数字无线电视发射的设计思路研究

李明春

摘要：数字无线电视发射系统设计需遵循简单化、标准化原则，本文从数字无线电视的传输系统和发射系统两个方面进行设计思路分析。数字无线电视传输系统运用数字调制、多载波调制、前向纠错和时分复用等技术，实现信号数字化传输。数字无线电视发射系统则注重发射机、天线、放大器和监控系统的设计，传输高质量的数字电视信号。通过优化设计，可以实现数字无线电视信号传输的数字化、标准化和智能化。

关键词：数字无线电视；发射系统；设计思路

引言：随着数字技术的发展，无线电视向数字化、网络化发展已势在必行。数字无线电视发射系统的设计直接关系到数字无线电视信号的传输质量。本文对数字无线电视发射系统的设计思路进行探讨，以期为数字无线电视发射系统的设计提供参考。

一、数字无线电视发射系统设计的原则

无线电视数字化已经成为电视领域的发展趋势[1]。无线网络数字电视是采用数字电视技术通过无线发射、地面接收的方法进行电视节目传播[2]。数字无线电视的发射系统作为数字无线电视的重要系统部分，是以保证电视节目信号的安全传输以及高质量播出为目的[3]。数字无线电视发射系统在设计时应坚持简单化原则，使系统结构简单、操作简便。简单的结构有利于系统的调试和维护，也更经济实用。具体设计应采用模块化思路，将系统分为几个功能模块，每个模块内部结构简单清晰。并统一接口标准，不同模块之间采用标准接口连接，便于更换升级。模块化设计首先要进行系统的整体功能分析，了解数字无线电视发射系统需要实现的功能特点。然后根据功能特点将系统划分为若干功能模块，如信号源模块、调制模块、频率转换模块、放大滤波模块、控制监视模块等。每个模块内部只完成对应的单一功能，不同功能间通过标准接口连接。这样就使复杂系统分解为多个简单的模块，每个模块内部结构清晰，也便于测试和故障排除。采用模块化设计，还需要统一系统的接口标准。不同模块之间通过标准电、数字、网络等接口进行连接。标准接口可以确保兼容性，使不同模块和设备能正常匹配工作。并且标准接口也利于模块的更换升级，当单个模块性能需要提升时，只需要更新该模块而不影响其他部分。

二、数字无线电视发射系统的设计分析

无限数字电视发射技术作为一项重要的研究成果，它的出现较好地迎合了人民日益增长的精神文化需求，加大无线数字电视发射技术的应用，可以提高无线数字电视的覆盖范围，为民众提供更多的电视节目，让民众可以自由选择节目，进而推动无线数字电视的发展[4]。目前，我国使用的数字电视发射机不仅引用有国外先进技术，还有依据我国情调整的技术，在这当中，最主要的调整就是固态发射机配备微机控制体系[5]。

（一）发射机的设计

数字无线电视发射机主要由变频器、放大器、滤波器等组成。变频器负责进行频率变换，放大器用于功率放大，滤波器用于滤除杂散发射。设计时应选择性能优良的元器件，保证发射机的频率稳定性与线性度，以获得高质量的发射信号。

（二）天线系统的设计

数字电视发射天线系统主要有汇聚发射天线系统和广播发射天线系统。前者用于远距离传输，后者用于城市近距离覆盖。设计时应根据覆盖范围需求选择合适的天线类型。并优化天线增益、方向图等参数，使信号覆盖范围和效果达到最优。

（三）信号放大器的设计

信号放大器用于对数字电视信号进行功率放大，以驱动发射天线系统。放大器的线性度直接影响信号质量。设计时应选择工作在最佳状态的放大器器件和电路，使放大器工作在线性区，确保输出信号质量。

三、数字无线电视的传输系统及其设计思路

数字无线电视是在充分利用数字技术的基础上．把活动的图像和声音等信息符号通过编码、压缩等各种处理．然后经过实时广播以后，供用户接收、播放的电视系统[6]。

（一）数字调制技术

数字调制是实现数字无线电视传输的基础。常用的数字调制技术有QAM（正交幅度调制）、QPSK（正交相位键控）、COFDM（正交频分复用）等。设计时应根据传输环境选择适宜的数字调制方式。例如COFDM技术抗多径效果好，适合移动接收。而64QAM调制可提供更高码率，可用于固定接收。数字调制方式根据调制类型主要分为：调幅数字调制、调相数字调制和调频数字调制。调幅数字调制是改变载波幅度的数字调制方式，典型的有QAM调制。它通过改变载波的幅度和相位状态表示数字信号，可以提供高效率的调制，是数字电视系统常用的调制方式。调相数字调制是改变载波相位的数字调制，典型的有BPSK、QPSK、8PSK等。这类调制可提供较强的抗噪声能力。调频数字调制是通过改变载波频率表示数字信息的调制方式，应用较少。在数字无线电视传输系统中，根据实际需要可以选择合适的数字调制技术。如果对传输质量要求高，可以选择QAM调制方式；如果对抗噪声能力要求高，可以选择QPSK调制。对于固定接收的数字电视传输，可选择64QAM调制，以提供更高的码率。对于移动接收的情况，可选择COFDM调制，以抵抗多径衰落对信号的影响。

