差轉(zhuǎn)技術(shù)在地面數(shù)字電視覆蓋建設(shè)中的實(shí)踐

周 波

（山東省滕州市融媒體中心，山東 滕州 277599）

0 引 言

為了提升公共文化服務(wù)質(zhì)量，為人們提供更優(yōu)質(zhì)的廣播電視服務(wù)，廣播電視相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)做好地面數(shù)字電視覆蓋建設(shè)工作。高山發(fā)射臺(tái)在廣播與電視節(jié)目的轉(zhuǎn)播中占據(jù)重要地位。只有構(gòu)建科學(xué)有效的高山發(fā)射臺(tái)無線覆蓋技術(shù)網(wǎng)，才能實(shí)現(xiàn)無線數(shù)字化覆蓋。因此，本文將對(duì)差轉(zhuǎn)技術(shù)在地面數(shù)字電視覆蓋建設(shè)中的作用進(jìn)行簡要分析。

1 差轉(zhuǎn)技術(shù)概述

簡單來說，差轉(zhuǎn)技術(shù)就是某個(gè)接收通道接收到信號(hào)后，自動(dòng)將信號(hào)傳輸至另一個(gè)信道中，但是在工作過程中這兩個(gè)信道不會(huì)同時(shí)在同一個(gè)頻段上工作。在20世紀(jì)80年代，信號(hào)源的傳輸方式相對(duì)較少，很多技術(shù)人員將差轉(zhuǎn)技術(shù)應(yīng)用在電視節(jié)目信號(hào)的傳輸中。差轉(zhuǎn)技術(shù)的應(yīng)用范圍較為廣泛，不僅能夠應(yīng)用在數(shù)字電視工程建設(shè)中，也可以應(yīng)用在設(shè)備設(shè)計(jì)中，如電視差頻轉(zhuǎn)播機(jī)就應(yīng)用了差轉(zhuǎn)技術(shù)。傳統(tǒng)的電視采用的都是超短波頻道，而電波是沿著直線進(jìn)行傳播的，即使科學(xué)選擇發(fā)射機(jī)的安裝地點(diǎn)，也會(huì)有很多地區(qū)無法接收到廣播電視節(jié)目，如一些山區(qū)的受眾就無法接收到廣播電視節(jié)目。因此，需要在部分地區(qū)安裝電視轉(zhuǎn)播機(jī)，從而彌補(bǔ)信號(hào)傳輸?shù)牟蛔恪ｋ娨暡铑l轉(zhuǎn)播機(jī)應(yīng)用了差轉(zhuǎn)技術(shù)，可以將某一頻道的電視信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪活l道的電視信號(hào)，并對(duì)電視信號(hào)進(jìn)行線性放大處理，最后發(fā)射信號(hào)[1]。相比于其他技術(shù)，電視差頻轉(zhuǎn)播機(jī)具有經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢。同時(shí)，電視差頻轉(zhuǎn)播機(jī)也可以根據(jù)地形情況選擇合適的功率，從而提升工作效率。但是，電視差頻轉(zhuǎn)播機(jī)也具有一定的劣勢，即一臺(tái)設(shè)備只能進(jìn)行一個(gè)電視臺(tái)信號(hào)的轉(zhuǎn)播。

2 差轉(zhuǎn)技術(shù)在地面數(shù)字電視覆蓋建設(shè)中的實(shí)踐項(xiàng)目分析

本文以中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程中的湖南省建設(shè)任務(wù)為例，分析差轉(zhuǎn)技術(shù)在地面數(shù)字電視覆蓋建設(shè)中的作用。在這一工程中，湖南省承擔(dān)著82個(gè)發(fā)射臺(tái)站的建設(shè)任務(wù)，其中每一個(gè)發(fā)射臺(tái)站都需要應(yīng)用兩個(gè)頻道發(fā)射節(jié)目。其中一個(gè)頻道需要播放由CCTV-1等8套電視節(jié)目構(gòu)成的節(jié)目包，而另外一個(gè)頻道需要播放由CCTV-7等10套電視節(jié)目構(gòu)成的節(jié)目包[2]。中央廣播電視節(jié)目的前端系統(tǒng)可以生成兩路傳送碼流，并將這兩路傳送碼流傳輸至衛(wèi)星傳輸鏈路中。其中一個(gè)頻道所播出的由10套節(jié)目構(gòu)成的節(jié)目包包含5套湖南省臺(tái)電視節(jié)目，湖南廣播電視臺(tái)需要對(duì)電視節(jié)目進(jìn)行AVS+編碼與統(tǒng)計(jì)，從而構(gòu)成省臺(tái)節(jié)目流，并通過光纜或微波等方式將其傳輸至各個(gè)發(fā)射臺(tái)站中。

