安徽卫视高清本地上星上行系统的优化设计和项目实施

顾姚昊 安徽卫星地球站

一、项目背景

高清电视是电视技术进步的必然趋势，是今后电视发展的重要方向。发展高清电视是国家政策要求，是顺应先进文化发展的需要，是传统电视媒体保持可持续发展的需要，是安徽卫视实现提档进位、跨越发展的需要。

安徽卫视是我省社会文化、经济建设向全国播出的唯一重要的形象推广窗口，为了更好的宣传安徽经济社会发展，满足国内拥有大量高清电视机用户的需要，安徽广播电视台决定在卫星地球站站址内建设主备安徽卫视高清同播频道上星系统，将卫视高清同播频道信号发射到中星6A卫星（东经125度）的C波段转发器，并通过该卫星实现全国覆盖，力争在技术和节目上跻身全国一流媒体。

二、系统设计

1. 系统综述

从系统设计初始，地球站就严格按照《卫星数字电视上行站通用规范》（GY/T146-2000）、《卫星广播电视地球站技术验收规范》（2008-47号）、《广播电视安全播出管理规定》——卫星广播电视地球站实施细则（62号令）等文件规范要求进行设计和建设。所有系统设备均采用1:1热备份方式工作。

2. 链路计算

(1) 相关参数：

卫星参数:

中星6A卫星在中国大陆的下行【EIRPD】≈42dBW

在线性区的输出功率回退【BOO】≈3dB，

输入功率回退【BOI】≈6dB

饱和通量密度【WS】=-86dBW/m2

信号参数:

安徽高清卫视的信息速率，Rb=26.7Mbps，

【Rb】=10Lg(26.7×106)≈74.2dB

符号率，RS=1 6.6Ms p s，【RS】=10Lg(16.6×106)≈72.2dB

租用转发器带宽B=22MHz，多载波共用转发器的互调因子【I】≈1dB，

接收系统参数:

全国大部分地区接收天线仰角高于35°，天线噪声

温度TA≈30K;

高频头噪声温度约TR≈15K，接收系统总的等效噪声温度【T】≈10Lg(TA+TR)=16.5dBK，由于高清卫视信号主要用作全国有线前端的信号源，其配置的卫星接收天线口径为，其接收增益

上下行链路物理参数:

C波段卫星电视信号的上行自由空间损耗【LUf】≈200dB，下行自由空间损耗【LDf】≈196.7dB，波尔兹曼常数【K】≈-228.6

(2)上行系统功放余量估算

安徽卫视高清频道上行系统配置的主用发射天线为9米，发射增益【GT】≈53dBi，功放输出口到天线馈源的射频损耗约为【Lf】≈2dB，则所需的上行功率为：

即所需上行功率约为P=61W,拟配置的3000W速调

管功放系统拥有近17dB的功率储备余量，应能完全满足抗击非法信号干扰的要求。

(3) 2.4米天线系统的接收功率储备余量估算

卫星下行链路的【C/NO】D为：

一般的，上行链路的【C/NO】U是大于下行链路的【C/NO】D的，考虑上行链路的影响，上下行链路总的【C/NO】≈【C/NO】D-1=88.3-1=87.3dBW/K【Eb/NO】估算=【C/No】-【Rb】=87.3-10Lg(22×106)=87.3-74.2=13.1dB。

国标中的FEC=7/8的接收机准无误码功率门限是【Eb/NO】门限=6.4dB，则在理想情况下，2.4米天线接收安徽卫视信号的理论估算功率储备约为

3. 系统说明

系统首先将电视播出部传送来的2路不同路由的高清SDI码流光信号进行光电转换，输出的2路电信号，经数字基带分配、2选1切换后，送入高清编码器进行信源编码，编码采用MPEG-2和AVS+两种方式，输出的TS流在复用器中复用和加扰（仅对MPEG-2码流加扰，AVS+清流播出），加扰信号是由上海文广的爱迪德（Ideto）系统提供。主、备复用器在各输出1路加扰ASI信号的同时，也各输出1路清流ASI信号。上述2路加扰和清流信号分别送入2个2选1切换开关，切换开关输出的加扰流和清流再输入第3个2选1切换开关。输出的信号经过一个无源功分器后，送入主备调制器进行信道编码和调制。主、备调制器输出的中频信号经过中频2选1切换后，用40米低损耗电缆传输到高功放室进行上变频和功率放大，最后由波导馈线送到9米发射天线上行至中星6A卫星的C波段转发器。所有分配及切换环节的输入、输出端均配有应急跳线，以便在紧急情况下对系统做应急跳接处理。

