沈龍輝，周松林，李衍奎

(1.岳陽(yáng)電視轉(zhuǎn)播臺(tái)，湖南 岳陽(yáng) 414000；2.湖南廣播電視臺(tái)，湖南 長(zhǎng)沙 410005)

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差轉(zhuǎn)技術(shù)在地面數(shù)字電視覆蓋建設(shè)中的應(yīng)用

沈龍輝1，周松林2，李衍奎2

(1.岳陽(yáng)電視轉(zhuǎn)播臺(tái)，湖南 岳陽(yáng) 414000；2.湖南廣播電視臺(tái)，湖南 長(zhǎng)沙 410005)

旨在探索中央廣播電視節(jié)目無(wú)線數(shù)字化覆蓋工程的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。差轉(zhuǎn)技術(shù)的應(yīng)用，豐富了無(wú)線數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)募夹g(shù)手段，輕而易舉地解決了任務(wù)臺(tái)站主備信號(hào)源不足的難題，能夠又好又快地完成無(wú)線數(shù)字化覆蓋工程建設(shè)，有著良好的推廣價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

無(wú)線覆蓋；總體技術(shù)方案；鏈路；TS流；變頻

中央廣播電視節(jié)目無(wú)線數(shù)字化覆蓋工程是推進(jìn)基本公共文化服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化、均等化的重要工程，是切實(shí)保障城鄉(xiāng)居民聽好廣播、看好電視的重要舉措。全國(guó)高山發(fā)射臺(tái)承擔(dān)著轉(zhuǎn)播各級(jí)廣播和電視節(jié)目的重要任務(wù)，是新時(shí)期戶戶通工程建設(shè)的主要力量。安全、高效建設(shè)好高山發(fā)射臺(tái)無(wú)線覆蓋技術(shù)網(wǎng)，必將有效解決無(wú)線模擬技術(shù)條件下傳輸節(jié)目較少、質(zhì)量有待提高及收看本地節(jié)目難等問(wèn)題。

1 地面數(shù)字電視系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)《中央廣播電視節(jié)目無(wú)線數(shù)字化覆蓋工程總體技術(shù)方案》，湖南省有82個(gè)臺(tái)站的建設(shè)任務(wù)(如圖1)。每個(gè)發(fā)射臺(tái)站均使用兩個(gè)頻道發(fā)射節(jié)目，其中一個(gè)頻道播出CCTV-1等8套標(biāo)清電視節(jié)目包，另一個(gè)頻道播出由CCTV-7等4套中央臺(tái)、5套湖南臺(tái)、1套市(州)或縣臺(tái)組成的10套電視節(jié)目包。

圖1 湖南省無(wú)線覆蓋工程室外固定接收覆蓋效果(截圖)

中央廣播電視節(jié)目前端系統(tǒng)由中央電視臺(tái)加擾加密后生成2路傳送碼流，分別送入衛(wèi)星傳輸鏈路中星6A和中星6B，供各任務(wù)臺(tái)站在本站接收、解碼和發(fā)射。

湖南省臺(tái)5套電視節(jié)目由湖南廣播電視臺(tái)進(jìn)行AVS+編碼、統(tǒng)計(jì)復(fù)用后構(gòu)成省臺(tái)節(jié)目流，作為省臺(tái)節(jié)目主信號(hào)源，通過(guò)微波或光纜等地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)傳送至各任務(wù)臺(tái)站。

1.1 主備信號(hào)傳輸鏈路

數(shù)字電視節(jié)目信號(hào)傳輸鏈路主要有衛(wèi)星、數(shù)字微波、光纖等節(jié)傳方式?？偩謴V科院為湖南省設(shè)計(jì)的技術(shù)方案將所有任務(wù)臺(tái)站采用衛(wèi)星接收作為12套中央電視節(jié)目的主信號(hào)鏈路，省數(shù)字微波或光纜信號(hào)作為中央電視節(jié)目的備份鏈路、省臺(tái)節(jié)目傳送的主要鏈路。

1.2 無(wú)線覆蓋方案

中央無(wú)線覆蓋工程側(cè)重于使用室內(nèi)外天線的固定接收用戶。在覆蓋網(wǎng)建設(shè)時(shí)要求發(fā)射的信道參數(shù)能夠提供較大的凈碼率帶寬，在萊斯信道環(huán)境下有較低的載噪比接收門限，同樣的發(fā)射功率等級(jí)有效覆蓋更大的區(qū)域。

根據(jù)地面數(shù)字電視的工作模式4和固定接收業(yè)務(wù)特性，經(jīng)專業(yè)頻率規(guī)劃計(jì)算，湖南省中央電視節(jié)目室外固定接收覆蓋效果如圖1所示。

