关于地面无线数字电视系统传输覆盖的相关研究

关于地面无线数字电视系统传输覆盖的相关研究

段先喜

湖北省巴东县融媒体中心 444300

摘要：数字电视地面广播（DTMB）是广播电视体系中的重要组成部分，但是DVB-T与DTMB与之间的调制技术还是有所差异的，后者采用的是同步正交频复用的调制技术，数字电视地面广播不会出现信号不好、图像质量问题，还能够提升无线频谱的利用效率，即使在移动的情况下也能够接收到稳定的信号。本文首先是对地面无线电视传输覆盖的影响因素进行了分析，然后介绍了地面无线电视传输覆盖的方式，最后通过对扩大发射机的传输功率、改进接收端的接收功能、不断优化处理覆盖组网的方式 、强化用户的使用设备以及积极补充信号强度等策略的研究，旨在提升地面无线数字电视系统传输覆盖的效果，促进无线数字电视在新时代的发展，为广大用户提供更好的服务，促进社会的稳步前进。

关键词：地面；无线数字电视；传输覆盖；发射频率

随着科技的发展，无线传输技术也得到了很大程度上提升，越来越多先进通信设备被应用到移动电视当中，数字化、网络化以及集成化等新趋势下的数字电视系统已经成为未来有线电视行业中一个主要方向。比如无线传输技术在广播电视节目制作过程之中占据着举足轻重地位，它能够有效地提高电视节目质量以及传播效果，同时还能为人们提供更加丰富多样、智能化以及便捷性强的电视节目。在无线传输的过程之中，地面无线数字电视在技术上有天然优势，但是由于其自身所具有着一些局限性，以及不能够满足人们对高质量生活要求等原因导致了使用时出现诸多问题。为了更好的提升地面无线数字电视系统传输覆盖的效果，文章对无线数字电视传输覆盖的影响因素以及传输覆盖的方式进行了详细全面的研究，并针对提高地面无线数字电视系统传输覆盖的效果提出了科学合理的解决策略，希望对当下无线数字电视系统传输覆盖的技术创新有一定的参考价值。

一、无线数字电视传输覆盖的相关概述

（一）地面数字电视无线覆盖的特点

（1）可靠性高。数字电视在传输过程中需要使用多种技术来实现不同功能。例如：音频处理与存储器等设备都具有一定数量且质量优良并且安全可靠地工作状态；信号处理系统可以为数字电视提供充足、稳定的数据量和高质量数据传输服务等优势，具有很强的抗干扰能力，可靠性高。

（2）可扩展性强。地面不同环境和不同时间对地面无线数字电视传输系统的性能和功能要求存在一定的差异，但是无线数字电视是在计算机技术发展的背景下出现的，无论是语音还是视频传输都能够以比较高的效率进行传输，且无线数字电视的内部容量大，能够接收海量信息，可扩展性强[1]。

（3）交互性好。由于计算机本身具有强大的运算功能、存储容量大以及可容错能力强等优势，使得无线数字电视的交互性强，能够提高地面系统接收无线信号的效率，增强广大用户在数字电视上的体验。

（4）响应速度快。无线数字电视接收信号的效率比较高，其无线通信设备也可以满足用户的需求，随时随地对信息进行传输，响应速度非常快。

（5）信号传输容量大且频率高。无线通信是建立在空间分布均匀的介质上进行信息传递的一种方式，不需要使用专用设备来实现对特定位置、时间和距离等数据信号进行远距离传送，无线数字电视已经运用到社会发展的方方面面[2]。

（二）影响地面无线电视传输覆盖效果的因素

地面无线数字电视的传输是一个复杂化、系统化的工程，整个传输过程不仅涉及到前端，还涉及到后端对数字信号的解读分析，其传输覆盖的效果受到多方面因素的影响，具体如下：

（1）发射频率

发射机的发射频率受到外界因素的影响，并不固定，尤其受到光学性能的影响。适当的增加发射机的频率，对提高电磁波的穿透效果非常有利，能够使地面接收到信号的范围更广，覆盖到更多的区域和用户，还能够提升地面接收到信号的声音和画面的清晰度，提升地面用户的体验。但是，如果发射的频率过高，超过了标准线，就会导致电磁波在传输的过程中被自然界的物质吸收，传输到地面的效果比较差，一般情况下，发射的频率控制在50-700MHz[3]。

