差轉技術在地面數字電視覆蓋建設中的應用

沈龍輝，周松林，李衍奎

(1.岳陽電視轉播臺，湖南 岳陽 414000；2.湖南廣播電視臺，湖南 長沙 410005)

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差轉技術在地面數字電視覆蓋建設中的應用

沈龍輝1，周松林2，李衍奎2

(1.岳陽電視轉播臺，湖南 岳陽 414000；2.湖南廣播電視臺，湖南 長沙 410005)

旨在探索中央廣播電視節目無線數字化覆蓋工程的建設經驗。差轉技術的應用，豐富了無線數字電視信號傳輸的技術手段，輕而易舉地解決了任務臺站主備信號源不足的難題，能夠又好又快地完成無線數字化覆蓋工程建設，有著良好的推廣價值和經濟價值。

無線覆蓋；總體技術方案；鏈路；TS流；變頻

中央廣播電視節目無線數字化覆蓋工程是推進基本公共文化服務標準化、均等化的重要工程，是切實保障城鄉居民聽好廣播、看好電視的重要舉措。全國高山發射臺承擔著轉播各級廣播和電視節目的重要任務，是新時期戶戶通工程建設的主要力量。安全、高效建設好高山發射臺無線覆蓋技術網，必將有效解決無線模擬技術條件下傳輸節目較少、質量有待提高及收看本地節目難等問題。

1 地面數字電視系統架構

根據《中央廣播電視節目無線數字化覆蓋工程總體技術方案》，湖南省有82個臺站的建設任務(如圖1)。每個發射臺站均使用兩個頻道發射節目，其中一個頻道播出CCTV-1等8套標清電視節目包，另一個頻道播出由CCTV-7等4套中央臺、5套湖南臺、1套市(州)或縣臺組成的10套電視節目包。

圖1 湖南省無線覆蓋工程室外固定接收覆蓋效果(截圖)

中央廣播電視節目前端系統由中央電視臺加擾加密后生成2路傳送碼流，分別送入衛星傳輸鏈路中星6A和中星6B，供各任務臺站在本站接收、解碼和發射。

湖南省臺5套電視節目由湖南廣播電視臺進行AVS+編碼、統計復用后構成省臺節目流，作為省臺節目主信號源，通過微波或光纜等地面傳輸網絡傳送至各任務臺站。

1.1 主備信號傳輸鏈路

數字電視節目信號傳輸鏈路主要有衛星、數字微波、光纖等節傳方式。總局廣科院為湖南省設計的技術方案將所有任務臺站采用衛星接收作為12套中央電視節目的主信號鏈路，省數字微波或光纜信號作為中央電視節目的備份鏈路、省臺節目傳送的主要鏈路。

1.2 無線覆蓋方案

中央無線覆蓋工程側重于使用室內外天線的固定接收用戶。在覆蓋網建設時要求發射的信道參數能夠提供較大的凈碼率帶寬，在萊斯信道環境下有較低的載噪比接收門限，同樣的發射功率等級有效覆蓋更大的區域。

根據地面數字電視的工作模式4和固定接收業務特性，經專業頻率規劃計算，湖南省中央電視節目室外固定接收覆蓋效果如圖1所示。

1.3 傳輸鏈路實際狀況

湖南是典型的丘陵地區，山高路險，各高山發射臺歸屬不一，建臺時間早晚不一，基礎設施、電力保障、信號傳輸、技術力量等千差萬別。各臺站信號接收鏈路單一，大部分縣級轉播臺站省數字微波均未通達，也沒有廣電專用光纜線路。采用衛星接收的臺站，遇大雨、雷電、冰雪等惡劣天氣，信號源經常會中斷。往往造成發射系統正常，由于信號源不正常，覆蓋范圍內的用戶卻無法收看到電視節目。而且本省節目流一般只能通過本省的數字微波干線或其他電信運營商的通信鏈路送到主要骨干臺站進行接收和解碼復用。要保證無線覆蓋工程實施后，湖南省82個臺站長期穩定地運行，信號源保障成為無線覆蓋工程是否有成效的關鍵因素。基于湖南省的實際情況，制定具有較強的針對性、實效性的信號傳輸技術方案，變得十分重要和迫切。

1.4 微波傳輸鏈路

湖南省微波總站經過對原有數字微波設備改造升級，已經能夠擔負向全省24個高山臺站(含19個骨干臺)傳輸廣播電視信號的重要任務，在多山的湖南省內其性能較光纖更加穩定(湖南省數字微波路由如圖2)。

