【www.zhangdahai.com--其他范文】
陈浩华
（作者单位：珠海传媒集团）
数字电视在应用中不断改进，逐渐趋于信息化、网络化、移动化，清晰度也从传统的480P发展到了当前的4K或8K，同时为了适应平板电脑、智能手机等移动设备的需求，逐渐引入了很多先进技术，如前向纠错、星座旋转、高阶调制或交织技术[1]。数字电视系统由信号发射、信号传输和信号接收等系统组成，本文根据数字电视的应用需求，将数字电视系统划分为前端信源系统、传输系统和无线覆盖系统。前端信源系统具有信号发射、信号接收等功能，传输系统可以实现数字电视信息的广播和输送，无线覆盖系统则实现数字信号的接入范围通信覆盖功能[2]。数字电视系统的优点非常多，数字信号具有更高的稳定性，抗干扰能力更强，能够提高频谱资源的利用率，支持多路信号复用和叠加；
数字信号具有非常高的可扩展性，有助于广播电视公司开展电信增值业务，比如，加入动画广告数字，进一步提高数字电视的业务盈利能力[3]；
随着大容量数字存储服务器的增加，数字信号传输和存储都非常便捷，能够提高数字电视的双向传输能力[4]。
移动媒体时代，数字电视系统包括前端信源系统、数字信号传输系统、无线信号覆盖系统三个部分，每一个部分都根据系统的应用实际，引入了相关的关键技术，如前向纠错码、星座旋转、高阶调制和交织技术，系统功能结构如图1所示。
图1 移动媒体时代数字电视系统组成结构
1.1 前端信源系统
前端信源系统的关键功能是实现数字电视节目信号的编码和复用，使用单频网适配器将原有的传送流加入单频网控制包，形成一个带有单频网信息的传送码流，从而可以传输数字电视信号。前端信源系统可以基于单频网构建一个网络拓扑结构，并且将这个拓扑结构进行适应性更改，压缩数字电视的传输编码，提高数字电视系统的发送节目套数，比如，1个单频点可以输送8～16套4K或8K高清晰节目。
1.2 传输系统
数字电视单频网传输网络类型主要包括三种，分别是光纤传输、数字无线传输和卫星传输。数字电视节目为了适应新时期移动多媒体的应用需求，多采用数字无线网络传输模式，该模式可以实现同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）干线无线网络的传输，并且将数字信号进行加密制作，有效地提高数字电视传输的能力。同时，数字无线传输网络不受地域的限制，建设成本也比较低，因此可以更好地满足移动多媒体时代广覆盖、无缝覆盖的传输需求，从而可以为不同地域的用户传输数字电视信号。
1.3 无线覆盖系统
数字电视的无线覆盖系统主要包括5个部分，分别是天馈系统、发射主机、激励器、功放模块和上变频器。单频网控制包可以通过发射主机发射数字电视信号，由每一个发射站点的激励器实现数字信号的同步，完成信道编码形成一个安全的数字电视视频信号。功放模块可以将数字电视信号的功率放大，从而对外实现更广泛的传输。上变频器可以利用发射机的输出，形成一个良好的单频网基站覆盖面积，并且可以利用极化参数、方位设置参数或发射天线场形参数进行调校设置，从而扩大数字电视系统的覆盖范围，达到无缝覆盖的目标。
2.1 前向纠错码技术
移动媒体时代的数字电视系统采用前向纠错码，可以有效地控制系统发射信号传输数据中发生的错误。前向纠错码的应用原则是在纠错码中增加冗余的比特，从而能够进行纠错码的认证。但是，数字电视系统采用前向纠错码，容易增加空码的数量，这就会影响数据传输速度。目前，数字电视系统的传输速率要求非常大，数字信号传输质量规定，当电视业务解码器传输速率达到5 Mb/s，1小时内发生不可纠错的次数要＜1。数字电视系统为了提高传输速率，达到去空包传送流净输入速率＞50 Mb/s且8 MHz带宽内传送流最高净输入速率＞100 Mb/s，可以利用二元线性循环码和低密度奇偶校验码加强数字编码传输数字电视信号，这样就可以大幅度地提升Wi-Fi网络、5G移动通信网络传输信号。
2.2 星座旋转技术
星座旋转又称为信号空间分集（Signal Space Diversity，SSD），可以使两个星座点之间达到更高的分集度，是将符号在空间层次上实现分集的技术。移动媒体时代，数字电视系统采用星座旋转技术配合前向纠错编码技术，既可以提高数字电视系统在干扰信号较多的恶劣信道的安全传输能力，也可以提高数字电视系统的传输稳定性和传输效率。移动媒体时代，数字电视系统利用星座旋转实现比特交织和单元交织，即使在信息传输环境中，星座旋转技术依然可以获得较高的分集增益和容量增益。
2.3 高阶调制技术
移动媒体时代数字电视系统也采用了正交频分复用 技 术（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）实现数据的高速传输。正交频分复用系统将一个完整的传输信道进行分割和分片，从而可以划分为多个子信道，各个子信道可以实现重叠传输信号。在传输过程中，为了避免各个子信道传输信号相互影响，本文采用正交频分复用技术实现信道编码，并且结合OFDM技术解决信号平坦性衰落问题[5]。OFDM可以有效地解决多径衰落和同频干扰问题，并且能够在每一个信号周期插入保护间隔A，这样就可以解决频谱干扰问题。移动媒体时代，由于数字电视系统的传输数据规模大、速度快，因此，需要采用“RS+TCM”级联码并辅以交织解决频谱干扰问题，这样就可以将数据传输的调制阶数增高，除支持从4阶到64阶的调制技术外，还可以支持256阶调制，并且增加了6阶傅里叶大小变换点数。
