上海市数字电视地面广播系统(下)

2019-11-03 10:40:27

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供稿：网友

上海市广播科学研究所

　　三、单频网规划和实施

　　1、基本规划思路

　　单频网络规划是一个非常艰巨的任务，它需要对整个上海市的覆盖情况进行接收测量，了解电波传播的特性和各点电波的直射、反射等多方面的情况。在新加坡这样的工作进行了一年多的时间，国外虽有专门从事这方面的专业测量和分析公司，但收费都很昂贵。

　　我们在规划过程中采取的基本思路是：应用理论和实践相结合的办法，充分利用文广集团现有传输资源，用尽量经济的方式组建单频网。基于无论是模拟电视或数字电视，其电波传播的理论基本是相通的，只不过在接收门限电平和对回波处理等方面要求有所不同的原理，我们在进行了大量的实测后，在已掌握了上海东方明珠单机工作时上海市区覆盖盲区数据的情况下，根据实际情况适当增加发射点，找到经济、快捷和具有可操作性的方法来进行这项工作。

　　2、初期状况

　　东方明珠发射塔，数字小功率39频道发射机与模拟38频道发射机共用一付天馈系统。因为38频道的覆盖范围和要求与39频道不同，因此架设在420米高度上UHF天线的波束倾斜角对数字39频道仅覆盖市区的要求是不符的；而要在东方明珠塔上再架一付符合39频道覆盖要求的天线以达到最佳覆盖，实际上也是困难的。由于塔上没有可安装无方向性天线的位置，因此只能利用现有的天线，这样就加重了小功率DVB-T电视覆盖的困难。经测量，在有东方明珠的发射点后，上海外环线内部分区域还需要增强覆盖效果，经推算和选择，选定区域的大致分布是：

　　西区：虹桥、徐家汇地区。若以虹桥广播大厦为中心，半径约5公里左右。

　　浦东地区：浦东以东视发射点为基准西南4公里，南面6公里，东北8公里。但该地区高层建筑较少，可以考虑用500W发射机。

　　杨浦地区：军工路以西、共和新路以东、控江路以北地区，形成的扇形区域东西向8公里，南北向5公里。

　　3、参数的选择

　　选择传输效率较高的子载波调制方式、保护间隔和信道编码率，比如(64QAM,1/64保护间隔，3/4)，是不适合作城市内移动接收的。因为在城市移动接收的条件比较差，信号衰减和遮挡严重，信道条件变化很快，一般子载波调制方式选择QPSK或16QAM，保护间隔1/4，信道编码率选择1/2或2/3，最低限度的选择是（QPSK，1/4保护间隔，1/2）。在这种情况下，接收和解调对信号的要求最低，适合面对最恶劣的接收环境，如高层建筑密度极大的区域、高架下面等等。但这时候信道能传输的信息量最少，其码流只有4.976Mb/s。所以接收的效果和传输效率是相互矛盾的一对，需要进行合理取舍。保护间隔可选择最大1/4，在取值较大时，一方面可以抵抗较长延时的回波，另一方面在目前发射点较少的单频网中可以将发射点距离拉开。较小的保护间隔要求的延时时间达不到远距离发射点产生的延迟时间，将会造成信号干扰，单频网难以调整。子载波的个数有两种选择：2K模式和8K模式。由于要支持移动接收，为了抵抗多谱勒效应，子载波间隔不能太小，所以这里采用2K模式。目前上海使用的参数如下表：

　　4、单频网的实施

　　我们充份利用国家计委在上海建成的“数字电视地面广播试验平台”，开通位于东方明珠发射塔的39频道数字电视发射机（DVB-T发射机功率2.5KW，实际开到1.8KW），于2002年3月5日开始沿市区主要交通线路进行覆盖情况的收测，历时两个月的时间，经过对上海121条公交线路接收状况的测量之后得出如下结论：在只有东方明珠一个发射点，发射机功率1.8KW的情况下，上海市区覆盖率约为56%。在某些区域，尤其是在高楼密集区、高架道路下，存在接收盲区。经过分析对比和推算，认为要解决上海覆盖问题，根据现实条件最经济和快捷的实施方案是进行单频网建设。经过一个多月的准备工作，从2002年7月26日开始进行上海第二个发射点即虹桥路广播大厦发射点的建设（发射机功率1KW，天线高度150M，天线增益11dB）。经过深入的分析研究和大量的实践调试，该点于2002年9月8日完成与东方明珠发射点形成单频网，建成后效果比较理想，基本解决了西区覆盖问题。之后于2002年10月12日又完成了第三个点浦东东视大厦发射点建设（发射机功率500W，天线高度140m，天线增益11dB）和单频网调试，该点建设也比较理想基本解决了浦东的覆盖问题。第四个点的建设遇到了一些技术困难，经过艰苦的调试，最终于2003年2月8日完成了杨浦区教育台大厦发射点的建设（发射机功率1KW，天线高度92m，天线增益11dB）和单频网调试，建成后基本解决了上海东北区覆盖问题，至此上海地区数字电视地面广播单频网系统基本建设完成。

