差转技术在地面数字电视覆盖建设中的应用

沈龙辉，周松林，李衍奎

(1.岳阳电视转播台，湖南 岳阳 414000；2.湖南广播电视台，湖南 长沙 410005)



差转技术在地面数字电视覆盖建设中的应用

沈龙辉1，周松林2，李衍奎2

(1.岳阳电视转播台，湖南 岳阳 414000；2.湖南广播电视台，湖南 长沙 410005)

旨在探索中央广播电视节目无线数字化覆盖工程的建设经验。差转技术的应用，丰富了无线数字电视信号传输的技术手段，轻而易举地解决了任务台站主备信号源不足的难题，能够又好又快地完成无线数字化覆盖工程建设，有着良好的推广价值和经济价值。

无线覆盖；总体技术方案；链路；TS流；变频

中央广播电视节目无线数字化覆盖工程是推进基本公共文化服务标准化、均等化的重要工程，是切实保障城乡居民听好广播、看好电视的重要举措。全国高山发射台承担着转播各级广播和电视节目的重要任务，是新时期户户通工程建设的主要力量。安全、高效建设好高山发射台无线覆盖技术网，必将有效解决无线模拟技术条件下传输节目较少、质量有待提高及收看本地节目难等问题。

1 地面数字电视系统架构

根据《中央广播电视节目无线数字化覆盖工程总体技术方案》，湖南省有82个台站的建设任务(如图1)。每个发射台站均使用两个频道发射节目，其中一个频道播出CCTV-1等8套标清电视节目包，另一个频道播出由CCTV-7等4套中央台、5套湖南台、1套市(州)或县台组成的10套电视节目包。

图1 湖南省无线覆盖工程室外固定接收覆盖效果(截图)

中央广播电视节目前端系统由中央电视台加扰加密后生成2路传送码流，分别送入卫星传输链路中星6A和中星6B，供各任务台站在本站接收、解码和发射。

湖南省台5套电视节目由湖南广播电视台进行AVS+编码、统计复用后构成省台节目流，作为省台节目主信号源，通过微波或光缆等地面传输网络传送至各任务台站。

1.1 主备信号传输链路

数字电视节目信号传输链路主要有卫星、数字微波、光纤等节传方式。总局广科院为湖南省设计的技术方案将所有任务台站采用卫星接收作为12套中央电视节目的主信号链路，省数字微波或光缆信号作为中央电视节目的备份链路、省台节目传送的主要链路。

1.2 无线覆盖方案

中央无线覆盖工程侧重于使用室内外天线的固定接收用户。在覆盖网建设时要求发射的信道参数能够提供较大的净码率带宽，在莱斯信道环境下有较低的载噪比接收门限，同样的发射功率等级有效覆盖更大的区域。

根据地面数字电视的工作模式4和固定接收业务特性，经专业频率规划计算，湖南省中央电视节目室外固定接收覆盖效果如图1所示。

1.3 传输链路实际状况

湖南是典型的丘陵地区，山高路险，各高山发射台归属不一，建台时间早晚不一，基础设施、电力保障、信号传输、技术力量等千差万别。各台站信号接收链路单一，大部分县级转播台站省数字微波均未通达，也没有广电专用光缆线路。采用卫星接收的台站，遇大雨、雷电、冰雪等恶劣天气，信号源经常会中断。往往造成发射系统正常，由于信号源不正常，覆盖范围内的用户却无法收看到电视节目。而且本省节目流一般只能通过本省的数字微波干线或其他电信运营商的通信链路送到主要骨干台站进行接收和解码复用。要保证无线覆盖工程实施后，湖南省82个台站长期稳定地运行，信号源保障成为无线覆盖工程是否有成效的关键因素。基于湖南省的实际情况，制定具有较强的针对性、实效性的信号传输技术方案，变得十分重要和迫切。

1.4 微波传输链路

湖南省微波总站经过对原有数字微波设备改造升级，已经能够担负向全省24个高山台站(含19个骨干台)传输广播电视信号的重要任务，在多山的湖南省内其性能较光纤更加稳定(湖南省数字微波路由如图2)。