（2）发射参数

发射参数会对地面无线电视接收到的信号有直接性的影响，在实际的发射过程中，需要在符合标准的范围内适当提高发射机的输出功率、发射天线高度的参数，确保其发射出的信号能够被地面的无线数字电视接收到。

（3）接收参数

与发射参数相对应，接收参数也会影响到地面无线数字电视传输覆盖的效果，接收系统的高度、接收天线的增益程度都会影响传输覆盖的效果。因此，在实际的输出过程中，需要根据信号传输的特点及时调整接收系统的参数，确保地面无线电视系统的覆盖范围。

（4）信道调制参数

在多载波传输过程中，单频网的组建规模以及移动接收速度会很大程度上 受到载波数据选择的影响。随着社会的发展和科学技术的进步，地面无线数字电视传输的节目数量比较多，影响信号传输效果的干扰因素不断增多，导致信号传输的效果受到影响。因此，需要根据实际情况的变化，实施调整信道参数，在载波模式以及保护间隔方面，结合单频网发射机间隔综合分析考虑，以此来提高信号传输和接受的质量

[4]。

（5）极化方式

发射天线的布置在一定程度上也会影响地面无线数字电视传输覆盖的效果，需要优化发射天线方式。在相同的发射功率下，水平极化天线的信号传输信号覆盖面更广，是优先采用的方式；但是，在近区方面，垂直极化天线的传输覆盖效果更好，能够接收到更精确、清晰的信号，而且在地面移动的设备中，垂直极化天线的传输效果更佳，在社会上的使用率高[5]。

二、地面无线数字电视覆盖的方式分析

（一）单频网

为了高效的利用有限的频谱资源，地面数字电视系统引入了单频网((SFN)组网方式。单频网又称作同步网，它由处于不同地点相邻的两台以上的发射机构成，所有发射机在相同的时间使用同一频率发射相同的节目信号，它是通过采用类似于蜂窝网的方式，以增加覆盖范围。单频网的理论基础就是OFDM：在单频网中，在同一时间，使用同一频率的不同发射机，发射相同的信号，对于接收机来说，就等同于是多径信号。理论上我们希望接收机接收到的是单一发射机发射的信号，而在实际环境中，接收机是以一个发射机作为主信号源，因此网内剩余发射机的信号就形成了干扰信号，导致接收机的多径干扰。如果多径延时大于或等于信元持续期，就会影响系统接收到的主信号[6]。

（二）多频网

多频网是当下地面无线数字电视传输覆盖中使用率较高的一种方式，通过在区域内安装多个频点让信号的传输范围更广，发射机在发射信号的过程中可以通过多个频点的传输让信号传输的渠道更多，波及的范围更广，即使是距离很远的地区，也能够通过频点对接的作用接收到信号，提高数字电视传输覆盖的范围。

（三）综合组网

我国的地面范围广，各个地区在地势条件上存在着很大的差异，而地面无线数字电视的传输覆盖会受到地势环境的影响，单纯的依靠单频网或者多频网，无法满足一些偏远地区的信号传输要求。因此，综合组网成为当前地面无线数字电视传输覆盖的重要方式之一。综合组网一般有两种模式，一种是等六边形单频网模式，一种是等三角形单频网模式[7]。

对于等六边形单频网模式来说，主要是由7台发射机构成，在中间的发射机一般功率比较小，单独设置，周围的六台发射机的功率相同，各个发射机之间用无线连接起来，确保信号传输的连续性。单频网的覆盖区域大小就是这个等六边形的面积，整个模式形成一个封闭式的结构（如下图1所示），如果需要扩大信号传输的范围，使地面更广范围的电视接收到信号，可以重复设置等六边形的组合网，并将这些组合网拼接在一起，以此构成一个具有扩展性的单频网（如下图2所示），能够促进地面数字电视传输覆盖范围的进一步扩大[8]。

