發(fā)射臺廣播電視節(jié)目信號源傳輸系統(tǒng)建設(shè)

陳琳

【摘要】發(fā)射臺廣播電視信號傳輸對于廣播電視播放至關(guān)重要，要結(jié)合發(fā)射臺廣播電視節(jié)目信號傳輸鏈路的實(shí)際情況，探討和分析廣播電視節(jié)目信號源傳輸系統(tǒng)的建設(shè)路徑，基于信號編碼、復(fù)用、監(jiān)測等原理和設(shè)備性能前提，構(gòu)建廣播電視節(jié)目信號源——傳輸——發(fā)射機(jī)房的統(tǒng)一鏈路，以更好地?cái)U(kuò)大發(fā)射臺廣播電視節(jié)目信號的傳輸覆蓋面，實(shí)現(xiàn)對廣播電視節(jié)目信號的集中傳送和監(jiān)測。

【關(guān)鍵詞】發(fā)射臺;廣播電視節(jié)目;信號源;傳輸;系統(tǒng)

中圖分類號：TN92? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1673-0348（2020）013-058-03

Transmission system of radio and television program signal source at transmitting station

Chen Lin

（Weinan Radio and Television Transmitting Station， Weinan， Shaanxi 714000）

Abstract： Transmission of radio and television signals at transmitting stations is very important for broadcasting. Combining with the actual situation of transmission links of radio and television signals at transmitting stations， this paper discusses and analyzes the construction path of transmission system of radio and television signal sources， and constructs a unified link of radio and television signal sources-transmission-transmitter room based on the principles of signal coding， multiplexing and monitoring， so as to better expand the transmission coverage of radio and television signals at transmitting stations and realize centralized transmission and monitoring of radio and television signals.

Keywords： transmitting station; Radio and television programs; Signal source; Transmission; System

為了確保發(fā)射臺廣播電視信號的安全、優(yōu)質(zhì)、高效傳輸，要重點(diǎn)關(guān)注和探討發(fā)射臺廣播電視節(jié)目信號源傳輸系統(tǒng)的建設(shè)，轉(zhuǎn)變之前發(fā)射臺廣播電視節(jié)目信號傳輸系統(tǒng)各成體系的重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象，在相關(guān)技術(shù)和原理的支持和依托下，構(gòu)建發(fā)射臺廣播電視節(jié)目信號源傳輸系統(tǒng)，選取合理的傳輸方式，實(shí)現(xiàn)對發(fā)射臺廣播電視節(jié)目信號的集中傳送和監(jiān)測，確保用戶能夠正常收聽收看廣播電視節(jié)目。

1. 發(fā)射臺廣播電視節(jié)目信號源傳輸系統(tǒng)概述

信號中心是必不可少的中間環(huán)節(jié)，對于中短波、調(diào)頻廣播、開路電視、衛(wèi)星傳送節(jié)目而言有極其重要的作用，其信號源主要包括有：電臺通過音頻線直接傳送的模擬/數(shù)字廣播節(jié)目;電視臺由視頻線直接傳送的模擬/數(shù)字電視節(jié)目;由國干網(wǎng)解調(diào)的電臺數(shù)字廣播節(jié)目、中央電視臺的電視節(jié)目;由衛(wèi)星接收機(jī)傳送的中央電臺模擬廣播節(jié)目。

相較于其他系統(tǒng)而言，數(shù)字通信系統(tǒng)體現(xiàn)出較強(qiáng)的抗干擾性能，沒有噪聲累積的現(xiàn)象，便于加密處理，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程、高質(zhì)量的信號傳輸，適用于作為信號源進(jìn)行傳輸。然而其信號占用頻帶較寬，因而要對數(shù)字信號進(jìn)行壓縮處理，將模擬信號進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)換，成為壓縮編碼的數(shù)字信號，并使多路節(jié)目的基本碼流合成為一路TS流，降低碼率。同時，考慮到發(fā)射臺廣播電視節(jié)目較多，因而要將不同編碼器輸出的TS流進(jìn)行復(fù)用，采用碼流分配器進(jìn)行多路輸出信號的傳送，通過微波機(jī)和光端機(jī)進(jìn)行信號源的發(fā)送，并實(shí)現(xiàn)傳輸鏈路上的一主一備。

