数字电视传输技术新进展及展望

秦朝辉

【摘要】数字电视传输技术是数字技术发展的产物，代表了一个国家科学技术发展的水平。本文介绍了数字电视传输技术以及常见的几种数字电视传输技术应用场景，指明了数字电视传输技术未来发展方向，提出了数字电视传输技术应当紧跟时代潮流发展的结论。

【关键词】数字电视;传输技术;卫星电视

中图分类号：TN929                              文献标识码：A                            DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.03.006

数字电视传输技术所涉及的技术包括三个方面，第一是现代通信技术、数字信号处理技术和微电子技术。所以综合来看，数字电视传输技术的发展水平是由这三项技术决定的，如果这三项技术中有一项技术不能实现，那整个数字电视传输技术就实现不了。

1. 数字电视传输技术概述

数字电视是一个相对的概念，是相对于模拟电视而言的。相对于模拟电视来说，它的集中优势有以下几点：第一，具有更高的频谱利用率。它的高频谱利用率是依靠单频网SFN技术实现的。SFN技术集结多种先进技术于一身，可以有效灵活的解决广播的覆盖问题，更能解决数字电视地面广播的“峭壁效应”;第二，超强的抗干扰能力，正是这种能力极大提高了电视节目传输的可靠性;第三，从技术层面说的，具有更高的有效性，就是说要覆盖同样的范围，数字电视的发射功率相比模拟电视要小一个数量级。第四，数字电视传输技术具有很强的可扩展性、可分级性和操作性。这样设计的目的就是为了实现各类通信网络和计算机网络的互联互通，这一点是有长远发展目标的，是为了国家未来信息基础设施建设目标的实现。中国社会所处的发展阶段，有一个大的背景是三网的融合。在这个发展环境下，不仅有利于电视新业务的开展，也可以促进广电新经济增长。为了实现电视新业务的发展，促进数字技术和主流媒体建设，国家财政给予很大的财政支持。在全国实行数字电视的覆盖，并全面关停模拟电视网络。

但是不得不承认的是，这种数字电视系统的实现是一个复杂的工程，从节目制作到信号的传输方式，这些都涉及新技术、新设备的使用。当然还包括了相应的接收设备，显示设备，这些在数字化的过程中要实现更新换代。同时从电视台到终端用户设备的全部改造和替换，所以从这些设备和技术方面说，这就是一个规模巨大的系统工程，发达国家在实现这一数字化改造过程中，用了很长的时间，同时也付出了很大的代价，不仅仅是经济成本和人力成本，这是以他们网络技术高速发展为基础，为他们电视产业抢占了商机，提供了全球市场。但是他们制定的各种标准，都是出于他们自身的发展目的。

从技术角度来说，标准清晰度数字电视的信源编码标准基本采用的都是MPEG-2标准，但是随着电视清晰度的提高，高清及超高清电视多采用H.264/AVC标准，更高效的标准是H.265，这是一种效率更高的标准，目前在很多国家已经普遍推广。按照信号的传输方式，人们将数字电视传输技术分为三种：第一种就是地面传输数字电视;第二种是卫星传输数字电视;第三种是有线传输数字电视。本文用地面传输数字电视标准为例。众所周知，数字电视的三种标准之间最明显的区别就是信道编码与调制技术的不同，在这个方面，美国、欧洲国家、日本都各不相同。中国发展了具有自主知识产权的信源编码标准-AVS。从整个全球范围来分析，广电频谱的利用率较低，解决这一问题的办法就是研究新的数字通信理论，开发出高频谱利用率的传输技术。

2. 目前常见的数字电视传输技术

2.1 有线数字电视

从全球数有线数字电视的发展来看，欧洲的DVB-C代表的一些数字电视在技术方面已经较为成熟。DVB组织为了更好的使用这种技术的发展，更新了新的标准，也就是我们现在看到了DVB-C2，它在原来的基础上增加了有限网络传输的容量，并且这种容量，促进了新业务模式的开展，同时也提供了很多根据不同服务需求定制的模式和选项，实验表明，它在原有技术的基础上，时下了频谱率的30%提升，在模拟电视关闭以后，HFC网在优化后它的下行容量增加了60%以上，据有关专家的分析，这种技术可以满足下个十年有线电视发展需求。

2.2 卫星数字电视

卫星数字电视有很强的应用地域划分，在农村或者地形复杂的偏远地区，利用卫星传输的高覆盖率可以实现数字电视信号的有效传输，不仅可以降低成本，同时也能增强传输的质量，如果要追溯这种技术，就要回到1994年，那个时候，DVB-S的业务发展明显不能满足需求，所以在2004年推出了新的技术，也就是DVB-S2。它在传输性能和业务支撑能力方面提高了很多，正在向着全球市场进军。从目前发展情况来看，全球最大的直播卫星运营商技术平台拥有上千万的用户，这些卫星数字电视提供了100多套高清节目。根据中国的国情，使用卫星数字电视对边远地区进行覆盖必然是一种大势。我国利用自主标准ABS-S传输的直播星“村村通”工程实现了对新疆、西藏等边远地区实现了电视信号覆盖，很好解决了农牧民看电视的问题。