图1 等六边形单频网图2 扩展后的等六边形单频网

对于等三角形单频网模式来说，主要是以地面数字电视的传输覆盖为中心，周围由三台功率相同的发射机沟通，每个发射机之间用无线连接起来，单频网覆盖的面积就是三角形的面积，也是形成一种封闭式的结构（如下图3所示）。同样的，如果想要扩大地面传输覆盖的面积，可以将多个等三角形的单频网组合到一起，构成一个扩展性的单频网（如下图4所示）。

图3 等三角形单频网  图4 扩展后的等三角形单频网

三、提高地面无线数字电视系统传输覆盖效果的有效策略

（一）增强发射机的传输功率

我国的地势环境复杂，地面无线电视在接收信号的过程中会受到外界多种因素的干扰，导致地面的网络覆盖受到影响。要想提高地面数字电视的擦混输覆盖效果，可以采用扩大发射机传输功率的策略，减少信号在传输过程中信号衰落问题的出现，降低对地面信号传输效果的影响。如果网络覆盖的面积比较小，就可以适当的提高发射机的传输功率，确保发射机发射出来的信号能够高质量的传到地面系统中。如果是网络覆盖的面积比较大，就可以在提高发射机功率的同时调高发射的天线，让地面区域能够更快的接收到信号，避免发射出来的信号被大自然中的物质吸收[9]。

（二）改进接收端的接收功能

无线数字电视的信号传输覆盖除了受到发射机的影响，接收端的功能也会对信号传输覆盖造成影响，需要加强对接收端接收功能的完善。例如，可以利用信息科学技术引进高增益接收机和接收天线，从源头上提升接收端的接收功能；还可以通过分集接收的方式来提高信号接收的效率和质量，降低信号在接收过程中被外界物质干扰；同时，还可以对接收端天线的高度进行适当的调整，确保接收端能够在最短的时间内接收到发射机传输过来的信号。

（三）不断优化处理覆盖组网的方式

随着无线传输技术的不断发展，对信号进行传送的方式也越来越多样化，但是在这个过程中需要考虑到多台设备间相互之间存在着一定程度上影响。因此就要求我们在这个问题处理方案中要保证网络能够兼容多种终端设备，首先是提高系统组网效率和抗干扰能力:对于传统有线电视来说其主要依靠的是一台发射机来完成整个传输工作，但随着无线技术的不断发展与进步，对数字化信号进行传送时需要采用多台机器间相互耦合的方式；其次是提高系统的抗干扰能力:对于无线传输来说，其在运行过程中需要面临着较多种因素，其中包括电磁兼容问题、网络信号质量等。在实际工作当中经常会出现这样一种情况就是天线间相互耦合造成的，必须要采取有效措施对发射机与接收机之间进行合理连接；最后是提高系统的抗干扰能力:对于无线传输来说，其需要在发射机与接收设备之间设置一个隔离区，并且要保证信号能够正常发送。在实际工作当中，天线间进行耦合的方式主要包括三种，第一种就是直接传输；第二种是对发射机与接收设备之间进行隔离；第三种则为通过无线信道来将信号传递到终端。因此，在进行无线传输过程中，对天线间的连接方式进行优化处理是必不可少

[10]。

（四）强化用户的使用设备

在数字电视信号传输覆盖的过程中，用户使用设备是非常关键的，它直接影响着接收机是否正常工作。因此为了保证发射站能够顺利进行信息数据传递，就必须要确保终端上所接收到的是有用且可靠、稳定和可靠地音频信号；同时还需要考虑到不同类型的应用场景对系统功能要求也有所不同：如电视台主要包括了电视收看频道以及数字电视播放平台等内容；而用户在使用有线传输时，一般都会有电视机或者是其他节目部分组成视频广播覆盖区域，而在无线传输的过程当中，用户通常会有一些其他应用场景，这些都需要借助地面无线数字电视来接收信号。所以为了保证信号能够顺利地传递到接收端以及使用户正常享受高质量、高效率的信息服务[11]。

