陸衛(wèi)強(qiáng)，張 宇，李 彬，趙 春

（上海廣播電視衛(wèi)星地球站，上海 201114）

淺析上海紀(jì)實(shí)高清頻道上星建設(shè)

陸衛(wèi)強(qiáng)，張 宇，李 彬，趙 春

（上海廣播電視衛(wèi)星地球站，上海 201114）

上海廣播電視臺(tái)為積極響應(yīng)國(guó)家廣電總局關(guān)于推廣國(guó)產(chǎn)化AVS+編碼技術(shù)的應(yīng)用，并鼓勵(lì)紀(jì)錄片專業(yè)頻道的成長(zhǎng)，在保證電視節(jié)目技術(shù)要求的前提下，提高衛(wèi)星帶寬利用率，推進(jìn)專業(yè)化頻道高清節(jié)目的上行。

AVS+；紀(jì)實(shí)頻道；衛(wèi)星傳輸

1 引言

近年來，隨著我國(guó)高清電視的蓬勃發(fā)展，上星頻道數(shù)量逐步增多，無論是衛(wèi)星資源，還是傳輸帶寬日趨緊張，在這種形勢(shì)下，AVS+技術(shù)應(yīng)用而生。AVS+是我國(guó)自主創(chuàng)新的視頻編碼技術(shù)，具有更高的編碼效率，與同類國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC編碼效率相當(dāng)，用AVS+標(biāo)準(zhǔn)作為廣播電視的視頻編碼，可解決廣播電視行業(yè)面臨的頻道資源問題。同時(shí)，廣電總局為積極推廣AVS+技術(shù)的應(yīng)用，更是接連出臺(tái)相關(guān)政策和舉措，在全國(guó)范圍內(nèi)大力扶植國(guó)產(chǎn)紀(jì)錄片創(chuàng)作，鼓勵(lì)紀(jì)錄片專業(yè)頻道的成長(zhǎng)。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)分為播控系統(tǒng)、前端系統(tǒng)、光纜引接系統(tǒng)和上行系統(tǒng)（衛(wèi)星地球站）。播控及前端系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)上海紀(jì)實(shí)頻道高清節(jié)目進(jìn)行編碼，同時(shí)對(duì)ASI流進(jìn)行加密，加密采用艾迪德加密系統(tǒng)，將加密的ASI信號(hào)經(jīng)過主、備路兩條專用光纜輸出至上行系統(tǒng)，同時(shí)通過專用光纜將未加密ASI信號(hào)作為備2信號(hào)傳輸至上行系統(tǒng)。上行系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)ASI信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并上行發(fā)射至“中星6A”專用衛(wèi)星。上海紀(jì)實(shí)頻道高清節(jié)目采用AVS PLUS編碼方式，總碼率為13.242941Mb/s。地球站上行調(diào)制采用DVB-S標(biāo)準(zhǔn)，QPSK調(diào)制方式，滾降系數(shù)為20%。

2.1 播控系統(tǒng)

上海紀(jì)實(shí)頻道為C模塊的第2個(gè)頻道，其他兩個(gè)頻道為新聞綜合和ICS。紀(jì)實(shí)和新聞綜合已經(jīng)是高標(biāo)清同播頻道，ICS很有可能升級(jí)為高標(biāo)清同播頻道。上海紀(jì)實(shí)頻道已經(jīng)按高清立體聲雙聲道的制作規(guī)范送播播出節(jié)目帶，沒有常規(guī)的直播需求。播出系統(tǒng)的高清通路對(duì)聲道透?jìng)?，不做處理，且不具?.1環(huán)繞聲播出的能力；播出系統(tǒng)的下變換環(huán)節(jié)，在做視頻高標(biāo)清轉(zhuǎn)換的同時(shí)對(duì)聲道做下混處理（L=1+2，R=1+2）。

2.2 前端系統(tǒng)

