数字地面电视系统云传输技术研究

徐周林

（桂林市思奇通信设备有限公司）

数字地面电视系统云传输技术研究

徐周林

（桂林市思奇通信设备有限公司）

我国地面电视的数字化拉开序幕主要是因为国家数字电视传输国家标准的正式颁布，而云传输技术的运用保证了广播电视的通信质量，节约了大量的频谱资源，它用先进的技术解决了同信道干扰问题，实现了同一信道多种数据流并行运输，这标志着科学的发展带领人们走上了一个新的台阶。

数字地面电视；云传输；研究

1 引言

电视可以说是最普及的家用电器之一，也是最有效的教育、娱乐和信息传播的媒介。而随着社会的进步，科技的发展，出现了数字电视，它是从节目录制、播放到节目发射和接收都采用数字编码和数字传输的一种新型电视，这也在原来电视的基础上增加了很多的业务，如：远程教育、会议电视、交互电视等，同时它还具有频率利用率高、抗干扰能力强等优点。

2 云传输技术的产生背景

随着社会信息化的快速发展，网络和通信技术在社会生活中的使用率越来越高，也导致了无线服务的种类也越来越多。但是，昂贵而稀少的频谱资源成为无线发展的阻碍，也就是说现有的频谱管理机制已经不能满足快速增长的无线宽带服务需求，出现了频谱资源紧张的状况。

而在无线频谱资源中，广播电视对高频段资源和特高频段资源的使用率最高。具有良好电磁波穿透特性和传播特性是这个频段资源的特点。一方面，在此频段相同的传输距离对通信设备的要求低，对能量的衰减比较小，而且电磁波能够近地传输；另一方面，在此波段的穿透性很好，即使在复杂的地形环境也能够抵抗很强的干扰，有效地进行传播。但是，这些资源并没得到充分的利用。①要避免同信道干扰和抵抗近邻信道的干扰就要预留一些信道，导致了资源没有得到充分的利用；②因为不断出现频谱使用效率较高的编码技术，这些技术可以使信号进行压缩传输，这样就导致出现了好多空闲的频段，就浪费了好多资源。而为了满足日益增长的通信服务和宽带无线服务的需求，加拿大通信研究中心（CRC）首席科学家吴奕彦教授提出了一种具有高频谱利用率和强抗干扰性能的广播通信技术——云传输技术。

数字地面电视的云传输技术是一种共享技术，它是以共享层分复用的重叠式频谱为基础的。它是在发射端融合多种相互独立的数据流，也就是利用频谱累加的方式在同一信道中传输多种数字。这种技术是运用逐层消除的方法，将多种服务共存于同一频段中，再一步一步提取信息，大大的提高了在空域上的频谱使用效率，降低了同信道的干扰能力。由此可见，这种云传输技术的应用前景将会非常广阔。它可以在同一个地区应用多种数字电视标准，提供多种服务，也可以分集传输单一数据流，提高频谱的使用效率。

3 云传输技术的使用原理

3.1 同信道干扰

从地面数字电视的产生、发展至今，已经大大降低了相邻的信道干扰，也开放了很多位于城市密集区的禁用信道，使得频谱的使用效率再逐渐的提高。但是现在的数字电视还是没有解决同信道干扰的问题。下边我用图形来显示频谱的浪费现象。

图1 数字地面电视对抗同信道干扰的发展趋势

从图1（1）中我们不难发现在这一频段中，有大量的空白区域不能使用，使用率仅仅达到33%；图1（2）为3个射频信道的多频网，我们也可以看出在相同频段之间仍有空白区域不能使用；图1（3）为云传输技术，这个技术使频谱的使用效率大大提高。

云传输系统对抗同信道干扰的程度决定了其性能。一般来说，同信道干扰分成两大类：①在多个发射机发射的同一个服务信号在传输过程中产生；②在多个发射机发射的相互独立的且不一样的信号传输过程中产生。

3.2 信息速率

科学依据显示，增强接收的可靠性和增加信息的吞吐量可以使频谱的使用效率提高。现在好多研究都停留在沿着香农容量曲线向右或者是增加信息的吞吐量。但是云传输技术是相反的，它是沿着香农容量曲线向左的，这样虽然可以使射频信道的吞吐量降低，但是可以提高频段在空间上的服用能力，同时增强接收的可靠性。

