基于中央广播电视无线数字化覆盖工程收发系统的研究

舒 冰

(山西广播电视无线管理中心1125台，山西 太原 030001)

1 工程概述

2014年12月30日，国家新闻出版广电总局和财政部联合印发了《关于实施中央广播电视节目无线数字化覆盖工程的通知》，要求在全国范围内启动12套中央电视节目(除3、5、6、8)和3套中央广播节目(中10老年之声、中12娱乐广播、中16对农广播)无线数字化覆盖试点工程[1]。其中涉及山西省覆盖工程建设的台站分为三类，一是基础设施较为完善的省市县三级共计96座电视发射台站，每座台站配备两部数字电视发射机，播出中央电视台12套电视节目；二是2008年地面数字电视覆盖试点的11座台站，新增一部数字电视发射机、改造已配备的一部数字电视发射机，播出中央电视台12套电视节目；三是省、市两级符合条件的12座广播发射台站，配备一部数字广播发射机，播出中央人民广播电台3套广播节目。

实施中央广播电视节目无线数字化覆盖工程, 是推进基本公共文化服务标准化、均等化的重要任务；是切实保障城乡居民听好广播、看好电视的重要举措；是数字化、网络化新形势下发展广播电视事业的必然要求,对于拓展广播电视宣传阵地，提升广播电视传播力和影响力，弘扬社会主义核心价值观具有重要意义。

中央广播电视节目无线数字化覆盖工程的无线数字覆盖部分采用GB20600—2006《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》(DTMB)标准，英文全称为Digital Television Terrestrial Multimedia Broadcasting。该标准采用创新的时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)单多载波调制方式、具有自主知识产权的数字电视广播帧结构与广播同步传输技术，具有传输效率高、抗多径干扰能力强、信道估计性能良好等优点，适于移动接收。视频编码部分采用GY/T257.1—2012《广播电视先进音视频编解码第1部分:视频》(AVS+)标准，英文全称为Audio Video Coding Standard，是我国自主研发的视频编码技术，具有更高的编码效率，与同类国际标准H.264/AVC编码效率相当。用AVS+标准作为广播电视的视频编码，可有效解决广播电视行业面临的频道资源问题[2]。

音频编码部分采用GB /T22726—2008《多声道数字音频编解码技术规范》(DRA)标准。DRA是Digital Rise Audio的缩写，可同时支持立体声和多声道环绕声，其最大特点是用很低的解码复杂度实现了国际先进水平的压缩效率。而调频频段数字音频广播系统(FM_CDR)主音频业务的音频编码方式便是采用DRA编码算法的低码率扩展版本DRA+，通过在DRA附加数据部分采用频带复制技术、参数立体声和分层模块等多个增强编码技术，生成DRA+的压缩编码。

2 总体技术方案

2.1 地面数字电视广播系统

地面数字电视广播系统分为前端系统、传输链路和地面覆盖网络三部分。前端系统经AVS+编码复用，生成TS1和TS2两路传输码流，码流1含8套节目，码流2含4套节目，提供两路共12套标清数字电视节目的传送码流作为信号源。传输链路以卫星传输为主用，地面传输链路为备份，前端生成的两路传送码流加扰加密后，经单频网适配器通过中星6A传输，作为主路信号源；同时两路传送码流不加扰加密经地面传输网络(光缆或数字微波等)传输，作为备用信号源，而对于地面传输网络(光缆或数字微波等)未通达的发射台站，可考虑接收来自中星6B的中央电视节目，实现对主用卫星传输链路的备份。通过传输链路将两路传送码流分发到地面覆盖网络中的发射台站，地面覆盖网络各台站规划2个地面数字电视频道，第1个频道采用单频网工作模式，接收第1路码流，第2个频道采用多频网工作模式，接收第2路码流，均发射清流信号，供用户免费接收。地面数字电视广播的系统架构如图1所示。

图1 地面数字电视广播系统架构图

2.2 调频频段数字音频广播系统

国家新闻出版广电总局在2013年颁布的调频频段数字音频广播(FM_CDR)信道传输标准和复用标准，确定了我国具有自主知识产权的调频频段广播数字化的信道传输方案及音频业务复用方案，该方案具有如下技术特点[3]：

