融媒体中心地面数字电视建设

摘要：介绍了我国地面数字电视标准，其中信源编码采用我国独有的AVS系列标准，向国际社会开放，信道编码吸收了国际上已有的三种标准的优点，主要是加入了能实现快速同步和高效信道估计的PN序列帧头和信息系统保护字节。同时也介绍了高平市地面模拟电视向地面数字电视转换工作，尤其是本地三套电视节目混入和中央四套节目利用一台发射机共同播出的方法，以及实施过程中发现的问题和改进措施。

关键词：地面数字电视;信源;信道;编码;复用;AVS+;PN;LDPC;

0 引言

根据国家广播电视总局《关于按规划关停地面模拟电视有关工作安排的通知》(广电发[2020]42号)要求，从2020年6月15日起至8月31日，全国各地关停中央电视节目的模拟信号无线发射，改用数字信号无线发射覆盖;自2020年6月15日起至2021年3月31日，各地关停本地电视节目的模拟信号无线发射，改用数字信号无线发射覆盖。

1 地面电视数字化的意义

地面广播电视数字化之后，可以全面促进地面无线传输设备和网络的数字化转型升级，促进广播电视高质量发展，向人民群众提供更多更好的广播电视公共服务。

(1)提高了信号的传输和接收的质量。

数字电视信号抗干扰能力强，在传输过程中的信号受到的干扰在各节点通过纠错机制可以消除，不会累加，可以分段长距离传输图像质量不劣化。在用户端接收只有超过指标门限，图像和声音质量与发送端一样，不会出现模拟电视雪花噪点干扰的问题，大大提高用户端的收视质量。

(2)提高频率的利用率。

广播电视数字化后，由于技术的进步，每赫兹的信息承载量大幅度增加，原来只能传送一套模拟电视节目频道可以传输6～8套标清电视或4～6套高清电视，提高了频率的使用率，这样可以释放出一些业已紧张宝贵的频率资源，进行等其他应用。

(3)开展多种业务。

广播电视数字化后，可以利用计算机和网络技术，各种类型的业务可以非常方便的混合、分离，节目制作便利，存储空间变小，还可实现加密传输，开展各种增值收费业务，使广电事业向多业务多方向发展，广电管理更加科学规范。

2 地面数字电视技术特点

我国使用自己知识积累制定的地面数字电视标准，该标准综合考虑技术原创性、先进性和国情适应性等多种因素，既保证了在当时技术先进性也考虑到未来时期的可扩展升级的原则。

2.1 信源编码

当下世界范围内主流应用的信源编码标准主要有四个：MPEG-2、MPEG-4、H.264和AVS。其中MPEG-2最早制定完成，为第一代标准，编码效率比较低;后边的三个为第二代标准，图像及声音码率压缩较大，损伤小，编码效率较高，MPEG-4是MPEG-2的1.4倍，AVS和H.264都超过MPEG-2的2倍。AVS标准是我国自主制定的，编码压缩效率高，图像声音还原度好，实现的硬件芯片简单，易于推广。

2.2 信道传输编码

目前，世界范围内地面数字电视广播传输标准主要有三种：一是美国制定使用的适合残留边带电视(VSB)制式的8VSB的ATSC标准，该标准为单载波传输系统，能够支持固定接收;二是欧洲制定使用的采用编码正交频分复用(COFDM) DVB-T标准，该标准为多载波传输系统，能够支持固定接收和移动接收;三是日本结合美国和欧洲标准制定的NHK ISDB-T标准并部分加以改进，能够支持固定接收和移动接收，也可以进行其他非视频类的数据传输。

我国原创性的数字电视地面传输标准的主要特点：一是加入了PN序列帧头，主要功能是可以实现快速同步，对信道进行估值高效利用信道;二是信道编码分为内码和外码，外码使用BCH(循环多错纠错)码，内码使用LDPC(低密度校验纠错)码;三是抗衰落的系统信息保护;四是支持单载波调制和多载波调制两种模式。为了适应室外快速移动接收，跟踪随时改变的信道，单载波调制发送数据帧结构块变小，信道估计灵活快速;多载波调制(n-COFDM编码正交频分复用调制，n取值3 780)加入了含时域的PN头，图像的同步性能提升。

2.3 系统框图

(1)数据输入通常为AVS格式。

(2)扰码是为了减少信号中连续的0或者1的长度，保证后续的处理可以提取到准确的时基信号，同时也便于基带信号的传输。

(3)FEC前向纠错码，根据传送的业务不同，纠错数据的速率也不同，用了三种不同的码率(0.4、0.6、0.8)适配不同业务需求。

(4)符号星座映射与交织，星座映射本质是数据的正交幅度调制。单位符号的映射利用率越低，传输的数据速率就越低，图像的像素就越少(比如标清电视图像)，接收还原就越容易，可以支持高速移动接收，如4QAM、4QAM+NR;反之，单位符号的映射利用率越高，传输的数据速率就越高，图像的像素就越多(比如高清电视图像)，接收还原就越复杂，移动接收效果差，如32QAM、64QAM。交织是指数据符号在时域的复用交织，可以减少脉冲噪声对信号数据的干扰，降低了接收系统的信号电平和C/N值。

