对地面数字电视广播覆盖的探讨
时间：2021-03-27 08:13:55 来源：达达文档网 本文已影响 人 
【摘要】随着现代信息技术的发展，我国的数字信号处理技术、通信技术和大规模集成电路技术都得到了迅猛发展，这也就促使地面数字电视技术发生了质的飞越。作为数字电视标准中最为复杂的一种应用，地面数字电视广播在我国具有广阔的发展前景。因此，本文从地面数字电视广播的内涵出发，通过分析地面数字电视广播信号定位的原理，从而得出实现地面数字电视广播覆盖的具体方案。
【关键词】地面数字电视;信号定位;广播覆盖;方法
1.地面数字电视广播概述
1.1 地面数字电视广播的内涵
数字电视是指通过采集、编辑、传播、接受电视信号，将整个广播过程都数字化的电视广播系统。目前来说，数字电视可以按如下方法进行分类：（1）按照图像的清晰程度进行分类，包括数字高标准清晰度电视（HDTV）、数字标准清晰度电视（SDTV）和数字普通清晰度电视（LDTV）。数字高标准清晰度电视的图像水平清晰度大于800线，有较高的图像质量，能够达到或接近35mm宽荧幕电影的水平;数字标准清晰度电视的图像水平清晰度相对较低，一般大于500线，能够达到现有的电视分辨率级别，其图像质量可以达到演播室水平;数字普通清晰度电视的图像水平清晰度一般为200—300线，主要成为现有的VCD分辨级别。（2）按照产品的类型可以将数字电视分为数字电视机顶盒、数字电视显示器和一体化数字电视接收机。（3）按照电视显示屏幕幅型比将数字电视分为16：9幅型比和4：3幅型比两种。（4）按照信号传输方式可以将数字电视分为地面无线传输数字电视（地面数字电视）、卫星传输数字电视（卫星数字电视）和有线传输数字电视（有线数字电视）3类。本文主要研究按信号传输方式进行分类的地面无线传输数字电视，也称为地面数字电视。
1.2 地面数字电视广播的特点
当前，数字电视取代了模拟电视技术，为我们的生活提供了更加方便和优质的服务。地面数字电视广播与卫星数字广播相比较，具有便与普及、接受价格低廉等特点，与此同时，拿有线数字电视广播与其相比，地面数字广播则更加不容易受到由于城市施工建设、自然灾害和各种政治因素所造成的网络中断的影响。因此地面数字电视广播在运输和应用需求方面更加复杂，其传输系统方案的选择具有很大的争议性。
2.数字电视系统的关键技术
2.1 信源编码
信源编码包含视频编码和音频编码两个部分。（1）视频编码。地面数字电视广播与模拟电视相比，其最难实现的部分就是对视频信号进行压缩。一般来说，由于地面数字电视广播系统传输的信息量较多，从而使数字电视图像不能和模拟电视那样直接进行图像传输，而是在此基础上增加一道压缩编码程序，这样就使得压缩后的信息能够供计算机处理，并在现有和将来的电视广播频道中实现分配。（2）音频编码。音频编码和视频编码相同，由于声音信号数字化后，其信息量大大多于模拟音频，所以主要是通过将声音信息进行压缩后再进行传输。
2.2 系统复用
数字电视的复用系统是地面数字电视的重要组成部分之一。它主要是将视频、音频和辅助数据等经由编码器形成数据比特流，再对复合成的单路串行的比特流进行信道编码和调制，而接收端与这个过程正好是相反的。
2.3 信道编码及调制
地面数字电视的信道编码和调制主要是通过纠错和网格编码等技术来逐渐提高信号的抗干扰能力，再将传输信号放于载波上，从而经过调制之后为发射做好准备。一般来说，全国各地的数字电视的标准不是统一的，所以具体的纠错和均衡技术也各不相同，因此也导致了调制方式的不同。
3.地面数字电视广播信号定位原理
地面数字电视采用广播信号无线定位，通过接收已知空间坐标和时间基准的无线电发射源的辐射信号，来确定接收端的用户的地理位置。随着我国超大规模集成电路的进一步发展，地面数字电视广播系统开始了大规模建设，形成了数字电视和数字声音广播网。与卫星定位相比，地面无线定位的误差小，能达到厘米量级;可以满足室内定位，在市区内的定位概率较高;由于对信息处理的要求低，所以定位效果好。
3.1 地面数字电视广播信号的测距原理