4. 系统图（见下页）

5. 技术参数

a.信号源：电视播出部送给地球站3路信号源，包含：2路不同传输路由的光纤信号（主、备路，SDI格式信号）； 1路数字微波信号（ASI格式）。

b.信源编码格式：MPEG-2标准的MP@HL格式，视频编码压缩的码率为18Mbit/s，音频AC-3立体声编码，码率为448Kbit/s。AVS+编码，视音频压缩码率为7Mbit/s，音频码率为128Kbit/s 。总信息速率约为26Mbit/s，加扰复用后总输出码率为26.7Mbit/s。

c.加扰方式：采用远程加扰方式，由上海文广互动电视有限公司提供的Irdeto系统，传输链路是租用中国有线电视网络有限公司的一条2MHz的SDH E1光纤专线。

d.信道编码和调制：符合国标《卫星数字电视广播信道编码和调制标准》（GB-T17700）要求。采用QPSK调制，符号率为16.6Msps。租用转发器的带宽为22MHz。

e.高功放系统：2台CPI公司生产的VKC2503B-M24型C波段速调管高功放，额定功率为3KW。

f.发射天线：中国电子科技集团公司39研究所生产2幅C波段卡塞格伦天线， 9米（主用），7.3米（备用）。天线仰角为51°，方位角为南偏东15°。

g.配电系统：2路外电，其中1路为专电。低压配电柜1组，配有手动/自动倒换开关；列头柜2台,柜内均有手动应急互锁联络开关分别给前级小信号系统和射频系统供电；UPS系统2套，1套为2台MEDES 80KVA UPS系统，另1套为2台60KVA 梅兰日兰UPS系统。双电源设备分别接入两套UPS系统，单电源设备接入80KVA UPS系统。两套UPS系统由手动应急互锁联络开关连接，系统功耗约18KVA，紧急状态下可通过应急互锁联络开关，将主、备所有上行系统负载挂接在任意1套UPS系统。

三、项目实施

项目工程实施始终贯彻严格按程序来，按规矩办的建设方针，坚持施工前科学民主决策，施工中谨慎细致，统筹安排，施工后及时查漏补缺。地球站专门成立了高清系统建设领导小组，小组成员有明确分工，又从从值班一线人员里临时抽调两位同志，根据他们的特长，专职负责相关高清系统的建设，并随时根据工程建设的需要进行人员的补充和调配。项目实施从开工到竣工只有短短的8个月时间。时间紧迫，任务艰巨。项目实施期间，有几件工程难度大、风险高、要求严，我们在实施前，经过充分论证，把各种困难都提前摆出来，并提前做好各种应急预案，最终顺利完成各项工程。

1. 发射天线的吊装

受场地限制，2面发射天线只能分别安装到到高清楼的4楼和3楼楼顶平台。吊装天线的难点在于：（1）两面天线口径大、自重重（口面和座架分别有8吨左右）；（2）吊装高度高，4楼高20米，3楼高15米，加上围栏、天线口面高度和座架高度，起吊高度至少要50米；（3）吊装场地小，前后和侧面都有建筑，限制了大吨位吊车的施展空间；（4）高空作业，气象条件也很关键，下雨或风力变化都对吊装过程有很大影响；（5）2面天线的基座距离正在播出的9米天线直线距离不到10米，吊装过程稍有不慎就会发生天线间的刮蹭或碰撞，造成严重安播事故。

为了合理抢时间、赶进度，我们和吊装施工方多次会商，修改完善吊装方案。最后决定：(1)在地面拼装好天线口面和座架；(2)采用1台150吨、1台100吨和1台50吨吊车，在仅有的三个紧贴高清楼的吊位，同时相互配合作业，利用5月中旬的晴好天气，争取一天完成2副天线的吊装工作。

由于准备充分，地面拼装天线口面和座架原计划20天，实际只用了7天就完工了。在吊装前一天，我们与气象部门紧密联系，取得吊装当天全天精细天气预报，天气变化情况具体到每小时的风力预计变化。吊装当天从清晨6时一直工作到到下午17时，经过不懈努力，两幅天线终于顺利吊装并安放到天线基础上固定。

2. 机房环境的优化实施

为降低射频馈线的损耗，提高发射功率的效率，射频机房选建在天线发射场下的新建3楼播出用房，高功放室中的波导输出口距4楼楼顶的9米发射天线馈源和3楼楼顶的7.3米发射天线馈源距离均小于15米。在射频机房建设时采取了以下措施，以确保机房的的防尘、防电磁辐射、降噪和恒温恒湿。

（1）对四面墙壁采用安装金属龙骨+铝箔岩棉+100目紫铜网（1.5×2mm、目数100、丝径0.2mm、孔径2mm）+石膏板+墙面彩钢板的工艺，以达到吸音、隔热和防电磁屏蔽的作用；

（2）在机房安装两台制冷量40KW的精密空调，实现2台3KW速调管功放的散热内循环工作，达到机房恒温恒湿的要求。

（3）定制、安装一扇钢质防火门，兼有安防、隔音、防电磁外泄的功能。

此外，在监控机房，我们在高清前级信号机柜组与监视墙之间安装有玻璃隔断，使设备区相对封闭，在内加装有2台5匹三菱重工海尔空调，以满足降尘、降噪、恒温、恒湿的需要。

四、结束语

过近8个月的紧张建设，2013年12月底，系统顺利通过卫通公司的入网指标测试和上星测试，2014年1月2日，又以397高分通过总局专家组的验收（满分400分），2014年1月26日安徽卫视高清同播频道正式上星播出，2月21日~8月21日试运行顺利结束，期间未发生任何设备故障和技术事故。安徽卫视高清频道本地上星上行系统的优化设计和项目实施工程圆满完成。该项目的顺利实施，极大地提升安徽卫视频道在全国的竞争力和影响力，为今后安徽广播电视台事业的快速发展提供了坚强有力的技术支撑，地球站通过该项目的建设，也锻炼了队伍，提高了整体技术水平，为今后系统的可靠运行积累了宝贵的经验。