地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)及實(shí)踐

1、    地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)及實(shí)踐    欒柱 徐亮【摘要】文章以地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)及實(shí)踐為研究對(duì)象，首先對(duì)地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，隨后從多個(gè)層面入手，分析了地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)內(nèi)容，以供參考?！娟P(guān)鍵詞】地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng);工程設(shè)計(jì);實(shí)踐中圖分類(lèi)號(hào)：tn929                    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a          &#

2、160;         doi：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.16.014如今伴隨著科學(xué)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化已經(jīng)是廣播電視未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。我國(guó)當(dāng)前已經(jīng)開(kāi)始廣播電視數(shù)字化進(jìn)程，無(wú)論是在模擬電視向數(shù)字電視的過(guò)渡時(shí)期，還是在未來(lái)廣播電視的全數(shù)字化時(shí)期，在廣播電視頻段內(nèi)科學(xué)合理規(guī)劃國(guó)家頻率資源都是一項(xiàng)影響深遠(yuǎn)的系統(tǒng)工程。為達(dá)到這一目標(biāo)，必須要加強(qiáng)地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)，這對(duì)推動(dòng)我國(guó)廣播電視行業(yè)的發(fā)展也有著重要的意義。1. 地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)特點(diǎn)相較于以往的模擬電視，地面數(shù)字電視最顯著的特點(diǎn)便是能夠組建單

3、頻網(wǎng)：在大區(qū)域范圍內(nèi)，針對(duì)同一個(gè)頻率，可實(shí)現(xiàn)相同節(jié)目覆蓋，提升頻率資源利用率。除此之外，針對(duì)大區(qū)域移動(dòng)接收等新業(yè)務(wù)的應(yīng)用，地面電視同樣能夠提供網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。另一方面，在地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)中，還融入了數(shù)字化技術(shù)，因此能夠提供高、標(biāo)清電視、數(shù)據(jù)推送等豐富的業(yè)務(wù)內(nèi)容，同時(shí)業(yè)務(wù)應(yīng)用模式也更加多樣，包括移動(dòng)接收、便攜接收等模式。當(dāng)前，伴隨著電視業(yè)務(wù)內(nèi)容和應(yīng)用的發(fā)展，針對(duì)地面數(shù)字電視頻率資源也提出了更多的需求，僅僅憑借當(dāng)下的地面數(shù)字電視頻率規(guī)劃方法和頻率指配狀況，已經(jīng)難以滿足未來(lái)地面數(shù)字電視發(fā)展的需求。特別是隨著地面模擬電視逐步關(guān)閉，數(shù)字電視傳輸逐步邁入全數(shù)字化階段，因此更需要通過(guò)加強(qiáng)地面數(shù)字電視廣播傳

4、輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)，才能推動(dòng)地面數(shù)字電視實(shí)現(xiàn)更為廣泛的普及與應(yīng)用，為廣大人民群眾帶來(lái)更好的觀看體驗(yàn)。2. 地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)及實(shí)踐分析2.1 數(shù)字電視發(fā)射機(jī)功率配置在當(dāng)下數(shù)字化時(shí)代背景下，廣播電視發(fā)射功率高低，將會(huì)對(duì)覆蓋區(qū)域大小帶來(lái)直接的影響。但對(duì)數(shù)字電視信號(hào)而言，在實(shí)際傳播時(shí)，由于存在峭壁效應(yīng)，因此發(fā)射功率并不是唯一一個(gè)影響覆蓋效果的因素，比如發(fā)射機(jī)自身性能指標(biāo)等，也會(huì)對(duì)覆蓋效果帶來(lái)重要的影響。因此在實(shí)際進(jìn)行地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)時(shí)，合理選擇發(fā)射機(jī)參數(shù)也非常重要。例如在不同發(fā)射機(jī)不同工作模式之下，如單/多載波工作模式、交織模式等，發(fā)射機(jī)實(shí)際接收方式也有一定的差異性

