地面數(shù)字電視廣播覆蓋網(wǎng)建設(shè)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(shè)背景

國家新聞出版廣電總局在2012年底制定的《地面數(shù)字電視廣播覆蓋網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》指出：“目前，我國已發(fā)布實(shí)施強(qiáng)制性地面數(shù)字電視國家標(biāo)準(zhǔn)，各項配套標(biāo)準(zhǔn)加快完善，數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)不斷擴(kuò)大，全國地面數(shù)字電視覆蓋網(wǎng)進(jìn)一步拓展，大力發(fā)展地面數(shù)字電視的條件已經(jīng)具備，加快推進(jìn)地面數(shù)字電視發(fā)展，加緊建設(shè)各級電視節(jié)目的地面數(shù)字電視廣播覆蓋網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)廣播電視大發(fā)展大繁榮已成為當(dāng)前一項重要而緊迫的任務(wù)”[1]。

《地面數(shù)字電視建設(shè)廣播覆蓋網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》確定了由地面模擬電視向地面數(shù)字電視過渡和轉(zhuǎn)換的“三步走”戰(zhàn)略。同時，為加快普及地面數(shù)字電視接收機(jī)，推進(jìn)數(shù)字電視整體轉(zhuǎn)換，2013年1月，工信部等6部委印發(fā)文件，要求2014年1月1日起，境內(nèi)銷售的40 in（1 in=2.54 cm）以上電視機(jī)應(yīng)具備地面數(shù)字電視接收功能；2015年1月1日起，境內(nèi)銷售的所有尺寸電視機(jī)應(yīng)具備地面數(shù)字電視接收功能[2-3]。

中國地面數(shù)字電視的定位：地面數(shù)字電視是替代現(xiàn)有地面模擬電視覆蓋的技術(shù)手段，提供免費(fèi)電視節(jié)目，無論有線、衛(wèi)星是否已覆蓋，地面數(shù)字電視作為基礎(chǔ)的公共服務(wù)是一種必備的廣播電視覆蓋手段[2]。

為進(jìn)一步提高保山市廣播電視公共服務(wù)體系的質(zhì)量和水平，擴(kuò)大地方廣播和電視節(jié)目覆蓋面，推動廣播電視事業(yè)又好又快發(fā)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(zhǔn)備保山市地方廣播電視節(jié)目地面數(shù)字電視廣播覆蓋網(wǎng)建設(shè)的前期工作。以廣播電視基本公共服務(wù)為根本，以開展廣播電視直播衛(wèi)星“戶戶通”地方節(jié)目雙模覆蓋為切入點(diǎn)，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(jié)目的迫切愿望已是當(dāng)務(wù)之急。

2 建設(shè)內(nèi)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(qū)4縣，平均海拔1 800 m。其中：壩區(qū)占8.21%，山區(qū)占91.79%。在建設(shè)地方廣播電視節(jié)目地面數(shù)字電視廣播覆蓋網(wǎng)時，保山市文化廣播電視新聞出版局按照國標(biāo)地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)（DTMB）的要求制定技術(shù)方案；按照《廣播電視安全播出管理規(guī)定》（廣電總局第62號令）實(shí)施細(xì)則要求，完善相關(guān)技術(shù)措施，確保廣播電視安全播出；按照“統(tǒng)一規(guī)劃、先易后難、分步實(shí)施、建管并重”的原則，結(jié)合地方實(shí)際，充分利用已建廣播電視骨干發(fā)射臺站資源優(yōu)勢，按照5個骨干發(fā)射臺站先行，在骨干發(fā)射臺站覆蓋盲區(qū)結(jié)合地方實(shí)際分階段進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)覆蓋，逐步擴(kuò)大地方廣播電視節(jié)目覆蓋區(qū)域。初期確保每個縣（區(qū)）至少有1個高山發(fā)射臺站采用中大功率等級的發(fā)射機(jī)發(fā)射地面數(shù)字電視地方節(jié)目信號，免費(fèi)為群眾提供地面廣播電視服務(wù)。

通過地面數(shù)字電視工程的實(shí)施，進(jìn)一步提高保山市廣播電視公共服務(wù)的數(shù)量、質(zhì)量和水平，有效解決人口較密集的城鎮(zhèn)和部分山區(qū)、半山區(qū)群眾收聽收看地方廣播電視節(jié)目的問題，為構(gòu)建技術(shù)先進(jìn)、傳輸快捷、覆蓋廣泛的保山市地方廣播電視節(jié)目傳輸覆蓋新體系打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