圖2 湖南省數字微波干線

省微波總站接收經國干網傳送的AVS+編碼的中央臺2路12套節目流，接收省臺機房1路5套節目流。經省微波干線網向全省各骨干臺站機房傳送1路中央臺8套節目IP流，另一路為中央臺4套與省臺5套統計復用形成的9套節目IP流，各臺站結合各自實際情況可將其作為主要或備份信號源。數字微波在湖南省中央廣播電視節目無線覆蓋工程實施中的作用就變得至關重要。

1.5 節目傳送方式分類

按照臺站已有節傳方式的條件，湖南省82個臺站可分為4類：1)衛星+微波+光纖為1類(骨干臺)；2)衛星+微波為2類；3)衛星+光纖為3類；4)衛星為4類。

1、2類臺站在發射系統安裝調試后，衛星、微波鏈路能夠互為備份，信號源接收穩定，基本能夠滿足安全播出18套以上的標清節目覆蓋設計要求。湖南省僅有19個高山骨干臺站基本符合1、2類標準，其信號源較為安全，技術隊伍較為穩定，播出安全系數較大，能夠確保中央無線覆蓋工程的長期、可靠、高效運行。1、2類臺站節傳鏈路如圖3所示。

圖3 1、2類臺站節傳及信號切換

1.6 無線差轉方式

根據湖南省臺站現實情況，能同時滿足中央臺、省臺節目同步覆蓋要求的臺站較少。但是湖南省大部分縣級臺站均在湖南省骨干臺的覆蓋范圍之內，采用接收省骨干臺站的發射信號，將其作為縣級臺站發射系統的主用信號或備用信號，由此解決縣級臺站信號源缺失的難題，如圖4所示。

圖4 衛星+差轉接收方式

2 差轉原理

差轉的全稱是差頻轉播，是將接收到的某頻率信號，經過頻率變換，然后用另一頻率發射出去，這是過去常用的一種通信中繼或轉播方式。差轉技術的應用在20世紀80年代前后信號源傳輸方式極其稀缺時較為普遍。隨著傳送技術的日益多樣和完善，廣播電視發射臺站陸續采用了微波、衛星、光纜等作為信號源的傳輸方式。隨著廣播電視采用數字化存儲和處理，連續變化的模擬圖象和聲音信號通過模數轉換變成了由1和0組成的數字節目流。不管采用何種技術方式傳送節目流，接收終端的圖象質量不會有損傷。數字衛星通信中上、下行頻率的變換，數字微波中繼等就是典型的應用實例。在無線覆蓋工程實踐中，采用差轉技術能夠滿足無線數字化覆蓋網建設的技術要求和質量要求，是一種比較可靠、經濟、易行的高質量傳輸方式。

3 接收和解碼

接收天線能將空中無線電波轉換成電信號，接收信號的優劣除與電視發射臺技術參數相關外，還與信號的傳播條件、接收天線的位置、性能以及接收機的靈敏度等有關。因無線電信號在自由空間傳播時會產生互相干擾，采用具有增益高的多單元定向八木天線，采用屏蔽性較好的射頻電纜，能改善接收信號的強度和質量。 接收終端采用地面數字電視專業解碼器，能夠直接輸出ASI節目碼流，送入ASI切換器。

4 測試分析

4.1 測試儀器

S7000是一款高性能電視信號分析儀，支持DTMB解調、AVS+和DRA視音頻解碼及碼流分析。S7000操作界面如圖5所示，能夠測量地面數字電視的功率電平、MER、BER、星座圖、載噪比等主要參數，也能進行實時解碼、實時分析。

圖5 S7000操作界面(截圖)

4.2 測試數據

近兩年組織技術人員對岳麓山、達摩嶺、金鶚山基站發射信號進行了大量實地收測，接收基站信號的最遠距離達到了90 km，積累了大量數據。通過對收測圖象的主觀評價、數據比對和分析，所接收基站信號的MER、BER、星座圖、載噪比等主要指標符合信號源質量要求，滿足再次傳輸與覆蓋的需要。骨干臺基站周邊的縣市臺站都可以接收到1個以上的省級骨干臺站所發射的信號，縣市臺可以根據接收到的信號場強和質量，很靈活地選擇接收臺站(如圖6所示)。

