廣播電視節目無線數字化覆蓋工程建設與維護

楊圣純

（泰安市廣播電視臺，山東 泰安 271000）

0 引 言

為進一步豐富人們的精神文化生活，加快地面電視的模數轉換，國家規劃建設了中央廣播電視節目無線數字化覆蓋工程。該工程將中央電視臺12套采用AVS+信源編碼的標清節目打包復用成2路TS碼流（第一路含CCTV-1，2，4，10，12，13，14，15頻道，總碼率為18.624 Mb·s-1；第二路含CCTV-7，9，11及新聞頻道，總碼率為9.312 Mb·s-1）[1]，采用中星6A衛星和國干網兩種方式將信號傳輸到各地方廣播電視臺。出于節省頻率資源的需要，同時兼顧各地方臺播出需求，中央覆蓋工程采用“省級單頻網為主，區域單頻網或多頻網為輔”的地面數字電視組網方式[1]，通過兩個不同的頻道無線發射播出。

1 中央覆蓋工程山東播控平臺

為強化中央無線數字化覆蓋工程安全優質播出，山東省決定建設全省統一的數字電視集成播控平臺，集中接收從國干網和中星6A衛星傳來的12套央視節目、從省內各市縣傳來的77套節目以及3套省臺節目，切換輸出后，通過專用光纜網絡傳輸到各發射臺站進行轉播監測。其中，14頻道為省級單頻網，播出第一路碼流所含的8套節目，第二路碼流加入省臺及各市縣臺節目后由另一多頻網頻道發射播出。中央數字化覆蓋工程山東集成播控平臺信號流程如圖1所示。

圖1 中央數字化覆蓋工程山東集成播控平臺流程圖

2 中央無線數字化覆蓋工程泰安臺建設技術方案

泰安發射臺采用衛星和光纜網絡兩種方式接收中央臺及省臺的廣播電視節目。鑒于中央廣播電視節目無線數字化覆蓋工程采用了基于中星6A的單頻網傳輸方式作為主鏈路，TS清流信號經過加密加擾、單頻網適配后調制上傳到衛星，因此，接收端必須使用專業的AVS+衛星綜合接收解碼器，才能解調、解擾、解密中星6A下傳的12套中央電視臺節目[1]。

2.1 信號傳輸及接收處理技術方案

2.1.1 衛星信號接收方式

衛星方式是用衛星接收天線對準東經125°的中星6A衛星，接收到C波段廣播電視信號，經過高頻頭低噪聲放大和下變頻，變成L波段信號，傳到專業衛星綜合接收解碼器，輸出兩路ASI碼流。其中一路進入三選一碼流切換器，另一路送到監測報警系統板卡盒。

2.1.2 光纜網絡接收方式

對接山東省數字電視集成播控平臺，泰安廣播電視臺電視播控部輸出主備兩路SDI數字電視節目信號，經專線光纜網絡傳輸到山東電視臺集成播控中心，與中央臺、省臺的廣播電視信號合并、AVS+編轉碼、集成切換后，再由省臺通過主備兩路專線光纜網絡傳送回泰安廣播電視發射臺[2]。發射臺的光接收設備接到兩路光纜IP信號后，通過多口交換機進入主備EMR平臺進行IP-ASI信號轉換，主備EMR平臺分別送出兩路（共4路）ASI碼流。其中兩路ASI碼流送到本地監測系統板卡盒，作為多畫面監測報警系統輸入信號。主備EMR平臺輸出的另兩路ASI碼流送入三選一碼流切換器，從1路衛星、兩路光纜信號中切換出1路信號進入發射機數字電視激勵器[3]，進行調制變頻，推動功率放大器、多工器達到額定功率發射出去。同時，空收信號也送入本地監測報警系統，并回傳至山東數字電視播控中心進行監測。泰安臺信號接收處理及監測流程如圖2所示。

圖2 泰安臺信號接收處理及監測流程

2.2 監測報警系統

監測系統采用8臺監視器，分成四列。一列監視衛星電視接收信號，一列監視光纜傳輸主路信號，一列監視光纜傳輸備路信號，另一列監視發射后的空收信號。由此實現發射機輸入信號源和發射機輸出信號的全監測。監測報警系統具備對各項監測進行技術指標實時分析和錄制報警功能。