3 技術(shù)方案

保山市地方廣播電視節(jié)目地面數(shù)字電視廣播覆蓋網(wǎng)采用多頻網(wǎng)方式組網(wǎng)，系統(tǒng)分前端、節(jié)目傳輸與發(fā)射臺站3部分。在所轄1區(qū)4縣各啟用1個地面數(shù)字電視頻道轉(zhuǎn)播地方廣播電視節(jié)目。5個高山發(fā)射臺站分別轉(zhuǎn)播4套市級廣播電視節(jié)目（3套電視，1套廣播）和1套縣級節(jié)目（電視），縣級節(jié)目根據(jù)發(fā)射臺站所在轄區(qū)選擇。整個系統(tǒng)雖借助市廣播電視臺、市廣電網(wǎng)絡(luò)公司的平臺搭建，但又是相對獨(dú)立的一個系統(tǒng)，系統(tǒng)維護(hù)便利。系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)方框圖

根據(jù)國家新聞出版廣電總局推薦的7種地面數(shù)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(tǒng)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，F(xiàn)EC=0.6，PN=945，時域交織720，系統(tǒng)凈碼率14.438 Mbit/s。信源編碼采用MPEG-2編碼格式，一套標(biāo)清數(shù)字電視節(jié)目占用3 Mbit/s左右的碼流；一套調(diào)頻立體聲廣播節(jié)目占用384 kbit/s左右的碼流。整個系統(tǒng)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(shù)字電視工作模式

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

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

單頻網(wǎng)最大設(shè)臺距離的計算為

單頻網(wǎng)最大設(shè)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(jù)系統(tǒng)方框圖，前端包括總前端與分前端兩部分。總前端設(shè)在市廣播電視臺播控中心與市廣電網(wǎng)絡(luò)分公司機(jī)房；分前端設(shè)在各縣廣電網(wǎng)絡(luò)支公司機(jī)房。根據(jù)所播市級、縣（區(qū)）級節(jié)目的播出碼率以及在有線電視網(wǎng)中的傳輸碼率，每套節(jié)目的碼率均在6 Mbit/s以上。無法滿足5套節(jié)目總碼率不超過14.438 Mbit/s的要求，因此各套節(jié)目需重新編碼。在節(jié)目源頭（保山市廣播電視臺播控中心）將3套市級電視節(jié)目和保山人民廣播電臺節(jié)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(wǎng)絡(luò)分公司的PTN骨干網(wǎng)將重新編碼的節(jié)目以IP方式傳輸?shù)礁骺h廣電網(wǎng)絡(luò)支公司。各縣（區(qū)）不需要再建市級節(jié)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(jié)目的播出質(zhì)量，也符合安全播出管理規(guī)定。市轄區(qū)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(qū)復(fù)用器”與區(qū)級節(jié)目進(jìn)行再復(fù)用。系統(tǒng)中節(jié)目編碼要求能達(dá)到D1（720×576）標(biāo)準(zhǔn)。

在各縣廣電網(wǎng)絡(luò)支公司機(jī)房，先將市廣電網(wǎng)絡(luò)分公司通過PTN骨干網(wǎng)傳下來的IP信號通過“IP/TS流適配器”將四套市級節(jié)目變換成ASI信號，進(jìn)入復(fù)用器；另外，縣級節(jié)目經(jīng)MPEG-2編碼器后輸出的ASI信號也進(jìn)入復(fù)用器。市級、縣級節(jié)目經(jīng)復(fù)用后形成單路ASI信號進(jìn)入DTMB調(diào)制器。DT?MB調(diào)制器輸出的RF信號（使用頻道由網(wǎng)絡(luò)公司指定）送入有線電視網(wǎng)中的混合器，隨其他業(yè)務(wù)一起傳送。

3.2 節(jié)目傳輸部分

包括總前端至分前端的傳輸通道、分前端至發(fā)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(wǎng)傳送4套市級節(jié)目IP信號，這里不作過多敘述。

分前端至發(fā)射臺站的傳輸通道主要借助網(wǎng)絡(luò)公司的HFC網(wǎng)絡(luò)。采用DTMB調(diào)制器與DTMB解調(diào)器配對使用作為信道傳輸設(shè)備的4大好處是：1）充分利用當(dāng)?shù)貜V電網(wǎng)絡(luò)公司的HFC網(wǎng)，傳送地方廣播電視節(jié)目地面數(shù)字電視信號只需一個空閑的電視頻道即可，不單獨(dú)占用纖芯資源；2）在發(fā)射臺站用DTMB解調(diào)器解出TS流后再進(jìn)入發(fā)射機(jī)激勵器，這樣可以采用數(shù)字預(yù)失真等先進(jìn)技術(shù)對發(fā)射機(jī)功放進(jìn)行校正，改變發(fā)射機(jī)性能，提高發(fā)射機(jī)效率，不需要采用功放回退使發(fā)射機(jī)工作在較為線性的區(qū)間；3）保護(hù)當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)公司，因為有線電視采用的是DVB-C系統(tǒng)，所以，盡管DTMB信號是清流的，但因技術(shù)制式不同，有線電視機(jī)頂盒是解調(diào)不出信號的；4）因為在HFC網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)存在調(diào)制好的DTMB射頻信號，所以在以后的地面數(shù)字電視小功率補(bǔ)點(diǎn)發(fā)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(jī)輸出包含地面數(shù)字電視信號的RF信號，送至DTMB解調(diào)器。其次，DTMB解調(diào)器設(shè)置好接收頻道，解調(diào)出兩路TS流送至發(fā)射機(jī)主、備激勵器。最后，經(jīng)發(fā)射機(jī)功放放大的射頻信號送至天線進(jìn)行發(fā)射。