1.3 傳輸鏈路實(shí)際狀況

湖南是典型的丘陵地區(qū)，山高路險(xiǎn)，各高山發(fā)射臺(tái)歸屬不一，建臺(tái)時(shí)間早晚不一，基礎(chǔ)設(shè)施、電力保障、信號(hào)傳輸、技術(shù)力量等千差萬(wàn)別。各臺(tái)站信號(hào)接收鏈路單一，大部分縣級(jí)轉(zhuǎn)播臺(tái)站省數(shù)字微波均未通達(dá)，也沒(méi)有廣電專用光纜線路。采用衛(wèi)星接收的臺(tái)站，遇大雨、雷電、冰雪等惡劣天氣，信號(hào)源經(jīng)常會(huì)中斷。往往造成發(fā)射系統(tǒng)正常，由于信號(hào)源不正常，覆蓋范圍內(nèi)的用戶卻無(wú)法收看到電視節(jié)目。而且本省節(jié)目流一般只能通過(guò)本省的數(shù)字微波干線或其他電信運(yùn)營(yíng)商的通信鏈路送到主要骨干臺(tái)站進(jìn)行接收和解碼復(fù)用。要保證無(wú)線覆蓋工程實(shí)施后，湖南省82個(gè)臺(tái)站長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)行，信號(hào)源保障成為無(wú)線覆蓋工程是否有成效的關(guān)鍵因素?；诤鲜〉膶?shí)際情況，制定具有較強(qiáng)的針對(duì)性、實(shí)效性的信號(hào)傳輸技術(shù)方案，變得十分重要和迫切。

1.4 微波傳輸鏈路

湖南省微波總站經(jīng)過(guò)對(duì)原有數(shù)字微波設(shè)備改造升級(jí)，已經(jīng)能夠擔(dān)負(fù)向全省24個(gè)高山臺(tái)站(含19個(gè)骨干臺(tái))傳輸廣播電視信號(hào)的重要任務(wù)，在多山的湖南省內(nèi)其性能較光纖更加穩(wěn)定(湖南省數(shù)字微波路由如圖2)。

圖2 湖南省數(shù)字微波干線

省微波總站接收經(jīng)國(guó)干網(wǎng)傳送的AVS+編碼的中央臺(tái)2路12套節(jié)目流，接收省臺(tái)機(jī)房1路5套節(jié)目流。經(jīng)省微波干線網(wǎng)向全省各骨干臺(tái)站機(jī)房傳送1路中央臺(tái)8套節(jié)目IP流，另一路為中央臺(tái)4套與省臺(tái)5套統(tǒng)計(jì)復(fù)用形成的9套節(jié)目IP流，各臺(tái)站結(jié)合各自實(shí)際情況可將其作為主要或備份信號(hào)源。數(shù)字微波在湖南省中央廣播電視節(jié)目無(wú)線覆蓋工程實(shí)施中的作用就變得至關(guān)重要。

1.5 節(jié)目傳送方式分類

按照臺(tái)站已有節(jié)傳方式的條件，湖南省82個(gè)臺(tái)站可分為4類：1)衛(wèi)星+微波+光纖為1類(骨干臺(tái))；2)衛(wèi)星+微波為2類；3)衛(wèi)星+光纖為3類；4)衛(wèi)星為4類。

1、2類臺(tái)站在發(fā)射系統(tǒng)安裝調(diào)試后，衛(wèi)星、微波鏈路能夠互為備份，信號(hào)源接收穩(wěn)定，基本能夠滿足安全播出18套以上的標(biāo)清節(jié)目覆蓋設(shè)計(jì)要求。湖南省僅有19個(gè)高山骨干臺(tái)站基本符合1、2類標(biāo)準(zhǔn)，其信號(hào)源較為安全，技術(shù)隊(duì)伍較為穩(wěn)定，播出安全系數(shù)較大，能夠確保中央無(wú)線覆蓋工程的長(zhǎng)期、可靠、高效運(yùn)行。1、2類臺(tái)站節(jié)傳鏈路如圖3所示。

圖3 1、2類臺(tái)站節(jié)傳及信號(hào)切換

1.6 無(wú)線差轉(zhuǎn)方式

根據(jù)湖南省臺(tái)站現(xiàn)實(shí)情況，能同時(shí)滿足中央臺(tái)、省臺(tái)節(jié)目同步覆蓋要求的臺(tái)站較少。但是湖南省大部分縣級(jí)臺(tái)站均在湖南省骨干臺(tái)的覆蓋范圍之內(nèi)，采用接收省骨干臺(tái)站的發(fā)射信號(hào)，將其作為縣級(jí)臺(tái)站發(fā)射系統(tǒng)的主用信號(hào)或備用信號(hào)，由此解決縣級(jí)臺(tái)站信號(hào)源缺失的難題，如圖4所示。

