无线移动新闻采集回传系统设计及其应用*

蒋晓敏，潘长勇

（1.云南电视台 传输发射播出中心，云南 昆明 650031；2.清华大学 电子工程系，北京 100084）

1 引言

新闻的时效性，历来被视为新闻类节目报道的首要因素。但由于技术的限制，电视台在进行突发新闻事件的报道时，通常只能以最快的速度编辑完后在最近一档新闻中播出或以电话采访等简单方式直播，新闻的震撼效果和影响力都大打折扣。近几年，各电视台为保持其竞争优势，新闻报道的方式向更快、更广、更活、更深、更近的方向发展，特别是城市环境下的城市突发事件的报道、城市民生新闻的报道等都希望第一时间和现场直播。新闻现场制作和播报能力集中体现了各台的综合实力，对新闻采集的时效性要求越来越高。

在传统的电视转播车和电视新闻车的设计中，把电视信号送回电视台有3个办法：点对点的微波传输、卫星上行传输、光纤传输。但这3种方式在城市复杂传输环境下进行新闻现场回传都有明显缺陷，不太适应实时新闻直播的要求。

2 地面数字新闻采集系统概念的提出

地面数字电视的一般模式是由发射塔发射出去，用户使用固定或便携接收天线接收。目前国际上有DVBT，ISDB-T，ATSC以及中国的DTMB标准，都能很好地适合地面环境下的空间传播。

对于电波空间传播，距发射中心某一点的场强En表示为

式中：h1为发射天线高度（m）；h2为接收天线高度（m）；P 为有效发射功率（W）；λ为发射信号波长（m）；d为收发点的距离（km）。

当接收点远离发射中心时，式中的正弦项可近似表示为

此时场强为

可以看出，接收场强与发射天线高度和接收天线高度乘积成正比。

由于电磁波传播信道具有互逆性，故在同样的有效发射功率下，交换收发地点，在原来的发射天线位置处所得到的场强和原来的收发模式一致，但在收发转换后，面临2个新的问题：

1）由于发射地点不确定，导致收发天线均只能采用全向天线，从而损失天线增益；

2）由于接收天线装在发射塔等地点，将受相邻频道的电磁干扰，同时较长的接收馈线也将加大信号损耗。

为解决以上问题，可以采取相应的技术手段进行有效弥补：

1）接收端采用分集（多天线和多高频头）接收方式以降低接收电平门限，如采用双集接收，可获得不低于3 dB的增益，如采用六天线接收，可获得更高增益；

2）采用带通滤波器以及采用低噪声线性放大器，以抵消由于馈线损耗导致的信号衰减。

3 地面数字新闻采集系统设计

3.1 发射参数选择

一个覆盖城市的新闻采集系统在整个城市覆盖区内，至少在室外应有稳定的高质量的信号传输链路。受目前现有设备条件的限制，在网络设计时采用DVB-T技

式中：Ru为可用净码流比特率 （Mbit/s）；Rs是字符率为6.75 MS/s；b 为子载波比特数，QPSK 时 b=2；CRv为内纠错码率，1/2；CRs为 RS 纠错码，188/204；Tu为有用字符长度；Ts为保护间隔字符及有用字符总长度，16/17。

经计算，可传输5.85 Mbit/s有效码率，可以支持编码器的编码输出。

3.2 系统规划

城市无线传输环境复杂，诸如干扰、信号衰落等因素都将导致接收失败，参照地面数字电视单频网的原理，在城市里设置多个接收点，不管发射地点在何处，均有一个或多个接收点能够稳定接收，同时，接收点为同频转发方式，使用高增益天线传回主站。这样，系统就由发射、同频转发、接收系统构成，如图1所示。术；信源压缩编码采用MPEG-2标清，编码率图像5 Mbit/s；伴音512 Kbit/s。

发射参数为：内码码率1/2；子载波调制方式QPSK；保护间隔1/16；载波模式2k。

根据可用净码流计算公式

图1 系统结构示意图

发射端：为适应应急直播的特点，在转播车前设置便携式小功率发射系统，将摄像机信号以小功率传往附近的转播车，转播车可以设置多个便携式机位，并通过切换台、编码、调制、放大和滤波将信号发射出去。

同频转发：同频转发站利用多集天线接收到新闻采集车传来的信号，滤波、整型、放大后用高增益高定向天线传往接收主站。

接收主站：接收主站配备至少双集接收天线，高质量的滤波放大器，低损耗电缆，接收机配备数字输出ASI接口和信号质量监测，同时，通过网络监测各同频直放站的工作状态。

3.3 发射机功率规划

发射功率的确定受城市规模、地形、高楼密度以及直放站等诸多因素影响，同时也受发射天线增益、发射机性能等影响，以下仅以理想状态下说明计算方法。

发射功率

式中：Pr为接收功率，Pr=C/N+N+Nf，N 为接收机噪波功率N=kTBr，k为玻尔兹曼常数k=1.38×10-23J/K，T为绝对温度T=290 K，Br为视频带宽Br=5.75×106Hz；Ld为自由空间损耗，Ld=92.4+20lg（f×d），f为中心频率（GHz），d 为传输距离（km）；Gt为接收天线增益，Lf为馈线损耗，LN为接头和其他损耗，Gr为接收天线增益，△L为电平裕量。

