贵州广播电视台地面数字电视无线覆盖系统应用

胡 滨，龙小燕，刘 明，潘正伟，袁高升

（贵州广播电视台，贵州 贵阳 550002）

0 引 言

为推进无线广播电视数字化转换工作，加快构建技术先进、传输快捷以及覆盖广泛的无线数字广播电视公共服务体系，保障全国城乡居民更好地收听收看广播电视节目，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》。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和均等化的重要任务，是切实保障城乡居民听好广播、看好电视的重要举措，必将进一步巩固中央广播电视节目无线覆盖成果，有效解决无线模拟技术条件下传输节目较少和质量有待提高等问题。

按照总局和省局关于关停模拟电视节目和启动无线地面数字电视的指导意见和安排，全省发射台模拟电视向数字电视转换的工作已经基本就绪，各直属台均根据自身情况对发射系统和信源系统进行了改造升级，省局直属台模拟节目向数字节目的转换工作已经全部准备完成［1］。根据省局统一规划，各发射台包括东山发射台将于8月20日整体关停模拟电视发射，全面启用数字电视发射。

1 系统架构

中央广播电视节目无线数字化覆盖工程计划在贵阳市贵州广播电视台东山发射台使用两个频道发射12套中央电视节目和4套本地节目，每套节目视频码率2.2 Mb/s，伴音码率128 kb/s。18频道播出CCTV-7等4套电视节目和本地4套节目，31频道播出CCTV-1等8套标准清晰度电视节目，系统架构如图1所示。

1.1 电源保障系统

为了保障系统的用电安全，东山电源系统在原有电源系统的基础上，多增设两台320 kVA的防雷隔离变压器和630 A的双电源切换开关。两路高压配电供电经先经320 kV变压器降压后，经两台320 kVA防雷隔离变压器输出，再经630 A双电源切换输出，最后通过配电柜将电源分配给各个用电单元使用。整个电源保障系统在原有系统的基础上，满足了防雷、隔离、防触电以及易维修等需求。各个环节均配有各项电源参数的实时监控系统，确保了整个系统的用电安全。电源保障系统如图2所示。

图1 系统架构图

图2电源保障系统图

1.2 前端信源系统

前端信源系统主要由信源接收和信源处理两部分组成。信源接收部分主要接收中星6A和中星6B上的12套央视节目和4套本地节目。信源处理部分由转码、复用以及流切换等各个功能模块组成，对接收的16套节目进行处理。整个前端信源系统如图3所示。

1.2.1 信源接收

为了保障整个系统的信源安全，信源接收部分采用了多重备份机制，主要分为本地备份和异地备份两种。本地卫星信号备份使用异构天线对中星6A和中星6B进行备份。异地备份是贵州台异地为东山发射台信源进行备份，传输方式分为有线和无线两种，有线方式使用光缆对卫星信号和国干网央视信号进行实时传输备份，无线方式使用NEC微波、无线蜂窝网技术以及NDI传输技术等多种方式对信源进行多重备份。

图3 前端信源系统图

无线蜂窝网技术和NDI传输技术都是基于IP的传输方式。无线蜂窝网技术使用广域网进行传输，NDI传输技术使用无线局域网进行传输。无线蜂窝网技术基于TVU系列产品实现，可做到低码率、低延时及高压缩比的传输。NDI传输技术在NDI编解码器的基础上搭配网桥实现［2］，由于贵州台与东山发射台之间地理环境位置特殊，在一定高度直线距离上无任何遮挡，经过测试，通过网桥搭建的无线局域网完全满足NDI传输需求，保障了信源几乎零延时和高质量的传输。

1.2.2 信源处理

信源处理基于EMR平台，即新一代多媒体交换平台。该平台集成了编码、解码、复用、调制、IP输出、流切换及适配等多种功能，可按用户的不同需求进行灵活配置。平台支持双电源冗余备份、节目备份、端口备份以及GBE输入输出备份，可处理多格式和多类型信号，实现任意输入、任意处理以及任意输出。

主备系统均在EMR平台上进行信号处理，包括对中星6A上的CCTV1等12套节目进行接收和传输，并与中星6B上的央视12套节目和本地4套节目转码后的流进行打包复用，形成18频道和31频道的TS流，同时做到了系统内部的多重备份流切换和系统外部的系统级备份切换。

1.3 发射系统

东山发射台18频道和31频道配备两台高斯贝尔1 kW电视数字发射机作为主发射机［3］，配备两台1 kW的Screen发射机作为备发射机，工作频点分别为 514 MHz（DS-18）和 658 MHz（DS-31）。

