關(guān)于地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)單頻網(wǎng)技術(shù)的探討

廣西廣播電視技術(shù)中心桂林分中心 蔣宗鑫

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關(guān)于地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)單頻網(wǎng)技術(shù)的探討

廣西廣播電視技術(shù)中心桂林分中心 蔣宗鑫

【摘要】隨著地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)建設(shè)步伐的加快，對系統(tǒng)綜合性能也提出更高的要求。然而傳統(tǒng)模擬電視采用的方式主要以多頻網(wǎng)為主，無論從網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量或頻譜利用率等角度，優(yōu)勢都不明顯，要求地面數(shù)字電視系統(tǒng)建設(shè)中將單頻網(wǎng)技術(shù)引入其中。但如何保證單頻網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)，成為當(dāng)前困擾地面數(shù)字電視建設(shè)需考慮的重要內(nèi)容。本文主要對單頻網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)概述、單頻網(wǎng)構(gòu)建的具體思路以及優(yōu)化單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)的建議進行探析。

【關(guān)鍵詞】單頻網(wǎng)技術(shù)；地面數(shù)字電視；優(yōu)化

1 前言

地面數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)開展的背景下，數(shù)字電視廣播逐漸取代原有模擬電視廣播。這種數(shù)字電視廣播在建設(shè)中強調(diào)解決頻率資源緊張問題，而模擬電視廣播下的多頻網(wǎng)很難滿足這一要求，此時單頻網(wǎng)的覆蓋范圍廣、頻率資源節(jié)約等優(yōu)勢成為數(shù)字電視廣播青睞的重要內(nèi)容。因此，本文對單頻網(wǎng)技術(shù)在地面數(shù)字電視中的應(yīng)用研究，具有十分重要的意義。

2 單頻網(wǎng)技術(shù)相關(guān)概述

關(guān)于數(shù)字電視廣播系統(tǒng)，其本身融入數(shù)字處理技術(shù)，可使無線信道多徑干擾被有效抵抗，以往模擬電視信號重影問題可得以解決，信號接收質(zhì)量較高。但為使源信號無失真恢復(fù)，要求對信號延時進行控制。這種情況下便需將單頻網(wǎng)引入其中，其可在相應(yīng)的時刻按照同一頻率進行節(jié)目的發(fā)射，確保覆蓋特定的服務(wù)區(qū)。從單頻網(wǎng)優(yōu)勢特征看，主要表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量、頻譜利用率都較高。以網(wǎng)絡(luò)覆蓋為例，模擬電視廣播在信號覆蓋上側(cè)重于以單點大功率發(fā)射形式為主，這樣對于覆蓋后的區(qū)域，很難保證均勻分布信號能量，覆蓋區(qū)與發(fā)射點距離越短，信號接收質(zhì)量便越高。而將單頻網(wǎng)系統(tǒng)引入，其可合理設(shè)置發(fā)射點，信號以均勻的形式分布，覆蓋區(qū)域中的信號接收質(zhì)量都可得到保障。通常若邊緣場強在覆蓋區(qū)域內(nèi)相同，此時相比單發(fā)射點發(fā)射功率，發(fā)射機輸出總功率將會低處很多。另外，在頻譜利用率方面，單頻網(wǎng)應(yīng)用下可使頻率資源緊缺問題得以解決，資源復(fù)用率極高，一般模擬電視進行節(jié)目傳輸中，有極多頻道資源被占用，但單頻網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用下，僅需一個頻道便可完成節(jié)目傳輸。由此可見，單頻網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用下優(yōu)勢極為明顯，特別對于城市環(huán)境中因建筑物阻擋而產(chǎn)生的信號盲區(qū)問題，都可依托于單頻網(wǎng)解決。但需注意的是，單頻網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用下本身具有較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，需投入較多建設(shè)與維護成本，因此做好單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)建與優(yōu)化極為重要[1]。