（五）积极补充信号强度

在现代数字化电视技术中，无线传输的覆盖效果是一个非常重要的指标，而这个性能主要取决于发射机与接收机之间通信方式，所以我们需要对无线信号进行有效地控制。在数字电视的传输过程中，信号强度是非常重要，因为它直接影响着用户对电视机或者其他终端设备是否能够正常使用。然而现在很多地方都出现过无线数字发射机由于没有很高等级、很强的技术要求而无法工作，所以为了让人们在使用电视进行日常活动时更加放心与用起来，必须要加大信号强度，这样才能满足用户需求及提高其性能和效率。在对无线通信进行使用时，由于受到环境因素和设备性能等方面影响，所以必须要加强发射机与接收端之间的距离。为了避免出现由于距离过远而无法正常使用电视的情况，在对发射机进行安装时，要先将接收端安置好，然后再放置到相应位置。在对接收端进行安装时，要将发射机与收发器之间的距离确定好，这样有利于保证信号传输的稳定性。 由于数字电视系统的传输信号强度是随着时间变化而不断增加，所以在进行发射机和接收端之间，必须要保证其发送电压不超过5V，保障信号传输过程中的信号稳定性[12]。

四、总结

随着科学技术的不断进步，无线传输技术已经成为了当今世界通信领域不可缺少也是必须发展的一个重要分支。而对于数字电视系统来讲，其主要依靠的是单片机来进行对信号进行处理以及控制，在实际应用当中由于受到外界环境因素影响，导致发射功率不能达到最大化，并且容易出现故障等问题，都会造成无法挽回和弥补的损失，需要加强通过不断的创新研究增强无线传输技术的发展。文章从发射频率、发射参数、接收参数、信道调制参数以及极化方式等方面分析了地面无线数字电视传输覆盖的影响因素，并详细介绍了单频网、多频网以及综合组网的传输覆盖方式，最后提出了增强发射机的传输功率、改进接收端的接收功能、不断优化处理覆盖组网的方式 、强化用户的使用设备以及积极补充信号强度等优化地面无线数字电视传输覆盖的策略，有效的提升了数字电视地面传输系统的功效，能够推动数字电视在新时代的发展。

参考文献：

[1] 石永杰. 地面数字电视无线覆盖系统技术与应用[J]. 卫星电视与宽带多媒体， 2021(21):2.

[2] 许朝兴. 中央广播电视节目无线数字化覆盖工程地面数字电视发射系统分析[J]. 视界观， 2020.

[3] 马晓. 地面数字电视发射系统基本原理及故障排除[J]. 西部广播电视， 2020， 41(S01):4.

[4] 苏丽梅. 关于数字电视发射机无线覆盖技术的探究[J]. 西部广播电视， 2020(7):2.

[5] 赵一. 基于无线数字覆盖技术的广播网络传输工程的设计[J]. 数字化用户， 2020(000-020).

[6] 王兴昌. 地面无线数字电视系统的传输覆盖技术研究[J]. 中国宽带， 2020.

[7] 范跃. 地面数字电视发射系统的特点及其信号传输覆盖与接收不良分析[J]. 电子世界， 2020(23):2.

[8] 范金波. 地面数字电视广播单频网系统及传输覆盖[J]. 卫星电视与宽带多媒体， 2021(21):2.

[9] 邢浩， 朱红伟. 有线电视网络传输地面数字电视广播信号的实践[J]. 广播与电视技术， 2020， 47(5):5.

[10] 刘雁峰. 利用5G技术提升地面数字电视的覆盖效果分析[J]. 数字通信世界， 2021.

[11] 李冰. 基于有线电视网络的数字电视传输技术探讨[J]. 卫星电视与宽带多媒体, 2021.

[12] 栗遐. 无线数字化覆盖工程单频网中的多径效应干扰分析与消除[J]. 通信电源技术, 2021, 38(24):96-98.

作者简介：段先喜 19680809 男 湖北省 土家族 本科 主任 广播电视工程 工程师 巴东县融媒体中心旗杆山发射台 研究方向: 无线数字电视反射、调频广播反射