【摘要】為充分發(fā)揮地面數(shù)字廣播電視技術的優(yōu)勢，推動廣電媒體數(shù)字化轉型，本文對地面數(shù)字廣播電視技術優(yōu)勢進行了系統(tǒng)研究，闡述了地面數(shù)字廣播電視技術的基本原理和關鍵技術，分析了其在頻譜利用、傳輸質量、多業(yè)務融合等方面帶來的能力提升，為行業(yè)發(fā)展提供借鑒。

【關鍵詞】地面數(shù)字廣播電視；頻譜利用；傳輸質量；優(yōu)勢與應用

中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.12.001

黨的十九屆五中全會明確提出，要加快媒體深度融合，實施智慧廣電固邊工程和廣電系列衛(wèi)星工程，完善應急廣播體系。2021年7月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)《關于推動廣播電視和網絡視聽產業(yè)高質量發(fā)展的意見》，要求加快新一代信息技術在廣播電視和網絡視聽領域應用，推動廣播電視和網絡視聽業(yè)務融合創(chuàng)新，加強關鍵技術研發(fā)和產業(yè)化應用。地面數(shù)字廣播電視作為廣電領域的關鍵共性技術，在提升廣播電視綜合覆蓋能力、促進媒體深度融合方面具有重要價值和廣闊前景，對于指導廣電行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、實現(xiàn)高質量轉型具有重要意義。因此，本文針對地面數(shù)字廣播電視技術的優(yōu)勢和在廣播電視領域的應用進行了深入研究。

1. 地面數(shù)字廣播電視技術的優(yōu)勢

1.1 傳輸效率高，頻譜利用率高

與傳統(tǒng)的模擬廣播電視技術相比，地面數(shù)字廣播電視技術具有傳輸效率高、頻譜利用率高的顯著優(yōu)勢。數(shù)字信號的傳輸容量遠高于模擬信號，在相同的頻寬下，數(shù)字廣播電視可以傳輸更多的節(jié)目和數(shù)據信息。以DTMB（Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting）標準為例，在一個8 MHz的頻率帶寬內，DTMB可以傳輸高達34 Mbps的數(shù)據，相當于同時傳輸10～12個標清電視節(jié)目或者3～4個高清電視節(jié)目。此外，數(shù)字廣播電視采用先進的信號壓縮編碼技術，如MPEG-2、MPEG-4、H.264等，可將音視頻信號高效壓縮，在保證一定畫質的前提下大幅降低傳輸帶寬，從而在有限的頻譜資源內容納更多的節(jié)目和業(yè)務。數(shù)字技術還支持單頻網（SFN）覆蓋，通過在相鄰區(qū)域內使用相同頻率傳輸信號，可顯著提高頻譜使用效率，減少對頻率資源的占用。中國地面數(shù)字電視覆蓋網采用DTMB標準和SFN組網，頻率利用效率比模擬電視提高10倍以上。

1.2 抗干擾能力強，傳輸質量高

地面數(shù)字廣播電視技術采用先進的信號調制和信道編碼技術，具有很強的抗干擾能力，能夠在惡劣的信道環(huán)境下實現(xiàn)穩(wěn)定、高質量的信號傳輸。數(shù)字調制技術（如QPSK、QAM等）利用相位和振幅的變化來攜帶數(shù)字信息，通過提高信號的功率密度和頻譜效率，增強了信號抗噪聲和抗衰落的能力。信道編碼技術（如LDPC、BCH等）在數(shù)據傳輸前引入冗余比特，通過糾錯和檢錯算法恢復出錯信息，大幅降低了信號的誤碼率。以DTMB為例，其采用OFDM調制方式，通過大量正交子載波并行傳輸數(shù)據，具有很強的抗多徑衰落和頻率選擇性干擾的特性；同時采用低密度奇偶校驗碼（LDPC）和BCH級聯(lián)信道編碼方案，可獲得接近香農極限的糾錯性能。數(shù)字電視的畫質評分普遍在4分以上（滿分5分），而模擬電視的畫質評分多在3分左右。數(shù)字廣播電視強大的抗干擾能力，保證了惡劣信道環(huán)境下的穩(wěn)定覆蓋和高質量回放，顯著改善了用戶的收視體驗。

