高平市融媒體中心地面數(shù)字電視建設(shè)方案

田旭明

（山西省晉城市融媒體中心，山西 晉城 048000）

0 引言

1 地面電視數(shù)字化的意義

地面廣播電視數(shù)字化之后，可以全面促進(jìn)地面無(wú)線(xiàn)傳輸設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)，促進(jìn)廣播電視高質(zhì)量發(fā)展，向人民群眾提供更多更好的廣播電視公共服務(wù)。

（1）提高了信號(hào)的傳輸和接收的質(zhì)量。數(shù)字電視信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，在傳輸過(guò)程中的信號(hào)受到的干擾在各節(jié)點(diǎn)通過(guò)糾錯(cuò)機(jī)制可以消除，不會(huì)累加，可以分段長(zhǎng)距離傳輸圖像質(zhì)量不劣化。在用戶(hù)端接收只有超過(guò)指標(biāo)門(mén)限，圖像和聲音質(zhì)量與發(fā)送端一樣，不會(huì)出現(xiàn)模擬電視雪花噪點(diǎn)干擾的問(wèn)題，大大提高用戶(hù)端的收視質(zhì)量。

（2）提高頻率的利用率。廣播電視數(shù)字化后，由于技術(shù)的進(jìn)步，每赫茲的信息承載量大幅度增加，原來(lái)只能傳送一套模擬電視節(jié)目頻道可以傳輸6～8套標(biāo)清電視或4～6套高清電視，提高了頻率的使用率，這樣可以釋放出一些業(yè)已緊張寶貴的頻率資源，進(jìn)行等其他應(yīng)用。

（3）開(kāi)展多種業(yè)務(wù)。廣播電視數(shù)字化后，可以利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，各種類(lèi)型的業(yè)務(wù)可以非常方便的混合、分離，節(jié)目制作便利，存儲(chǔ)空間變小，還可實(shí)現(xiàn)加密傳輸，開(kāi)展各種增值收費(fèi)業(yè)務(wù)，使廣電事業(yè)向多業(yè)務(wù)多方向發(fā)展，廣電管理更加科學(xué)規(guī)范。

2 地面數(shù)字電視技術(shù)特點(diǎn)

我國(guó)使用自己知識(shí)積累制定的地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)綜合考慮技術(shù)原創(chuàng)性、先進(jìn)性和國(guó)情適應(yīng)性等多種因素，既保證了在當(dāng)時(shí)技術(shù)先進(jìn)性也考慮到未來(lái)時(shí)期的可擴(kuò)展升級(jí)的原則。

2.1 信源編碼

當(dāng)下世界范圍內(nèi)主流應(yīng)用的信源編碼標(biāo)準(zhǔn)主要有四個(gè)：MPEG-2、MPEG-4、H.264和AVS。其中MPEG-2最早制定完成，為第一代標(biāo)準(zhǔn)，編碼效率比較低；后邊的三個(gè)為第二代標(biāo)準(zhǔn)，圖像及聲音碼率壓縮較大，損傷小，編碼效率較高，MPEG-4是MPEG-2的1.4倍，AVS和H.264都超過(guò)MPEG-2的2倍。AVS標(biāo)準(zhǔn)是我國(guó)自主制定的，編碼壓縮效率高，圖像聲音還原度好，實(shí)現(xiàn)的硬件芯片簡(jiǎn)單，易于推廣。

2.2 信道傳輸編碼

目前，世界范圍內(nèi)地面數(shù)字電視廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)主要有三種：一是美國(guó)制定使用的適合殘留邊帶電視（VSB）制式的8VSB的ATSC標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)為單載波傳輸系統(tǒng)，能夠支持固定接收；二是歐洲制定使用的采用編碼正交頻分復(fù)用（COFDM） DVB-T標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)為多載波傳輸系統(tǒng)，能夠支持固定接收和移動(dòng)接收；三是日本結(jié)合美國(guó)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)制定的NHK ISDB-T標(biāo)準(zhǔn)并部分加以改進(jìn)，能夠支持固定接收和移動(dòng)接收，也可以進(jìn)行其他非視頻類(lèi)的數(shù)據(jù)傳輸。

