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地面数字电视广播覆盖网建设的分析与思考

2015-06-30 07:54 来源:电视技术

责编:陈默

地面数字电视广播覆盖网建设的分析与思考

钏思超  (云南省保山市广播影视技管中心)

 

1 建设背景

国家新闻出版广电总局在2012年底制定的《地面数字电视广播覆盖网发展规划》指出:“目前,我国已发布实施强制性地面数字电视国家标准,各项配套标准加快完善,数字电视产业不断扩大,全国地面数字电视覆盖网进一步拓展,大力发展地面数字电视的条件已经具备,加快推进地面数字电视发展,加紧建设各级电视节目的地面数字电视广播覆盖网络,促进广播电视大发展大繁荣已成为当前一项重要而紧迫的任务”。

《地面数字电视建设广播覆盖网发展规划》确定了由地面模拟电视向地面数字电视过渡和转换的“三步走”战略。同时,为加快普及地面数字电视接收机,推进数字电视整体转换,20131月,工信部等6部委印发文件,要求201411日起,境内销售的40 in1 in=2.54 cm)以上电视机应具备地面数字电视接收功能;201511日起,境内销售的所有尺寸电视机应具备地面数字电视接收功能。

中国地面数字电视的定位:地面数字电视是替代现有地面模拟电视覆盖的技术手段,提供免费电视节目,无论有线、卫星是否已覆盖,地面数字电视作为基础的公共服务是一种必备的广播电视覆盖手段。

为进一步提高保山市广播电视公共服务体系的质量和水平,扩大地方广播和电视节目覆盖面,推动广播电视事业又好又快发展。从20135月开始,保山市文化广播电视新闻出版局就着手准备保山市地方广播电视节目地面数字电视广播覆盖网建设的前期工作。以广播电视基本公共服务为根本,以开展广播电视直播卫星“户户通”地方节目双模覆盖为切入点,解决保山市第一期、第二期“户户通”工程约11万户双模用户收听收看地方广播电视节目的迫切愿望已是当务之急。

2 建设内容

保山市地处云南省西部,面积1.96×104 km2,人口2.52×106人,辖14县,平均海拔1 800 m。其中:坝区占8.21%,山区占91.79%。在建设地方广播电视节目地面数字电视广播覆盖网时,保山市文化广播电视新闻出版局按照国标地面数字电视标准(DTMB)的要求制定技术方案;按照《广播电视安全播出管理规定》(广电总局第62号令)实施细则要求,完善相关技术措施,确保广播电视安全播出;按照“统一规划、先易后难、分步实施、建管并重”的原则,结合地方实际,充分利用已建广播电视骨干发射台站资源优势,按照5个骨干发射台站先行,在骨干发射台站覆盖盲区结合地方实际分阶段进行补点覆盖,逐步扩大地方广播电视节目覆盖区域。初期确保每个县(区)至少有1个高山发射台站采用中大功率等级的发射机发射地面数字电视地方节目信号,免费为群众提供地面广播电视服务。

通过地面数字电视工程的实施,进一步提高保山市广播电视公共服务的数量、质量和水平,有效解决人口较密集的城镇和部分山区、半山区群众收听收看地方广播电视节目的问题,为构建技术先进、传输快捷、覆盖广泛的保山市地方广播电视节目传输覆盖新体系打下坚实的基础。

3 技术方案

保山市地方广播电视节目地面数字电视广播覆盖网采用多频网方式组网,系统分前端、节目传输与发射台站3部分。在所辖14县各启用1个地面数字电视频道转播地方广播电视节目。5个高山发射台站分别转播4套市级广播电视节目(3套电视,1套广播)和1套县级节目(电视),县级节目根据发射台站所在辖区选择。整个系统虽借助市广播电视台、市广电网络公司的平台搭建,但又是相对独立的一个系统,系统维护便利。系统整体框图如图1所示。的


