荆门地区ＡＤＴＢ－Ｔ数字电视无线覆盖的设计与实现
荆门位于湖北中部，地处美丽富饶的江汉平原西部，东眺武汉，西临三峡，南望潇湘，北通川陕。荆门地区国土面积为12404平方千米，全市总人口300万人，其中农业人口211.67万人。荆门东靠大洪山南麓，北枕荆山余脉，东西北三面高，中南部低，形成低山坳谷、丘岗冲沟和平原湖区兼具地势,由于受特殊地貌条件的限制，我市百分之六十的农业人口只能看到1-2套信号低、效果差的电视节目，有的连荆门本地电视、广播节目都看不到、听不到，目前，我市的电视仍仅停留在提供单一电视节目的模拟时代无法满足人民群众多样化、个性化的精神文化需求。我市广大城市郊区与农村电视用户迫切需要看到如城市有线电视网一样的30-40套清晰的电视节目。
电视节目覆盖简介
1、传输媒介
电视节目可以通过同轴电缆、卫星、光纤和微波几大媒介进行传输。有线电缆和光纤资金花费与用户密度无关，维护费用低。人为破坏、自然灾害影响小，复杂程度低。在荆门地区用电缆和光缆来进行有线电视的覆盖显然在经济上是不合算的，并且架设电缆和光缆也比较困难。
2、覆盖方式选择
在覆盖方式上，可以采用模拟方式和数字方式进行节目覆盖，而数字电视具有信号清晰、稳定、可靠，抗干扰能力强等特点。同时采用数字传输，便于实现高安全性、高质量加解扰、加解密。是电视网络收费及增值创收的根本解决方案，模拟加解扰收费管理总是存在这样或那样的问题，只有数字化才能从根本上解决，为广播电视网络带来赢利模式。而且，在一个模拟电视频点中，应用数字方式能传输6－10套标清数字电视，而且可以实现数据广播、电视商务、VOD视频点播、双向互联网等增值业务。所以我们将采用数字方式进行电视节目的覆盖建设。
3、无线覆盖方式比较
目前无线电视覆盖方式有： MMDS，MUDS方式、卫星覆盖、地面无线数字覆盖。
（1） MMDS、MUDS
MMDS英文全名为Multichannel Microwave Distribution System，中文含义叫无线多路微波分配系统； MUDS英文全名为Multichannel UHF Distribution System，中文含义叫无线多路分米波分配系统。他们是通过无线微波传送有线电视信号的一种传送技术，数字MUDS采用分米波470~800MHz传输，电视机高频头接收最高频率为850MHz。MMDS、MUDS方式都是基于DVB-C标准，本质是相同的。它们只适合平原环境，不适合丘陵、森林、高楼环境。纠错性能差，抗干扰能力弱，无法穿透障碍物，不能有效抵抗同频干扰。
（2）无线卫星覆盖
由于技术和安全等多方面的因素，我国还没有开展卫星电视直播业务。由于卫星大面积覆盖特点决定了他无法传输本地区优秀电视节目。
（3）DVB-T标准
地面数字电视系统是专门针对无线信号覆盖设计的，相对MMDS、MUDS具有绝对优势，目前有DVB-T，ATSC、ISDB-T。ATSC只在美国和加拿大使用，ISDB-T只在日本使用。DVB-T是欧洲数字视频广播（DVB）组织开发，其虽然具有移动较强的数字移动电视运营优势。但其同步速度慢、有效数据传输能力差，频谱利用率低，且该标准蕴藏着高额专利费用。
（4）ADTB－T数字电视无线覆盖
高效的频谱规划和可靠的固定接收是数字电视地面广播需求的核心内容，单载波固有的低功耗、大范围有效覆盖的性能恰好是有利于频谱规划和固定接收的突出优势，ADTB-T攻克了单载波系统无法支持移动和单频组网的世界性技术难题，符合我地区广播电视实际需求的地面广播系统方案。ADTB－T无线覆盖特点：
大范围可靠覆盖，实现弱信号接收； 破解移动接收瓶颈，并已验证可实现高速移动； 抗邻频、同频干扰能力强，节省频谱资源；无需GPS同步组建单频网； 可充分利用现有发射设备资源，建网成本低、启动快；可使用传统模拟发射机传输数字电视信号的方案；广播信息安全性高。
因此，我地区采用无线数字ADTB－T方式进行电视节目覆盖是主要实现方式。
系统建设方案
项目主要包括：采用市中心发射塔和京山县、屈家岭管理区、胡集镇3个县（区、镇）发射塔四点发射。市中心发射塔利用市电视台已有发射塔建一座大功率中心发射站,覆盖半径设计为60km。京山县、屈家岭管理区、胡集镇各建1座直放中继站发射塔，覆盖半径设计为：京山县30km、屈家岭管理区30km、胡集镇30km，发射频率用原有国家批复的频率。各发射塔设计覆盖范围见图1。建成后力求全市人口覆盖率达到95%以上。整个工程利用4个频点转播40套节目用于用户的固定接收。系统拟用1个频点传送10套免费电视节目。
系统由四个子系统构成：前端系统，网络管理系统、传输(发射)系统和用户终端系统(图2)。
1、数字前端
主要组成由：卫星接收解调器、视音频矩阵、编码器、网络适配器、复用器、加扰机、用户管理系统、条件接收系统等。
前端系统主要功能是:将来自不同的视音频信号源按有关标准进行音视频信号压缩、编码，复用后加扰等进行各种不同的处理，形成所需要的传输流。传输流送入调制器进行ADTB—T中频调制。通过卫星功分器后的节目信号我们添加视音频矩阵.既防止法轮功等不安全因素,也提高系统的可扩展性.
