广播电视信号传输方式及技术应用

摘 要:本文对广播电视信号利用卫星、光缆、微波及互联网进行传输进行了介绍，并对几种传输方式的技术应用进行了探究，对各个传输手段的优缺点进行了一定的说明。

广播电视是人们获取信息的媒介。随着时代的进步，人们对广播电视节目的要求也越来越高，所以需要提高相应的信号传输和播出技术手段。广播电视节目的信号基本的传输方式是由微波、卫星、光纤等多种通道的结合。随着科学技术的进步，利用互联网传输广播电视信号已经实现。信号传输的稳定性和可靠性对于收看广播电视节目有着直接影响，广播电视信号传输是广播电视系统中的重要环节。

广播电视节目的传输前端系统的主要任务是将广播电视信号进行数字编码压缩形成MPEG-2的传输流，利用统计复用技术，形成或转换成方便各种方式传输的TS传输流或DS3等信号可在光缆、微波、卫星和网络上进行传输。

在信号传输和节目交换中，为了更为有效地利用传输系统，人们希望通过同时携带多个信号来高效地使用传输介质，多采用多路复用技术及其他技术体系。

1　卫星传输

广播电视信号卫星传输是在微波通信基础上发展而来的，对于每一颗同步通信卫星来说，可以俯瞰地球表面约40％的面积。要想实现全球通信，就要有3颗相隔120°的同步通信卫星。

从模拟信号卫星传输发展到现在的数字卫星广播技术及数字压缩技术，利用卫星能够传输更多的广播电视节目。卫星广播电视的另一个意义在于为各无线发射台、转播台和各有线电视系统提供信号源的任务。新疆广电地球站是全国利用卫星传送广播、电视节目套数最多的一个省份。

卫星通信地球站按使用方式分为固定站、可搬运站和移动站，按通信性能分为标准站和非标准站。现在还有一种非常小口径通信终端（VSAT）地球站，具有广阔的应用前景。新疆广电系统也建立了VSAT综合业务站，业务有广播电视信号交换及数据传输。

1.1 技术应用

一是卫星应用频段从C波段发展到Ku波段，Ka波段的技术也在逐渐成熟，传送技术也从模拟发展到数字和数字压缩等技术。二是信号上行前端采用数字编码压缩技术和多路复用技术。笔者所在的机房就是利用复用技术把多路广播电视信号复用打包利用光缆和微波传输到上行站。三是频分多址技术，不同的地球站占用不同的频率，即采用不同的载波。四是时分多址技术也在卫星通信中得到了较多的应用，即多个地球站占用同一频带，但占用不同的时隙。五是码分多址（CDMA），即不同的地球站占用同一频率和同一时间，但利用不同的随机码对信息进行编码来区分不同的地址。

1.2 优点

一是卫星链路大部分是在大气层以上的宇宙空间，电波传播稳定，不受通信两点间的各种自然环境和人为因素的影响。二是成本低、在同样容量、同样距离的条件下，卫星通信和其他通信设备相比耗费的资金少，卫星通信系统的造价并不随通信距离的增加而提高。三是卫星通信的传播距离远、通信路数多、无缝隙覆盖能力强、容量大。四是卫星通信质量好、可靠性高、运用灵活、适应性强，在应急救灾方面具有独特的能力。

1.3 缺点

一是存在日凌中断、星蚀和雨衰现象；二是传输时延长；三是回声效应。

2　光纤传输

人们对光通信也越来越熟悉，其波长在微米级，而频率则为HZ数量级，比常用的微波频率高很多倍，所以用光波作为载波进行通信，通信容量大大超过传统的通信方式，而且光纤通信技术越来越成熟。在广播电视领域将光纤作为广播电视信号传输的载体应用也越来越得到重视和应用。

光纤通信技术在广播电视系统和其他通信系统中得到了非常广泛的应用，现在通过光纤网络传输电视直播信号、电台、电视台总控机房到卫星上行站、有线电视网或发射台传输信号都选择使用光缆，改变了以往只靠微波中继传输的方法，保证了信号的可靠性。

光纤通信的基本组成主要包括光纤光缆、光电子器件及光通信系统设备。光发射机一般采用1310nm和1550nm，后者输出的光信号还可以再通过多台“光放大器”放大，因此，可分送更多支路的光缆、并传输到更远的距离。

目前，光通信已是广播电视的主要传输方式，与卫星通信、微波接力等相比，光纤通信已成为扩大通信容量最有力的传输媒介。

2.1 技术应用

2.1.1 复用技术

光纤通信复用技术主要分为三类:光波复用、光信号复用和副载波复用（SCM）。光波复用包括波分复用（WDM）和空分复用（SDM）。光信号复用包括时分复用（TDM）和频分复用（FDM）。副载波复用是将所要传输的信号先用来调制一个射频波，再将射频波来调制发射光源。

波分复用技术已经能使40～80个通道的2.5Gbit/s同时传送出去。我所在的机房就是采用波分复用技术的、把8套电视和9路广播信号的TS传输流利用1310/1550nmWDM实现1310/1550nm两个通信窗口光信号的合波与分波，使单根光纤传输容量倍增。