5、。系統(tǒng)接收載噪比門(mén)限要求也各不相同，最終對(duì)接收效果帶來(lái)較大的影響。另一方面，在覆蓋區(qū)域內(nèi)，還會(huì)受到地形地貌以及建筑物遮擋的干擾，從而也會(huì)對(duì)發(fā)射功率配置帶來(lái)一定的影響。如果在覆蓋區(qū)域內(nèi)，地形比較開(kāi)闊，發(fā)射點(diǎn)相對(duì)發(fā)射高度較高，在設(shè)計(jì)配置發(fā)射機(jī)功率時(shí)，可選擇單點(diǎn)合適功率全覆蓋方式。這種方式能夠有效滿足市縣級(jí)中心區(qū)域覆蓋;反之，如果在覆蓋區(qū)域內(nèi)，地形比較復(fù)雜，存在很多建筑地形遮擋的陰影區(qū)，在設(shè)計(jì)配置發(fā)射機(jī)功率時(shí)，應(yīng)采用組建小功率單頻網(wǎng)覆蓋方式。通過(guò)結(jié)合不同情況，合理選擇相應(yīng)配置方式，即可最大程度上實(shí)現(xiàn)全區(qū)域覆蓋，針對(duì)個(gè)別覆蓋盲點(diǎn)，可先采用直放站方式，后續(xù)完成后續(xù)補(bǔ)點(diǎn)優(yōu)化工作即可。2.2 信號(hào)源傳輸和接

6、引系統(tǒng)配置要求對(duì)地面數(shù)字廣播節(jié)目信號(hào)來(lái)說(shuō)，在經(jīng)信源編碼進(jìn)行壓縮、復(fù)用處理后，通常會(huì)形成mtps流。如果要進(jìn)行單頻網(wǎng)的組建，還應(yīng)通過(guò)單頻網(wǎng)適配器的幫助下，插入頻率和時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)sip包，如此一來(lái)，可將mtps轉(zhuǎn)化為sipt單頻網(wǎng)傳送流。而對(duì)mpeg數(shù)字電視信號(hào)傳輸而言，無(wú)論從播控中心至發(fā)射臺(tái)，或者從主發(fā)射臺(tái)至各sfn發(fā)射機(jī)，均能夠應(yīng)用獨(dú)立光纖，也可以借助數(shù)字微波和衛(wèi)星傳輸方式，在嚴(yán)格遵循pdh、sdh、atm等網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)準(zhǔn)之下，完成數(shù)字電視信號(hào)傳輸。在實(shí)際進(jìn)行sfn網(wǎng)組建過(guò)程中，要求ts流信號(hào)在不同傳輸方式下，均能達(dá)到100%透明傳輸，在這一過(guò)程中，ts流的p/d值與pcr值均不能改變，空包也不

7、能進(jìn)行增刪操作，在中途，禁止復(fù)用其他數(shù)據(jù)流，在傳送至各發(fā)射點(diǎn)時(shí)，最大時(shí)間差應(yīng)控制在1s以內(nèi)?？偠灾槍?duì)輸入單頻網(wǎng)內(nèi)各發(fā)射機(jī)激勵(lì)器的sipts，要求同時(shí)、同步、同頻發(fā)射。在實(shí)際進(jìn)行信號(hào)源傳輸和接引系統(tǒng)配置過(guò)程中，一般會(huì)優(yōu)先選擇獨(dú)立單模光纖傳輸方式，其中對(duì)光端機(jī)而言，應(yīng)支持多種信號(hào)格式傳輸方式，比如sdi信號(hào)格式、dvb/asi信號(hào)格式等。另一方面，在采用sdh數(shù)字微波進(jìn)行ts流傳輸時(shí)，除了要合理選擇網(wǎng)絡(luò)適配器，實(shí)現(xiàn)透明傳輸以外，還應(yīng)嚴(yán)格遵循gb/t19263-2003規(guī)范要求，尤其是在數(shù)字微波傳輸過(guò)程中，針對(duì)產(chǎn)生的時(shí)鐘抖動(dòng)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行校正，從而保證系統(tǒng)始終處于同步狀態(tài)。2.3 數(shù)字發(fā)射天線和