2. 廣播電視節(jié)目信號源編碼電路的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

編碼電路的設(shè)計(jì)原理。發(fā)射臺廣播電視節(jié)目的信號大多采用模擬和數(shù)字兩種模式，其編碼電路原理為：經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬音視頻的數(shù)字化轉(zhuǎn)換，使之成為音視頻數(shù)字信號，再經(jīng)由音視頻編碼器進(jìn)行編碼，獲取音視頻信號的原始流ES。然后對音視頻的原始流ES進(jìn)行分組、打包處理，形成一個幀一個分組的視頻信號原始流和64字節(jié)的分組音視信號原始流，通過傳送流TS復(fù)用的方式，獲取信號傳送流。

編碼器的合理選用?？紤]到同一套節(jié)目的模擬信號和數(shù)字信號應(yīng)當(dāng)由同一個編碼器進(jìn)行輸入，因而選用單獨(dú)的音頻編碼器和視音頻編碼器，能夠準(zhǔn)確判斷是否需要開啟A/D轉(zhuǎn)換器，以實(shí)現(xiàn)同一狀態(tài)下模擬信號和數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，確保信號的安全、高效、經(jīng)濟(jì)傳送。具體包括以下內(nèi)容：

2.1 音頻編碼器的選用

考慮到模擬信號和數(shù)字信號同傳的需求，音頻編碼器的物理接口要同時具有兩路數(shù)字音頻輸入接口DA1、DA2，以模擬音頻作為數(shù)字音頻的備用。同時，還要求音頻編碼器具有ASI輸出接口，以確保與復(fù)用器之間的鏈接。音頻編碼器的相關(guān)性能指標(biāo)包括：48kHz的音頻采樣頻率;同時支持128kbps、256 kbps、384kbps的音頻碼率;支持MPEG-2音頻編碼。

2.2 視音頻編碼器的選用

考慮到模擬信號和數(shù)字信號同傳的需求，視音頻編碼器的物理接口要同時具有以下物理接口，即：一路嵌入音頻的數(shù)字視頻輸入接口SDI、模擬視頻輸入接口AV、數(shù)字音頻接口DA、四個模擬音頻輸入接口CH 2L/R、CH2L/R，并以模擬視音頻作為數(shù)字視音頻的備用。輸出接口則采用兩路ASI輸出接口。適用視音頻編碼器的情形主要包括兩種，即：一路數(shù)字電視和一路數(shù)字廣播;用于上星節(jié)目的一路數(shù)字電視和兩路模擬廣播。而輸出的兩路TS流信號則分別送入主用復(fù)用器和備用復(fù)用器。一般來說，視音頻編碼器的相關(guān)性能指標(biāo)應(yīng)當(dāng)包括：720*576*25的圖像分辨率;圖像信號4：2：0的采樣方式;支持嵌入音頻和MPEG-2視頻編碼。

3. 廣播電視節(jié)目信號源傳輸系統(tǒng)的復(fù)用電路設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1 復(fù)用電路的設(shè)計(jì)原理

