地面無線數(shù)字電視覆蓋單頻網(wǎng)SFN組網(wǎng)模式與接收不良處理

■文/徐曉明

地面無線數(shù)字電視覆蓋單頻網(wǎng)SFN組網(wǎng)模式與接收不良處理

■文/徐曉明

無線數(shù)字電視是基于有線數(shù)字電視而產(chǎn)生的一種新型電視接收方式，兩者覆蓋方式有很大區(qū)別。目前，地面無線數(shù)字電視在我國的推廣上處于初始階段，覆蓋范圍有待擴(kuò)大，并且存在接收不良等各類問題，這也導(dǎo)致無線數(shù)字電視的推廣受到限制。基于此，本文在簡要分析單頻網(wǎng)原理及優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，闡述了地面無線數(shù)字電視覆蓋單頻網(wǎng)SFN的組網(wǎng)模式，最后探討了地面無線數(shù)字電視覆蓋單頻網(wǎng)SFN接收不良的有效處理措施。

無線數(shù)字電視；單頻網(wǎng)SFN；組網(wǎng)模式；接受不良處理

隨著科學(xué)技術(shù)的快速創(chuàng)新，廣播電視接收技術(shù)的更新速度也有了大幅度的提升。就現(xiàn)階段而言，我國地面無線數(shù)字電視的普及率相對較低，主要是因?yàn)闊o線數(shù)字電視還存在一些問題，如接收不良、信號(hào)干擾等，從而導(dǎo)致地面無線數(shù)字電視的推廣受到限制，覆蓋率較低。針對這種現(xiàn)象，在慎重選擇無線數(shù)字電視覆蓋單頻網(wǎng)SFN組網(wǎng)模式的基礎(chǔ)上，需采用科學(xué)、適宜的措施對單頻網(wǎng)SFN存在的接收不良進(jìn)行處理，保障單頻網(wǎng)的信號(hào)接收質(zhì)量，從而提升地面無線數(shù)字電視的普及和發(fā)展速度。

1.單頻網(wǎng)的原理及優(yōu)點(diǎn)

1.1 原理

單頻網(wǎng)（Single FrequencyNetwork，SFN）屬于一種數(shù)字電視覆蓋網(wǎng)絡(luò)，主要是由位于不同地點(diǎn)但狀態(tài)同步的多個(gè)發(fā)射機(jī)構(gòu)成。單頻網(wǎng)覆蓋是指單頻網(wǎng)在同一時(shí)刻以相同頻率向服務(wù)區(qū)域發(fā)射相同節(jié)目信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對電視節(jié)目的傳輸。單頻網(wǎng)的原理是TS流經(jīng)過單頻網(wǎng)適配器進(jìn)行處理和配置，在TS流內(nèi)融入秒幀初始化包（SIP），并經(jīng)由節(jié)目分配網(wǎng)絡(luò)向各發(fā)射臺(tái)進(jìn)行傳輸，當(dāng)發(fā)射臺(tái)接收到TS碼流后，同步系統(tǒng)會(huì)對單頻網(wǎng)同步的時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)間，依據(jù)單頻網(wǎng)適配器的相應(yīng)工作模式，地面數(shù)字電視激勵(lì)器會(huì)向電視終端傳輸節(jié)目信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對電視節(jié)目的傳遞。

1.2 優(yōu)點(diǎn)

在我國頻道資源有限的情況下，通過應(yīng)用地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對電視節(jié)目頻率的科學(xué)規(guī)劃，提升頻譜利用率，有利于節(jié)約頻率資源。信號(hào)盲點(diǎn)或盲區(qū)是單臺(tái)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)發(fā)射普遍存在的問題，而發(fā)射機(jī)功率的改善無法解決該問題。地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)是以多點(diǎn)同頻發(fā)射的方式傳遞電視節(jié)目，通過應(yīng)用單頻網(wǎng)，有利于解決覆蓋盲區(qū)問題，對提升電視節(jié)目信號(hào)的傳輸質(zhì)量很有幫助。同時(shí)，基于單頻網(wǎng)的應(yīng)用，通過改善單頻網(wǎng)的組網(wǎng)模式，有利于降低數(shù)字電視發(fā)射機(jī)等設(shè)備的添加和維修成本，能夠?qū)崿F(xiàn)對單頻網(wǎng)發(fā)射網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，也能夠?yàn)榈孛鏌o線數(shù)字電視信號(hào)的傳輸提供保障。此外，通過科學(xué)組網(wǎng)地面無線數(shù)字電視單頻網(wǎng)，電視節(jié)目信號(hào)的輻射能夠得到改善，有利于降低電磁波污染，減輕電視節(jié)目信號(hào)傳輸受到的干擾，對提升單頻網(wǎng)覆蓋均勻度很有幫助。