图2 湖南省数字微波干线

省微波总站接收经国干网传送的AVS+编码的中央台2路12套节目流，接收省台机房1路5套节目流。经省微波干线网向全省各骨干台站机房传送1路中央台8套节目IP流，另一路为中央台4套与省台5套统计复用形成的9套节目IP流，各台站结合各自实际情况可将其作为主要或备份信号源。数字微波在湖南省中央广播电视节目无线覆盖工程实施中的作用就变得至关重要。

1.5 节目传送方式分类

按照台站已有节传方式的条件，湖南省82个台站可分为4类：1)卫星+微波+光纤为1类(骨干台)；2)卫星+微波为2类；3)卫星+光纤为3类；4)卫星为4类。

1、2类台站在发射系统安装调试后，卫星、微波链路能够互为备份，信号源接收稳定，基本能够满足安全播出18套以上的标清节目覆盖设计要求。湖南省仅有19个高山骨干台站基本符合1、2类标准，其信号源较为安全，技术队伍较为稳定，播出安全系数较大，能够确保中央无线覆盖工程的长期、可靠、高效运行。1、2类台站节传链路如图3所示。

图3 1、2类台站节传及信号切换

1.6 无线差转方式

根据湖南省台站现实情况，能同时满足中央台、省台节目同步覆盖要求的台站较少。但是湖南省大部分县级台站均在湖南省骨干台的覆盖范围之内，采用接收省骨干台站的发射信号，将其作为县级台站发射系统的主用信号或备用信号，由此解决县级台站信号源缺失的难题，如图4所示。

图4 卫星+差转接收方式

2 差转原理

差转的全称是差频转播，是将接收到的某频率信号，经过频率变换，然后用另一频率发射出去，这是过去常用的一种通信中继或转播方式。差转技术的应用在20世纪80年代前后信号源传输方式极其稀缺时较为普遍。随着传送技术的日益多样和完善，广播电视发射台站陆续采用了微波、卫星、光缆等作为信号源的传输方式。随着广播电视采用数字化存储和处理，连续变化的模拟图象和声音信号通过模数转换变成了由1和0组成的数字节目流。不管采用何种技术方式传送节目流，接收终端的图象质量不会有损伤。数字卫星通信中上、下行频率的变换，数字微波中继等就是典型的应用实例。在无线覆盖工程实践中，采用差转技术能够满足无线数字化覆盖网建设的技术要求和质量要求，是一种比较可靠、经济、易行的高质量传输方式。

3 接收和解码

接收天线能将空中无线电波转换成电信号，接收信号的优劣除与电视发射台技术参数相关外，还与信号的传播条件、接收天线的位置、性能以及接收机的灵敏度等有关。因无线电信号在自由空间传播时会产生互相干扰，采用具有增益高的多单元定向八木天线，采用屏蔽性较好的射频电缆，能改善接收信号的强度和质量。 接收终端采用地面数字电视专业解码器，能够直接输出ASI节目码流，送入ASI切换器。

4 测试分析

4.1 测试仪器

S7000是一款高性能电视信号分析仪，支持DTMB解调、AVS+和DRA视音频解码及码流分析。S7000操作界面如图5所示，能够测量地面数字电视的功率电平、MER、BER、星座图、载噪比等主要参数，也能进行实时解码、实时分析。

图5 S7000操作界面(截图)

4.2 测试数据

近两年组织技术人员对岳麓山、达摩岭、金鹗山基站发射信号进行了大量实地收测，接收基站信号的最远距离达到了90 km，积累了大量数据。通过对收测图象的主观评价、数据比对和分析，所接收基站信号的MER、BER、星座图、载噪比等主要指标符合信号源质量要求，满足再次传输与覆盖的需要。骨干台基站周边的县市台站都可以接收到1个以上的省级骨干台站所发射的信号，县市台可以根据接收到的信号场强和质量，很灵活地选择接收台站(如图6所示)。

