丁克儉

（亳州廣播電視臺，安徽 亳州 236800）

1 項目背景

亳州廣播電視臺現(xiàn)有的模擬電視發(fā)射機已經(jīng)老化，發(fā)射功率極度下降。亳州廣播電視臺所處的亳州市譙城區(qū)地域形式南北狹長，亳州廣播電視臺處在譙城區(qū)北部，按照國家廣播電視總局規(guī)劃的本地地數(shù)DS-29CH 1kW 發(fā)射機覆蓋范圍有限，致使譙城區(qū)南部的大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)受眾都無法收看到本地地面數(shù)字電視節(jié)目。為確保亳州廣播電視臺的信號覆蓋，及時傳達中央、省以及市委、市政府的聲音，亳州廣播電視臺計劃建設國標地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)進行信號覆蓋，發(fā)射主基站放置在亳州廣播電視臺現(xiàn)廣播電視發(fā)射臺機房，單頻網(wǎng)補點基站放在譙城區(qū)南部立德鎮(zhèn)，信源傳輸鏈路用光纖實現(xiàn)。地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)系統(tǒng)設計最終目標為確保整個譙城區(qū)電視受眾都能收看到本地臺數(shù)字電視信號節(jié)目[1]。

2 概述

建設地面數(shù)字電視傳輸覆蓋網(wǎng)，是廣播電視實現(xiàn)轉型升級的必由之路，也是有效擴大農村電視覆蓋面、滿足農村受眾免費收看電視基本公共服務需求的重要舉措，更是助力脫貧攻堅、實現(xiàn)全面建成小康社會的必然要求[2]。

按照安徽省廣播電視局要求，2020 年，安徽省各地必須完成地面模擬電視關停任務，爭取地方財政支持，加快本地節(jié)目地面數(shù)字電視網(wǎng)覆蓋建設。根據(jù)安徽省廣播電視局文件精神和亳州市廣播電視新聞出版局的工作部署，亳州廣播電視臺已經(jīng)按照國家廣播電視總局有關地面數(shù)字電視頻率的規(guī)劃，編制本地節(jié)目地面數(shù)字電視覆蓋技術方案，先期在亳州市譙城區(qū)進行地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)建設。

3 總體設計思路

亳州市譙城區(qū)地形南北狹長，亳州廣播電視臺處在譙城區(qū)北部，目前現(xiàn)有1 kW 地數(shù)發(fā)射機只有20 km 的有效覆蓋范圍。譙城區(qū)南部的大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)都無法收看到無線地面數(shù)字信號，經(jīng)常有觀眾撥打亳州廣播電視臺熱線電話反映該情況，要求免費收看清晰的數(shù)字電視，尤其是亳州本地頻道。對此，亳州廣播電視臺設想采用單頻網(wǎng)進行覆蓋[3]，解決譙城區(qū)南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)受眾收看不到亳州廣播電視臺信號問題。

3.1 信源采用AVS+編碼

因國家廣播電視總局對亳州地區(qū)地面數(shù)字電視規(guī)劃頻率有限，同時又要滿足廣大無線電視觀眾收看多套電視節(jié)目的收視需求，為了提高信道的利用率，系統(tǒng)的信源編碼方式采用我國自主知識產(chǎn)權的AVS+格式。相比于MPEG2 標準，AVS+具有更高的編碼效率，在不影響清晰度的情況下降低了節(jié)目的有效碼率，使用同樣的8 MHz 帶寬，能夠傳輸更多的節(jié)目套數(shù)[4]。

3.2 合理選擇發(fā)射站點位置

亳州廣播電視臺按照國家廣播電視總局頻率指配方案、安徽省廣播電視局具體要求，進行地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)建設。單頻網(wǎng)主發(fā)射基站建在現(xiàn)有的廣播電視發(fā)射臺機房（東經(jīng)E115°46′13″、北緯N33°51′35″），利用現(xiàn)有的廣播電視微波綜合塔進行發(fā)射，補點基站建在距離主基站約33 km 處的譙城區(qū)古城鎮(zhèn)張橋村（東經(jīng)E115°82′37.81″、北緯N33°56′55.71″），利用亳州鐵塔公司承建的鐵塔進行發(fā)射。由于兩個站點直線距離為33 km，應選擇PN 長度為945 的發(fā)射模式，保護間隔為37.5 km。在保證組網(wǎng)成功的情況下，最大限度地提高了信號的覆蓋范圍。