3 基于差轉(zhuǎn)技術(shù)的地面數(shù)字電視系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1 基于差轉(zhuǎn)技術(shù)的主備信號(hào)傳輸鏈路

由于信號(hào)傳輸方式不同，數(shù)字電視節(jié)目信號(hào)的傳輸鏈路也有很多種，如衛(wèi)星節(jié)傳、光纖節(jié)傳以及數(shù)字微波節(jié)傳等。國家廣播電視總局為湖南省設(shè)計(jì)了發(fā)射臺(tái)站技術(shù)方案。在技術(shù)方案中，所有的發(fā)射臺(tái)站都利用衛(wèi)星接收的方式進(jìn)行中央電視節(jié)目信號(hào)的傳輸，即將衛(wèi)星接收當(dāng)作主信號(hào)鏈路[3]，并將光纜或數(shù)字微波當(dāng)作中央電視節(jié)目信號(hào)傳輸?shù)膫浞萱溌放c省臺(tái)電視節(jié)目信號(hào)傳輸?shù)闹麈溌贰?/p>

3.2 基于差轉(zhuǎn)技術(shù)的無線覆蓋工程方案

中央無線覆蓋工程更注重通過固定室內(nèi)外天線的方式進(jìn)行用戶信號(hào)的接收。利用差轉(zhuǎn)技術(shù)建設(shè)地面數(shù)字電視覆蓋工程時(shí)，所發(fā)射的信道需要提供較大的凈碼率寬帶。萊斯信道環(huán)境當(dāng)中的載噪比接收門限相對(duì)較低，在發(fā)射功率等級(jí)相同的情況下，其覆蓋區(qū)域更大一些。

3.3 基于差轉(zhuǎn)技術(shù)的微波傳輸鏈路

近年來，湖南省在無線覆蓋工程各個(gè)方面都進(jìn)行了創(chuàng)新升級(jí)。例如，湖南省微波總站對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)字微波設(shè)備進(jìn)行了升級(jí)，提升了數(shù)字微波設(shè)備的性能。改造升級(jí)之后，數(shù)字微波設(shè)備可以為省內(nèi)二十多個(gè)高山發(fā)射臺(tái)站傳輸電視信號(hào)。由于湖南省山地較多，因此相比于光纖，利用數(shù)字微波有利于增強(qiáng)信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，充分發(fā)揮差轉(zhuǎn)技術(shù)的作用。湖南省微波總站可以接收由國干網(wǎng)傳輸?shù)腁VS+編碼節(jié)目流，即其中的12套中央臺(tái)節(jié)目流，也可以接收湖南省臺(tái)機(jī)房傳輸?shù)墓?jié)目流，即5套湖南省臺(tái)電視節(jié)目流[4]。

4 基于差轉(zhuǎn)技術(shù)的接收與解碼

在地面數(shù)字電視覆蓋技術(shù)網(wǎng)中，接收天線具有轉(zhuǎn)變信號(hào)的功能，可以將空中的無線電波轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。但是，在應(yīng)用差轉(zhuǎn)技術(shù)時(shí)，接收信號(hào)的質(zhì)量會(huì)受到多種因素的影響，如信號(hào)傳播條件、接收天線的性能、接收天線的具體位置、電視發(fā)射臺(tái)的技術(shù)參數(shù)以及接收機(jī)的靈敏度等。在自由空間傳播的過程中，無線電信號(hào)可能會(huì)出現(xiàn)相互干擾的情況。為解決這一問題，技術(shù)人員需要在技術(shù)網(wǎng)中應(yīng)用增益較高的多單元定向八木天線以及屏蔽性能較強(qiáng)的射頻電纜，從而進(jìn)一步提升接收信號(hào)的質(zhì)量。對(duì)于接收終端設(shè)備，技術(shù)人員可以選擇地面數(shù)字電視專業(yè)解碼器，從而直接輸出ASI節(jié)目碼流，并將其傳輸至ASI切換器中。

