地面无线数字电视前端系统建设之探索

刘 政

辽宁省广播电视传输发射中心，辽宁沈阳110016

1 地面无线数字电视前端系统的基本原理

地面无线数字电视前端系统是架构无线数字电视平台的重要组成部分，大体由信号接收机、编码器、复用器三个部分组成，其核心是编码器。目前前端信源编码标准有MPEG-2、H.264、AVS 和国内推荐标准AVS+。因为地面数字电视覆盖工作目前在国内是推广发展阶段，在今后相当长一段时间内，“模数同播”的原则形成的地面数字电视频点资源较少的局面一时难以改变，在这样的情景下，MPEG-2 编码模式因为码率压缩较低，占用的传输带宽相比较大，无法达到节目数量要求，因而目前国内各地很少采用MPEG-2 的编码方式。相对于MPEG-2 编码，H.264、AVS 或AVS+，标准清晰度的电视节目平均码率可以在1.5Mmbps～1.8 Mmbps 左右就能够达到MPEG-2 编码的码率在2.7 Mmbps 的效果，且在国内产业链已经成熟，编码器、机顶盒也有相应产品支持。由于H.264、AVS 会涉及未来版权费的风险，而AVS+拥有自主知识产权，AVS+编码器的产业链也在逐步成熟，只是相关编码设备价格还较高。所以综合考虑了各因素，采用AVS+的方式进行信源编码。在频点资源有限、节目传输码率和单个频点总码率已经确定的前提下，采用AVS+编转码器对节目进行压缩以达到适合的接收效果标准，依据目前码率压缩尺度，每个频点可以传输15套标准数字电视节目。

前端系统原理框图如下。

2 卫星节目接收部分

该系统节目来源主要采用集中式卫星接收机接收，千兆IP 输出模式。因为卫星接收机设备稳定性高，从节约成本的角度考虑，采用了N+1 备份方式。如果设备或模块出现故障，可以通过及时更换备份设备使系统快速恢复。卫星接收天线主要接收中星6B 或亚洲3S 的信号。

3 本地节目接收部分

就省市本地节目，可以接收采用ASI 或IP 数字信号输入的节目，也可以接收通过模拟信号输入的节目。模拟信号的节目首先进入编码器转换为AVS+数字格式后输出。另外，选用AVS+的方式进行信源编码。在频点资源有限、节目传输码率和单个频点总码率已经确定的前提下，采用AVS+编转码器对节目进行压缩以达到适合的接收效果标准，依据目前码率压缩尺度，每个频点可以传输15 套标准数字电视节目。

4 AVS+编转码器

AVS+编转码器是本系统的核心设备。AVS+标清实时编码器，是基于新一代音视频编码标准AVS+的标清实时编码、转码设备，最大支持12 路标清节目的实时编码、转码，在低码率下提供高质量的标清视频图像。本系统采用8 台AVS+12 路标清转码器和2 台AVS+12路标清编码器，设备采用热备份方案，任意一台设备出现故障，均可快速切换，系统恢复。全部节目AVS+编码数字化后，输出到一台多路ASI 切换器，对输出到发射机部分的信号实现自动热备份切换，如果设备或模块出现故障，可以通过及时更换备份设备使系统快速恢复。进一步提高了系统稳定性，从而确保信号的有效传输。

A 结合实际情况，VS++编转码器的主要功能分为以下几个方面。

1）输出码流符合中国数字音视频编解码标准AVS（GB/T20090.2-2006）/广播电影电视行业标准GY/T 257.1-2012《广播电视先进音视频编解码 第1 部分：视频》行业标准。

2）编码支持模拟音视频或SDI 数字音视频输入。

3）转码支持文件输入、DVB ASI 和IP 输入。

4）转码输入码流：MPEG-2/H.264 TS、MPEG-2/H.264 PS。

5）支持最多12 路标清节目实时编码或转码。

6）支持标清图像的分辨率转换。

7）在低码率下提供高质量的标清视频图像。

8）支持DVB ASI 输出、IP 输出和文件输出。

9）支持多路复用节目码流的输出。

10）IP 输出充分利用网络带宽，支持多达上百路节目流。

5 用户管理系统

对于地面无线数字电视前端系统，用户管理系统发挥着重要作用，也关系到本地数字电视前端的运营服务质量。该用户管理系统的组成部分为EPG 系统，Loader系统和运营支撑系统，主要通过ASI 或IP 端口和系统连接，实现对本数字电视前端的运营系统服务。

6 进一步规划

根据我国地面传输数字电视国家标准，具体包括GB20600-2006、数字电视地面广播传输系统帧、信道编码和调制等规范。国内很多城市已经开始了DTTB 的试验播出。为了确保地面无线数字电视前端系统的建设质量，需要做好以下方面的工作。

1）增加同频发射点，同时增加相应单频网络需要的传输网络。前端系统通常与发射系统不处在同一个地方，而在单频网络的模式下，发射系统具有多个。对于传输网络，主要任务就是确保数字电视码流可以传递到数字电视的发射系统，并且实现恢复和同步码流的目标。发射系统应当增加发射机、发射天线以及调制器的数量，至于单频网络传输过程中需要的GPS 同步钟源和单频网适配器，也应当适当增加。

2）覆盖的改善。在建成单频网络后，依然可能存在盲点和盲区。可以选用补点办法来消除这些盲点和盲区，同时增加信号场的强度，通过对单频网的改善，能够实现复杂地区的地面广播覆盖。

7 结论

综上所述，地面无线数字电视前端系统是架构无线数字电视平台的重要组成部分，大体由信号接收机、编码器、复用器三个部分组成，其核心是编码器。对于该地面无线数字电视前端系统建设方案，充分考虑国内无线数字电视发展的需要和市场情况，充分考虑其投资成本。利用现有资源，结合实际应用情况配置设备，通过合理的配置和优化设计，实现符合无线数字电视需要的设计方案，提高性价比。

[1] 杨若新，张延清，高庆福.CMMB 市—县骨干传输平台建设方案浅析[J].中国有线电视，2010（5）.

[2] 杨云，李直，丁文.市县数字电视前端建设的技术探讨与实现[J].有线电视技术，2011（10）.