县级地面数字电视平台发射系统建设的实践.doc

八合一编码复用器发射自办节目1独立加扰机自办节目2激励器DTMB自办节目n中央3八合一编码复用器5独立加扰机宽带发射机6激励器88 套混合器数字卫星接收机DTMB八合一编码复用器数字卫星接收机3 套数字卫星接收机数字卫星接收机八合一编码独立加扰机复用器激励器8 套DTMB数字卫星接收机用户管理系统图 1 DTMB 地面数字电视系统方案原理【本文献信息】罗万福.县级地面数字电视平台发射系统建设的实践J.电视技术，2012，36（24）.县级地面数字电视平台发射系统建设的实践罗万福（疏附县广播电视台，新疆 喀什 844100）【摘 要】 依据 DTMB 标准，介绍了县疏附县地面数字电视平台的规划，具体到地面数字电视前端系统、发射系统、接收端的 设计方案，阐述了县级地面数字电视平台建设中如何根据实际情况合理选用发射接收系统工作参数，以达到预期效果，并实 地测量部分数据指标。【关键词】 DTMB；系统工作模式；地面数字电视前端；发射接收系统【中图分类号】 TN949.197【文献标识码】 B疏附县地面数字电视平台的规划疏附县广播电视台实施的农村无线数字电视覆盖工 程，设备采用地面数字电视国家标准1GB2006002006（DTMB），疏附县无线发射台海拔1 310 m，覆盖半径70 km， 塔高170 m，周边地形为浅山区地形，部分县乡海拔高度 落差大，在 270440 m 范围内，建设地面数字电视广播系 统 ，具 体 建 设 需 求 如 下 ：1） 系 统 设 计 采 用 国 标 GB206002006（DTMB）标准；2）使用 2 个 UHF 频点传 输 16 套数字电视节目，覆盖县级大部分用户；3）选择合 适的发射功率及接收条件，以达到节约运行成本。根据以上要求，县级地面数字电视根据本地具体情 况，选择地面数字电视国标中工作模式“C=1 + PN595 +32QAM + 0.8LDPC”的 调 制 模 式 2，该 调 制 模 式 具 有25.989 Mbit/s 的传输净载荷，如果按照平均每套节目 MPEG-2 2.33 Mbit/s 码率，该模式每个频道可以传输 8 套 标清节目，同时可加入EPG（电子节目指南），CA 等信息。2地面数字电视前端系统的设计2.1系统节目规划设置好系统的工作参数，就进行节目划分。节目的 内容决定了码流的高低，通常情况下，利用 MPEG-2 压缩 标准传送一套快速运动的体育节目大概要求2.54 Mbit/s 的码流，传送一套新闻、访谈节目大概需要 23 Mbit/s 的 码流，传送一套图文信息只需要 2 Mbit/s 左右的码流，而 传送高清电视节目需要 10 Mbit/s 左右的码流。本方案根 据用户信号源的类型合理配置，传输16 套节目。2.2前端平台地面数字电视前端系统主要根据地面数字电视广播 特点将数字信号源进行编码、复用、加扰处理，同时插入 EPG 等信息，并加入条件接收系统（CAS）/用户管理系统（SMS）等网管信息。疏附县广播电视前端送来的自办节目和卫星节目的 A/V 信号送入 MPEG-2 编码复用器，复用器输出 MPTS 流 送入加扰器进行加扰、加密，最后输出加密后的 MPTS 流。节目源采用低码流超级编码器，每个节目的平均码 流为 2.5 Mbit/s 左右，每频道传送 8 套电视节目，共传送16 套电视节目。系统工作流程如图1 所示。1发射系统设计前端系统参数规划好后，就要进行发射和接收规划 设计了，要考虑发射和接收之间的视距、地形地貌、发射 功率、接收条件等3-4。1）疏附县DTMB 发射系统设计 疏附县无线地面数字电视发射系统的覆盖问题，根3TV电视中心CENTER据实际勘探情况：采用异形场天线组阵，南偏西 35°，西偏南 30°，东偏北45°，北偏西45°。2）发射天线设计发射天线采用 6 偶极子反射板天线，采用全向异形 场覆盖结构，共24 个面。3）疏附县广播电视发射台发射功率计算 已知设备参数为：发射功率（pt）为 57 dBm，发射天线增益（Gt）为 12 dBi，接收天线增益（Gt）为 12 dBi，天馈 系统衰减（Lt +Lr）为 4 dB，现场系数（n）为 3 dB，固定衰 落储备（Fm）为 7 dB，噪声系数（N）为 7 dB，热噪声功率 电平（Pn）为-105.2 dBm，基准发射频率为 650 MHz。对于 DTMB 地面数字电视系统的无线传输分析，结 合疏附县实际，小功率覆盖按视距和 OkuMura-Hata 模型 计算如表1 所示。表 1 按视距和奥村模型计算数据噪声带宽，B=7.56×106 Hz；C/N 为系统所需的接收机输入端射频载噪比；G 为相对于半波偶极子的天线增益，单位 为 dB；为信号波长，单位为 m；Lf 为馈线损耗，单位为 dB；Emin 为接收地点的最小等效场强，单位为 dBV/m。