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隨著5G、人工智能等新技術快速發展，超高清視頻產業迎來爆發期，用戶對高質量視聽體驗需求激增。但傳統地面廣播傳輸技術存在瓶頸，難以滿足超高清視頻傳輸要求。本文基于越秀山發射臺構建的無線增強廣播技術 4K 超高清數字電視地面廣播傳輸系統，介紹其工作原理，通過發射端連通性、定點及移動接收等測試，分析覆蓋情況與問題，并提出優化措施。該研究驗證了超高清視頻地面廣播應用可行性，為廣電行業開展類似項目建設部署提供借鑒，推動超高清視頻在地面廣播傳輸領域的發展。

本文作者：

鄭宇堃 1 ，卞鑫 2 ，梁芳域 1 ，李銀瑩 2

廣東省廣播電視技術中心1、中國科學院上海高等研究院2

第一作者簡介：

鄭宇堃（1997—），女,廣東省廣播電視技術中心越秀山電視調頻發射臺，碩士。主要從事數字電視和調頻廣播無線傳輸與覆蓋領域的技術管理及其研究工作，曾參與國家重點研發項目“智能媒體融合網絡試驗與示范”課題一“系統架構與協同覆蓋技術研究及試驗驗證”。

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引言

在國家廣電總局主導下，基于無線增強廣播激勵器和接收機構建了4K超高清數字電視地面廣播傳輸系統。該系統在廣東省越秀山電視調頻發射臺成功部署，并通過信號覆蓋測試驗證了超高清視頻傳輸的可行性。

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系統工作原理

本次實踐的核心是驗證廣播增強技術的原型樣機，包括發射端和接收端設備。系統原理圖1展示無線增強廣播系統的工作流程，涵蓋五個模塊：輸入處理、編碼與調制、物理層信令編碼與調制、成幀和OFDM、符號生成。不同業務信道（TCH）承載不同網絡層協議數據流，各自獨立處理和編碼調制。輸入處理模塊作為物理層與網絡層接口，處理輸入數據并封裝為基帶幀，支持MPEG傳輸流、互聯網協議數據流等多種格式。廣播信道基帶信號生成原理見原文圖2。

圖1 基于增強廣播技術的超高清數字電視地面廣播傳輸系統

為滿足不同業務服務質量差異化，無線廣播傳輸幀結構設計為通過多個TCH傳輸不同QoS需求的業務。業務或組件可映射至一個或多個TCH，每個TCH根據承載業務的QoS需求獨立選擇編碼、星座映射、時間交織、多天線編碼方式。通過動態調整調制器配置參數，實現多通道動態分配傳輸，接收端可接收不同視頻碼流。

NO.2

現場測試

2.1驗證設計目標

為驗證4K超高清視頻通過無線增強廣播傳輸的可行性，進行了以下測試：發射端連通性測試、定點接收信號質量測試和移動接收信號質量測試。

2.2測試方法

1、發射端連通性測試，配置無線增強廣播激勵器頻率和功率，接入地面數字電視發射機，觀察發射功率和頻譜。

2、定點接收測試，在避免干擾的地點進行，記錄信號電平、誤碼率和圖像接收狀態。

3、移動接收測試，設置調制器傳輸模式和參數，測試車輛以30公里/小時速度行進，記錄信號電平。

2.3測試結果

1、發射端連通性測試顯示，4K超高清視頻源通過激勵器和發射機傳輸后，接收機成功解碼并播放原始視頻。測試結果包括發射信號帶寬8MHz，帶肩比約-31dB，鄰信道泄漏比約36dBc，發射功率217W。

2、定點接收測試表明，在1024QAM調制下，遠距離位置的誤塊率高達90%，解碼失敗。信號帶肩比大于-28dB，帶外干擾和噪聲水平高。

定點接收地理位置分布圖

接收位置的無線傳播環境

位置3和6誤塊率超40%，畫面部分顯示，受視距路徑不明顯和環境干擾影響。位置4和7誤塊率低，能解碼4K視頻，畫面顯示良好。位置7信號電平低至-60dB，帶肩比約-34dB，畫面流暢。位置8雖有視距路徑，但畫面無法顯示，周圍電磁輻射復雜。256QAM調制下，位置1和2誤塊率仍高。16QAM調制下，接收機可正常解碼播放視頻。

3、移動性測試顯示，靠近發射臺時接收信號平均功率大于-50dBm，遠離時可小于-80dBm。16QAM和256QAM調制下，信號平均功率分別不低于-80dBm和-70dBm。移動接收時信號功率變化快，顯示多徑衰落影響。

2.4鏈路預算分析

Hata模型是廣泛使用的路徑損耗模型，適用于城市、郊區和開闊地等多種環境。下圖展示了基于Hata模型和實際測試數據得出的距離與接收信號功率的關系。圖中顯示，選定的8個測試點的信號功率與郊區環境下的Hata模型曲線相吻合。

定點接收的距離-接收信號功率示意圖

NO.3

問題分析及優化措施

在測試中，我們驗證了使用1024QAM調制在8MHz帶寬內傳輸4K超高清電視節目的可行性，但覆蓋范圍有限至約1.2千米，并存在技術問題。影響因素包括：發射功率和功放頻譜，發射功率大時頻譜可能惡化；傳播環境復雜，天線高度不足導致多徑效應和符號間干擾；電磁環境污染導致信噪比下降；接收天線匹配不佳影響接收質量。

優化措施:

1. 改善發射機頻譜特性。在發射功率較大時，適當降低功率以提升信號頻譜特性。

2. 確保適宜接收條件。1024QAM調制要求高信噪比和帶肩比，建議將天線置于高處以增強接收效果和擴大覆蓋范圍。

3. 調整無線廣播系統參數和接收算法。測試更多配置參數，并優化接收機的信道估計算法以提高跟蹤能力。

4. 改進接收天線特性。優化天線匹配，減少對接收信噪比的負面影響。

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結束語

超高清視頻在數字電視地面廣播傳輸覆蓋的應用實例不多。因此，我們利用構建基于無線增強廣播技術的4K超高清數字電視地面廣播傳輸系統和一系列測試工作，驗證了其應用的可行性，為廣電發射臺站開展類似項目提供了借鑒，并積累了經驗。

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參考文獻

[1] HATA M. Empirical formula for propagation loss in land mobile radio services[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 1980, 29(3): 317-325.

[2] AHMAD I, KALEEM Z, CHANG K. Block error rate and UE throughput performance evaluation using LLS and SLS in 3GPP LTE downlink"[EB/OL]. 2018: arXiv: 1810.01162. https://arxiv.org/abs/1810.01162.pdf".

[3] 楊知行. 地面數字電視傳輸標準研究與產業化進展[J]. 電視技術, 2014, 38(22): 16-17.

[4] 國家質量監督檢驗檢疫總局, 中國國家標準化管理委員會. 數字電視地面廣播傳輸系統幀結構、信道編碼和調制: GB 20600—2006[S]. 北京: 中國標準出版社, 2007.

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