結(jié)合案例分析數(shù)字電視系統(tǒng)無(wú)線發(fā)射方案

肖洪波

結(jié)合案例分析數(shù)字電視系統(tǒng)無(wú)線發(fā)射方案

肖洪波

（柳州市鹿寨縣黃冕鎮(zhèn)文化體育和廣播電視站 廣西柳州 545618）

在本文中，筆者主要結(jié)合案例對(duì)數(shù)字化電視無(wú)線發(fā)射系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行分析，期望能對(duì)促進(jìn)電視傳播事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到一點(diǎn)作用。

數(shù)字電視；無(wú)線發(fā)射；系統(tǒng)

引言

在現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的背景下，電視媒體事業(yè)不斷進(jìn)步，很多城市開(kāi)始使用光纖或者同軸電纜技術(shù)來(lái)對(duì)有線電視的信號(hào)進(jìn)行傳播。在一些較為偏遠(yuǎn)的地區(qū)，要想進(jìn)行規(guī)模較大的線纜鋪設(shè)工作，存在一定的難度。數(shù)字電視所具有的無(wú)線發(fā)射系統(tǒng)技術(shù)能夠從根本上實(shí)現(xiàn)這一問(wèn)題的解決，通過(guò)利用多路微波分配系統(tǒng)，在無(wú)線方式的影響下來(lái)把更多的電視信號(hào)傳遞到用戶家中，給他們提供節(jié)目較多、價(jià)格實(shí)惠的電視信號(hào)。

1 系統(tǒng)總體技術(shù)要求

1.1 地理環(huán)境概述

某縣全縣轄2鎮(zhèn)12鄉(xiāng)，92個(gè)村委會(huì)1010個(gè)村民小組。

1.2 系統(tǒng)概述

該縣廣電擬建設(shè)一套“國(guó)-T無(wú)線數(shù)字電視系統(tǒng)”，該系統(tǒng)由縣廣電前端系統(tǒng)及各發(fā)射站點(diǎn)組成。本項(xiàng)目根據(jù)全縣人口分布狀況和地理?xiàng)l件，設(shè)計(jì)使用多級(jí)站點(diǎn)方式，由6個(gè)一級(jí)發(fā)射站點(diǎn)直接覆蓋主要的一些人口聚居的村寨，然后再由若干二級(jí)站點(diǎn)進(jìn)行人口較少的村寨的覆蓋。并逐步實(shí)現(xiàn)最終的無(wú)縫全域覆蓋。各一級(jí)發(fā)射站的信號(hào)由縣城機(jī)房的前端系統(tǒng)通過(guò)光纖送上去，再通過(guò)天饋系統(tǒng)發(fā)射，進(jìn)行主要重點(diǎn)覆蓋。由于該系統(tǒng)只傳輸本地一個(gè)頻點(diǎn)共8MHz帶寬，故頻率資源相對(duì)豐富，為降低系統(tǒng)復(fù)雜度，提高可靠性和可維護(hù)性，個(gè)別一級(jí)站點(diǎn)將根據(jù)實(shí)際情況使用差頻傳輸。

通過(guò)對(duì)廣電五個(gè)基站地理位置的觀察，基站海拔位置相對(duì)都偏低，此方案通過(guò)對(duì)移動(dòng)基站的分布情況，及縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的分布情況，共選用了六個(gè)基站作為一期建設(shè)基站。包括五個(gè)移動(dòng)基站和一個(gè)廣電基站作為主發(fā)站。一級(jí)主發(fā)站如果選擇移動(dòng)基站的話，主要需要確定廣電局機(jī)房信號(hào)能通過(guò)光纖信號(hào)正常到達(dá)主發(fā)射點(diǎn)。還需要與移動(dòng)公司協(xié)調(diào)取電和可能占用機(jī)房、塔體安裝天線的問(wèn)題。

二級(jí)補(bǔ)點(diǎn)發(fā)射站點(diǎn)建設(shè)，根據(jù)客戶提供的用戶分布情況和基站分布，結(jié)合實(shí)地測(cè)試結(jié)果，使用差轉(zhuǎn)中繼的方式，進(jìn)行盲區(qū)補(bǔ)點(diǎn)；還可以跟移動(dòng)合作，借用或租用其光纜和基站，建設(shè)直放站，或增加移頻器建成差頻直放站。如圖1、2所示。

