地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用

【摘要】為了進一步擴展地面數(shù)字電視信號覆蓋范圍以及傳輸穩(wěn)定性，搭建地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)是必然選擇?；诖耍恼绿岢隽艘环N地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)的設(shè)計方案，在簡單闡述該系統(tǒng)設(shè)計背景、總體設(shè)計以及特點的基礎(chǔ)上，對該系統(tǒng)的主要功能配置方案進行了說明，并實施系統(tǒng)運行成效檢測，檢測結(jié)果證實系統(tǒng)的可靠性。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電視信號;地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng);冗余設(shè)計

中圖分類號：TN92? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.21.004

無線電視覆蓋實現(xiàn)數(shù)字化建設(shè)在當(dāng)前受到重點關(guān)注，為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，并實現(xiàn)為用戶提供更為理想的電視節(jié)目播出服務(wù)，搭建并應(yīng)用一種地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)極為必要。

1. 地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)的總體規(guī)劃

1.1 系統(tǒng)設(shè)計背景

對于地面數(shù)字電視信號而言，其所具備的自然災(zāi)害抵御能力呈現(xiàn)出較高水平，且難以受到地理環(huán)境因素的影響，建設(shè)與維護成本也相對較小，因此在當(dāng)前得到廣泛應(yīng)用。實踐中，出于對擴展地面數(shù)字電視信號覆蓋范圍以及傳輸穩(wěn)定性的考量，地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)的設(shè)計、構(gòu)建與應(yīng)用受到重點關(guān)注，在該系統(tǒng)的支持下，可以將原有模擬無線電視信號全部轉(zhuǎn)變?yōu)榈孛鏀?shù)字電視信號，并在更為廣泛的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)覆蓋。總體而言，地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用是當(dāng)前電視媒體轉(zhuǎn)型升級發(fā)展的重要路徑，也是無線電視覆蓋實現(xiàn)數(shù)字化建設(shè)轉(zhuǎn)型的必由之路。

1.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計

在地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)的設(shè)計與搭建過程中，主要秉承實用性、高效性、簡單性的原則完成，賦予該平臺以更為強烈的應(yīng)急處置能力。地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)主要可以細化為六大功能模塊，包括節(jié)目接收模塊、轉(zhuǎn)碼模塊、復(fù)用模塊、切換模塊、調(diào)制模塊以及發(fā)射模塊，各個功能模塊配合運行，且可以參考需求的不同實施優(yōu)化調(diào)整設(shè)計。系統(tǒng)設(shè)計過程中，主要選用國標(biāo)AVS+信源編碼方式，在系統(tǒng)的實際運行過程中，衛(wèi)星電視信號與本地節(jié)目均通過AVS+編碼器實現(xiàn)壓縮編碼，隨后轉(zhuǎn)入IP交換機、IP復(fù)用器、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，隨后，通過DTMB調(diào)制器、數(shù)字電視發(fā)射機、多工器、天線等結(jié)構(gòu)的支持，將相應(yīng)節(jié)目信號發(fā)送至用戶端。

地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)內(nèi)主要由主用信號源、備用信號源、多臺AVS+衛(wèi)星接收機、功分器、CCTV專用衛(wèi)星接收機、AVS+編轉(zhuǎn)碼器、主數(shù)據(jù)交換機、備數(shù)據(jù)交換機、多臺統(tǒng)計復(fù)用器、ASI碼流切換器、主激勵器、備激勵器、發(fā)射機、DTMB解調(diào)接收機、多畫面監(jiān)看系統(tǒng)等功能結(jié)構(gòu)所構(gòu)成。在系統(tǒng)實際的運行過程中，信號源來源于衛(wèi)星接收，依托多種信號源編碼方式以及頻率分配的差異性，選用不同的衛(wèi)星接收機，完成對電視節(jié)目的接收。與此同時，針對非AVS+的電視節(jié)目，進行轉(zhuǎn)碼處理，并在通過統(tǒng)計復(fù)用器、切換器、激勵器后，相應(yīng)節(jié)目信號轉(zhuǎn)入發(fā)射機內(nèi)，最終在天線的支持下完成發(fā)射。在整個系統(tǒng)內(nèi)，選用了主用與備用冗余設(shè)計的方式，促使系統(tǒng)可以長時間在安全穩(wěn)定的狀態(tài)下實現(xiàn)運行。

在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)內(nèi)還配置了監(jiān)看系統(tǒng)，在DTMB解調(diào)接收機的支持下，可以完成對所有發(fā)射節(jié)目的回收監(jiān)看，以此落實對發(fā)射節(jié)目播出正常水平的檢測，保證及時判斷、處理故障問題，維護系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