2.地面無線數(shù)字電視覆蓋單頻網(wǎng)SFN的組網(wǎng)模式

地面無線數(shù)字電視覆蓋的組網(wǎng)方式主要包括三種，分別是單頻網(wǎng)、雙頻網(wǎng)與多頻網(wǎng)，而應(yīng)用較為廣泛的是單頻網(wǎng)，主要是因?yàn)閱晤l網(wǎng)具有頻率資源利用率高、覆蓋面積大等特點(diǎn)。單頻網(wǎng)的性能會(huì)受調(diào)制編碼方式、保護(hù)間隔、糾錯(cuò)碼率等多種系統(tǒng)參數(shù)的影響，而對單頻網(wǎng)組網(wǎng)模式的選擇，也應(yīng)充分參考相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)及實(shí)際需求。

2.1 組網(wǎng)原則

地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)的結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如果單頻網(wǎng)的覆蓋區(qū)域存在較大重疊，則信號(hào)載噪比會(huì)減小，從而導(dǎo)致單頻網(wǎng)覆蓋區(qū)域內(nèi)不同地區(qū)接收不到信號(hào)，即單頻網(wǎng)存在的接收不良問題?；诖?，為了保障單頻網(wǎng)性能的發(fā)揮，在單頻網(wǎng)建設(shè)中，應(yīng)對單頻網(wǎng)組網(wǎng)模式進(jìn)行慎重選擇，減少單頻網(wǎng)覆蓋的重疊區(qū)，確保單頻網(wǎng)覆蓋區(qū)的各個(gè)發(fā)射點(diǎn)能夠以相同的頻率發(fā)射電視信號(hào)，降低信號(hào)干擾，從而保證電視信號(hào)的傳輸質(zhì)量。

對于單頻網(wǎng)組網(wǎng)模式的選擇，應(yīng)遵循相應(yīng)的原則，即單頻網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)的各個(gè)發(fā)射臺(tái)的距離應(yīng)小于但要接近單頻網(wǎng)的理論覆蓋半徑，并選用載噪比門限低的組網(wǎng)模式對單頻網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)，選用凈荷速率高的傳輸模式，準(zhǔn)確計(jì)算系統(tǒng)參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)功率的有效控制，實(shí)現(xiàn)TS碼流的最大化傳輸。

2.2 單頻網(wǎng)SFN組網(wǎng)模式分析

單頻網(wǎng)SFN組網(wǎng)包括兩種實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一種是開放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，另一種是封閉式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其中，開放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成元素是單個(gè)的發(fā)射機(jī)，通過應(yīng)用該結(jié)構(gòu)，有利于降低總體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式對單頻網(wǎng)覆蓋范圍之外其他區(qū)域造成的輻射電平限制。針對封閉式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在不影響服務(wù)條件的情況下，通過應(yīng)用封閉式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于降低單頻網(wǎng)覆蓋區(qū)域之外的輻射電平。

基于對單頻網(wǎng)SFN組網(wǎng)結(jié)構(gòu)的確定，根據(jù)實(shí)際需求的不同，單頻網(wǎng)SFN的組網(wǎng)模式可分為兩種模式，一種是六邊形組網(wǎng)模式（圖1），另一種是三角形單頻組網(wǎng)模式（圖2）。其中，單頻網(wǎng)SFN的六邊形組網(wǎng)模式主要適應(yīng)于大面積的覆蓋，而單頻網(wǎng)SFN的三角形單頻組網(wǎng)模式所能夠覆蓋的面積相對較小，這也體現(xiàn)出兩種組網(wǎng)模式的不同特點(diǎn)。