参 数及计算结果如表2 所示。表 2固定接收最小场强参数表据min）56min根据计算固定接收最小场强为 56 dBV/m，疏附县最远的接收距离是 70 km，DS-30 频率为 650 MHz，500 W发射机功率为57 dBm，自由空间下电波传播的损耗为Ap= 32.44+20lgD（km）+20lgF（MHz）=126 dB所以接收端输出功率为pr = pr +Gt -Ap+Ga-Lf =-50 dBm（6）（7）式中：pr 为发射机功率；Gt 为发射天线增益（12 dBi）；Ap 为电波传播的损耗；G 为接收天线增益（12 dBi）；L 为馈线af损耗（5 dB）。根据VHF/UHF 频段在面数字电视广播频率规划准 则，数字电视测量功率与场强的换算公式为E = Pr + Lf - Ga + 20 lg f + 75.06（8）E = 72 dBV/m式中：Pr 为接收天线信号输出功率，单位为 dBm；Lf 为馈线损耗，单位为 dB；f 为信号中心频率，单位为 MHz；Ga 为 相对于半波偶极子的天线增益，单位为 dB；接收场强为72 dBV/m，根据计算固定接收最小场强为 56 dBV/m， 满足设计要求。从理论上计算，选 500 W 单频道发射机，在接收端有足够的电平裕量。32QAM 的 C/N 要求为 20 dB，500 W 对 应的功率为 57 dBm。但是疏附县与各乡海拔高度落差 太大，约为 500550 m 和 270440 m，即使增大功率也无 用，故选择 500 W 发射功率，最终采取宽带直放站盲区补 点，实现无线数字电视覆盖。测试结果在整个 30 频道到 35 频道工作点带宽内，驻波比都小 于 1.18，如表3 所示。5接收端设计无线数字电视针对疏附县农村的固定覆盖，具体设 计参数如下：为了计算接收机的最小接收场强，根据VHF/UHF 频段在地面数字电视广播频率规划准则5， 最小接收场强采用下面的公式计算4表 3不同频率下的驻波比Emin=C/N+F+10lg（K×T0×B）-G-10lg（1.64 /4）+23266629.91.06（1）145.76+Lf式中：F 为接收机噪声系数，单位为 dB；K 为玻耳兹曼常数，K=1.38×10 ；T 为绝对温度，T0=290 K，B 为接收机的-23（下转第90 页）0频道中心频率/MHz反射损耗/dB驻波比30CH65024.01.1331CH65828.31.08CH33CH67429.31.0634CH68237.81.0335CH69023.01.15接收 距离/km视距传输OkuMura-Hata 模型（郊区）传输接收电平/接收信噪比传输接收电平/接收信噪比 损耗/dB dBV（C/N）/dB损耗/dBdBV （C/N）/dB188.7084.3075.5086.4086.6077.805102.6870.3261.52105.0767.9359.1310108.7064.3055.50113.1159.8951.0915112.2260.7851.98117.8155.1946.3920114.7258.2849.48121.1451.8643.0625116.6656.3447.54123.7349.2740.4730118.2454.7645.96125.8547.1538.3535119.5853.4244.62127.6345.3736.5740120.7452.2643.46129.1843.8235.0245121.7651.2442.44130.5542.4533.6550122.6850.3241.52131.7741.2332.4360124.2648.7439.94133.8839.1230.32场强参数数值频率 f/MHz650接收机的噪声带宽 B/MHz 7.56 接收机噪声系数 F/dB7 接收机噪声输入功率 Pn/dBW -128.2接收机输入端射频载噪比 C/N/dB20接收机最小输入功率 Ps /dBW-108.2 天线增益 G/dB 2 馈线损耗Lf /dB 5固定接收最小场强 E （/ dBV·m-1明度色域的情况，但图 12 还是清楚地表明，四原色 LCD样品屏特别是在明度维度上更加显著地扩大了重显色 域，再次说明黄元色的引入，更易重显明度高的颜色，并 提高了背光源利用率。津大学，2009.SUGIURA H，KANEKO H，KAGAWA S，et al. Improved six-prima ry-color 23-in WXGA LCD using six-color LEDsEB/OL. 2012-04-01. http:/en. cnki. com. cn/Article_en/CJFDTOTAL-XD YS200509005.htm.SJ/T 113432006，数字电视液晶显示器通用规范S. 