上海紀(jì)實(shí)頻道高清采用AVS PLUS的編碼方式，其視頻碼率為12Mb/s，音頻碼率為384kb/s，前端系統(tǒng)編碼器實(shí)現(xiàn)1︰1備份，同時(shí)具備獨(dú)立系統(tǒng)的備2編碼器。同時(shí)復(fù)用器對(duì)上海紀(jì)實(shí)頻道高清SPTS進(jìn)行復(fù)用，復(fù)用器實(shí)現(xiàn)1︰1熱備份，同時(shí)具備獨(dú)立系統(tǒng)的備2復(fù)用器。在主備路由的基礎(chǔ)上，開通備2不加密傳輸路由，提供因加密系統(tǒng)故障等原因引起主備路同時(shí)故障的應(yīng)急切換手段。主、備、備2傳輸路由獨(dú)立，分柜分電源，無單節(jié)點(diǎn)故障源?？紤]到節(jié)目衛(wèi)星傳輸?shù)陌踩裕到y(tǒng)采用加擾技術(shù)，對(duì)紀(jì)實(shí)高清頻道進(jìn)行加擾。主備復(fù)用器均配備加擾卡，與加密系統(tǒng)相連。前端系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)監(jiān)看主備基帶、主備編碼輸出、主備復(fù)用器輸出及開路接收信號(hào)。

2.3 引接系統(tǒng)

引接系統(tǒng)考慮到上星傳輸?shù)陌踩コ鲂枰瑪M采用三路由的引接方案，將前端系統(tǒng)給出三路獨(dú)立的TS信號(hào)，經(jīng)ASI光端機(jī)由三個(gè)不同路由的光纜輸送至衛(wèi)星地球站上行，光端機(jī)均采用獨(dú)立分框，互不影響。

2.4 上行系統(tǒng)

上行系統(tǒng)主要分為5個(gè)部分：ASI中頻系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)增益系統(tǒng)及應(yīng)急備份系統(tǒng)，播出系統(tǒng)按照上星公益節(jié)目播出級(jí)別進(jìn)行配置。整個(gè)上行系統(tǒng)具備主播、應(yīng)急1、應(yīng)急2三條系統(tǒng)鏈路。

2.4.1 技術(shù)框架

2.4.2 ASI中頻系統(tǒng)

中頻系統(tǒng)主要包括ASI光收板卡、ASI 2選1倒換開關(guān)、調(diào)制器及中頻調(diào)度應(yīng)急控制系統(tǒng)等設(shè)備。中頻系統(tǒng)是上行系統(tǒng)的中樞，有著至關(guān)重要的作用，我們采用TS流的傳輸方式，它不僅克服了中頻傳輸不穩(wěn)定、容易發(fā)生包絡(luò)變形、電平損耗太大、對(duì)后級(jí)影響過大、電平控制不穩(wěn)定等諸多弊端，同時(shí)也解決了復(fù)用ASI流中的單個(gè)節(jié)目故障自動(dòng)倒換的問題。

中頻系統(tǒng)ASI信號(hào)配備主路（加密）、備路（加密）、備2（清流）三路路由，對(duì)應(yīng)光端機(jī)板卡實(shí)現(xiàn)分框安裝，相互獨(dú)立。在信號(hào)源處設(shè)置ASI 2選1切換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)碼流層故障及光纜中斷的自動(dòng)切換功能。主、備路調(diào)制器均有兩路ASI IN接口，INPUT1接口為加密信號(hào)，INPUT2接口為清流信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)加擾信源故障時(shí)，用清流信號(hào)進(jìn)行應(yīng)急播出，也解決了信源故障和地球站應(yīng)急系統(tǒng)故障產(chǎn)生的交叉問題。中頻調(diào)制采用DVB-S標(biāo)準(zhǔn)的QPSK調(diào)制方式,調(diào)制器為1︰1自動(dòng)倒換模式。

中頻系統(tǒng)中最主要的環(huán)節(jié)中頻調(diào)度應(yīng)急控制系統(tǒng)采用自主研發(fā)的機(jī)械倒換開關(guān)，它具備穩(wěn)定可靠的、插入損耗低、頻率響應(yīng)快，并有斷電保持功能，該中頻控制單元為地球站播出系統(tǒng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)配置。

