地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)系統(tǒng)及傳輸覆蓋

范金波

【摘要】地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)技術(shù)要求是2012年國(guó)家頒布的一項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，隨著近年來(lái)科技的發(fā)展，我國(guó)的電子信息技術(shù)也全面普及，在給人們生產(chǎn)生活提供便利的同時(shí)，也在實(shí)際生活中得到了應(yīng)用，電視廣播是信息傳播的一種主要形式，如何在單頻網(wǎng)中通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化提升其傳輸覆蓋？本文通針對(duì)這一問(wèn)題對(duì)地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)的研究，探討了其系統(tǒng)機(jī)構(gòu)和傳輸覆蓋，并提出了優(yōu)化完善的方法，單頻網(wǎng)的完善可以解決傳輸覆蓋工程中工作不到位的情況，提升覆蓋工程范圍和效果。

【關(guān)鍵詞】地面數(shù)字電視廣播;單頻網(wǎng);傳輸覆蓋

中圖分類號(hào)：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.21.015

廣播電視體系中占據(jù)主要地位的是地面數(shù)字電視廣播，不僅具有圖像質(zhì)量好，不容易受到干擾、無(wú)重影的特點(diǎn)，還可以在同一個(gè)電視頻道內(nèi)有多套電視節(jié)目，目前全球共有4套地面數(shù)字電視廣播的傳輸標(biāo)準(zhǔn)，而我國(guó)的數(shù)字廣播系統(tǒng)起步比較晚，2017年正式實(shí)施，而國(guó)際上很多國(guó)家地面廣播系統(tǒng)已經(jīng)比較完善，覆蓋率已到達(dá)99%，我國(guó)也逐漸朝著國(guó)際化方向發(fā)展，單頻網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用也漸漸成熟。

1. 單頻網(wǎng)概述

單頻網(wǎng)是由多個(gè)位于不同地點(diǎn)處于同步狀態(tài)的發(fā)射機(jī)組成的地面數(shù)字電視覆蓋網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中相同的發(fā)射機(jī)在工作時(shí)發(fā)射相同的頻率、在同一時(shí)刻發(fā)射相同的碼流，以完成對(duì)服務(wù)區(qū)的信息覆蓋，隨著數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，對(duì)單頻網(wǎng)來(lái)講是機(jī)遇更是一種挑戰(zhàn)，在城市或則嘈雜的市區(qū)，由于環(huán)境比較復(fù)雜，可能存在一定的盲區(qū)，而無(wú)線電技術(shù)可以利用其多點(diǎn)發(fā)射的功能解決覆蓋不到盲區(qū)的問(wèn)題，但在單頻網(wǎng)系統(tǒng)工作時(shí)，仍會(huì)遇到一些技術(shù)性問(wèn)題，體現(xiàn)在單頻網(wǎng)的接收端接收機(jī)接受發(fā)射端發(fā)射的信號(hào)上，如何可靠的接受發(fā)射信號(hào)是單頻網(wǎng)系統(tǒng)在工作中的技術(shù)難題，除此之外，受多種因素的影響，單頻網(wǎng)在使用時(shí)會(huì)受到限制，為推動(dòng)地面數(shù)字電視廣播的蓬勃發(fā)展，需要全方位考慮多種因素的影響。

1.1 信道環(huán)境

一般來(lái)講，信道是指一種傳輸媒質(zhì)，需要經(jīng)過(guò)采樣和量化處理，采樣之后，如何對(duì)采樣的信號(hào)進(jìn)行量化是最很關(guān)鍵的一步，量化的過(guò)程實(shí)際上就是在采樣過(guò)后，采樣取得的值依舊是模擬信號(hào)的值，模擬信號(hào)值是什么，采樣的值就是什么，沒(méi)有變化，由于采樣量比較多，各不相同，處理起來(lái)會(huì)增加一定的困難，為了采樣值處理的方便性，可以把多個(gè)值變成有限個(gè)值，因此，就需要對(duì)采量值進(jìn)行量化處理，量化處理過(guò)后，就是對(duì)信號(hào)進(jìn)行迎接的信號(hào)編碼，信道編碼的實(shí)際意義就是把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榉闲诺纻鬏數(shù)拿嘿|(zhì)的情況，由于信道的環(huán)境比較復(fù)雜，單單用低壓很難表示信道的復(fù)雜環(huán)境，需要使用其他事的編碼符合信道的傳輸環(huán)境，常常采用的有編碼有三種，信號(hào)彩印等一系列的處理之后，就可以在信道中傳播了等信號(hào)傳輸過(guò)后，在經(jīng)過(guò)反方向的過(guò)程，把電壓編譯為二進(jìn)制的代碼，在轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，就能夠被人們理解和采用了。