一般情况下，数字广播系统的数据信息、音频和视频等多媒体流都是要在发射的发射端进行信息编码和调制工作，上述工作要在帧（或称之为符号）的基础上进行的，这样一来，客户端不仅能够十分有效地接受数字广播电视信号发出的连续数据帧，还能够不断保证接收到的地面数字电视广播信息的准确率，满足地面数字电视信号系统的纠错需求。以上的这种情况也是由于数字化信息传输的本质所决定的。这些数据信息和多媒体信号都是以包或块为基础的数据流，需要经过一个打包发送和解包接收的过程，也就是说，在信息传输的过程中，数字电视广播系统需要一些固定的时间和长度来进行传输连续帧，从而保证这些帧连续有效地进行工作。一般来说，地面无线传输数字电视系统每帧持续时间小于ms级，这也是为了保证信息的实时性和抗信道衰落干扰。这时，系统的发射端就会加上能够识别的同步字符来更好的识别数据帧头或通过提高发射端的发射功率来确保这些帧能够同步进行。所以，接收机接收到一个数据广播帧之后，由于信道的干扰、接收机有噪声、系统产生钟差等原因使得系统检测出的接受该数据帧的时间存在误差，同时通过准确的对数据帧进行编号，从而计算出该帧发射时的系统时间。通过上述过程计算每一帧在发射端和接收端的传播时间，从而得到发射端和接受端之间的伪距离测量值。
3.2 地面数字电视广播信号的定位原理
一般情况下，我国的数字电视信号通常采用DTV信号伪距法。这种方法是指通过计算发射端到接收端信号之间几何距离，在此基础上再加上由于各种原因所产生的系统误差，其位置的计算是在用户的终端实现的。一般状态下，3个伪距离才能确定一个用户终端的经度、纬度和时钟偏差，所以用户终端要测量一个发射端和接收端的伪距离，而发射端的位置则是通过广播数据或是存储在用户终端中。由于数字电视广播的发射端的位置是不变的，与卫星定位不同，它不需要进行频繁更新，所以这样更能够确保用户终端位置的准确性。数字电视广播信号的定位系统可以分为系统动态性和系统的时钟误差项，这也就是我们通常所说的数字电视广播信号的空间位置和速度（加速度）和时钟偏差（时钟漂移）等。
4.地面数字电视广播覆盖具体方案
4.1 系统结构设计
在地面数字电视广播定位系统中，可以划分为两个部分：信号的发射和接受。发射过程主要实在地面广播信号发射台完成的。在这个过程中，要给各个发射台分配唯一的系统标识码，即ID地址，再对发射台的一些基本信息进行信道编码，如空间坐标和发射时间和标识码等，最后在地面数字电视广播定位系统中实现各种信号的发射。一般来说，只要将发射台的基本坐标提前存储在接收机的处理器上，就能够在发射的信息中加入帧号、基站识别码、开始发射时间和结束发射时间。正如前面所说，地面数字广播电视信号的无线定位系统通过接收已知空间坐标的数字地面发射台的信号，以此来确定接受端的空间坐标。
4.2 系统工作流程
地面数字电视广播定位是通过无线电信号广播发射系统来完成的，其工作流程如下：（1）电视信号被天线接收到后，经过射频放大后会由变频变为中频信号。（2）通过模拟/数字（A/D）变换来完成中频信号的数字化。（3）信号的同步跟踪、调解和解码是在数字信号处理器上进行的，进而建立信号载波和码跟踪回路。（4）以地面数字电视系统的广播数据帧的时间间隔为系统观测的基本时间单位，并通过将数据帧的间隔或是其倍数作为观测的间隔，从而确定观测时间的序列。（5）在建立的同步跟踪环路中按照预先安排的观测序列时间在一定的时间内提取一个数字电视发射源，并将这个数字电视发射源作为原始伪距的观测值，以此在通过对这个观测值进行调解和解码之后，从而得到该发射源的空间坐标信息。（6）由于系统具有多个发射源，所以需要对步骤五进行重复性操作，然后将得到的所有信息进行处理，从而计算出最后接受端的空间位置坐标，并将其换算为接收系统的位置、速度和加速度等。（7）逐步测量各个数字电视广播数据帧的接收时间，从而得到该观测时间的所有同步帧头的伪距信息。（8）将步骤六中得到的接收系统的基本信息依次带入到步骤七的计算当中，从而得出最优的输出系统定位信息。
4.3 软件接收机的流程实现
在地面数字电视广播系统中，同步部分主要是根据时域保护间隔和频域导频信号来对FFT窗口位置进行估计和跟踪，与此同时也要对收发端的上下变频而产生的频偏进行估计。由于对时钟同步进行采样而得到的收发晶振没有办法与采样时钟误差相匹配，从而利用数字锁相环保证收发采样时钟的同步进行。一般情况下，地面数字电视广播系统采用不同的PN头作为帧标志，从而使得训练序列的同步和信道估计。
5.结束语
综上所述，我国的地面数字电视广播的覆盖范围相当广泛，在我国拥有广泛的前景。因此，本文主要分析了地面数字电视广播系统的定位原理，从而提出了地面数字电视广播覆盖的具体方案。简单来说，如果用户能够在无线数字电视广播的接收信号中测出几个发射台的伪距，就能够确定自己的位置，从而实现地面数字电视广播信号的无线定位。地面数字电视的发展任重而道远，也伴随着我国的科技进步而在不断发展。
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