圖1 無(wú)線覆蓋總體結(jié)構(gòu)示意圖

節(jié)目由6套電視節(jié)目和4套廣播構(gòu)成，全部采用MPEG-2編碼方式，1個(gè)通道。

目前，由于對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)環(huán)境并不是很清楚，暫以goolge地圖上查看情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，以下設(shè)計(jì)主要是一級(jí)發(fā)射站，考慮到以后二級(jí)補(bǔ)點(diǎn)發(fā)射站接收信號(hào)，故所有一級(jí)發(fā)射站均采用比理論數(shù)據(jù)所需功率偏大的發(fā)射機(jī)（見(jiàn)表1）。

2 設(shè)計(jì)思想和原則

2.1 設(shè)計(jì)思想

圖2 光纖到發(fā)射基站圖

表1

該方案的設(shè)計(jì)充分考慮實(shí)際狀況，以建立一個(gè)符合要求和標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字有線數(shù)字電視系統(tǒng)為指導(dǎo)思想，重視系統(tǒng)整體指標(biāo)，充分考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，追求系統(tǒng)的合理配置、長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性。在系統(tǒng)和設(shè)備選型上充分考慮系統(tǒng)的低維護(hù)性。本次設(shè)計(jì)主要是一級(jí)發(fā)射站，二級(jí)補(bǔ)點(diǎn)發(fā)射站將根據(jù)一級(jí)發(fā)射站建成之后的覆蓋狀況和當(dāng)?shù)厝宋牡乩砑半姶怒h(huán)境狀況再行詳細(xì)設(shè)計(jì)。

2.2 設(shè)計(jì)原則

①標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放性：采用符合國(guó)際和廣電總局關(guān)于數(shù)字電視的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)定的設(shè)備。系統(tǒng)設(shè)備的選用符合各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字電視節(jié)目的加密采用符合同密標(biāo)準(zhǔn)的條件接收系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放性。②安全性、可靠性：條件接收系統(tǒng)（CAS）安全性高，具有較高的加密體系。系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)滿足MTBF＞50000h。③先進(jìn)性：設(shè)備采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)和最新技術(shù)開(kāi)發(fā)的數(shù)字設(shè)備，以保證滿足系統(tǒng)指標(biāo)和長(zhǎng)期可靠穩(wěn)定性。④實(shí)用性：該系統(tǒng)具有較高的性價(jià)比。⑤可管理性原則：系統(tǒng)具有健全的網(wǎng)管系統(tǒng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備進(jìn)行全面的控制和檢測(cè)。⑥可擴(kuò)展性、可升級(jí)性：系統(tǒng)為模塊化設(shè)計(jì)，具有節(jié)目擴(kuò)容、功能增加和新業(yè)務(wù)開(kāi)展的系統(tǒng)升級(jí)功能。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)用戶的技術(shù)要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用DTMB方式組建無(wú)線數(shù)字電視系統(tǒng)。其主要技術(shù)模式為：

①發(fā)射機(jī)：室外單道發(fā)射機(jī)；②信源：取有線網(wǎng)的RF節(jié)目，解碼后，提供AV信號(hào)進(jìn)1834超級(jí)編碼器；③編碼技術(shù)模式：MPEG-2編碼；④傳輸技術(shù)模式：DTMB；⑤調(diào)制技術(shù)參數(shù)：0.8/16QAM；⑥發(fā)射天線極化方式：水平或垂直極化；⑦發(fā)射天線類(lèi)型：縫隙天線，個(gè)別根據(jù)實(shí)際情況選擇板狀天線，全向、定向結(jié)合；⑧利用現(xiàn)有縣城前端機(jī)房設(shè)施，建設(shè)新的發(fā)射站和前端系統(tǒng)；⑨考慮到有些一級(jí)站點(diǎn)的光路輸出信號(hào)可能達(dá)不到直接進(jìn)入發(fā)射機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)，故添加一臺(tái)GQ-3650D調(diào)制器，以便發(fā)射站進(jìn)行再生。