2、网络管理系统
网络管理系统是由条件接收系统（CAS）、用户管理系统（SMS）组成。为了保证信息安全，为了维护电视台有效控制用户授权的合法利益，同时也为用户提供一个安全保密的通道，使非授权者不可能窃取篡改他人传输信息，网络管理系统就是一个安全可控的网络综合管理业务平台。条件接收系统（CAS）、用户管理系统（SMS）主要功能及特点：
（1）管理系统功能
用户管理系统（SMS）为用户建立完整、准确的档案，为用户各项业务的开展提供周到、便利的服务，各项功能齐全，使用方便。主菜单设有：基本数字设置；传统业务管理；数字业务管理；工程派单管理；综合查询统计；系统维护管理；系统信息；退出系统等。子菜单设有：地址代码设置、业务类型设置、工程部门设置、故障类型设置、业务优惠类型、收视费标准设置、收费方法设置、代收人员设置、机顶盒租购方式、复用器设置、授权发送时段、网络信息设置、节目信息扫描、CA节目分类设置、CA套餐设置、自定义消息、其他项目设置等。
条件接收系统（CAS）为网络运营商有效控制用户授权，维护和保障网络运营商的合法利益不受侵害。软件采用LSR加密算法，具备良好的保密性能，不易破解，本软件具备快速在线升级能力，确保网络安全运营。
（2）管理系统特点
软件设计合理、功能齐全，界面美观大方、使用方便，价格低廉；自适应不同用户规模的系统，支持从1个用户到1048576个用户的系统规模；可动态独立寻址，精确控制每一个用户权限；采用LSR加密算法，保密性强，具备良好快速的在线升级能力；采用NBPU压缩算法，平均每个用户只需4比特CA信息；用户权限实时更新；集中计费方便用户管理，实时报表便于统计；具备有分区域管理、分级管理两维授权管理方式；特别针对无线系统频点复杂的特点，具有频点追随功能；具备短信功能，系统可以对全部用户或特定用户发布短信，实现文字广播等增值服务，满足广告、通知、恭贺、留言、点播等需要。
（3）传输系统
主要组成由：光发射机、光分配器、光放大器、光纤干线、光接收机。
传输系统是将数字前端形成的节目流传送到各个发送点。
3、发射系统
主要由ADTB—T调制器、激励器、数字发射机、馈管、发射天线组成(图5)
暂定使用的3个频道频率。
（1）发射机介绍
发射机采用北京广播科技股份有限公司生成的新一代数字电视专用发射机。其系统结构如图6所示：
调制器：ADTB-T调制器对输入的MPEG标准的TS流信号完成信道编码、成形滤波等功能并将其调制到中频上。我国的中频目前确定为36.15MHz。本方案中调制器采用上海高清数字科技产业有限公司生产的专门针对地面数字电视传输的ADTB-T调制器，它能有效消除多径干扰，克服地面接收的信道干扰的问题。
IR/RF激励器：将调制器输出的中频信号上变频到所需的射频信号，并且完成射频信号的预放大。
切换分配器：自动完成前端激励器的选择功能和所需的功率分配功能。
功率放大器：采用宽带放大技术设计，能覆盖整个UHF频段，单个输出功率大。
控制器：整个系统的神经中枢，对激励器、功率放大器、分配合成器、电源以及冷却系统进行检测，保证系统安全运行。
电源分配：完成输入380V和220V电源的分配，并且与控制器一起完成冷却系统的控制。
发射机总体特点：发射机专门根据数字电视标准设计，完全改变了传统模拟发射机的设计思路。不但在发射机的自我保护和高稳定性上有了很大程度的提高，而且在功率放大、功率合成和大功率AC-DC系统上实现了更大的冗余。通过精心的设计，合理减小了发射机的体积，使得风冷系统发射机的体积可以与水冷发射机相媲美。上述发射机整体设计的优势，更适合用户构建大功率多频点邻频固定覆盖播出系统。
4、用户接收
用户接收是由高增益、性能好的接收天线和数字机顶盒组成。我荆门电视台目前已于6月1日正式开播,首批2000套机顶盒已推广到位,我台目前开播两个频点20套节目的透传(无需解密卡),计划于09年元月实现另外两频点20套节目全部开通,用户收看收费节目时还必须持有我台发给的专用卡，在交费后才能收看。
数字电视是一个社会信息化系统工程，也是整个电视产业链条的一次大变革。随着地面数字电视《国标》的颁布（2006年8月18日）与实施（今年8月1日强制执行），模拟电视将按国家数字电视发展规划于2015年前全部关停，地面电视传输全面数字化，必将带来数字电视的快速发展。
荆门电视台现有一个发射基地,该发射基地不仅是全国先进发射基地，也是全国唯一的一个实现远程技术发射的转播台，更是湖北广电局确定的鄂西监听站和全省骨干转播台。
我台无线数字电视开通以来受到广大群众一致好评,市委市政府也多次发来贺电,解决了多年来偏远地区无法及时了解国家大事,当地政策的局面。■