高斯贝尔发射机由射频、监控、冷却及供电等系统组成，可对信号进行放大、分配、功率合成、滤波、预校正以及切换等处理，可实时采集设备的工作状态参数，支持本地和远程对发射机进行操作。Screen发射机采用全新进化的ARK-X激励器，具有数字自适应预校正技术和多配置模式；采用XETTM超高效率技术，可使发射机整机效率达到42%，大大减小了冷却系统的尺寸，且支持热插拔方便调试和维修。

考虑到当地广播电视受众收看本地节目的需求，拟利用18频道同时传输4套本地电视节目。两频道视频编码格式为AVS+，音频编码格式为DRA，工作模式为C=3 780、PN945，交织长度为720、FEC编码率为0.8，采用16QAM调制方式，系统净荷为19.251 Mb/s。

1.4 SFN组网

贵州喀斯特地貌山脉众多，无线覆盖难度比较大，须采用SFN组网模式才能确保整个贵阳市大范围都能接收到无线数字电视信号。为了保证几个发射台之间不会产生同频干扰，造成信号接收失败，必须使发射台的频率、时间及码元达到同步且在保护间隔允许的范围内。因此，系统采用SFN适配器和GPS接收机来满足该需求。SFN适配器可对输入的TS流进行MIP处理，插入时间和信息等以确保码元同步。GPS接收机可提供10 MHz参考频率和1 Hz定时脉冲，在锁定状态下，频率稳定度达到1E-12量级，时间精度达到±50 ns，可确保达到频率和时间同步，同时采用PN945模式，保护间隔允许时间差最大为125 μs，要求允许的最大距离不能高于36 km，即可消除同频干扰现象。

2 系统测试

2.1 前端信源测试

使用专业码流分析仪设备对系统的前端信源进行TR 101-290监测测试，包括31频道中央台8套节目，18频道本地4套节目和中央台4套节目，测试结果如表1所示。结果表明，290监测除了有少量的三级错误以外，一二级均无错误。分析节目的编码方式、视音频码率、以及PID信息，各项指标和视音频质量均符合技术标准，可满足数字电视地面覆盖传输要求。

表1 290监测测试结果表

2.2 覆盖测试

2.2.1 覆盖效果计算

根据《中央中央广播电视节目无线数字化覆盖工程总体技术方案》所选定的工作模式，参考GB/T 26666—2011《地面数字电视广播传输系统实施指南》，结合东山发射台的各项技术参数（包括设备、地理及环境等各项因素），对发射台的覆盖效果进行技术试算，经专业频率规划计算，电视节目室外固定接收覆盖效果整体较好。

2.2.2 移动误码率和接收效果测试

使用1.5 m全向天线移动接收车保持匀速对覆盖效果计算的主要道路进行移动误码率接收测试［4］。测试过程误码率临界点为2×10-3。测试结果表明，覆盖试算范围内，除了少部分地区误码率较大外，其余部分地区误码率指标均在正常范围内。选用误码率较高的地区龙洞堡机场进行接收效果测试，估算整体覆盖范围内误码率较高地区的接收效果，从而评估整体覆盖范围内的接收质量，测试结果表明，在误码率较大区域，即误码率接近2×10-3处，信号仍能正常接收，表明整体接收效果可满足覆盖需求。

3 系统创新性设计

3.1 多重备份机制

系统采用了多方式、多手段、多技术及多途径的本地和异地备份方式确保卫星信源和本地信源的安全，同时新增了小关发射点作为发射台站的异地容灾备份方式。

3.2 无线蜂窝网技术传输

系统首次采用无线蜂窝技术进行信源传输，实现了更高的传输效率和更短的延迟，随着第五代移动通信即5G技术的发展，将来可为发射台多模式发展提供可能。

3.3 NDI+无线局域网传输

通过IP网络，NDI能实时传输和接收多重广播级质量信号，具有低延迟、精确帧视频以及数据流相互识别和通信等特性。基于地理环境搭建的NDI+无线局域网方式可在局域网内进行信号和视频的实时共享，实现任意输入和任意输出，在此基础上，不仅可以为信源进行实时异地备份，也可以实时传输东山发射台各监控信息和画面，做到远程监控和远程操作，为未来实现无人值守提供技术支撑。

4 结 语

通过前期不断地对电源、前端信源、发射系统、SFN组网及天馈系统等各个环节进行调试和测试，系统各个环节指标均已符合国家标准，且覆盖范围满足需求。该系统的正式投入使用将大力提升贵州广播电视台在无线发射领域的影响力，使贵州广播电视台在全媒体时代成为贵州省的最强音。