1) 多种传输模式适用于不同的应用场景。传输模式1适用于大面积组网覆盖，传输模式2适用于高速移动接收，传输模式3适用于高数据传输。

2) 灵活的频谱配置结构。频谱模式9、10是当前最常用的模数同播模式，模式9的频谱如图2所示，即在模拟立体声广播的两边增加两个带宽为50 kHz的数字信号，数字信号功率为同播模拟功率的-14 dB(4%)。这样可不用分配新的频道，接收机调谐频率也不变，便于从模拟到数字的过渡。

3) 高效的LDPC(低密度奇偶校验码)信道编码算法,不仅有逼近Shannon限的良好性能，即针对特定噪声水平信道的理论最大信息传输速率，而且有较强的纠错能力，译码复杂度较低, 结构灵活。

4) 自主知识产权的DRA+信源编码算法，可在较低的码率下提供较高的主观声音质量。

图2 FM_CDR模式9频谱图

FM_CDR的系统架构如图3所示，前端系统对中央人民广播电台3套节目，进行DRA+编码复用后，生成一路传送码流，经中星6B和亚太6号卫星链路实现主备链路分发传送。发射台站通过卫星接收天线、数字音频广播专业卫星综合接收解码器，接收卫星传输的3套数字广播节目，并通过FM_CDR发射系统模数同播模式将这3套数字广播节目与中国之声模拟广播一同发送。

图3 FM_CDR系统架构图

3 1125台收发系统架构

3.1 地面数字电视广播收发系统

1125台通过新架设的卫星天线接收中星6A卫星传输的中央12套数字电视节目信号，再将接收到的卫星信号一分四输入四台AVS+专业卫星综合接收解码器，即两路码流的主备解码器，两路码流经解码处理后分别输入相应的数字发射机放大后经新架设的天馈系统发射，系统架构如图4所示。

图4 地面数字电视广播接收发射系统图

卫星信号接收机采用福建神州电子股份有限公司的AVS+专业卫星接收解码器；码流1(TS1)通过苏州全波通信技术有限公司1 kW数字发射机(AW-DT1K-I)放大，以单频网覆盖，码流2(TS2)通过北京同方吉兆科技有限公司100 W数字发射机(GME11D12D)放大，以多频网覆盖；架设新的天馈系统，TS1采用UHF频段4层4面四偶极子板天线，TS2采用UHF频段单层4面四偶极子板天线，馈线型号都是Φ40。

3.2 调频数字音频广播收发系统

1125台通过卫星接收天线、数字声音广播专业卫星综合接收解码器，接收卫星传输的3套数字广播节目，以中星6B作为主用信号源，亚太6号作为备用信号源，而中1模拟广播节目仍使用原有信号源。FM_CDR发射机支持数模同播，使用现有中1模拟调频广播频率，同时播出3套数字音频广播节目和1套模拟音频广播节目，而将之前中1主机的杭州众传10kW调频立体声发射机调整为中1备用发射机，系统架构如图5所示。

图5 FM_CDR接收发射系统图

数字声音广播专业卫星综合接收解码器选用北京数码视讯科技股份有限公司生产的EMR-D8020型多功能解码器；发射机选用北京北广科技股份有限公司BGTDB4151-10kW型CDR发射机；天馈线系统选型原则上应为全频段天线，并可根据覆盖区域进行赋型设计，天线类型优选双偶极板天线[4]，目前调频发射机所用天线为六层四面双偶极子天线，符合CDR规范要求，因此CDR发射机与台内现有发射机(山西综合广播主用)通过新配备的多工器共用天馈线系统，馈线型号为Φ80。

4 结语

中央广播电视节目无线数字化覆盖工程是进一步推动我国广播电视数字化的一项重要举措，山西广播电视无线管理中心1125台根据工程具体要求，对台站现有设施和施工环境进行反复考察论证，提出符合实际需求的工程建设方案，并顺利完成了承建任务。本文通过对数字卫星信号接收发射系统架构的详细论述，得出了一套切实可行的工程建设方案，为相关部门开展无线数字化覆盖工程提供参考。