3.3 采用冗余信源傳輸鏈路

在確保安全播出的前提下、保證質量的基礎上，補點基站的信號源采用主基站通過光纖傳輸過來的打包信號流方式，提高單頻網(wǎng)播出效率[5]。信源傳輸鏈路采用光纖鏈路一主一備的方式實施，同時配備信源自動切換設備，在任一信源傳輸出現(xiàn)問題的時候，自動切換到另一路工作，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及不間斷播出能力。

3.4 滿足安全播出需求

鑒于廣播電視信號的安全播出與監(jiān)測的需求，為確保地面數(shù)字電視節(jié)目的安全播出，在信源方面，各套節(jié)目的信號源采用衛(wèi)星信號源和光纖信號源兩路信號進行熱備份，并利用監(jiān)視器進行實時監(jiān)測，做到值班員發(fā)現(xiàn)問題及時切換。具體實施方案如圖1 所示。

圖1 兩路衛(wèi)星信號源系統(tǒng)

在安全播出的供電保障方面，發(fā)射機及前端系統(tǒng)的電源采用市電及200 kW 發(fā)電機雙電源系統(tǒng)，同時配備自動電源切換裝置，兩套供電系統(tǒng)可按需自動切換。同時，為了保證不間斷播出，供電系統(tǒng)還配備了不間斷電源（Uninterrupted Power Supply，UPS），不僅保證了供電系統(tǒng)的不間斷供電，還消除了外電電壓波動對發(fā)射機及前端系統(tǒng)的影響。配電系統(tǒng)框圖如圖2 所示。

圖2 市電和發(fā)電機供電系統(tǒng)

4 項目具體實施方案

亳州廣播電視臺單頻網(wǎng)技術系統(tǒng)核心組成包括單頻網(wǎng)適配器、主基站發(fā)射機、補點基站發(fā)射機以及信源傳輸鏈路4 部分，其他關鍵設備還包含全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）同步時鐘、支持單頻網(wǎng)功能的地面數(shù)字電視激勵器等。單頻網(wǎng)的組建成功要求發(fā)射機之間滿足三同一保的條件，即發(fā)射機同時發(fā)射信號、發(fā)射機同步在同一個參考頻率上、發(fā)射機采用同一信號源進行調制，發(fā)射機之間的距離在保護間隔以內。

4.1 主基站建設

主基站建設是整個單頻網(wǎng)系統(tǒng)建設的重要部分。主基站一般選擇放置在現(xiàn)有發(fā)射臺，因為現(xiàn)有發(fā)射臺具有地勢高、可架設高功率發(fā)射天線的優(yōu)勢。由于主基站設在亳州廣播電視臺廣播電視發(fā)射臺，現(xiàn)有的供電系統(tǒng)和天饋系統(tǒng)都能滿足主發(fā)射機的需求。天饋系統(tǒng)中，天線掛高為145 m，現(xiàn)有多工器只需更改頻點即可。選用現(xiàn)有發(fā)射臺站放置主基站，可大大節(jié)約建設資金。

4.1.1 主基站發(fā)射機

根據(jù)國家廣播電視總局頻率規(guī)劃方案，亳州市自辦地面數(shù)字電視發(fā)射機頻道為新建DS-29CH，功率大小為1 kW。主發(fā)射機需支持地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)功能。為節(jié)約資金，主基站利用現(xiàn)有的天饋系統(tǒng)進行無線發(fā)射，在現(xiàn)有全橋式、頻率范圍為470 ～860 MHz 多工器的基礎上進行改造，采用共饋的方式將信號傳輸至天線。橋式多工器具有端口匹配好、端口之間隔離度高、易于擴展頻點等優(yōu)點。在現(xiàn)有橋式三工器的基礎上，只需增加一組橋式單元及濾波器，即可擴展為橋式四工器。改造后，橋式四工器完全滿足系統(tǒng)要求，其測試指標如下：功率容量＞數(shù)字功率1 kW，輸入端口駐波比≤1.15，插入損耗＜0.6 dB（第一級），每增加一級＜0.2 dB；輸入端口間隔離度≥34 dB。

4.1.2 天饋系統(tǒng)