我國(guó)原創(chuàng)性的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)的主要特點(diǎn)：一是加入了PN序列幀頭，主要功能是可以實(shí)現(xiàn)快速同步，對(duì)信道進(jìn)行估值高效利用信道；二是信道編碼分為內(nèi)碼和外碼，外碼使用BCH（循環(huán)多錯(cuò)糾錯(cuò)）碼，內(nèi)碼使用LDPC（低密度校驗(yàn)糾錯(cuò)）碼；三是抗衰落的系統(tǒng)信息保護(hù)；四是支持單載波調(diào)制和多載波調(diào)制兩種模式。為了適應(yīng)室外快速移動(dòng)接收，跟蹤隨時(shí)改變的信道，單載波調(diào)制發(fā)送數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)塊變小，信道估計(jì)靈活快速；多載波調(diào)制（n-COFDM編碼正交頻分復(fù)用調(diào)制，n取值3 780）加入了含時(shí)域的PN頭，圖像的同步性能提升。

顯效：常規(guī)治療或者康復(fù)治療之后，基本恢復(fù)了各項(xiàng)項(xiàng)肢體功能和語(yǔ)言功能；有效：各項(xiàng)肢體功能有明顯改善且可以簡(jiǎn)單對(duì)話(huà)；無(wú)效：肢體功能和語(yǔ)言能力沒(méi)有明顯的效果。通過(guò)對(duì)兩組患者的治療調(diào)查發(fā)現(xiàn)，護(hù)理滿(mǎn)意度高達(dá)78%，護(hù)理滿(mǎn)意度=（非常滿(mǎn)意+滿(mǎn)意）/總例數(shù)×100%。

（3）FEC前向糾錯(cuò)碼，根據(jù)傳送的業(yè)務(wù)不同，糾錯(cuò)數(shù)據(jù)的速率也不同，用了三種不同的碼率（0.4、0.6、0.8）適配不同業(yè)務(wù)需求。

（4）符號(hào)星座映射與交織，星座映射本質(zhì)是數(shù)據(jù)的正交幅度調(diào)制。單位符號(hào)的映射利用率越低，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率就越低，圖像的像素就越少（比如標(biāo)清電視圖像），接收還原就越容易，可以支持高速移動(dòng)接收，如4QAM、4QAM+NR；反之，單位符號(hào)的映射利用率越高，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率就越高，圖像的像素就越多（比如高清電視圖像），接收還原就越復(fù)雜，移動(dòng)接收效果差，如32QAM、64QAM。交織是指數(shù)據(jù)符號(hào)在時(shí)域的復(fù)用交織，可以減少脈沖噪聲對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)的干擾，降低了接收系統(tǒng)的信號(hào)電平和C/N值。

（5）幀體數(shù)據(jù)處理。將數(shù)據(jù)映射和交織后的幀體所包含的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)結(jié)合成一體，單載波用1個(gè)載波調(diào)制幀頭和幀體形成基帶信號(hào)，采用平方根升余弦濾波器進(jìn)行基帶脈沖成形，多載波用3 780個(gè)子載波調(diào)制。

（6）幀體數(shù)據(jù)處理后，和幀頭組合成完整的數(shù)據(jù)幀，形成要發(fā)射的信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)地面廣播數(shù)據(jù)格式，生成數(shù)字信號(hào)的基帶信號(hào)。變頻后，調(diào)制到高的射頻頻率上，生成射頻信號(hào)，經(jīng)發(fā)射機(jī)的激勵(lì)器初步放大，進(jìn)入信號(hào)功率放大器，生成額定功率的射頻信號(hào)，經(jīng)由天線(xiàn)發(fā)射傳播。