3 單頻網(wǎng)構(gòu)建的具體思路研究

3.1 單頻網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式

單頻網(wǎng)在地面數(shù)字電視應(yīng)用中包含較多不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式，假若以信號產(chǎn)生方式為依據(jù)，單頻網(wǎng)在結(jié)構(gòu)上主要以集中、分散兩種為主。以其中信號集中產(chǎn)生為例，通常為使發(fā)射點信號保持同步，需在構(gòu)建單頻網(wǎng)時合理選擇主站信號，通常要求引入同一調(diào)制器，將其產(chǎn)生的射頻信號利用無線方式向不同發(fā)射站點傳輸。實際應(yīng)用這種集中產(chǎn)生信號方式可發(fā)現(xiàn)，整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)極為簡單，單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)即使在信號不完全同步下也可得以實現(xiàn)。但需注意這種類型結(jié)構(gòu)，僅有射頻信號來源于主站，質(zhì)量才相對較高。當(dāng)信號出現(xiàn)中繼后，便有有一定的劣化表現(xiàn)，所以信號中繼次數(shù)限制極為重要。若需對發(fā)射信號質(zhì)量進行控制，要求從站轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備具有較高的性能。所以在單頻網(wǎng)構(gòu)建中，應(yīng)盡可能避免以集中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)類型為主。

另外，對分散產(chǎn)生結(jié)構(gòu)，其是當(dāng)前常見的組網(wǎng)方式之一。在該結(jié)構(gòu)應(yīng)用下，需由單頻網(wǎng)適配器接收復(fù)用器TS碼流，在此基礎(chǔ)上做好適配，使SIP插入功能、碼率適配等得以實現(xiàn)。當(dāng)適配完成后，TS流通會將秒幀初始化包融入其中，在此基礎(chǔ)上利用節(jié)目分配網(wǎng)絡(luò)，使TS流通向各發(fā)射臺傳送，當(dāng)碼流被調(diào)制器處理后，便會以射頻信號的形式呈現(xiàn)出來，此時便可完成發(fā)射過程。需注意在構(gòu)建單頻網(wǎng)過程中，為使各發(fā)射點信號保持同步，還需借助GPS實現(xiàn)。同時，單頻網(wǎng)構(gòu)建時，還需考慮到分配網(wǎng)絡(luò)能夠滿足透明傳輸要求，這樣可使TS碼流在各發(fā)射點都相同。實際進行節(jié)目傳輸中，常用的分配網(wǎng)絡(luò)在類型上主要表現(xiàn)為微波網(wǎng)絡(luò)、光纖網(wǎng)絡(luò)兩方面，一般微波網(wǎng)絡(luò)可細(xì)化為SDH數(shù)字微波、DS3數(shù)字微波，而光纖網(wǎng)絡(luò)以共享、獨占兩種光纖形式為主。無論選用哪種分配網(wǎng)絡(luò)，都要求保證適配設(shè)備相配套，如SDH-DS3適配器、數(shù)字光端機等。除此之外，實際建設(shè)中對于節(jié)目分配網(wǎng)絡(luò)的選擇應(yīng)注重對運維成本、建設(shè)成本進行考慮[2]。

3.2 設(shè)臺距離參數(shù)控制

整個單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，對網(wǎng)絡(luò)性能、建設(shè)成本、發(fā)射站點選取等起到?jīng)Q定性作用的多以設(shè)臺距離為主，所以做好設(shè)臺距離參數(shù)控制極為重要。實際控制設(shè)臺距離參數(shù)時，需以抗回波干擾性能為依據(jù)。一般回波延時較長的情況下，可設(shè)置較大的設(shè)臺距離，但應(yīng)確保該距離下成功接受率較高。根據(jù)以往學(xué)者研究測試，抗0dB回波干延時，其在任何工作模式下都可接近幀結(jié)構(gòu)幀頭長度。尤其當(dāng)前有較多新的接收端算法被引入到系統(tǒng)中，加上接收、發(fā)射天線的合理設(shè)計，將會較多大于幀頭長度的

