安徽衛(wèi)視高清本地上星上行系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和項(xiàng)目實(shí)施

顧姚昊 安徽衛(wèi)星地球站

一、項(xiàng)目背景

高清電視是電視技術(shù)進(jìn)步的必然趨勢，是今后電視發(fā)展的重要方向。發(fā)展高清電視是國家政策要求，是順應(yīng)先進(jìn)文化發(fā)展的需要，是傳統(tǒng)電視媒體保持可持續(xù)發(fā)展的需要，是安徽衛(wèi)視實(shí)現(xiàn)提檔進(jìn)位、跨越發(fā)展的需要。

安徽衛(wèi)視是我省社會文化、經(jīng)濟(jì)建設(shè)向全國播出的唯一重要的形象推廣窗口，為了更好的宣傳安徽經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，滿足國內(nèi)擁有大量高清電視機(jī)用戶的需要，安徽廣播電視臺決定在衛(wèi)星地球站站址內(nèi)建設(shè)主備安徽衛(wèi)視高清同播頻道上星系統(tǒng)，將衛(wèi)視高清同播頻道信號發(fā)射到中星6A衛(wèi)星（東經(jīng)125度）的C波段轉(zhuǎn)發(fā)器，并通過該衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)全國覆蓋，力爭在技術(shù)和節(jié)目上躋身全國一流媒體。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1. 系統(tǒng)綜述

從系統(tǒng)設(shè)計(jì)初始，地球站就嚴(yán)格按照《衛(wèi)星數(shù)字電視上行站通用規(guī)范》（GY/T146-2000）、《衛(wèi)星廣播電視地球站技術(shù)驗(yàn)收規(guī)范》（2008-47號）、《廣播電視安全播出管理規(guī)定》——衛(wèi)星廣播電視地球站實(shí)施細(xì)則（62號令）等文件規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)。所有系統(tǒng)設(shè)備均采用1:1熱備份方式工作。

2. 鏈路計(jì)算

(1) 相關(guān)參數(shù)：

衛(wèi)星參數(shù):

中星6A衛(wèi)星在中國大陸的下行【EIRPD】≈42dBW

在線性區(qū)的輸出功率回退【BOO】≈3dB，

輸入功率回退【BOI】≈6dB

飽和通量密度【W(wǎng)S】=-86dBW/m2

信號參數(shù):

安徽高清衛(wèi)視的信息速率，Rb=26.7Mbps，

【Rb】=10Lg(26.7×106)≈74.2dB

符號率，RS=1 6.6Ms p s，【RS】=10Lg(16.6×106)≈72.2dB

租用轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬B=22MHz，多載波共用轉(zhuǎn)發(fā)器的互調(diào)因子【I】≈1dB，

接收系統(tǒng)參數(shù):

全國大部分地區(qū)接收天線仰角高于35°，天線噪聲

溫度TA≈30K;

高頻頭噪聲溫度約TR≈15K，接收系統(tǒng)總的等效噪聲溫度【T】≈10Lg(TA+TR)=16.5dBK，由于高清衛(wèi)視信號主要用作全國有線前端的信號源，其配置的衛(wèi)星接收天線口徑為，其接收增益

上下行鏈路物理參數(shù):

C波段衛(wèi)星電視信號的上行自由空間損耗【LUf】≈200dB，下行自由空間損耗【LDf】≈196.7dB，波爾茲曼常數(shù)【K】≈-228.6

(2)上行系統(tǒng)功放余量估算

安徽衛(wèi)視高清頻道上行系統(tǒng)配置的主用發(fā)射天線為9米，發(fā)射增益【GT】≈53dBi，功放輸出口到天線饋源的射頻損耗約為【Lf】≈2dB，則所需的上行功率為：

即所需上行功率約為P=61W,擬配置的3000W速調(diào)

管功放系統(tǒng)擁有近17dB的功率儲備余量，應(yīng)能完全滿足抗擊非法信號干擾的要求。

(3) 2.4米天線系統(tǒng)的接收功率儲備余量估算

衛(wèi)星下行鏈路的【C/NO】D為：

一般的，上行鏈路的【C/NO】U是大于下行鏈路的【C/NO】D的，考慮上行鏈路的影響，上下行鏈路總的【C/NO】≈【C/NO】D-1=88.3-1=87.3dBW/K【Eb/NO】估算=【C/No】-【Rb】=87.3-10Lg(22×106)=87.3-74.2=13.1dB。

國標(biāo)中的FEC=7/8的接收機(jī)準(zhǔn)無誤碼功率門限是【Eb/NO】門限=6.4dB，則在理想情況下，2.4米天線接收安徽衛(wèi)視信號的理論估算功率儲備約為