8、饋線系統(tǒng)配置針對(duì)當(dāng)下的數(shù)字發(fā)射天線而言，主要包含兩種類(lèi)型，一是縫隙天線，二是偶極板天線。對(duì)前者而言，本身有著較高的增益，實(shí)際安裝也比較方便，但僅有水平極化這種單一方式，天線方向圖無(wú)法自由調(diào)整，并且無(wú)法滿足多個(gè)頻道共同使用。而在組建單頻網(wǎng)時(shí)，也會(huì)對(duì)覆蓋區(qū)域的調(diào)整帶來(lái)不便。因此這種天線比較適用于高山（高塔）單點(diǎn)發(fā)射、遠(yuǎn)距離固定接收等場(chǎng)景。而對(duì)后者而言，本身的增益相對(duì)較低，但能夠滿足多個(gè)頻道共同使用，在更換功分器分支電纜后，還能夠?qū)崿F(xiàn)天線方向的調(diào)整，并且也能夠調(diào)整信號(hào)覆蓋區(qū)域大小。因此非常適合在單頻網(wǎng)組網(wǎng)場(chǎng)景之中應(yīng)用。而對(duì)地面數(shù)字電視廣播而言，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，保證區(qū)域內(nèi)信號(hào)均勻覆蓋非常重要，因此在實(shí)際

9、選擇發(fā)射天線時(shí)，應(yīng)以實(shí)際的服務(wù)區(qū)域地形地貌特點(diǎn)為依據(jù)，并結(jié)合實(shí)際的移動(dòng)/固定接收業(yè)務(wù)需要，合理選擇發(fā)射天線類(lèi)型，并能夠?qū)Ψ较驁D進(jìn)行科學(xué)定制。通常情況下，在進(jìn)行新數(shù)字發(fā)射天線安裝的過(guò)程中，可優(yōu)先選擇4層以內(nèi)的垂直極化偶極板天線。從具體實(shí)踐來(lái)看，采用垂直極化偶極板天線進(jìn)行信號(hào)發(fā)射，而在接收端，則采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的垂直極化接收地鞭狀車(chē)載吸盤(pán)天線，相較于其他組合，這種組合方式有著更好的移動(dòng)/固定接收效果。而對(duì)饋線來(lái)說(shuō)，在當(dāng)下，正式投入使用主要有以下兩種，一是1-5/8饋線，二是3-1/8饋線。對(duì)前者來(lái)說(shuō)，本身有著較大的損耗，承受功率也比較小，但是整體投入使用的成本比較低;而對(duì)后者來(lái)說(shuō)，本身的損耗比較小，能

10、夠承受比較大的功率，但整體投入使用的成本比較高。對(duì)地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)的而言，數(shù)字功率本身的峰均比一般比較高，針對(duì)饋線及相關(guān)附屬設(shè)備，比如同軸開(kāi)關(guān)、雙工器等，實(shí)際的功率容限需保留模擬功率5至6倍左右，才能發(fā)揮出更好的效果。因此在實(shí)際選擇時(shí)，應(yīng)充分考慮饋線實(shí)際長(zhǎng)度與實(shí)際功率，再合理進(jìn)行選擇。通常情況下，如果數(shù)字功率低于1.5kw，饋線長(zhǎng)度小于100m，可采用l一5/8饋線，如果數(shù)字功率在2.55.0kw左右，饋線長(zhǎng)度在100m以上，適合選擇3-1/8饋線。除此之外，在滿足功率容限情況下，應(yīng)優(yōu)先選擇衰減小于駐波比vswr在1.1以內(nèi)的饋線。在原本發(fā)射臺(tái)模擬用天饋系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在融入新數(shù)字發(fā)射系

