廣播電視傳輸中UPS電源的應用

雋玉霞

（山東省淄博市沂源縣南麻街道辦事處，山東 淄博 256100）

0 引 言

UPS電源也可稱為不間斷電源，以改善供電質(zhì)量為目標，置于交流電網(wǎng)與用電負載之間，進而保證負載設備的正常運行[1]。目前，大型UPS集中供電的模式在各類數(shù)字信號傳播過程中運用較多，因此一旦UPS電源出現(xiàn)故障，將影響整個傳輸過程，不利于廣播電視的傳輸[2]。UPS電源由于自身的優(yōu)勢在我國各行各業(yè)得到了迅猛發(fā)展，并在廣播電視傳輸領域中達到了良好的供電效果[3]。

1 UPS電源在廣播電視傳輸中的應用

1.1 設置廣播電視傳輸?shù)慕M網(wǎng)方式

廣播電視傳輸過程中的組網(wǎng)方式一般分為3種。第一種組網(wǎng)方式為多個網(wǎng)絡的共同協(xié)作。為了實現(xiàn)對一個服務區(qū)數(shù)字信號的覆蓋，傳輸信號時多伴有同頻信號交疊區(qū)的產(chǎn)生，從而產(chǎn)生一定的信號重疊與成本浪費。第二種組網(wǎng)方式為多點網(wǎng)絡加補點的方法，使得廣播電視中數(shù)字信號的傳輸不再受限于復雜的地理地貌，解決了山區(qū)和地下車庫等信號盲區(qū)的傳輸問題[4]。第三種組網(wǎng)方式為大功率發(fā)射機轉(zhuǎn)小功率轉(zhuǎn)發(fā)器，由大功率發(fā)射機向整體服務區(qū)進行數(shù)字信號覆蓋，由小功率轉(zhuǎn)發(fā)器向面積較小的區(qū)域進行補充覆蓋。相對其他兩種方式來說，這種組網(wǎng)方式信號覆蓋范圍相對較小。在設計廣播電視傳輸方法時，采用第二種組網(wǎng)方式。

1.2 選擇UPS傳輸控制芯片

設計廣播電視傳輸總體結(jié)構后，人們需對UPS傳輸芯片進行選型。傳輸芯片是整個傳輸過程的核心器件，其性能對傳輸精度與穩(wěn)定性有主要影響，所以選擇一款合適的傳輸控制芯片十分重要。在本次傳輸方法設計中，主要選用DSP作為傳輸控制芯片。這種芯片能夠以數(shù)字信號的方式控制整個傳輸過程，是一種專門的數(shù)字信號處理器。高速處理數(shù)字信號與圖像時，DSP中強大的指令系統(tǒng)和豐富的硬件資源能夠帶來其他芯片無法比擬的優(yōu)勢，即高速的數(shù)據(jù)處理能力。當前，DSP芯片所占市場份額巨大。TI公司為當今最具影響力的DSP芯片生產(chǎn)企業(yè)，其中TMS320C2000系列芯片應用效果最佳，內(nèi)含16位和32位定點DSP，功能模塊更多且控制效果更好，具備事件管理器、串行通信接口以及Flash存儲器等功能模塊。與其他系列芯片相比，它的優(yōu)勢更大，不僅有效提高了通道位數(shù)，還將時鐘頻率提高到了180 MHz，具備嵌入式控制功能，適用于多種控制系統(tǒng)?；赥MS320C2000系列芯片的優(yōu)勢，在本次廣播電視傳輸方法的設計中，UPS電源的傳輸控制芯片選擇TMS320C2018型號。

1.3 規(guī)劃UPS供電電源的傳輸站點

TMS320C2018芯片保障了整個傳輸過程的基礎控制效果，有利于進一步規(guī)劃廣播電視中的供電站點。在廣播電視的整個傳輸過程中，通常采取小功率多布點的方法設置傳輸站點，并以此覆蓋數(shù)字信號的傳輸網(wǎng)絡。在等同的發(fā)射功率下，存在等邊三角形與等邊六角形的同頻網(wǎng)絡。不同的同頻網(wǎng)絡對UPS供電電源傳輸站點的安放位置存在影響。等邊三角形同頻網(wǎng)絡數(shù)字信號覆蓋面積較小，等邊六角形同頻網(wǎng)絡用于大面積數(shù)字信號覆蓋的網(wǎng)絡建設。實際上，數(shù)字信號不存在固定形式，通常需要將上述網(wǎng)絡模型進行拼接，從而得到一個類似蜂窩狀的擴展型網(wǎng)絡。結(jié)合當?shù)氐牡乩憝h(huán)境、UPS供電電源站點的建設資源以及接收人群的分布情況，完成對UPS供電電源傳輸站點的選址。考慮廣播電視機房與數(shù)字信號發(fā)射塔等必備資源，需購置多個光纜資源。有些早期廣播電視發(fā)射臺站資源條件仍舊良好，可以選擇其作為起始站點，節(jié)省大量建設成本。在實際建設UPS供電電源的傳輸站點時，需要具備充足的設備安裝空間、空調(diào)通風系統(tǒng)以及電力供應系統(tǒng)。在合適的技術要求上，將中心站的節(jié)目碼流流暢地傳輸至該發(fā)射機房，根據(jù)選定的臺站地點資源統(tǒng)籌建設UPS供電電源的傳輸站點。

