淺談數字地面廣播電視移動(dòng)接收技術(shù)

河南電視臺都市頻道技術(shù)部 顧麗華
2005年中國西部電視技術(shù)協(xié)會(huì )第十七屆年會(huì )技術(shù)論文二等獎

主要內容：本文主要介紹數字地面廣播電視信號的移動(dòng)接收所遇到的問(wèn)題，以及國內外的傳輸標準，并對DAB與DVB-H兩種技術(shù)進(jìn)行比較分析。
關(guān)鍵詞數字電視地面廣播移動(dòng)接收DABDVB-TDVB-H

〖正文〗
隨著(zhù)數字技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的迅猛發(fā)展，無(wú)線(xiàn)傳播領(lǐng)域正在引發(fā)一場(chǎng)深刻的技術(shù)革命，就在這一兩年間，無(wú)線(xiàn)數字媒體的類(lèi)型驟然豐富，除傳統媒體之外，手機電視、車(chē)載移動(dòng)電視，樓宇分類(lèi)電視，多媒體信息亭、地鐵多媒體信息系統等新興媒體紛紛涌現，移動(dòng)接收是個(gè)熱點(diǎn)，尤其是廣播電視的移動(dòng)接收，成為發(fā)展方向之一。在早期，這種移動(dòng)性主要受電源供電、設備尺寸的限制，基本上沒(méi)有辦法實(shí)現，移動(dòng)接收帶來(lái)的技術(shù)問(wèn)題也沒(méi)有提到議事日程上。在電子管時(shí)代，器件的尺寸比較大，耗電也多，真正的“移動(dòng)”只在軍事方面，便攜式的收音機也有，但一直不能普及。到了晶體管時(shí)代，收音機小到可以放在口袋里，廣播的移動(dòng)接收算是在一定程度上解決了。但是電視的移動(dòng)接收問(wèn)題要比廣播的移動(dòng)接收困難得多，所以至今還沒(méi)有得到解決。
一、數字電視地面廣播（DTTB:Digital Television Terrestrial Broadcdsting）
在現代通信中，通信傳輸手段主要是光纖、衛星、數字微波等，加上地面無(wú)線(xiàn)電視廣播電視發(fā)射構成信息主體。目前在我國數字電視按信號傳輸方式可以分為地面無(wú)線(xiàn)傳輸數字電視、衛星傳輸數字電視、有線(xiàn)傳輸數字電視三類(lèi)。而移動(dòng)電視是數字電視地面廣播的重要應用。數字電視地面廣播在應用需求上要求實(shí)現移動(dòng)和便攜接收的功能，使整個(gè)技術(shù)系統的要求最高。它具備無(wú)線(xiàn)數字系統所共有的優(yōu)點(diǎn)，較之衛星接收，有實(shí)現容易、價(jià)格低廉的特點(diǎn)；較之有線(xiàn)接收不易受城市施工建設、自然災害戰爭等因素造成的斷網(wǎng)影響；數字電視地面廣播通過(guò)電視臺制高點(diǎn)天線(xiàn)發(fā)射無(wú)線(xiàn)電波，覆蓋電視用戶(hù)，用戶(hù)通過(guò)接收天線(xiàn)和電視機收看電視節目，主要的受眾也是針對本地區的。完善的數字電視地面廣播系統所具備的蜂窩單頻網(wǎng)功能，不僅提高了頻譜的利用率，而且可應用與寬帶無(wú)線(xiàn)接入市場(chǎng)；而移動(dòng)和便攜的獨特優(yōu)勢使該系統能滿(mǎn)足現代信息社會(huì )“信息到人”的要求，也就是無(wú)論何人何時(shí)在何地均能任意獲取他想得到的信息。
二、移動(dòng)接收所遇到的主要問(wèn)題
移動(dòng)接收采用的方式是無(wú)線(xiàn)數字信號發(fā)射、地面接收。因此，移動(dòng)接收所遇到的問(wèn)題之一就是衰落，這是所有無(wú)線(xiàn)通信系統都會(huì )遇到的問(wèn)題。對于固定接收可以采用分集接收等方法予以克服，但對于移動(dòng)接收而言分集接收的方法顯然不實(shí)用，因此衰落問(wèn)題尤為突出。
電波在沿地表傳播中會(huì )受到各種阻礙物的反射、散射和吸收，實(shí)際到達收信天線(xiàn)處的電波除了來(lái)自發(fā)射天線(xiàn)的直接波外，還存在來(lái)自各種物體（包括地面）的反射波和散射波。反射波和散射波在收信天線(xiàn)處形成干涉場(chǎng)，此外，在移動(dòng)通信中，還存在因移動(dòng)臺（天線(xiàn)）的快速移動(dòng)而劃過(guò)顛簸的波節和波幅的駐播現象及由于多普勒效應而造成的相移，凡此種種原因，就使得實(shí)際移動(dòng)臺接收到的場(chǎng)強在振幅和相位上均隨時(shí)隨地在急驟變化，使信號很不穩定，這就是無(wú)線(xiàn)電波的衰落現象。衰落的嚴重程度通常隨頻率或路徑長(cháng)度的增加而增大。目前還無(wú)法對衰落進(jìn)行精確的預測，但區分繞射衰落和多徑衰落兩種不同類(lèi)型的衰落是十分重要的。前者為慢衰落，短期信號中值電平在長(cháng)期中的起伏；后者為快衰落，即瞬時(shí)信號電平在短期中的起伏。這兩種衰落的表現和影響是不同的。
另外，與其他無(wú)線(xiàn)通信系統不同的是，移動(dòng)接收的關(guān)鍵點(diǎn)是移動(dòng)。因此，移動(dòng)接收還存在一個(gè)其他無(wú)線(xiàn)通信不會(huì )遇到的問(wèn)題，這就是多普勒效應。
