文/湖南广播电视台 周松林 李衍奎 沈龙辉

　　【摘要】本文介绍了地面数字电视系统及信号源传输的几种方式。探索了利用差转技术实现中央、省市广播电视节目无线数字化覆盖的方法。解决了数字微波、通讯光缆无法通达的高山发射台缺少地面数字电视信号源的难题。创新了地面数字电视传输覆盖技术手段，可节省传输技术设备投入，具有一定的经济效益和实用推广价值。

　　【关键词】 地面数字电视 信号源传输 差转技术

　　Application of Differential Transfer Technology in the Digital TV Coverage

　　Zhou songlin Li yankui Shen longhui

　　(Hunan Broadcasting System，Hunan Changsha 410003，China)

　　【Abstract】This paper introduces several methods of terrestrial digital TV system and signal source transmission. The paper explores the method to realize the wireless digital coverage of radio and TV programs in the central and provincial regions. The problem of the lack of terrestrial digital TV signal source is solved in the high altitude transmitting station which is unable to reach the digital microwave and communication optical cable. It has innovated the technology of terrestrial digital TV transmission coverage, which can save the input of transmission technology and equipment, and has certain economic benefits and practical popularization value.

　　【Key words】Terrestrial digital television, signal source transmission, differential technology

　　一、地面数字电视系统

　　2020年，我国将全面关闭模拟广播电视。安全、优质、高效的无线数字广播电视取代无线模拟广播电视是民心所向，大势所趋。推进中央、省市广播电视节目无线数字化覆盖是实现国家公共文化服务标准化、均等化的一项政治工程，也是切实保障城乡居民听好广播、看好电视的一项惠民工程。全国2400多座高山无线发射台担负着转播中央、省市广播电视节目的重任，是新时期广播电视“户户通”工程建设的主力军。

　　地面数字电视系统主要由前端系统、传输系统、发射系统三部分组成。

　　1、前端系统包括：编码(我国采用AVS+)、复用、SFN(单频网)适配、同步基准生成、传输适配。主要任务是完成节目源的编码复用、单频网适配等。

　　2、传输系统包括:卫星传输、数字微波传输、光纤传输(SDH网络)等。主要任务是将数字电视码流信号传输到发射系统，并完成码流恢复与同步。

　　3、发射系统包括：TS流接收、传输适配、调制器、发射机、天线与馈线。主要任务是对输入的码流信号进行同步调制、变频、功率放大、功率合成、滤波，通过馈线送到天线发射。

　　湖南省中央广播电视节目无线数字化覆盖工程(第一期)共安排了82个发射台、164部数字发射机(如图1)。每个发射台(站)均使用UHF频段2个无线数字电视频道(A、B频道)发射数字广播电视节目。

　　其中A频道打包播出CCTV-1综合、CCTV-2财经、CCTV-4中文国际、CCTV-10科教、CCTV-12社会与法、CCTV-13新闻、CCTV-14少儿、CCTV-15音乐等8套央视标清电视节目;数字发射机工作模式为C=3780、PN945、交织长度720、FEC编码效率0.8、调制方式16QAM、系统净荷19.251Mbps。

　　B频道打包播出CCTV-7军事农业、CCTV-9记录片、CCTV-11戏曲、CCTV-NEWS等等4套央视节目、湖南卫视等5套省台节目、1套地市台节目共10套标清电视节目;数字发射机工作模式为C=1、PN595、交织长度720、FEC编码效率0.8、调制方式16QAM、系统净荷20.791Mbps。城乡观众通过室内天线或室外八木天线可免费收看18套中央、省市无线数字电视节目。

　　无线数字电视覆盖工程主要考虑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，在同等发射功率下形成更大的覆盖区域。根据地面数字电视的工作模式4和固定接收特性，湖南省中央无线数字覆盖工程的室外固定接收效果如图1所示。