(5)帧体数据处理。将数据映射和交织后的帧体所包含的数据和系统信息数据结合成一体，单载波用1个载波调制帧头和帧体形成基带信号，采用平方根升余弦滤波器进行基带脉冲成形，多载波用3 780个子载波调制。

(6)帧体数据处理后，和帧头组合成完整的数据帧，形成要发射的信号的标准地面广播数据格式，生成数字信号的基带信号。变频后，调制到高的射频频率上，生成射频信号，经发射机的激励器初步放大，进入信号功率放大器，生成额定功率的射频信号，经由天线发射传播。

3 高平市融媒体中心开播中央节目地面数字电视信号

2018年，高平市融媒体中心根据上级广播电视行政管理部门关停中央节目地面模拟电视信号的工作安排，开展该项工作。

(1)发射机房选址。

高平市四面环山，中部相对平坦，市区建在中部平坦区，原来的广播电视发射塔就建在市区广播电视局的大院内，无线发射覆盖范围和覆盖效果都不能令人满意。借这次关停中央节目地面模拟电视信号工作的契机，重新给无线发射塔选址，要求尽可能靠近高平市地理区域的中心，相对海拔尽可能地高。经过勘查，定址在距市区1.5千米处、海拔1 220米的七佛山。山顶驻有森林消防大队，有现成的房屋建筑，电力线架设到位。这些便利的条件使发射机房短时间就投入使用。

(2)具体实施。

电视发射铁塔建在七佛山次主峰，紧挨发射机房，塔高36米。中央电视台节目信号是接收中星6A卫星信号，两台卫星接收机接收分别接收两个下行频点，卫星接收机输出信号是AVS+编码的复用码流。2019年初安装调试完成，两台发射机正常工作。

4 高平市融媒体中心开播本地节目地面数字电视信号

2020年初按照山西省广播电视局《关于做好全省地面模拟电视向地面数字电视转换工作的通知》(晋广电发[2020]31号文件)要求，高平融媒体中心决定将山西卫视、晋城综合频道和高平综合频道三套地面模拟电视信号转换为地面数字电视信号。

如何将三套本地电视信号送至七佛山发射机房，通常的做法是在融媒体中心采集三套本地电视节目源，编码复用后用光端机传送至发射机房，但光缆线路需要重新架设，工程量较大。而高平市有线电视网络线缆已经连接到了七佛山，可以用数字电视机顶盒从有线电视网络接收三套本地标清数字电视的音视频信号，用GA公司的D3234A设备进行AVS+编码复用、同时复用卫星接收机的四套央视节目，然后把复用的七套电视节目传输至发射机。

如图2所示，D3234A编码复用器的设置比较简单，登录Web网管，按照提示进行设置，输出的PMT PID、输出的音频PID、输出的视频PID均不能设成相同的值，与其他的四套节目相对应的数值也不相同。需要注意的是，该设备有四路音视频输入编码接口和四路ASI输入复用接口，两路输出ASI接口。在本次的应用中，网管只能看到并操作音视频输入接口的编码复用，看不到一路ASI输入的央视四套节目的复用，在这种情况下，可以把设备输出的ASI信号再环入到另外一个复用输入ASI口，网管在对应通道上就可以看到本次复用的七套节目的情况了。从前面板显示看，通常情况下，三套本地节目的动态码流分别在2.6 Mb/s-4.5 Mb/s间，七套节目的总的动态码流在19 Mb/s-21.8 Mb/s间。发射机的星座映射为16QAM，每个频道能传送的净荷一般在19～25 Mb/s间。

本次设备的安装是在机房外电线路改造期间进行的，工期约二十天。在此期间，我们完成了相关设备安装和本地信线路的敷设，前期的准备工作都已到位，机器加电后，出现了一些情况。卫星接收机加电后，蜂鸣告警声响，机器无输出，反复检查，没发现异常，电话联系给接收机加密卡重新授权后，输出正常，各参数及指示灯正常。但告警声依旧，和厂家联系，机器双电源，只插一路时会出现，在机器背面外电插口旁边有一个按钮，按下复位告警声解除;1000 W发射机加电后自保跳闸，去掉所有负载后，加电依然跳闸，而外电正常。仔细观察机器三相供电，应该对相序有要求，更改外电相序后，故障排除。

在本次的设备调试过程中，由于机房的电磁辐射大，电磁环境复杂，导致数字电视机顶盒的遥控受到频繁干扰，接收的三个地方台指定频道无规律误动作变换。常用的解决办法是将这三台机顶盒放进一个金属网机柜内，屏蔽掉电磁干扰，但不利于散热。我们从机顶盒入手，找到机顶盒遥控接收板的信号输出线，和主板断开连接，遥控功能丧失，用前面板上的按键操控，这样一改动，机顶盒工作稳定了。

5 结束语

高平市地面模拟电视向地面数字电视转换工作2020年9月完成，利用两个频道发送中央和地方台共15套数字电视节目，无线覆盖范围扩大了，覆盖质量提高了。广大人民群众收看电视有了更加充分的保障，进一步推动了高平市广播电视事业的发展。

参考文献

[1] 《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》标准编制说明[Z].