地面數字電視廣播覆蓋網建設的分析與思考

釧思超

（云南省保山市廣播影視技管中心，云南 保山 678000）

1 建設背景

國家新聞出版廣電總局在2012年底制定的《地面數字電視廣播覆蓋網發展規劃》指出：“目前，我國已發布實施強制性地面數字電視國家標準，各項配套標準加快完善，數字電視產業不斷擴大，全國地面數字電視覆蓋網進一步拓展，大力發展地面數字電視的條件已經具備，加快推進地面數字電視發展，加緊建設各級電視節目的地面數字電視廣播覆蓋網絡，促進廣播電視大發展大繁榮已成為當前一項重要而緊迫的任務”[1]。

《地面數字電視建設廣播覆蓋網發展規劃》確定了由地面模擬電視向地面數字電視過渡和轉換的“三步走”戰略。同時，為加快普及地面數字電視接收機，推進數字電視整體轉換，2013年1月，工信部等6部委印發文件，要求2014年1月1日起，境內銷售的40 in（1 in=2.54 cm）以上電視機應具備地面數字電視接收功能；2015年1月1日起，境內銷售的所有尺寸電視機應具備地面數字電視接收功能[2-3]。

中國地面數字電視的定位：地面數字電視是替代現有地面模擬電視覆蓋的技術手段，提供免費電視節目，無論有線、衛星是否已覆蓋，地面數字電視作為基礎的公共服務是一種必備的廣播電視覆蓋手段[2]。

為進一步提高保山市廣播電視公共服務體系的質量和水平，擴大地方廣播和電視節目覆蓋面，推動廣播電視事業又好又快發展。從2013年5月開始，保山市文化廣播電視新聞出版局就著手準備保山市地方廣播電視節目地面數字電視廣播覆蓋網建設的前期工作。以廣播電視基本公共服務為根本，以開展廣播電視直播衛星“戶戶通”地方節目雙模覆蓋為切入點，解決保山市第一期、第二期“戶戶通”工程約11萬戶雙模用戶收聽收看地方廣播電視節目的迫切愿望已是當務之急。

2 建設內容

保山市地處云南省西部，面積1.96×104km2，人口2.52×106人，轄1區4縣，平均海拔1 800 m。其中：壩區占8.21%，山區占91.79%。在建設地方廣播電視節目地面數字電視廣播覆蓋網時，保山市文化廣播電視新聞出版局按照國標地面數字電視標準（DTMB）的要求制定技術方案；按照《廣播電視安全播出管理規定》（廣電總局第62號令）實施細則要求，完善相關技術措施，確保廣播電視安全播出；按照“統一規劃、先易后難、分步實施、建管并重”的原則，結合地方實際，充分利用已建廣播電視骨干發射臺站資源優勢，按照5個骨干發射臺站先行，在骨干發射臺站覆蓋盲區結合地方實際分階段進行補點覆蓋，逐步擴大地方廣播電視節目覆蓋區域。初期確保每個縣（區）至少有1個高山發射臺站采用中大功率等級的發射機發射地面數字電視地方節目信號，免費為群眾提供地面廣播電視服務。

通過地面數字電視工程的實施，進一步提高保山市廣播電視公共服務的數量、質量和水平，有效解決人口較密集的城鎮和部分山區、半山區群眾收聽收看地方廣播電視節目的問題，為構建技術先進、傳輸快捷、覆蓋廣泛的保山市地方廣播電視節目傳輸覆蓋新體系打下堅實的基礎。

3 技術方案

保山市地方廣播電視節目地面數字電視廣播覆蓋網采用多頻網方式組網，系統分前端、節目傳輸與發射臺站3部分。在所轄1區4縣各啟用1個地面數字電視頻道轉播地方廣播電視節目。5個高山發射臺站分別轉播4套市級廣播電視節目（3套電視，1套廣播）和1套縣級節目（電視），縣級節目根據發射臺站所在轄區選擇。整個系統雖借助市廣播電視臺、市廣電網絡公司的平臺搭建，但又是相對獨立的一個系統，系統維護便利。系統整體框圖如圖1所示。

