肖洪波

結合案例分析數(shù)字電視系統(tǒng)無線發(fā)射方案

肖洪波

（柳州市鹿寨縣黃冕鎮(zhèn)文化體育和廣播電視站 廣西柳州 545618）

在本文中，筆者主要結合案例對數(shù)字化電視無線發(fā)射系統(tǒng)技術進行分析，期望能對促進電視傳播事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到一點作用。

數(shù)字電視；無線發(fā)射；系統(tǒng)

引言

在現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的背景下，電視媒體事業(yè)不斷進步，很多城市開始使用光纖或者同軸電纜技術來對有線電視的信號進行傳播。在一些較為偏遠的地區(qū)，要想進行規(guī)模較大的線纜鋪設工作，存在一定的難度。數(shù)字電視所具有的無線發(fā)射系統(tǒng)技術能夠從根本上實現(xiàn)這一問題的解決，通過利用多路微波分配系統(tǒng)，在無線方式的影響下來把更多的電視信號傳遞到用戶家中，給他們提供節(jié)目較多、價格實惠的電視信號。

1 系統(tǒng)總體技術要求

1.1 地理環(huán)境概述

某縣全縣轄2鎮(zhèn)12鄉(xiāng)，92個村委會1010個村民小組。

1.2 系統(tǒng)概述

該縣廣電擬建設一套“國-T無線數(shù)字電視系統(tǒng)”，該系統(tǒng)由縣廣電前端系統(tǒng)及各發(fā)射站點組成。本項目根據(jù)全縣人口分布狀況和地理條件，設計使用多級站點方式，由6個一級發(fā)射站點直接覆蓋主要的一些人口聚居的村寨，然后再由若干二級站點進行人口較少的村寨的覆蓋。并逐步實現(xiàn)最終的無縫全域覆蓋。各一級發(fā)射站的信號由縣城機房的前端系統(tǒng)通過光纖送上去，再通過天饋系統(tǒng)發(fā)射，進行主要重點覆蓋。由于該系統(tǒng)只傳輸本地一個頻點共8MHz帶寬，故頻率資源相對豐富，為降低系統(tǒng)復雜度，提高可靠性和可維護性，個別一級站點將根據(jù)實際情況使用差頻傳輸。

通過對廣電五個基站地理位置的觀察，基站海拔位置相對都偏低，此方案通過對移動基站的分布情況，及縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的分布情況，共選用了六個基站作為一期建設基站。包括五個移動基站和一個廣電基站作為主發(fā)站。一級主發(fā)站如果選擇移動基站的話，主要需要確定廣電局機房信號能通過光纖信號正常到達主發(fā)射點。還需要與移動公司協(xié)調(diào)取電和可能占用機房、塔體安裝天線的問題。

二級補點發(fā)射站點建設，根據(jù)客戶提供的用戶分布情況和基站分布，結合實地測試結果，使用差轉中繼的方式，進行盲區(qū)補點；還可以跟移動合作，借用或租用其光纜和基站，建設直放站，或增加移頻器建成差頻直放站。如圖1、2所示。

圖1 無線覆蓋總體結構示意圖

節(jié)目由6套電視節(jié)目和4套廣播構成，全部采用MPEG-2編碼方式，1個通道。

目前，由于對于現(xiàn)場地勢環(huán)境并不是很清楚，暫以goolge地圖上查看情況進行設計，以下設計主要是一級發(fā)射站，考慮到以后二級補點發(fā)射站接收信號，故所有一級發(fā)射站均采用比理論數(shù)據(jù)所需功率偏大的發(fā)射機（見表1）。

2 設計思想和原則

2.1 設計思想

圖2 光纖到發(fā)射基站圖

表1

該方案的設計充分考慮實際狀況，以建立一個符合要求和標準的數(shù)字有線數(shù)字電視系統(tǒng)為指導思想，重視系統(tǒng)整體指標，充分考慮系統(tǒng)的可擴展性，追求系統(tǒng)的合理配置、長期穩(wěn)定性和可靠性。在系統(tǒng)和設備選型上充分考慮系統(tǒng)的低維護性。本次設計主要是一級發(fā)射站，二級補點發(fā)射站將根據(jù)一級發(fā)射站建成之后的覆蓋狀況和當?shù)厝宋牡乩砑半姶怒h(huán)境狀況再行詳細設計。

