地面無線數字電視前端系統建設之探索

劉 政

遼寧省廣播電視傳輸發射中心，遼寧沈陽110016

1 地面無線數字電視前端系統的基本原理

地面無線數字電視前端系統是架構無線數字電視平臺的重要組成部分，大體由信號接收機、編碼器、復用器三個部分組成，其核心是編碼器。目前前端信源編碼標準有MPEG-2、H.264、AVS 和國內推薦標準AVS+。因為地面數字電視覆蓋工作目前在國內是推廣發展階段，在今后相當長一段時間內，“模數同播”的原則形成的地面數字電視頻點資源較少的局面一時難以改變，在這樣的情景下，MPEG-2 編碼模式因為碼率壓縮較低，占用的傳輸帶寬相比較大，無法達到節目數量要求，因而目前國內各地很少采用MPEG-2 的編碼方式。相對于MPEG-2 編碼，H.264、AVS 或AVS+，標準清晰度的電視節目平均碼率可以在1.5Mmbps～1.8 Mmbps 左右就能夠達到MPEG-2 編碼的碼率在2.7 Mmbps 的效果，且在國內產業鏈已經成熟，編碼器、機頂盒也有相應產品支持。由于H.264、AVS 會涉及未來版權費的風險，而AVS+擁有自主知識產權，AVS+編碼器的產業鏈也在逐步成熟，只是相關編碼設備價格還較高。所以綜合考慮了各因素，采用AVS+的方式進行信源編碼。在頻點資源有限、節目傳輸碼率和單個頻點總碼率已經確定的前提下，采用AVS+編轉碼器對節目進行壓縮以達到適合的接收效果標準，依據目前碼率壓縮尺度，每個頻點可以傳輸15套標準數字電視節目。

前端系統原理框圖如下。

2 衛星節目接收部分

該系統節目來源主要采用集中式衛星接收機接收，千兆IP 輸出模式。因為衛星接收機設備穩定性高，從節約成本的角度考慮，采用了N+1 備份方式。如果設備或模塊出現故障，可以通過及時更換備份設備使系統快速恢復。衛星接收天線主要接收中星6B 或亞洲3S 的信號。

3 本地節目接收部分

就省市本地節目，可以接收采用ASI 或IP 數字信號輸入的節目，也可以接收通過模擬信號輸入的節目。模擬信號的節目首先進入編碼器轉換為AVS+數字格式后輸出。另外，選用AVS+的方式進行信源編碼。在頻點資源有限、節目傳輸碼率和單個頻點總碼率已經確定的前提下，采用AVS+編轉碼器對節目進行壓縮以達到適合的接收效果標準，依據目前碼率壓縮尺度，每個頻點可以傳輸15 套標準數字電視節目。

4 AVS+編轉碼器

AVS+編轉碼器是本系統的核心設備。AVS+標清實時編碼器，是基于新一代音視頻編碼標準AVS+的標清實時編碼、轉碼設備，最大支持12 路標清節目的實時編碼、轉碼，在低碼率下提供高質量的標清視頻圖像。本系統采用8 臺AVS+12 路標清轉碼器和2 臺AVS+12路標清編碼器，設備采用熱備份方案，任意一臺設備出現故障，均可快速切換，系統恢復。全部節目AVS+編碼數字化后，輸出到一臺多路ASI 切換器，對輸出到發射機部分的信號實現自動熱備份切換，如果設備或模塊出現故障，可以通過及時更換備份設備使系統快速恢復。進一步提高了系統穩定性，從而確保信號的有效傳輸。

A 結合實際情況，VS++編轉碼器的主要功能分為以下幾個方面。

1）輸出碼流符合中國數字音視頻編解碼標準AVS（GB/T20090.2-2006）/廣播電影電視行業標準GY/T 257.1-2012《廣播電視先進音視頻編解碼 第1 部分：視頻》行業標準。

2）編碼支持模擬音視頻或SDI 數字音視頻輸入。

3）轉碼支持文件輸入、DVB ASI 和IP 輸入。

4）轉碼輸入碼流：MPEG-2/H.264 TS、MPEG-2/H.264 PS。

5）支持最多12 路標清節目實時編碼或轉碼。

6）支持標清圖像的分辨率轉換。

7）在低碼率下提供高質量的標清視頻圖像。

8）支持DVB ASI 輸出、IP 輸出和文件輸出。

9）支持多路復用節目碼流的輸出。

10）IP 輸出充分利用網絡帶寬，支持多達上百路節目流。

5 用戶管理系統

對于地面無線數字電視前端系統，用戶管理系統發揮著重要作用，也關系到本地數字電視前端的運營服務質量。該用戶管理系統的組成部分為EPG 系統，Loader系統和運營支撐系統，主要通過ASI 或IP 端口和系統連接，實現對本數字電視前端的運營系統服務。

6 進一步規劃

根據我國地面傳輸數字電視國家標準，具體包括GB20600-2006、數字電視地面廣播傳輸系統幀、信道編碼和調制等規范。國內很多城市已經開始了DTTB 的試驗播出。為了確保地面無線數字電視前端系統的建設質量，需要做好以下方面的工作。

1）增加同頻發射點，同時增加相應單頻網絡需要的傳輸網絡。前端系統通常與發射系統不處在同一個地方，而在單頻網絡的模式下，發射系統具有多個。對于傳輸網絡，主要任務就是確保數字電視碼流可以傳遞到數字電視的發射系統，并且實現恢復和同步碼流的目標。發射系統應當增加發射機、發射天線以及調制器的數量，至于單頻網絡傳輸過程中需要的GPS 同步鐘源和單頻網適配器，也應當適當增加。

2）覆蓋的改善。在建成單頻網絡后，依然可能存在盲點和盲區。可以選用補點辦法來消除這些盲點和盲區，同時增加信號場的強度，通過對單頻網的改善，能夠實現復雜地區的地面廣播覆蓋。

7 結論

綜上所述，地面無線數字電視前端系統是架構無線數字電視平臺的重要組成部分，大體由信號接收機、編碼器、復用器三個部分組成，其核心是編碼器。對于該地面無線數字電視前端系統建設方案，充分考慮國內無線數字電視發展的需要和市場情況，充分考慮其投資成本。利用現有資源，結合實際應用情況配置設備，通過合理的配置和優化設計，實現符合無線數字電視需要的設計方案，提高性價比。

[1] 楊若新，張延清，高慶福.CMMB 市—縣骨干傳輸平臺建設方案淺析[J].中國有線電視，2010（5）.

[2] 楊云，李直，丁文.市縣數字電視前端建設的技術探討與實現[J].有線電視技術，2011（10）.