2006.POINTER M R. The gamut of real surface coloursJ. Color Research and Application，1980，5（3）：145-155.ITU-R BT.1361，Worldwide unified colorimetry and related characteristics of future television and imaging systemsS. 1998.ITU-R BT.709-4，Parameter values for the HDTV standards for production and international programme exchangeS. 2000.GY/T 1552000，高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值S. 2000.MIELE M. Colour concepts and the Munsell systemJ. Color Research and Application，2004，29（3）：247-248.􀲻234结束语本文通过实测不同类型LCD 样品屏重显RGB 色空间 众多色样的色度参数，分析和研究了它们的色重显性能。 由实测的色度参数，在不同坐标系绘制的二维色度 图和计算的色域覆盖率表明，增加了黄元色的 RGBYe 四 元色 LCD 样品屏，较 ITU-R BT.709 常规色域 HDTV 系 统 、ITU-R BT.1361 宽 色 域 HDTV 系 统 和 RGB 三 基 色LCD 样品屏的重显色域有明显扩大。 由实测的色度参数，在 CIE LAB 均匀色空间绘制的三维散点图表明，在三维色空间，RGBYe 四元色 LCD 样 品屏扩展重显色域的效果更加明显，特别是在高明度区 更加显著，这意味着黄元色的引入，不仅改善了色重显， 而且对利用背光源中的高亮度区能量有显著效果。65678作者简介：李桂苓，教授，博士生导师，从事信号与信息处理、数字视频与多媒 体技术教学；李 彦，女，博士，副教授，从事信号与信息处理、数字视频与多媒 体技术教学；潘 榕，博士生，从事信号与信息处理、数字视频与多媒体技术研究； 徐 岩，女，博士，副教授，从事信号与信息处理、数字视频与多媒体技术教学。参考文献：1 李彦. 宽色域 HDTV 系统兼容传输方案及其重显研究D. 天津：天责任编辑：薛 京收稿日期：2012-07-11（上接第77 页）天线为六层四面四偶极子发射天线，增益如表4 所示。表 4 六层四面四偶极子发射天线增益总结根据疏附县实地测量，有些山区由于周边的地势起 伏较大，阻挡了信号，需要在这些盲区增设直放站，其他 地方，根据实际测试结果和农户的反映，接收效果达到了 预期目标，解决了疏附县农牧民看电视难的问题，丰富了 群众文化生活。6层数 面数高度L/m31113.1590253参考文献：31416.15180506GB 206002006，数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制S. 2006.马巾，别业鹏. 荆门电视台地面数字电视固定覆盖实践J.电视技 术，2009，33（1）：84-86. 杨威，杨杰，张国庭.地面数字电视广播覆盖的研究J.广播与电视 技术，2007（11）：16-25.何剑辉，李国松，倪士兰. 地面数字电视广播规划台站数据参数介 绍J.广播与电视技术，2007（2）：79-81.GB/T 262522010，VHF/UHF 频段地面数字电视广播频率规划准 则S. 2010.􀲻1266.763无线数字电视接收信号场强测试表如图5 所示。测试结论为：因为数字无线机顶盒接收信号的门限值为26 dB，在 本次测试中所有频点的接收信号强度均强于机顶盒的门 限值，所以机顶盒所有频点的节目均能正常收看。表 5 实地测试结果45作者简介：罗万福（1978 ），工程师，播控中心主任，主要从事广播电视网络 管理和技术支持。接收天线高度距地面10 m接收天线高度距地面10 m 接收天线高度距地面10 m 接收天线高度距地面10 m65069065069045.946.639.738.4栏杆乡21.8责任编辑：任健男收稿日期：2012-09-20阿克喀什乡54.7测试地点测试距离/km 发射频率/Hz 信号强度/dB接收天线高度增益重量/风荷/kg单位为dBd单位为dBikg(v=150 km/h)115.517.6530132212.514.656019222.1549.511.65120288118.520.6560262215.517.6512038444.46412.514.6524057712022.159039321719.15180576315.517.6527076041416.15360866