發(fā)射臺廣播電視節(jié)目信號最少要采用12個編碼器，要在復(fù)用電路的支持下，將編碼器輸出信號復(fù)用為一種用于傳輸?shù)男盘?，?jīng)由ASI接口輸出的信號實(shí)現(xiàn)監(jiān)測功能，經(jīng)由DS3輸出的信號實(shí)現(xiàn)傳輸功能，考慮到發(fā)射臺廣播電視節(jié)目無須直接送入發(fā)射機(jī)，為此無須添加校驗(yàn)碼，采用188字節(jié)的TS流包長度，TS流包的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成主要包括有包頭、自適應(yīng)區(qū)和包數(shù)據(jù)，包頭的長度為4B，自適應(yīng)區(qū)和包數(shù)據(jù)的長度為184B，由此可知，TS包的總長度為188B的有用信息空間，主要傳輸已編碼的視音頻數(shù)據(jù)流。其中，包頭內(nèi)置傳輸誤碼示符、有效載荷單元起始指示符、傳輸優(yōu)先、包識別、加擾控制、自適應(yīng)區(qū)控制、連續(xù)計(jì)數(shù)器等;自適應(yīng)區(qū)和包數(shù)據(jù)內(nèi)置有自適應(yīng)區(qū)長、不同標(biāo)志指示符（間斷指示符、隨機(jī)存取指示符、傳輸專用數(shù)據(jù)標(biāo)志、原始PCR標(biāo)志）、與插入標(biāo)志相關(guān)的信息、填充數(shù)據(jù)等。

3.2 復(fù)用信號的選用

發(fā)射臺廣播電視節(jié)目的復(fù)用信號主要選用以下兩種方式：（1）上星節(jié)目。以所要傳輸電視節(jié)目的PID序號為前提，將發(fā)射臺廣播電視節(jié)目信號進(jìn)行傳送，對TS流復(fù)用信號進(jìn)行篩選和提取，經(jīng)由發(fā)射天線打到中星6B（E115.5°），最大程度覆蓋發(fā)射臺廣播電視節(jié)目的復(fù)用信號。（2）無線發(fā)射。在進(jìn)行中短波、調(diào)頻廣播和電視節(jié)目的傳輸過程中，主要是在適配器的合理選用前提下，將發(fā)射臺廣播電視節(jié)目信號發(fā)送至發(fā)射臺，并對DS3信號進(jìn)行調(diào)適和轉(zhuǎn)換，使之轉(zhuǎn)變?yōu)锳SI信號，再在解碼器的輔助下進(jìn)行信號解析，以相應(yīng)的節(jié)目模擬信號進(jìn)行發(fā)射。

3.3 擴(kuò)容應(yīng)用

考慮到部分地區(qū)廣播上星的問題，要對發(fā)射臺廣播電視節(jié)目信號系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容應(yīng)用，保持原有的編碼器輸入，通過新添的復(fù)用器進(jìn)行編碼器輸出信號的首次復(fù)用，再與其他編碼器輸出信號進(jìn)行原復(fù)用器的復(fù)用，獲取總信號碼流42Mbps。同時，考慮到廣播電視信號的復(fù)用性，要選取8個口的復(fù)用器和4個輸入口，作為后續(xù)增加廣播電視節(jié)目的備用。

4. 發(fā)射臺廣播電視節(jié)目信號源傳輸系統(tǒng)的監(jiān)測電路設(shè)計(jì)應(yīng)用

4.1 電視信號的監(jiān)測應(yīng)用

為了確保發(fā)射臺廣播電視節(jié)目信號傳送的正常穩(wěn)定狀態(tài)，必須關(guān)注發(fā)射臺廣播電視節(jié)目信號源傳輸系統(tǒng)的監(jiān)測電路設(shè)計(jì)和應(yīng)用，其監(jiān)測原理為：將碼流分配器的其中一路信號用于監(jiān)測，出于實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的角度考慮，可以將DS3信號通過適配器轉(zhuǎn)換為ASI接口信號，再通過視頻解碼器進(jìn)行ASI接口信號的解析，使之成為模擬視頻信號進(jìn)行傳送。同時，考慮到對不同套節(jié)目的監(jiān)測需求，要將網(wǎng)絡(luò)適配器的輸出信號送入1分8的碼流分配器，獲得相應(yīng)的ASI接口信號，將不同路的ASI接口信號進(jìn)行解碼，即可進(jìn)行相應(yīng)視頻信號的傳送，并通過多畫面監(jiān)視器進(jìn)行傳送視頻信號的比對分析，搭配以伴音信號的柱狀圖進(jìn)行視頻信號的監(jiān)測。