中頻調(diào)度應(yīng)急控制系統(tǒng)不僅具備主、備、備2三條完全獨(dú)立的信源，主路信源和備路信源實(shí)現(xiàn)同密，主備切換不再產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間黑畫面現(xiàn)象，能實(shí)現(xiàn)光纜中斷應(yīng)急功能，同時(shí)也具備對(duì)前級(jí)的信源補(bǔ)臺(tái)能力。系統(tǒng)配備三條獨(dú)立射頻播出系統(tǒng)（主播、應(yīng)1、應(yīng)2），對(duì)應(yīng)的開關(guān)按鈕就是復(fù)位開關(guān)，應(yīng)1開關(guān)，應(yīng)2開關(guān)，復(fù)位開關(guān)對(duì)應(yīng)主播系統(tǒng)，當(dāng)主播出現(xiàn)問題，切應(yīng)1，應(yīng)1不行切應(yīng)2，系統(tǒng)簡(jiǎn)捷，核心倒換設(shè)備可靠性高，應(yīng)急思路明確，操作簡(jiǎn)單，系統(tǒng)狀態(tài)清晰。同時(shí)系統(tǒng)還減少了監(jiān)看環(huán)節(jié)，降低值班人員的監(jiān)看壓力，增加頻譜畫面和高功放自環(huán)畫面，故障顯示凸顯，加快應(yīng)急速度。

紀(jì)實(shí)高清節(jié)目采用AVS PLUS編碼，DVB-S調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)，衛(wèi)星帶寬為12M，中頻滾降系統(tǒng)為20%，符號(hào)率9.58Ms/s，總碼率為13.242941Mb/s。

2.4.3 射頻系統(tǒng)

射頻系統(tǒng)主要包括上變頻、高功放及天線系統(tǒng)。紀(jì)實(shí)高清整個(gè)射頻系統(tǒng)由3個(gè)射頻鏈路與天線搭配而成，分別對(duì)應(yīng)主播、應(yīng)1、應(yīng)2三條播出鏈路，獨(dú)一系統(tǒng)，獨(dú)一天線，增加系統(tǒng)安全性和應(yīng)急有效性。目前，系統(tǒng)主用播出高功放為2,250W寬帶行波管1+1配置。特別要指出，目前系統(tǒng)播出的標(biāo)定功率基本都是大功率輸出，對(duì)于射頻系統(tǒng)之間頻繁切換，不適合窄帶的速調(diào)管高功放，我們采用寬帶的行波管就非常適合，通常射頻應(yīng)急切換都是通過相應(yīng)的中頻系統(tǒng)中頻層面進(jìn)行切換，基本可達(dá)到無縫切割。紀(jì)實(shí)高清主用9米天線（具備自動(dòng)伺服功能的大型天線），發(fā)水平極化，上變頻均為1︰1自動(dòng)倒換配置，并配備總局標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)增益抗干擾系統(tǒng)。

此外，在紀(jì)實(shí)高清射頻系統(tǒng)中，我們第一次使用自主研發(fā)的地球站載波自動(dòng)監(jiān)測(cè)切換系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過載波自動(dòng)監(jiān)測(cè)切換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)安全播出應(yīng)急智能化監(jiān)測(cè)、自動(dòng)化應(yīng)急，根本上解決因總局62號(hào)令中關(guān)于載波跌落時(shí)長(zhǎng)不得超過3秒的規(guī)定,從而降低由于上星載波數(shù)量過多，導(dǎo)致值班人員應(yīng)急處置能力下降的風(fēng)險(xiǎn)。此外，通過該技術(shù)防范，規(guī)避了人防導(dǎo)致的應(yīng)急處置時(shí)間不一致性等缺陷。

該系統(tǒng)通過監(jiān)看播出節(jié)目中，包括播出載波、本地載波和異地載波情況，并根據(jù)獲取的頻譜儀電平數(shù)據(jù)分析載波跌落情況，并配合本地與異地接收機(jī)的信號(hào)情況，進(jìn)行相關(guān)的應(yīng)急操作；系統(tǒng)要求1秒內(nèi)準(zhǔn)確、可靠判斷出載波跌落；2秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)應(yīng)急倒換；對(duì)發(fā)生倒換和出現(xiàn)異常的情況，具有聲光報(bào)警與提示，告知值班人員最新情況；可識(shí)別載波非法干擾情況，可實(shí)時(shí)監(jiān)看頻譜儀電平，具有良好的抗干擾性。

系統(tǒng)借鑒了總局災(zāi)備系統(tǒng)的載波判斷方式，以載波中心頻點(diǎn)、左肩頻點(diǎn)及右肩頻點(diǎn)，三點(diǎn)作為判斷依據(jù)，在可調(diào)節(jié)的電平上下限內(nèi)綜合判斷載波的情況。結(jié)合本地、異地接收機(jī)信號(hào)的輔助判別，提高準(zhǔn)確率，此功能總稱為載波識(shí)別模塊。

2.4.4 應(yīng)急備份系統(tǒng)

