無線移動新聞采集回傳系統設計及其應用*

蔣曉敏，潘長勇

（1.云南電視臺 傳輸發射播出中心，云南 昆明 650031；2.清華大學 電子工程系，北京 100084）

1 引言

新聞的時效性，歷來被視為新聞類節目報道的首要因素。但由于技術的限制，電視臺在進行突發新聞事件的報道時，通常只能以最快的速度編輯完后在最近一檔新聞中播出或以電話采訪等簡單方式直播，新聞的震撼效果和影響力都大打折扣。近幾年，各電視臺為保持其競爭優勢，新聞報道的方式向更快、更廣、更活、更深、更近的方向發展，特別是城市環境下的城市突發事件的報道、城市民生新聞的報道等都希望第一時間和現場直播。新聞現場制作和播報能力集中體現了各臺的綜合實力，對新聞采集的時效性要求越來越高。

在傳統的電視轉播車和電視新聞車的設計中，把電視信號送回電視臺有3個辦法：點對點的微波傳輸、衛星上行傳輸、光纖傳輸。但這3種方式在城市復雜傳輸環境下進行新聞現場回傳都有明顯缺陷，不太適應實時新聞直播的要求。

2 地面數字新聞采集系統概念的提出

地面數字電視的一般模式是由發射塔發射出去，用戶使用固定或便攜接收天線接收。目前國際上有DVBT，ISDB-T，ATSC以及中國的DTMB標準，都能很好地適合地面環境下的空間傳播。

對于電波空間傳播，距發射中心某一點的場強En表示為

式中：h1為發射天線高度（m）；h2為接收天線高度（m）；P 為有效發射功率（W）；λ為發射信號波長（m）；d為收發點的距離（km）。

當接收點遠離發射中心時，式中的正弦項可近似表示為

此時場強為

可以看出，接收場強與發射天線高度和接收天線高度乘積成正比。

由于電磁波傳播信道具有互逆性，故在同樣的有效發射功率下，交換收發地點，在原來的發射天線位置處所得到的場強和原來的收發模式一致，但在收發轉換后，面臨2個新的問題：

1）由于發射地點不確定，導致收發天線均只能采用全向天線，從而損失天線增益；

2）由于接收天線裝在發射塔等地點，將受相鄰頻道的電磁干擾，同時較長的接收饋線也將加大信號損耗。

為解決以上問題，可以采取相應的技術手段進行有效彌補：

1）接收端采用分集（多天線和多高頻頭）接收方式以降低接收電平門限，如采用雙集接收，可獲得不低于3 dB的增益，如采用六天線接收，可獲得更高增益；

2）采用帶通濾波器以及采用低噪聲線性放大器，以抵消由于饋線損耗導致的信號衰減。

3 地面數字新聞采集系統設計

3.1 發射參數選擇

一個覆蓋城市的新聞采集系統在整個城市覆蓋區內，至少在室外應有穩定的高質量的信號傳輸鏈路。受目前現有設備條件的限制，在網絡設計時采用DVB-T技

式中：Ru為可用凈碼流比特率 （Mbit/s）；Rs是字符率為6.75 MS/s；b 為子載波比特數，QPSK 時 b=2；CRv為內糾錯碼率，1/2；CRs為 RS 糾錯碼，188/204；Tu為有用字符長度；Ts為保護間隔字符及有用字符總長度，16/17。

經計算，可傳輸5.85 Mbit/s有效碼率，可以支持編碼器的編碼輸出。

3.2 系統規劃

城市無線傳輸環境復雜，諸如干擾、信號衰落等因素都將導致接收失敗，參照地面數字電視單頻網的原理，在城市里設置多個接收點，不管發射地點在何處，均有一個或多個接收點能夠穩定接收，同時，接收點為同頻轉發方式，使用高增益天線傳回主站。這樣，系統就由發射、同頻轉發、接收系統構成，如圖1所示。術；信源壓縮編碼采用MPEG-2標清，編碼率圖像5 Mbit/s；伴音512 Kbit/s。

發射參數為：內碼碼率1/2；子載波調制方式QPSK；保護間隔1/16；載波模式2k。

根據可用凈碼流計算公式

圖1 系統結構示意圖

發射端：為適應應急直播的特點，在轉播車前設置便攜式小功率發射系統，將攝像機信號以小功率傳往附近的轉播車，轉播車可以設置多個便攜式機位，并通過切換臺、編碼、調制、放大和濾波將信號發射出去。

同頻轉發：同頻轉發站利用多集天線接收到新聞采集車傳來的信號，濾波、整型、放大后用高增益高定向天線傳往接收主站。

接收主站：接收主站配備至少雙集接收天線，高質量的濾波放大器，低損耗電纜，接收機配備數字輸出ASI接口和信號質量監測，同時，通過網絡監測各同頻直放站的工作狀態。

3.3 發射機功率規劃

發射功率的確定受城市規模、地形、高樓密度以及直放站等諸多因素影響，同時也受發射天線增益、發射機性能等影響，以下僅以理想狀態下說明計算方法。

發射功率

式中：Pr為接收功率，Pr=C/N+N+Nf，N 為接收機噪波功率N=kTBr，k為玻爾茲曼常數k=1.38×10-23J/K，T為絕對溫度T=290 K，Br為視頻帶寬Br=5.75×106Hz；Ld為自由空間損耗，Ld=92.4+20lg（f×d），f為中心頻率（GHz），d 為傳輸距離（km）；Gt為接收天線增益，Lf為饋線損耗，LN為接頭和其他損耗，Gr為接收天線增益，△L為電平裕量。