4.2 視音頻信號的監(jiān)測應(yīng)用

將一根視頻電纜由復(fù)用器的ASI出口直接拉出來，接入到視音頻解碼器，對傳送的模擬信號進(jìn)行解碼之后，傳送到監(jiān)視器之中，實(shí)現(xiàn)對視頻信號和音頻信號的監(jiān)測，使用者可以通過節(jié)目選擇功能滿足自身的需求。

5. 發(fā)射臺廣播電視節(jié)目信號源傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)測試

可以選取袖珍型碼流分析儀BTA-P100進(jìn)行信號源傳輸系統(tǒng)的實(shí)時離線分析，相關(guān)接口包括有DVB SPI、ASI接口、DVB-S/DVB-C/DVB-T射頻接口等，提供如下信息：

5.1 基本信息

顯示的基本信息主要包括有：TS流的實(shí)時傳輸速率、188字節(jié)的TS包、傳送流基本信息、TS流信息、節(jié)目信息等。

5.2 帶寬信息

通過TS流包含節(jié)目對應(yīng)的帶寬信息直方圖，可以知道不同路的電視節(jié)目業(yè)務(wù)類型和名稱，并與相應(yīng)的音視頻編碼器相匹配，在對編碼器相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的條件下，也會相應(yīng)調(diào)整其圖像顯示。通過帶寬信息界面圖，可以獲悉相關(guān)的帶寬信息，如：節(jié)目關(guān)聯(lián)表、網(wǎng)絡(luò)信息表、業(yè)務(wù)描述表、節(jié)目時鐘參考、節(jié)目映射表、音視頻的若干路PID信息，并實(shí)時顯示帶寬比例、傳輸速率等信息。

5.3 音視頻信息

可以結(jié)合發(fā)射臺廣播電視節(jié)目信號源傳輸系統(tǒng)的實(shí)際需求，選用符合MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的編碼器，確保音視頻信息與MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)相一致，并通過檢測獲悉單聲道、立體聲、視頻等基本流的信息，主要包括有：對于單聲道廣播的信息檢測采用48kHz的采樣頻率和128kbps的比特率;對于雙聲道的信息檢測采用256kbps比特率的雙聲道、低壓縮比傳輸方式;對于立體聲的信息檢測采用384kbps的壓縮率進(jìn)行檢測;對于視頻信號的檢測則采用PAL電視制式寬高比為4：3的方式進(jìn)行檢測。另外，還可以獲悉相關(guān)復(fù)用結(jié)構(gòu)信息，如：節(jié)目號、私有數(shù)據(jù)的PID等。

6. 總結(jié)

綜上所述，發(fā)射臺廣播電視節(jié)目信號源傳輸系統(tǒng)的建設(shè)是關(guān)注焦點(diǎn)和研究課題，要構(gòu)建節(jié)目源-傳輸-發(fā)射機(jī)房的統(tǒng)一鏈路，實(shí)現(xiàn)廣播電視節(jié)目信號前端的統(tǒng)一化管理，通過對編碼電路、復(fù)用電路、監(jiān)測電路的合理優(yōu)化設(shè)計(jì)，加強(qiáng)節(jié)目源、傳輸、發(fā)射機(jī)房之間的鏈接，提高發(fā)射臺廣播電視節(jié)目信號源傳輸?shù)男屎唾|(zhì)量，有效擴(kuò)大廣播電視節(jié)目信號傳輸范圍，提高廣播電視節(jié)目信號傳輸?shù)母采w效果，并較好地節(jié)約廣播電視節(jié)目信號傳輸?shù)墓芾沓杀?，使之成為宜于推廣的信號集中傳送和監(jiān)測的一體化傳輸系統(tǒng)。

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