數(shù)字化背景下廣播電視無線發(fā)射技術(shù)的運用

饒儒軍

【摘要】隨著數(shù)字化浪潮的強勢席卷，廣播電視領(lǐng)域也迎來了無線發(fā)射技術(shù)的革新性應(yīng)用，重塑了信息傳播的格局，不僅賦予了畫面前所未有的高清質(zhì)感，更實現(xiàn)了信息傳遞的高度精準化，從而對傳統(tǒng)廣播電視傳播技術(shù)中的諸多局限性進行了卓有成效的突破與改良?；诖耍疚膰@數(shù)字化背景下廣播電視無線發(fā)射技術(shù)的運用優(yōu)勢，對具體運用策略進行了剖析與探討，旨在助力整個行業(yè)的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型，使之在信息化社會中煥發(fā)出新的生機與活力。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化；廣播電視；無線發(fā)射技術(shù)

中圖分類號：TN92? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.11.008

在數(shù)字化背景下，廣播電視無線發(fā)射技術(shù)正朝著更高效率、更廣覆蓋、更優(yōu)質(zhì)量和更智能化的方向發(fā)展。隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等技術(shù)的融合，廣播電視無線發(fā)射技術(shù)將實現(xiàn)更快速的數(shù)據(jù)傳輸和更穩(wěn)定的信號覆蓋，滿足用戶個性化、多樣化的需求。同時，智能化技術(shù)的應(yīng)用將使廣播電視無線發(fā)射技術(shù)更加高效，實現(xiàn)自動化、智能化的運維管理，降低運營成本。在未來，廣播電視無線發(fā)射技術(shù)將繼續(xù)推動媒體融合的發(fā)展，為用戶提供更加豐富、高質(zhì)量的廣播電視服務(wù)?；诖?，本文聚焦數(shù)字化背景下廣播電視無線發(fā)射技術(shù)的運用優(yōu)勢，進而深入分析了其運用要點。

1. 數(shù)字化背景下廣播電視無線發(fā)射技術(shù)的運用優(yōu)勢

1.1 提升服務(wù)質(zhì)量與用戶體驗

在數(shù)字化無線發(fā)射技術(shù)的支持下，能夠顯著提高廣播電視信號的質(zhì)量，實現(xiàn)了高清晰度、高保真度的音視頻傳輸。從觀眾角度看，能夠享受到細膩生動的畫面、逼真的音效以及流暢無卡頓的播放體驗，不僅滿足了公眾對高品質(zhì)視聽娛樂的需求，而且提升了廣播電視作為主流媒體的吸引力和競爭力。此外，數(shù)字技術(shù)的抗干擾能力和糾錯機制保證了信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性和準確性，減少了畫面雪花、聲音斷續(xù)等傳統(tǒng)模擬廣播常見的問題，進一步優(yōu)化了用戶觀看感受。

1.2 拓寬服務(wù)范圍與增強覆蓋能力

數(shù)字化無線發(fā)射技術(shù)具備更強的信號穿透力和更遠的有效傳輸距離，能夠在復(fù)雜地理環(huán)境和城市密集區(qū)提供穩(wěn)定的廣播覆蓋?；趯嶋H情況與需求，通過合理的頻率規(guī)劃和發(fā)射站點布局，能夠顯著擴大廣播電視的覆蓋范圍，包括偏遠地區(qū)和以往難以接收到穩(wěn)定信號的區(qū)域，進而實現(xiàn)信息傳播的公平性和普遍服務(wù)原則。值得注意的是，數(shù)字廣播的單頻網(wǎng)絡(luò)技術(shù)允許在同一頻率下進行大面積覆蓋，既節(jié)約了寶貴的頻譜資源，又確保了更大規(guī)模的無縫接收[1]。