11、統(tǒng)時(shí)，可采用以下三種方案：（1）針對(duì)當(dāng)下的uhf電視發(fā)射天饋系統(tǒng)，如果帶寬和功率容量均滿足新增數(shù)字系統(tǒng)要求，可采用多工器，共用當(dāng)前的電視發(fā)射天饋系統(tǒng)，能夠降低自身改造的成本。（2）若以當(dāng)下的uhf電視發(fā)射天饋系統(tǒng)帶寬與功率容量，不符合新增數(shù)字系統(tǒng)要求，而且在桅桿段，沒(méi)有空閑位置再安裝新數(shù)字發(fā)射天線時(shí)，可采用寬帶天線直接更換掉窄帶天線。（3）如果在發(fā)射塔桅桿中，存在空閑天線位置，可獨(dú)立安裝新的數(shù)字發(fā)射用垂直極化uhf天線，能夠起到更好的效果。2.4 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配置針對(duì)于臺(tái)站監(jiān)測(cè)監(jiān)控，本身有著較高的要求，在實(shí)際監(jiān)控時(shí)，除了要關(guān)注發(fā)射設(shè)備的工作狀態(tài)，同時(shí)還要考慮門(mén)禁、機(jī)房環(huán)境等多種因素。一般情況下，在

12、數(shù)字電視發(fā)射機(jī)之中，均配置有很多通信接口，比如rs-485、rs一232等，然后在相應(yīng)軟件的支持下，實(shí)現(xiàn)本地監(jiān)測(cè)監(jiān)控。另一方面，還可以在sfn的sip包的幫助下，借助相應(yīng)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)各發(fā)射機(jī)集中遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控。伴隨著地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)的發(fā)展，在未來(lái)，還要建立覆蓋網(wǎng)絡(luò)射頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從而讓監(jiān)測(cè)范圍從信源一直覆蓋直至接收端，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的監(jiān)測(cè)，滿足多樣化的監(jiān)測(cè)功能。比如針對(duì)數(shù)字發(fā)射機(jī)，需要實(shí)時(shí)預(yù)設(shè)、調(diào)整、記錄、查詢等，同時(shí)還需要定時(shí)控制開(kāi)關(guān)機(jī)，實(shí)時(shí)顯示真實(shí)的工作模式、修改功率設(shè)置等。2.5 供配電系統(tǒng)配置針對(duì)普通的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)，自身的工作運(yùn)行效率一般在15%至20%之間。以3/5kw數(shù)字發(fā)射

13、機(jī)而言，實(shí)際運(yùn)行的能耗為20/25kva，如果需要考慮空調(diào)照明燈，還應(yīng)適當(dāng)?shù)卦黾优潆娙萘浚x擇30/40kva為宜。因此在實(shí)際進(jìn)行地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)的供電系統(tǒng)配置時(shí)，還應(yīng)考慮到發(fā)射塔配電總?cè)萘考叭哂嗲闆r。如果在新增數(shù)字發(fā)射設(shè)備后，實(shí)際供電無(wú)法滿足需要，那么在現(xiàn)有的電力系統(tǒng)之上，還需要進(jìn)一步升級(jí)擴(kuò)容;在這一過(guò)程中，還需要考慮諸多的問(wèn)題，比如是否需要雙路電源進(jìn)行供電，是否全面的保障動(dòng)力三相平衡，是否需要進(jìn)行電力穩(wěn)壓器的配置等。通常情況下，要從總動(dòng)力柜獨(dú)立開(kāi)關(guān)入手，順利引出i相電，外配本機(jī)配電箱，從而滿足新增數(shù)字發(fā)生設(shè)備的用電需求。如果是在南方，還應(yīng)考慮多雷電天氣，因此供配電系統(tǒng)還應(yīng)加強(qiáng)高強(qiáng)度的防雷配置，在一些關(guān)鍵系統(tǒng)位置處，比如功放音箱供電的開(kāi)關(guān)電源等，需要進(jìn)行專(zhuān)用避雷器的配置，從而保證供配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。3. 總結(jié)綜上所述，地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐是一項(xiàng)較為系統(tǒng)復(fù)雜的過(guò)程中，首先我們需要對(duì)該系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行深入地了解，在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)立足系統(tǒng)多個(gè)部分，明確其需要，并做好科學(xué)合理的設(shè)計(jì)配置，從而更好地推動(dòng)地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)的