應(yīng)急備份系統(tǒng)同樣配備具備自動(dòng)伺服功能的9米大型天線。配備應(yīng)急高功放為700W寬帶行波管1︰1配置，上變頻為1︰1配置，均具備自動(dòng)倒換功能。應(yīng)急備份系統(tǒng)具備系統(tǒng)級(jí)備份功能，在上行播出系統(tǒng)出現(xiàn)問題不能恢復(fù)時(shí)，地球站通過手動(dòng)“一鍵制”切換到應(yīng)急系統(tǒng)。

應(yīng)急系統(tǒng)獨(dú)立于主播出系統(tǒng)，設(shè)計(jì)目標(biāo)主要是地球站主播出系統(tǒng)故障造成節(jié)目停播時(shí)，可快速恢復(fù)節(jié)目播出。應(yīng)急1鏈路設(shè)計(jì)目標(biāo)是主要防范地球站自身上行系統(tǒng)故障，應(yīng)急2鏈路設(shè)計(jì)目標(biāo)是主要防范信源故障。

2.4.5 監(jiān)看系統(tǒng)

監(jiān)看系統(tǒng)采用多節(jié)點(diǎn)監(jiān)看，監(jiān)看點(diǎn)總計(jì)有11個(gè)，依次為TS主、TS備、TS備2、TS 2選1、調(diào)制2選1、調(diào)制器備、應(yīng)急調(diào)制器1、應(yīng)急調(diào)制器2、高功放自環(huán)、9米天線接收、3米異地接收輔助監(jiān)看，能有效監(jiān)看上行鏈路中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，便于值班人員判斷，減少差錯(cuò)率。監(jiān)看系統(tǒng)同時(shí)具備頻譜監(jiān)測(cè)功能，能做到圖像載波一目了然。監(jiān)看系統(tǒng)同時(shí)能夠進(jìn)行聲光、文字以及語(yǔ)音報(bào)警，具備黑屏、靜幀、無聲、彩條、臺(tái)標(biāo)丟失等5種圖像層的聲光報(bào)警提示，同時(shí)還具備載波失鎖、碼流中斷等報(bào)警功能，能第一時(shí)間進(jìn)行報(bào)警提示。

2.4.6 自動(dòng)增益系統(tǒng)

自動(dòng)增益系統(tǒng)配備總局標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)增益抗干擾系統(tǒng)。該系統(tǒng)由工控機(jī)、接收機(jī)、串口服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、測(cè)試轉(zhuǎn)發(fā)器、KVM切換器、終端顯示計(jì)算機(jī)構(gòu)成，主要是通過站內(nèi)大小天線自收信號(hào)、異地信噪比和高功放自環(huán)的載噪比與預(yù)設(shè)定上下門限電平的比對(duì)，對(duì)高功放進(jìn)行增加或降低上行功率的操作。本系統(tǒng)可抗雨衰、雪衰及惡意干擾，也可實(shí)時(shí)根據(jù)各種接收條件自動(dòng)控制高功放輸出功率，可實(shí)時(shí)記錄狀態(tài)發(fā)生質(zhì)變時(shí)的主要參數(shù)，并整點(diǎn)記錄高功放的主要參數(shù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著項(xiàng)目的完成，上海紀(jì)實(shí)頻道是上海第一個(gè)采用AVS PLUS技術(shù)來實(shí)現(xiàn)節(jié)目高清化的專業(yè)頻道。新技術(shù)的率先使用，在保證高清畫面質(zhì)量的前提下，大大降低了衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的使用帶寬，降低了項(xiàng)目投入及運(yùn)營(yíng)成本，在國(guó)內(nèi)，也是率先采用該技術(shù)的先鋒者之一。

Star on the Construction of Shanghai Documentary Channel HD

Lu Weiqiang, Zhang Yu, Li Bin, Zhao Chun
(Shanghai radio and television satellite earth station, Shanghai, 201114)

Shanghai radio and TV station for positive response to the state administration of radio, film and television about promoting localization of AVS + coding technology application, and encourage the growth of documentary TV channel, on the premise of guarantee TV technology requirements, improve satellite bandwidth utilization, promote the specialization channel high-definition programming upward.

AVS+; Documentary channel; Satellite transmission

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2015.06.007

TN94文獻(xiàn)標(biāo)示碼：B

1672-7274（2015）06-0046-04