4 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

4.1 前端系統(tǒng)及發(fā)射站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖（圖3）

系統(tǒng)技術(shù)要求：

圖3 無(wú)線前端系統(tǒng)及發(fā)射站結(jié)構(gòu)示意圖

該系統(tǒng)前端信號(hào)經(jīng)光纖下傳到發(fā)射站，信號(hào)在光鏈路傳輸過(guò)程中，信號(hào)質(zhì)量有一定的損傷，為了確保發(fā)射系統(tǒng)能正常運(yùn)行，從光接收機(jī)出來(lái)的信號(hào)強(qiáng)度必須到達(dá)85dBμV，帶肩比必須在40dB左右，帶內(nèi)平坦度確保在±0.5dB。

如果信號(hào)達(dá)不到直接送入發(fā)射機(jī)要求的話，需要添加一臺(tái)1800CA接收QAM調(diào)制信號(hào)，再通過(guò)國(guó)標(biāo)-T調(diào)制器3760再生后再送進(jìn)發(fā)射機(jī)。

采用此方案的優(yōu)點(diǎn)：①再生避免光纖信號(hào)劣化導(dǎo)致發(fā)射機(jī)信號(hào)不符合要求，同時(shí)也兼顧了到達(dá)發(fā)射站信號(hào)達(dá)標(biāo)的情況。②根據(jù)光鏈路的實(shí)際傳輸情況，確定是否需要添加再生系統(tǒng)。

4.2 一級(jí)發(fā)射站結(jié)構(gòu)類(lèi)型

4.2.1 類(lèi)型一

光纖到達(dá)發(fā)射站后，信號(hào)能達(dá)到輸入發(fā)射機(jī)的要求，且與其它發(fā)射站點(diǎn)沒(méi)有同頻干擾區(qū)，可以直接使用前端傳過(guò)來(lái)的國(guó)標(biāo)T調(diào)制的信號(hào)及頻率，送入發(fā)射機(jī)進(jìn)行發(fā)射覆蓋，如圖4。

圖4 類(lèi)型一

4.2.2 類(lèi)型二

光纖到達(dá)發(fā)射站后，信號(hào)能達(dá)到輸入發(fā)射機(jī)的要求，如果與其它站點(diǎn)產(chǎn)生同頻干擾，則利用移頻器，采用差頻的方式發(fā)射，如圖5。

圖5 類(lèi)型二

4.2.3 類(lèi)型三

光纖到達(dá)發(fā)射站后，信號(hào)達(dá)不到直接進(jìn)入發(fā)射機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)，故只能采取再生的方式，用接收機(jī)接收GQ-3650D的信號(hào)轉(zhuǎn)化為T(mén)S流，然后再將TS流送入國(guó)標(biāo)-T調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，RF信號(hào)送進(jìn)發(fā)射機(jī)，發(fā)射頻率需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)頻譜確定，如圖6。

圖6 類(lèi)型三

每個(gè)發(fā)射站具體采取哪種方式，要更具現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)狀況和電磁環(huán)境而定。

4.3 前端系統(tǒng)設(shè)備配置及實(shí)現(xiàn)功能

以下為前端系統(tǒng)主要設(shè)備配置及實(shí)現(xiàn)功能：①M(fèi)PEG-2編碼器：對(duì)模擬或數(shù)字AV信號(hào)、廣播進(jìn)行編碼。②復(fù)用器：將節(jié)目流進(jìn)行復(fù)用。③國(guó)標(biāo)-T調(diào)制器：對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。④NMS服務(wù)器：實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)管。

4.4 前端信號(hào)處理流程

本系統(tǒng)設(shè)定的節(jié)目信號(hào)源全部采用AV信號(hào)，分別送入MPEG-2編碼器進(jìn)行編碼壓縮處理，形成標(biāo)準(zhǔn)ASI信號(hào)，分別送入各通道的復(fù)用器。復(fù)用器將這些節(jié)目信號(hào)進(jìn)行復(fù)用分包。各通道的調(diào)制器對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)混合后送入U(xiǎn)HF發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離覆蓋。

4.5 頻道節(jié)目的碼率配置

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的信源編碼編碼效率為2～2.5Mbps/每套節(jié)目。對(duì)需占用高碼率的圖像，如：體育運(yùn)動(dòng)節(jié)目、娛樂(lè)節(jié)目等，在保證每個(gè)通道總碼流滿足傳輸要求的情況下，適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整（針對(duì)固定接收設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際效果進(jìn)行合理調(diào)整）。