1.3 系統(tǒng)的主要特點

地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)主要具備以下特征：

第一，前端信號源實現(xiàn)多重備份，因此有著相對較高的安全級別。該系統(tǒng)是電視媒體轉(zhuǎn)型升級發(fā)展、無線電視覆蓋實現(xiàn)數(shù)字化建設(shè)轉(zhuǎn)型的重要支持，因此在安全等級方面有著更高的要求，同時，還需要本系統(tǒng)功能設(shè)置多元化、配置靈活，且可以更為高效、便捷的實現(xiàn)應(yīng)急處理。第二，整個系統(tǒng)擁有相對理想自愈能力，能夠?qū)崿F(xiàn)更為快捷、靈活的切換。在信號源端，系統(tǒng)基于媒體綜合處理平臺（EMR）搭建，促使碼流切換、端口切換、節(jié)目級別切換得以實現(xiàn);在發(fā)射端，進行了主激勵器以及備激勵器的配置，同時也設(shè)置了主數(shù)據(jù)交換機以及備數(shù)據(jù)交換機，以此完成交叉?zhèn)浞莸箵Q。在系統(tǒng)構(gòu)建過程中，針對各個關(guān)鍵節(jié)點設(shè)備均引入了異地備份以及主備冗余保護，賦予整個系統(tǒng)以更強的自愈功能。第三，整個系統(tǒng)的鏈路相對簡單，架構(gòu)清晰程度高且功能配置的完善程度理想，可以在長時間內(nèi)維持在穩(wěn)定且安全的運行狀態(tài)下。

2. 地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)的設(shè)計方案

2.1 前端系統(tǒng)平臺的設(shè)計

在地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)的前端系統(tǒng)平臺，主要基于媒體綜合處理平臺（EMR）搭建，選用了IP流傳輸架構(gòu)。實踐中，構(gòu)建統(tǒng)一的平臺式設(shè)備，實現(xiàn)對多種功能模塊的混插與靈活性配置，整體所展現(xiàn)出的功能融合性極為理想。在該前端系統(tǒng)平臺的支持下，數(shù)字電視前端的全部需求得到切實性滿足，核心處理能力、數(shù)據(jù)吞吐量、集成化程度、運行安全水平等均表現(xiàn)出明顯的提升趨勢。該前端系統(tǒng)平臺內(nèi)融入了3A技術(shù)，具體來說，就是任意輸出、任意處理、任意輸入，對多種格式與類型的信號進行接收與處理。依托媒體綜合處理平臺（EMR），可以在配置相關(guān)功能模塊的支持下完成對多種格式與類型的信號的處理。同時，在該發(fā)射臺地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)的搭建中，積極引入雙國標(biāo)，即選用AVS+DTMB這兩種國標(biāo)方式，在此基礎(chǔ)上完成對地面平臺的良好搭建。

在地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)中的前端系統(tǒng)平臺搭建過程中，設(shè)定的主要配置如下所示：每套節(jié)目的視頻碼率設(shè)定為2.2兆比特每秒，半音碼率設(shè)定為128千位每秒;除播出CCTV的節(jié)目之外，還對本地的多套節(jié)目進行播出，系統(tǒng)凈荷設(shè)定為19.251兆比特每秒，音頻編碼格式設(shè)定為DRA、視頻編碼格式設(shè)定為AVS+。

2.2 發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計

縣級電視臺的地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)設(shè)置300W數(shù)字電視發(fā)射機2臺，每臺1個頻道，1臺為多頻網(wǎng)發(fā)射機，1臺為單頻網(wǎng)發(fā)射機，兩臺發(fā)射機通過雙功器連接共用一部天線發(fā)射。對于這兩臺發(fā)射機，均配置了主、備兩套冗余保護。

2.3 單頻網(wǎng)的搭建

出于獲取更為理想覆蓋成效的考量，在進行地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)的構(gòu)建時，主要搭建并引入了單頻網(wǎng)，促使信號覆蓋范圍明顯擴大的同時，為解決相鄰縣市單頻網(wǎng)信號相互干擾，各鄰近發(fā)射臺利用GPS/BDS的授時功能對單頻網(wǎng)發(fā)射機激勵器采取逐步延時幾毫秒發(fā)射的辦法來保障信號間不受干擾，持續(xù)強化信號的覆蓋質(zhì)量。實踐中，構(gòu)建地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)發(fā)射點，除實現(xiàn)上述目標(biāo)之外，還可以將該數(shù)字電視單頻網(wǎng)發(fā)射點作為主臺站的異地應(yīng)急備份發(fā)射，促使整個地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)的運行安全穩(wěn)定性呈現(xiàn)出大幅提升的趨勢。

