无锡电视台新闻传输车系统
摘要:正交频分复用技术(COFDM)作为一种多载波数字调制技术,是一种实现高速双向无线数据通信的良好方法。尽管COFDM在技术上比其他数字调制方式复杂,但以其抗多径、抗回波的突出优点在地面数字电视传输中受到重视。利用COFDM技术,实现建立一个城域电视新闻报道快速反应系统,第一时间捕捉实时新闻。
关键词:COFDM(编码正交频分复用) 数字移动传输
中图分类号:TN948.2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)03(a)-0244-03
1 系统概述
传媒全力争抢第一时间,以“快”制胜,抓住正在发生的,便抓住了观众,电视制作尤其是新闻制作是一种新的生产模式(直播模式)已呼之欲出,把“演播室直播”同“事件直播”都表现为记者现场报道,特别在有突发性新闻时可直接播出,两者有机地结合起来,能够形成日常化的即时状态。整合演播室与移动外采的直播功能,积极搭建机动灵活的技术平台是一项必需且迫在眉睫的事情。
传统的直播传输方式:模拟小微波﹑光纤每次在不同地区的使用均需提前定位,时间较长,无法在移动状态下传输。卫星传输是通过地面定点向卫星传输信号,在城市复杂环境中,由于卫星车车体庞大,有些时候在楼层阻挡环境情况下或在角落里,无法对星传输,可移动性能差。
随着数字传输的技术发展以及传媒市场的需求,利用无线数字传输的抗干扰性能好,可靠克服各种多径干扰等特点,无线数字传输新闻移动直播车应运而生,它克服了卫星转播车无法移动、价格昂贵以及小微波无法移动、视距传输局限、需事先架设等缺陷,实现了覆盖服务区内高速移动、非视距传输、无须架设、性价比高等特点,在“移动发射——固定接收”“移动发射——移动接收”等多种状态下实现高质量视频拍摄采集传输等功能。
目前国内数字传输技术主要分两大类。一类使用ADTB-T系统,单载波技术。另一类使用DMB-T/H及DVB-T多载波技术,调制方式分为TDS-OFDM和COFDM。理论上多载波COFDM(编码正交频分复用)在高速移动传输时效果最好。
COFDM(编码正交频分复用)概念:COFDM(编码正交频分复用)是OFDM(正交频分复用)与信道编码的结合,而OFDM是一种多载波调制方式,其基本思想是把高速率的信息流通过串/并变换,转换成低速率的N路并行数据流,然后用N个相互正交的载波进行调制,将N路调制后的信号相加即得发送信号。OFDM良好地解决了多径环境中的信道选择性衰落,同时用信道编码来解决信道平坦性衰落(即各载波的幅度服从瑞利分布的衰落)这一问题的OFDM称为COFDM。COFDM(Coded OFDM)基于使信息在频域和时域扩展的思想,通过编码使传输时各单元码信号受到的衰落可认为统计独立,从而消除平坦性衰落及多普勒频移的影响。
我们在4年前就开始对国内已知的不同公司生产的无线数字传输设备进行了测试。最终,在对这些不同公司的设备进行技术论证、实际测试及目前国内该类产品的市场占有情况来看,我们确定选定了长春兰新影视系统集成有限公司的数字传输设备。兰新公司数字传输设备采用COFDM(编码正交频分复用)多载波调制技术,尽管COFDM在技术上比其他数字调制方式复杂,但其抗干扰性能好、移动性能优异、抗回波的突出优点使兰新公司数字传输设备在我们的测试中表现最为突出。长春兰新影视系统集成有限公司也是我国较早涉足无线数字传输这一领域的公司,并制造了中国首辆新闻移动直播车。目前在国内移动直播车的市场保有量的份额最高,其传输设备的几个关键的技术指标都比较高:延时:≤20ms,接收灵敏度:-96dBm(以上指标由厂家提供)。长春兰新公司在多天线接收互补方面有独特技术,接收机最多可以连接8套天线,自动选择其中1套接收到的信号进行解码,因此可以用高增益的定向天线合成覆盖范围更广的接收系统。由于兰新公司的设备接收灵敏度低,接收天线的增益又高,因此,无线发射机功率相对比较低,即省电又能降低电磁辐射。
