利用單頻網(wǎng)技術(shù)建設(shè)牡丹江移動(dòng)數(shù)字電視

摘要：移動(dòng)數(shù)字系統(tǒng)擴(kuò)大覆蓋范圍的途徑目前主要有三種：差轉(zhuǎn)、同頻轉(zhuǎn)發(fā)和單頻組網(wǎng)等。本項(xiàng)目通過(guò)廣電行業(yè)優(yōu)良豐富的信源資源，利用單頻網(wǎng)技術(shù)組建牡丹江高效、穩(wěn)定的移動(dòng)數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)晤l網(wǎng)；移動(dòng)數(shù)字電視；廣電網(wǎng)絡(luò)

前言

牡丹江市位于黑龍江省東南部，總面積40435平方千米，人口280萬(wàn)，屬于多山盆地地形。2010年牡丹江市有線數(shù)字電視整體轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，移動(dòng)數(shù)字電視將成為其有力的補(bǔ)充。當(dāng)全國(guó)各地有線數(shù)字電視的建設(shè)正如火如荼的時(shí)候，當(dāng)我們?yōu)樵黾佑芯€數(shù)字電視的各種增值業(yè)務(wù)苦苦追尋的時(shí)候，當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)視頻和IPTV等各種形式的競(jìng)爭(zhēng)正對(duì)廣電市場(chǎng)一步步蠶食的時(shí)候，移動(dòng)數(shù)字電視正以它在各個(gè)方面特有的優(yōu)勢(shì)走進(jìn)了人們的生活。使廣電業(yè)取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)凸現(xiàn)

我市的出租車和公交車總數(shù)達(dá)到幾千輛，再加上私家車總數(shù)量更是不計(jì)其數(shù)。再有，在有線電視網(wǎng)絡(luò)不易覆蓋的地方，都能滿足人們收看電視的需求。除此之外，移動(dòng)數(shù)字電視的實(shí)施將會(huì)增強(qiáng)牡丹江市的城市現(xiàn)代化氣息，進(jìn)一步提升城市的檔次。

2 技術(shù)方案

2.1 設(shè)計(jì)的總體要求

（1）系統(tǒng)有效碼率10Mbps；（2）所有站點(diǎn)無(wú)人值守工作，遠(yuǎn)程監(jiān)控；（3）保證市區(qū)達(dá)到95%的覆蓋；（4）具有良好的可升級(jí)性；（5）系統(tǒng)可靠性：電路傳輸可靠性按99.9％設(shè)計(jì)；（6）工作頻段：電路頻率選用微波6GHz的6460-6880MHz頻段；（7）波道配置：遵循信息產(chǎn)業(yè)部《1-30GHz數(shù)字微波接力系統(tǒng)容量系列及射頻波道配置方案》；（8）傳輸容量：主通道：1×155Mbit/s，路旁業(yè)務(wù)：2×2Mbit/s。調(diào)制方式為64QAM。解調(diào)方式為相干解調(diào)。中頻頻率70MHz。發(fā)信機(jī)輸出功率：標(biāo)準(zhǔn)功率≥29dBm，高功放≥32dBm。收信機(jī)噪聲系數(shù)≤1.5dB。接收機(jī)門(mén)限電平≤-76.1dBm，BER≤10E-03≤-74.6dBm，BER≤10E-06。

2.2 技術(shù)應(yīng)用

在技術(shù)上，移動(dòng)數(shù)字電視系統(tǒng)大體可以分為信源和信道兩部分。信源編碼部分包括信源（音頻/視頻）編碼器和復(fù)用器。信源編碼對(duì)視頻/音頻信號(hào)進(jìn)行壓縮編碼，在一定壓縮率的前提下得到最高的解碼圖像質(zhì)量；信源部分算法主要依照MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)（或MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)）（多聲道音頻編解碼還可依照杜比AC-3算法實(shí)現(xiàn)），視頻編碼器的性能對(duì)整個(gè)DTV系統(tǒng)的圖像性能有決定性影響。復(fù)用器保證系統(tǒng)業(yè)務(wù)的靈活性和可擴(kuò)展性，完成各種數(shù)字碼流的組合、調(diào)整以及提供與地面發(fā)射相適配的接口。

信道傳輸部分包括信道編碼與調(diào)制、發(fā)射機(jī)、傳輸媒質(zhì)、接收機(jī)和信道解調(diào)與解碼。根據(jù)媒質(zhì)的不同在信道傳輸部分中將會(huì)采取不同的信道編碼和調(diào)制方式。由于地面廣播信道的條件十分不理想，各種干擾和雜波使信號(hào)的差錯(cuò)率增加、業(yè)務(wù)質(zhì)量下降，為了更有效地克服惡劣的環(huán)境，同時(shí)還支持移動(dòng)接收，地面廣播信道所采用的技術(shù)相對(duì)復(fù)雜。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的解決