3 高平市融媒體中心開(kāi)播中央節(jié)目地面數(shù)字電視信號(hào)

2.3 系統(tǒng)框圖

圖1 系統(tǒng)框圖

（1）數(shù)據(jù)輸入通常為AVS格式。

（2）擾碼是為了減少信號(hào)中連續(xù)的0或者1的長(zhǎng)度，保證后續(xù)的處理可以提取到準(zhǔn)確的時(shí)基信號(hào)，同時(shí)也便于基帶信號(hào)的傳輸。

2018年，高平市融媒體中心根據(jù)上級(jí)廣播電視行政管理部門(mén)關(guān)停中央節(jié)目地面模擬電視信號(hào)的工作安排，開(kāi)展該項(xiàng)工作。

（1）發(fā)射機(jī)房選址。高平市四面環(huán)山，中部相對(duì)平坦，市區(qū)建在中部平坦區(qū)，原來(lái)的廣播電視發(fā)射塔就建在市區(qū)廣播電視局的大院內(nèi)，無(wú)線(xiàn)發(fā)射覆蓋范圍和覆蓋效果都不能令人滿(mǎn)意。借這次關(guān)停中央節(jié)目地面模擬電視信號(hào)工作的契機(jī)，重新給無(wú)線(xiàn)發(fā)射塔選址，要求盡可能靠近高平市地理區(qū)域的中心，相對(duì)海拔盡可能地高。經(jīng)過(guò)勘查，定址在距市區(qū)1.5千米處、海拔1 220米的七佛山。山頂駐有森林消防大隊(duì)，有現(xiàn)成的房屋建筑，電力線(xiàn)架設(shè)到位。這些便利的條件使發(fā)射機(jī)房短時(shí)間就投入使用。

（2）具體實(shí)施。電視發(fā)射鐵塔建在七佛山次主峰，緊挨發(fā)射機(jī)房，塔高36米。中央電視臺(tái)節(jié)目信號(hào)是接收中星6A衛(wèi)星信號(hào)，兩臺(tái)衛(wèi)星接收機(jī)接收分別接收兩個(gè)下行頻點(diǎn)，衛(wèi)星接收機(jī)輸出信號(hào)是AVS+編碼的復(fù)用碼流。2019年初安裝調(diào)試完成，兩臺(tái)發(fā)射機(jī)正常工作。

4 高平市融媒體中心開(kāi)播本地節(jié)目地面數(shù)字電視信號(hào)

2020年初按照山西省廣播電視局《關(guān)于做好全省地面模擬電視向地面數(shù)字電視轉(zhuǎn)換工作的通知》（晉廣電發(fā)[2020］31號(hào)文件）要求，高平融媒體中心決定將山西衛(wèi)視、晉城綜合頻道和高平綜合頻道三套地面模擬電視信號(hào)轉(zhuǎn)換為地面數(shù)字電視信號(hào)。

如何將三套本地電視信號(hào)送至七佛山發(fā)射機(jī)房，通常的做法是在融媒體中心采集三套本地電視節(jié)目源，編碼復(fù)用后用光端機(jī)傳送至發(fā)射機(jī)房，但光纜線(xiàn)路需要重新架設(shè)，工程量較大。而高平市有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)纜已經(jīng)連接到了七佛山，可以用數(shù)字電視機(jī)頂盒從有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò)接收三套本地標(biāo)清數(shù)字電視的音視頻信號(hào)，用GA公司的D3234A設(shè)備進(jìn)行AVS+編碼復(fù)用、同時(shí)復(fù)用衛(wèi)星接收機(jī)的四套央視節(jié)目，然后把復(fù)用的七套電視節(jié)目傳輸至發(fā)射機(jī)。