1.1 该系统的主要特点是
(1)反应迅速:是目前反应最快的电视直播系统。(2)操作简单:只需两个技术人员(视音频各一)即可操作。(3)提高效率:无论从人力上还是从财力上,还是及时性上,这个系统在效率方面都是一流的。(4)降低故障:由于系统简单,操作简单,故障率自然降低。
1.2 数字移动传输车其他几种组合方式
(1)在无法架设模拟微波的地方,利用数字移动传输车进行远程传输来实现电视直播。(2)数字移动传输车与转播车的相互渗透。利用数字移动传输车所携带的数字摄像机微波配合单机,作为转播车的一个信道,可以拓展转播车的摄像机覆盖范围 ,增加机位的机动性。同时转播车的PGM信号可以通过数字移动传输车进行远程传输到电视台总控实现现场直播。(3)数字移动传输车可以作为流动的实时新闻“捕捉器”。记者跟随数字移动传输车,在市区或新闻多发地段寻绎。一旦得到新闻线索即第一时间赶到,打开设备,进行采访。数字移动传输车将记者采访报道的全过程实时传输到电视台总控,电视台总控服务器进行实时采集并加以编辑。可以最快的时间高质量的完成新闻的采编播。
2 车辆选型
新闻传输车对车辆有较高的技术要求,主要是:(1)车辆机动性强。能够足够抵近新闻现场;道路适应性不低于轿车;(2)车内空间大,可供新闻直播相关工作人员及常用设备可以随车同行,并足以安装传输发射等相关设备;(3)车内空调、供电设施完备;(4)车辆底盘承重量大,避震性能好,发动机噪音小,等等。根据以上要求,在众多可选车型中,我们选择了福特新世代全顺Transit,该款车型采用全球最新一代高压共轨技术,最大功率140PS,最大扭矩375N·m,轿车级的悬挂系统,完全符合我们的要求。
3 车体布局设计
在车体布局设计方面,我们按照以下几个方面,即:(1)车体改装须遵守相关法律法规,以确保本车驾驶和乘坐安全,确保不影响车辆部分的维修维护;(2)合理分配车内空间,设备机架布局科学,车内要有足够的技术人员工作空间;(3)车辆总高:移动传输时,天线可展开并固定于4米以下高度;(4)车顶工作平台:结构坚固,防水防滑,允许2人上车顶工作;(5)解决车辆行进过程中的供电,以及停车和行车两种状态下的空调问题;(6)车体辅助装置:顶置空调、爆闪灯或警灯、电动升降的天线支柱、场地照明灯(左、右各1只,200W)、倒车摄像头、登顶梯等针对以上要求,我们设计了如下布局方案。
3.1 车顶平台及微波天线安装
车顶平台不锈钢骨架,烤漆裙罩,不锈钢护栏,防滑铝板处理,不锈钢后背梯,法兰盘防水处理,车顶微波天线安装主要是可做到天线自动俯仰,因安装为全向玻璃钢天线,天线仅重不到1公斤,我们在车顶对称全内置电动俯仰系统,每个仅重15公斤,无线摄像机微波的两个分集接收天线安装于车顶平台前两侧,车的后部安装两个发射天线,左边为一带气动升降杆的全向天线右边为一套车载远程发射机的天线加装在一5米升降杆上,以提高微波发射增益,与车顶平台固定在一起,保证牢固性。车顶平台中间部位安装美国克罗曼(Coleman)车载空调。
3.2 车内改造