3. 地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)的測試

3.1 前端系統(tǒng)的測試

選定2頻道（A頻道與B頻道），依托碼流分析儀對這兩頻道的碼流信號實施三級錯誤監(jiān)測。其中，A頻道內(nèi)包含著4套CCTV節(jié)目以及4套本地節(jié)目，使用衛(wèi)星接收機完成信號接收，實施調(diào)解處理，轉(zhuǎn)為碼流信號;與本地節(jié)目的碼流實施復(fù)用，傳遞至發(fā)射系統(tǒng)。B頻道內(nèi)包含著8套CCTV節(jié)目，使用衛(wèi)星接收機完成信號接收，實施調(diào)解處理，并直接傳遞至發(fā)射系統(tǒng)。通過對前端系統(tǒng)的測試，得到結(jié)果如下：相應(yīng)碼流信號第一級無錯誤;第二級PCR精度存在錯誤;第三級存在著EIT與SDT錯誤，但是總體上并不會對節(jié)目數(shù)字信號的正常使用造成影響。

3.2 信號覆蓋成效的測試

第一，對本系統(tǒng)的信號覆蓋成效進行測試，依舊選定A頻道與B頻道作為樣本信號實施測算，結(jié)果顯示，信號覆蓋效果平均維持在以5千米為半徑的圓形范圍內(nèi)。

第二，對本系統(tǒng)的定點接收成效進行測試。在此過程中，選定區(qū)域某點展開定點接收測試（測點與發(fā)射點之間的直線距離為7.9千米），引入定向天線（天線架高度設(shè)置為4米），主要對接收頻道、信號接收電平、信號場強、收測成效落實評估。實踐中，得到的定點測試結(jié)果如下所示：（1）A頻道接收電平為-50.6分貝毫瓦，接收場強為每米64.4dBμV，收測效果為收看正常。（2）B頻道接收電平為-51.4分貝毫瓦，接收場強為每米65.1dBμV，收測效果為收看正常。

第三，對本系統(tǒng)的移動接收成效進行測試。選取10個路段作為本系統(tǒng)移動接收測試地點，實踐中，信號的接收主要利用吸頂式全向天線完成，設(shè)定天線架的高度維持在1.5米;移動車輛的速度始終保持平穩(wěn)水平，著重對接收電平實施測定，得到的結(jié)果為：路段1的接收電平維持在低于-80分貝毫瓦的水平;路段2的接受電平維持在-80分貝毫瓦與-75分貝毫瓦的范圍內(nèi);路段3的接受電平維持在-75分貝毫瓦與-70分貝毫瓦的范圍內(nèi);路段4的接受電平維持在-70分貝毫瓦與-65分貝毫瓦的范圍內(nèi);路段5的接受電平維持在-65分貝毫瓦與-60分貝毫瓦的范圍內(nèi);路段6的接受電平維持在-60分貝毫瓦與-55分貝毫瓦的范圍內(nèi);路段7的接受電平維持在-55分貝毫瓦與-50分貝毫瓦的范圍內(nèi);路段8的接受電平維持在-50分貝毫瓦與-45分貝毫瓦的范圍內(nèi);路段9的接受電平維持在-45分貝毫瓦與-40分貝毫瓦的范圍內(nèi);路段10的接受電平維持在高于-40分貝毫瓦的水平。

4. 總結(jié)

綜上所述，地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用是當(dāng)前電視媒體轉(zhuǎn)型升級發(fā)展的重要路徑，也是無線電視覆蓋實現(xiàn)數(shù)字化建設(shè)轉(zhuǎn)型的必由之路。依托對前端系統(tǒng)平臺、發(fā)射系統(tǒng)以及單頻網(wǎng)的搭建，配合主用信號源、備用信號源、多臺AVS+衛(wèi)星接收機、功分器、CCTV專用衛(wèi)星接收機、AVS+編轉(zhuǎn)碼器、主數(shù)據(jù)交換機、備數(shù)據(jù)交換機等多功能配置的設(shè)置，完成地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)的搭建。對該系統(tǒng)的信號覆蓋成效、定點接收成效以及移動接收成效進行測試，發(fā)現(xiàn)整個系統(tǒng)的運行成效理想，能夠滿足當(dāng)前地面數(shù)字電視信號的傳輸需要。

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作者簡介：石永杰，山東省煙臺市，目前職稱：工程師;研究方向：廣播電視技術(shù)。