圖4 衛(wèi)星+差轉(zhuǎn)接收方式

2 差轉(zhuǎn)原理

差轉(zhuǎn)的全稱是差頻轉(zhuǎn)播，是將接收到的某頻率信號(hào)，經(jīng)過(guò)頻率變換，然后用另一頻率發(fā)射出去，這是過(guò)去常用的一種通信中繼或轉(zhuǎn)播方式。差轉(zhuǎn)技術(shù)的應(yīng)用在20世紀(jì)80年代前后信號(hào)源傳輸方式極其稀缺時(shí)較為普遍。隨著傳送技術(shù)的日益多樣和完善，廣播電視發(fā)射臺(tái)站陸續(xù)采用了微波、衛(wèi)星、光纜等作為信號(hào)源的傳輸方式。隨著廣播電視采用數(shù)字化存儲(chǔ)和處理，連續(xù)變化的模擬圖象和聲音信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換變成了由1和0組成的數(shù)字節(jié)目流。不管采用何種技術(shù)方式傳送節(jié)目流，接收終端的圖象質(zhì)量不會(huì)有損傷。數(shù)字衛(wèi)星通信中上、下行頻率的變換，數(shù)字微波中繼等就是典型的應(yīng)用實(shí)例。在無(wú)線覆蓋工程實(shí)踐中，采用差轉(zhuǎn)技術(shù)能夠滿足無(wú)線數(shù)字化覆蓋網(wǎng)建設(shè)的技術(shù)要求和質(zhì)量要求，是一種比較可靠、經(jīng)濟(jì)、易行的高質(zhì)量傳輸方式。

3 接收和解碼

接收天線能將空中無(wú)線電波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，接收信號(hào)的優(yōu)劣除與電視發(fā)射臺(tái)技術(shù)參數(shù)相關(guān)外，還與信號(hào)的傳播條件、接收天線的位置、性能以及接收機(jī)的靈敏度等有關(guān)。因無(wú)線電信號(hào)在自由空間傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生互相干擾，采用具有增益高的多單元定向八木天線，采用屏蔽性較好的射頻電纜，能改善接收信號(hào)的強(qiáng)度和質(zhì)量。 接收終端采用地面數(shù)字電視專業(yè)解碼器，能夠直接輸出ASI節(jié)目碼流，送入ASI切換器。

4 測(cè)試分析

4.1 測(cè)試儀器

S7000是一款高性能電視信號(hào)分析儀，支持DTMB解調(diào)、AVS+和DRA視音頻解碼及碼流分析。S7000操作界面如圖5所示，能夠測(cè)量地面數(shù)字電視的功率電平、MER、BER、星座圖、載噪比等主要參數(shù)，也能進(jìn)行實(shí)時(shí)解碼、實(shí)時(shí)分析。

圖5 S7000操作界面(截圖)

4.2 測(cè)試數(shù)據(jù)

近兩年組織技術(shù)人員對(duì)岳麓山、達(dá)摩嶺、金鶚山基站發(fā)射信號(hào)進(jìn)行了大量實(shí)地收測(cè)，接收基站信號(hào)的最遠(yuǎn)距離達(dá)到了90 km，積累了大量數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)收測(cè)圖象的主觀評(píng)價(jià)、數(shù)據(jù)比對(duì)和分析，所接收基站信號(hào)的MER、BER、星座圖、載噪比等主要指標(biāo)符合信號(hào)源質(zhì)量要求，滿足再次傳輸與覆蓋的需要。骨干臺(tái)基站周邊的縣市臺(tái)站都可以接收到1個(gè)以上的省級(jí)骨干臺(tái)站所發(fā)射的信號(hào)，縣市臺(tái)可以根據(jù)接收到的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)和質(zhì)量，很靈活地選擇接收臺(tái)站(如圖6所示)。

圖6 達(dá)摩嶺基站信號(hào)可作周邊縣市臺(tái)信號(hào)源

4.3 測(cè)試分析

采用差轉(zhuǎn)技術(shù)作為中央廣播電視節(jié)目無(wú)線覆蓋工程信號(hào)源時(shí)，最擔(dān)心的就是信號(hào)受到干擾，造成接收不穩(wěn)定。因各地都存在一些違規(guī)使用電視頻道、違規(guī)超功率發(fā)射等實(shí)際問(wèn)題，造成各地電磁環(huán)境異常復(fù)雜。這些問(wèn)題廣電總局已經(jīng)高度重視，正在全面清理和整頓違規(guī)現(xiàn)象。中央無(wú)線覆蓋工程建設(shè)的數(shù)字電視頻道全部通過(guò)總局規(guī)劃院的設(shè)計(jì)和批準(zhǔn)，已經(jīng)得到了優(yōu)化，避免了同頻和鄰頻干擾問(wèn)題，為差轉(zhuǎn)技術(shù)方式的使用提供了保證。在省級(jí)高山臺(tái)站的覆蓋范圍內(nèi)，進(jìn)行了多項(xiàng)接收測(cè)試，分析和比較了不同地點(diǎn)、不同接收天線高度、不同極化方式、不同接收距離等各種條件下，所接收的圖象電平、所解調(diào)出圖象質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)如MER、BER、載噪比和星座圖以及圖象的主觀質(zhì)量評(píng)價(jià)等。表1～3的測(cè)試數(shù)據(jù)表明，采用差轉(zhuǎn)技術(shù)切實(shí)可行，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合并達(dá)到了信號(hào)源的質(zhì)量技術(shù)要求。

