广播电视传输与覆盖的主要技术手段

广播电视传输与覆盖的主要技术手段介绍

无智不明

一、广播传输及覆盖技术

目前，实现广播覆盖的技术手段主要三种：中波广播、短波广播和调频广播。

1、中波广播技术：

中波广播于1920年正式开始播出，这是较早开发出来供声音广播专用的频段，频段范围是526.5－1606.5千赫，频道间隔为9千赫，共划分为120个频道，最低的频道是531千赫，最高的频道是1602千赫；发射带宽为9－20千赫的范围。中波广播主要有两个服务区一是地波服务区，围绕地球表面传播，形成较为稳定的覆盖区，约几十公里至百余公里，二是天波服务区，电波在夜间被电离层反射回地面在较远的地方（约300公里以外）形成的服务区，这个服务区只有在晚上才出现。实际的广播覆盖主要依靠地波服务区来完成。目前为至，中波广播仍然是我国广播覆盖的最重要的手段。中波广播技术的主要缺点是，一是声音质量较差，不如调频广播好。二是频谱拥挤，只有120个频道，节目套数受到限制，为了解决频率分配的问题，主要使用同步广播来解决覆盖问题，同步广播有相位同步（精确同步）和频率同步（准同步）两种方式。目前，我省的31个中波台分别承担着中央人民广播电台、省电台和当地广播电台节目的转播任务。

2、短波广播技术：

短波广播使用的频段介于中波和调频频段之间，分布在5.95－26.1兆赫。主要依靠电离层的反射传播声音信号，传播距离最远，非常适合对远距离广播（几百至几千公里），主要用于节目传送、大面积覆盖和对国际广播，短波广播是国际上公认的用于对国外广播的一个频段。由于短波广播频谱非常拥挤，传播很不稳定且世界上短波发射台太多，使用短波广播，一般需要大功率发射机且用不同频率发射才能达到实际的覆盖效果。根据国家无线电管理规划，全国有9个省可以使用短波广播来实现本省节目的覆盖（西藏、新疆、甘肃、青海、内蒙、广东、云南、黑龙江、和四川），而我省不能使用短波广播频率来实现本省广播节目的覆盖。

3、调频广播技术：

调频广播是在五十年代发展起来的一种较新的声音传播方式。使用频段是87－108兆赫，频道间隔100千赫，能容纳210个频道。调频广播有效的传播为直线、视距传播，因为它的波长短，地波衰减很快，而天波穿透电离层不能返回地面。调频广播的优点有：一是音质优美，可以做高保真度广播，二是抗干扰能力强，系统信噪比高，收听悦耳。三是频段宽、频道数较多，且调频广播没有反射天波，干扰距离短，频率复用率高。四是在调频广播中易于实现立体声广播。五是同等功率情况下，调频广播比中波广播覆盖范围要大，接收场强要求要低，投资和运行费用比中波要低。因此，调频广播在我国发展很快。1992年，原广电部发布了全国调频广播覆盖网规划，我省的调频广播按照全国调频广播覆盖网的规划，发展十分迅速。目前，省电台的4套节目、信息电台节目、各省辖市的广播节目以及部分县（市）的广播节目都实现了调频覆盖。需要说明的是，虽然调频频段较多，但由于调频广播发展很快，原规划的调频频率资源远不够用，一些省市使用调频同步广播技术来提高频率的利用率，调频同步广播在我省的开展也在积极的酝酿之中。

4、广播的数字化技术

（1）模拟调幅广播的数字化（数字AM）

传统的调幅广播在传输过程中有易受到干扰，音质差、业务单纯等固有的缺点，这些一直都在困扰着调幅广播的发展。调幅广播的数字化（数字AM）目前已取得了可喜的进展：（1）、窄带的数字AM方式，可使广播质量明显改善，在原中短波的带宽内为听众提供无干扰的接近调频立体声质量的广播；

（2）、现有的AM模拟发射设备（PDM、PSM和DX系列发射机）增添数字调制器可成为数字AM设备继续使用；

（3）、模拟和数字的AM信号可以共用一部发射机和同一个频率，模拟AM接收机可以收听到模拟广播，而数字AM收音机可以收听具有FM质量的数字AM广播，这样，不需要进行新的频率规划，就可以逐步实现从模拟到数字的平稳过渡。

（2）数字音频广播（DAB）：

作为新一代广播系统的代表，欧共体制定的尤里卡－147DAB是迄今为至惟一被ITU推荐的新一代广播系统，已被标准化为ETS300401。DAB的主业务信道的数据容量为2.304MD/S，可以同时传送6套CD质量的立体声节目，可同时传输音频和数据业务，实现传输容量的灵活配置，可用于固定、便携、移动接收，适应于地面、卫星、电缆进行覆盖并具有多媒体能力，可工作于47－3GHz很宽的频率范围，并可实现同步网（单频网）工作，频率利用率可为现有模拟广播的3倍以上，相同的覆盖面积其发射功率比FM发射机要小很多。DAB的主要优点是在移动接收的条件下仍可以得到高质量的声音节目，解决了声调多径、传播和快速移动时多普勒频移造成的频率选择性衰落和时间选择性衰落等问题，具有明显高的频率经济性和功率经济性。英国和瑞典于1995年率先实现了DAB的正式运营，到1999年年底，欧洲的DAB覆盖率约为65%，覆盖人口180多万，我国珠江三角洲地区的DAB先导网也于1996年开始试播，现今已转入数字多媒体广播（DMB）试验；京津唐地区DAB先导网于2000年6月28日开通试播。

