数字电视信号传输中关键技术优化研究

引言：

4K 超高清电视技术快速发展对数字电视信号传输提出新挑战。4K节目码率有了大幅提升，如 4Ktest-abp、Gewu-28M 和 Gewu-23M 节目码率分别达到 43.19Mbps、28Mbps 和 23Mbps。背景流量测试显示，不同码率 4K 节目对可用带宽敏感度存在差异，网络拥塞会直接影响高码率节目传输质量。系统时延容忍度是有限的，调制参数配置对传输可靠性产生影响，需要通过关键技术优化，建立适应动态网络环境的 4K超高清节目传输技术体系。

1 数字电视信号传输关键技术瓶颈分析

1.1 传统传输方式性能局限性

传统数字电视信号传输系统在面对 4K 超高清内容时暴露出显著性能瓶颈 [1]。背景流量测试数据表明，4Ktest-abp 节目在 50Mbps 背景流量环境下可实现正常播放，当背景流量增加到 60Mbps 时会出现马赛克现象，表明该节目至少需要 40Mbps 的可用带宽保证播放质量。传统系统由于缺乏动态带宽管理机制，无法依据网络负载变化来调整资源分配，DVB -C 传输方式在处理高码率信号的时候，对调制误差率和系统线性度提出了严格要求[2]。

1.2 4K 超高清信号传输技术挑战

4K 超高清信号因高码率特性给传输系统提出严峻挑战。背景流量测试显示，不同 4K 节目对网络资源需求差异显著，高码率节目对可用带宽的要求更高。当网络出现拥塞情况时，高码率节目首先出现播放异常，时延测试表明 4K 节目存在一定的时延容忍范围，但超出限值会严重影响用户体验。丢包率测试发现，当丢包率超过 0.001% 时，所有 4K节目出现播放异常，表明4K 信号对网络质量的要求极为严格[3]。

2 关键技术优化策略设计与实现

2.1 带宽资源动态优化技术

带宽资源动态优化技术基于背景流量测试结果，建立智能带宽预留机制。根据测试数据，不同码率 4K 节目的带宽需求差异明显：码率 为 3.19Mbps 的 4Ktest-abp 节 目 需 预 留 至 少 40Mbps 可 用 带 宽， 码率 28Mbps 的 Gewu-28M 节目需要 25Mbps 可用带宽，码率 23Mbps 的Gewu-23M 节目需要 20Mbps 可用带宽。优化策略采用动态带宽调度算法，该算法会实时监测网络负载状况，当检测到背景流量增加时自动为4K 节目预留更多带宽资源。优化后的带宽分配公式为：

其中 B_opt 为优化后带宽， ΔB_base 为基础带宽需求，Q 为质量要求参数，N 为网络状况参数。

2.2 网络时延控制优化技术

网络时延控制优化技术设计分级时延管理策略。对于直播节目将时延目标设定在 5000ms 以内，确保实时性要求，点播节目可延放宽至6000ms ，提供更大缓存空间。在协议层面采用优化的数据包传输机制，减少不必要的协议开销，缓存策略根据不同码率节目特点，为高码率节目分配更大缓存容量，为低码率节目优化缓存利用效率，路由优化借助实时链路质量监测，选择时延和丢包率最优的传输路径，确保端到端时延控制在目标范围内。

2.3 信号调制参数优化技术

信号调制参数优化技术基于实测调制误差率要求，建立自适应调制选择机制的。根据测试结果，256QAM 调制要求调制误差率达到29.8dB以上，64QAM 调制要求达到 25.9dB 以上。其优化策略通过实时信道质量评估，当信道条件良好且调制误差率超过 29.8dB 时选择 256QAM 以提高频谱效率，当信道条件较差时则切换至64QAM 来保证传输可靠性。电平控制基于实测的 36.9-81.5dBμV 范围，建立自适应电平调整机制的，前向纠错编码优化，确保误码率控制在 1×10^-4 以内，结合重传机制将丢包率控制在 0.001% 以内。

3 优化技术验证与性能评估

3.1 优化前后性能对比测试

基于背景流量测试数据验证优化技术有效性。带宽管理测试显示优化前 4Ktest-abp 节目在 60Mbps 背景流量下出现马赛克，优化后通过智能带宽预留机制在相同网络条件预留足够可用带宽保证播放质量。Gewu-28M 节目优化前在 75Mbps 背景流量下播放异常，优化后系统根据其码率特性动态调整带宽分配，使播放稳定性显著提升。时延控制测试表明优化后系统将端到端时延稳定控制在 5000ms 以内满足 4K 直播实时性要求。

3.2 系统综合性能评估

系统综合性能评估从技术指标和应用效果两个维度进行全面分析。在技术指标方面，优化后的智能带宽预留机制有效解决网络拥塞时播放质量问题，分级时延管理策略确保不同类型节目传输要求。调制参数优化让256QAM 和 64QAM 模式下调制误差率均达技术指标要求，自适应调制选择机制提高系统在不同信道条件下传输可靠性。在应用效果方面，优化技术为4K 超高清电视在复杂网络环境下稳定传输提供有效保障。

4 结语

数字电视信号传输关键技术优化研究通过背景流量测试数据分析，构建适应网络负载变化的传输技术体系。确立不同码率 4K 节目的带宽预留标准，实现了 5000ms 以内精确时延控制目标，对调制参数配置进行优化以满足技术指标方面的要求。智能带宽预留机制有效解决网络拥塞时播放质量下降问题，自适应调制参数选择充分确保不同信道条件下的传输可靠性，为4K 超高清电视稳定传输给予技术保障。

参考文献

1. 刘琛良 . 抗干扰技术在数字化电视广播信号传输中的应用 [J].中国宽带 ,2025,21(07):82-84.

2. 巨志博 . 地面数字电视传输技术在广播电视中的应用 [J]. 电视技术 ,2025,49(05):113-115.

3. 张雷 , 孙乐野 , 陈际芝 . 数字电视信号传输过程中通信干扰的识别与抑制方法研究 [J]. 西部广播电视 ,2025,46(07):193-196.

4. 案例来源：https://mp.weixin.qq.com/s/MWtuOUuVzq_AIAfhaDPg3Q