根據以上公式，以43頻道（中心頻率754 MHz），平原地形，覆蓋半徑60 km，不考慮樓房等阻擋的理想環境為例計算覆蓋所需發射機功率，由工程實際經驗綜合分析，發射機功率可選擇10～40 W。為確認覆蓋效果，應使用確定的發射功率對所覆蓋城市進行實況路測，從而確定同頻直放站位置及個數。使用初期也可先就重點地段進行覆蓋，分期完成覆蓋區內的優質覆蓋。

4 數字地面新聞采集系統應用實例

云南省電視臺擬在昆明市建立一個無線新聞采集系統為節目制作部門提供現場直播的業務。

昆明地勢北高南低，城區坐落在滇池盆地北部，主城區面積超過14 000 hm2，直徑約12 km（三環）。岷山位于城區西部，相對高度近200 m，上有1座近百米的云南省廣播電視發射塔。同時在城市東部有相對高度100余米的發射塔。

要求覆蓋昆明市三環城內，考慮未來城市發展，對于三環外東南部盡可能增加覆蓋面積。

根據需要，在昆明市內五華區、盤龍區、官渡區、西山區、經濟開發區、高新技術開發區6個區需實現覆蓋率90%～95%，主要架設點位于城市最西端的岷山發射塔上。同時為了覆蓋市內北面長蟲山所遮擋的部分地區，在曇華寺原官渡電視臺發射塔上再架設一個同頻接收點。實際系統架構如圖2所示。

4.1 發射端技術參數

圖2 昆明市新聞采集系統系統示意

測試接收點：岷山發射塔第二平臺，相對高度約240 m；饋線長度240余米，曇華寺發射臺鐵塔，相對高度150 m，饋線長度160 m。

測試接收天線：全向玻璃鋼天線增益9 dB。

測試設備：HARRIS（哈里斯）公司DTV660車載發射機，發射功率0～40 W連續可調。

測試車載機功率：5 W。

測試發射天線：全向車臺天線增益5 dB。

測試頻率：754±4 MHz。

測試區域：三環、二環、城區主要干道、城東南區域、城北區域等全城主要區域。

4.2 接收端技術參數

接收系統包含接收機和接收天線。接收機主要用于解調出數字TS流，其接收指標和特點如下：

接收門限：-98 dBmW（高斯白噪聲）。較現有OFDM設備能有效增加單點傳輸半徑。

ASI輸出接口，供專業解碼器輸出播控中心需要的數字SDI或模擬視音頻信號，同時還帶有MPEG-2解碼板，輸出模擬視音頻信號，供現場監看使用。

接收設備具有液晶監控，可實時監控無線信道的傳輸狀況。對于無線信道主要使用信噪比（SNR）和信號誤比特率（SER）進行監控，可預知傳輸半徑門限點，供導播及時提前進行信號切換，避免直播信號的黑屏中斷。

4.3 測試效果

全城基本全部覆蓋，覆蓋區域內視音頻信號清晰流暢。通過測試，當接收點架于岷山發射塔山時，用20 W功率可保證五華區、西山區、盤龍區、官渡區內85%～90%內的覆蓋。其他區在固定點傳輸時仍可實時傳輸圖像。但在長蟲山東北部少量區域、東三環火車站附近立交橋短暫停頓過幾秒。

5 數字地面新聞采集系統應用實例

5.1 民生新聞直播

直擊現場是新聞直播中收視率很高的城市民生新聞節目類型，采用地面新聞采集系統，可在接到新聞線索后快速趕到現場，并立即將信號傳回演播室，可完成連線采訪及現場互動，在直播消防、直播出警、交通直播等事件中均獲得了成功。

5.2 突發應急事件直播

重大突發應急事件地點、時間都不可能確定，且要求第一時間趕到現場，在昆明市公交車爆炸及昆明水患的直播報道中，地面新聞采集系統充分發揮了其靈活機動的特點，使該新聞報道獲得了極高的收視率。

5.3 移動直播

移動直播是能充分體現地面新聞采集系統優點的直播方式，在奧運火炬傳遞直播以及長跑、花車巡游等大型移動直播中，地面新聞采集系統均能完成任務。

數字地面新聞采集系統的建立，大大提高了節目制作部門、技術部門的工作水平，尤其是打破了電視報道突發新聞事件時的時效瓶頸，為在第一時間內多方位報道新聞事件構建了完善的傳輸通道，從而改變了突發新聞只能延時和簡單實時的播報方式，從根本上提高了新聞宣傳的力度和效果，并可與衛星新聞采集車配合，實現更大范圍內的高效新聞回傳。