地面数字电视广播传输系统的工程设计及实践

栾柱 徐亮

【摘要】文章以地面数字电视广播传输系统的工程设计及实践为研究对象，首先对地面数字电视广播传输系统特点进行了简单的介绍，随后从多个层面入手，分析了地面数字电视广播传输系统的工程设计内容，以供参考。

【关键词】地面数字电视广播传输系统;工程设计;实践

中图分类号：TN929                    文献标识码：A                    DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.16.014

如今伴随着科学信息技术的飞速发展，数字化已经是广播电视未来发展的必然趋势。我国当前已经开始广播电视数字化进程，无论是在模拟电视向数字电视的过渡时期，还是在未来广播电视的全数字化时期，在广播电视频段内科学合理规划国家频率资源都是一项影响深远的系统工程。为达到这一目标，必须要加强地面数字电视广播传输系统工程设计，这对推动我国广播电视行业的发展也有着重要的意义。

1. 地面数字电视广播传输系统特点

相较于以往的模拟电视，地面数字电视最显著的特点便是能够组建单频网：在大区域范围内，针对同一个频率，可实现相同节目覆盖，提升频率资源利用率。除此之外，针对大区域移动接收等新业务的应用，地面电视同样能够提供网络平台。另一方面，在地面数字电视广播传输系统中，还融入了数字化技术，因此能够提供高、标清电视、数据推送等丰富的业务内容，同时业务应用模式也更加多样，包括移动接收、便携接收等模式。当前，伴随着电视业务内容和应用的发展，针对地面数字电视频率资源也提出了更多的需求，仅仅凭借当下的地面数字电视频率规划方法和频率指配状况，已经难以满足未来地面数字电视发展的需求。特别是随着地面模拟电视逐步关闭，数字电视传输逐步迈入全数字化阶段，因此更需要通过加强地面数字电视广播传输系统的设计与建设，才能推动地面数字电视实现更为广泛的普及与应用，为广大人民群众带来更好的觀看体验。

2. 地面数字电视广播传输系统的工程设计及实践分析

2.1 数字电视发射机功率配置

在当下数字化时代背景下，广播电视发射功率高低，将会对覆盖区域大小带来直接的影响。但对数字电视信号而言，在实际传播时，由于存在峭壁效应，因此发射功率并不是唯一一个影响覆盖效果的因素，比如发射机自身性能指标等，也会对覆盖效果带来重要的影响。因此在实际进行地面数字电视广播传输系统的工程设计时，合理选择发射机参数也非常重要。例如在不同发射机不同工作模式之下，如单/多载波工作模式、交织模式等，发射机实际接收方式也有一定的差异性。系统接收载噪比门限要求也各不相同，最终对接收效果带来较大的影响。另一方面，在覆盖区域内，还会受到地形地貌以及建筑物遮挡的干扰，从而也会对发射功率配置带来一定的影响。如果在覆盖区域内，地形比较开阔，发射点相对发射高度较高，在设计配置发射机功率时，可选择单点合适功率全覆盖方式。这种方式能够有效满足市县级中心区域覆盖;反之，如果在覆盖区域内，地形比较复杂，存在很多建筑地形遮挡的阴影区，在设计配置发射机功率时，应采用组建小功率单频网覆盖方式。通过结合不同情况，合理选择相应配置方式，即可最大程度上实现全区域覆盖，针对个别覆盖盲点，可先采用直放站方式，后续完成后续补点优化工作即可。

2.2 信号源传输和接引系统配置要求

对地面数字广播节目信号来说，在经信源编码进行压缩、复用处理后，通常会形成MTPS流。如果要进行单频网的组建，还应通过单频网适配器的帮助下，插入频率和时间基准信号SIP包，如此一来，可将MTPS转化为SIP—T单频网传送流。而对MPEG数字电视信号传输而言，无论从播控中心至发射台，或者从主发射台至各SFN发射机，均能够应用独立光纤，也可以借助数字微波和卫星传输方式，在严格遵循PDH、SDH、ATM等网络传输标准之下，完成数字电视信号传输。在实际进行SFN网组建过程中，要求TS流信号在不同传输方式下，均能达到100%透明传输，在这一过程中，TS流的P/D值与PCR值均不能改变，空包也不能进行增删操作，在中途，禁止复用其他数据流，在传送至各发射点时，最大时间差应控制在1s以内。总而言之，针对输入单频网内各发射机激励器的SIP—TS，要求同时、同步、同频发射。

在实际进行信号源传输和接引系统配置过程中，一般会优先选择独立单模光纤传输方式，其中对光端机而言，应支持多种信号格式传输方式，比如SDI信号格式、DVB/ASI信号格式等。另一方面，在采用SDH数字微波进行TS流传输时，除了要合理选择网络适配器，实现透明传输以外，还应严格遵循GB/T19263--2003规范要求，尤其是在数字微波传输过程中，针对产生的时钟抖动，应及时进行校正，从而保证系统始终处于同步状态。

