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)，是一個基礎(chǔ)性任務(wù)。而這項任務(wù)的完成有賴于差轉(zhuǎn)技術(shù)的科學應(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)字電視信號接收通道接收到的射頻信號源進行頻率變換、頻譜搬移后，使用另一個頻率將信號源再次發(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)射臺的高增益拋物面天線對準B發(fā)射臺，接收B發(fā)射臺發(fā)出的直射波并使接收場強達到最高程度，然后采用屏蔽性較好的射頻電纜將B發(fā)射臺發(fā)射的信號引入到機房，機房安裝的專業(yè)型地面數(shù)字電視接收機會將這些信號調(diào)諧輸出TS流，解調(diào)解碼后輸出音視頻信號[2]。在這個過程中，B發(fā)射臺輸出的TS流信號可以通過A發(fā)射臺的另一個頻率再次發(fā)射出去，且發(fā)射出的音視頻信號可以用于信源監(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)字信號技術(shù)完成數(shù)字信號發(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)字電視具有五個方面的特點。

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，而地面數(shù)字電視可以同時實現(xiàn)4～8套電視節(jié)目信號的傳輸。電視信號傳輸?shù)念l譜效率明顯提高。

二是信號傳輸穩(wěn)定性強。傳統(tǒng)的模擬電視在信號傳輸過程中會伴隨有噪音、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)，能夠保證信號以無損傳輸?shù)姆绞竭M行傳輸，信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性進一步增強[3]。

三是視頻畫面質(zhì)量好。傳統(tǒng)模擬電視中的畫面會出現(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]。

五是信號覆蓋面廣。傳統(tǒng)模擬電視需要有較強的電場才能夠?qū)崿F(xiàn)信號的較好覆蓋，而地面數(shù)字電視對電場強度的要求比較低，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)容主要有信號制作、信號處理、信號傳輸及信號接收四個模塊。本文研究的差轉(zhuǎn)技術(shù)主要是出于信號傳輸?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)射臺站承擔信號源傳輸?shù)哪Ｊ?。信號源傳輸?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，信號源的接收較為穩(wěn)定，而最后一種方式僅有衛(wèi)星信號源，沒有備份信號源，安全播出的等級較低。因此，目前使用比較多的信號源傳輸方式是衛(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)機可以將接收到的骨干臺頻道的電視節(jié)目信號進行頻率變換和放大處理，然后用另一頻道將信號發(fā)射出去，從而擴大主臺的覆蓋范圍和服務(wù)面積。二是信號發(fā)射功能。即差轉(zhuǎn)機可以與中頻調(diào)制器進行搭配，形成一臺電視發(fā)射機。三是信號轉(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)臺還可以自辦節(jié)目，或者轉(zhuǎn)接微波干線信號、衛(wèi)星廣播信號[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)化升級提高了電視信號傳輸?shù)馁|(zhì)量和效果，但是，要想實現(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)來彌補局部性的信號傳輸效果不佳的情況，提高整體信號傳輸?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 在主備信號傳輸鏈路中的應(yīng)用

差轉(zhuǎn)技術(shù)在主備信號傳輸鏈路中的應(yīng)用主要體現(xiàn)為電視臺基于差轉(zhuǎn)技術(shù)基礎(chǔ)構(gòu)建的主備信號傳輸鏈路。由于地面數(shù)字電視信號傳輸?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)在主備信號傳輸鏈路中的應(yīng)用，實際上相當于在不同的傳輸鏈路節(jié)點處起到了信號傳輸?shù)你暯舆^渡作用，幫助不同鏈路中的信號順暢、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對點鏈路，是無線移動網(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，實現(xiàn)信號的回傳。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，既可以節(jié)省高山發(fā)射臺站傳輸?shù)碾娨曅盘?，又可以利用?shù)字微波增強信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性，使數(shù)字電視信號傳輸更加穩(wěn)定、可靠[8]。同時，安裝有差轉(zhuǎn)機的數(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網(wǎng)機房中傳輸?shù)墓?jié)目流，實現(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)的重點項目，諸如酒店、公寓、醫(yī)院、辦公樓、商場等區(qū)域?qū)嵤┑臒o線WiFi覆蓋都屬于這類項目。該工程項目建設(shè)的原理是通過固定在室內(nèi)外的天線的設(shè)置來實現(xiàn)用戶信號的接收與傳輸。當然，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)級無線AP進行覆蓋，這樣可以保證無線信號的穿透性[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，使無線信號重疊部分受輕頻干擾的情況得到改善。

3.4 在信號接收與解碼中的應(yīng)用

地面數(shù)字電視的正常運行主要依靠衛(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)射站負責信號的發(fā)射，同步衛(wèi)星負責信號的中繼傳輸，接收網(wǎng)承擔信號的接收轉(zhuǎn)換。在信號傳輸中，地面的發(fā)射站將信號傳輸至宇宙空間中的同步衛(wèi)星發(fā)射數(shù)字電視信號，而衛(wèi)星會將數(shù)字電視信號傳輸至地面的接收端。當數(shù)字電視信號傳輸至地面接收端后，會被接收端接收和解碼，最終轉(zhuǎn)化為具體的音視頻內(nèi)容。在信號接收與解碼過程中，差轉(zhuǎn)技術(shù)主要在信號的解碼方面得到應(yīng)用，即差轉(zhuǎn)機會將地面接收端接收到的信號進行差轉(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)機將射頻信號源中發(fā)射的射頻信號轉(zhuǎn)換為另一頻率信號，并將其再次發(fā)射出去的技術(shù)類型。在當前積極推動地面數(shù)字電視覆蓋建設(shè)的過程中，差轉(zhuǎn)技術(shù)所具有的信號發(fā)射和信號轉(zhuǎn)接功能可以較大程度上擴大電視節(jié)目覆蓋范圍，提高數(shù)字電視信號傳輸?shù)男?。就目前而言，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)、信號接收與解碼等方面。需要注意的是，盡管差轉(zhuǎn)機可以擴大地面數(shù)字電視的覆蓋范圍，提高覆蓋能力，但差轉(zhuǎn)機接收信號的質(zhì)量容易受到信號傳播條件、接收天線性能、接收天線的具體位置、接收機靈敏度、發(fā)射臺技術(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的射頻電纜來提高信號接收的質(zhì)量，以此保證信號接收和差轉(zhuǎn)的效果。同時，在實際的差轉(zhuǎn)技術(shù)應(yīng)用中，技術(shù)人員還要對差轉(zhuǎn)機的性能進行相應(yīng)的測試，以保證差轉(zhuǎn)機運行的效果。