圖1 六邊形單頻網(wǎng)

圖2 三角形單頻網(wǎng)

通過分析單頻網(wǎng)SFN的六邊形組網(wǎng)模式可知，六邊形單頻網(wǎng)主要由七個(gè)發(fā)射站構(gòu)成。其中，六邊形單頻網(wǎng)的外圍包括六個(gè)發(fā)射功率相同的發(fā)射站，并由外圍六個(gè)發(fā)射站以定向發(fā)射的方式向中心位置的第七個(gè)發(fā)射站發(fā)射天線。從單頻網(wǎng)覆蓋面積來看，六邊形單頻網(wǎng)的覆蓋面積更大，且覆蓋面積的可調(diào)控性比較強(qiáng)，通過利用組合拼接方式，以蜂窩狀結(jié)構(gòu)對六邊形單頻網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)對地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)SFN覆蓋范圍的擴(kuò)大。

地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)SFN三角形組網(wǎng)模式的應(yīng)用會(huì)涉及到對三個(gè)發(fā)射站的構(gòu)建，通過將三個(gè)發(fā)射站構(gòu)建成三角形，可實(shí)現(xiàn)對單頻網(wǎng)的封閉式組網(wǎng)。在保證發(fā)射站功率相同的情況下，對于三角形單頻網(wǎng)覆蓋范圍的擴(kuò)大，只需要通過拼接三角形這一形式的三個(gè)發(fā)射站即可實(shí)現(xiàn)。

3.地面無線數(shù)學(xué)電視覆蓋單頻網(wǎng)SFN接收不良的有效處理措施

3.1 調(diào)整發(fā)射端

地面無線數(shù)字電視發(fā)射端包括發(fā)射站、數(shù)字電視轉(zhuǎn)發(fā)器等。針對地面無線數(shù)字電視單頻網(wǎng)SFN因覆蓋重疊區(qū)域大及載噪比低而產(chǎn)生的接收不良問題，可根據(jù)實(shí)際需求及問題，通過科學(xué)調(diào)整發(fā)射端予以解決，如提升發(fā)射站輸出功率、利用數(shù)字電視轉(zhuǎn)發(fā)器補(bǔ)充單頻網(wǎng)覆蓋、利用漏纜補(bǔ)充地下空間覆蓋等。

發(fā)射站是接收和發(fā)射地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)所傳輸電視信號(hào)的主體，而發(fā)射站的輸出功率決定著單頻網(wǎng)覆蓋面積的大小。相較于距離單頻網(wǎng)核心位置較近的區(qū)域，偏遠(yuǎn)區(qū)域所接收電視信號(hào)的質(zhì)量較差，很容易出現(xiàn)信號(hào)接收不良。因此，為了更好地解決單頻網(wǎng)存在的接收不良問題，根據(jù)實(shí)際需求及發(fā)射站的實(shí)際工作情況，可通過提升發(fā)射站輸出功率、提高發(fā)射天線的高度等，實(shí)現(xiàn)對單頻網(wǎng)覆蓋區(qū)域內(nèi)場強(qiáng)的增強(qiáng)，以便在保證信號(hào)傳輸質(zhì)量的前提下，擴(kuò)大地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)的覆蓋范圍。

作為一種無線中繼信號(hào)增強(qiáng)設(shè)備，數(shù)字電視轉(zhuǎn)發(fā)器的應(yīng)用，是解決電視信號(hào)接收不良問題的有效方法之一。根據(jù)傳輸方式的不同，數(shù)字電視轉(zhuǎn)發(fā)器主要包括三種類型，分別是光纖、同頻與異頻轉(zhuǎn)發(fā)器。根據(jù)地面無線數(shù)字電視信號(hào)發(fā)射的實(shí)際需求，在充分考慮單頻網(wǎng)覆蓋條件的基礎(chǔ)上，通過選用不同類型的數(shù)字電視轉(zhuǎn)發(fā)器，可實(shí)現(xiàn)對單頻網(wǎng)SFN覆蓋的補(bǔ)充，并且數(shù)字電視轉(zhuǎn)發(fā)器的功率有限，對單頻網(wǎng)SFN傳輸信號(hào)所造成的干擾可忽略不計(jì)。對于數(shù)字電視轉(zhuǎn)發(fā)器的運(yùn)行時(shí)間，不必與單頻網(wǎng)SFN覆蓋范圍內(nèi)的各發(fā)射機(jī)保持相同。有利于保障電視信號(hào)的傳輸質(zhì)量。

