中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程

董慧頻　賈培榮

1.鄂爾多斯廣播電視網(wǎng)絡(luò)中心　內(nèi)蒙古　鄂爾多斯市　017000 2.鄂爾多斯廣播電視臺　內(nèi)蒙古　鄂爾多斯市　017000

中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程

董慧頻1賈培榮2

1.鄂爾多斯廣播電視網(wǎng)絡(luò)中心內(nèi)蒙古鄂爾多斯市017000 2.鄂爾多斯廣播電視臺內(nèi)蒙古鄂爾多斯市017000

筆者對中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程技術(shù)與實踐做了介紹。重點介紹了地面無線數(shù)字化廣播電視組單頻網(wǎng)的工作流程與原理。

數(shù)字發(fā)射機中星6B中星6A單頻網(wǎng)

2015年，為了提升全國廣播電視公共服務(wù)水平和質(zhì)量，進(jìn)一步鞏固中央廣播電視節(jié)目無線覆蓋成果，加強廣播電視的傳播力和影響力，積極弘揚社會主義核心價值觀，實現(xiàn)無線廣播電視的數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)換，中央廣播電視無線數(shù)字化覆蓋工程開始實施。第一步目標(biāo)是實現(xiàn)中央電視臺12套節(jié)目全國數(shù)字化覆蓋和中央人民廣播電臺3套節(jié)目地級市數(shù)字化覆蓋，全國共計劃建設(shè)6230部地面無線數(shù)字電視發(fā)射機，其中新增5846部發(fā)射機，改造原有384部，每個臺站配置兩部發(fā)射機。數(shù)字音頻廣播發(fā)射系統(tǒng)全國新增330座調(diào)頻廣播發(fā)射機，每個臺站配置一臺發(fā)射機。第二步是2016以后，根據(jù)中央電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋效果，繼續(xù)補充完善覆蓋建設(shè)，以進(jìn)一步擴(kuò)大覆蓋面。這次中央廣播電視無線數(shù)字化建設(shè)同時，內(nèi)蒙古自治區(qū)為實現(xiàn)‘十個全覆蓋’工程，也準(zhǔn)備在全區(qū)85個臺站新增85部大，中功率地面數(shù)字電視發(fā)射機，用于轉(zhuǎn)播自治區(qū)本級蒙漢語電視節(jié)目。本文主要從原理技術(shù)方面論述中央廣播電視無線覆蓋工程。

1　無線數(shù)字化覆蓋工程介紹

此次無線數(shù)字化覆蓋工程中央統(tǒng)一前端信號處理，使用我國自主知識產(chǎn)權(quán)的AVS信源編碼方式，而信道編碼采用最新低密度校驗碼LDPC糾錯，十二套電視節(jié)目通過數(shù)字采樣，信源、信道編碼，復(fù)用為兩路TS數(shù)字流，再經(jīng)過加擾加密，兩路TS流分別各自進(jìn)入兩路單頻網(wǎng)適配器，再傳輸?shù)缴闲钦?，通過中星6A覆蓋全國，設(shè)計有兩路備用傳輸通道，一路是通過另一顆衛(wèi)星中星6B備用覆蓋，還有一路是直接適配處理（不加擾加密）送入廣電國家干線網(wǎng)，通過廣電光纜網(wǎng)或微波網(wǎng)傳輸備用信號，這兩路備用信號和主路信號到達(dá)各地發(fā)射臺后，衛(wèi)星信號經(jīng)解擾解密后和地面信號分別進(jìn)入碼流自動切換機，自動切換機在主路信號有故障時，可根據(jù)設(shè)定次序自動切換到備用信號上，但是要注意的是，通過衛(wèi)星的兩路信號通過單頻網(wǎng)適配器，到地方發(fā)射臺后才能滿足單頻網(wǎng)組網(wǎng)要求，而另一路光纜或微波傳輸?shù)男盘柺遣荒軡M足發(fā)射機組單頻網(wǎng)要求的。信號到地面發(fā)射臺再分出原兩路TS流，分別進(jìn)入二部發(fā)射機發(fā)射。設(shè)計一臺發(fā)射8套節(jié)目，分別是中央電視節(jié)目CCTV-1、2、4、7、9、10、11、12；另一臺發(fā)射4套節(jié)目，節(jié)目是CCTV-13、14、15、16，這十二套電視節(jié)目是免費發(fā)射的，衛(wèi)星加密只是因為衛(wèi)星信號在周邊國外也能收到，為了防止產(chǎn)生知識產(chǎn)權(quán)糾紛，保護(hù)版權(quán)。

圖1　地面數(shù)字電視廣播總體架構(gòu)圖

2　地面數(shù)字電視架構(gòu)