1.3 支持多業(yè)務融合，發(fā)展?jié)摿Υ?/p>

地面數(shù)字廣播電視技術為多業(yè)務融合提供了廣闊的平臺，具有巨大的應用拓展空間和發(fā)展?jié)摿?。?shù)字技術打破了傳統(tǒng)廣播電視單向傳輸?shù)氖`，不僅支持傳統(tǒng)的音視頻節(jié)目，還可提供豐富的數(shù)據廣播、交互電視等新業(yè)務。數(shù)據廣播可以傳送與節(jié)目內容相關的文字、圖片、網頁等信息，擴展了電視節(jié)目的信息量和服務內容；交互電視支持用戶通過遙控器、智能終端等與播出內容進行實時互動，提供點播、投票、游戲、購物等個性化服務。地面數(shù)字廣播電視網絡還可與互聯(lián)網、移動通信網等其他網絡融合，實現(xiàn)跨網絡、跨屏幕、跨終端的一體化服務。數(shù)字電視終端可通過內置的網絡接口接入互聯(lián)網，支持在線視頻、社交媒體等互聯(lián)網業(yè)務；搭載DTMB和LTE、5G等移動通信芯片的融合終端，可實現(xiàn)廣播電視與移動通信的無縫銜接，為用戶提供隨時隨地的收視體驗。互聯(lián)網和移動互聯(lián)網業(yè)務的引入，豐富了數(shù)字電視的業(yè)態(tài)和內涵，延伸了產業(yè)價值鏈，為廣播電視注入了新的活力[1]。

2. 地面電視數(shù)字技術在廣播電視中的應用策略

2.1 選擇合理的發(fā)射天線

發(fā)射天線是實現(xiàn)地面數(shù)字電視廣播傳輸?shù)年P鍵設備，選擇合理的發(fā)射天線是保證廣播電視信號穩(wěn)定覆蓋的重要策略。首先需要根據目標覆蓋區(qū)域的地理環(huán)境和地形特征，選擇合適的天線增益和方向性。在覆蓋范圍廣闊、地形復雜的區(qū)域，建議采用高增益定向天線。這種天線輻射功率大、主瓣能量集中、覆蓋距離遠，能夠很好地克服山地環(huán)境對電波傳播的阻擋和衰減，實現(xiàn)穩(wěn)定覆蓋。同時，智能天線也是一個不錯的選擇，它通過波束賦形技術，可以自適應調整輻射方向，將能量聚焦在目標區(qū)域，避免能量浪費，提高覆蓋效率。其次，發(fā)射天線的極化方式也需要結合目標區(qū)域的實際情況加以選擇。對于開闊平坦的環(huán)境，可采用水平極化天線，接收端天線無需精確對準發(fā)射天線即可接收信號[2]。而對于城市和山區(qū)等復雜環(huán)境，建議選擇垂直極化天線，它具有更強的抗多徑干擾能力，能夠有效克服高樓大廈對電波傳播的阻擋。此外，發(fā)射天線的頻率范圍和功率容量也需要匹配數(shù)字電視的傳輸標準和業(yè)務需求。以我國DTMB標準為例，其工作頻段為470～806 MHz的UHF頻段，單載波發(fā)射功率一般不超過10 kW。因此，應選擇與之相匹配的天線，避免超出頻率和功率范圍而引發(fā)諧振、駐波等問題，從而保證信號的傳輸效率和質量。

2.2 選擇科學的發(fā)射地址

選擇科學合理的發(fā)射地址是保證地面數(shù)字電視信號高質量覆蓋的關鍵策略。發(fā)射地址的選擇需要全面考慮多方面因素，并進行專業(yè)的規(guī)劃和測算。

首先，需要綜合目標覆蓋區(qū)域的地形地貌和人口分布情況，確定發(fā)射臺址的最佳位置。一般而言，應選擇在較高的山頂或高地上建設發(fā)射站，以獲得更大的無阻擋視距，從而擴大覆蓋范圍。同時，還需要考慮發(fā)射地址周邊是否有高大建筑物或地形遮擋，以避免產生視距死角和盲區(qū)。對于人口密集的城市地區(qū)，可以適當增加發(fā)射點的數(shù)量，實現(xiàn)多點覆蓋，消除盲區(qū)。其次，發(fā)射地址的選擇還需要結合電磁環(huán)境進行規(guī)劃。發(fā)射站所在地不應受到來自其他無線電發(fā)射源的干擾，也不應對周邊的其他通信系統(tǒng)產生干擾。因此，需要對目標區(qū)域的頻率使用情況進行全面測繪，選擇合適的頻段，并根據發(fā)射功率、天線方向等參數(shù)，評估對周邊環(huán)境的影響，確保發(fā)射站的電磁輻射滿足國家標準[3]。此外，發(fā)射臺址的基礎設施建設也不容忽視。在選擇場地時，需要全面考慮場地的大小、地形條件、交通便利程度和電力供應能力等因素，以滿足發(fā)射設備和各種輔助系統(tǒng)的安裝調試和穩(wěn)定運行的需求。同時，還應充分重視發(fā)射站的抗災能力建設，如加強防雷設施、優(yōu)化抗震結構、完善排水系統(tǒng)等，提高發(fā)射站的整體防災抗災水平，確保發(fā)射系統(tǒng)在各種惡劣天氣條件或突發(fā)自然災害中都能夠持續(xù)可靠運行，最大限度地減少災害帶來的損失和影響。只有全面考慮并優(yōu)化發(fā)射臺址的基礎設施建設，才能為衛(wèi)星發(fā)射任務提供堅實可靠的保障。