2.3 数字发射天线和馈线系统配置

针对当下的数字发射天线而言，主要包含两种类型，一是缝隙天线，二是偶极板天线。对前者而言，本身有着较高的增益，实际安装也比较方便，但仅有水平极化这种单一方式，天线方向图无法自由调整，并且无法满足多个频道共同使用。而在组建单频网时，也会对覆盖区域的调整带来不便。因此这种天线比较适用于高山（高塔）单点发射、远距离固定接收等场景。而对后者而言，本身的增益相对较低，但能够满足多个频道共同使用，在更换功分器分支电缆后，还能够实现天线方向的调整，并且也能够调整信号覆盖区域大小。因此非常适合在单频网组网场景之中应用。

而对地面数字电视广播而言，在实际设计时，保证区域内信号均匀覆盖非常重要，因此在实际选择发射天线时，应以实际的服务区域地形地貌特点为依据，并结合实际的移动/固定接收业务需要，合理选择发射天线类型，并能够对方向图进行科学定制。通常情况下，在进行新数字发射天线安装的过程中，可优先选择4层以内的垂直极化偶极板天线。从具体实践来看，采用垂直极化偶极板天线进行信号发射，而在接收端，则采用结构简单的垂直极化接收地鞭状车载吸盘天线，相较于其他组合，这种组合方式有着更好的移动/固定接收效果。

而对馈线来说，在当下，正式投入使用主要有以下两种，一是1-5/8馈线，二是3-1/8馈线。对前者来说，本身有着较大的损耗，承受功率也比较小，但是整体投入使用的成本比较低;而对后者来说，本身的损耗比较小，能够承受比较大的功率，但整体投入使用的成本比较高。对地面数字电视广播传输系统的而言，数字功率本身的峰均比一般比较高，针对馈线及相关附属设备，比如同轴开关、双工器等，实际的功率容限需保留模拟功率5至6倍左右，才能发挥出更好的效果。因此在实际选择时，应充分考虑馈线实际长度与实际功率，再合理进行选择。通常情况下，如果数字功率低于1.5kW，馈线长度小于100m，可采用l一5/8饋线，如果数字功率在2.5～5.0kW左右，馈线长度在100m以上，适合选择3-1/8馈线。除此之外，在满足功率容限情况下，应优先选择衰减小于驻波比VSWR在1.1以内的馈线。

在原本发射台模拟用天馈系统的基础上，在融入新数字发射系统时，可采用以下三种方案：

（1）针对当下的UHF电视发射天馈系统，如果带宽和功率容量均满足新增数字系统要求，可采用多工器，共用当前的电视发射天馈系统，能够降低自身改造的成本。

（2）若以当下的UHF电视发射天馈系统带宽与功率容量，不符合新增数字系统要求，而且在桅杆段，没有空闲位置再安装新数字发射天线时，可采用宽带天线直接更换掉窄带天线。

（3）如果在发射塔桅杆中，存在空闲天线位置，可独立安装新的数字发射用垂直极化UHF天线，能够起到更好的效果。

2.4 监测系统配置

针对于台站监测监控，本身有着较高的要求，在实际监控时，除了要关注发射设备的工作状态，同时还要考虑门禁、机房环境等多种因素。一般情况下，在数字电视发射机之中，均配置有很多通信接口，比如RS-485、RS一232等，然后在相应软件的支持下，实现本地监测监控。另一方面，还可以在SFN的SIP包的帮助下，借助相应信息，实现对全网各发射机集中远程监测监控。伴随着地面数字电视广播传输系统的发展，在未来，还要建立覆盖网络射频监测系统，从而让监测范围从信源一直覆盖直至接收端，实现全过程的监测，满足多样化的监测功能。比如针对数字发射机，需要实时预设、调整、记录、查询等，同时还需要定时控制开关机，实时显示真实的工作模式、修改功率设置等。

2.5 供配电系统配置

针对普通的数字电视发射机，自身的工作运行效率一般在15%至20%之间。以3/5kW数字发射机而言，实际运行的能耗为20/25kVA，如果需要考虑空调照明灯，还应适当地增加配电容量，选择30/40kVA为宜。因此在实际进行地面数字电视广播传输系统的供电系统配置时，还应考虑到发射塔配电总容量及冗余情况。如果在新增数字发射设备后，实际供电无法满足需要，那么在现有的电力系统之上，还需要进一步升级扩容;在这一过程中，还需要考虑诸多的问题，比如是否需要双路电源进行供电，是否全面的保障动力三相平衡，是否需要进行电力稳压器的配置等。通常情况下，要从总动力柜独立开关入手，顺利引出i相电，外配本机配电箱，从而满足新增数字发生设备的用电需求。如果是在南方，还应考虑多雷电天气，因此供配电系统还应加强高强度的防雷配置，在一些关键系统位置处，比如功放音箱供电的开关电源等，需要进行专用避雷器的配置，从而保证供配电系统安全稳定的运行。

3. 总结

综上所述，地面数字电视广播传输系统设计实践是一项较为系统复杂的过程中，首先我们需要对该系统特点进行深入地了解，在此基础上，还应立足系统多个部分，明确其需要，并做好科学合理的设计配置，从而更好地推动地面数字电视广播传输系统的安全稳定运行，从根本上提高电视广播质量水平，带给广大观众更好地观看体验。

参考文献：

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