2.3.1 網(wǎng)絡(luò)覆蓋

移動(dòng)數(shù)字系統(tǒng)擴(kuò)大覆蓋范圍的途徑目前主要有三種：差轉(zhuǎn)(Distribute Translator)，同頻轉(zhuǎn)發(fā)(On Channel Repeater，OCR)和單頻組網(wǎng)(Single Frequency Network，SFN)。在一定的地理區(qū)域內(nèi)若干部發(fā)射機(jī)同時(shí)在同一個(gè)頻段上發(fā)射同樣的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)該區(qū)域的可靠覆蓋。由于接收機(jī)可以接收來(lái)自不同發(fā)射機(jī)的信號(hào)，多點(diǎn)發(fā)射的單頻網(wǎng)將在覆蓋區(qū)產(chǎn)生強(qiáng)多徑效應(yīng)。這對(duì)模擬電視系統(tǒng)就會(huì)導(dǎo)致重影問(wèn)題，因此只能采用極其消耗頻譜資源且頻譜規(guī)劃復(fù)雜的多頻網(wǎng)組網(wǎng)方式(MFN)，對(duì)信號(hào)在頻率上隔離，避免覆蓋區(qū)重疊對(duì)于數(shù)字電視系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于它具有強(qiáng)大的抗干擾能力和數(shù)字處理能力，單頻網(wǎng)卻是非常有利的擴(kuò)大覆蓋的方式。它允許覆蓋區(qū)的重疊，將大大改善原有覆蓋邊緣的峭壁效應(yīng)，提高覆蓋質(zhì)量，擴(kuò)大覆蓋范圍。

單頻網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)計(jì)：數(shù)字電視單頻網(wǎng)由多臺(tái)數(shù)字發(fā)射機(jī)組成，采用網(wǎng)狀分布的發(fā)射臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)大范圍覆蓋。由于所有發(fā)射機(jī)采用同一頻率發(fā)射，所以要求三個(gè)精確同步：頻率同步、時(shí)間同步、碼元同步。

為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)同步，單頻網(wǎng)系統(tǒng)增加了SFN適配器、GPS時(shí)鐘等關(guān)鍵設(shè)備，其框圖如下：

單頻網(wǎng)系統(tǒng)圖

HDTV、SDTV信號(hào)源或普通的AV信號(hào)經(jīng)編碼器的MPEG-2的壓縮編碼器處理，成為符合DVB標(biāo)準(zhǔn)的TS流，經(jīng)DVB復(fù)用器接成高速TS流，送給SFN適配器進(jìn)行信道的編碼，即進(jìn)行COFDM調(diào)制，輸出中頻信號(hào)，再經(jīng)過(guò)高線性的上變頻器和功放送給天線發(fā)射出去，在接收端，由接收天線接收來(lái)的信號(hào)送給DVB-T接收機(jī)，在DVB-T接收機(jī)里進(jìn)行信號(hào)的COFDM解調(diào)，解復(fù)用，MPEG-2解碼，DA轉(zhuǎn)換后輸出普通模擬電視機(jī)能接收的AV信號(hào)。

2.3.2 信號(hào)接收

（1）固定天線接收。固定天線是指定安裝于距離地面10m的、屋頂上面的、具有方向性和增益的天線。這里我們可以假設(shè)天線電波的傳輸是在近似優(yōu)化的條件下進(jìn)行的，計(jì)算條件是接收條件高度為10m。此類天線主要應(yīng)用于有線傳輸網(wǎng)絡(luò)不易覆蓋的地區(qū)。

（2）便攜式天線接收。便攜式天線又可以分成2類：

便攜式A類：指距離地面高度1.5m的室外嵌入式或外接式天線，也稱室內(nèi)便攜式。用于有線數(shù)字電視無(wú)法覆蓋的偏遠(yuǎn)地域，天線的增益可以達(dá)到10~12dB。

便攜式B類：指距離地面高度1.5m的室內(nèi)嵌入式或外接式天線，也稱室外便攜式。便攜式天線的種類非常多，條件復(fù)雜，可以是室內(nèi)或室外，可以是固定或移動(dòng)，還要考慮室內(nèi)接收是否面向發(fā)射方向、在市內(nèi)的不同位置以及大樓的屏蔽效應(yīng)等。當(dāng)有移動(dòng)接收時(shí)，應(yīng)該額外考慮增加平均損耗。此類天線主要應(yīng)用于出租車和公交系統(tǒng)等移動(dòng)接收。天線的增益幾乎為零，最差的情況嵌入天線可能會(huì)達(dá)到-20dB的增益。

（3）DVB-T傳輸環(huán)境中的各種干擾源。地面移動(dòng)數(shù)字電視的傳輸環(huán)境是非常惡劣的，有城市內(nèi)建筑物的多反射干擾、城市電磁波干擾，還有多普樂(lè)頻偏的干擾，而接收機(jī)的天線增益又非常低。因此，抑制干擾對(duì)接收的影響是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

（4）覆蓋盲區(qū)的解決。覆蓋盲區(qū)主要包括高樓的陰影區(qū)、地下停車場(chǎng)、邊遠(yuǎn)的郊區(qū)、隧道等。數(shù)字電視轉(zhuǎn)發(fā)器，也稱直放站或縫隙填充器。

3 結(jié)束語(yǔ)

利用單頻網(wǎng)技術(shù)組建牡丹江移動(dòng)數(shù)字電視項(xiàng)目，建成后極大地豐富了人們的信息獲取途徑，改變了一直以來(lái)人們的收視習(xí)慣，有效地?cái)U(kuò)大了數(shù)字電視信號(hào)覆蓋范圍，解決了電視信號(hào)覆蓋盲區(qū)的問(wèn)題。隨著業(yè)務(wù)的不斷豐富，除了傳輸數(shù)字電視節(jié)目外，還可增加政務(wù)信息、路況播報(bào)等業(yè)務(wù)，更好地為人們生活和出行服務(wù)。