地面無線數(shù)字電視發(fā)射機(jī)輸出信號(hào)后的連接方式主要包括兩種，一種是發(fā)射天線連接，另一種是漏纜連接。其中，發(fā)射天線連接主要是用于地面，對地下空間的作用相對較小，這也導(dǎo)致地下車庫、隧道等地下空間很容易出現(xiàn)覆蓋盲區(qū)或盲點(diǎn)。針對這種現(xiàn)象，可利用漏纜連接方式對發(fā)射天線連接進(jìn)行補(bǔ)充連接，作為一種同軸天線，漏纜連接在地下空間能夠發(fā)揮更大的作用。通過補(bǔ)充漏纜連接，漏纜的外導(dǎo)體經(jīng)由多個(gè)槽孔，會(huì)產(chǎn)生高頻能量，并且這些能量會(huì)以均勻分布的方式進(jìn)行輻射，再經(jīng)轉(zhuǎn)發(fā)器饋入，從而提升電視信號(hào)在地下空間的傳輸質(zhì)量。

3.2 改善接收端

接收端是指無線數(shù)字電視單頻網(wǎng)SFN所傳輸電視信號(hào)的接收終端，對于單頻網(wǎng)SFN所存在的信號(hào)接收不良問題，可通過改善接收端予以解決，從而保障單頻網(wǎng)信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。基于地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)SFN的建設(shè)，通過選用性能更強(qiáng)、增益更高的接收天線及相應(yīng)接收設(shè)備，提升接收端的抗干擾能力及靈敏度，可實(shí)現(xiàn)對接收端接收能力的增強(qiáng)，從而確保信號(hào)接收不良問題能夠得到更好的處理。此外，分集接收技術(shù)是目前我國針對地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)SFN接收不良問題的一種理想處理技術(shù)。分集接收技術(shù)的應(yīng)用原理是將雙高頻頭接收機(jī)設(shè)計(jì)與二重空間分集技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行結(jié)合，以便在發(fā)射機(jī)功率相同的情況下，確保接收信號(hào)電平能夠得到提升，從而實(shí)現(xiàn)對信號(hào)傳輸質(zhì)量的提升，確保信號(hào)接收不良問題能夠得到解決。

4.結(jié)束語

綜上所述，地面無線數(shù)字電視是廣播電視行業(yè)的核心發(fā)展方向，單頻網(wǎng)SFN的覆蓋范圍及信號(hào)傳輸質(zhì)量，直接影響著地面無線數(shù)字電視的發(fā)展速度。針對目前地面數(shù)字電視傳播所存在的信號(hào)接收不良問題，在應(yīng)用單頻網(wǎng)SFN的基礎(chǔ)上，通過合理選用單頻網(wǎng)組網(wǎng)模式，調(diào)整發(fā)射端，改善接收端，可實(shí)現(xiàn)對信號(hào)傳輸質(zhì)量的提升，有利于擴(kuò)大單頻網(wǎng)的覆蓋面積，保障信號(hào)接收效果，對地面無線數(shù)字電視的推廣具有一定的促進(jìn)作用。

[1]楊俊華，谷曉惠.地面無線數(shù)字電視覆蓋單頻網(wǎng)SFN組網(wǎng)模式與接收不良處理[J].西部廣播電視，2014（2）.

(作者單位：寧夏青銅峽市廣播電視臺(tái))

TN949.197

A

1671-0134（2017）06-097-02

10.19483/j.cnki.11-4653/n.2017.06.030