1 系统方框图

根据国家新闻出版广电总局推荐的7种地面数字电视工作模式(表1),综合考虑抗多径干扰能力、固定接收为主兼顾移动接收、系统净码率大小以及最低接收门限电平等因素,选用第3种工作模式,即:C=3 78016QAMFEC=0.6PN=945,时域交织720,系统净码率14.438 Mbit/s。信源编码采用MPEG-2编码格式,一套标清数字电视节目占用3 Mbit/s左右的码流;一套调频立体声广播节目占用384 kbit/s左右的码流。整个系统总码率小于14 Mbit/s,模式3满足需求。

1 总局推荐的7种地面数字电视工作模式

 

想

 

7种地面数字电视工作模式中,系统净码率越高则接收门限电平越高,系统净码率计算公式为

Rate=[3 744/PN+3 780]×Ri×Rm×Fb 1

式中:Rate系统净码率;PN保护间隔(420/595/945);Ri编码效率(0.4/0.6/0.8);Rm调制效率(2/4/5/6);Fb频带宽度(7.56)。通过实测,模式3的最低门限电平为28 dBμV;模式5则为31 dBμV

单频网最大设台距离的计算为

单频网最大设台距离(km)≈[帧头长度(μs/100 0000]×光速(300 000 km /s 2

3.1 前端部分

根据系统方框图,前端包括总前端与分前端两部分。总前端设在市广播电视台播控中心与市广电网络分公司机房;分前端设在各县广电网络支公司机房。根据所播市级、县(区)级节目的播出码率以及在有线电视网中的传输码率,每套节目的码率均在6 Mbit/s以上。无法满足5套节目总码率不超过14.438 Mbit/s的要求,因此各套节目需重新编码。在节目源头(保山市广播电视台播控中心)将3套市级电视节目和保山人民广播电台节目重新编码,同时提供IPASI两种类型的信号输出。借助市广电网络分公司的PTN骨干网将重新编码的节目以IP方式传输到各县广电网络支公司。各县(区)不需要再建市级节目的编码部分,有利于减少投资成本、降低故障率、既提高了节目的播出质量,也符合安全播出管理规定。市辖区分前端由于传输距离较近(不超过100 m),所以,用75-7电缆直接传输ASI信号至“区复用器”与区级节目进行再复用。系统中节目编码要求能达到D1720×576)标准。

在各县广电网络支公司机房,先将市广电网络分公司通过PTN骨干网传下来的IP信号通过“IP/TS流适配器”将四套市级节目变换成ASI信号,进入复用器;另外,县级节目经MPEG-2编码器后输出的ASI信号也进入复用器。市级、县级节目经复用后形成单路ASI信号进入DTMB调制器。DTMB调制器输出的RF信号(使用频道由网络公司指定)送入有线电视网中的混合器,随其他业务一起传送。

3.2 节目传输部分

包括总前端至分前端的传输通道、分前端至发射台的传输通道两部分。

总前端至分前端的传输通道是利用市至各县的PTN骨干网传送4套市级节目IP信号,这里不作过多叙述。

分前端至发射台站的传输通道主要借助网络公司的HFC网络。采用DTMB调制器与DTMB解调器配对使用作为信道传输设备的4大好处是:1)充分利用当地广电网络公司的HFC网,传送地方广播电视节目地面数字电视信号只需一个空闲的电视频道即可,不单独占用纤芯资源;2)在发射台站用DTMB解调器解出TS流后再进入发射机激励器,这样可以采用数字预失真等先进技术对发射机功放进行校正,改变发射机性能,提高发射机效率,不需要采用功放回退使发射机工作在较为线性的区间;3)保护当地网络公司,因为有线电视采用的是DVB-C系统,所以,尽管DTMB信号是清流的,但因技术制式不同,有线电视机顶盒是解调不出信号的;4)因为在HFC网络中已经存在调制好的DTMB射频信号,所以在以后的地面数字电视小功率补点发射时,只需采取同频直放或射频变换放大处理即可完成。