表1 不同地點(diǎn)、電平相同，MER值相關(guān)較大，與接收高度、極化方式有關(guān)

表2 MER值相近的情況下，由于接收地點(diǎn)、接收高度、極化方式不同，電平相差較大

5 結(jié)論

湖南省中央無(wú)線覆蓋工程任務(wù)重，縣級(jí)發(fā)射臺(tái)站數(shù)量較大，信號(hào)節(jié)傳方式單一。中央和省臺(tái)節(jié)目信號(hào)源得不到保證，工程目標(biāo)就會(huì)大打折扣。采用無(wú)線差轉(zhuǎn)技術(shù)能夠化繁為簡(jiǎn)，因地制宜，快速高效。通過(guò)大量的測(cè)試，驗(yàn)證和積累了地面數(shù)字電視覆蓋網(wǎng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。

中央廣播電視節(jié)目無(wú)線數(shù)字化覆蓋工程的實(shí)施將進(jìn)一步加快無(wú)線廣播電視由模擬到數(shù)字的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，極大提升廣播電視公共服務(wù)的質(zhì)量和水平。

表3 MER值相近的情況下，接收電平相差可能較大，只要滿足一定的MER值，接收?qǐng)D像優(yōu)良

[1] 地面數(shù)字電視廣播信號(hào)覆蓋質(zhì)量客觀評(píng)估和測(cè)量方法第1部分：室外固定接收:GB/T28438.1—2012[S]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[2] 國(guó)家廣播電影電視總局.地面數(shù)字電視廣播覆蓋網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃：廣發(fā)[2012]113號(hào)[EB/OL].[2016-09-16].http://www.sarft.gov.cn/art/2013/11/26/art_142_17699.html.

[3] 國(guó)家廣播電影電視總局.國(guó)家新聞出版廣電總局關(guān)于印發(fā)中央廣播電視節(jié)目無(wú)線數(shù)字化覆蓋工程總體技術(shù)方案的通知[EB/OL].[2016-09-20].www.sapprft.gov.cn.

[4] 地面數(shù)字電視廣播直放站技術(shù)要求和測(cè)量方法:GY/T 296—2015[S]．北京：國(guó)家新聞出版廣電總局，2015.

[5] 國(guó)家廣播電影電視總局.廣播電視安全播出管理規(guī)定[EB/OL].[2016-09-15].http://www.gov.cn/gongbao/content/2010/content_1629143.htm.

沈龍輝(1966— )，高級(jí)工程師，臺(tái)長(zhǎng)助理，主要從事廣播電視傳輸發(fā)射工作；

周松林(1965— )，高級(jí)工程師，傳輸覆蓋中心主任，主要從事廣播電視信號(hào)傳輸、發(fā)射、覆蓋技術(shù)研究與創(chuàng)新應(yīng)用；

李衍奎(1968— )，高級(jí)工程師，傳輸覆蓋中心副主任，主要從事廣播電視傳輸覆蓋工作。

責(zé)任編輯：薛 京

Application of differential transfer technology in construction of digital TV coverage

SHEN Longhui1，ZHOU Songlin2，LI Yankui2

(1.HunanYueyangRebroadcastingStation，HunanYueyang414000，China；2.HunanRadioandTelevisionStation，Changsha410005，China)

This paper aims to explore the construction experience of the radio and television program of the central radio and television program. The application of differential transfer technique help to enrich wireless digital TV signal transmission technologies. It is easy to solve the problem of the shortage of the main source of the task station. It can complete the construction of wireless digital coverage well and quickly. It has a good promotional value and economic value.

wireless coverage；overall technical scheme；link；TS stream；frequency conversion

沈龍輝，周松林，李衍奎.差轉(zhuǎn)技術(shù)在地面數(shù)字電視覆蓋建設(shè)中的應(yīng)用[J]. 電視技術(shù)，2016,40(12)：115-119. SHEN L H，ZHOU S L，LI Y K. Application of differential transfer technology in construction of digital TV coverage [J]. Video engineering，2016,40(12)：115-119.

TN949.197

B

10.16280/j.videoe.2016.12.022

2016-11-02