2.2 設計原則

①標準化、開放性：采用符合國際和廣電總局關于數(shù)字電視的有關標準和技術規(guī)定的設備。系統(tǒng)設備的選用符合各項標準，數(shù)字電視節(jié)目的加密采用符合同密標準的條件接收系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)的標準化和開放性。②安全性、可靠性：條件接收系統(tǒng)（CAS）安全性高，具有較高的加密體系。系統(tǒng)的可靠性設計滿足MTBF＞50000h。③先進性：設備采用國內(nèi)先進技術生產(chǎn)和最新技術開發(fā)的數(shù)字設備，以保證滿足系統(tǒng)指標和長期可靠穩(wěn)定性。④實用性：該系統(tǒng)具有較高的性價比。⑤可管理性原則：系統(tǒng)具有健全的網(wǎng)管系統(tǒng)，對網(wǎng)絡、設備進行全面的控制和檢測。⑥可擴展性、可升級性：系統(tǒng)為模塊化設計，具有節(jié)目擴容、功能增加和新業(yè)務開展的系統(tǒng)升級功能。

3 系統(tǒng)設計

根據(jù)用戶的技術要求，系統(tǒng)設計采用DTMB方式組建無線數(shù)字電視系統(tǒng)。其主要技術模式為：

①發(fā)射機：室外單道發(fā)射機；②信源：取有線網(wǎng)的RF節(jié)目，解碼后，提供AV信號進1834超級編碼器；③編碼技術模式：MPEG-2編碼；④傳輸技術模式：DTMB；⑤調(diào)制技術參數(shù)：0.8/16QAM；⑥發(fā)射天線極化方式：水平或垂直極化；⑦發(fā)射天線類型：縫隙天線，個別根據(jù)實際情況選擇板狀天線，全向、定向結合；⑧利用現(xiàn)有縣城前端機房設施，建設新的發(fā)射站和前端系統(tǒng)；⑨考慮到有些一級站點的光路輸出信號可能達不到直接進入發(fā)射機的標準，故添加一臺GQ-3650D調(diào)制器，以便發(fā)射站進行再生。

4 系統(tǒng)總體結構

4.1 前端系統(tǒng)及發(fā)射站系統(tǒng)結構示意圖（圖3）

系統(tǒng)技術要求：

圖3 無線前端系統(tǒng)及發(fā)射站結構示意圖

該系統(tǒng)前端信號經(jīng)光纖下傳到發(fā)射站，信號在光鏈路傳輸過程中，信號質量有一定的損傷，為了確保發(fā)射系統(tǒng)能正常運行，從光接收機出來的信號強度必須到達85dBμV，帶肩比必須在40dB左右，帶內(nèi)平坦度確保在±0.5dB。

如果信號達不到直接送入發(fā)射機要求的話，需要添加一臺1800CA接收QAM調(diào)制信號，再通過國標-T調(diào)制器3760再生后再送進發(fā)射機。

采用此方案的優(yōu)點：①再生避免光纖信號劣化導致發(fā)射機信號不符合要求，同時也兼顧了到達發(fā)射站信號達標的情況。②根據(jù)光鏈路的實際傳輸情況，確定是否需要添加再生系統(tǒng)。

4.2 一級發(fā)射站結構類型

4.2.1 類型一

光纖到達發(fā)射站后，信號能達到輸入發(fā)射機的要求，且與其它發(fā)射站點沒有同頻干擾區(qū)，可以直接使用前端傳過來的國標T調(diào)制的信號及頻率，送入發(fā)射機進行發(fā)射覆蓋，如圖4。

圖4 類型一

4.2.2 類型二

光纖到達發(fā)射站后，信號能達到輸入發(fā)射機的要求，如果與其它站點產(chǎn)生同頻干擾，則利用移頻器，采用差頻的方式發(fā)射，如圖5。

圖5 類型二

4.2.3 類型三

光纖到達發(fā)射站后，信號達不到直接進入發(fā)射機的標準，故只能采取再生的方式，用接收機接收GQ-3650D的信號轉化為TS流，然后再將TS流送入國標-T調(diào)制器進行調(diào)制，RF信號送進發(fā)射機，發(fā)射頻率需根據(jù)現(xiàn)場勘測頻譜確定，如圖6。

圖6 類型三

每個發(fā)射站具體采取哪種方式，要更具現(xiàn)場信號狀況和電磁環(huán)境而定。

4.3 前端系統(tǒng)設備配置及實現(xiàn)功能

以下為前端系統(tǒng)主要設備配置及實現(xiàn)功能：①MPEG-2編碼器：對模擬或數(shù)字AV信號、廣播進行編碼。②復用器：將節(jié)目流進行復用。③國標-T調(diào)制器：對信號進行調(diào)制。④NMS服務器：實現(xiàn)對系統(tǒng)中設備運行的監(jiān)管。