5 差轉(zhuǎn)技術(shù)在地面數(shù)字電視覆蓋建設(shè)中的實(shí)際測試分析

5.1 測試儀器

測試分析過程主要采用S7000電視信號(hào)分析儀，可以為AVS+DRA視音頻解碼與DTMB解調(diào)提供支持。S7000分析儀的操作界面較為清晰明了，如圖1和圖2所示，可以進(jìn)行各種參數(shù)的測量，如可以進(jìn)行載噪比、功率、電平等參數(shù)的測量，也可以進(jìn)行實(shí)時(shí)解碼和分析[5]。

圖1 頻道測量界面

圖2 載噪比測量界面

5.2 測試數(shù)據(jù)分析

技術(shù)人員對(duì)達(dá)摩嶺、岳麓山等基站進(jìn)行了信號(hào)收測，信號(hào)收測的最遠(yuǎn)距離為90 km，在實(shí)地收測過程中積累了一些數(shù)據(jù)。技術(shù)人員對(duì)收測圖像進(jìn)行了主觀評(píng)價(jià)與數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在應(yīng)用差轉(zhuǎn)技術(shù)后，所接收信號(hào)的載噪比以及星座圖等指標(biāo)都符合要求，可以進(jìn)行再次傳輸與覆蓋。骨干基站周邊的縣市臺(tái)站可以接收一個(gè)以上省級(jí)臺(tái)站的信號(hào)，且縣市臺(tái)可以根據(jù)所接收信號(hào)的質(zhì)量選擇合適的接收臺(tái)站。

5.3 測試結(jié)果分析

在地面數(shù)字電視覆蓋建設(shè)過程中應(yīng)用差轉(zhuǎn)技術(shù)時(shí)，首要考慮的問題就是信號(hào)干擾，如果存在嚴(yán)重的信號(hào)干擾，會(huì)降低信號(hào)接收的穩(wěn)定性。從實(shí)際情況來看，各個(gè)地區(qū)在應(yīng)用電視頻道進(jìn)行功率發(fā)射時(shí)都存在違規(guī)情況，加大了電磁環(huán)境的復(fù)雜性。國家廣播電視總局十分注重這些問題，開始通過有效措施進(jìn)行全面整頓。而中央無線覆蓋工程建設(shè)過程所采用的數(shù)字電視頻道都經(jīng)過國家廣播電視總局規(guī)劃院的批準(zhǔn)，可以在一定程度上減少同頻信號(hào)干擾與鄰頻信號(hào)干擾問題，有助于差轉(zhuǎn)技術(shù)的應(yīng)用。從表1—表3的測試結(jié)果來看，在地面數(shù)字電視覆蓋建設(shè)過程中應(yīng)用差轉(zhuǎn)技術(shù)具有較強(qiáng)的可行性，信號(hào)各項(xiàng)指標(biāo)都符合信號(hào)源的質(zhì)量要求。

表1的測試結(jié)果表明，在不同地點(diǎn)、相同電平情況下，MER值與接收高度以及極化方式有關(guān)； 表2的測試結(jié)果表明，在MER值相近的情況下，電平會(huì)受到接收地點(diǎn)與高度、極化方式等因素的影響；表3的測試結(jié)果表明，在MER值相近的情況下，接收電平相差較大。

表1 在不同地點(diǎn)、相同電平情況下的測試結(jié)果

表2 MER值相近情況下的測試結(jié)果

表3 MER值相近情況下的測試結(jié)果

6 結(jié) 語

無線覆蓋工程的建設(shè)具有復(fù)雜性、系統(tǒng)性等特點(diǎn)，而縣級(jí)發(fā)射臺(tái)的信號(hào)節(jié)傳方式較為單一，會(huì)影響到中央與省臺(tái)節(jié)目的信號(hào)源質(zhì)量。利用差轉(zhuǎn)技術(shù)，可以降低地面數(shù)字電視覆蓋建設(shè)的難度，提高信號(hào)源質(zhì)量。因此，需要在明確差轉(zhuǎn)技術(shù)應(yīng)用原理的基礎(chǔ)上合理應(yīng)用差轉(zhuǎn)技術(shù)，做好應(yīng)用測試工作，提升差轉(zhuǎn)技術(shù)的應(yīng)用效果。