淺析上海紀實高清頻道上星建設

陸衛強，張 宇，李 彬，趙 春

（上海廣播電視衛星地球站，上海 201114）

淺析上海紀實高清頻道上星建設

陸衛強，張 宇，李 彬，趙 春

（上海廣播電視衛星地球站，上海 201114）

上海廣播電視臺為積極響應國家廣電總局關于推廣國產化AVS+編碼技術的應用，并鼓勵紀錄片專業頻道的成長，在保證電視節目技術要求的前提下，提高衛星帶寬利用率，推進專業化頻道高清節目的上行。

AVS+；紀實頻道；衛星傳輸

1 引言

近年來，隨著我國高清電視的蓬勃發展，上星頻道數量逐步增多，無論是衛星資源，還是傳輸帶寬日趨緊張，在這種形勢下，AVS+技術應用而生。AVS+是我國自主創新的視頻編碼技術，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，可解決廣播電視行業面臨的頻道資源問題。同時，廣電總局為積極推廣AVS+技術的應用，更是接連出臺相關政策和舉措，在全國范圍內大力扶植國產紀錄片創作，鼓勵紀錄片專業頻道的成長。

2 系統架構

整個系統分為播控系統、前端系統、光纜引接系統和上行系統（衛星地球站）。播控及前端系統負責對上海紀實頻道高清節目進行編碼，同時對ASI流進行加密，加密采用艾迪德加密系統，將加密的ASI信號經過主、備路兩條專用光纜輸出至上行系統，同時通過專用光纜將未加密ASI信號作為備2信號傳輸至上行系統。上行系統負責對ASI信號進行調制，并上行發射至“中星6A”專用衛星。上海紀實頻道高清節目采用AVS PLUS編碼方式，總碼率為13.242941Mb/s。地球站上行調制采用DVB-S標準，QPSK調制方式，滾降系數為20%。

2.1 播控系統

上海紀實頻道為C模塊的第2個頻道，其他兩個頻道為新聞綜合和ICS。紀實和新聞綜合已經是高標清同播頻道，ICS很有可能升級為高標清同播頻道。上海紀實頻道已經按高清立體聲雙聲道的制作規范送播播出節目帶，沒有常規的直播需求。播出系統的高清通路對聲道透傳，不做處理，且不具備5.1環繞聲播出的能力；播出系統的下變換環節，在做視頻高標清轉換的同時對聲道做下混處理（L=1+2，R=1+2）。

2.2 前端系統

上海紀實頻道高清采用AVS PLUS的編碼方式，其視頻碼率為12Mb/s，音頻碼率為384kb/s，前端系統編碼器實現1︰1備份，同時具備獨立系統的備2編碼器。同時復用器對上海紀實頻道高清SPTS進行復用，復用器實現1︰1熱備份，同時具備獨立系統的備2復用器。在主備路由的基礎上，開通備2不加密傳輸路由，提供因加密系統故障等原因引起主備路同時故障的應急切換手段。主、備、備2傳輸路由獨立，分柜分電源，無單節點故障源。考慮到節目衛星傳輸的安全性，系統采用加擾技術，對紀實高清頻道進行加擾。主備復用器均配備加擾卡，與加密系統相連。前端系統主要負責監看主備基帶、主備編碼輸出、主備復用器輸出及開路接收信號。

2.3 引接系統

引接系統考慮到上星傳輸的安全播出需要，擬采用三路由的引接方案，將前端系統給出三路獨立的TS信號，經ASI光端機由三個不同路由的光纜輸送至衛星地球站上行，光端機均采用獨立分框，互不影響。

2.4 上行系統

上行系統主要分為5個部分：ASI中頻系統、射頻系統、監控系統、自動增益系統及應急備份系統，播出系統按照上星公益節目播出級別進行配置。整個上行系統具備主播、應急1、應急2三條系統鏈路。

2.4.1 技術框架

2.4.2 ASI中頻系統

中頻系統主要包括ASI光收板卡、ASI 2選1倒換開關、調制器及中頻調度應急控制系統等設備。中頻系統是上行系統的中樞，有著至關重要的作用，我們采用TS流的傳輸方式，它不僅克服了中頻傳輸不穩定、容易發生包絡變形、電平損耗太大、對后級影響過大、電平控制不穩定等諸多弊端，同時也解決了復用ASI流中的單個節目故障自動倒換的問題。

中頻系統ASI信號配備主路（加密）、備路（加密）、備2（清流）三路路由，對應光端機板卡實現分框安裝，相互獨立。在信號源處設置ASI 2選1切換開關，實現碼流層故障及光纜中斷的自動切換功能。主、備路調制器均有兩路ASI IN接口，INPUT1接口為加密信號，INPUT2接口為清流信號，可實現加擾信源故障時，用清流信號進行應急播出，也解決了信源故障和地球站應急系統故障產生的交叉問題。中頻調制采用DVB-S標準的QPSK調制方式,調制器為1︰1自動倒換模式。

中頻系統中最主要的環節中頻調度應急控制系統采用自主研發的機械倒換開關，它具備穩定可靠的、插入損耗低、頻率響應快，并有斷電保持功能，該中頻控制單元為地球站播出系統級標準配置。

