数字时代广播电视信号无线发射技术探讨

摘 要：在数字化的时代背景下，我国广播电视信号技术进入了由模拟技术向数字技术过渡的关键时期，由我国自主研发的数字音频广播技术正在全面普及，广播电视发射技术的发展又出现了一些新特征。本文分析了我国当前的数字音频广播和地面数字电视技术的应用现状和优势，着重对数字音频广播系统的结构和基本原理进行了分析，并对其中的一些关键技术展开了研究。

关键词：数字化；CDR技术；DTMB标准；广播电视

进入数字化时代以来，随着我国广播电视事业的发展，无线广播电视数字化进程不断加快，初步形成了一个技术先进、传输高效、覆盖面广的无线数字广播電视技术发展格局。为了进一步推广我国自主研发的数字音频广播技术，我国于2016年成立了CDR工作组，经过多年的试验与改进，CDR系统的研究与应用已经取得了阶段性成果。目前，我国的无线数字化覆盖技术形成了地面数字电视（DTMB）与数字音频广播（CDR）并存的传输技术体系[1]。对数字时代的广播电视信号无线发射技术进行深入探讨，对于我国广播电视事业的发展有着重要的现实意义。

1 CDR技术及其特点分析

CDR技术是一种基于数字信号处理的无线信号发射技术，充分利用了现代数字编码技术、数字压缩和纠错技术、信道利用及数字调制技术，使传统的模拟广播系统实现了全面数字化改造，成为了我国第三代广播电视技术。CDR技术在频谱利用率、音质、传输效率、发射功率、抗干扰能力等方面均取得了革命性突破，尤其是其可以实现大面积组网覆盖的优势，更是为其迅速推广应用奠定了坚实的基础[2]。数字音频广播技术支持传统广播技术所具有的调频调幅一体化功能，使广播接收终端设备的结构大大简化，在基本保持当前频率管理体制的条件下，可以实现更加平衡的频谱过渡，使系统进一步提高频谱资源利用率成为了可能。

2 DTMB技术及其特点分析

我国的DTMB标准充分吸收了欧洲DVB-T标准、日本ISDB-T标准和美国ATSC标准的优势，通过48.5MHz～862MHz频段进行数据传输，总带宽达到8MHz，可以发送和接收多达30种以上的数据格式。与传统的电视发射技术相比，DTMB标准充分利用了现代电子技术中的同步正交频分复用技术（TDS-OFDM）对电视信息进行调制，并且以PN序列扩频技术为基础，在传输过程中进行了有针对性的高保护同步传输设计，使频谱利用率大大提升。另外，得益于信道估计算法的创新和改进，DTMB标准对于移动终端的接收性能有了质的提升，在信噪比上得到了重大改善。基于上述特点和应用优势，国家已将DTMB标准认定为我国第四代地面数字电视标准，并加以推广应用。

3数字音频广播关键技术分析

3.1总体结构

CDR系统通常由信号源系统和发射系统两大部分构成，其中前者主要负责卫星信号接收、特殊情况下的主备切换等功能；发射系统采用数字传送码流和数字音频广播各占用一路的形式进行无线信号发射，可以实现对中央台中1节目的卫星接收及后续的数字信号处理环节，发射系统通常只分配一个调频广播频率，通过同步发射模拟信号和数字信号来实现传输覆盖。CDR系统中的利用技术是指正交频分复用（OFDM）技术，频道间隔和带宽基本单位均为100kHz，最高不超过200kHz。CDR发射系统一般包含音频和数据输入模块、复用模块和信道编码与调制模块三大组成部分，音频节目和数据业务必须先后经过音频编码、信号复用、信道编码、数字调制等过程，才能以CDR射频信号的形式向外部空间发射出去。其基本原理如图1所示。

3.2信号源

数字音频广播发射系统中的信号源可以分为主备两路，以卫星链路进行信号传输，主务信号源中的码流通过卫星100路广播编码复用平台的处理后进入地球接收站，其中中星6B、亚太6号等卫星成为整个信号传输链路中的关键系统链路，完成对主备链路信号的高效分发。信号源一般采用卫星接收，因此其性能指标一般要求较严格，以完成与卫星之间的数据交换。例如，其射频输入接口采用了F型英制75Ω接口，分别设置了模拟输出和数字输出各一路。其内部资源十分丰富。

3.3激励器

在激励器的支持下，CDR技术既可以采用模拟工作方式，也可以采用数字工作方式，还可以实现模数同播，并且在正常工作过程中允许根据实际情况进行工作模式的切换。对GY/T268.1-2013标准中推荐的所有频谱模式均具有兼容性。激励器的模式1-2属于数字音频广播模式，模式9-10属于模数立体声同播模式，模式22-23则是一种模数单声道同播模式。在模数同播模式中，一般会采用比数字音频功率大14dB的模拟音频信号，并且其带宽也做了相应调整。激励器工频可实现由87MHz至108MHz可调，具有手动和自动两种切换方式。

3.4发射系统

在CDR系统中，信道编码和调制均采用了专用的CDR规范。首先，信号源系统生成了符合发射要求的信号码流，然后以主备两种形式由切换系统进行自动筛选，最后KWE质量较佳的码流被传输至CDR发射机；而模拟音频广播信号由无需经过上述过程即可直接送到发射机，因为CDR发射要同时兼容数字和模拟信号的同步广播。数字信号在发射机中由激励器进行信道编码、数字调制、再经过上变频，然后与模拟信号同步向外发射。一般来说，模拟信号的发射功率保持恒定即可，但数字信号的功率需要按照不同的实际需求进行恰当的调整，使模拟信号和数字信号的功率比维持在合理的范围内。为了对主备两路信号进行选择和切换，以提高信号质量，一般在发射机中都安装了射频同轴切换开关和假负载，保证发射信号的质量。

3.5天馈线系统

CDR天馈线系统对信号质量有着重要的影响，因此一般在选型上都会十分谨慎，需要与其它模块的技术参数相适应。一般来说，我国目前的数字音频广播系统以全频段调频天线的应用为主，其最大的优势在于能够按照待覆盖区域的实际条件进行赋形设计。在市场上现有的天馈线系统中，以双偶极板天线的总体性能最佳，但其成本相对较高，在经济欠发达地区也可以采用垂直单偶极子天线来代替。

4结语

CDR技术作为我国自主研发的数字音频广播标准，其推广应用显著改善了传统的模拟广播系统的效率低、速度慢、质量差等问题，使各地的中央广播节目的覆盖效果和质量都有了质的提升，实现了我国广播电视的全面无线数字化覆盖。我国作为全球调频广播的应用大国，有着宏大的受众群体和市场空间，因此必须掌握核心技术，才能更好地促进我国广播电视事业的发展，在国际广播电视发射技术领域走在前列。

参考文献：

[1]刘锁，胡维刚，姜鹏程.市级广播电视台CDR广播系统建设及技术创新应用[J].广播与电视技术.2017，（12）：116-119.

[2]赵永珺，杨学哲.天津中央广播电视节目无线数字化覆盖工程技术方案[J].广播与电视技术.2017，（5）：94-98.

作者简介：

苏辉 1972.05.24 男，回族，安徽亳州，本科，亳州市广播电视台，技术中心副主任，主要从事广播电视播出发射，覆盖等工作。