舒 冰
(山西廣播電視無線管理中心1125臺,山西 太原 030001)
2014年12月30日,國家新聞出版廣電總局和財政部聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于實施中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程的通知》,要求在全國范圍內(nèi)啟動12套中央電視節(jié)目(除3、5、6、8)和3套中央廣播節(jié)目(中10老年之聲、中12娛樂廣播、中16對農(nóng)廣播)無線數(shù)字化覆蓋試點工程[1]。其中涉及山西省覆蓋工程建設(shè)的臺站分為三類,一是基礎(chǔ)設(shè)施較為完善的省市縣三級共計96座電視發(fā)射臺站,每座臺站配備兩部數(shù)字電視發(fā)射機,播出中央電視臺12套電視節(jié)目;二是2008年地面數(shù)字電視覆蓋試點的11座臺站,新增一部數(shù)字電視發(fā)射機、改造已配備的一部數(shù)字電視發(fā)射機,播出中央電視臺12套電視節(jié)目;三是省、市兩級符合條件的12座廣播發(fā)射臺站,配備一部數(shù)字廣播發(fā)射機,播出中央人民廣播電臺3套廣播節(jié)目。
實施中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程, 是推進基本公共文化服務標準化、均等化的重要任務;是切實保障城鄉(xiāng)居民聽好廣播、看好電視的重要舉措;是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化新形勢下發(fā)展廣播電視事業(yè)的必然要求,對于拓展廣播電視宣傳陣地,提升廣播電視傳播力和影響力,弘揚社會主義核心價值觀具有重要意義。
中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程的無線數(shù)字覆蓋部分采用GB20600—2006《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》(DTMB)標準,英文全稱為Digital Television Terrestrial Multimedia Broadcasting。該標準采用創(chuàng)新的時域同步正交頻分復用(TDS-OFDM)單多載波調(diào)制方式、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字電視廣播幀結(jié)構(gòu)與廣播同步傳輸技術(shù),具有傳輸效率高、抗多徑干擾能力強、信道估計性能良好等優(yōu)點,適于移動接收。視頻編碼部分采用GY/T257.1—2012《廣播電視先進音視頻編解碼第1部分:視頻》(AVS+)標準,英文全稱為Audio Video Coding Standard,是我國自主研發(fā)的視頻編碼技術(shù),具有更高的編碼效率,與同類國際標準H.264/AVC編碼效率相當。用AVS+標準作為廣播電視的視頻編碼,可有效解決廣播電視行業(yè)面臨的頻道資源問題[2]。
音頻編碼部分采用GB /T22726—2008《多聲道數(shù)字音頻編解碼技術(shù)規(guī)范》(DRA)標準。DRA是Digital Rise Audio的縮寫,可同時支持立體聲和多聲道環(huán)繞聲,其最大特點是用很低的解碼復雜度實現(xiàn)了國際先進水平的壓縮效率。而調(diào)頻頻段數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)(FM_CDR)主音頻業(yè)務的音頻編碼方式便是采用DRA編碼算法的低碼率擴展版本DRA+,通過在DRA附加數(shù)據(jù)部分采用頻帶復制技術(shù)、參數(shù)立體聲和分層模塊等多個增強編碼技術(shù),生成DRA+的壓縮編碼。
地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)分為前端系統(tǒng)、傳輸鏈路和地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)三部分。前端系統(tǒng)經(jīng)AVS+編碼復用,生成TS1和TS2兩路傳輸碼流,碼流1含8套節(jié)目,碼流2含4套節(jié)目,提供兩路共12套標清數(shù)字電視節(jié)目的傳送碼流作為信號源。傳輸鏈路以衛(wèi)星傳輸為主用,地面?zhèn)鬏旀溌窞閭浞?,前端生成的兩路傳送碼流加擾加密后,經(jīng)單頻網(wǎng)適配器通過中星6A傳輸,作為主路信號源;同時兩路傳送碼流不加擾加密經(jīng)地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)(光纜或數(shù)字微波等)傳輸,作為備用信號源,而對于地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)(光纜或數(shù)字微波等)未通達的發(fā)射臺站,可考慮接收來自中星6B的中央電視節(jié)目,實現(xiàn)對主用衛(wèi)星傳輸鏈路的備份。通過傳輸鏈路將兩路傳送碼流分發(fā)到地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)射臺站,地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)各臺站規(guī)劃2個地面數(shù)字電視頻道,第1個頻道采用單頻網(wǎng)工作模式,接收第1路碼流,第2個頻道采用多頻網(wǎng)工作模式,接收第2路碼流,均發(fā)射清流信號,供用戶免費接收。地面數(shù)字電視廣播的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。
