亳州广播电视台国标地面数字电视单频网系统

丁克俭

（亳州广播电视台，安徽 亳州 236800）

1 项目背景

亳州广播电视台现有的模拟电视发射机已经老化，发射功率极度下降。亳州广播电视台所处的亳州市谯城区地域形式南北狭长，亳州广播电视台处在谯城区北部，按照国家广播电视总局规划的本地地数DS-29CH 1kW 发射机覆盖范围有限，致使谯城区南部的大部分乡镇受众都无法收看到本地地面数字电视节目。为确保亳州广播电视台的信号覆盖，及时传达中央、省以及市委、市政府的声音，亳州广播电视台计划建设国标地面数字电视单频网进行信号覆盖，发射主基站放置在亳州广播电视台现广播电视发射台机房，单频网补点基站放在谯城区南部立德镇，信源传输链路用光纤实现。地面数字电视单频网系统设计最终目标为确保整个谯城区电视受众都能收看到本地台数字电视信号节目[1]。

2 概述

建设地面数字电视传输覆盖网，是广播电视实现转型升级的必由之路，也是有效扩大农村电视覆盖面、满足农村受众免费收看电视基本公共服务需求的重要举措，更是助力脱贫攻坚、实现全面建成小康社会的必然要求[2]。

按照安徽省广播电视局要求，2020 年，安徽省各地必须完成地面模拟电视关停任务，争取地方财政支持，加快本地节目地面数字电视网覆盖建设。根据安徽省广播电视局文件精神和亳州市广播电视新闻出版局的工作部署，亳州广播电视台已经按照国家广播电视总局有关地面数字电视频率的规划，编制本地节目地面数字电视覆盖技术方案，先期在亳州市谯城区进行地面数字电视单频网建设。

3 总体设计思路

亳州市谯城区地形南北狭长，亳州广播电视台处在谯城区北部，目前现有1 kW 地数发射机只有20 km 的有效覆盖范围。谯城区南部的大部分乡镇都无法收看到无线地面数字信号，经常有观众拨打亳州广播电视台热线电话反映该情况，要求免费收看清晰的数字电视，尤其是亳州本地频道。对此，亳州广播电视台设想采用单频网进行覆盖[3]，解决谯城区南部乡镇受众收看不到亳州广播电视台信号问题。

3.1 信源采用AVS+编码

因国家广播电视总局对亳州地区地面数字电视规划频率有限，同时又要满足广大无线电视观众收看多套电视节目的收视需求，为了提高信道的利用率，系统的信源编码方式采用我国自主知识产权的AVS+格式。相比于MPEG2 标准，AVS+具有更高的编码效率，在不影响清晰度的情况下降低了节目的有效码率，使用同样的8 MHz 带宽，能够传输更多的节目套数[4]。

3.2 合理选择发射站点位置

亳州广播电视台按照国家广播电视总局频率指配方案、安徽省广播电视局具体要求，进行地面数字电视单频网建设。单频网主发射基站建在现有的广播电视发射台机房（东经E115°46′13″、北纬N33°51′35″），利用现有的广播电视微波综合塔进行发射，补点基站建在距离主基站约33 km 处的谯城区古城镇张桥村（东经E115°82′37.81″、北纬N33°56′55.71″），利用亳州铁塔公司承建的铁塔进行发射。由于两个站点直线距离为33 km，应选择PN 长度为945 的发射模式，保护间隔为37.5 km。在保证组网成功的情况下，最大限度地提高了信号的覆盖范围。

3.3 采用冗余信源传输链路

在确保安全播出的前提下、保证质量的基础上，补点基站的信号源采用主基站通过光纤传输过来的打包信号流方式，提高单频网播出效率[5]。信源传输链路采用光纤链路一主一备的方式实施，同时配备信源自动切换设备，在任一信源传输出现问题的时候，自动切换到另一路工作，从而提高系统的稳定性及不间断播出能力。

3.4 满足安全播出需求

鉴于广播电视信号的安全播出与监测的需求，为确保地面数字电视节目的安全播出，在信源方面，各套节目的信号源采用卫星信号源和光纤信号源两路信号进行热备份，并利用监视器进行实时监测，做到值班员发现问题及时切换。具体实施方案如图1 所示。

图1 两路卫星信号源系统

在安全播出的供电保障方面，发射机及前端系统的电源采用市电及200 kW 发电机双电源系统，同时配备自动电源切换装置，两套供电系统可按需自动切换。同时，为了保证不间断播出，供电系统还配备了不间断电源（Uninterrupted Power Supply，UPS），不仅保证了供电系统的不间断供电，还消除了外电电压波动对发射机及前端系统的影响。配电系统框图如图2 所示。

图2 市电和发电机供电系统

4 项目具体实施方案

亳州广播电视台单频网技术系统核心组成包括单频网适配器、主基站发射机、补点基站发射机以及信源传输链路4 部分，其他关键设备还包含全球定位系统（Global Positioning System，GPS）同步时钟、支持单频网功能的地面数字电视激励器等。单频网的组建成功要求发射机之间满足三同一保的条件，即发射机同时发射信号、发射机同步在同一个参考频率上、发射机采用同一信号源进行调制，发射机之间的距离在保护间隔以内。