如圖2所示，D3234A編碼復(fù)用器的設(shè)置比較簡(jiǎn)單，登錄Web網(wǎng)管，按照提示進(jìn)行設(shè)置，輸出的PMT PID、輸出的音頻PID、輸出的視頻PID均不能設(shè)成相同的值，與其他的四套節(jié)目相對(duì)應(yīng)的數(shù)值也不相同。需要注意的是，該設(shè)備有四路音視頻輸入編碼接口和四路ASI輸入復(fù)用接口，兩路輸出ASI接口。在本次的應(yīng)用中，網(wǎng)管只能看到并操作音視頻輸入接口的編碼復(fù)用，看不到一路ASI輸入的央視四套節(jié)目的復(fù)用，在這種情況下，可以把設(shè)備輸出的ASI信號(hào)再環(huán)入到另外一個(gè)復(fù)用輸入ASI口，網(wǎng)管在對(duì)應(yīng)通道上就可以看到本次復(fù)用的七套節(jié)目的情況了。從前面板顯示看，通常情況下，三套本地節(jié)目的動(dòng)態(tài)碼流分別在2.6 Mb/s-4.5 Mb/s間，七套節(jié)目的總的動(dòng)態(tài)碼流在19 Mb/s-21.8 Mb/s間。發(fā)射機(jī)的星座映射為16QAM，每個(gè)頻道能傳送的凈荷一般在19～25 Mb/s間。

圖2 高平市融媒體中心收發(fā)數(shù)字電視框圖

本次設(shè)備的安裝是在機(jī)房外電線(xiàn)路改造期間進(jìn)行的，工期約二十天。在此期間，我們完成了相關(guān)設(shè)備安裝和本地信線(xiàn)路的敷設(shè)，前期的準(zhǔn)備工作都已到位，機(jī)器加電后，出現(xiàn)了一些情況。衛(wèi)星接收機(jī)加電后，蜂鳴告警聲響，機(jī)器無(wú)輸出，反復(fù)檢查，沒(méi)發(fā)現(xiàn)異常，電話(huà)聯(lián)系給接收機(jī)加密卡重新授權(quán)后，輸出正常，各參數(shù)及指示燈正常。但告警聲依舊，和廠家聯(lián)系，機(jī)器雙電源，只插一路時(shí)會(huì)出現(xiàn)，在機(jī)器背面外電插口旁邊有一個(gè)按鈕，按下復(fù)位告警聲解除；1000 W發(fā)射機(jī)加電后自保跳閘，去掉所有負(fù)載后，加電依然跳閘，而外電正常。仔細(xì)觀察機(jī)器三相供電，應(yīng)該對(duì)相序有要求，更改外電相序后，故障排除。

在本次的設(shè)備調(diào)試過(guò)程中，由于機(jī)房的電磁輻射大，電磁環(huán)境復(fù)雜，導(dǎo)致數(shù)字電視機(jī)頂盒的遙控受到頻繁干擾，接收的三個(gè)地方臺(tái)指定頻道無(wú)規(guī)律誤動(dòng)作變換。常用的解決辦法是將這三臺(tái)機(jī)頂盒放進(jìn)一個(gè)金屬網(wǎng)機(jī)柜內(nèi)，屏蔽掉電磁干擾，但不利于散熱。我們從機(jī)頂盒入手，找到機(jī)頂盒遙控接收板的信號(hào)輸出線(xiàn)，和主板斷開(kāi)連接，遙控功能喪失，用前面板上的按鍵操控，這樣一改動(dòng)，機(jī)頂盒工作穩(wěn)定了。

5 結(jié)束語(yǔ)

高平市地面模擬電視向地面數(shù)字電視轉(zhuǎn)換工作2020年9月完成，利用兩個(gè)頻道發(fā)送中央和地方臺(tái)共15套數(shù)字電視節(jié)目，無(wú)線(xiàn)覆蓋范圍擴(kuò)大了，覆蓋質(zhì)量提高了。廣大人民群眾收看電視有了更加充分的保障，進(jìn)一步推動(dòng)了高平市廣播電視事業(yè)的發(fā)展。■