關于地面數字電視標準單頻網技術的探討

廣西廣播電視技術中心桂林分中心 蔣宗鑫

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關于地面數字電視標準單頻網技術的探討

廣西廣播電視技術中心桂林分中心 蔣宗鑫

【摘要】隨著地面數字電視廣播系統建設步伐的加快，對系統綜合性能也提出更高的要求。然而傳統模擬電視采用的方式主要以多頻網為主，無論從網絡覆蓋質量或頻譜利用率等角度，優勢都不明顯，要求地面數字電視系統建設中將單頻網技術引入其中。但如何保證單頻網技術的應用實現，成為當前困擾地面數字電視建設需考慮的重要內容。本文主要對單頻網技術的相關概述、單頻網構建的具體思路以及優化單頻網結構的建議進行探析。

【關鍵詞】單頻網技術；地面數字電視；優化

1 前言

地面數字電視廣播業務開展的背景下，數字電視廣播逐漸取代原有模擬電視廣播。這種數字電視廣播在建設中強調解決頻率資源緊張問題，而模擬電視廣播下的多頻網很難滿足這一要求，此時單頻網的覆蓋范圍廣、頻率資源節約等優勢成為數字電視廣播青睞的重要內容。因此，本文對單頻網技術在地面數字電視中的應用研究，具有十分重要的意義。

2 單頻網技術相關概述

關于數字電視廣播系統，其本身融入數字處理技術，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，信號接收質量較高。但為使源信號無失真恢復，要求對信號延時進行控制。這種情況下便需將單頻網引入其中，其可在相應的時刻按照同一頻率進行節目的發射，確保覆蓋特定的服務區。從單頻網優勢特征看，主要表現為網絡覆蓋質量、頻譜利用率都較高。以網絡覆蓋為例，模擬電視廣播在信號覆蓋上側重于以單點大功率發射形式為主，這樣對于覆蓋后的區域，很難保證均勻分布信號能量，覆蓋區與發射點距離越短，信號接收質量便越高。而將單頻網系統引入，其可合理設置發射點，信號以均勻的形式分布，覆蓋區域中的信號接收質量都可得到保障。通常若邊緣場強在覆蓋區域內相同，此時相比單發射點發射功率，發射機輸出總功率將會低處很多。另外，在頻譜利用率方面，單頻網應用下可使頻率資源緊缺問題得以解決，資源復用率極高，一般模擬電視進行節目傳輸中，有極多頻道資源被占用，但單頻網技術應用下，僅需一個頻道便可完成節目傳輸。由此可見，單頻網技術應用下優勢極為明顯，特別對于城市環境中因建筑物阻擋而產生的信號盲區問題，都可依托于單頻網解決。但需注意的是，單頻網技術應用下本身具有較為復雜的網絡結構，需投入較多建設與維護成本，因此做好單頻網結構構建與優化極為重要[1]。

3 單頻網構建的具體思路研究

3.1 單頻網網絡結構形式

單頻網在地面數字電視應用中包含較多不同的網絡結構形式，假若以信號產生方式為依據，單頻網在結構上主要以集中、分散兩種為主。以其中信號集中產生為例，通常為使發射點信號保持同步，需在構建單頻網時合理選擇主站信號，通常要求引入同一調制器，將其產生的射頻信號利用無線方式向不同發射站點傳輸。實際應用這種集中產生信號方式可發現，整個網絡結構極為簡單，單頻網結構即使在信號不完全同步下也可得以實現。但需注意這種類型結構，僅有射頻信號來源于主站，質量才相對較高。當信號出現中繼后，便有有一定的劣化表現，所以信號中繼次數限制極為重要。若需對發射信號質量進行控制，要求從站轉發設備具有較高的性能。所以在單頻網構建中，應盡可能避免以集中產生結構類型為主。

