亳州廣播電視臺國標地面數字電視單頻網系統

丁克儉

（亳州廣播電視臺，安徽 亳州 236800）

1 項目背景

亳州廣播電視臺現有的模擬電視發射機已經老化，發射功率極度下降。亳州廣播電視臺所處的亳州市譙城區地域形式南北狹長，亳州廣播電視臺處在譙城區北部，按照國家廣播電視總局規劃的本地地數DS-29CH 1kW 發射機覆蓋范圍有限，致使譙城區南部的大部分鄉鎮受眾都無法收看到本地地面數字電視節目。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字電視單頻網進行信號覆蓋，發射主基站放置在亳州廣播電視臺現廣播電視發射臺機房，單頻網補點基站放在譙城區南部立德鎮，信源傳輸鏈路用光纖實現。地面數字電視單頻網系統設計最終目標為確保整個譙城區電視受眾都能收看到本地臺數字電視信號節目[1]。

2 概述

建設地面數字電視傳輸覆蓋網，是廣播電視實現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，加快本地節目地面數字電視網覆蓋建設。根據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按照國家廣播電視總局有關地面數字電視頻率的規劃，編制本地節目地面數字電視覆蓋技術方案，先期在亳州市譙城區進行地面數字電視單頻網建設。

3 總體設計思路

亳州市譙城區地形南北狹長，亳州廣播電視臺處在譙城區北部，目前現有1 kW 地數發射機只有20 km 的有效覆蓋范圍。譙城區南部的大部分鄉鎮都無法收看到無線地面數字信號，經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進行覆蓋[3]，解決譙城區南部鄉鎮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地面數字電視規劃頻率有限，同時又要滿足廣大無線電視觀眾收看多套電視節目的收視需求，為了提高信道的利用率，系統的信源編碼方式采用我國自主知識產權的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目的有效碼率，使用同樣的8 MHz 帶寬，能夠傳輸更多的節目套數[4]。

3.2 合理選擇發射站點位置

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，進行地面數字電視單頻網建設。單頻網主發射基站建在現有的廣播電視發射臺機房（東經E115°46′13″、北緯N33°51′35″），利用現有的廣播電視微波綜合塔進行發射，補點基站建在距離主基站約33 km 處的譙城區古城鎮張橋村（東經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射。由于兩個站點直線距離為33 km，應選擇PN 長度為945 的發射模式，保護間隔為37.5 km。在保證組網成功的情況下，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問題的時候，自動切換到另一路工作，從而提高系統的穩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測的需求，為確保地面數字電視節目的安全播出，在信源方面，各套節目的信號源采用衛星信號源和光纖信號源兩路信號進行熱備份，并利用監視器進行實時監測，做到值班員發現問題及時切換。具體實施方案如圖1 所示。

圖1 兩路衛星信號源系統

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

圖2 市電和發電機供電系統

4 項目具體實施方案

亳州廣播電視臺單頻網技術系統核心組成包括單頻網適配器、主基站發射機、補點基站發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（Global Positioning System，GPS）同步時鐘、支持單頻網功能的地面數字電視激勵器等。單頻網的組建成功要求發射機之間滿足三同一保的條件，即發射機同時發射信號、發射機同步在同一個參考頻率上、發射機采用同一信號源進行調制，發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系統建設的重要部分。主基站一般選擇放置在現有發射臺，因為現有發射臺具有地勢高、可架設高功率發射天線的優勢。由于主基站設在亳州廣播電視臺廣播電視發射臺，現有的供電系統和天饋系統都能滿足主發射機的需求。天饋系統中，天線掛高為145 m，現有多工器只需更改頻點即可。選用現有發射臺站放置主基站，可大大節約建設資金。

4.1.1 主基站發射機

根據國家廣播電視總局頻率規劃方案，亳州市自辦地面數字電視發射機頻道為新建DS-29CH，功率大小為1 kW。主發射機需支持地面數字電視單頻網功能。為節約資金，主基站利用現有的天饋系統進行無線發射，在現有全橋式、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、易于擴展頻點等優點。在現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要求，其測試指標如下：功率容量＞數字功率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

發射臺現有增益指標為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射機的需求。現有SDY-50-80 主饋管的功率容量也足夠新增發射機的需求。此次新增單頻網主發射基站發射機可與原有發射機進行共饋、共天線發射，從而節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 的譙城區古城鎮。古城鎮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、供電系統以及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有資源。

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

因亳州鐵塔公司承建的信號發射基站高度有限，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射臺主發射基站到古城補點發射基站的光纖傳輸所采用的光端機為主備冗余方式架設。考慮到發射機監控及機房環境監控的需求，信源傳輸采用TS over IP 的方式，同時監控信息也采用網際互連協議（Internet Protocol，IP）方式進行傳輸，從而利用同一根光纖即可實現信源與監控信息的傳輸。

光端機選用傳輸距離為80 km 以上、具有以太網雙向傳輸功能的設備。發送端光端機具有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。為了提高傳輸系統的穩定性，發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。路測選取了大楊鎮等不同方向的重點覆蓋區域作為測試點，測試儀器選用數字廣播電視測試儀BA0383，配以高度4 m 的八木九單元地面數字多媒體廣播（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DS-29CH 無線地數信號覆蓋指標測試表

通過以上路測數據可知，建成的地面數字電視DS-29CH 單頻網組網成功，信號交疊區域無同頻干擾情況，各個方向的重點覆蓋區域接收場強足夠、信噪比較好、觀看畫面流暢清晰無卡頓。地面數字電視單頻網系統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

地面數字電視單頻網的組建，能夠有效推動我國廣播電視行業的發展，與有線數字電視覆蓋網絡形成互補，促進市場的良性競爭，從而促使數字電視發展更加完善，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字電視，提高競爭力，為今后加快傳輸的信息化、網絡化、智能化、現代化發展奠定良好的基礎。