舒 冰

(山西廣播電視無線管理中心1125臺，山西 太原 030001)

1 工程概述

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(jī)，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(jī)、改造已配備的一部數(shù)字電視發(fā)射機(jī)，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(jī)，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(jìn)基本公共文化服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化、均等化的重要任務(wù)；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(yáng)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(biāo)準(zhǔn)，英文全稱為Digital Television Terrestrial Multimedia Broadcasting。該標(biāo)準(zhǔn)采用創(chuàng)新的時域同步正交頻分復(fù)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(qiáng)、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(jìn)音視頻編解碼第1部分:視頻》(AVS+)標(biāo)準(zhǔn)，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(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(biāo)準(zhǔn)。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(fù)雜度實現(xiàn)了國際先進(jìn)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(wù)的音頻編碼方式便是采用DRA編碼算法的低碼率擴(kuò)展版本DRA+，通過在DRA附加數(shù)據(jù)部分采用頻帶復(fù)制技術(shù)、參數(shù)立體聲和分層模塊等多個增強(qiáng)編碼技術(shù)，生成DRA+的壓縮編碼。

2 總體技術(shù)方案

2.1 地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)

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(fù)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(biāo)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)鬏旀溌窞閭浞荩岸松傻膬陕穫魉痛a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(dá)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(fèi)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

2.2 調(diào)頻頻段數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)

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(biāo)準(zhǔn)和復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)，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(wù)復(fù)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(yīng)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(dāng)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(jī)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(qiáng)的糾錯能力，譯碼復(fù)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(jìn)行DRA+編碼復(fù)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

3 1125臺收發(fā)系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 地面數(shù)字電視廣播收發(fā)系統(tǒng)

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(yīng)的數(shù)字發(fā)射機(jī)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(jī)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(jī)(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(jī)(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。

3.2 調(diào)頻數(shù)字音頻廣播收發(fā)系統(tǒng)

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(jī)支持?jǐn)?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(jī)的杭州眾傳10kW調(diào)頻立體聲發(fā)射機(jī)調(diào)整為中1備用發(fā)射機(jī)，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(jī)選用北京北廣科技股份有限公司BGTDB4151-10kW型CDR發(fā)射機(jī)；天饋線系統(tǒng)選型原則上應(yīng)為全頻段天線，并可根據(jù)覆蓋區(qū)域進(jìn)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(jī)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(jī)與臺內(nèi)現(xiàn)有發(fā)射機(jī)(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。

4 結(jié)語

中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程是進(jìn)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(jìn)行反復(fù)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(wù)。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(xì)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。