1.3 促進內(nèi)容多樣性和業(yè)務(wù)創(chuàng)新

數(shù)字化平臺為廣播電視提供了無限的容量擴展可能性，使得同一頻道內(nèi)可以承載多個標(biāo)準清晰度或高清節(jié)目，甚至支持超高清和三維立體聲等高級格式。正是這種多節(jié)目、多服務(wù)的能力，能夠促使廣電機構(gòu)能夠提供更為豐富多樣的內(nèi)容選擇，滿足不同受眾群體的個性化需求。同時，數(shù)字化無線發(fā)射技術(shù)還支持數(shù)據(jù)廣播、交互式電視、電子節(jié)目指南、緊急警報系統(tǒng)等功能，意味著實現(xiàn)了從單向傳播向雙向互動的轉(zhuǎn)變，開啟了全新的增值服務(wù)空間，包括在線教育、遠程醫(yī)療、電子商務(wù)等，進一步增強了廣播電視的社會功能和經(jīng)濟價值。

2. 數(shù)字化背景下廣播電視無線發(fā)射技術(shù)的運用要點

2.1 標(biāo)準與規(guī)范遵循

在全球范圍內(nèi)，數(shù)字電視廣播已逐步形成了若干主導(dǎo)性的技術(shù)標(biāo)準，例如，DVB（Europe，歐洲）、ATSC（Advanced Television Systems Committee，北美）、ISDB（Integrated Services Digital Broadcasting，日本及部分拉美國家）。值得注意的是，這些標(biāo)準經(jīng)過長期實踐驗證，不僅技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定，而且在設(shè)備制造、系統(tǒng)集成、內(nèi)容制作等方面形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。因此，在構(gòu)建數(shù)字化廣播電視無線發(fā)射系統(tǒng)時，建議遵循、借鑒并采用國際公認的上述標(biāo)準，確保設(shè)備與系統(tǒng)的高度兼容性和互操作性。通過這樣的方式，不僅有利于跨國內(nèi)容交流與合作，也有助于降低設(shè)備采購與維護成本，簡化系統(tǒng)升級路徑，為未來可能的國際技術(shù)融合做好準備。

此外，各國家和地區(qū)在頻譜規(guī)劃與管理方面有著具體的法律法規(guī)和技術(shù)規(guī)范，廣播電視無線發(fā)射技術(shù)的運用必須嚴格遵循這些規(guī)定。首先，應(yīng)按照我國和地方無線電管理部門發(fā)布的頻譜規(guī)劃與分配政策，申請并獲得合法的無線頻段使用權(quán)，確保發(fā)射活動的合法性。其次，應(yīng)嚴格按照指定的技術(shù)參數(shù)（包括發(fā)射功率、帶寬、頻率偏移等）進行系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試，確保發(fā)射信號符合電波干擾保護、電磁環(huán)境兼容等要求。最后，還需要定期進行設(shè)備的檢測與場地的檢查，確保發(fā)射設(shè)施的運行狀態(tài)符合相關(guān)法律法規(guī)及安全標(biāo)準，比如，EMC標(biāo)準、環(huán)保要求等[2]。

2.2 數(shù)字信號編碼與壓縮

視頻是廣播電視內(nèi)容的主要載體，其編碼效率直接影響到無線發(fā)射系統(tǒng)的整體性能。當(dāng)前，業(yè)界廣泛采用的高清視頻編碼標(biāo)準主要包括H.264/AVC和H.265/HEVC。對于H.264/AVC而言，主要是憑借其優(yōu)異的壓縮效率、良好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性和廣泛的硬件支持，已成為數(shù)字電視廣播的主流視頻編碼標(biāo)準。而H.265/HEVC在保持同等畫質(zhì)的前提下，相較于H.264/AVC可實現(xiàn)更高的壓縮比，尤其適用于超高清電視和移動電視等對帶寬要求較高的應(yīng)用場景。所以，在選擇編碼標(biāo)準時，需要綜合考慮內(nèi)容類型、目標(biāo)受眾、傳輸網(wǎng)絡(luò)條件等因素，合理選用或組合使用這兩種編碼標(biāo)準，以實現(xiàn)最佳的視頻傳輸效果。

