信道提供較大的凈碼率寬帶，降低同頻干擾的程度，使無線信號(hào)重疊部分受輕頻干擾的情況得到改善。

3.4 在信號(hào)接收與解碼中的應(yīng)用

地面數(shù)字電視的正常運(yùn)行主要依靠衛(wèi)星電視傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由發(fā)射站、同步衛(wèi)星及接收網(wǎng)構(gòu)成。其中，發(fā)射站負(fù)責(zé)信號(hào)的發(fā)射，同步衛(wèi)星負(fù)責(zé)信號(hào)的中繼傳輸，接收網(wǎng)承擔(dān)信號(hào)的接收轉(zhuǎn)換。在信號(hào)傳輸中，地面的發(fā)射站將信號(hào)傳輸至宇宙空間中的同步衛(wèi)星發(fā)射數(shù)字電視信號(hào)，而衛(wèi)星會(huì)將數(shù)字電視信號(hào)傳輸至地面的接收端。當(dāng)數(shù)字電視信號(hào)傳輸至地面接收端后，會(huì)被接收端接收和解碼，最終轉(zhuǎn)化為具體的音視頻內(nèi)容。在信號(hào)接收與解碼過程中，差轉(zhuǎn)技術(shù)主要在信號(hào)的解碼方面得到應(yīng)用，即差轉(zhuǎn)機(jī)會(huì)將地面接收端接收到的信號(hào)進(jìn)行差轉(zhuǎn)處理，然后繼續(xù)傳輸給播放終端，將音視頻內(nèi)容呈現(xiàn)出來。

4 結(jié) 語

差轉(zhuǎn)技術(shù)是通過數(shù)字電視差轉(zhuǎn)機(jī)將射頻信號(hào)源中發(fā)射的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為另一頻率信號(hào)，并將其再次發(fā)射出去的技術(shù)類型。在當(dāng)前積極推動(dòng)地面數(shù)字電視覆蓋建設(shè)的過程中，差轉(zhuǎn)技術(shù)所具有的信號(hào)發(fā)射和信號(hào)轉(zhuǎn)接功能可以較大程度上擴(kuò)大電視節(jié)目覆蓋范圍，提高數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)男堋＞湍壳岸?，差轉(zhuǎn)技術(shù)在地面數(shù)字電視覆蓋建設(shè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在主備信號(hào)傳輸鏈路構(gòu)建、微波傳輸鏈路構(gòu)建、無線覆蓋工程建設(shè)、信號(hào)接收與解碼等方面。需要注意的是，盡管差轉(zhuǎn)機(jī)可以擴(kuò)大地面數(shù)字電視的覆蓋范圍，提高覆蓋能力，但差轉(zhuǎn)機(jī)接收信號(hào)的質(zhì)量容易受到信號(hào)傳播條件、接收天線性能、接收天線的具體位置、接收機(jī)靈敏度、發(fā)射臺(tái)技術(shù)參數(shù)設(shè)置等多種因素的綜合影響。因此，在應(yīng)用差轉(zhuǎn)技術(shù)的過程中，要注意使用增益較高的多單元定向八木天線和屏蔽性能較強(qiáng)的射頻電纜來提高信號(hào)接收的質(zhì)量，以此保證信號(hào)接收和差轉(zhuǎn)的效果。同時(shí)，在實(shí)際的差轉(zhuǎn)技術(shù)應(yīng)用中，技術(shù)人員還要對差轉(zhuǎn)機(jī)的性能進(jìn)行相應(yīng)的測試，以保證差轉(zhuǎn)機(jī)運(yùn)行的效果。