廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程建設(shè)與維護(hù)

楊圣純

（泰安市廣播電視臺，山東 泰安 271000）

0 引 言

為進(jìn)一步豐富人們的精神文化生活，加快地面電視的模數(shù)轉(zhuǎn)換，國家規(guī)劃建設(shè)了中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程。該工程將中央電視臺12套采用AVS+信源編碼的標(biāo)清節(jié)目打包復(fù)用成2路TS碼流（第一路含CCTV-1，2，4，10，12，13，14，15頻道，總碼率為18.624 Mb·s-1；第二路含CCTV-7，9，11及新聞頻道，總碼率為9.312 Mb·s-1）[1]，采用中星6A衛(wèi)星和國干網(wǎng)兩種方式將信號傳輸?shù)礁鞯胤綇V播電視臺。出于節(jié)省頻率資源的需要，同時兼顧各地方臺播出需求，中央覆蓋工程采用“省級單頻網(wǎng)為主，區(qū)域單頻網(wǎng)或多頻網(wǎng)為輔”的地面數(shù)字電視組網(wǎng)方式[1]，通過兩個不同的頻道無線發(fā)射播出。

1 中央覆蓋工程山東播控平臺

為強化中央無線數(shù)字化覆蓋工程安全優(yōu)質(zhì)播出，山東省決定建設(shè)全省統(tǒng)一的數(shù)字電視集成播控平臺，集中接收從國干網(wǎng)和中星6A衛(wèi)星傳來的12套央視節(jié)目、從省內(nèi)各市縣傳來的77套節(jié)目以及3套省臺節(jié)目，切換輸出后，通過專用光纜網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)礁靼l(fā)射臺站進(jìn)行轉(zhuǎn)播監(jiān)測。其中，14頻道為省級單頻網(wǎng)，播出第一路碼流所含的8套節(jié)目，第二路碼流加入省臺及各市縣臺節(jié)目后由另一多頻網(wǎng)頻道發(fā)射播出。中央數(shù)字化覆蓋工程山東集成播控平臺信號流程如圖1所示。

圖1 中央數(shù)字化覆蓋工程山東集成播控平臺流程圖

2 中央無線數(shù)字化覆蓋工程泰安臺建設(shè)技術(shù)方案

泰安發(fā)射臺采用衛(wèi)星和光纜網(wǎng)絡(luò)兩種方式接收中央臺及省臺的廣播電視節(jié)目。鑒于中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程采用了基于中星6A的單頻網(wǎng)傳輸方式作為主鏈路，TS清流信號經(jīng)過加密加擾、單頻網(wǎng)適配后調(diào)制上傳到衛(wèi)星，因此，接收端必須使用專業(yè)的AVS+衛(wèi)星綜合接收解碼器，才能解調(diào)、解擾、解密中星6A下傳的12套中央電視臺節(jié)目[1]。

2.1 信號傳輸及接收處理技術(shù)方案

2.1.1 衛(wèi)星信號接收方式

衛(wèi)星方式是用衛(wèi)星接收天線對準(zhǔn)東經(jīng)125°的中星6A衛(wèi)星，接收到C波段廣播電視信號，經(jīng)過高頻頭低噪聲放大和下變頻，變成L波段信號，傳到專業(yè)衛(wèi)星綜合接收解碼器，輸出兩路ASI碼流。其中一路進(jìn)入三選一碼流切換器，另一路送到監(jiān)測報警系統(tǒng)板卡盒。

2.1.2 光纜網(wǎng)絡(luò)接收方式

對接山東省數(shù)字電視集成播控平臺，泰安廣播電視臺電視播控部輸出主備兩路SDI數(shù)字電視節(jié)目信號，經(jīng)專線光纜網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴綎|電視臺集成播控中心，與中央臺、省臺的廣播電視信號合并、AVS+編轉(zhuǎn)碼、集成切換后，再由省臺通過主備兩路專線光纜網(wǎng)絡(luò)傳送回泰安廣播電視發(fā)射臺[2]。發(fā)射臺的光接收設(shè)備接到兩路光纜IP信號后，通過多口交換機進(jìn)入主備EMR平臺進(jìn)行IP-ASI信號轉(zhuǎn)換，主備EMR平臺分別送出兩路（共4路）ASI碼流。其中兩路ASI碼流送到本地監(jiān)測系統(tǒng)板卡盒，作為多畫面監(jiān)測報警系統(tǒng)輸入信號。主備EMR平臺輸出的另兩路ASI碼流送入三選一碼流切換器，從1路衛(wèi)星、兩路光纜信號中切換出1路信號進(jìn)入發(fā)射機數(shù)字電視激勵器[3]，進(jìn)行調(diào)制變頻，推動功率放大器、多工器達(dá)到額定功率發(fā)射出去。同時，空收信號也送入本地監(jiān)測報警系統(tǒng)，并回傳至山東數(shù)字電視播控中心進(jìn)行監(jiān)測。泰安臺信號接收處理及監(jiān)測流程如圖2所示。