根据以上公式，以43频道（中心频率754 MHz），平原地形，覆盖半径60 km，不考虑楼房等阻挡的理想环境为例计算覆盖所需发射机功率，由工程实际经验综合分析，发射机功率可选择10～40 W。为确认覆盖效果，应使用确定的发射功率对所覆盖城市进行实况路测，从而确定同频直放站位置及个数。使用初期也可先就重点地段进行覆盖，分期完成覆盖区内的优质覆盖。

4 数字地面新闻采集系统应用实例

云南省电视台拟在昆明市建立一个无线新闻采集系统为节目制作部门提供现场直播的业务。

昆明地势北高南低，城区坐落在滇池盆地北部，主城区面积超过14 000 hm2，直径约12 km（三环）。岷山位于城区西部，相对高度近200 m，上有1座近百米的云南省广播电视发射塔。同时在城市东部有相对高度100余米的发射塔。

要求覆盖昆明市三环城内，考虑未来城市发展，对于三环外东南部尽可能增加覆盖面积。

根据需要，在昆明市内五华区、盘龙区、官渡区、西山区、经济开发区、高新技术开发区6个区需实现覆盖率90%～95%，主要架设点位于城市最西端的岷山发射塔上。同时为了覆盖市内北面长虫山所遮挡的部分地区，在昙华寺原官渡电视台发射塔上再架设一个同频接收点。实际系统架构如图2所示。

4.1 发射端技术参数

图2 昆明市新闻采集系统系统示意

测试接收点：岷山发射塔第二平台，相对高度约240 m；馈线长度240余米，昙华寺发射台铁塔，相对高度150 m，馈线长度160 m。

测试接收天线：全向玻璃钢天线增益9 dB。

测试设备：HARRIS（哈里斯）公司DTV660车载发射机，发射功率0～40 W连续可调。

测试车载机功率：5 W。

测试发射天线：全向车台天线增益5 dB。

测试频率：754±4 MHz。

测试区域：三环、二环、城区主要干道、城东南区域、城北区域等全城主要区域。

4.2 接收端技术参数

接收系统包含接收机和接收天线。接收机主要用于解调出数字TS流，其接收指标和特点如下：

接收门限：-98 dBmW（高斯白噪声）。较现有OFDM设备能有效增加单点传输半径。

ASI输出接口，供专业解码器输出播控中心需要的数字SDI或模拟视音频信号，同时还带有MPEG-2解码板，输出模拟视音频信号，供现场监看使用。

接收设备具有液晶监控，可实时监控无线信道的传输状况。对于无线信道主要使用信噪比（SNR）和信号误比特率（SER）进行监控，可预知传输半径门限点，供导播及时提前进行信号切换，避免直播信号的黑屏中断。

4.3 测试效果

全城基本全部覆盖，覆盖区域内视音频信号清晰流畅。通过测试，当接收点架于岷山发射塔山时，用20 W功率可保证五华区、西山区、盘龙区、官渡区内85%～90%内的覆盖。其他区在固定点传输时仍可实时传输图像。但在长虫山东北部少量区域、东三环火车站附近立交桥短暂停顿过几秒。

5 数字地面新闻采集系统应用实例

5.1 民生新闻直播

直击现场是新闻直播中收视率很高的城市民生新闻节目类型，采用地面新闻采集系统，可在接到新闻线索后快速赶到现场，并立即将信号传回演播室，可完成连线采访及现场互动，在直播消防、直播出警、交通直播等事件中均获得了成功。

5.2 突发应急事件直播

重大突发应急事件地点、时间都不可能确定，且要求第一时间赶到现场，在昆明市公交车爆炸及昆明水患的直播报道中，地面新闻采集系统充分发挥了其灵活机动的特点，使该新闻报道获得了极高的收视率。

5.3 移动直播

移动直播是能充分体现地面新闻采集系统优点的直播方式，在奥运火炬传递直播以及长跑、花车巡游等大型移动直播中，地面新闻采集系统均能完成任务。

数字地面新闻采集系统的建立，大大提高了节目制作部门、技术部门的工作水平，尤其是打破了电视报道突发新闻事件时的时效瓶颈，为在第一时间内多方位报道新闻事件构建了完善的传输通道，从而改变了突发新闻只能延时和简单实时的播报方式，从根本上提高了新闻宣传的力度和效果，并可与卫星新闻采集车配合，实现更大范围内的高效新闻回传。