這次基于衛(wèi)星傳輸鏈地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)是我國創(chuàng)新首次使用的技術(shù)，隨著北斗衛(wèi)星和GPS導(dǎo)航定位的成熟發(fā)展，單頻網(wǎng)有條件能夠?qū)崿F(xiàn)并普及，單頻網(wǎng)最直接的好處是頻譜效率提高，以前各地區(qū)頻率資源分配緊張，雖然已經(jīng)間隔分配，但還是免不了產(chǎn)生同頻干擾。實驗證明，因為同頻干擾，同等發(fā)射功率下發(fā)射覆蓋面積會縮小百分之五十以下，各發(fā)射臺為了增加覆蓋面積，爭相提高功率壓制對方，產(chǎn)生惡性循環(huán)，而單頻網(wǎng)是各發(fā)射臺信號頻率同步，調(diào)制時間同步，調(diào)制比特同步，這樣多個發(fā)射臺同時工作所帶來的分集效果，充許覆蓋區(qū)重疊且大大改善原有覆蓋邊緣的峭壁效應(yīng)，增加節(jié)目覆蓋面積，并且還可以降低總功耗。單頻網(wǎng)對各發(fā)射點頻率、調(diào)制時間、調(diào)制比特的同步要求非常嚴(yán)格，而北斗和GPS的1PPS秒和10MHZ做為標(biāo)準(zhǔn)的時間和頻率基準(zhǔn)為全國各地發(fā)射臺發(fā)射信號的頻率同步，調(diào)制時間同步，調(diào)制比特的同步提供了共同基準(zhǔn)，從而為單頻網(wǎng)的組建創(chuàng)造了條件。單頻網(wǎng)適配器主要以北斗系統(tǒng)為基準(zhǔn)，GPS系統(tǒng)備用。這次通過衛(wèi)星傳輸組建全國單頻網(wǎng)技術(shù)上要求比地面區(qū)域組單頻網(wǎng)復(fù)雜，難度大，遇到以下幾個問題，一是衛(wèi)星接收解擾時間延遲的問題，單頻網(wǎng)要求最大延時不能超出1秒。經(jīng)過測試，衛(wèi)星鏈路傳輸延時在250MS左右，能滿足單頻網(wǎng)要求；二是單頻網(wǎng)信號要求調(diào)制比特同步，信號經(jīng)過單頻網(wǎng)適配器時，TS流要填充空包，然后通過衛(wèi)星QPSK調(diào)制器時，TS流還要填充空包，那么在接收端，單頻網(wǎng)適配器空包與衛(wèi)星調(diào)制空包互相怎么分別和爭離，這個問題要求解決。衛(wèi)星調(diào)制時，信號的PCR也被改寫，這些破壞了單頻網(wǎng)要求TS流傳輸分配的“透傳”要求，在盡可能不改變現(xiàn)有硬件平臺的基礎(chǔ)上，在衛(wèi)星調(diào)制器打開碼率適配功能，并關(guān)閉PCR修改功能的條件下，現(xiàn)有單頻網(wǎng)適配器和地面數(shù)字電視激勵器廠家可以通過固件代碼升級的方法在不改變現(xiàn)有硬件平臺的基礎(chǔ)上，增加相應(yīng)“特定空包”，插入和恢復(fù)功能，實現(xiàn)地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)覆蓋目標(biāo)。

3　地面數(shù)字廣播架構(gòu)

數(shù)字音頻廣播發(fā)射系統(tǒng)，前端由中央人民廣播電臺前端系統(tǒng)統(tǒng)一對3套廣播節(jié)目（中10-老年之聲，中12-娛樂廣播，中16-對農(nóng)廣播）進(jìn)行編碼和復(fù)用，生成一路傳送碼流，音頻編碼采用DRA+規(guī)范，信道幀結(jié)構(gòu)，信道編碼和調(diào)制采用CDR標(biāo)準(zhǔn)。傳輸鏈路是節(jié)目碼流進(jìn)入中央臺“衛(wèi)星100路廣播編碼復(fù)用平臺”送入地球站，上傳中星6B衛(wèi)星，備份信號是上傳另一顆亞太6號衛(wèi)星，各地地面發(fā)射臺用衛(wèi)星接收天線接收信號，用數(shù)字聲音廣播專業(yè)衛(wèi)星綜合接收機解出信號再進(jìn)入CDR調(diào)頻廣播發(fā)射機，發(fā)射機計劃使用現(xiàn)有中1（中國之聲）的廣播頻率，如圖2所示。新增CDR發(fā)射機采用模數(shù)同播方式，同時播出1套模擬調(diào)頻廣播節(jié)目和3套數(shù)字音頻廣播節(jié)目。按照技術(shù)要求模擬調(diào)頻廣播發(fā)射功率要與原中1模擬廣播發(fā)射功率一致，數(shù)字信號功率要比同播的模擬功率低14dB，然后新增CDR發(fā)射擊機與原有中1模擬FM發(fā)射機通過同軸開關(guān)進(jìn)行發(fā)射切換，再與臺內(nèi)原有FM發(fā)射系統(tǒng)共用天饋系統(tǒng)，原有多工器，饋線，天線根據(jù)現(xiàn)狀確定新增或改造方案。最后注意接收數(shù)字音頻要用專用收音機，現(xiàn)在已有廠家生產(chǎn)出數(shù)字調(diào)頻和普通調(diào)頻CDR/ FM兼容的收音機產(chǎn)品。

圖2　調(diào)頻數(shù)字音頻廣播發(fā)射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

這次中央廣播電視無線數(shù)字化覆蓋工程實施需要各方配套系統(tǒng)的補充和改造，機房要有足夠的面積和空間，需要整體設(shè)計和安排，對舊的設(shè)備可能要搬移；同時機房要增加新的專用風(fēng)冷空調(diào)；對鐵塔上天饋線的安排也要根據(jù)實踐情況科學(xué)設(shè)計和安排；供配電的功率和容量也要增加；防雷接地也要堅固，接地電阻要小于4歐母?，F(xiàn)在，中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程正在實施中，時間短，任務(wù)重，施工需要具體情況具體分析，我們要根據(jù)實際情況科學(xué)設(shè)計，合理安排現(xiàn)有資源。相信在全體技術(shù)人員的辛勤努力工作下，一定會圓滿完成任務(wù)。

審稿人：周速飛內(nèi)蒙古廣播電視網(wǎng)絡(luò)信息有限公司正高級工程師

責(zé)任編輯：王學(xué)敏

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2096-0751（2016）06-0019-03

董慧頻鄂爾多斯廣播電視網(wǎng)絡(luò)中心工程師賈培榮鄂爾多斯廣播電視臺工程師