4.6 鏈路計(jì)算

計(jì)算公式：Pr=Pt-Ld+GT+Gr-Lo-M

式中：

Lo=L∑+Lg+ΔL→插入損耗；L∑→頻道合成器插入損耗；Lg→饋線損耗；ΔL→其他損耗；GT→發(fā)射天線增益；GR→接收天線增益；F→下變頻器噪聲系數(shù)；M→傳輸路由衰落儲(chǔ)備；N→基礎(chǔ)噪聲KTB；Ld→自由空間傳輸損耗。

傳輸距離與自由空間損耗如下：5km為100.4dB，10km為106.4dB，15km為109.9dB，20km為112.4dB，30km為115.9。

注：f=500MHz，如果頻率不是該頻率，以上參數(shù)將相應(yīng)改變。

4.7 功率計(jì)算

以5km覆蓋半徑計(jì)算：自由空間損耗Ld=100.4，縫隙發(fā)射天線增益為GT=8dB，接收天線增益為Gr=7dB，插入損耗=7dB，10km衰落儲(chǔ)備M=6dB

Pt=Pr+Ld-GT-Gr+Lo+M=40+100.4-8-7+7+6-107.5=30.9dBm（單通道）

因此采用20W的發(fā)射機(jī)，可滿足設(shè)計(jì)要求。

以10km覆蓋半徑計(jì)算：自由空間損耗Ld=106.4，縫隙發(fā)射天線增益為GT=8dB，接收天線增益為Gr=7dB，插入損耗=7dB，10km衰落儲(chǔ)備M=6dB

Pt=Pr+Ld-GT-Gr+Lo+M=40+106.4-8-7+7+6-107.5=36.9dBm（單通道）

因此采用50W的發(fā)射機(jī)，可滿足設(shè)計(jì)要求。

以15km覆蓋半徑計(jì)算：自由空間損耗Ld=109.9，縫隙發(fā)射天線增益為GT=8dB，接收天線增益為Gr=7dB，插入損耗=7dB，15km衰落儲(chǔ)備M=6dB

Pt=Pr+Ld-GT-Gr+Lo+M=40+109.9-8-7+7+7-107.5=40.4dBm（單通道）

因此采用100W的發(fā)射機(jī)，可滿足設(shè)計(jì)要求。

4.8 無(wú)線覆蓋總圖

圖7 無(wú)線覆蓋總圖

總共選擇六個(gè)基站，五個(gè)移動(dòng)基站，一個(gè)廣電局基站。預(yù)計(jì)可覆蓋用戶在16000戶左右，其余未覆蓋用戶需要通過(guò)對(duì)一級(jí)發(fā)射基站實(shí)際覆蓋測(cè)試后，利用二期或者三期工程來(lái)解決覆蓋。

以上覆蓋情況通過(guò)google地圖地形分析和用戶覆蓋情況，統(tǒng)籌出六個(gè)基站對(duì)的初步覆蓋情況，會(huì)與實(shí)際覆蓋用戶數(shù)量有一定的差異。

5 結(jié)束語(yǔ)

伴隨著我國(guó)數(shù)字電視的不斷普及發(fā)展和廣泛應(yīng)用，數(shù)字電視的信號(hào)穩(wěn)定性傳輸不僅是其發(fā)展過(guò)程中不容忽視的關(guān)鍵性問(wèn)題之一，且還決定了數(shù)字電視的兼容性及其清晰性。為了進(jìn)一步推進(jìn)我國(guó)數(shù)字電視傳輸技術(shù)的發(fā)展，必須加大自主研發(fā)力度，引進(jìn)創(chuàng)新機(jī)制，借鑒國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)并形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。

[1]趙 俊.偏遠(yuǎn)農(nóng)牧區(qū)無(wú)線數(shù)字電視覆蓋的應(yīng)用[J].有線電視技術(shù)，2013（05）.

TN929.197

A

1004-7344（2016）27-0278-02

2016-8-15

肖洪波（1976-），男，漢族，廣西柳州人，助理工程師，本科，主要從事廣播電視工作。