（3）数字卫星广播：

数字卫星广播技术也在不断的发展。1989年德国推出了主要针对固定接收用户的世界上第一个数字卫星广播系统DSR，但DSR的数字音频信号没有压缩，频谱利用率低且没有数据业务已于1999年停用。

目前，在技术和市场上相对领先的是世广公司（World Space）推出的数字卫星声音广播。该系统是基于三颗地球同步卫星的DSB系统，1998年10月28号发射了非洲星并于1999年10月投入运行，亚洲星于2000年3月22日发射，可以覆盖亚洲、近东、非洲、拉丁美洲和加勒比地区约45亿听众。World Space系统工作于L波段（1467－1492MHz），音频数据用专门为World Space系统开发的MPEG2.5，LAYER3标准，上行线路以频分复用多址（FDM），下行线路用时分复用（TDM），每颗卫星发射三个波束，即三个TDM信道，每个TDM信道传输比特率为3.6Mb/S，包含192个单声广播信道，或96个立体声广播信道，或48个立体声音乐广播信道，或32个准CD音质的广播信道，或24个CD音质的广播信道，或上述各信道的适当组合。World Space系统采用QPSK调制方式，可以获得很高的频谱利用率，即使在很弱的接收信号条件下，也能保证很低的比特差错率。世广卫星数字音频与多媒体广播系统开创了数字广播的新纪元，它可以提供音频广播、电子化报刊杂志广播、互联网信息广播、音像制品发行、远程教育、金融证券实时行情等服务。中央人民广播电台从１９９７年即开始对世广公司数字卫星直播技术进行了追踪研究，中央台和国际台也作正在进行卫星广播业务试播工作，2001年，中国通信广播卫星公司已开始运营世广数字多媒体广播系统。

（4）网上广播（Web-casting）：

通过互联网提供音频和视频业务，称为网上广播。互联网的飞速发展，为开办网上广播（Web-casting）提供了可能，据不完全统计，目前全国大约有2000多家广播电台，100多家电视台开通了网上广播，通过互联网提供音频和视频业务，极大地拓展了广播的空间，但网上广播目前音质差、噪声大、经常中断等缺点使习惯于FM音质的听众难以接受，同时，网上广播从可靠性、移动性、复杂性都无法与普通广播方式相比，而且网上广播是目前为止最昂贵的收听方式。但大家都已看到，互联网技术的迅猛发展和宽带网的日渐普及并走入千家万户，以及网上广播所蕴藏着的巨大商机，这也是大家纷纷开设网上广播的动力所在。

二、电视传输及覆盖技术

1、卫星电视技术

卫星广播电视系统，是在地球赤道上空35800公里处的静止卫星上，装载转发器和天线系统，把来自地面卫星上行站的广播电视信号转发回地面，直接进行大面积广播电视覆盖的一种新技术。一颗卫星能覆盖地球三分之一的面积，覆盖区内的用户能直接收看卫星转发的广播电视节目。我国卫星广播电视的发展目前主要呈现以下几个特点：一是应用领域从电视扩大到声音广播、数据广播及多功能开发业务；二是卫星应用频段从C波段发展到Ku波段，Ka波段的技术也在逐渐成熟；三是传送技术从模拟发展到数字和数字压缩技术，模拟传送技术已基本淘汰，我国在2003年将停止全部模拟卫星节目的播出，目前我国绝大多数的节目都以数字方式传播；四是从目前主要以节目传送为主向卫星直播（DTH）或直播卫星（DBS）方向发展。

根据我国现行的卫星电视管理政策，用户直接接收卫星电视节目受到严格限制，卫星电视的主要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。目前，我省的5套广播节目（人民台4套，信息台1套）和河南电视台第1套电视节目一起，通过亚洲2号卫星实现卫星传输，可覆盖世界约三分之一的地域和50％的人口，河南电视台节目还通过鑫诺一号卫星实现了卫星直播（DTH），通过卫星传输，全省各中波、调频转播台、电视转播台的信号源问题得到了有效解决，这为实现省台广播电视节目的全省覆盖创造了很好的条件。