3.3 台站部分

采用双激励器热备方式。首先,光接收机输出包含地面数字电视信号的RF信号,送至DTMB解调器。其次,DTMB解调器设置好接收频道,解调出两路TS流送至发射机主、备激励器。最后,经发射机功放放大的射频信号送至天线进行发射。

地面数字电视发射天线大多采用面包板偶极子天线,为使尽可能多的有效辐射功率分布于服务区,同时又不过多的降低发射天线的增益,应将发射天线主向往下倾斜一个适当的角度。采用机械下倾方式的下倾角度,计算如下

θt0.0278[H] 3

式中:θt为下倾角;H为发射天线的有效高度。

发射机技术指标须符合GB/T266812011标准。《发射机型号核准证书》(复印件)、《发射机入网证书》(复印件)、《发射机合格证书》应齐全。

4 实施步骤

首先起草《保山市地方广播电视节目骨干发射台地面数字电视覆盖项目技术方案》,之后向省局送审技术方案。总局有关文件批复下来后,制定出具体的《实施设计方案》和《招标技术文件》。还要完成到本地无线电管理机构办理无线电台执照,向总局申领《无线广播电视发射设备订购证明》等工作。为了发挥不同厂家的优势,在招标时将系统分成前端与台站两个部分分开招标,对一些关键技术指标做了强制要求。

施工之前,应邀请台站部分的中标厂家实地踏勘并确定以下参数:发射机的安装位置;发射天线的安装位置;发射天线安装固定支架的尺寸与形状;发射机射频输出口与主馈电缆的连接方式;发射机供电电缆的长度及取电位置;发射机输入信号的供给方式等。另外,前端部分由于涉及内容不多,可用电话方式与中标厂家确定相关参数。

设备投入运行后,应组织相关技术人员对关键设备发射机的主要技术指标进行测量(如输出功率、带肩比、调制误差率、带内不平坦度、本振谐波等),对天线驻波比进行测量。只有在发射机主要技术指标达标的前提下方可开机工作。制作了《地面数字电视发射机技术指标交验表》与《建设项目交付使用资产明细表》两份表格交由各发射台站填写,作为工程验收的重要依据。

5 小结

保山市5个高山广播电视骨干发射台站已于201410月全部以清流方式播出地方广播电视节目地面数字电视信号。技术人员对信号覆盖场强进行收测,初步测算,有效覆盖面积达保山市国土面积的70%。通过运行情况来看,各项技术指标合格,系统工作稳定,无有害干扰产生,达到了预期效果。采用的模式3的最低门限电平为28 dBμV。由于地面数字电视较低的接收门限电平,使得其有效覆盖面积比模拟电视大得多,1 kW地面数字电视发射机配四层四面偶极子面包板发射天线其覆盖半径已达65 km。信号覆盖区域内的“户户通”用户除了收听收看中星9号卫星节目外,通过安装八木接收天线还可收听收看到至少5套地方广播电视节目,收视效果良好,地面数字电视的优势得到了充分体现。

保山市地方广播电视节目地面数字电视广播覆盖网建设得到了云南省新闻出版广电局的大力支持,得到了保山市委、政府的充分肯定,受到人民群众的拥护和好评,为地方经济发展、社会稳定做出了重要贡献。保山市地方广播电视节目地面数字电视广播覆盖网建设走在了全省前列。下一步将在各高山发射台站的覆盖盲区开展小功率补点覆盖建设,不断优化覆盖网络结构,逐步扩大地方广播电视节目覆盖区域。对已建的5个高山发射台要加强管理维护,把管理放在与建设同等重要的位置,出台相关管理制度,配套相关运维经费。同时,要注重地面数字电视方面的学习与培训,提高工程技术人员的业务素质,确保地方广播电视节目地面数字电视信号长期通、优质通。

 

 

该文已刊登在《电视技术》2015年第12期

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