信號被可靠接收，相應(yīng)的單頻網(wǎng)設(shè)臺距離將逐漸擴大[3]。

4 優(yōu)化單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)的相關(guān)建議

盡管單頻網(wǎng)在優(yōu)勢上較為突出，但做好規(guī)劃與設(shè)計工作基礎(chǔ)上，也要求適時調(diào)整與優(yōu)化單頻網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。具體優(yōu)化與調(diào)整中，主要需考慮兩方面內(nèi)容，即：第一，單頻網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用中要求單發(fā)射點覆蓋性能、單獨覆蓋性能等保持相同，這樣在調(diào)整網(wǎng)絡(luò)過程中便需從信號重疊覆蓋區(qū)著手。通常要求在發(fā)射點信號上控制為兩個以上，進行同時覆蓋。第二，單頻網(wǎng)本身在抗多徑干擾性能上具有一定的優(yōu)勢，但在無線信道體現(xiàn)出強多徑、長延時情況下，載噪比門限在接收系統(tǒng)中很可能發(fā)生較大變化，需保證輸入的接收功率較高。因此，實際調(diào)整單頻網(wǎng)過程中，要求對長延時進行減少，并將強多徑信道區(qū)域進行控制。

本文在研究中主要以某地區(qū)數(shù)字電視技術(shù)試驗作為研究對象，研究過程中主要對優(yōu)化與調(diào)整后的數(shù)字電視系統(tǒng)進行分析。優(yōu)化過程中主要對單頻網(wǎng)重疊覆蓋區(qū)進行確定，在此基礎(chǔ)上對的不同臺站接收場強進行測試，這樣可在信號場強計算的基礎(chǔ)上重疊覆蓋區(qū)進行確定。通過測試發(fā)現(xiàn)，假定調(diào)整優(yōu)化前測試點為發(fā)射點1，調(diào)整后為發(fā)射點2，該測試點以11.8dBm作為信號裕量、8.2dB作為載噪比門限。在單頻網(wǎng)條件下，發(fā)射點1信號向重疊覆蓋區(qū)發(fā)送時，要比發(fā)射點2到達時間多出20us，且發(fā)射點2在多徑干擾方面也減弱許多。可充分說明，調(diào)整與優(yōu)化后的單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)更易實現(xiàn)信號的傳輸。但由于調(diào)整單頻網(wǎng)過程中往往會使覆蓋區(qū)域其他信號接收較好的部位受到影響，所以在優(yōu)化調(diào)整中建議選用多種形式，確保單頻網(wǎng)總體性能得以提高[4]。

5 結(jié)論

單頻網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用是提升地面數(shù)字電視綜合性能的重要途徑。實際應(yīng)用中，應(yīng)正視單頻網(wǎng)技術(shù)的基本內(nèi)涵，明確單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)的主要形式，做好設(shè)臺距離的控制，在此基礎(chǔ)上根據(jù)單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計原則，采取優(yōu)化與控制措施，這樣才可達到單頻網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的目標(biāo)。

參考文獻

[1]鄧國華.國標(biāo)地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].南昌大學(xué),2012.

[2]白楊,馮景鋒,黎陽.地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)組網(wǎng)調(diào)制器實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)[J]. 廣播與電視技術(shù),2011,12:107-109.

[3]楊延冬,呼和,黃艷萍,呂倩.地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)(SFN)組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與測試方法[J].中國有線電視,2014,S1:374-377.

[4]王建生.地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)及實踐[J].數(shù)字通信世界,2015,05:5-8.

蔣宗鑫（1986—），男，廣西桂林人，大學(xué)本科，助理工程師，研究方向：地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)，無線廣播電視發(fā)射系統(tǒng)，廣播電視機房遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

作者簡介：