淺談地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)要點(diǎn)

劉灼亮

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淺談地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)要點(diǎn)

劉灼亮

廣州市花都區(qū)廣播電視臺(tái)花山站，廣東 廣州 510880

主要結(jié)合單頻網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)的基本原理，詳細(xì)分析了不同的單頻組網(wǎng)方式：需要 GPS 的單頻網(wǎng)組網(wǎng)、不需要每點(diǎn)都配置 GPS 的單頻網(wǎng)組網(wǎng)以及傳輸流中的時(shí)間信息包（SIP），并對(duì)地面數(shù)字單頻網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用優(yōu)化進(jìn)行了相應(yīng)的分析。

地面數(shù)字電視；單頻；組網(wǎng)方式

引言

近年來，為促進(jìn)電視廣播質(zhì)量的提高以及民族文化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國(guó)正大力推進(jìn)由地面模擬電視向地面數(shù)字電視的重大改革[1]。目前，就地面數(shù)字電視廣播的組網(wǎng)方式而言，主要有三種：?jiǎn)晤l組網(wǎng)、雙頻組網(wǎng)以及多頻組網(wǎng)。其中，由于頻率資源的日益匱乏，加之從節(jié)約頻率資源和成本上考慮，使得單頻網(wǎng)技術(shù)被廣泛運(yùn)用到數(shù)字電視廣播中。同時(shí)，當(dāng)對(duì)單頻網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化之后，可有效較小信號(hào)的輻射、降低電磁污染程度、增強(qiáng)信號(hào)均勻度。因此，利用單頻網(wǎng)進(jìn)行地面數(shù)字電視的建設(shè)將是大勢(shì)所趨。

1 單頻網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)的基本原理

單頻網(wǎng)主要由同步前端、節(jié)目分配傳輸網(wǎng)、數(shù)字同步發(fā)射機(jī)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)組成[2]。首先，通過編碼復(fù)用技術(shù)，將節(jié)目信號(hào)轉(zhuǎn)換成最初始的TS流。其次，將信號(hào)流傳送到適配器進(jìn)行適配，形成含有秒幀的TS碼流。接著利用各類傳輸分配網(wǎng)格，將TS信號(hào)流傳送到各發(fā)射機(jī)房里的發(fā)射機(jī)適配器；最后，經(jīng)由發(fā)射機(jī)適配器以及調(diào)制激勵(lì)器進(jìn)行信號(hào)的同步處理和發(fā)射。如圖1所示。

圖1 適配器與激勵(lì)器同步時(shí)序示意圖

特別的，單頻網(wǎng)組網(wǎng)要求所有的發(fā)射機(jī)必須在相同的頻率條件下工作，時(shí)間同步，發(fā)射內(nèi)容相同，即同頻率、同時(shí)間、同內(nèi)容。

2 單頻網(wǎng)組網(wǎng)的方式

2.1 需要 GPS 的單頻網(wǎng)組網(wǎng)

需要GPS的單頻組網(wǎng)，主要是將時(shí)間信息包和組幀的空包與TS信號(hào)流整合在一起，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)。由于模式的不同，必須將各時(shí)刻傳輸?shù)腗PEG包進(jìn)行組合，然后在相同的時(shí)間點(diǎn)插入到N個(gè)攜帶時(shí)間信息的SIP包里。

其中，不同調(diào)制器主要是通過GPS的秒脈沖以及10MHz的時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)信號(hào)時(shí)間的同步[3]。而調(diào)制器在接收到TS流后，根據(jù)SIP包所攜帶的時(shí)間信息和系統(tǒng)信息，將MPEG包放置到對(duì)應(yīng)位置，從而實(shí)現(xiàn)比特同步。

2.2 不需要每點(diǎn)都配置 GPS 的單頻網(wǎng)組網(wǎng)

不需要每點(diǎn)都配置 GPS 的單頻網(wǎng)組網(wǎng)系統(tǒng)與需要 GPS 的單頻網(wǎng)組網(wǎng)系統(tǒng)相比[4]，原理相同，區(qū)別在于前者無需每個(gè)站點(diǎn)都配備GPS，而且主要通過分配網(wǎng)絡(luò)傳送，實(shí)現(xiàn)時(shí)間和頻率的同步。

根據(jù)準(zhǔn)GB 20600—2006《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》提供的單頻網(wǎng)方案，時(shí)鐘同步主要參考1PPS、10MHz時(shí)鐘。在發(fā)射點(diǎn)接收到信號(hào)數(shù)據(jù)后，經(jīng)過延時(shí)調(diào)整以及信號(hào)調(diào)制后即可發(fā)射。通過這類單頻網(wǎng)組網(wǎng)方式，可大大降低發(fā)射點(diǎn)的設(shè)備成本。