　　二、地面数字电视信号源传输

　　地面数字电视节目信号传输链路主要有光纤、微波、卫星等三种。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》，中央电视台节目采用AVS+编码、加扰后生成2路传输码流，分别送入中星6A和中星6B卫星链路传输上行。湖南省无线数字化覆盖技术方案中，12套中央数字电视节目主用信号源：卫星接收;12套中央数字电视节目备份信号源：本地数字微波或光缆。湖南省台5套、地市台1套等地方数字电视节目信号源：本地数字微波或光缆。

　　各高山发射台站通过卫星接收、解码、解扰后，CCTV-1等8套央视标清节目通过数字电视发射机A频道发射。湖南省台5套节目、地市台1套节目进行AVS+编码复用后形成本省节目流，通过微波或光缆等地面传输网络传送至各高山发射台，与CCTV-7等4套央视卫星信号节目流再复用后，通过数字电视发射机B频道发射。

　　1、高山台站传输现状

　　湖南是典型的丘陵山区地貌，各高山发射台站建台时间不同，基础设施、电力保障、信号传输、技术力量千差万别。大部分县级转播台站远离城市，数字微波未通达，也不通光缆，信号源单一：卫星。由于信号源不正常造成用户却无法收看到电视节目的概率较大，每遇暴雨、雷电、冰雪、日凌等恶劣气候，卫星信号源会经常中断，造成安全播出事故频发。湖南本省、地市、县的节目源一般只能通过本地数字微波或有线网络、电信运营商的光纤链路传输，但施工难、成本高、运行贵。湖南省82个高山台站的信号源是否安全，是中央、省市无线数字化覆盖工程成败的关键所在。针对湖南的实际情况，制定切实可行、经济高效的高山台站信号源传输方案变得十分迫切。

　　2、数字微波网络

　　湖南省微波总站经过对原有数字微波设备改造升级，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任务，其性能较光纤链路更加稳定(湖南省数字微波路由如图2)。

　　湖南省微波总站接收通过光缆国干网传输的中央台12套节目流、湖南省台5套节目流。湖南省数字微波干线网向全省骨干高山台站传送CCTV-1等8套打包节目IP流、CCTV-7等4套、湖南省台5套混合打包节目IP流，各台站根据实际情况将其作为主、备份信号源。湖南省数字微波在中央广播电视节目无线覆盖工程实施中发挥了重要作用。

　　3、信号源传输方式

　　根据湖南省高山发射台站信号源传输现状，82个高山发射台站的信号源传输可分为4种不同类型：

　　A、卫星+微波+光纤，为①类;

　　B、卫星+微波，为②类;

　　C、卫星+光纤，为③类;

　　D、单一卫星，为④类。

　　①、②、③类台站在发射系统安装调试后，卫星、微波、光纤链路能够互为备份，信号源接收稳定，能完全满足19套标清电视节目安全播出的设计要求。目前，湖南省19个地市级骨干高山台站和部分县级高山台站符合①、②、③类标准。其信号源安全可靠，技术维护力量强，安全稳定播出，能够确保中央无线覆盖工程的长期、可靠、高效运行。①、②类高山台站节目信号源传输链路如图3所示。③类高山台站与①高山台站的传输方式类似，少了一路微波信号源。④类高山台站仅有单一的卫星信号源，无备份信号源，安全播出等级较低。

　　三、无线差转技术

　　通过湖南省高山发射台站的摸底调查，发现大部分县级高山发射台都在19个骨干高山台站(地市级)的覆盖范围之内，采用接收骨干高山台站差转信号作为县级高山台站的备用信号源，可解决④类县级高山台站信号源单一的技术难题。采用卫星信号、差转信号作为主备信号源的方式如图4所示。