2.3 地面数字电视

地面传输可以有效的解决农村电视信号覆盖问题。从现实情况来看，农村的人口相对较少，利用地面传输，可以很好的解决这个问题。地面的数字电视目前的受众是很多的。地面的广播信道有一个缺点就是有长达几十微秒的多径延迟、信号场强的变化范围很大、单频网干扰等。基于这些原因，地面的传输成为难度最大的一种传输方式，这样的信道条件下，接收机的设计就相对困难。世界上目前有四种支持地面传输的技术标准。欧洲的DVB-T、我国的DTMB、美国的ATSC以及日本的ISDB-T，这是目前地面传输技术领先的四个可利用的技术标准。但是信息技术的发展是与时俱进的，目前全球发展的目光都聚集在3D电视技术和超高清电视技术层面，而要实现这些技术，它的传输方式必然要在技术上和设备上进行革新。DVB组织在2008年推出了二代标准DVB-T2，这种标准支持固定接受和便攜移动接受，这是最先进行革新的技术，说明欧洲国家在数字电视方面是领先国际水平的。尤其是在地面数字电视方面。目前很多国家虽然展开了一系列的追逐比赛，但是它的专利费用是很多国家难以接受的。所以DVB-T是目前最佳的解决问题方案。

3. 数字电视的发展前景

科学技术的发展是没有终点的，无论是高清晰度数字电视还是3D电影都不能给观众最好的视觉体验，其中6电影技术的缺点是需要观众佩戴眼镜，眼镜是公用，并且长时间佩戴对眼睛也有损害。3D电视的观看可以采用裸眼，但是这对技术有极高的要求。不管是哪种路线技术，其中的传输能力都需要扩展。下文为了更好的发展电视行业从两种技术进行论述，打开未来更好的发展前景。

3.1 MIMO技术的探索

数字电视的发展具有很强的技术性，在世界范围内要实现技术的领先是比较困难的。在世界范围中，广电频谱的利用率相对于通信行业来说还是相对较低的，就是技术领先的美国也同样面临这样的问题。在美国，广电产业正在面临频谱被收回的可能，这是技术层面提出的新挑战，要迎接这一挑战，就需要充分利用数字通信的最新技术，进而提高频谱利用率，这是一条唯一可行的路线，再没有其他途径。要实现这一目标，有几个可行的方法，第一就是采用MIMO技术，这种技术的优势体现的范围比较小，主要是在无限局域网中。是5G移动通信系统的关键技术。这是一种多天线技术，它除了增加一定的传输容量以外，还可以扩大覆盖面积，同时也提升了抗干扰能力。

3.2 高阶调制技术的探索

这种技术在相同发射功率下，接收机的工作门限上升使得覆盖范围变小，有一个必须回答的问题就是提高频谱效率的同时如何保证原有的覆盖，很多人都知道，高阶调制可以有效的提高频谱效率。在采用单频网增加覆盖范围的同时，同时也就引入了干扰因素，这对高阶调制接收机技术来说又是一种挑战。这是因为采用高阶调制技术的接收机性能受到严重影响，它对噪声、干扰器件、具体的量化表现等都表现出极为敏感的状态，这不仅影响了它的工作，也直接造成整个运营系统变得低效，造成资源浪费。这个时候也就只能对接收技术进行革新了。这还不是唯一的困境，还有一个困境就是高阶调制对PAPR也异常敏感，这样就会使得射频器件的要求变得越来越高，不仅提高了可实现成本，也造成了技术上的一种鸿沟。在技术方面最近新研究的方法中，需要有一种数字信号处理的方法补偿RF损伤。

4. 结束语

广播电视数字化不只是为了给群众带来娱乐的方式，还是代表国家科学技术水平发展，因为广播电视数字化和现代通信技术、数字信号处理技术、微电子技术等都有紧密关系。综合来看，上述的这些技术已经取得了比较显著的发展，并为电视事业的发展做出了巨大的贡献，但是技术的发展是没有止境的，即使是超高清数字电视也不是电视技术发展的终点。但是对于技术的发展可以各执己见，未来数字电视传输技术的发展有很多的可能性，也有很多的挑战，需要在技术上不断探索，不断证实。

参考文献：

[1]和晓勇.论超高清数字电视传输技术及发展趋势[J].卫星电视与宽带多媒体，2020：9-10.

[2]刘瑶.对超高清数字电视传输技术及发展趋势的探讨[J].卫星电视与宽带多媒体，2020：12-13.

[3]林红帆.数字电视技术现状与发展前景展望[J].科技传播，2018：87-88.

[4]郭昊.数字电视信号的发射与接收技术探析[J].卫星电视与宽带多媒体，2020，（11）：66-67.

[5]梁永乐.安全生产标准化在水利工程施工中的应用[J].低碳世界，2020，10（03）：58-59.

[6]刘瑶.对超高清数字电视传输技术及发展趋势的探讨[J].卫星电视与宽带多媒体，2020，（02）：12-13.

[7]陈旭华.超高清数字电视的网络传输与调试技术的探究[J].数字通信世界，2019，（07）：106+161.

[8]俞立勛.组播及IGMP在数字电视传输领域的应用[J].电子技术与软件工程，2019，（11）：110-111.