基于开路信号的地市级广播电视节目备份研究_王松.pdf

广播与电视技术 2023年 第50卷 第2期80无线覆盖 Wireless Coverage传输覆盖基于开路信号的地市级广播电视节目 备份研究【摘 要】地市级广播电视节目至各县无线发射站点的信号传输大都采用广电网络DVB-C的单一方式。本文以玉溪市为例，分析了利用各发射站点间的开路信号作为独立于广电网络系统之外低成本信源备份的可行性。【关键词】地方广播电视节目，无线发射，开路信号，信号源备份【中图分类号】TN943 【文献标识码】A 【DOI编码】10.16171/ki.rtbe.20230002015【本文献信息】王松.基于开路信号的地市级广播电视节目备份研究J.广播与电视技术，2023,Vol.50(2).Research on Backup of Prefecture-level Broadcasting Program Based on Open-circuit SignalWang Song(Wunaoshan Radio and Television Transmitting Station,Yuxi,Yunnan 653100,China)Abstract DVB-C of the radio and television network is the single mode to primarily apply to transmit local broadcast signals from the prefecture-level radio and television programs to wireless base stations in counties.Taking Yuxi as an example,this research analyses the feasibility of employing the open-circuit signal between the transmission stations as a low-cost source backup,which is independent of the radio and television network system.Keywords Local radio and television programs,Wireless transmission,Open-circuit signal,Signal source backups王松(玉溪市五脑山广播电视发射台，云南 653100)0 引言州市一级地方广播电视节目无线覆盖的信号源大都取自广电网络公众网的 DVB-C，各发射台站通过光接收机将光信号变换成射频信号后，调频同步广播站点将射频信号送至同步解码器解调出广播节目 TS 流再解码还原出 AES 音频送入发射机，非同步广播站点直接用机顶盒解调出立体声信号送发射机；地面数字电视则将射频信号送至解扰复用设备，将 市、县节目信号经过解调、解扰、复用打包后的 TS 流送至发射机，有的站点则直接用机顶盒解调出音视频模拟信号经过多合一编码器转换为 TS 流再进行发射。因大多数台站只有一路光纤通达，即使个别台站有环路光纤或光纤+微波互为备份，但信源还是都来自广电网络，一旦 DVB-C 网络遇自然灾害或突发事故，极易造成安全播出事故；而电信运营商的 IPTV 中由于没有广播信号，也就限制了其备份用途。能否找到一种既简单方便又经济可行的实现州市节目无线覆盖信号源备份的方法呢？台站间空收的开路信号就具备这样的条件。1 开路信号备份的可行性1.1 高质量和易用性在 DTMB 系统中，信源编码采用 MPEG-2 压缩编码标准，它首先对音频、视频数据分别进行音频编码、视频编码，然后与辅助信息、控制信息一起进行节目复用，形成数字电视节目流，再将多个节目流进行传输复用。无线发射的是多个节目复用后的 TS 流，这与 DVB-C 系统中的 TS 流在本质上是相同的（DVB-C 的信源编码也是 MPEG-2 编码的数据流），而且包含有高质量的数字广播节目，所以该信号作为备份具有高质量和方便使用的特点。广播与电视技术 2023年 第50卷 第2期81Wireless Coverage 无线覆盖传输覆盖1.2 现实意义和经济性无线传输的开路信号虽然易受地形、天气、电磁环境等因素影响，总体上没有有线传输可靠，但是从概率上讲，有线传输链路全年可用度超过 99.99%，因而启用备路信号的时间全年不超过 0.01%，既要关键时候能用得上又要兼顾便捷和低成本成为备份选择的重要因素。DTMB 无线接收的天线、接收机（卡）、机顶盒等设备安装简单，相较于其它传输方式（卫星、光缆、微波等）的建设成本可以说是微乎其微，加上安装简单、使用便捷的特点，开路信号自然成为 首选。在近些年的无线覆盖实践中，我市就有台站遇到 DVB-C信号故障而改用空收的开路信号播出从而避免安播事故的案例，如果各县区的主要发射台站都能利用空收无线开路信号作备份，将会具有更好的现实意义。2 开路信号的接收处理由于建设成本的原因，地方节目无线覆盖工程中市级及个别县区台站采用解扰复用设备的全数字处理设备，而多数县区采用机顶盒+四合一编码器的半数字设备（模拟转数字），以下分别介绍其增加开路备份流程。2.1 采用解扰复用设备的传输流程图 1 为地方节目从 DVB-C 中解扰复用后至发射机的工作流程框图，从中可以看到，只要增加一副接收天线和一个DTMB 的开路接收设备（红色部分的接收卡或接收机），将接收下来的射频信号解调出 TS 流，送入复用设备先进行解复用，选出州市的电视和广播节目流，再与本地县区节目流复用，生成备份信号的 TS 流，通过（EMR）或类似的综合处理平台上的复用输出卡的另一个 ASI 输出端口输出至码流切换器即可完成备份，也可以增加一台复用器与县区节目复用后 输出。