圖2 泰安臺信號接收處理及監(jiān)測流程

2.2 監(jiān)測報警系統(tǒng)

監(jiān)測系統(tǒng)采用8臺監(jiān)視器，分成四列。一列監(jiān)視衛(wèi)星電視接收信號，一列監(jiān)視光纜傳輸主路信號，一列監(jiān)視光纜傳輸備路信號，另一列監(jiān)視發(fā)射后的空收信號。由此實現(xiàn)發(fā)射機輸入信號源和發(fā)射機輸出信號的全監(jiān)測。監(jiān)測報警系統(tǒng)具備對各項監(jiān)測進(jìn)行技術(shù)指標(biāo)實時分析和錄制報警功能。

3 發(fā)射機技術(shù)要求

對于發(fā)射機，泰安廣播電視發(fā)射臺的技術(shù)要求是：采購兩臺數(shù)字電視發(fā)射機，分別工作于14，16頻道，其中14頻道發(fā)射機為單頻網(wǎng)發(fā)射機，使用單頻網(wǎng)專用激勵器，由北斗/GPS雙模授時器為其提供精準(zhǔn)時鐘信號，實現(xiàn)單頻網(wǎng)內(nèi)調(diào)制碼流的頻率、時間、比特精確同步，16頻道發(fā)射機為多頻網(wǎng)發(fā)射機。兩臺發(fā)射機輸出功率均為1 kW。整機采用單通道、圖像伴音合放式，配備雙激勵器、雙風(fēng)機，實時監(jiān)測自動切換；配備功率放大器、開關(guān)電源，實行模塊化冗余備份設(shè)計；配置強大的監(jiān)測控制單元，實時監(jiān)測數(shù)據(jù)參數(shù)，自診斷、自適應(yīng)、自動調(diào)整。發(fā)射機具備精細(xì)的整機自動電平控制和完善的保護(hù)功能，同時支持網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控管理，可通過遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機進(jìn)行遙測遙調(diào)。

4 單頻網(wǎng)與激勵器

本次中央無線數(shù)字化覆蓋工程的最大亮點是采用了單頻網(wǎng)的技術(shù)體制。單頻網(wǎng)是由多個位于不同地點、處于同步狀態(tài)的地面數(shù)字電視發(fā)射機，以相同的頻率，在可控的時刻發(fā)射相同的節(jié)目?；谛l(wèi)星的單頻網(wǎng)和省級單頻網(wǎng)都安裝了單頻網(wǎng)適配器，其在TS碼流中插入了秒幀初始化包（SIP包），同時完成碼速率適配。衛(wèi)星接收機的解調(diào)解擾不能改變TS碼流的內(nèi)容和順序[4]。單頻網(wǎng)內(nèi)各地發(fā)射機激勵器接收來自同一適配器發(fā)出的帶有時間標(biāo)識SIP的同步數(shù)字包，同時參考北斗/GPS授時器的精準(zhǔn)時鐘信號（10 MHz，1 PPS），經(jīng)過精確計算，確定各發(fā)射機的“時延補償”，從而實現(xiàn)各激勵器編碼調(diào)制信號的精準(zhǔn)同步，即同時同頻同比特，相同的信道編碼和調(diào)制方式，避免了同頻干擾。

數(shù)字電視廣播激勵器主要由基帶處理、數(shù)模轉(zhuǎn)換、頻率合成、射頻輸出放大、監(jiān)控系統(tǒng)等功能模塊組成，實現(xiàn)從基帶TS輸入數(shù)據(jù)碼流到地面數(shù)字電視廣播RF信號的轉(zhuǎn)換。單頻網(wǎng)激勵器工作原理如圖3所示。