3 發射機技術要求

對于發射機，泰安廣播電視發射臺的技術要求是：采購兩臺數字電視發射機，分別工作于14，16頻道，其中14頻道發射機為單頻網發射機，使用單頻網專用激勵器，由北斗/GPS雙模授時器為其提供精準時鐘信號，實現單頻網內調制碼流的頻率、時間、比特精確同步，16頻道發射機為多頻網發射機。兩臺發射機輸出功率均為1 kW。整機采用單通道、圖像伴音合放式，配備雙激勵器、雙風機，實時監測自動切換；配備功率放大器、開關電源，實行模塊化冗余備份設計；配置強大的監測控制單元，實時監測數據參數，自診斷、自適應、自動調整。發射機具備精細的整機自動電平控制和完善的保護功能，同時支持網絡化監控管理，可通過遠程監控計算機進行遙測遙調。

4 單頻網與激勵器

本次中央無線數字化覆蓋工程的最大亮點是采用了單頻網的技術體制。單頻網是由多個位于不同地點、處于同步狀態的地面數字電視發射機，以相同的頻率，在可控的時刻發射相同的節目。基于衛星的單頻網和省級單頻網都安裝了單頻網適配器，其在TS碼流中插入了秒幀初始化包（SIP包），同時完成碼速率適配。衛星接收機的解調解擾不能改變TS碼流的內容和順序[4]。單頻網內各地發射機激勵器接收來自同一適配器發出的帶有時間標識SIP的同步數字包，同時參考北斗/GPS授時器的精準時鐘信號（10 MHz，1 PPS），經過精確計算，確定各發射機的“時延補償”，從而實現各激勵器編碼調制信號的精準同步，即同時同頻同比特，相同的信道編碼和調制方式，避免了同頻干擾。

數字電視廣播激勵器主要由基帶處理、數模轉換、頻率合成、射頻輸出放大、監控系統等功能模塊組成，實現從基帶TS輸入數據碼流到地面數字電視廣播RF信號的轉換。單頻網激勵器工作原理如圖3所示。

圖3 單頻網激勵器工作原理圖

5 工程建設與效果

經過科學有序的施工，UPS智能一體化電源、天饋線、信號接收處理系統、監測系統、數字電視發射機等設備先后完成了安裝，測試達標后又進行對接聯調，同時配備了機房空調、新風系統。整個工程于2016年7月22日全部完成建設，開機試播一次成功，各項指標均達到甲級，無線覆蓋效果測試良好。

6 無線數字電視系統的維護檢修

6.1 信號源故障判斷與處理

數字電視系統組成復雜，維護檢修要根據故障的現象和表現綜合作出判斷，找出產生問題的部位和原因。首先觀察多畫面監測報警系統四列監視器，判斷是光纜主路信號出現故障，還是備路信號出現故障，是衛星電視信號出現問題，還是空收信號出現問題，抑或是監測報警系統本身的問題。若是由于某一路信號源出現問題，自動切換沒有動作，從而導致發射空收信號異常，此時要立即手動進行切換，使發射播出恢復正常，然后再檢修故障。可以根據出現問題的現象、類型、報警提示信息、碼流信息等去檢查設備，觀察設備面板顯示有無異常、告警。

6.2 衛星電視信號故障檢修

對于衛星電視信號出現問題，運維人員可以檢查衛星接收機運行是否正常，擰下衛接機輸入接頭重新擰緊，輸入接收參數重新搜索一遍，看能否恢復正常，檢查接收信號強度和質量是否達標。如果信號強度小，需要調整衛星接收天線的水平和俯仰角度[6]；若信號強度大但質量差，則是有較強噪聲或干擾，導致誤碼率高，引起馬賽克或無法解碼。對此，可以更換一個接收解碼器進行嘗試。

6.3 發射機故障檢修

如果信號源都沒問題，但空收監測異常，則可以判定是發射機出現問題。首先，檢查電源電壓是否正常，發射機是否保護關機，風機運行是否穩定，駐波比等指標有無異常。其次，查看激勵器，若激勵器輸出正常，空收監測應該有信號。檢查激勵器面板顯示是否正常，輸入碼流、輸入授時時鐘有無鎖定出錯報警。可以使用碼流分析儀接入ASI或IP接口查看輸入碼流是否正常，也可以接入RF接口檢查輸出信號參數，判斷激勵器的故障部位、原因。若激勵器輸入正常而射頻無輸出，原因可能是射頻使能關閉。可以打開射頻使能，重新開機，一般能解決問題。若仍無輸出，可能是射頻本振失鎖故障，需要維修或更換。

7 結 語

本文為廣播電視節目無線數字化覆蓋工程設計了多備路、自動切換、分級監測的技術方案，即使發生某一路信號源馬賽克或無法解碼的情況，節目也能安全優質播出，不會受到影響。同時，簡明完善的多畫面監測報警系統為快速檢修排除故障提供了依據，指明了方向。只要熟練掌握整個系統的組成原理和信號流程，就能根據故障現象判斷出故障部位，從而快速地進行檢修，為安全優質播出提供充分的技術保障。