地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)覆蓋方法研究

□王春麗

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地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)覆蓋方法研究

□王春麗

摘要：本文以OFDM多載波調(diào)制系統(tǒng)和保護間隔為主，對單頻網(wǎng)的傳輸模式和單頻網(wǎng)的實施進行了詳細分析，以期對我國地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)覆蓋的發(fā)展起到促進作用。

關鍵詞：地面數(shù)字電視；單頻網(wǎng)；覆蓋方法

電視廣播等媒體是人們生活中必不可少的一部分，其運行過程需要一個全面的覆蓋體系。在我國綜合電視廣播覆蓋體系中，一個重要的組成部分就是地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)。就目前的技術而言，最佳的覆蓋系統(tǒng)是單頻網(wǎng)覆蓋。在這種情況下，積極加強地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)覆蓋方法的研究具有重要的現(xiàn)實意義。

一、單頻網(wǎng)的關鍵技術

（一）OFDM多載波調(diào)制系統(tǒng)

OFDM多載波調(diào)制系統(tǒng)在CMMB和DTMB等都能夠充分發(fā)揮功能。TDS-OFDM是DTMB應用過程中的主要時域同步較頻分復用數(shù)字傳輸技術。OFDM基礎上的循環(huán)前綴是CMMB應用的基礎。OFDM在應用過程中的主要措施是將多個子信道應用于傳輸信道當中，不同子信道能夠擁有不同的載波，在運行過程中，可以將需要傳遞的信號進行分割，子信道能夠在不同的載波上對信號進行傳遞。這種分割法可以在信號傳遞過程中將速率降低，并加長符號周期，促使回撥延時小于這一信息傳遞速度，這樣一來就能夠有效地減小反射波。①OFDM在應用過程中，正交產(chǎn)生于載波當中。盡管重疊的部分產(chǎn)生于載波當中，但也可以在解調(diào)時充分發(fā)揮功能。因此使用者可以對寬帶進行充分利用，對較多的載波進行安排。

（二）保護間隔

多徑在應用過程中產(chǎn)生的負面影響可以應用加長符號周期進行彌補，然而卻無法徹底轉變這一現(xiàn)象。惡劣的信道產(chǎn)生于地面廣播中，如果需要在播出中將產(chǎn)生的故障進行更加深刻的清理，則不同的保護間隔被應用于不同的標準當中，如CMMB和DTMB等。GI是DVB-T應用過程中的保護間隔，PN序列是DTMB應用過程中的保護間隔，CP這一循環(huán)前綴負責承擔CMMB的保護間隔。在應用過程中，只要保護間隔能夠大于多徑延時的長度，一定的干擾就不會給多徑傳輸造成影響，接收端應用過程中可以接受恰當?shù)膶ьl信號，因此能夠?qū)Ψ柕脑贾颠M行恢復。多徑效應失真包含兩種現(xiàn)象，分別為遲滯和超前處理。②

二、地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)的參考網(wǎng)絡

（一）DVB-T大服務器SFN參考網(wǎng)絡

共有七部發(fā)射機存在于該網(wǎng)絡中。中間位置擁有一部發(fā)射機，六邊形的不同定點分別設置一個發(fā)射機，從而構成一個相對開放的網(wǎng)絡。無方向性天線存在于發(fā)射機當中，同時該六邊形所覆蓋面積以外的百分之十五位置是服務區(qū)的總體面積。在固定的RPC1和RPC2中，該網(wǎng)絡能夠進行良好的接收工作，同時還可以在IV/V和III三個頻段當中發(fā)揮重要功能。③SFN覆蓋的大服務區(qū)需要應用RN1，相對天線高度具有一定的合理性，能夠為滿足網(wǎng)絡假設發(fā)射機中心地點進行服務。組網(wǎng)在日常運行過程中，內(nèi)部干擾是發(fā)射機運行中最大的限制，因此在進行移動或便攜接收的過程中，150至200km之間是SFN和RN1存在的位置，其中不需要對較強的DVB-T系統(tǒng)變量和相對密集的網(wǎng)絡進行應用。

（二）DVB-T小服務區(qū)SFN參考網(wǎng)絡

共有三部發(fā)射機存在于該網(wǎng)絡中，分別應用于等邊三角形的不同頂點。該網(wǎng)絡類型同樣擁有較強的開放性，無方向性天線被應用于發(fā)射機當中，六邊形是其服務區(qū)的面積。

同RN2參考網(wǎng)絡相似，在RPC1和RPC2等網(wǎng)絡中可以進行良好的接收，同時還可以在IV/V和III三個頻段中發(fā)揮重要功能。覆蓋小服務區(qū)的SFN是RN2的主要功能，相對科學的天線高度可以應用于發(fā)射機地址當中，能夠減少內(nèi)部干擾在發(fā)射機運行中的影響。一般情況下，30至50km是服務區(qū)的直徑。這一種類的SFN在應用過程中具有較強的密集性，同時能夠?qū)ο鄬Υ蟮姆諈^(qū)產(chǎn)生覆蓋，然而需要對較大數(shù)目的發(fā)射機進行應用，在這種情況下應對RN1這一大服務區(qū)進行應用。④