圖1 系統方框圖

根據國家新聞出版廣電總局推薦的7種地面數字電視工作模式（表1），綜合考慮抗多徑干擾能力、固定接收為主兼顧移動接收、系統凈碼率大小以及最低接收門限電平等因素，選用第3種工作模式，即：C=3 780，16QAM，FEC=0.6，PN=945，時域交織720，系統凈碼率14.438 Mbit/s。信源編碼采用MPEG-2編碼格式，一套標清數字電視節目占用3 Mbit/s左右的碼流；一套調頻立體聲廣播節目占用384 kbit/s左右的碼流。整個系統總碼率小于14 Mbit/s，模式3滿足需求。

表1 總局推薦的7種地面數字電視工作模式

在7種地面數字電視工作模式中，系統凈碼率越高則接收門限電平越高，系統凈碼率計算公式為

式中：Rate系統凈碼率；PN保護間隔（420/595/945）；Ri編碼效率（0.4/0.6/0.8）；Rm調制效率（2/4/5/6）；Fb頻帶寬度（7.56）。通過實測，模式3的最低門限電平為28 dBμV；模式5則為31 dBμV。

單頻網最大設臺距離的計算為

單頻網最大設臺距離（km）≈[幀頭長度（μs）/100 0000]×光速（300 000 km/s） （2）

3.1 前端部分

根據系統方框圖，前端包括總前端與分前端兩部分。總前端設在市廣播電視臺播控中心與市廣電網絡分公司機房；分前端設在各縣廣電網絡支公司機房。根據所播市級、縣（區）級節目的播出碼率以及在有線電視網中的傳輸碼率，每套節目的碼率均在6 Mbit/s以上。無法滿足5套節目總碼率不超過14.438 Mbit/s的要求，因此各套節目需重新編碼。在節目源頭（保山市廣播電視臺播控中心）將3套市級電視節目和保山人民廣播電臺節目重新編碼，同時提供IP與ASI兩種類型的信號輸出。借助市廣電網絡分公司的PTN骨干網將重新編碼的節目以IP方式傳輸到各縣廣電網絡支公司。各縣（區）不需要再建市級節目的編碼部分，有利于減少投資成本、降低故障率、既提高了節目的播出質量，也符合安全播出管理規定。市轄區分前端由于傳輸距離較近（不超過100 m），所以，用75-7電纜直接傳輸ASI信號至“區復用器”與區級節目進行再復用。系統中節目編碼要求能達到D1（720×576）標準。

在各縣廣電網絡支公司機房，先將市廣電網絡分公司通過PTN骨干網傳下來的IP信號通過“IP/TS流適配器”將四套市級節目變換成ASI信號，進入復用器；另外，縣級節目經MPEG-2編碼器后輸出的ASI信號也進入復用器。市級、縣級節目經復用后形成單路ASI信號進入DTMB調制器。DT?MB調制器輸出的RF信號（使用頻道由網絡公司指定）送入有線電視網中的混合器，隨其他業務一起傳送。

3.2 節目傳輸部分

包括總前端至分前端的傳輸通道、分前端至發射臺的傳輸通道兩部分。

總前端至分前端的傳輸通道是利用市至各縣的PTN骨干網傳送4套市級節目IP信號，這里不作過多敘述。

分前端至發射臺站的傳輸通道主要借助網絡公司的HFC網絡。采用DTMB調制器與DTMB解調器配對使用作為信道傳輸設備的4大好處是：1）充分利用當地廣電網絡公司的HFC網，傳送地方廣播電視節目地面數字電視信號只需一個空閑的電視頻道即可，不單獨占用纖芯資源；2）在發射臺站用DTMB解調器解出TS流后再進入發射機激勵器，這樣可以采用數字預失真等先進技術對發射機功放進行校正，改變發射機性能，提高發射機效率，不需要采用功放回退使發射機工作在較為線性的區間；3）保護當地網絡公司，因為有線電視采用的是DVB-C系統，所以，盡管DTMB信號是清流的，但因技術制式不同，有線電視機頂盒是解調不出信號的；4）因為在HFC網絡中已經存在調制好的DTMB射頻信號，所以在以后的地面數字電視小功率補點發射時，只需采取同頻直放或射頻變換放大處理即可完成。

3.3 臺站部分

采用雙激勵器熱備方式。首先，光接收機輸出包含地面數字電視信號的RF信號，送至DTMB解調器。其次，DTMB解調器設置好接收頻道，解調出兩路TS流送至發射機主、備激勵器。最后，經發射機功放放大的射頻信號送至天線進行發射。