2.3 傳輸流中的時(shí)間信息包（SIP）

SIP包主要包含傳輸信號(hào)TPS的信息，如幀頭模式、SFN調(diào)制器同步標(biāo)志、信號(hào)調(diào)制方式以及分層方式等。在進(jìn)行單頻網(wǎng)的組建時(shí)[5]，傳輸適配器無需對(duì)SIP包進(jìn)行處理，而只對(duì)TS流進(jìn)行相應(yīng)的透明適配和傳輸。

3 地面數(shù)字單頻網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用優(yōu)化分析

前文已提到，單頻組網(wǎng)必須保證發(fā)射機(jī)同頻率、同時(shí)間、同比特，這也是地面數(shù)字單頻組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。頻率同步，在單頻網(wǎng)中，發(fā)射機(jī)載波必須處于相同的頻率。同時(shí)，載波間的距離決定著頻率的精度，為滿足相應(yīng)的精度要求，通常將全部的發(fā)射機(jī)頻率調(diào)整到同一參考時(shí)鐘，如GPS時(shí)鐘。

時(shí)間同步，通常是利用SFN適配器與GPS的協(xié)同工作完成。其中，精確的1PPS脈沖必須由GPS提供，然后，將TS碼流傳輸?shù)竭m配器中完成適配，并輸出含有SIP的TS流，最后由接收端解出SIP，完成時(shí)間的同步。比特同步，在相同時(shí)間進(jìn)行，進(jìn)行同一內(nèi)容的傳輸時(shí)，需要保證載波調(diào)制的一致性。因此，必須保證比特的一致。單頻組網(wǎng)時(shí)，由于單載波系統(tǒng)的調(diào)制方式的抗干擾能力比較差，通常是利用時(shí)域自適應(yīng)均衡技術(shù)來增強(qiáng)信道的抗干擾能力[6]。

在進(jìn)行地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)建設(shè)時(shí)，不僅需要完成基站的分布、發(fā)射功率大小選擇、發(fā)射和接受方式的確定，還需要進(jìn)行基站覆蓋重疊區(qū)（即相干區(qū)）的優(yōu)化調(diào)整。為了避免相干區(qū)信號(hào)之間的干擾，可從以下兩個(gè)方面入手：一是對(duì)天線進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和調(diào)整，調(diào)控好覆蓋區(qū)域；二是進(jìn)行獨(dú)立時(shí)延的調(diào)整。雖然激勵(lì)器可實(shí)現(xiàn)單頻網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步，但還需在此基礎(chǔ)上設(shè)置獨(dú)立時(shí)延調(diào)整，實(shí)現(xiàn)“二次同步”[7]。

4 結(jié)語

隨著數(shù)字化電視的快速發(fā)展，極大地促進(jìn)了地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和發(fā)展。反過來，相信伴隨著這張地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)絡(luò)不斷完善和拓展，也將會(huì)推動(dòng)整個(gè)地面數(shù)字電視廣播的運(yùn)營(yíng)和服務(wù)質(zhì)量上升到一個(gè)新的更高的水平。

[1]王建生.地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)及實(shí)踐[J].數(shù)字通信世界，2015（5）：78.

[2]姜文波，馮景鋒，劉駿，常江.中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程技術(shù)方案解讀[J].廣播與電視技術(shù)，2015（4）：53.

[3]黃浚.地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)組網(wǎng)調(diào)制器實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2013（24）：264.

[4]漆琦，白薇，何志明，等.地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)組網(wǎng)系統(tǒng)模式研究與分析[J].西部廣播電視，2015（10）：248.

[5]劉隆文，劉志.地面數(shù)字電視單頻組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐[J].廣播與電視技術(shù)，2011，38（10）：100-104.

[6]高立江.地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)組網(wǎng)調(diào)制器實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)驗(yàn)談[J].科研，2015（17）：178.

[7]劉志飛，潘長(zhǎng)勇，楊知行.復(fù)雜地形地貌下的單頻網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)[J].電視技術(shù)，2011，35（8）：39-44.

On terrestrial digital TV SFN Network Techniques

Liu Zhuoliang

Huadu District of Guangzhou City Huashan Radio and Television Stations，Guangdong Guangzhou 510880

This paper combined with the basic principles of the single frequency network networking technology，a detailed analysis of different single frequency networking：the need for GPS SFN network，eliminating the need to configure the GPS point SFN transmission and networking stream time information packet （SIP），and single-frequency terrestrial digital gateway key technology and application optimization for the corresponding analysis.

digital terrestrial television；single frequency；networking

TN949.197

A

1009-6434(2016)07-0155-02