　　1、差转原理

　　差转是“差频转播”的简称，差转的原理是：将接收到的某一个频率的射频信号源经过频率变换、频谱搬移，用另一个频率把信号源再一次发射出去。它我们过去常用的一种通讯中继或模拟电视转播方式。上世纪九十年代前，因传输方式少，信号传输难，差转技术应用较为普遍。随着传输技术的进步，广播电视发射台站陆续采用了微波、光缆、卫星等现代传输方式。广播电视数字化后，图像和声音信号通变成了由1和0组成的数字流。数字广播电视信号通过变频、中继后质量不会损伤。在无线数字化覆盖工程实践中，差转技术是一种比较经济、可靠、易行的传输方式，特别适合在数字微波、光纤不能通达的发射台采用，可有效解决只有单一信号来源的发射台的安全播出隐患。

　　地面数字电视差转的具体方法如下：A发射台用高增益八木天线(或抛物面天线)对准B发射台，接收B发射台直射波并使接收场强最高，采用屏蔽性较好的射频电缆将B发射台信号引入机房， 接收终端采用专业型地面数字电视接收机，调谐输出TS流，解调解码后输出视音频信号。来自于B发射台的TS流信号可用于A发射台使用另一个频率再次发射，视音频信号可用于信源监看。

　　注意事项：A发射台接收B发射台信号的质量与下列因素有关：①与接收点的电磁环境有关;②与收、发台站之间的距离有关;③与接收天线性能有关;④与接收机灵敏度、抗干扰能力有关。无线电波在自由空间传播时会产生干扰，在非单频网地区，要尽量避免A、B发射台之间产生地面数字电视同频干扰。

　　2、测试仪器

　　S7000是一款国产高性能地面数字电视信号分析测试仪，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(a)、(b)、(c)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，也能进行地面数字电视信号实时解码和分析。

　　3、测试分析

　　近两年，我们组织技术人员对长沙岳麓山发射台、汨罗达摩岭发射台、岳阳金鹗山发射台等多个发射台的无线数字差转信号进行了大量的实地收测，积累了丰富的数据。在海拔1000米以下的发射台，地面数字电视信号的最远覆盖距可达90公里。通过对收测用户的图像主观评价、数据比对和分析，采用差转技术发射的地面数字电视信号的MER、BER、星座图、载噪比等主要指标符合标准要求。湖南省的大部分县级发射台均可接收到多个骨干台站发射的地面数字电视信号，根据接收的信号场强和质量，可灵活地选择差转信号源(如图6所示)。

　　采用差转作为中央、省市数字广播电视节目无线覆盖工程信号源时，最怕信号源受到干扰，造成信号接收不稳定。因各地都存在违规使用频率、违规扩功率发射等实际问题，造成电磁环境异常复杂。这些问题已引起国家新闻出版广电总局的高度重视，正在进行清理和整顿。电磁环境优化后，同频干扰、邻频干扰减少，为差转技术的使用创造了更好地条件。在湖南省覆盖区域内，我们进行了地面数字电视差转技术测试，对比了在不同接收地点、不同天线高度、不同极化方式、不同接收距离等条件下，接收电平、MER、BER、载噪比、星座图、主观评价的变化。图7(a)、7(b)、7(c)的测试数据表明，在地面数字电视覆盖工程中，采用差转技术切实可行，各项技术指标均符合要求。

　　4、结论

　　中央广播电视无线数字化覆盖工程任务重，湖南省县级发射台站数量多，基础差，信号源传输方式单一。如果中央台、省市台节目主备信号源得不到保证，惠民工程的目标就会大打折扣。本文总结了我们在开展地面数字电视覆盖网建设中积累的一点经验，通过大量的测试、分析和验证，得出如下结论：在技术条件较差，光纤与微波不能通达的高山发射台，采用无线差转技术普及地面数字电视，能够化繁为简，高效快捷，节省投资，具有可操作性和示范性，能提升无线广播电视的安全播出水平和公共服务质量。

　　参考文献：

　　[1] GB/T28438.1-2012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[S].北京：中国标准出版社，2012

　　[2] 广电总局.《地面数字电视广播覆盖网发展规划》(广发[2012]113号)

　　[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》(新广电发〔2015〕91号)

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

　　（编辑：易灵巧）