發(fā)射臺現(xiàn)有增益指標為14.5 dB 的六層四面面包板天線，其帶寬及功率容量均可滿足新增發(fā)射機的需求?，F(xiàn)有SDY-50-80 主饋管的功率容量也足夠新增發(fā)射機的需求。此次新增單頻網(wǎng)主發(fā)射基站發(fā)射機可與原有發(fā)射機進行共饋、共天線發(fā)射，從而節(jié)省新增天線及饋管的投入資金。

4.2 補點基站建設

亳州廣播電視臺根據(jù)主基站信號覆蓋范圍來選擇補點基站位置，選擇了距離主基站33 km 的譙城區(qū)古城鎮(zhèn)。古城鎮(zhèn)有中國鐵塔公司亳州鐵塔分公司新建的45 m 高的基站，其機房內空調制冷系統(tǒng)、供電系統(tǒng)以及UPS 電源都具備并富有余量。選定該基站為補點基站，可最大限度地利用現(xiàn)有資源。

根據(jù)距離測算，在天線高度固定的情況下，為滿足覆蓋效果，發(fā)射機采用與主基站相同功率的數(shù)字DS-29CH 1kW 發(fā)射機。

因亳州鐵塔公司承建的信號發(fā)射基站高度有限，且通信天線與廣電天線對頻段與功率容量的要求均不一致，亳州廣播電視臺選用了六縫特高頻（Ultra High Frequency，UHF）縫隙天線，并安裝在基站鐵塔頂端來提升天線高度，以達到更好的覆蓋效果。

4.3 傳輸鏈路建設

亳州廣播電視臺廣播電視發(fā)射臺主發(fā)射基站到古城補點發(fā)射基站的光纖傳輸所采用的光端機為主備冗余方式架設?？紤]到發(fā)射機監(jiān)控及機房環(huán)境監(jiān)控的需求，信源傳輸采用TS over IP 的方式，同時監(jiān)控信息也采用網(wǎng)際互連協(xié)議（Internet Protocol，IP）方式進行傳輸，從而利用同一根光纖即可實現(xiàn)信源與監(jiān)控信息的傳輸。

光端機選用傳輸距離為80 km 以上、具有以太網(wǎng)雙向傳輸功能的設備。發(fā)送端光端機具有2 路異步串行接口（Asynchronous Serial Interface，ASI）輸入接口與1 路ASI 環(huán)出接口，且具有TS over IP 調制功能。接收端光端機具有TS over IP 解調功能，且具有2 路ASI 輸出接口。為了提高傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性，發(fā)送端與接收端光端機均采用雙電源冗余配置。主備傳輸鏈路中，主傳輸鏈路采用廣電光纖（單芯雙模），備傳輸鏈路采用電信公司光纖。

5 路測效果分析

路測是檢測廣電無線覆蓋系統(tǒng)正常工作與否以及覆蓋、收看效果的重要方法。路測選取了大楊鎮(zhèn)等不同方向的重點覆蓋區(qū)域作為測試點，測試儀器選用數(shù)字廣播電視測試儀BA0383，配以高度4 m 的八木九單元地面數(shù)字多媒體廣播（Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting，DTMB）接收天線。信號測試具體指標和實際收看情況如表1 所示。

表1 單頻網(wǎng)DS-29CH 無線地數(shù)信號覆蓋指標測試表

通過以上路測數(shù)據(jù)可知，建成的地面數(shù)字電視DS-29CH 單頻網(wǎng)組網(wǎng)成功，信號交疊區(qū)域無同頻干擾情況，各個方向的重點覆蓋區(qū)域接收場強足夠、信噪比較好、觀看畫面流暢清晰無卡頓。地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)系統(tǒng)滿足了廣大無線電視觀眾收視需求，達到了中央、省以及市委、市政府聲音的宣傳要求。

6 結語

地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)的組建，能夠有效推動我國廣播電視行業(yè)的發(fā)展，與有線數(shù)字電視覆蓋網(wǎng)絡形成互補，促進市場的良性競爭，從而促使數(shù)字電視發(fā)展更加完善，技術水平不斷提高，覆蓋范圍不斷擴大，同時有利于更好地推廣國標地面數(shù)字電視，提高競爭力，為今后加快傳輸?shù)男畔⒒⒕W(wǎng)絡化、智能化、現(xiàn)代化發(fā)展奠定良好的基礎。