若要獲得完整的視聽體驗，也要高度重視音頻，常用的音頻編碼標(biāo)準包括AAC、AC-3等。以AAC為例，主要是以其高壓縮效率、優(yōu)良音質(zhì)、良好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性等特點，被廣泛應(yīng)用在數(shù)字電視廣播、互聯(lián)網(wǎng)流媒體等領(lǐng)域。對于AC-3而言，作為成熟的多聲道環(huán)繞聲編碼標(biāo)準，尤其適用于提供影院級音效的家庭電視環(huán)境。在實際應(yīng)用中，依然需要根據(jù)節(jié)目內(nèi)容特點、用戶收視習(xí)慣、設(shè)備解碼能力等因素，科學(xué)選用或混合使用這些音頻編碼標(biāo)準。

值得注意的是，編碼后的音視頻數(shù)據(jù)需封裝成適合無線信道傳輸?shù)母袷?。MPEG-2 Transport Stream（TS）作為一種廣泛應(yīng)用的數(shù)字電視傳輸流格式，具有良好的錯誤恢復(fù)能力、靈活的節(jié)目安排能力以及廣泛的設(shè)備支持。在無線發(fā)射系統(tǒng)中，應(yīng)將編碼后的音視頻數(shù)據(jù)按照MPEG-2 TS規(guī)范進行封裝，包括添加時間戳、節(jié)目特定信息（PSI）、業(yè)務(wù)信息（SI）等元數(shù)據(jù)，以便接收端正確解析、解碼及顯示。此外，針對特定的業(yè)務(wù)需求，如互動電視、數(shù)據(jù)廣播等，還需要在TS流中嵌入相應(yīng)的數(shù)據(jù)包，確保各類增值業(yè)務(wù)的順利開展[3]。

2.3 發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計與配置

2.3.1 發(fā)射機選型與技術(shù)特性

發(fā)射機性能直接影響到信號的質(zhì)量、覆蓋范圍以及系統(tǒng)的整體能效。選擇發(fā)射機時，應(yīng)考慮這些因素：首先，優(yōu)質(zhì)的數(shù)字電視發(fā)射機應(yīng)具備優(yōu)秀的線性度，確保在大功率輸出時仍能保持較低的失真水平，防止非線性失真導(dǎo)致的信號質(zhì)量下降和帶外輻射增加，從而符合嚴格的電磁兼容（EMC）標(biāo)準。其次，現(xiàn)代發(fā)射機常采用先進的放大技術(shù)，主要有LDMOS（橫向擴散金屬氧化物半導(dǎo)體）晶體管，這類技術(shù)能夠提供較高的功率轉(zhuǎn)換效率，降低能耗，減少運行成本，同時減少熱損耗，有利于設(shè)備的長期穩(wěn)定運行。同時，高效的散熱設(shè)計對于發(fā)射機的穩(wěn)定工作是非常重要的，所以，一定要選用具有良好散熱結(jié)構(gòu)、配備智能溫控系統(tǒng)的發(fā)射機，可以確保在高溫環(huán)境下仍能維持正常工作溫度，延長器件壽命，減少故障風(fēng)險。最后，必須符合國際及當(dāng)?shù)丨h(huán)保法規(guī)的發(fā)射機應(yīng)具備低噪聲排放、節(jié)能設(shè)計以及易于回收處理的特性。還有在滿足功率需求的同時，盡可能減少對環(huán)境的影響，如通過優(yōu)化電源設(shè)計降低待機功耗，使用無鉛焊料等環(huán)保材料。