2.4 交织技术
移动媒体时代，数字电视系统采用了两种交织技术，分别是分组交织和卷积交织。交织技术可以有效地提高数字电视系统的传输安全性和可靠性，从而提高数字信号的抗干扰性，确保信道传输的稳定性。本文在数字电视系统中引入交织编码技术，数字交织编码技术可以基于同样的长度对数字电视信号进行信息分割，按照既定的规则进行组合和排列，从而完成数据的集成，避免切割后的数据发生错位。
数字电视系统采用数据交织技术，可以按照传送流的标准，构建基于频率、基于比特和基于时间的交织器。频率交织器的基本实施原则是传输数据比邻比特需要在不同的载波上分散传输，并且要选择最远的载波进行处理，从而降低频率在数字电视系统信号传输信道上的影响，因此频率交织器可以采用单元映射的方式，尽可能地将每一个信号都映射到有效载波上，并且提高数字的信息化和随机化。时间交织器利用时间空隙，每隔一段时间就重复性地发送数据信号，接收端就可以接收到多个信号，根据这些信号的衰落情况不同，确保信号之间的独立性，并且增强系统的抗干扰性。比特交织器可以重新排列每一个数据流的比特位置，进而将差错编码实现随机化设置，这样就可以提高数字电视系统的抗干扰能力，提高数字电视系统的应用成效。
本文设计的数字电视系统适合移动时代多媒体的传输和播放，为了验证系统的数据传输质量，从传输延时、传输比特差错率进行实验分析，从而证明本文系统适合平板电脑、智能手机等移动设备。实验结果显示本文提出的系统能够满足华为、小米、苹果等各种智能手机及平板应用需求，传输延时非常低，比特误差率也非常低，具体内容见表1。
表1 数字电视系统在移动设备上的应用成效
本文提出的数字电视系统在华为Mate40Pro版本的传输延时仅仅为0.01 ms，传输比特误差率仅仅为10-6，这就表明数字电视系统能够传输高清晰的4K、8K电视信号，满足腾讯视频、优酷视频等应用视频软件的传输需求。为了能够更好地验证本文提出的数字电视系统，本文又将其应用于小米手机、苹果手机、OPPO手机、荣耀平板等移动设备上，实验结果显示其可以满足这些设备的需求。
本文针对提出的数字电视系统的清晰度也进行了多次测试，测试结果显示，随着清晰度的提升，移动设备的数据传输时间逐渐增大，但是与传统电视系统相比，数字电视系统支持的数据传输时延非常小。比如：传输清晰度为640P时，数字电视系统传输时延为0.001 ms，模拟电视系统传输时延为0.01 ms，数字电视系统的传输时延仅为模拟电视系统的1/10；
传输清晰度为2K时，数字电视系统传输时延为0.01 ms，模拟电视系统传输时延为0.1 ms，数字电视系统的传输时延仅为模拟电视系统的1/10；
在最高达到8K时，数字电视系统传输时延为0.02 ms，模拟电视系统传输时延为0.9 ms，数字电视系统的传输时延仅为模拟电视系统的2/100，表明数字电视系统具有较强的优势，详细数据如图2所示：
图2 两种电视系统传输时延对比分析结果
数字电视系统的传输比特误差率较低，可以有效地满足移动通信环境下的数据传输需求，具有较强的鲁棒性。数字电视系统还可以同时传输多套节目，比如，同时满足腾讯视频、优酷视频等多应用用户的访问，实现较高的并发能力。数字电视系统不仅适用于移动设备，还适用于电视（TV）设备，通过Wi-Fi即可接入互联网，实现数据的操作和服务。
5G移动通信技术的有效发展，促进了我国智能手机、平板电脑等移动设备的应用，2021年《全球移动市场报告》显示，全球智能手机的用户已经超过40亿，中国以9.54亿的智能手机用户总量居首，因此基于数字电视系统的多媒体视频也在不断地发展，应用规模数以亿计。为了保证数字电视系统传输信号的稳定和高质量，满足4K、8K等高清晰视频的应用需求，本文构建了一个移动媒体时代的数字电视系统，该系统包括3个关键组成部分，分别是前端信源系统、数字信号传输系统和无线覆盖系统，集成在一起实现了数字信号发射、接收、调制、传输等功能，并且采用了先进的前向纠错码、星座旋转、高阶调制和交织技术，能够有效地提高数字信号发射、传输和接收的质量，还可以大幅度提高数字电视的应用水平，具有重要的意义。
猜你喜欢 数字信号交织时延 “新”与“旧”的交织 碰撞出的魅力“夜上海”美食(2022年2期)2022-04-19基于FPGA的非平稳混沌数字信号动态消噪现代电子技术(2021年24期)2021-12-27数字信号在电子信息工程中的应用时代农机(2020年3期)2020-12-235G承载网部署满足uRLLC业务时延要求的研究通信电源技术(2020年8期)2020-07-21时速160公里动力集中动车组TCMS时延特性研究探索科学(学术版)(2020年1期)2020-03-26数字信号分析中存在的误区与解决对策电子技术与软件工程(2020年23期)2020-03-15交织冷暖女报(2019年3期)2019-09-10基于GCC-nearest时延估计的室内声源定位电子制作(2019年23期)2019-02-23数字电子技术中的数字信号和数字电路电子制作(2018年16期)2018-09-26简化的基于时延线性拟合的宽带测向算法现代防御技术(2016年1期)2016-06-01本文来源：http://www.zhangdahai.com/shiyongfanwen/qitafanwen/2023/0713/624857.html