在日常生活中，我們會(huì )注意到遠處迎面駛來(lái)發(fā)出警報聲的警車(chē)在離你越近時(shí)，汽笛聲的音調越高。從警車(chē)到達你所在位置開(kāi)始，音調開(kāi)始降低，而當警車(chē)離開(kāi)你后，聽(tīng)到的音調會(huì )越來(lái)越低，這種現象就稱(chēng)為多普勒效應。奧地利物理學(xué)家多普勒是這樣解釋這種現象的：朝你駛來(lái)的警車(chē)發(fā)出的聲波對你而言稍微壓縮從而相對集中，這時(shí)你聽(tīng)到的聲音波長(cháng)短于該聲源靜止時(shí)的波，而短波音調是高的。相反，離你而去的聲源的聲波稍微擴散，這時(shí)你聽(tīng)到的波長(cháng)比該聲源靜止時(shí)的波長(cháng)長(cháng)，長(cháng)波音調是低的，這樣的效應對電磁波同樣適用。比如一個(gè)趨近我們的天線(xiàn)發(fā)出的信號，它的頻率高于該天線(xiàn)相對于我們靜止時(shí)的頻率，波長(cháng)相對變短；相反，一個(gè)離我們遠去的天線(xiàn)發(fā)出的信號，其頻率則會(huì )低于該天線(xiàn)在相對我們靜止時(shí)相對于我們的頻率，波長(cháng)相對變長(cháng)。同時(shí)波長(cháng)的位移量與天線(xiàn)的運動(dòng)速度存在正比關(guān)系，即速度越快，則波長(cháng)移動(dòng)越大。以上現象就是多普勒效應（Doppler）。
系統方面，移動(dòng)接收還要考慮覆蓋網(wǎng)的建設，接收機（特別是便攜機）的耗電，接收天線(xiàn)的安裝等問(wèn)題。
從基本原理考慮，模擬廣播電視信號是不宜實(shí)現移動(dòng)接收的。為了解決移動(dòng)接收中遇到的問(wèn)題，廣播電視信號必須首先實(shí)現數字化。利用數字技術(shù)無(wú)線(xiàn)接收，可有效解決以上問(wèn)題。只要在信號有效覆蓋范圍內，所有移動(dòng)交通工具，只要配有接收設備，都可以接收數字移動(dòng)電視信號。
三、移動(dòng)接收中的關(guān)鍵技術(shù)——OFDM
OFDM是正交頻分復用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）的縮寫(xiě)，是在嚴重電磁干擾的通信環(huán)境下保證數據穩定完整傳輸的技術(shù)措施.
OFDM的基本原理是：高速信息數據流通過(guò)串/并變換，分配到速率相對較低的若干子信道中傳輸，每個(gè)子信道中的符號周期相對增加，這樣可減少因無(wú)線(xiàn)信道多徑時(shí)延擴展所產(chǎn)生的時(shí)間彌散性對系統造成的碼間干擾。另外，由于引入保護間隔，在保護間隔大于最大多徑時(shí)延擴展的情況下，可以最大限度地消除多徑帶來(lái)的符號間干擾。如果用循環(huán)前綴作為保護間隔，還可避免多徑帶來(lái)的信道間干擾。
在過(guò)去的頻分復用系統中，整個(gè)帶寬分成N個(gè)子頻帶，子頻帶之間不重疊，為了避免子頻帶間相互干擾，頻帶間通常加保護帶寬，但這會(huì )使頻譜利用率下降。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，OFDM采用N個(gè)重疊的子頻帶，子頻帶間正交，因而在接收端無(wú)需分離頻譜就可將信號接收下來(lái)。
OFDM的特點(diǎn)是各子載波相互正交，擴頻調制后的頻譜可相互重疊，不但減少了子載波間的相互干擾，還大大提高了頻譜利用率。主要技術(shù)特點(diǎn)如下：
1）可有效對抗信號波形間的干擾，適用于多徑環(huán)境和衰落信道中的高速數據傳輸；
2）通過(guò)各子載波的聯(lián)合編碼，具有很強的抗衰落能力；
3）各子信道的正交調制和解調可通過(guò)離散傅利葉反變換和離散傅利葉變換實(shí)現；
OFDM能夠有效地對抗衰落和多普勒現象帶來(lái)的負面影響，使受到干擾的信號能夠可靠地接收。OFDM碼率低，又加入了時(shí)間保護間隔，具有極強的抗干擾能力。其多徑時(shí)延小于保護間隔，所以系統不受碼間干擾的困擾。
在有關(guān)移動(dòng)接收的幾種標準的制定過(guò)程中，都采用OFDM作為其核心技術(shù)。

【淺談數字地面廣播電視移動(dòng)接收技術(shù)】相關(guān)文章：

論廣播電視移動(dòng)接收技術(shù)的發(fā)展03-18

淺談數字ＩＣ設計技術(shù)03-12

淺析數字電視地面廣播技術(shù)及其應用03-18

淺談移動(dòng)短信增值服務(wù)的實(shí)現技術(shù)03-19

數字接收機中基于TMS320C6416的數字下變頻技術(shù)03-07

淺談?dòng)嘘P(guān)數字電視傳輸主要技術(shù)的分析與討論03-18

淺談高清數字技術(shù)對電視節目的推動(dòng)和影響03-18

淺談數字圖書(shū)館03-02

數字移動(dòng)多媒體案例分析03-15