车内保留前两排座椅,后部座椅拆除,在配重合理的位置处加装机柜采用标准19英寸机柜,并在机柜顶部安装液晶监视器,在面板上方机柜安装一高2个U的主控制系统可控制车顶天线的升降、视音频信号的切换、可供电时间显示、电池充电时间显示。为了保证系统在不好路况行动中使用的可能性,我们在机柜与车底部又采用弹性连接减震系统。在减少噪音方面,我们在机柜与整车的密封的材料选取方面,采用木工板柜架内添丝棉后外用壁粘,既保证了降噪性,同时又保证整车的美观性。
3.3 车内平面布局及装饰
平面布局主要考虑设备安装、随车工作人员乘坐和操作互不干涉。我们对车辆空间布局进行了重新设计,将整车空间分前、后两部分,前部为乘员区,后部为工作区。车内安装。车体内部采用环保型材料,装饰美观、简洁、环保、无刺激性气味。对车体进行合理改造,使所有设备均牢固的安装在车上最合理的位置,即保证了车的重心平衡又使车内的空间得以科学化利用,让人在车的工作感觉宽敞舒适,同时也保证车在全速前进时也不会使设备间相互碰撞、挤压而造成设备的损坏。
3.4 电源和车辆电气系统改装
车内的设备用电与空调用电分开,为两个相对独立的系统。由于功率的原因,使用发电机或UPS供电时,不能使用空调。如果UPS故障,系统由市电直接供电,也可以由取力发电机直接供电;如果取力发电机故障,系统由UPS供电(实测后备时间5小时以上),或由市电供电。车上各工作区和设备柜都各自单独控制,安装有空气开关,起到短路保护的作用。直流供电系统安装有多种保险管,断路片,各自控制保护功能。在配电盘上我们安装有倒换开关,来选择使用是哪一种方式供电;电压表、电流表、频率表等能够密切监测供电的情况。
3.5 空调系统
空调系统的设计要解决的难题是,车辆原装空调在发动机熄火情况下无法使用。因此,我们针对行驶和停车两种工况,分别设计了两套空调系统。在停车状态下,如无市电接入,则汽车发动,车辆处于怠速状态。发动机带动取力发电机工作,向车载设备供电,同时开启汽车的原装空调,用以调节车内设备及工作区域的温度。在车辆行驶状态下,工作状态同上。在停车状态下,如有市电接入,则使用市电提供车载设备工作,同时开启车顶安装的克罗曼(Coleman)车载空调用以调节车内设备及工作区域的温度。
4 新闻传输车系统设计
4.1 视频系统
新闻传输车视频系统以8X8数字视频矩阵为核心,肩负着应急切换、录像信号的选择、技监信号的选择和整个新闻传输车信号输入输出的管理重任。同时,我们在系统的各个关键点上设有跳线,能方便的进行故障判断和检修,特殊情况下还可绕过故障设备,打通信号通路。所有视频设备的输入输出口全部上跳线架,整个系统可以通过跳线架和8X8数字矩阵的组合使用,更方便的调配信号。当系统工作在新闻直播连线时,车上摄像机微波接收机输出的ASI码流信号经过数字分配分别上跳线架,由跳线直接接入两台发射机的ASI码流输入端,通过主备两条远程无线数字链路传回广电信号中心,同时技术人员通过车上的外置解码器解出的视音频信号实时监测摄像机微波拍摄的信号。
新闻传输车配备了两台Scopus UE-9000编码器,当传输车用作远程链路传输时,UE-9000编码器对需要传输的视音频信号编码输出ASI码流,通过主备两条远程无线数字链路传回广电信号中心。同时外来如需传输模拟视音频信号,通过哈里斯加嵌板将信号转换成SDI嵌入音频信号)另外,我们预留了外接SDI和模拟视频输入信号各4路,便于以后扩展应用。
4.2 音频和通话系统
新闻传输车音频系统以调音台为核心。所有音频设备的输入输出口全部上跳线架,基本信号源有12路,分别是:摄像机微波信号接收2路,D93录像机2路,P2编辑机2路,外来SDI信号2路,另外4路为外接口板。技术人员可通过音频跳线架可以调配别的音源。通话系统配备摩托罗拉公司的对讲机和无线基站,通过对讲机实现新闻传输车和无线摄像机及现场的联络。