圖3 單頻網(wǎng)激勵器工作原理圖

5 工程建設(shè)與效果

經(jīng)過科學(xué)有序的施工，UPS智能一體化電源、天饋線、信號接收處理系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)字電視發(fā)射機等設(shè)備先后完成了安裝，測試達(dá)標(biāo)后又進(jìn)行對接聯(lián)調(diào)，同時配備了機房空調(diào)、新風(fēng)系統(tǒng)。整個工程于2016年7月22日全部完成建設(shè)，開機試播一次成功，各項指標(biāo)均達(dá)到甲級，無線覆蓋效果測試良好。

6 無線數(shù)字電視系統(tǒng)的維護(hù)檢修

6.1 信號源故障判斷與處理

數(shù)字電視系統(tǒng)組成復(fù)雜，維護(hù)檢修要根據(jù)故障的現(xiàn)象和表現(xiàn)綜合作出判斷，找出產(chǎn)生問題的部位和原因。首先觀察多畫面監(jiān)測報警系統(tǒng)四列監(jiān)視器，判斷是光纜主路信號出現(xiàn)故障，還是備路信號出現(xiàn)故障，是衛(wèi)星電視信號出現(xiàn)問題，還是空收信號出現(xiàn)問題，抑或是監(jiān)測報警系統(tǒng)本身的問題。若是由于某一路信號源出現(xiàn)問題，自動切換沒有動作，從而導(dǎo)致發(fā)射空收信號異常，此時要立即手動進(jìn)行切換，使發(fā)射播出恢復(fù)正常，然后再檢修故障?？梢愿鶕?jù)出現(xiàn)問題的現(xiàn)象、類型、報警提示信息、碼流信息等去檢查設(shè)備，觀察設(shè)備面板顯示有無異常、告警。

6.2 衛(wèi)星電視信號故障檢修

對于衛(wèi)星電視信號出現(xiàn)問題，運維人員可以檢查衛(wèi)星接收機運行是否正常，擰下衛(wèi)接機輸入接頭重新擰緊，輸入接收參數(shù)重新搜索一遍，看能否恢復(fù)正常，檢查接收信號強度和質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)。如果信號強度小，需要調(diào)整衛(wèi)星接收天線的水平和俯仰角度[6]；若信號強度大但質(zhì)量差，則是有較強噪聲或干擾，導(dǎo)致誤碼率高，引起馬賽克或無法解碼。對此，可以更換一個接收解碼器進(jìn)行嘗試。

6.3 發(fā)射機故障檢修

如果信號源都沒問題，但空收監(jiān)測異常，則可以判定是發(fā)射機出現(xiàn)問題。首先，檢查電源電壓是否正常，發(fā)射機是否保護(hù)關(guān)機，風(fēng)機運行是否穩(wěn)定，駐波比等指標(biāo)有無異常。其次，查看激勵器，若激勵器輸出正常，空收監(jiān)測應(yīng)該有信號。檢查激勵器面板顯示是否正常，輸入碼流、輸入授時時鐘有無鎖定出錯報警?？梢允褂么a流分析儀接入ASI或IP接口查看輸入碼流是否正常，也可以接入RF接口檢查輸出信號參數(shù)，判斷激勵器的故障部位、原因。若激勵器輸入正常而射頻無輸出，原因可能是射頻使能關(guān)閉。可以打開射頻使能，重新開機，一般能解決問題。若仍無輸出，可能是射頻本振失鎖故障，需要維修或更換。

7 結(jié) 語

本文為廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程設(shè)計了多備路、自動切換、分級監(jiān)測的技術(shù)方案，即使發(fā)生某一路信號源馬賽克或無法解碼的情況，節(jié)目也能安全優(yōu)質(zhì)播出，不會受到影響。同時，簡明完善的多畫面監(jiān)測報警系統(tǒng)為快速檢修排除故障提供了依據(jù)，指明了方向。只要熟練掌握整個系統(tǒng)的組成原理和信號流程，就能根據(jù)故障現(xiàn)象判斷出故障部位，從而快速地進(jìn)行檢修，為安全優(yōu)質(zhì)播出提供充分的技術(shù)保障。