图6 达摩岭基站信号可作周边县市台信号源

4.3 测试分析

采用差转技术作为中央广播电视节目无线覆盖工程信号源时，最担心的就是信号受到干扰，造成接收不稳定。因各地都存在一些违规使用电视频道、违规超功率发射等实际问题，造成各地电磁环境异常复杂。这些问题广电总局已经高度重视，正在全面清理和整顿违规现象。中央无线覆盖工程建设的数字电视频道全部通过总局规划院的设计和批准，已经得到了优化，避免了同频和邻频干扰问题，为差转技术方式的使用提供了保证。在省级高山台站的覆盖范围内，进行了多项接收测试，分析和比较了不同地点、不同接收天线高度、不同极化方式、不同接收距离等各种条件下，所接收的图象电平、所解调出图象质量技术指标如MER、BER、载噪比和星座图以及图象的主观质量评价等。表1～3的测试数据表明，采用差转技术切实可行，各项技术指标均符合并达到了信号源的质量技术要求。

表1 不同地点、电平相同，MER值相关较大，与接收高度、极化方式有关

表2 MER值相近的情况下，由于接收地点、接收高度、极化方式不同，电平相差较大

5 结论

湖南省中央无线覆盖工程任务重，县级发射台站数量较大，信号节传方式单一。中央和省台节目信号源得不到保证，工程目标就会大打折扣。采用无线差转技术能够化繁为简，因地制宜，快速高效。通过大量的测试，验证和积累了地面数字电视覆盖网建设经验。

中央广播电视节目无线数字化覆盖工程的实施将进一步加快无线广播电视由模拟到数字的战略转型，极大提升广播电视公共服务的质量和水平。

表3 MER值相近的情况下，接收电平相差可能较大，只要满足一定的MER值，接收图像优良

[1] 地面数字电视广播信号覆盖质量客观评估和测量方法第1部分：室外固定接收:GB/T28438.1—2012[S]．北京：中国标准出版社，2012.

[2] 国家广播电影电视总局.地面数字电视广播覆盖网发展规划：广发[2012]113号[EB/OL].[2016-09-16].http://www.sarft.gov.cn/art/2013/11/26/art_142_17699.html.

[3] 国家广播电影电视总局.国家新闻出版广电总局关于印发中央广播电视节目无线数字化覆盖工程总体技术方案的通知[EB/OL].[2016-09-20].www.sapprft.gov.cn.

[4] 地面数字电视广播直放站技术要求和测量方法:GY/T 296—2015[S]．北京：国家新闻出版广电总局，2015.

[5] 国家广播电影电视总局.广播电视安全播出管理规定[EB/OL].[2016-09-15].http://www.gov.cn/gongbao/content/2010/content_1629143.htm.

沈龙辉(1966— )，高级工程师，台长助理，主要从事广播电视传输发射工作；

周松林(1965— )，高级工程师，传输覆盖中心主任，主要从事广播电视信号传输、发射、覆盖技术研究与创新应用；

李衍奎(1968— )，高级工程师，传输覆盖中心副主任，主要从事广播电视传输覆盖工作。

责任编辑：薛 京

Application of differential transfer technology in construction of digital TV coverage

SHEN Longhui1，ZHOU Songlin2，LI Yankui2

(1.HunanYueyangRebroadcastingStation，HunanYueyang414000，China；2.HunanRadioandTelevisionStation，Changsha410005，China)

This paper aims to explore the construction experience of the radio and television program of the central radio and television program. The application of differential transfer technique help to enrich wireless digital TV signal transmission technologies. It is easy to solve the problem of the shortage of the main source of the task station. It can complete the construction of wireless digital coverage well and quickly. It has a good promotional value and economic value.

wireless coverage；overall technical scheme；link；TS stream；frequency conversion

沈龙辉，周松林，李衍奎.差转技术在地面数字电视覆盖建设中的应用[J]. 电视技术，2016,40(12)：115-119. SHEN L H，ZHOU S L，LI Y K. Application of differential transfer technology in construction of digital TV coverage [J]. Video engineering，2016,40(12)：115-119.

TN949.197

B

10.16280/j.videoe.2016.12.022

2016-11-02