2.3 選擇合理的接收系統(tǒng)安裝角度

選擇合理的接收系統(tǒng)安裝角度是確保地面數(shù)字電視信號良好接收的重要策略。接收天線的安裝角度直接影響接收信號的質量和強度，因此需要根據發(fā)射臺址的位置、地形環(huán)境等因素進行科學調整和優(yōu)化。

首先，需要準確測量發(fā)射天線和接收天線之間的相對方位角。發(fā)射天線的主瓣方向決定了最大輻射能量的方位，因此接收天線應盡可能對準該方向，以獲得最強的信號。對于固定的發(fā)射天線，可以根據已知的方位角調整接收天線的朝向；對于可調式天線，則需要實時檢測主瓣方向，并動態(tài)調整接收天線的角度。其次，還需要結合實際的地形環(huán)境，對接收天線的俯仰角進行優(yōu)化。在平坦的開闊地帶，接收天線可以保持水平或略向上傾斜，以避免地面反射造成多徑衰落；而在山區(qū)地形，則需要根據發(fā)射臺址的相對高度，適當調整俯仰角，以獲得最佳的視距條件。一些先進的自動跟蹤系統(tǒng)可以實時檢測最優(yōu)接收角度，并自動調整天線朝向。此外，對于一些特殊的接收環(huán)境，如高層建筑、隧道等，還需要采取相應的優(yōu)化措施。如在高樓頂部安裝共振接收系統(tǒng)，或在隧道內部布設重復覆蓋設備，以消除因障礙物阻擋而產生的盲區(qū)[4]。同時，也可以通過調整接收天線的極化方式，來適應不同的傳播環(huán)境。通過科學合理地選擇接收系統(tǒng)的安裝角度，最大限度地接收發(fā)射信號，降低多徑衰落、阻擋等因素帶來的信號衰減，從而確保地面數(shù)字電視信號在接收端的良好覆蓋質量和穩(wěn)定性，為觀眾提供優(yōu)質的視聽體驗。

2.4 選擇合理的發(fā)射頻率

選擇合理的發(fā)射頻率是實現(xiàn)地面數(shù)字電視穩(wěn)定覆蓋的關鍵策略之一。發(fā)射頻率的選擇需要全面考慮頻率資源的分配、干擾環(huán)境、傳播特性等多方面因素，并進行科學的規(guī)劃和測算。

首先，需要根據目標覆蓋區(qū)域的頻率資源分配情況，選擇合適的頻段進行數(shù)字電視的發(fā)射。不同頻率對應不同的傳播特性，低頻段傳播距離更遠，但容易受地形和建筑物的阻擋；高頻段則覆蓋半徑較小，但抗干擾能力更強。因此，需要結合覆蓋區(qū)域的地理環(huán)境、人口分布等合理安排頻率資源的使用，以獲得最佳的覆蓋效果。其次，發(fā)射頻率的選擇還需要充分考慮頻率干擾問題。相鄰頻率之間存在互串現(xiàn)象，會導致信號質量下降。因此，應對目標區(qū)域進行全面的頻率使用現(xiàn)狀調查，避開已被占用的頻點，選擇相對干凈的頻段[5]。對于一些難以完全避讓的干擾源，則需要通過發(fā)射功率控制、極化設置等方式，降低干擾的影響。此外，發(fā)射頻率的選擇還應考慮其對不同傳輸環(huán)境的適應性。城市和平原地區(qū)多采用高頻段，以獲得更大的頻率通用率；而山區(qū)和鄉(xiāng)村則傾向于采用中低頻段，利用低頻段的良好衰減特性來擴大覆蓋范圍。一些特殊環(huán)境如隧道、室內等，還需要專門的頻率規(guī)劃方案。