不同頻段的無(wú)線電波的傳輸方式和特點(diǎn)各不相同，無(wú)線信號(hào)的傳輸方式有以下幾種;其中包括（直射、反射、繞射、）以及散射波，地面廣播電視的信道環(huán)境有高斯環(huán)境、瑞斯環(huán)境和萊斯環(huán)境。①高斯傳播是一個(gè)射頻通信信道，也是指加權(quán)高斯白噪音通道，包含了各種頻率的特定噪音，在系統(tǒng)的評(píng)價(jià)功能上，高斯信道占據(jù)重要的地位，②：在信號(hào)寬帶小于制定寬帶時(shí)，瑞麗傳播信道中存在平坦衰落，多徑可以當(dāng)做一徑處理，信號(hào)寬帶寬于一定寬帶時(shí)，每個(gè)頻段接受的增益不同，此時(shí)的多徑不可以當(dāng)做一徑處理，要分別考慮各自的增益。高斯分布的平方和的開(kāi)方，相當(dāng)于二分之一的高斯分布，信號(hào)由正交多個(gè)路徑疊加在一起的兩部分組成，當(dāng)路徑數(shù)達(dá)到高斯分布要求時(shí)，就滿足高斯分布，正交兩部分平方的開(kāi)方就是瑞利分布。

1.2 傳輸損耗

顧名思義，傳輸損耗就是信號(hào)在發(fā)射機(jī)發(fā)射的過(guò)程中，損失的功率，又可以稱作路徑損耗，在發(fā)射和接受之間受外界因素的影響而消耗的能量，在射頻波傳輸時(shí)，就會(huì)增加功率的損耗。特定電磁頻率（非常高且非商業(yè)）被空氣完全阻擋或過(guò)濾。大路徑損耗：描述大尺度衰落的幾種常用模型有自由空間模型，Burlington模型。傳輸損耗用lr表示。其計(jì)算公式為：Lr=20lgd+20lgf+32.4。

2. 單頻網(wǎng)系統(tǒng)

地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)的的結(jié)構(gòu)框架為：復(fù)用器、單頻網(wǎng)適配器、傳輸分配網(wǎng)絡(luò)、激勵(lì)器、GPS系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、監(jiān)控系統(tǒng)等組成。

2.1 適配系統(tǒng)

想要建立單頻網(wǎng)首先要制定相應(yīng)的適配系統(tǒng)，適配系統(tǒng)是適用于適配器等一系列方面的一套控制系統(tǒng)，還具有自適應(yīng)的特點(diǎn)，單頻網(wǎng)適配器工作的原理是將國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的頻率和標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間運(yùn)用到地面的廣播當(dāng)中去，單頻網(wǎng)依據(jù)適配器提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在考慮每個(gè)站點(diǎn)的最大頻率延時(shí)時(shí)，適配器和系統(tǒng)處理的最大延時(shí)精確到0.000001s單位，為了簡(jiǎn)化延時(shí)的計(jì)算，要清楚站點(diǎn)之間的距離，以10us傳輸3KM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。

2.2 傳輸系統(tǒng)