地面數(shù)字電視發(fā)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(wù)區(qū)，同時又不過多的降低發(fā)射天線的增益，應(yīng)將發(fā)射天線主向往下傾斜一個適當(dāng)?shù)慕嵌取２捎脵C(jī)械下傾方式的下傾角度，計算如下

式中：θt為下傾角；H為發(fā)射天線的有效高度。

發(fā)射機(jī)技術(shù)指標(biāo)須符合GB/T26681－2011標(biāo)準(zhǔn)?！栋l(fā)射機(jī)型號核準(zhǔn)證書》（復(fù)印件）、《發(fā)射機(jī)入網(wǎng)證書》（復(fù)印件）、《發(fā)射機(jī)合格證書》應(yīng)齊全。

4 實(shí)施步驟

首先起草《保山市地方廣播電視節(jié)目骨干發(fā)射臺地面數(shù)字電視覆蓋項目技術(shù)方案》，之后向省局送審技術(shù)方案?？偩钟嘘P(guān)文件批復(fù)下來后，制定出具體的《實(shí)施設(shè)計方案》和《招標(biāo)技術(shù)文件》。還要完成到本地?zé)o線電管理機(jī)構(gòu)辦理無線電臺執(zhí)照，向總局申領(lǐng)《無線廣播電視發(fā)射設(shè)備訂購證明》等工作。為了發(fā)揮不同廠家的優(yōu)勢，在招標(biāo)時將系統(tǒng)分成前端與臺站兩個部分分開招標(biāo)，對一些關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)做了強(qiáng)制要求。

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

設(shè)備投入運(yùn)行后，應(yīng)組織相關(guān)技術(shù)人員對關(guān)鍵設(shè)備發(fā)射機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測量（如輸出功率、帶肩比、調(diào)制誤差率、帶內(nèi)不平坦度、本振諧波等），對天線駐波比進(jìn)行測量。只有在發(fā)射機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)標(biāo)的前提下方可開機(jī)工作。制作了《地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)技術(shù)指標(biāo)交驗表》與《建設(shè)項目交付使用資產(chǎn)明細(xì)表》兩份表格交由各發(fā)射臺站填寫，作為工程驗收的重要依據(jù)。

5 小結(jié)

保山市5個高山廣播電視骨干發(fā)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(jié)目地面數(shù)字電視信號。技術(shù)人員對信號覆蓋場強(qiáng)進(jìn)行收測，初步測算，有效覆蓋面積達(dá)保山市國土面積的70%。通過運(yùn)行情況來看，各項技術(shù)指標(biāo)合格，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，無有害干擾產(chǎn)生，達(dá)到了預(yù)期效果。采用的模式3的最低門限電平為28 dBμV。由于地面數(shù)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(shù)字電視發(fā)射機(jī)配四層四面偶極子面包板發(fā)射天線其覆蓋半徑已達(dá)65 km。信號覆蓋區(qū)域內(nèi)的“戶戶通”用戶除了收聽收看中星9號衛(wèi)星節(jié)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(jié)目，收視效果良好，地面數(shù)字電視的優(yōu)勢得到了充分體現(xiàn)。

保山市地方廣播電視節(jié)目地面數(shù)字電視廣播覆蓋網(wǎng)建設(shè)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(hù)和好評，為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會穩(wěn)定做出了重要貢獻(xiàn)。保山市地方廣播電視節(jié)目地面數(shù)字電視廣播覆蓋網(wǎng)建設(shè)走在了全省前列。下一步將在各高山發(fā)射臺站的覆蓋盲區(qū)開展小功率補(bǔ)點(diǎn)覆蓋建設(shè)，不斷優(yōu)化覆蓋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，逐步擴(kuò)大地方廣播電視節(jié)目覆蓋區(qū)域。對已建的5個高山發(fā)射臺要加強(qiáng)管理維護(hù)，把管理放在與建設(shè)同等重要的位置，出臺相關(guān)管理制度，配套相關(guān)運(yùn)維經(jīng)費(fèi)。同時，要注重地面數(shù)字電視方面的學(xué)習(xí)與培訓(xùn)，提高工程技術(shù)人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，確保地方廣播電視節(jié)目地面數(shù)字電視信號長期通、優(yōu)質(zhì)通。

[1]國家新聞出版廣電總局.地面數(shù)字電視廣播覆蓋網(wǎng)發(fā)展規(guī)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(shù)同播階段云南省地面數(shù)字電視廣播覆蓋網(wǎng)總體技術(shù)規(guī)劃研究[J].廣播與電視技術(shù)，2014（9）：16-23.

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