地面數字電視發射天線大多采用面包板偶極子天線，為使盡可能多的有效輻射功率分布于服務區，同時又不過多的降低發射天線的增益，應將發射天線主向往下傾斜一個適當的角度。采用機械下傾方式的下傾角度，計算如下

式中：θt為下傾角；H為發射天線的有效高度。

發射機技術指標須符合GB/T26681－2011標準。《發射機型號核準證書》（復印件）、《發射機入網證書》（復印件）、《發射機合格證書》應齊全。

4 實施步驟

首先起草《保山市地方廣播電視節目骨干發射臺地面數字電視覆蓋項目技術方案》，之后向省局送審技術方案。總局有關文件批復下來后，制定出具體的《實施設計方案》和《招標技術文件》。還要完成到本地無線電管理機構辦理無線電臺執照，向總局申領《無線廣播電視發射設備訂購證明》等工作。為了發揮不同廠家的優勢，在招標時將系統分成前端與臺站兩個部分分開招標，對一些關鍵技術指標做了強制要求。

施工之前，應邀請臺站部分的中標廠家實地踏勘并確定以下參數：發射機的安裝位置；發射天線的安裝位置；發射天線安裝固定支架的尺寸與形狀；發射機射頻輸出口與主饋電纜的連接方式；發射機供電電纜的長度及取電位置；發射機輸入信號的供給方式等。另外，前端部分由于涉及內容不多，可用電話方式與中標廠家確定相關參數。

設備投入運行后，應組織相關技術人員對關鍵設備發射機的主要技術指標進行測量（如輸出功率、帶肩比、調制誤差率、帶內不平坦度、本振諧波等），對天線駐波比進行測量。只有在發射機主要技術指標達標的前提下方可開機工作。制作了《地面數字電視發射機技術指標交驗表》與《建設項目交付使用資產明細表》兩份表格交由各發射臺站填寫，作為工程驗收的重要依據。

5 小結

保山市5個高山廣播電視骨干發射臺站已于2014年10月全部以清流方式播出地方廣播電視節目地面數字電視信號。技術人員對信號覆蓋場強進行收測，初步測算，有效覆蓋面積達保山市國土面積的70%。通過運行情況來看，各項技術指標合格，系統工作穩定，無有害干擾產生，達到了預期效果。采用的模式3的最低門限電平為28 dBμV。由于地面數字電視較低的接收門限電平，使得其有效覆蓋面積比模擬電視大得多，1 kW地面數字電視發射機配四層四面偶極子面包板發射天線其覆蓋半徑已達65 km。信號覆蓋區域內的“戶戶通”用戶除了收聽收看中星9號衛星節目外，通過安裝八木接收天線還可收聽收看到至少5套地方廣播電視節目，收視效果良好，地面數字電視的優勢得到了充分體現。

保山市地方廣播電視節目地面數字電視廣播覆蓋網建設得到了云南省新聞出版廣電局的大力支持，得到了保山市委、政府的充分肯定，受到人民群眾的擁護和好評，為地方經濟發展、社會穩定做出了重要貢獻。保山市地方廣播電視節目地面數字電視廣播覆蓋網建設走在了全省前列。下一步將在各高山發射臺站的覆蓋盲區開展小功率補點覆蓋建設，不斷優化覆蓋網絡結構，逐步擴大地方廣播電視節目覆蓋區域。對已建的5個高山發射臺要加強管理維護，把管理放在與建設同等重要的位置，出臺相關管理制度，配套相關運維經費。同時，要注重地面數字電視方面的學習與培訓，提高工程技術人員的業務素質，確保地方廣播電視節目地面數字電視信號長期通、優質通。

[1]國家新聞出版廣電總局.地面數字電視廣播覆蓋網發展規劃[EB/OL].[2014-12-10].http://www.rftgd.gov.cn/node_11/node_37/2014/01/27/139079120948182.shtml.

[2] 郭嘉，王涌，李雷雷，等.模數同播階段云南省地面數字電視廣播覆蓋網總體技術規劃研究[J].廣播與電視技術，2014（9）：16-23.

[3] 張勇，范曉菲.河北省地面數字電視廣播頻率規劃研究[J].電視技術，2014，38（17）：39-42.