圖6 達摩嶺基站信號可作周邊縣市臺信號源

4.3 測試分析

采用差轉技術作為中央廣播電視節目無線覆蓋工程信號源時，最擔心的就是信號受到干擾，造成接收不穩定。因各地都存在一些違規使用電視頻道、違規超功率發射等實際問題，造成各地電磁環境異常復雜。這些問題廣電總局已經高度重視，正在全面清理和整頓違規現象。中央無線覆蓋工程建設的數字電視頻道全部通過總局規劃院的設計和批準，已經得到了優化，避免了同頻和鄰頻干擾問題，為差轉技術方式的使用提供了保證。在省級高山臺站的覆蓋范圍內，進行了多項接收測試，分析和比較了不同地點、不同接收天線高度、不同極化方式、不同接收距離等各種條件下，所接收的圖象電平、所解調出圖象質量技術指標如MER、BER、載噪比和星座圖以及圖象的主觀質量評價等。表1～3的測試數據表明，采用差轉技術切實可行，各項技術指標均符合并達到了信號源的質量技術要求。

表1 不同地點、電平相同，MER值相關較大，與接收高度、極化方式有關

表2 MER值相近的情況下，由于接收地點、接收高度、極化方式不同，電平相差較大

5 結論

湖南省中央無線覆蓋工程任務重，縣級發射臺站數量較大，信號節傳方式單一。中央和省臺節目信號源得不到保證，工程目標就會大打折扣。采用無線差轉技術能夠化繁為簡，因地制宜，快速高效。通過大量的測試，驗證和積累了地面數字電視覆蓋網建設經驗。

中央廣播電視節目無線數字化覆蓋工程的實施將進一步加快無線廣播電視由模擬到數字的戰略轉型，極大提升廣播電視公共服務的質量和水平。

表3 MER值相近的情況下，接收電平相差可能較大，只要滿足一定的MER值，接收圖像優良

[1] 地面數字電視廣播信號覆蓋質量客觀評估和測量方法第1部分：室外固定接收:GB/T28438.1—2012[S]．北京：中國標準出版社，2012.

[2] 國家廣播電影電視總局.地面數字電視廣播覆蓋網發展規劃：廣發[2012]113號[EB/OL].[2016-09-16].http://www.sarft.gov.cn/art/2013/11/26/art_142_17699.html.

[3] 國家廣播電影電視總局.國家新聞出版廣電總局關于印發中央廣播電視節目無線數字化覆蓋工程總體技術方案的通知[EB/OL].[2016-09-20].www.sapprft.gov.cn.

[4] 地面數字電視廣播直放站技術要求和測量方法:GY/T 296—2015[S]．北京：國家新聞出版廣電總局，2015.

[5] 國家廣播電影電視總局.廣播電視安全播出管理規定[EB/OL].[2016-09-15].http://www.gov.cn/gongbao/content/2010/content_1629143.htm.

沈龍輝(1966— )，高級工程師，臺長助理，主要從事廣播電視傳輸發射工作；

周松林(1965— )，高級工程師，傳輸覆蓋中心主任，主要從事廣播電視信號傳輸、發射、覆蓋技術研究與創新應用；

李衍奎(1968— )，高級工程師，傳輸覆蓋中心副主任，主要從事廣播電視傳輸覆蓋工作。

責任編輯：薛 京

Application of differential transfer technology in construction of digital TV coverage

SHEN Longhui1，ZHOU Songlin2，LI Yankui2

(1.HunanYueyangRebroadcastingStation，HunanYueyang414000，China；2.HunanRadioandTelevisionStation，Changsha410005，China)

This paper aims to explore the construction experience of the radio and television program of the central radio and television program. The application of differential transfer technique help to enrich wireless digital TV signal transmission technologies. It is easy to solve the problem of the shortage of the main source of the task station. It can complete the construction of wireless digital coverage well and quickly. It has a good promotional value and economic value.

wireless coverage；overall technical scheme；link；TS stream；frequency conversion

沈龍輝，周松林，李衍奎.差轉技術在地面數字電視覆蓋建設中的應用[J]. 電視技術，2016,40(12)：115-119. SHEN L H，ZHOU S L，LI Y K. Application of differential transfer technology in construction of digital TV coverage [J]. Video engineering，2016,40(12)：115-119.

TN949.197

B

10.16280/j.videoe.2016.12.022

2016-11-02