3. 系統(tǒng)說明

系統(tǒng)首先將電視播出部傳送來的2路不同路由的高清SDI碼流光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，輸出的2路電信號，經(jīng)數(shù)字基帶分配、2選1切換后，送入高清編碼器進(jìn)行信源編碼，編碼采用MPEG-2和AVS+兩種方式，輸出的TS流在復(fù)用器中復(fù)用和加擾（僅對MPEG-2碼流加擾，AVS+清流播出），加擾信號是由上海文廣的愛迪德（Ideto）系統(tǒng)提供。主、備復(fù)用器在各輸出1路加擾ASI信號的同時(shí)，也各輸出1路清流ASI信號。上述2路加擾和清流信號分別送入2個(gè)2選1切換開關(guān)，切換開關(guān)輸出的加擾流和清流再輸入第3個(gè)2選1切換開關(guān)。輸出的信號經(jīng)過一個(gè)無源功分器后，送入主備調(diào)制器進(jìn)行信道編碼和調(diào)制。主、備調(diào)制器輸出的中頻信號經(jīng)過中頻2選1切換后，用40米低損耗電纜傳輸?shù)礁吖Ψ攀疫M(jìn)行上變頻和功率放大，最后由波導(dǎo)饋線送到9米發(fā)射天線上行至中星6A衛(wèi)星的C波段轉(zhuǎn)發(fā)器。所有分配及切換環(huán)節(jié)的輸入、輸出端均配有應(yīng)急跳線，以便在緊急情況下對系統(tǒng)做應(yīng)急跳接處理。

4. 系統(tǒng)圖（見下頁）

5. 技術(shù)參數(shù)

a.信號源：電視播出部送給地球站3路信號源，包含：2路不同傳輸路由的光纖信號（主、備路，SDI格式信號）； 1路數(shù)字微波信號（ASI格式）。

b.信源編碼格式：MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的MP@HL格式，視頻編碼壓縮的碼率為18Mbit/s，音頻AC-3立體聲編碼，碼率為448Kbit/s。AVS+編碼，視音頻壓縮碼率為7Mbit/s，音頻碼率為128Kbit/s ?？傂畔⑺俾始s為26Mbit/s，加擾復(fù)用后總輸出碼率為26.7Mbit/s。

c.加擾方式：采用遠(yuǎn)程加擾方式，由上海文廣互動電視有限公司提供的Irdeto系統(tǒng)，傳輸鏈路是租用中國有線電視網(wǎng)絡(luò)有限公司的一條2MHz的SDH E1光纖專線。

d.信道編碼和調(diào)制：符合國標(biāo)《衛(wèi)星數(shù)字電視廣播信道編碼和調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)》（GB-T17700）要求。采用QPSK調(diào)制，符號率為16.6Msps。租用轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬為22MHz。

e.高功放系統(tǒng)：2臺CPI公司生產(chǎn)的VKC2503B-M24型C波段速調(diào)管高功放，額定功率為3KW。

f.發(fā)射天線：中國電子科技集團(tuán)公司39研究所生產(chǎn)2幅C波段卡塞格倫天線， 9米（主用），7.3米（備用）。天線仰角為51°，方位角為南偏東15°。

g.配電系統(tǒng)：2路外電，其中1路為專電。低壓配電柜1組，配有手動/自動倒換開關(guān)；列頭柜2臺,柜內(nèi)均有手動應(yīng)急互鎖聯(lián)絡(luò)開關(guān)分別給前級小信號系統(tǒng)和射頻系統(tǒng)供電；UPS系統(tǒng)2套，1套為2臺MEDES 80KVA UPS系統(tǒng)，另1套為2臺60KVA 梅蘭日蘭UPS系統(tǒng)。雙電源設(shè)備分別接入兩套UPS系統(tǒng)，單電源設(shè)備接入80KVA UPS系統(tǒng)。兩套UPS系統(tǒng)由手動應(yīng)急互鎖聯(lián)絡(luò)開關(guān)連接，系統(tǒng)功耗約18KVA，緊急狀態(tài)下可通過應(yīng)急互鎖聯(lián)絡(luò)開關(guān)，將主、備所有上行系統(tǒng)負(fù)載掛接在任意1套UPS系統(tǒng)。

三、項(xiàng)目實(shí)施

項(xiàng)目工程實(shí)施始終貫徹嚴(yán)格按程序來，按規(guī)矩辦的建設(shè)方針，堅(jiān)持施工前科學(xué)民主決策，施工中謹(jǐn)慎細(xì)致，統(tǒng)籌安排，施工后及時(shí)查漏補(bǔ)缺。地球站專門成立了高清系統(tǒng)建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組，小組成員有明確分工，又從從值班一線人員里臨時(shí)抽調(diào)兩位同志，根據(jù)他們的特長，專職負(fù)責(zé)相關(guān)高清系統(tǒng)的建設(shè)，并隨時(shí)根據(jù)工程建設(shè)的需要進(jìn)行人員的補(bǔ)充和調(diào)配。項(xiàng)目實(shí)施從開工到竣工只有短短的8個(gè)月時(shí)間。時(shí)間緊迫，任務(wù)艱巨。項(xiàng)目實(shí)施期間，有幾件工程難度大、風(fēng)險(xiǎn)高、要求嚴(yán)，我們在實(shí)施前，經(jīng)過充分論證，把各種困難都提前擺出來，并提前做好各種應(yīng)急預(yù)案，最終順利完成各項(xiàng)工程。