2、微波中继技术

微波是指波长为1米至1毫米（频率为300兆赫至300吉赫）范围内的电磁波。微波波段具有频带宽，通讯的容量大，传输质量高，抗干扰性强等技术优点，非常适用于远距离通信。由于微波是直线传输，在远距离通信时一般采用微波中继技术，即在每隔50－60公里设置一个微波中继站收转微波信号。在省广播电视信号上星和全省骨干光纤网建设完成之前，省广播电视节目主要依靠我省自建的1.4吉赫和8吉赫频段的专用微波中继网络向全省各地传输省广播电视节目信号（由省广电中心将信号送至102台，102台向洛阳、三门峡、平顶山、焦作、新乡传送并经平顶山、新乡微波站转送到全省其它省辖市）。

目前，传统的微波技术也在不断的发展，数字微波技术（SDH）、多路微波技术（MMDS）、宽带微波技术（AML）已经成熟并已进入市场。总的来说，微波将作为广播电视传输的一种补充手段而继续发挥它的作用。

3、无线发射技术

无线发射技术是指使用电视发射机将电视信号发射出去的全过程。无线发射使用的波段有两个：米波波段（48.5-223兆赫）共12个频道（第1－12频道）；分米波波段（470－959兆赫）共56个频道（第13－68频道），其中第13－48共36个频道为电视专用频道，第49－68共20个频道为与其它业务共用频道。每个频道带宽为8兆赫。发射机的功率等级根据覆盖的需要分为1、3、5、10瓦、百瓦或千瓦发射机，米波的最高功率等级为10千瓦，分米波的最高功率等级为30千瓦。电视发射频段的传输特性与调频广播相似，主要也是以视距传播和直线传播为主，但由于电视图像为调幅调制，抗噪声和干扰能力较低，一般情况下电视图像的发射功率比电视伴音的发射功率高10倍左右，才能做到电视图像和电视伴音的覆盖范围大致相当。

随着电视事业的发展，电视发射技术也在不断的发展，传统的电子管电视发射机，已逐渐被速调管发射机、IOT（感应输出管）发射机和全固态发射机所替代；同时，计算机技术在新一代的电视发射机中也得到了充分的应用，可以对发射机的状态进行自动监视、监听、信号记录和数据处理。随着电视发射机可靠性和稳定性的不断提高，最终将可实现以遥控、遥信、遥测和遥调等“四遥”功能为标志的自动化系统。

我省是一个农业大省，农村人口较多，加之地形复杂，有线电视在广大农村尚未普及，无线

发射仍然是目前解决全省电视覆盖最直接、最经济、最有效的手段。目前，我省所有的市、县（市）都建有电视发射台、差转台，部分山区乡镇也建设了乡镇转播台，转播中央、省或当地的电视节目供广大群众收看。全省共有20个省市级转播台和54个县级转播台担负着转播河南电视台第一套节目的任务。

4、有线电视技术

有线电视技术作为当前最新的广播电视技术，发展速度非常快，它具有其它传统传输技术所不能比拟的优点：一是不占用空间频谱资源，二是信号的传输质量高，三是传输容量大，四是可以提供各种多功能服务，现已可以实现交互式服务，五是易于实现广播电视共缆传输等。有线电视技术已成为当前广播电视技术的一个主要发展方向。

（1）传统的有线电视网络，以传输模拟电视信号为主，经过十多年的发展，在技术上已比较成熟。有线电视系统从最早期的共用天线系统开始，经过了300兆、450兆、550兆、750兆系统几个升级阶段，传送电视节目从十几套增加到三四十套，系统网络也从传统的同轴电缆网改造为光纤电缆混合网（HFC）。而现在的光缆电缆混合网（HFC）经过光纤干线与分支线（FTF）、光纤到路边（FTTC）、光纤到楼（FTTB）等几个建设阶段、将最终实现光缆到家（FTTH）全光缆网。

（2）随着技术的不断进步和业务发展的需要，传统的有线电视网络正在向有线电视宽带综合服务网发展，有线电视宽带综合服务网可以提供包括模拟电视、数字电视、语音和数据等数字信号在内的单向广播或双向通信服务。有线电视宽带综合服务网主要有以下几个特点：一是模拟信号和数字信号并存，兼顾现在模拟电视和未来数字化的需要；二是频分复用与时分复用并存，模拟信号采用频分复用方式，数字信号采用时分复用方式；三是光缆与电缆并存，多数采用光缆电缆混合网（HFC），兼顾经济和发展的需要；四是信号分配与信号交换并存，电视广播是一个单向的分配系统，而通信则是双向信号交换的过程。

CATV

为了适当技术和市场的需要，将传统的有线电视网改造为有线电视宽带综合服务网，是广播电视工作者目前所面临的重要任务。我省已建成了覆盖全省18个省辖市的双环路光缆干线网，18个省辖市到县的光缆干线网也已建成开通。截止2002年底，全省有79个县，840个乡镇、5058个行政村实现了光纤覆盖，有线电视终端用户420万户，铺设光缆总长度22514公里，网络总资产达20多个亿，全省各县级以上有线电视网都将系统升级到750兆赫，部分有线电视网已将有线电视系统升级到860兆系统，一些大的分配网如郑州正在进行HFC 网的双向化改造，开展了语音、数据、数字电视等多功能业务。

（本文发表于《卫星通信广播电视》2004年第3、4期）