通過全面分析覆蓋區(qū)域的頻率資源、干擾環(huán)境和傳播特性，科學合理地選擇發(fā)射頻率，不僅可以提高頻率的利用效率，而且能夠最大限度地減少干擾影響，優(yōu)化覆蓋效果，從而為觀眾提供高質量、無障礙的地面數(shù)字電視服務。

2.5 選擇科學的發(fā)射場強度

地面數(shù)字電視發(fā)射場強的選擇直接決定了覆蓋區(qū)域的大小和接收質量。科學合理的發(fā)射場強需要在保證一定覆蓋半徑的同時，盡可能降低能耗和成本，減少對其他業(yè)務的干擾，實現(xiàn)頻譜資源的高效利用。

發(fā)射場強的選擇需要綜合考慮覆蓋模式、地形特點、人口密度等因素。根據ITU的建議，對于固定接收的地面數(shù)字電視廣播，發(fā)射場強需要滿足穩(wěn)定接收所需的最小場強值。例如，在UHF頻段，農村區(qū)域的最小場強值為39 dBμV/m，城市區(qū)域為74 dBμV/m。這些值是根據接收天線的高度、增益sITO7p/Ha2xTVR5x9XBCnQ==、噪聲系數(shù)等參數(shù)計算得出的，保證了接收信噪比滿足解調門限要求。在此基礎上，還需要考慮一定的鏈路余量，以抵消大氣和地形的衰落影響[6]。其次，發(fā)射場強的選擇還需要考慮與其他發(fā)射臺的互訪問題。在單頻網（SFN）覆蓋模式中，相鄰發(fā)射臺同時發(fā)射同步信號，如果各發(fā)射臺的發(fā)射場強和覆蓋半徑設置不當，就可能產生互訪干擾，影響網絡的整體性能。因此，需要通過合理規(guī)劃和控制各發(fā)射臺的發(fā)射場強和覆蓋范圍，避免出現(xiàn)信號過強而導致的遠距離干擾問題。通常采用分區(qū)設置發(fā)射場強的方法，即在SFN網絡覆蓋區(qū)域的邊緣地帶，適當降低發(fā)射臺的發(fā)射場強，以減少互訪干擾出現(xiàn)的概率。同時，還可以通過優(yōu)化SFN網絡的同步時序、載波頻率等技術參數(shù)，進一步降低互訪干擾的風險，提高網絡的覆蓋質量和頻譜利用效率。只有綜合考慮發(fā)射場強和互訪問題，并在網絡規(guī)劃設計中給予充分重視，才能構建起高質量、少干擾的SFN覆蓋網絡。

3. 結束語

地面數(shù)字廣播電視技術是廣電行業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化、網絡化、智能化發(fā)展的重要基石。未來，廣電行業(yè)要立足自身優(yōu)勢，把握信息革命和產業(yè)變革趨勢，加強地面數(shù)字廣播電視關鍵技術和核心標準研發(fā)，推動廣電5G網絡規(guī)模化部署，深化廣電網絡與互聯(lián)網、物聯(lián)網的融合創(chuàng)新，不斷拓展智慧廣電、超高清、沉浸式媒體等新業(yè)態(tài)新應用。同時，要進一步完善地面數(shù)字廣播電視規(guī)劃、建設、管理等配套政策，優(yōu)化頻譜資源配置，強化安全播出保障，營造有利于融合發(fā)展的制度環(huán)境。唯有如此，才能推動地面數(shù)字廣播電視從“覆蓋廣”向“覆蓋優(yōu)”躍升，進而帶動廣播電視網絡整體實力和傳播能力的提升，為全面建設社會主義現(xiàn)代化國家、實現(xiàn)中華民族偉大復興提供強大精神動力和文化支撐。

參考文獻：

[1]張金福.無線電數(shù)字廣播電視發(fā)射技術優(yōu)勢及應用[J].電聲技術，2023，47（03）：67-69.

[2]王致舜.廣播電視中地面數(shù)字電視技術的應用[J].西部廣播電視，2019（24）：204-205.

[3]楊承平.淺談電視廣播電視中地面數(shù)字技術的應用[J].數(shù)字通信世界，2019（09）：201.

[4]張立華.地面數(shù)字電視技術在廣播電視中的應用探析[J].數(shù)字技術與應用，2019，37（08）：201-202.

[5]葉勝凡.廣播電視中地面數(shù)字電視技術的應用[J].西部廣播電視，2019（01）：200，202.

[6]木拉丁·烏拉木.地面數(shù)字電視技術在廣播電視中的應用探析[J].新聞研究導刊，2018，9（05）：239.

作者簡介：茍毅（1969—），男，貴州遵義人，助理工程師，研究方向：廣播電視發(fā)射技術。