1. 發(fā)射天線的吊裝

受場地限制，2面發(fā)射天線只能分別安裝到到高清樓的4樓和3樓樓頂平臺。吊裝天線的難點(diǎn)在于：（1）兩面天線口徑大、自重重（口面和座架分別有8噸左右）；（2）吊裝高度高，4樓高20米，3樓高15米，加上圍欄、天線口面高度和座架高度，起吊高度至少要50米；（3）吊裝場地小，前后和側(cè)面都有建筑，限制了大噸位吊車的施展空間；（4）高空作業(yè)，氣象條件也很關(guān)鍵，下雨或風(fēng)力變化都對吊裝過程有很大影響；（5）2面天線的基座距離正在播出的9米天線直線距離不到10米，吊裝過程稍有不慎就會發(fā)生天線間的刮蹭或碰撞，造成嚴(yán)重安播事故。

為了合理搶時(shí)間、趕進(jìn)度，我們和吊裝施工方多次會商，修改完善吊裝方案。最后決定：(1)在地面拼裝好天線口面和座架；(2)采用1臺150噸、1臺100噸和1臺50噸吊車，在僅有的三個(gè)緊貼高清樓的吊位，同時(shí)相互配合作業(yè)，利用5月中旬的晴好天氣，爭取一天完成2副天線的吊裝工作。

由于準(zhǔn)備充分，地面拼裝天線口面和座架原計(jì)劃20天，實(shí)際只用了7天就完工了。在吊裝前一天，我們與氣象部門緊密聯(lián)系，取得吊裝當(dāng)天全天精細(xì)天氣預(yù)報(bào)，天氣變化情況具體到每小時(shí)的風(fēng)力預(yù)計(jì)變化。吊裝當(dāng)天從清晨6時(shí)一直工作到到下午17時(shí)，經(jīng)過不懈努力，兩幅天線終于順利吊裝并安放到天線基礎(chǔ)上固定。

2. 機(jī)房環(huán)境的優(yōu)化實(shí)施

為降低射頻饋線的損耗，提高發(fā)射功率的效率，射頻機(jī)房選建在天線發(fā)射場下的新建3樓播出用房，高功放室中的波導(dǎo)輸出口距4樓樓頂?shù)?米發(fā)射天線饋源和3樓樓頂?shù)?.3米發(fā)射天線饋源距離均小于15米。在射頻機(jī)房建設(shè)時(shí)采取了以下措施，以確保機(jī)房的的防塵、防電磁輻射、降噪和恒溫恒濕。

（1）對四面墻壁采用安裝金屬龍骨+鋁箔巖棉+100目紫銅網(wǎng)（1.5×2mm、目數(shù)100、絲徑0.2mm、孔徑2mm）+石膏板+墻面彩鋼板的工藝，以達(dá)到吸音、隔熱和防電磁屏蔽的作用；

（2）在機(jī)房安裝兩臺制冷量40KW的精密空調(diào)，實(shí)現(xiàn)2臺3KW速調(diào)管功放的散熱內(nèi)循環(huán)工作，達(dá)到機(jī)房恒溫恒濕的要求。

（3）定制、安裝一扇鋼質(zhì)防火門，兼有安防、隔音、防電磁外泄的功能。

此外，在監(jiān)控機(jī)房，我們在高清前級信號機(jī)柜組與監(jiān)視墻之間安裝有玻璃隔斷，使設(shè)備區(qū)相對封閉，在內(nèi)加裝有2臺5匹三菱重工海爾空調(diào)，以滿足降塵、降噪、恒溫、恒濕的需要。

四、結(jié)束語

過近8個(gè)月的緊張建設(shè)，2013年12月底，系統(tǒng)順利通過衛(wèi)通公司的入網(wǎng)指標(biāo)測試和上星測試，2014年1月2日，又以397高分通過總局專家組的驗(yàn)收（滿分400分），2014年1月26日安徽衛(wèi)視高清同播頻道正式上星播出，2月21日~8月21日試運(yùn)行順利結(jié)束，期間未發(fā)生任何設(shè)備故障和技術(shù)事故。安徽衛(wèi)視高清頻道本地上星上行系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和項(xiàng)目實(shí)施工程圓滿完成。該項(xiàng)目的順利實(shí)施，極大地提升安徽衛(wèi)視頻道在全國的競爭力和影響力，為今后安徽廣播電視臺事業(yè)的快速發(fā)展提供了堅(jiān)強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，地球站通過該項(xiàng)目的建設(shè)，也鍛煉了隊(duì)伍，提高了整體技術(shù)水平，為今后系統(tǒng)的可靠運(yùn)行積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。