中頻調度應急控制系統不僅具備主、備、備2三條完全獨立的信源，主路信源和備路信源實現同密，主備切換不再產生長時間黑畫面現象，能實現光纜中斷應急功能，同時也具備對前級的信源補臺能力。系統配備三條獨立射頻播出系統（主播、應1、應2），對應的開關按鈕就是復位開關，應1開關，應2開關，復位開關對應主播系統，當主播出現問題，切應1，應1不行切應2，系統簡捷，核心倒換設備可靠性高，應急思路明確，操作簡單，系統狀態清晰。同時系統還減少了監看環節，降低值班人員的監看壓力，增加頻譜畫面和高功放自環畫面，故障顯示凸顯，加快應急速度。

紀實高清節目采用AVS PLUS編碼，DVB-S調制標準，衛星帶寬為12M，中頻滾降系統為20%，符號率9.58Ms/s，總碼率為13.242941Mb/s。

2.4.3 射頻系統

射頻系統主要包括上變頻、高功放及天線系統。紀實高清整個射頻系統由3個射頻鏈路與天線搭配而成，分別對應主播、應1、應2三條播出鏈路，獨一系統，獨一天線，增加系統安全性和應急有效性。目前，系統主用播出高功放為2,250W寬帶行波管1+1配置。特別要指出，目前系統播出的標定功率基本都是大功率輸出，對于射頻系統之間頻繁切換，不適合窄帶的速調管高功放，我們采用寬帶的行波管就非常適合，通常射頻應急切換都是通過相應的中頻系統中頻層面進行切換，基本可達到無縫切割。紀實高清主用9米天線（具備自動伺服功能的大型天線），發水平極化，上變頻均為1︰1自動倒換配置，并配備總局標準的自動增益抗干擾系統。

此外，在紀實高清射頻系統中，我們第一次使用自主研發的地球站載波自動監測切換系統，該系統通過載波自動監測切換技術，實現安全播出應急智能化監測、自動化應急，根本上解決因總局62號令中關于載波跌落時長不得超過3秒的規定,從而降低由于上星載波數量過多，導致值班人員應急處置能力下降的風險。此外，通過該技術防范，規避了人防導致的應急處置時間不一致性等缺陷。

該系統通過監看播出節目中，包括播出載波、本地載波和異地載波情況，并根據獲取的頻譜儀電平數據分析載波跌落情況，并配合本地與異地接收機的信號情況，進行相關的應急操作；系統要求1秒內準確、可靠判斷出載波跌落；2秒內實現應急倒換；對發生倒換和出現異常的情況，具有聲光報警與提示，告知值班人員最新情況；可識別載波非法干擾情況，可實時監看頻譜儀電平，具有良好的抗干擾性。

系統借鑒了總局災備系統的載波判斷方式，以載波中心頻點、左肩頻點及右肩頻點，三點作為判斷依據，在可調節的電平上下限內綜合判斷載波的情況。結合本地、異地接收機信號的輔助判別，提高準確率，此功能總稱為載波識別模塊。

2.4.4 應急備份系統

應急備份系統同樣配備具備自動伺服功能的9米大型天線。配備應急高功放為700W寬帶行波管1︰1配置，上變頻為1︰1配置，均具備自動倒換功能。應急備份系統具備系統級備份功能，在上行播出系統出現問題不能恢復時，地球站通過手動“一鍵制”切換到應急系統。

應急系統獨立于主播出系統，設計目標主要是地球站主播出系統故障造成節目停播時，可快速恢復節目播出。應急1鏈路設計目標是主要防范地球站自身上行系統故障，應急2鏈路設計目標是主要防范信源故障。

2.4.5 監看系統

監看系統采用多節點監看，監看點總計有11個，依次為TS主、TS備、TS備2、TS 2選1、調制2選1、調制器備、應急調制器1、應急調制器2、高功放自環、9米天線接收、3米異地接收輔助監看，能有效監看上行鏈路中的各個節點，便于值班人員判斷，減少差錯率。監看系統同時具備頻譜監測功能，能做到圖像載波一目了然。監看系統同時能夠進行聲光、文字以及語音報警，具備黑屏、靜幀、無聲、彩條、臺標丟失等5種圖像層的聲光報警提示，同時還具備載波失鎖、碼流中斷等報警功能，能第一時間進行報警提示。

2.4.6 自動增益系統

自動增益系統配備總局標準的自動增益抗干擾系統。該系統由工控機、接收機、串口服務器、網絡交換機、測試轉發器、KVM切換器、終端顯示計算機構成，主要是通過站內大小天線自收信號、異地信噪比和高功放自環的載噪比與預設定上下門限電平的比對，對高功放進行增加或降低上行功率的操作。本系統可抗雨衰、雪衰及惡意干擾，也可實時根據各種接收條件自動控制高功放輸出功率，可實時記錄狀態發生質變時的主要參數，并整點記錄高功放的主要參數。

3 結束語

隨著項目的完成，上海紀實頻道是上海第一個采用AVS PLUS技術來實現節目高清化的專業頻道。新技術的率先使用，在保證高清畫面質量的前提下，大大降低了衛星轉發器的使用帶寬，降低了項目投入及運營成本，在國內，也是率先采用該技術的先鋒者之一。

Star on the Construction of Shanghai Documentary Channel HD

Lu Weiqiang, Zhang Yu, Li Bin, Zhao Chun
(Shanghai radio and television satellite earth station, Shanghai, 201114)

Shanghai radio and TV station for positive response to the state administration of radio, film and television about promoting localization of AVS + coding technology application, and encourage the growth of documentary TV channel, on the premise of guarantee TV technology requirements, improve satellite bandwidth utilization, promote the specialization channel high-definition programming upward.

AVS+; Documentary channel; Satellite transmission

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2015.06.007

TN94文獻標示碼：B

1672-7274（2015）06-0046-04