4.1 主基站建设

主基站建设是整个单频网系统建设的重要部分。主基站一般选择放置在现有发射台，因为现有发射台具有地势高、可架设高功率发射天线的优势。由于主基站设在亳州广播电视台广播电视发射台，现有的供电系统和天馈系统都能满足主发射机的需求。天馈系统中，天线挂高为145 m，现有多工器只需更改频点即可。选用现有发射台站放置主基站，可大大节约建设资金。

4.1.1 主基站发射机

根据国家广播电视总局频率规划方案，亳州市自办地面数字电视发射机频道为新建DS-29CH，功率大小为1 kW。主发射机需支持地面数字电视单频网功能。为节约资金，主基站利用现有的天馈系统进行无线发射，在现有全桥式、频率范围为470 ～860 MHz 多工器的基础上进行改造，采用共馈的方式将信号传输至天线。桥式多工器具有端口匹配好、端口之间隔离度高、易于扩展频点等优点。在现有桥式三工器的基础上，只需增加一组桥式单元及滤波器，即可扩展为桥式四工器。改造后，桥式四工器完全满足系统要求，其测试指标如下：功率容量＞数字功率1 kW，输入端口驻波比≤1.15，插入损耗＜0.6 dB（第一级），每增加一级＜0.2 dB；输入端口间隔离度≥34 dB。

4.1.2 天馈系统

发射台现有增益指标为14.5 dB 的六层四面面包板天线，其带宽及功率容量均可满足新增发射机的需求。现有SDY-50-80 主馈管的功率容量也足够新增发射机的需求。此次新增单频网主发射基站发射机可与原有发射机进行共馈、共天线发射，从而节省新增天线及馈管的投入资金。

4.2 补点基站建设

亳州广播电视台根据主基站信号覆盖范围来选择补点基站位置，选择了距离主基站33 km 的谯城区古城镇。古城镇有中国铁塔公司亳州铁塔分公司新建的45 m 高的基站，其机房内空调制冷系统、供电系统以及UPS 电源都具备并富有余量。选定该基站为补点基站，可最大限度地利用现有资源。

根据距离测算，在天线高度固定的情况下，为满足覆盖效果，发射机采用与主基站相同功率的数字DS-29CH 1kW 发射机。

因亳州铁塔公司承建的信号发射基站高度有限，且通信天线与广电天线对频段与功率容量的要求均不一致，亳州广播电视台选用了六缝特高频（Ultra High Frequency，UHF）缝隙天线，并安装在基站铁塔顶端来提升天线高度，以达到更好的覆盖效果。

4.3 传输链路建设

亳州广播电视台广播电视发射台主发射基站到古城补点发射基站的光纤传输所采用的光端机为主备冗余方式架设。考虑到发射机监控及机房环境监控的需求，信源传输采用TS over IP 的方式，同时监控信息也采用网际互连协议（Internet Protocol，IP）方式进行传输，从而利用同一根光纤即可实现信源与监控信息的传输。

光端机选用传输距离为80 km 以上、具有以太网双向传输功能的设备。发送端光端机具有2 路异步串行接口（Asynchronous Serial Interface，ASI）输入接口与1 路ASI 环出接口，且具有TS over IP 调制功能。接收端光端机具有TS over IP 解调功能，且具有2 路ASI 输出接口。为了提高传输系统的稳定性，发送端与接收端光端机均采用双电源冗余配置。主备传输链路中，主传输链路采用广电光纤（单芯双模），备传输链路采用电信公司光纤。

5 路测效果分析

路测是检测广电无线覆盖系统正常工作与否以及覆盖、收看效果的重要方法。路测选取了大杨镇等不同方向的重点覆盖区域作为测试点，测试仪器选用数字广播电视测试仪BA0383，配以高度4 m 的八木九单元地面数字多媒体广播（Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting，DTMB）接收天线。信号测试具体指标和实际收看情况如表1 所示。

表1 单频网DS-29CH 无线地数信号覆盖指标测试表

通过以上路测数据可知，建成的地面数字电视DS-29CH 单频网组网成功，信号交叠区域无同频干扰情况，各个方向的重点覆盖区域接收场强足够、信噪比较好、观看画面流畅清晰无卡顿。地面数字电视单频网系统满足了广大无线电视观众收视需求，达到了中央、省以及市委、市政府声音的宣传要求。

6 结语

地面数字电视单频网的组建，能够有效推动我国广播电视行业的发展，与有线数字电视覆盖网络形成互补，促进市场的良性竞争，从而促使数字电视发展更加完善，技术水平不断提高，覆盖范围不断扩大，同时有利于更好地推广国标地面数字电视，提高竞争力，为今后加快传输的信息化、网络化、智能化、现代化发展奠定良好的基础。