3.3 网络覆盖范围

在构建云传输系统的网络中，不同的发射机可以发射不同的或者相同的数据流，而同一发射机可以发射多个数据流。由于解调门限的不同和各个数据流的功率不同，即使是同一个发射机，它的服务类型和覆盖范围也存在差异。例如：SFN网络中在不同发射机中发射的抗干扰性较强的信号可以重叠，而较弱的信号就需要有一定的保护间隔，因为它的发射信号存在多样性，所以它的业务也存在多边性。

3.4 技术优势

随着科技的发展，未来的地面数字电视主要从两个方面去提高频谱的使用效率：①使云传输技术在城市或者人口密集区都可以使用；②增加信息的吞吐量。有的期望在未来的地面电视系统的发展中，要提高信息速率，达到现在的两倍，也就是频率的利用率翻一倍，但是这样会使接收的可靠性减小，对抗同信道的干扰也会变得更加困难。

云传输系统对抗同信道的干扰主要是通过减小数据的吞吐量，这样可以在城市或者人口密集区充分利用每一个频段，使得频谱的使用率提高，不会出现浪费的现象。同时，低信息速率会使得信息的抗干扰性能很好，移动或手持设备的应用会更加好。

通过对提高信息速率和采用云传输技术来提高频谱使用率的比较，我们可以发现这两种方法没有很大的区别，都受香农容量的制约。但是提高信息速率是逼近香农容量的，即最大化的使用可用信道的信息速率，而采用云传输技术来提高频谱使用率可以增加信道的数量，而且相对提高信息速率来说，采用云传输技术提高频谱使用率的可靠性更强，服务性更广，更容易在社会生活中普遍使用。

4 云传输技术在未来的发展

虽然云传输技术在研究上取得了一些优异的成果，被越来越多的人接受，但是在未来的发展中，云传输技术在许多方面还需要进一步的研究：

（1）云传输系统在编码方案方面受很大的影响，需要针对该技术设计出逼近香农容量且低码率的纠错码。

（2）云传输系统在发射信号时是多个发射机并行发射的，如果同步发射将会十分复杂，所以在未来的发展道路中，可以针对两个不同步的发射机，研究相对应的前导码实现系统同步。

（3）云传输技术在未来的应用方面前景很广阔，但是要戒骄戒躁，不断学习，脚踏实地的一步一步的研究出更好的技术，造福于人类。

5 结束语

云传输技术不仅让高清晰的电视和数字电视给千千万万的电视机前的观众享受到了完美的视觉盛宴，而且给日益短缺的频谱资源寻找了一条新的求生之路。云传输技术利用逼近香农容量的编码技术使得接收机的SNR门降低了，还解决了同信道干扰的问题，使可用信道的数量逐渐增加。除了这些，云传输技术还充分利用率频谱资源和时隙资源，为每种数据流提供了百分之百的时隙资源和百分直白的信道宽带占比，使在同一频段进行多种通信服务成为了可能。云传输技术的发展给现在和未来的地面数字电视带来了极大的便利，但是由于时间较短，其发展还不成熟，还未来的道路上还需要深入的研究。

[1]周键，唐友喜，刘皓，等.叠加训练序列OFDM系统的一种迭代信道估计方法[J].电子学报，2007，35（S1）：165～168.

[2]朱光喜，张青春，蔡玮.一种衰落信道下的OFDM载频同步跟踪算法[J].华中科技大学学报（自然科学版），2004，32（1）：56～59.

[3]杨知行，杨林，张文军，等.GB20600-2006.数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制[S].北京：中国人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会，2006，08.

[4]杨知行.中国地面数字电视传输标准及其移动、便携接收应用[R].天津数字电视技术研讨会，2007，5.

[5]侯永宏，曹达仲，侯春萍，戴居丰.Viterbi解码器的纠错门限及其对多用户检测的影响.天津大学学报，2004，37（12）：1115～1118.

TN949.197

A

1004-7344（2016）16-0294-02

2016-5-20

徐周林（1986-），男，助理工程师，本科，主要从事公司产品质量控制工作。