1.4 計算廣播電視中的傳輸網(wǎng)絡

采用UPS電源進行廣播電視傳輸方法設計時，傳輸網(wǎng)絡的計算環(huán)節(jié)至關重要。根據(jù)廣播電視傳輸?shù)目傮w結(jié)構、UPS傳輸控制芯片以及UPS供電電源的傳輸站點間的距離，結(jié)合擬覆蓋區(qū)域的地形地貌，進行廣播電視中的傳輸網(wǎng)絡計算環(huán)節(jié)。針對實際應用中的數(shù)字信號，傳播模型可分為經(jīng)驗模型、半經(jīng)驗模型和確定性模型。依據(jù)數(shù)字信號頻段的不同，傳播模型可分為COST231-Hata模型、ITU-8.410模型和Okumura13-Hata模型等。先估算每個UPS供電電源傳輸站點的網(wǎng)絡信號覆蓋區(qū)域，初步確定各相鄰站點之間的網(wǎng)絡信號重疊區(qū)域，在滿足區(qū)域間供電要求時，減小相鄰UPS供電電源傳輸站點間的信號重疊區(qū)域。因為市區(qū)與郊區(qū)存在地理地貌的差異，所以分別計算這兩種環(huán)境下的傳輸路徑。在計算傳輸路徑時選用ITU-8.410模型，計算公式為：

式中，L1為市區(qū)中的傳輸路徑；L2為郊區(qū)中的傳輸路徑；n為兩個UPS供電電源傳輸站點間的距離；m為單個站點估算得出的網(wǎng)絡信號覆蓋區(qū)域；a為站點高度的修正因子；s為市區(qū)建筑物密度的修正因子。

2 實驗研究

2.1 實驗準備

實驗測試對象為數(shù)字電視信號傳輸，分別在傳統(tǒng)電源平臺與UPS電源實驗平臺的前提下選取兩組同樣的設備進行對比實驗。

在實際操作中，將移動電視接收天線分別安裝在測試機頂盒與場強儀上，使用電纜依次連接實驗中的各個設備。實驗使用PROMAX公司生產(chǎn)的型號為PROLINK-5C+的場強儀，實際操作時的測試靈敏度為30 dB。

首先采集用戶對節(jié)目的需求數(shù)據(jù)，將此類數(shù)據(jù)信息存儲在計算機中，根據(jù)地理環(huán)境的不同，設置地方廣播電視節(jié)目的GIS功能，后結(jié)合信息傳輸分析數(shù)據(jù)信息。采集用戶需求數(shù)據(jù)可以在測試機頂盒中完成，通過USB接口與場強儀連接，借助GIS模塊進一步分析數(shù)據(jù)信息。實驗應統(tǒng)計并顯示接收信號強度、存儲用戶數(shù)據(jù)信息與廣播電視信息，并將其保存到計算機的數(shù)據(jù)庫中。通過數(shù)據(jù)庫分析總體測試過程，將地理位置信息與測試時間相結(jié)合。通過GIS組件觀測整個地理環(huán)境，在特定的時間范圍內(nèi)設定測試時間間隔。

2.2 廣播電視中傳輸速度測試

分別采用傳統(tǒng)方法與UPS電源傳輸方法進行測試，每秒鐘測試一次數(shù)字信號的傳輸數(shù)量，完成對廣播電視中傳輸速度的測試工作。為使實驗結(jié)果更加精確，在相同時間下應用上述設備，采用兩種方法進行3次實驗，可得如表1所示的實驗結(jié)果。

通過表1可知，兩種方法的傳輸速度均隨著測試時間的增加而增大，在90 s時達到傳輸速度最大值。相比之下，設計方法在廣播電視中的傳輸速度更快。

3 結(jié) 論

在目前廣播電視傳輸過程中，UPS電源的未來發(fā)展前景良好，具備較高的安全性與可靠性，對廣播電視行業(yè)的電源管理工作具有明顯的應用優(yōu)勢。基于UPS電源設計廣播電視中的傳輸方法，能夠更快、更準確地傳輸廣播電視中的數(shù)字信號。今后還需要深入分析UPS電源，有針對性地提出優(yōu)化措施，使UPS電源處于最佳工作狀態(tài)。

表1 傳輸速度對比結(jié)果