4.4 前端信號處理流程

本系統(tǒng)設定的節(jié)目信號源全部采用AV信號，分別送入MPEG-2編碼器進行編碼壓縮處理，形成標準ASI信號，分別送入各通道的復用器。復用器將這些節(jié)目信號進行復用分包。各通道的調(diào)制器對信號進行調(diào)制，經(jīng)混合后送入UHF發(fā)射系統(tǒng)進行遠距離覆蓋。

4.5 頻道節(jié)目的碼率配置

系統(tǒng)設計的信源編碼編碼效率為2～2.5Mbps/每套節(jié)目。對需占用高碼率的圖像，如：體育運動節(jié)目、娛樂節(jié)目等，在保證每個通道總碼流滿足傳輸要求的情況下，適當進行調(diào)整（針對固定接收設計，根據(jù)實際效果進行合理調(diào)整）。

4.6 鏈路計算

計算公式：Pr=Pt-Ld+GT+Gr-Lo-M

式中：

Lo=L∑+Lg+ΔL→插入損耗；L∑→頻道合成器插入損耗；Lg→饋線損耗；ΔL→其他損耗；GT→發(fā)射天線增益；GR→接收天線增益；F→下變頻器噪聲系數(shù)；M→傳輸路由衰落儲備；N→基礎噪聲KTB；Ld→自由空間傳輸損耗。

傳輸距離與自由空間損耗如下：5km為100.4dB，10km為106.4dB，15km為109.9dB，20km為112.4dB，30km為115.9。

注：f=500MHz，如果頻率不是該頻率，以上參數(shù)將相應改變。

4.7 功率計算

以5km覆蓋半徑計算：自由空間損耗Ld=100.4，縫隙發(fā)射天線增益為GT=8dB，接收天線增益為Gr=7dB，插入損耗=7dB，10km衰落儲備M=6dB

Pt=Pr+Ld-GT-Gr+Lo+M=40+100.4-8-7+7+6-107.5=30.9dBm（單通道）

因此采用20W的發(fā)射機，可滿足設計要求。

以10km覆蓋半徑計算：自由空間損耗Ld=106.4，縫隙發(fā)射天線增益為GT=8dB，接收天線增益為Gr=7dB，插入損耗=7dB，10km衰落儲備M=6dB

Pt=Pr+Ld-GT-Gr+Lo+M=40+106.4-8-7+7+6-107.5=36.9dBm（單通道）

因此采用50W的發(fā)射機，可滿足設計要求。

以15km覆蓋半徑計算：自由空間損耗Ld=109.9，縫隙發(fā)射天線增益為GT=8dB，接收天線增益為Gr=7dB，插入損耗=7dB，15km衰落儲備M=6dB

Pt=Pr+Ld-GT-Gr+Lo+M=40+109.9-8-7+7+7-107.5=40.4dBm（單通道）

因此采用100W的發(fā)射機，可滿足設計要求。

4.8 無線覆蓋總圖

圖7 無線覆蓋總圖

總共選擇六個基站，五個移動基站，一個廣電局基站。預計可覆蓋用戶在16000戶左右，其余未覆蓋用戶需要通過對一級發(fā)射基站實際覆蓋測試后，利用二期或者三期工程來解決覆蓋。

以上覆蓋情況通過google地圖地形分析和用戶覆蓋情況，統(tǒng)籌出六個基站對的初步覆蓋情況，會與實際覆蓋用戶數(shù)量有一定的差異。

5 結束語

伴隨著我國數(shù)字電視的不斷普及發(fā)展和廣泛應用，數(shù)字電視的信號穩(wěn)定性傳輸不僅是其發(fā)展過程中不容忽視的關鍵性問題之一，且還決定了數(shù)字電視的兼容性及其清晰性。為了進一步推進我國數(shù)字電視傳輸技術的發(fā)展，必須加大自主研發(fā)力度，引進創(chuàng)新機制，借鑒國外的先進經(jīng)驗并形成具有自主知識產(chǎn)權的技術。

[1]趙 俊.偏遠農(nóng)牧區(qū)無線數(shù)字電視覆蓋的應用[J].有線電視技術，2013（05）.

TN929.197

A

1004-7344（2016）27-0278-02

2016-8-15

肖洪波（1976-），男，漢族，廣西柳州人，助理工程師，本科，主要從事廣播電視工作。