2.3.2 天饋系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化

根據(jù)覆蓋需求選擇合適的天線類型，例如，全向天線用于提供全方位覆蓋，定向天線則用于實現(xiàn)長距離、特定方向的精準覆蓋。同時，考慮地形地貌、人口分布、建筑物阻擋等因素，合理布置天線位置，確保信號的有效傳播。反饋系統(tǒng)還包括濾波器、合路器、功分器等輔助設(shè)備。例如，濾波器用于抑制帶外噪聲和防止相鄰頻道間的干擾；合路器用于將多個信號源合并到同一饋線上，功分器則用于將信號均勻分配至多根饋線或多個天線。此外，在大面積覆蓋或消除同頻干擾的需求下，SFN技術(shù)成為理想選擇。通過在服務(wù)區(qū)內(nèi)部署多個同步發(fā)射站點，使用相同的頻率同時發(fā)送相同的信號，形成無縫覆蓋，便能夠有效擴大覆蓋范圍，提高頻譜效率，減少用戶接收設(shè)備的復(fù)雜性[4]。

2.3.3 同步與校準

在SFN環(huán)境中，所有發(fā)射站點必須嚴格保持時間同步，通常采用GPS（全球定位系統(tǒng)）或其他精密時鐘源作為基準，通過專用的同步設(shè)備確保所有站點間的時延差在允許范圍內(nèi)。精確的時間同步可以防止因信號到達時間差引起的干擾和信號失真。同時，為了補償?shù)乩憝h(huán)境、天線指向誤差、設(shè)備特性差異等因素引起的相位不一致，可以采用預(yù)校正算法對發(fā)射站點的信號進行相位校正。這些算法基于實地測量數(shù)據(jù)或仿真模型計算出每個站點的校正值，并在系統(tǒng)運行中持續(xù)監(jiān)控和調(diào)整，確保在重疊覆蓋區(qū)域信號疊加效果最優(yōu)。

2.4 信道編碼與調(diào)制

一是前向糾錯編碼（FEC）。為了增強無線信道中傳輸信號的抗干擾和抗衰落能力，通常采用的是前向糾錯編碼技術(shù)，主要有RS碼、LDPC碼等。RS碼因其強大的糾突發(fā)錯誤能力而在數(shù)字電視廣播中得到廣泛應(yīng)用；而LDPC碼則以其接近香農(nóng)極限的性能和高效解碼算法，在高清和超高清電視廣播中逐漸成為主流。二是做好編碼參數(shù)的選擇，這就需要根據(jù)信道條件和業(yè)務(wù)需求，適配編碼參數(shù)，例如，RS碼的符號長度和冗余度，LDPC碼的碼率和碼長，以達到最佳的糾錯性能與傳輸效率平衡。三是數(shù)字調(diào)制技術(shù)，目前常用的包括QPSK、16QAM、64QAM等多電平調(diào)制方式。對QPS而言，K具有較好的抗干擾性能，適用于信噪比較低的環(huán)境；16QAM和64QAM則能提供更高的數(shù)據(jù)速率，但對信道條件要求較高。還要考慮的是，為適應(yīng)信道條件的變化，現(xiàn)代數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)支持根據(jù)接收端反饋或預(yù)估的信道狀態(tài)信息（CSI），動態(tài)調(diào)整調(diào)制階數(shù)（如從QPSK切換到16QAM或64QAM）、編碼速率和星座圖形狀。這種自適應(yīng)調(diào)制編碼（AMC）技術(shù)能夠在保證接收質(zhì)量的前提下，最大限度地利用信道容量，提升傳輸效率[5]。