　　建成后单频网系统图如图2：

　　四、前端系统

　　数字地面移动电视前端的框图如图三：

　　前端主要完成的任务是：

　　1. 对节目进行编辑和制作，形成可以广播的节目源。

　　2. 将视音频节目进行编码压缩，存放于视频服务器。

　　3. 其它数据进行协议转换，并根据数据广播协议进行打包。

　　4. 播出控制软件根据具体业务要求制定调用顺序，并生成相应的控制流。

　　5. 根据所定的顺序输出相应的节目、数据流或其它实时节目码流。

　　6. 将需要输出的码流与控制流进行复用。

　　7. 将复用后的码流通过单频网适配器，对码流进行调整，传输到单频网的其它节点，进行同步调制并发射。

　　前端主要设备和软件包括：非线性编辑系统、视音频编码器、数字视音频码流服务器、播出控制软件、码流发生器、数据协议处理和打包机、复用器、同步钟源等。

　　五、传输系统

　　系统中传输网络上接单频网适配器，下连单频网同步系统，其主要由发送网络适配、网络分配、接收网络适配等部分组成。它的主要功能是选择合适的传播媒体及其对应的收发适配器，如光缆、微波等，进行点对点或一点对多点分配，以及提供各类接口，如：ATM接口、SDH接口、PDH接口等。

　　在上海的系统中，由于有足够的光纤接口，分配网络部分是采用对ASI信号直接进行光调制并进行光分配传送的方法。系统比较简洁，设备也比较简单。

　　六、发射系统

　　发射系统的主要任务是组成单频网，以便实现复杂地形条件下的地面广播覆盖。发射网络由传输网络与发射台组成，各发射台中有调制器（包含单频网适配器）和发射机，还需要一个同步钟源（一般采用GPS）。

　　单频网适配器的主要功能是在数字码流中插入了一个Mip包，以传输同步信号，各点调制器将码流进行抗干扰处理并调制成IF信号，发射机将IF信号上变频为RF信号，并且尽量不失真地进行功率放大，然后通过天线向空中发射。

　　由于RF信号是宽带数字功率谱，因此天线的带宽十分重要。如果要在同一塔上模拟频道的邻频播出，无须再架设天线和馈线，只要添置一台数字邻频双工器就可实现数字信号在模拟频道的邻频发射。

　　发射系统主要设备和软件包括：数字发射机、调制器、单频网适配器、数字邻频双工器、GPS同步钟源、隙缝发射天线等。

　　七、接收端

　　数字地面移动电视系统接收设备的框图如图六：

　　高频头是负责将射频信号转换成解调器可以接受的中频或基带调制信号。解调器负责信道特性补偿、信道解调、信道解码等，输出为包含广播数据的码流。

　　解复用将所需的广播数据从其它码流信号中分离出来。根据控制信息，从分离出来的信号中选择对应于本机的广播数据进行下载或实时播放。所得到的数据进行相应的处理，并最终根据用户的要求在显示器件上显示。

　　系统主要设备和软件包括：移动接收天线、移动接收机、移动接收控制软件、移动存储软件、显示屏等。

　　八、下一步计划

　　1、覆盖的改善

　　单频网建成后总体上覆盖率达到95%左右，但不可避免地仍存在盲区、盲点。这些盲区盲点除个别区域可采用补点办法解决外，其余应依靠改善接收条件、应用新技术如采用预存储播放的办法加以克服。对有些特殊地方例如过江隧道、地铁等则应采用泄漏电缆的信号场强，最终达到更理想的覆盖要求。

　　根据我们反复收测、收看的情况来看，绝大多数收看不好的点是因为接收场强未达到要求（一般要求≥35dBmv/m），如果提高接收机的抗干扰能力和灵敏度，采用较高增益的接收天线也应是解决这一问题行之有效的办法。

　　2、压缩方式选择

　　在压缩方式选择方面，目前可选的高压缩率方式有：MPEG-4、JVT、Windows Media 9。目前比较成熟的主要是MPEG-4和Windows Media 9。MPEG-4和JVT的可采用的技术比较灵活，但是各种格式之间的兼容性比较差。而这些格式基本上都是采用软件进行解码，为达到较好的性能，需要对相应的硬件处理器进行优化。

　　所以压缩方式的选取，一方面要根据压缩方式的压缩效率进行选择，另一方面还要看相关方式在接收机处理器上进行优化的程度。

　　3、前端技术准备

　　在系统前端方面，我们正在研制和已经研制了许多与码流相关的设备，包括：数据协议转换和打包设备、数字电视字幕设备、码流服务器、软件复用器等等。

　　目前已经实现了基于MPEG-4的广播系统前端，并与接收机配合进行MPEG-4格式压缩的视频广播。

　　这些设备和系统的研制，为采用新的压缩方式进行数字电视地面广播的前端系统的建立作了准备。 4、接收机的研制

　　接收机的研制也在进行之中。基于XSCALE的嵌入式接收机的硬件部分已经完成，目前已经实现数字地面广播信号的接收、码流的处理、MPEG-4节目的解码、MP3的解码等功能。存储设备也已经可以使用。

　　目前正在做控制的完善和同步，以及存储设备的存取控制等。并正在进行性能方面的完善和提高。其它的接收机方案也在考虑之中。

　　九、总结

　　经过一年多的努力，上海市数字电视地面广播及其移动接收系统目前已经基本建成。系统采用了DVB-T的传输方法，建立了单频网基本解决了覆盖问题，目前采用MPEG-2进行视频压缩，正在研制新压缩方式的相关设备并已经开路试验。

　　在上海地面广播电视数字化方面我们仅仅迈出了第一步，今后的道路还很长，任务还很重，仅从上海数字电视地面移动接收系统来说也还有很多地方要完善，还有很多技术问题要探索、要解决，有很多新技术也在进一步开发应用。

摘自中国CATV

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