在廣播電視的接受網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的同時(shí)，信號(hào)參數(shù)一般采用一定的離散間隔數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收，但是在接受信號(hào)的時(shí)候要保證各個(gè)數(shù)值之間保持最小的距離，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)要保持一定規(guī)律的移動(dòng)，增加網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的抗干擾能力。繼電器是網(wǎng)絡(luò)信號(hào)接收系統(tǒng)中的保護(hù)系統(tǒng)，可以加強(qiáng)其工作環(huán)境中的抗損耗能力，延長(zhǎng)信號(hào)接收器的使用壽命，同時(shí)繼電保護(hù)系統(tǒng)使用方式簡(jiǎn)單易操作，在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)接收系統(tǒng)和行業(yè)都可以大展身手。數(shù)字業(yè)務(wù)網(wǎng)在進(jìn)行數(shù)字的模擬信號(hào)時(shí)，采用不同的數(shù)字模擬系統(tǒng)有不同的效率，雖然過(guò)程中二進(jìn)制的效率低于原始的信號(hào)采集模式，但是通過(guò)有效的編碼模式可以為二進(jìn)制的模擬系統(tǒng)創(chuàng)造傳輸媒介，促使其在一定的條件下加大工作效率，不斷的滿足信號(hào)接受系統(tǒng)的需求。同時(shí)，這種情況下，需要滿足的條件包括：在保證信號(hào)接受過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最高水平，就不能改變其網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中的信號(hào)接收地址。

2.3 發(fā)射系統(tǒng)

發(fā)射系統(tǒng)在系統(tǒng)中發(fā)揮處理單元的重要作用，是單頻網(wǎng)中重要的組成部分，

發(fā)射機(jī)一般是將接收機(jī)的工作同步到發(fā)射機(jī)上，把傳輸信號(hào)同步帶編碼程序上編譯成發(fā)射信號(hào)，在確保最大延時(shí)范圍內(nèi)的條件下發(fā)射出去，想要實(shí)現(xiàn)單頻網(wǎng)的同步，可以參照接收機(jī)的時(shí)間作為發(fā)射機(jī)和調(diào)制器的依據(jù)。

3. 單頻網(wǎng)傳輸覆蓋

單頻網(wǎng)的建立首先要選擇發(fā)射機(jī)，對(duì)發(fā)射機(jī)在工作性能上有嚴(yán)格的要求，選擇性能比較好運(yùn)行比較穩(wěn)定的發(fā)射機(jī)，在信號(hào)傳輸時(shí)具有一定的安全性與可靠性，

同時(shí)還要確保發(fā)射器的技術(shù)水平，保證其不受外界環(huán)境條件的干擾，在不同的環(huán)境條件下穩(wěn)定運(yùn)行，保證信號(hào)的發(fā)射和傳輸都具有一個(gè)穩(wěn)定性。傳輸模式主要有以下幾點(diǎn)，如表1所示，分析在3種不同的傳輸模式下，模式在特點(diǎn)上存在的差異。

表1 傳輸模式設(shè)置對(duì)比分析

傳輸模式 調(diào)制方式 保護(hù)間隔 內(nèi)糾錯(cuò)碼率 模式特點(diǎn)

傳輸模式1 64QAM 1/32 7/8 接收功能不好，在市區(qū)受干擾嚴(yán)重，無(wú)法到達(dá)到移動(dòng)接收功能，但傳播的速度快

傳輸模式2 QPSK 1/4 1/2 傳輸功能略低于接收功能，且不受外界環(huán)境干擾

傳輸模式3 QPSK 1/4 2/3 傳輸速度快，接收效果好

4. 結(jié)束語(yǔ)

綜上所講，對(duì)單頻網(wǎng)的工作原理進(jìn)行了分析，能夠根據(jù)測(cè)試的結(jié)果對(duì)單頻網(wǎng)的性能進(jìn)行優(yōu)化，解決覆蓋盲區(qū)或者覆蓋不到位的現(xiàn)象，對(duì)重疊信號(hào)、天線、角度、發(fā)射功率進(jìn)行優(yōu)化，現(xiàn)如今社會(huì)，單頻網(wǎng)技術(shù)在地面廣播的廣泛應(yīng)用，極大地解決了地面數(shù)字電視廣播傳統(tǒng)的技術(shù)難題，大大提高了對(duì)頻率資源的充分利用，確保接收機(jī)和發(fā)射機(jī)在信號(hào)傳輸和信號(hào)接收上能夠更加的穩(wěn)定，使用單頻網(wǎng)技術(shù)或者增加補(bǔ)點(diǎn)器技術(shù)減少覆蓋盲區(qū)，大范圍的傳輸覆蓋盲區(qū)可以使用增加基站的方法，采用補(bǔ)點(diǎn)器能夠擴(kuò)大覆蓋范圍，保證傳輸覆蓋區(qū)域的可靠性。

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