圖1 地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)架構(gòu)圖
國家新聞出版廣電總局在2013年頒布的調(diào)頻頻段數(shù)字音頻廣播(FM_CDR)信道傳輸標準和復用標準,確定了我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的調(diào)頻頻段廣播數(shù)字化的信道傳輸方案及音頻業(yè)務復用方案,該方案具有如下技術(shù)特點[3]:
1) 多種傳輸模式適用于不同的應用場景。傳輸模式1適用于大面積組網(wǎng)覆蓋,傳輸模式2適用于高速移動接收,傳輸模式3適用于高數(shù)據(jù)傳輸。
2) 靈活的頻譜配置結(jié)構(gòu)。頻譜模式9、10是當前最常用的模數(shù)同播模式,模式9的頻譜如圖2所示,即在模擬立體聲廣播的兩邊增加兩個帶寬為50 kHz的數(shù)字信號,數(shù)字信號功率為同播模擬功率的-14 dB(4%)。這樣可不用分配新的頻道,接收機調(diào)諧頻率也不變,便于從模擬到數(shù)字的過渡。
3) 高效的LDPC(低密度奇偶校驗碼)信道編碼算法,不僅有逼近Shannon限的良好性能,即針對特定噪聲水平信道的理論最大信息傳輸速率,而且有較強的糾錯能力,譯碼復雜度較低, 結(jié)構(gòu)靈活。
4) 自主知識產(chǎn)權(quán)的DRA+信源編碼算法,可在較低的碼率下提供較高的主觀聲音質(zhì)量。
圖2 FM_CDR模式9頻譜圖
FM_CDR的系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示,前端系統(tǒng)對中央人民廣播電臺3套節(jié)目,進行DRA+編碼復用后,生成一路傳送碼流,經(jīng)中星6B和亞太6號衛(wèi)星鏈路實現(xiàn)主備鏈路分發(fā)傳送。發(fā)射臺站通過衛(wèi)星接收天線、數(shù)字音頻廣播專業(yè)衛(wèi)星綜合接收解碼器,接收衛(wèi)星傳輸?shù)?套數(shù)字廣播節(jié)目,并通過FM_CDR發(fā)射系統(tǒng)模數(shù)同播模式將這3套數(shù)字廣播節(jié)目與中國之聲模擬廣播一同發(fā)送。
圖3 FM_CDR系統(tǒng)架構(gòu)圖
1125臺通過新架設(shè)的衛(wèi)星天線接收中星6A衛(wèi)星傳輸?shù)闹醒?2套數(shù)字電視節(jié)目信號,再將接收到的衛(wèi)星信號一分四輸入四臺AVS+專業(yè)衛(wèi)星綜合接收解碼器,即兩路碼流的主備解碼器,兩路碼流經(jīng)解碼處理后分別輸入相應的數(shù)字發(fā)射機放大后經(jīng)新架設(shè)的天饋系統(tǒng)發(fā)射,系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。
圖4 地面數(shù)字電視廣播接收發(fā)射系統(tǒng)圖
衛(wèi)星信號接收機采用福建神州電子股份有限公司的AVS+專業(yè)衛(wèi)星接收解碼器;碼流1(TS1)通過蘇州全波通信技術(shù)有限公司1 kW數(shù)字發(fā)射機(AW-DT1K-I)放大,以單頻網(wǎng)覆蓋,碼流2(TS2)通過北京同方吉兆科技有限公司100 W數(shù)字發(fā)射機(GME11D12D)放大,以多頻網(wǎng)覆蓋;架設(shè)新的天饋系統(tǒng),TS1采用UHF頻段4層4面四偶極子板天線,TS2采用UHF頻段單層4面四偶極子板天線,饋線型號都是Φ40。
1125臺通過衛(wèi)星接收天線、數(shù)字聲音廣播專業(yè)衛(wèi)星綜合接收解碼器,接收衛(wèi)星傳輸?shù)?套數(shù)字廣播節(jié)目,以中星6B作為主用信號源,亞太6號作為備用信號源,而中1模擬廣播節(jié)目仍使用原有信號源。FM_CDR發(fā)射機支持數(shù)模同播,使用現(xiàn)有中1模擬調(diào)頻廣播頻率,同時播出3套數(shù)字音頻廣播節(jié)目和1套模擬音頻廣播節(jié)目,而將之前中1主機的杭州眾傳10kW調(diào)頻立體聲發(fā)射機調(diào)整為中1備用發(fā)射機,系統(tǒng)架構(gòu)如圖5所示。
圖5 FM_CDR接收發(fā)射系統(tǒng)圖
數(shù)字聲音廣播專業(yè)衛(wèi)星綜合接收解碼器選用北京數(shù)碼視訊科技股份有限公司生產(chǎn)的EMR-D8020型多功能解碼器;發(fā)射機選用北京北廣科技股份有限公司BGTDB4151-10kW型CDR發(fā)射機;天饋線系統(tǒng)選型原則上應為全頻段天線,并可根據(jù)覆蓋區(qū)域進行賦型設(shè)計,天線類型優(yōu)選雙偶極板天線[4],目前調(diào)頻發(fā)射機所用天線為六層四面雙偶極子天線,符合CDR規(guī)范要求,因此CDR發(fā)射機與臺內(nèi)現(xiàn)有發(fā)射機(山西綜合廣播主用)通過新配備的多工器共用天饋線系統(tǒng),饋線型號為Φ80。
中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程是進一步推動我國廣播電視數(shù)字化的一項重要舉措,山西廣播電視無線管理中心1125臺根據(jù)工程具體要求,對臺站現(xiàn)有設(shè)施和施工環(huán)境進行反復考察論證,提出符合實際需求的工程建設(shè)方案,并順利完成了承建任務。本文通過對數(shù)字衛(wèi)星信號接收發(fā)射系統(tǒng)架構(gòu)的詳細論述,得出了一套切實可行的工程建設(shè)方案,為相關(guān)部門開展無線數(shù)字化覆蓋工程提供參考。