另外，對分散產生結構，其是當前常見的組網方式之一。在該結構應用下，需由單頻網適配器接收復用器TS碼流，在此基礎上做好適配，使SIP插入功能、碼率適配等得以實現。當適配完成后，TS流通會將秒幀初始化包融入其中，在此基礎上利用節目分配網絡，使TS流通向各發射臺傳送，當碼流被調制器處理后，便會以射頻信號的形式呈現出來，此時便可完成發射過程。需注意在構建單頻網過程中，為使各發射點信號保持同步，還需借助GPS實現。同時，單頻網構建時，還需考慮到分配網絡能夠滿足透明傳輸要求，這樣可使TS碼流在各發射點都相同。實際進行節目傳輸中，常用的分配網絡在類型上主要表現為微波網絡、光纖網絡兩方面，一般微波網絡可細化為SDH數字微波、DS3數字微波，而光纖網絡以共享、獨占兩種光纖形式為主。無論選用哪種分配網絡，都要求保證適配設備相配套，如SDH-DS3適配器、數字光端機等。除此之外，實際建設中對于節目分配網絡的選擇應注重對運維成本、建設成本進行考慮[2]。

3.2 設臺距離參數控制

整個單頻網結構中，對網絡性能、建設成本、發射站點選取等起到決定性作用的多以設臺距離為主，所以做好設臺距離參數控制極為重要。實際控制設臺距離參數時，需以抗回波干擾性能為依據。一般回波延時較長的情況下，可設置較大的設臺距離，但應確保該距離下成功接受率較高。根據以往學者研究測試，抗0dB回波干延時，其在任何工作模式下都可接近幀結構幀頭長度。尤其當前有較多新的接收端算法被引入到系統中，加上接收、發射天線的合理設計，將會較多大于幀頭長度的

信號被可靠接收，相應的單頻網設臺距離將逐漸擴大[3]。

4 優化單頻網結構的相關建議

盡管單頻網在優勢上較為突出，但做好規劃與設計工作基礎上，也要求適時調整與優化單頻網網絡結構。具體優化與調整中，主要需考慮兩方面內容，即：第一，單頻網技術應用中要求單發射點覆蓋性能、單獨覆蓋性能等保持相同，這樣在調整網絡過程中便需從信號重疊覆蓋區著手。通常要求在發射點信號上控制為兩個以上，進行同時覆蓋。第二，單頻網本身在抗多徑干擾性能上具有一定的優勢，但在無線信道體現出強多徑、長延時情況下，載噪比門限在接收系統中很可能發生較大變化，需保證輸入的接收功率較高。因此，實際調整單頻網過程中，要求對長延時進行減少，并將強多徑信道區域進行控制。

本文在研究中主要以某地區數字電視技術試驗作為研究對象，研究過程中主要對優化與調整后的數字電視系統進行分析。優化過程中主要對單頻網重疊覆蓋區進行確定，在此基礎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上重疊覆蓋區進行確定。通過測試發現，假定調整優化前測試點為發射點1，調整后為發射點2，該測試點以11.8dBm作為信號裕量、8.2dB作為載噪比門限。在單頻網條件下，發射點1信號向重疊覆蓋區發送時，要比發射點2到達時間多出20us，且發射點2在多徑干擾方面也減弱許多。可充分說明，調整與優化后的單頻網結構更易實現信號的傳輸。但由于調整單頻網過程中往往會使覆蓋區域其他信號接收較好的部位受到影響，所以在優化調整中建議選用多種形式，確保單頻網總體性能得以提高[4]。

5 結論

單頻網技術的應用是提升地面數字電視綜合性能的重要途徑。實際應用中，應正視單頻網技術的基本內涵，明確單頻網結構的主要形式，做好設臺距離的控制，在此基礎上根據單頻網結構設計原則，采取優化與控制措施，這樣才可達到單頻網技術應用的目標。

參考文獻

[1]鄧國華.國標地面數字電視廣播單頻網技術的研究與應用[D].南昌大學,2012.

[2]白楊,馮景鋒,黎陽.地面數字電視廣播單頻網組網調制器實現關鍵技術[J]. 廣播與電視技術,2011,12:107-109.

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

[4]王建生.地面數字電視廣播單頻網組網技術及實踐[J].數字通信世界,2015,05:5-8.

蔣宗鑫（1986—），男，廣西桂林人，大學本科，助理工程師，研究方向：地面數字電視發射系統，無線廣播電視發射系統，廣播電視機房遠程監控系統。

作者簡介：