5 新闻传输车发射、接收系统
5.1 新闻传输车发射设备
新闻传输车配备了主、备两套兰新的ASI-LX1800S远程数字微波发射机,远程数字微波发射机是实现信号远距离传输的关键设备,发射机最大输出功率为5W,发射机内部采用COFDM调制方式,具有ASI码流输入接口和射频信号输出接口,信道带宽为8MHz,2部发射机的发射中心频率分别设置为700MHz和1040MHz。我们配备了两台Scopus UE-9000编码器,当传输车用作远程链路传输时,UE-9000编码器对需要传输的视音频信号进行高质量编码输出ASI码流,通过主备两条远程无线数字链路传回广电信号中心。车顶安装了主、备两套发射天线,(一套1.8米棒状全向、一套5米折叠式全向天线)用于不同地貌环境和距离使用。
5.2 新闻传输车接收设备
无锡新闻传输车主备两路微波信号接收天线分别架设在无锡惠山两茅峰电视发射塔上和无锡广电大楼楼顶,每个接收端分别由6副接收天线(四副板状定向、两副全向)组成分集接收天线阵,地形复杂地区通过定向天线重点架设。分集接收天线阵有效捕获来自各个方面的信号,大大降低了由无线数字信号空中传播所产生的空间深度衰落对安全传输的影响,实际效果非常满意。两茅峰电视发射塔上总的海拔高度近400米,是市内最高点,可以满足城市20公里半径范围内百分之九十区域范围信号接收,接收机输出ASI码流通过约3公里光缆线路传送到无锡广电信号中心。无锡广电大楼楼高100多米,经实测,无锡广电大楼楼顶实际接收效果也非常好,实现了市区与太湖新城的全面覆盖。由于我们主备两路采用不同频率,不同路由。有效实现了主备两路的互补。在实际应用中得到了很好的体现。
5.3 摄像机微波发射接收设备
摄像机微波发射机选用兰新公司LX-ASI1600S发射机,该机具备广播级视音频编码,支持多种视音频输入模式。工作频率、发射功率可调。摄像机微波接收机与远程链路接收机通用,自行设定所需的接收频率。
6 调试和实际使用效果
多次实际使用表明,我们的新闻传输车与国内同类系统相比,总体设计是比较成功的,主要表现在:第一,由于我们主备两路分别使用不同的频段,信号传输经过不同的路由,整个系统有效的消除了路径干扰,解决了无线数字信号空中传播所产生的空间深度衰落对安全传输的影响,确保了安全播出;第二,不管在哪种工作模式下,新闻直播连线或者定点传输,信号在整个链路中都以ASI码流形式传送,直到信号中心才用解码器解除信号。整个传输链路不会对信号质量产生任何影响,等等;在调试和实际使用过程中,我们也调整了一些设计细节,并逐步掌握了一些使用经验。如我们使用频谱式场强仪对传输车所使用的频段进行24小时监测。确保新闻传输车系统工作频段无干扰。系统交付使用至今,安全高质量的完成了我台多个新闻栏目的新闻连线直播。完成多次重大的直播定点传输任务:中国无锡吴文化节开幕式、中美滑水对抗赛、无锡世界田径锦标赛以及与东方卫视共同直播的“走进世博”等等。提供了稳定、高质量的直播信号,受到领导的好评,使得一些老记者感慨地说:没想到现在直播就这么简单。由于电视新闻制作方式随着电视观众的要求已经到了必须进行改变的时代,高效、快捷、便于操作是当前各电视台所追求的,所以已经有电视台在数字移动传输车的概念上提出了城域电视新闻报道快速反应系统这样一个更新的概念。这个新概念的要点就是要在一个城市的行政区域的所有地点都可以进行新闻直播回传,采用数字移动传输车来改变原来录制、编辑、播出的方式。技术的创新使得原来复杂的工作变得简单。可以期待在未来的几年内,电视新闻真正意义上的现场直播一定会成为电视新闻报道的一个潮流。