2.5 監(jiān)測與質(zhì)量控制

通過安裝在發(fā)射站或遠程監(jiān)測點的設(shè)備，持續(xù)監(jiān)測發(fā)射功率、頻譜特性、MER（調(diào)制誤差比）、BER（誤碼率）等重要參數(shù)。發(fā)射功率監(jiān)控確保信號強度符合規(guī)定，避免過強或過弱導(dǎo)致的覆蓋不足或干擾問題；頻譜特性監(jiān)測則確保信號在指定頻帶上正常分布，無雜散或泄露；MER反映調(diào)制信號的純凈度，是衡量信號質(zhì)量的重要依據(jù)；BER則是評估數(shù)據(jù)傳輸可靠性的直接指標(biāo)，低BER意味著接收端能正確解碼大部分數(shù)據(jù)。當(dāng)監(jiān)測到關(guān)鍵參數(shù)超出閾值或發(fā)生突變時，系統(tǒng)應(yīng)立即觸發(fā)告警，通知運維人員進行干預(yù)。同時，通過數(shù)據(jù)分析和故障樹模型，系統(tǒng)應(yīng)能初步判斷故障原因，輔助運維人員快速定位問題，縮短故障修復(fù)時間。

2.6 交互服務(wù)與數(shù)據(jù)廣播支持

為實現(xiàn)付費電視服務(wù)，須配備條件接收系統(tǒng)。CAS負責(zé)對加密的電視節(jié)目進行授權(quán)管理，確保只有合法訂閱用戶才能解密觀看，一般包含了前端加密設(shè)備、用戶智能卡、用戶端解密模塊等組件，通過與計費系統(tǒng)、用戶管理系統(tǒng)等后臺系統(tǒng)配合，實現(xiàn)用戶認證、權(quán)限管理、計費結(jié)算等功能。通過CAS支持的付費電視服務(wù)，運營商可提供多樣化的內(nèi)容套餐，如高清頻道、獨家體育賽事、電影點播等，滿足用戶差異化需求，增加收入來源。

電子節(jié)目指南提供直觀的電視節(jié)目列表、節(jié)目詳情、播出時間等信息，方便用戶瀏覽和預(yù)約節(jié)目。在EPG系統(tǒng)的支持下，可以通過中間件與前端系統(tǒng)、內(nèi)容管理系統(tǒng)等對接，實時獲取并更新節(jié)目數(shù)據(jù)。同時，發(fā)揮中間件技術(shù)的作用，進而開發(fā)各類互動電視應(yīng)用，包括投票、問卷調(diào)查、游戲、教育課程等，使電視成為用戶參與、交流的互動平臺，提升用戶粘性。更為重要的是，中間件還支持與外部系統(tǒng)（主要有互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、社交媒體、智能家居等）的接口開發(fā)，實現(xiàn)跨平臺互動和服務(wù)融合[6]。

更為重要的是，為了能夠為廣大用戶提供更加便捷、實時的信息服務(wù)，則需要在數(shù)字電視傳輸流中嵌入各類非視頻數(shù)據(jù)，目前常見的是氣象信息、股票行情、交通路況、新聞?wù)⒐卜?wù)公告等。這些數(shù)據(jù)以圖文、表格、滾動字幕等形式在電視屏幕上顯示，為用戶提供實時、便捷的信息服務(wù)。同時，構(gòu)建數(shù)據(jù)廣播服務(wù)平臺，負責(zé)數(shù)據(jù)源接入、數(shù)據(jù)編排、數(shù)據(jù)編碼、數(shù)據(jù)廣播控制等功能以及具備靈活的數(shù)據(jù)源接口，支持多種數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，確保數(shù)據(jù)的準確、及時傳輸。

3. 結(jié)束語

數(shù)字化背景下廣播電視無線發(fā)射技術(shù)的運用不僅提升了服務(wù)質(zhì)量、擴大了覆蓋范圍、豐富了業(yè)務(wù)形態(tài)，還順應(yīng)了全球傳媒業(yè)的變革潮流，實現(xiàn)了資源的高效利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級，對社會信息化進程和文化繁榮起到了積極的推動作用。在運用的過程中，建議能夠從標(biāo)準遵循、信號處理、系統(tǒng)設(shè)計到服務(wù)集成、質(zhì)量監(jiān)控等多個層面入手，方可構(gòu)建高效、穩(wěn)定、安全、靈活的無線廣播網(wǎng)絡(luò)，提供高質(zhì)量的數(shù)字電視服務(wù)。

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