2.2 采用多合一编码设备的传输流程图 2 为采用多合一编码设备的台站接收开路信号的备份流程，由图可见，只需增加接收天线、分配器、两台 DTMB机顶盒（图中红色部分）即可完成节目备份，此方法的优点是成本低廉，缺点是地面数字电视播出的节目中不能增加调频广播节目流。调频广播发射的节目备份也是照此方法接收DTMB 信号解调出立体声模拟送调频发射机即可。2.3 增加接收电平的措施要保证信号质量必须提高接收电平从而使 MER 值达到最图1 采用解扰复用设备的开路信号备份图2 采用多合一编码器的开路信号备份广播与电视技术 2023年 第50卷 第2期82无线覆盖 Wireless Coverage传输覆盖低要求，实际测试中只要 MER 值大于 15dB 就能使图像伴音解调正常。增加接收电平的措施主要有选用高增益接收天线、选用低损耗同轴电缆、增加射频放大器等，接收天线距离机房较远时可还考虑使用光纤传输（可用有线电视全频段光发机 2mw 千元左右，光接收机价格更为低廉）等。3 无线传输路径分析要实现县区主要发射台站之间都能够利用互相之间空收DTMB 开路信号作为州市节目备份，关键还要看各台站间的接收指标能否达到要求。下面以玉溪市的县区主发射台站为例，分析此方法的可行性。3.1 玉溪市县区主要发射台现状玉溪市位于滇中腹地，辖两区六县一市，境内地形多山、多湖泊，人口主要聚居在周围环山的小盆地内。无线覆盖的市级节目有两套标清电视和两套调频广播，各县区主发射台站大都利用原微波站址建设，具有海拔高、传输距离远、大部分台站间无遮挡的特点，主要台站位置分布见图 3。3.2 发射台A的信号源优势及备份设想位于中心城区红塔区的市属五脑山发射台（A），除两路广电网络光纤通达外，还有一条专用光纤联通市广播电视台传送市级节目信号，利用此优势各发射台站按图 3 所示方向进行开路接收相互间形成的烽火台般的传输通道，即可在遇广电网络信号故障时保证节目的安全播出，解决信号源备份难题。H、I、J 三县区台站与 B 站间无高山阻挡，现已通过地面数字电视机顶盒接收 B 站节目作为调频广播和地面数字电视的备份信号源。3.3 接收数据的实测与预测按图3传输路径所示，关键点是B能够收到A或C的信号，D 能够收到 B 或 C 的信号（AD 间高山阻挡过多，无法接收）。目前B已确定能收到A而D点还不能收到任何其它台站信号，这样的状况在 700MHz 频率迁移（频率、功率、天线有所改变）后将迎来改变的契机。为直观反映频率迁移前后数据，将各站点的实地测量数据和频率迁移后的场强预测及根据预测场强推算出的接收电平数据制成表 1，其中“”表示目前不能接收到信号。3.3.1 实测预测说明接收电平实测采用天津德力的 S7000 电视信号分析仪，9 单元 UHF 八木天线，高度 2.5m；场强预测采用基于 ITU-R P.1546 传播模型、在 GIS 平台上实现本地化广播电视信号场强预测的软件，分别输入发射点与接收点的经纬度坐标、接收频率、发射天线高度、发射天线增益等数据得出的预测结果，详见参考文献 1。3.3.2 根据预测场强值推算接收电平推算接收电平（射频电压）Er（dBV）采用公式：Er=E+Ga+20lgleLf6式中：E 为场强值（dBV/m）；Ga 为接收天线增益（dB），设为 9 单元八木天线 Ga=8dB；le 为接收天线有效长度（/）；Lf 为接收馈线损耗固 2dB；6 为从终接值换算开放口的校正值（dB）。将各点数据代入式中计算即可得出表 1 中的推算电平值。3.3.3 特殊情况说明表 1 中 B、D 点预测能够收到 C 信号：因为按照频率迁移方案 C 站点天线将使用多功器与中央节目共用，天线方向也将由定向改为全向并与A站点组成单频网（信号由A提供），所以 B 站点就能够收到 A、C 两站点信号，D 站点也至少可以接收到 C 点信号（两站之间无障碍）。F 点目前能收到 G 点信号而收不好 E 点信号：因 F-G 之间距离超过 100km，容易受到天气、电磁环境等影响，距离较近的 E 点信号理论上应更加稳定，目前接收不好的原因是相邻 54km 的洼垤乡老白期村站点有 100W 的同频发射机干扰，该问题在频率迁移后也将不复存在。其它站点的频率在变更后都比现在低，随着波长的增加，绕射能力也会更强，接收电平相应也会有所提高。4 开路信号备份分析结论综上所述，利用 700MHz 频率迁移的机会，将 B、C、D、图3 玉溪市各县区主发射台站位置及开路信号相互接收路径图广播与电视技术 2023年 第50卷 第2期83Wireless Coverage 无线覆盖传输覆盖E、F、G 6 个台站的节目流处理设备统一为带解扰、解复用、复用输出功能的全数字化设备（目前仅需改造 D 站点），增加 DTMB 接收天线和接收设备，按图 3 所示接收路径方向安装形成 B 收 A 或 C，D 收 C，E 收 D，G 收 E，F 收 E 或 G，H、I、J 收 B，就可以完成全市主要发射台站市级广播电视节目信号源的开路备份，在遇 DVB-C 网络故障时保证安全播出正常 进行。同理，在接下来省台 4 套节目以 AVS+的 MPTS 流并入州市节目频道发射后，因卫星平台尚未搭建，其信号源目前也只有来自广电网络的 DVB-C 一条路径。利用 C 站点的地理和海拔优势安装接收天线和接收设备，可接收到来自昆明发射的省台节目，将其 TS 流通过光纤传至 A 站点可作为备份信号使用，这样不仅能够满足全市各主要发射台站的备份需要，甚至可以惠及有接收条件的周边州市发射台站。5 结束语利用高山台站间 DTMB 开路信号作为州市级地方节目的备用信号源，具有简便易行的优势，是改变单一传输模式最为经济的方案，对保证州市地方广播电视节目安全播出具有一定的现实意义，特别是对于有调频广播发射任务的站点更具有其它备份方式（空收另一调频开路信号、网络广播等）无法比拟的信号质量优势，而将全市主要站点统一规划设置，从而形成更加稳定可靠的独立传输路径，不失为一种低成本的信源备份选择。希望此文能抛砖引玉，为同行解决类似实际问题提供一种另辟蹊径的思路。参