波分复用技术作为一种系统概念，通常有3种复用方式，即1310nm和1550nm波长的波分复用、粗波分复用（CWDM，）和密集波分复用（DWDM，）。

2.1.2 光纤接入技术

字面上来讲，光纤接入（Fiber To Tjjjhe Building）就是把光纤到楼；另外，还有光纤到户。

2.2 优点

一是光纤通信具有不受大气干扰、重量轻、占空小、抗电磁干扰强、绝缘好、串话小、保密性强等优点，是当今最好最主要的信息传输方式。二是传输频带极宽，通信容量很大；由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远。信号质量高；耐化学腐蚀；便于传输和铺设。

2.3 缺点

一是质地脆，机械强度差；二是光纤弯曲半径不宜过小；三是光纤的切断和熔接操作技术复杂；四是耦合繁杂；五是市政建设时易被挖断。

3　微波传输

微波通信是直接使用微波作为介质进行的通信，不需要固体介质，当两点间直线距离内无障碍时，就可以使用微波传送。

微波通信技术的发展经历了一个从模拟到数字的过程。模拟微波通信主要是在早期用于传输多路载波电话、载波电报及电视等，其调制方式一般为调频。数字微波通信主要用于传输多路数字电话、高速数据、可视电话及数字广播电视信号等。虽然微波在广播电视行业传输广播电视信号以作为一种光纤网络（的）补充手段，但其地位也很重要。

3.1 技术应用

QAM是一种幅度、相位联合调制的技术，同时使用载波的幅度和相位来传递信息比特，将一个比特映射为具有实部和虚部的矢量，然后调制到时域上正交的两个载波上，然后进行传输。

当前数字微波通信技术的主要发展方向是实现QAM（正交幅度调制）调制级数的提升以及严格限带。目前，实现数字微波通信技术的频谱利用率的大幅度提升，通常都是借助于多电平QAM调制技术的应用。

数字微波传输普遍采用SDH数字同步序列格式，在SDH 格式下，单路微波通道可以传送STM-1信号，每个STM-1的码率为155Mbit/s，而每个STM-1复接3个DS3码流每个DS3的码率为45bit/s。

自适应时域均衡技术:使用高性能、全数字化二维时域均衡技术减少多径传输效应引起码间干扰、正交干扰及多径衰落的影响。

频分复用的优点是信道复用率高，允许复用路数多，分路也很方便。因此，频分复用已成为现代模拟通信中最主要的一种复用方式，在微波接力通信中也得到广泛应用。

3.2 优点

其一，数字微波具有通信容量大、抗干扰性能强、直线通信、频率规划、建设速度快、传输质量高、通信稳定可靠，以及保密性强等特点

其二，对于自然灾害的抵抗力比较强，有效保证了广播电视信号的畅通。微波传输具有独特的优点，建设周期短、灵活性大、通信容量变化也比较大，特别适合应用于山区、水面等光纤难以铺设的复杂地形。频率范围宽，通信容量大，采用高增益天线时可实现强方向性通信。

3.3 缺点

其一，在电波波束方向上，不能有高楼和山体阻挡。由于地球曲面的影响以及空间传输的损耗，每隔几十公里，就需要建立中继站，将电波放大转发而延伸。

其二，在同一微波电路上不能使用相同频率于同一方向，因此微波电路必须在无线电管理部门的严格管理之下进行建设。

其三，损耗随距离增大而快速增加（如以距离的2次方-4次方函数关系衰减）。随着微波应用不断增加，传输区域相互重叠，干扰多。

4　互联网传输

随着互联网的全面覆盖，尤其是网络带宽的提高，可以实时或非实时传输广播电视信号。广播电视节目信号经过数字化处理和压缩后，使用宽带互连网络实行远距离传输与交换，使利用互联网传输高质量的广播电视信号成为现实。基于互联网平台上的网络广播电视，由于是完全开放的资源空间，因此成为推进新兴媒体发展的主要力量。

现国家又推进“三网融合”，意指电信网络、有线电视网络和计算机网络的相互渗透、互相兼容、并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络。“三网融合”是为了实现网络资源的共享，避免低水平的重复建设，对广播电视行业发展意义重大。

4.1 技术应用

其一，软件技术是信息传播网络的主要系统。其二，IP技术。信号数字化后，还不能直接承载在通信网络介质之上，还需要通过IP技术在内容与传送介质之间搭起一座桥梁。其三，宽带技术。因业务需求量大、数据量大，所以在传输时一般都需要非常大的带宽。宽带技术的主体就是光纤通信技术。

4.2 优点

其一，多媒体计算机及其网络可存储共享“海量”信息的特点；信息交换趋向于个性化发展（容易满足每个人的个性化需求）。互联网能够不受空间限制来进行信息交换;信息交换的使用成本低。

其二，信息交换能以多种形式存在，即时性强，可以滚动报道，即时更新与受众之间能比较充分实现互动收听广播及观看电视可利用网络自由移动进行收看。

4.3 缺点

一是互联网的相关设备要求比较高，其普及受经济发展状况的制约比较明显。二是保密性差，易被攻击。

5　结语

有很多便于传输的先进技术及特点就不一一介绍了。总之，利用有效的传输体系完成广播电视信号的传输意义很大。