三、地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)的覆蓋方法

（一）單頻網(wǎng)的傳輸模式

首先，選擇DVB-T的傳輸模式。較快的同步不易受系統(tǒng)載波影響等優(yōu)勢是該系統(tǒng)的主要特點。然而該系統(tǒng)應用過程中，擁有較短的時間間隔，因此擁有較差的抗多徑時延能力，因此較小的單頻網(wǎng)構建過程中可以對2k模式進行充分的利用。⑤相對穩(wěn)定的同步及較強的抗時延功能存在于8k模式當中，然而如果需要在車上進行移動接收，則不可以擁有過快的速度，因此在進行大型單頻網(wǎng)構建的過程中，可以對8k模式進行充分的利用。

調(diào)制QPSK、16QAM和64QAM星座的過程中，如果其他外在因素相同，逐漸增多的有效凈碼率產(chǎn)生于傳輸?shù)倪^程中，同時逐漸升高產(chǎn)生于C/N門限的對應中。在這種情況下，矛盾性產(chǎn)生于覆蓋效率和傳輸碼流效率中。并且，同樣的矛盾性還存在于卷積碼率和保護間隔中。因此如果要想促使糾錯能力和最大時延在多徑信號傳輸過程中得以提升，必須降低傳輸效率。

其次，選擇DTMB傳輸模式。該模式同以上傳輸模式具有相似之處，然而在設置過程中，較大的差別產(chǎn)生于載波數(shù)量和編碼效率等中，因此在組合不同參數(shù)的過程中，能夠創(chuàng)造共三百余種模式。據(jù)有效數(shù)據(jù)顯示，如果單頻網(wǎng)在應用過程中擁有小于37.54km的半徑，則幀頭可應用PN945，其擁有945到3780的開銷。如果擁有較大的開銷，則不同模式在應用過程中擁有較低的錯碼率，對實現(xiàn)單頻網(wǎng)的移動接收具有良好的效果。

如果單頻網(wǎng)擁有小于16.68km的覆蓋半徑，則幀頭可應用64QAM，較差的性能將體現(xiàn)在多徑信道和移動時變中，然而凈荷速率將擁有較高值。在這種情況下，其在高比特率中能夠?qū)崿F(xiàn)良好的固定接收。如果調(diào)制方式為16QAM，該模式應用過程中的錯碼率將會增高，更加有益于在移動接收中進行應用，同時會得到較低的凈荷速率和載噪比門限。

（二）單頻網(wǎng)的實施

發(fā)射機是實施單頻網(wǎng)的重要設備，在科學和信息技術不斷進步的趨勢下，這一設備技術已經(jīng)相對成熟。我國正處于積極進行單頻網(wǎng)發(fā)射機研究的進程中，在縫隙填充器和水冷發(fā)射機等領域取得了一定成就。發(fā)射機在應用時，應能夠滿足我國地面數(shù)字電視運行過程中的所有工作模式，同時遙控遙測接口是發(fā)射機的重要部件，如果應用到地面數(shù)字廣播中，應滿足以下功能。

首先，可靠性較高，能夠?qū)崿F(xiàn)廣播的長時間播放，這一要求下，相關設備必須擁有良好的基本功能。其次，性能較高。技術指標偏高能夠滿足設備的發(fā)射要求，良好的C/N比應當存在于低交調(diào)中，如果場強較低，能夠促使移動接收得以實現(xiàn)。最后，穩(wěn)定性較高。如果系統(tǒng)設備在運行過程中，性能受到影響而產(chǎn)生變化，則一定會導致系統(tǒng)覆蓋范圍縮小和時延現(xiàn)象的產(chǎn)生。⑥如果信號變化產(chǎn)生于發(fā)射設備中，正常的信號接收將無法實現(xiàn)于服務區(qū)的邊沿位置，如C/N界限區(qū)。為了減少接收不良現(xiàn)象產(chǎn)生于接收的邊緣，必須擁有較穩(wěn)定的發(fā)射信號。

注釋：

①王建松.國標地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)重疊覆蓋區(qū)性能研究[D].北京郵電大學,2010.

②孫寧.地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)組網(wǎng)模式及節(jié)目分配網(wǎng)絡研究與分析[D].北京郵電大學,2010.

③鄧國華.國標地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)技術的研究與應用[D].南昌大學,2012.

④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)關鍵技術與測試方法[J].中國有線電視,2014 (S1):374-377.

⑤李鵬.高速鐵路移動電視單頻網(wǎng)優(yōu)化及接收終端性能分析[D].蘭州交通大學,2009.

⑥劉駿,何劍輝,馮景鋒.《地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)適配器技術要求和測量方法》標準解讀[J].廣播與電視技術, 2008(07):101-104.

（作者單位：國家新聞出版廣電總局二九三臺）