（二）多载波调制技术

多载波调制将高速数据流分配到多个低速子载波进行并行传输，可有效利用信道，抗频率选择衰落。数字无线电视系统可采用OFDM等多载波调制技术，将数据分配到多个子载波上传输，提高系统容量。采用多载波调制技术，可以有效改善频率选择性衰落对无线电视信号的影响。频率选择性衰落是指在无线传输中，不同频率信号衰落程度不同的现象。如果使用单载波调制，容易受到选择性衰落的影响。而多载波调制将数据分布在多个子载波上进行传输，即使个别子载波信号衰落严重，也可以通过错误控制码纠正。数字无线电视系统中常用的多载波调制技术是正交频分复用OFDM。OFDM将高速数据流分配到数百个低速子载波进行并行传输，不同子载波正交，不会相互影响。这可以有效改善频率选择性衰落的影响，提供强大的抗衰落能力。同时，OFDM技术可以快速有效地进行频谱分割和交织，充分利用有限的频谱资源。因此，OFDM非常适合数字无线电视系统。

（三）前向纠错技术

数字无线电视系统可采用RS码、卷积码等前向纠错技术。加入纠错码可在一定程度上纠正传输误码，提高系统可靠性。设计时应根据实际需要选择合适的纠错编码方式。数字无线电视系统中常用的纠错编码有Reed-Solomon码、低密度奇偶校验码LDPC、等。Reed-Solomon码可用于校验和纠正字节错误，具有突发错误纠正能力。LDPC码可提供高效的随机错误纠正能力。BCH码能纠正随机位错误。设计数字无线电视传输系统时，可以根据实际信道环境和服务需求，选择使用合适的纠错编码技术。例如对于固定接收环境，可选择强随机误码纠正能力的LDPC码；对于移动接收环境，可选择抗突发误码的Reed-Solomon码。通常将RS码和LDPC码级联使用，以综合提高纠错能力。合理使用纠错编码，可有效提升数字电视信号的可靠性。

（四）时分复用技术

数字无线电视系统可通过时分复用技术传输多路数字电视信号。按时序将不同电视信号依次传送，再在接收端按时序恢复各路信号。时分复用提高了信道利用效率。时分复用是将不同信号按照时间顺序交替传送的一种数字多址技术。在时分复用过程中，可以在一个固定带宽的信道中传输多路低速信号。这可以有效提高信道的利用效率。具体实现方式是，在发送端，使用交织器将不同电视信号按照严格的时序组合起来；在接收端，使用去交织器恢复出原始的各路电视信号。数字无线电视系统中多采用时分复用技术。它可以在一个固定的信道中传送多套电视节目信号，实现信道的复用，无需增加信道带宽就可以增加节目数，大大提高了频谱利用效率。时分复用还可以提供统计多路节目的均衡性，避免某一节目占用过多资源。因此，时分复用技术非常适合数字无线电视系统。

结语：数字无线电视发射系统关系到数字无线电视信号质量，其设计需遵循简单化和标准化原则，并综合运用数字调制、多载波调制、时分复用等数字技术，以实现数字无线电视信号的高质量传输。通过合理设计数字无线电视发射系统，可以促进数字无线电视业的快速发展。

参考文献：
[1]吴吟明.中央广播电视节目地面数字电视发射系统探究[J].电子乐园,2019(20):0037-0037.

[2]赵洪春.数字无线电视发射的设计思路研究[J].通讯世界,2019,26(2):64-65.

[3]李海东.地县级数字无线电视发射的设计思路研究[J].科技创新与应用,2018,8(7):110-111.

[4]吴健.试论无线数字电视发射技术的应用[J].中国新通信,2020,22(9):118-118.

[5]杨震宇.无线电视发射机的常见故障和检修维[J].辽宁广播电视技术,2018(1):47-49.

[6]叶志龙.地市级数字无线电视发射的设计思路[J].河南科技,2013,32(9):5-5.