廣西廣播電視技術(shù)中心桂林分中心 蔣宗鑫

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關(guān)于地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)單頻網(wǎng)技術(shù)的探討

廣西廣播電視技術(shù)中心桂林分中心 蔣宗鑫

【摘要】隨著地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)建設(shè)步伐的加快，對(duì)系統(tǒng)綜合性能也提出更高的要求。然而傳統(tǒng)模擬電視采用的方式主要以多頻網(wǎng)為主，無(wú)論從網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量或頻譜利用率等角度，優(yōu)勢(shì)都不明顯，要求地面數(shù)字電視系統(tǒng)建設(shè)中將單頻網(wǎng)技術(shù)引入其中。但如何保證單頻網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，成為當(dāng)前困擾地面數(shù)字電視建設(shè)需考慮的重要內(nèi)容。本文主要對(duì)單頻網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)概述、單頻網(wǎng)構(gòu)建的具體思路以及優(yōu)化單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)的建議進(jìn)行探析。

【關(guān)鍵詞】單頻網(wǎng)技術(shù)；地面數(shù)字電視；優(yōu)化

1 前言

地面數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)開(kāi)展的背景下，數(shù)字電視廣播逐漸取代原有模擬電視廣播。這種數(shù)字電視廣播在建設(shè)中強(qiáng)調(diào)解決頻率資源緊張問(wèn)題，而模擬電視廣播下的多頻網(wǎng)很難滿(mǎn)足這一要求，此時(shí)單頻網(wǎng)的覆蓋范圍廣、頻率資源節(jié)約等優(yōu)勢(shì)成為數(shù)字電視廣播青睞的重要內(nèi)容。因此，本文對(duì)單頻網(wǎng)技術(shù)在地面數(shù)字電視中的應(yīng)用研究，具有十分重要的意義。

2 單頻網(wǎng)技術(shù)相關(guān)概述

關(guān)于數(shù)字電視廣播系統(tǒng)，其本身融入數(shù)字處理技術(shù)，可使無(wú)線(xiàn)信道多徑干擾被有效抵抗，以往模擬電視信號(hào)重影問(wèn)題可得以解決，信號(hào)接收質(zhì)量較高。但為使源信號(hào)無(wú)失真恢復(fù)，要求對(duì)信號(hào)延時(shí)進(jìn)行控制。這種情況下便需將單頻網(wǎng)引入其中，其可在相應(yīng)的時(shí)刻按照同一頻率進(jìn)行節(jié)目的發(fā)射，確保覆蓋特定的服務(wù)區(qū)。從單頻網(wǎng)優(yōu)勢(shì)特征看，主要表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量、頻譜利用率都較高。以網(wǎng)絡(luò)覆蓋為例，模擬電視廣播在信號(hào)覆蓋上側(cè)重于以單點(diǎn)大功率發(fā)射形式為主，這樣對(duì)于覆蓋后的區(qū)域，很難保證均勻分布信號(hào)能量，覆蓋區(qū)與發(fā)射點(diǎn)距離越短，信號(hào)接收質(zhì)量便越高。而將單頻網(wǎng)系統(tǒng)引入，其可合理設(shè)置發(fā)射點(diǎn)，信號(hào)以均勻的形式分布，覆蓋區(qū)域中的信號(hào)接收質(zhì)量都可得到保障。通常若邊緣場(chǎng)強(qiáng)在覆蓋區(qū)域內(nèi)相同，此時(shí)相比單發(fā)射點(diǎn)發(fā)射功率，發(fā)射機(jī)輸出總功率將會(huì)低處很多。另外，在頻譜利用率方面，單頻網(wǎng)應(yīng)用下可使頻率資源緊缺問(wèn)題得以解決，資源復(fù)用率極高，一般模擬電視進(jìn)行節(jié)目傳輸中，有極多頻道資源被占用，但單頻網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用下，僅需一個(gè)頻道便可完成節(jié)目傳輸。由此可見(jiàn)，單頻網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用下優(yōu)勢(shì)極為明顯，特別對(duì)于城市環(huán)境中因建筑物阻擋而產(chǎn)生的信號(hào)盲區(qū)問(wèn)題，都可依托于單頻網(wǎng)解決。但需注意的是，單頻網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用下本身具有較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，需投入較多建設(shè)與維護(hù)成本，因此做好單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)建與優(yōu)化極為重要[1]。

3 單頻網(wǎng)構(gòu)建的具體思路研究

3.1 單頻網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式

單頻網(wǎng)在地面數(shù)字電視應(yīng)用中包含較多不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式，假若以信號(hào)產(chǎn)生方式為依據(jù)，單頻網(wǎng)在結(jié)構(gòu)上主要以集中、分散兩種為主。以其中信號(hào)集中產(chǎn)生為例，通常為使發(fā)射點(diǎn)信號(hào)保持同步，需在構(gòu)建單頻網(wǎng)時(shí)合理選擇主站信號(hào)，通常要求引入同一調(diào)制器，將其產(chǎn)生的射頻信號(hào)利用無(wú)線(xiàn)方式向不同發(fā)射站點(diǎn)傳輸。實(shí)際應(yīng)用這種集中產(chǎn)生信號(hào)方式可發(fā)現(xiàn)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單，單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)即使在信號(hào)不完全同步下也可得以實(shí)現(xiàn)。但需注意這種類(lèi)型結(jié)構(gòu)，僅有射頻信號(hào)來(lái)源于主站，質(zhì)量才相對(duì)較高。當(dāng)信號(hào)出現(xiàn)中繼后，便有有一定的劣化表現(xiàn)，所以信號(hào)中繼次數(shù)限制極為重要。若需對(duì)發(fā)射信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行控制，要求從站轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備具有較高的性能。所以在單頻網(wǎng)構(gòu)建中，應(yīng)盡可能避免以集中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)類(lèi)型為主。

另外，對(duì)分散產(chǎn)生結(jié)構(gòu)，其是當(dāng)前常見(jiàn)的組網(wǎng)方式之一。在該結(jié)構(gòu)應(yīng)用下，需由單頻網(wǎng)適配器接收復(fù)用器TS碼流，在此基礎(chǔ)上做好適配，使SIP插入功能、碼率適配等得以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)適配完成后，TS流通會(huì)將秒幀初始化包融入其中，在此基礎(chǔ)上利用節(jié)目分配網(wǎng)絡(luò)，使TS流通向各發(fā)射臺(tái)傳送，當(dāng)碼流被調(diào)制器處理后，便會(huì)以射頻信號(hào)的形式呈現(xiàn)出來(lái)，此時(shí)便可完成發(fā)射過(guò)程。需注意在構(gòu)建單頻網(wǎng)過(guò)程中，為使各發(fā)射點(diǎn)信號(hào)保持同步，還需借助GPS實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，單頻網(wǎng)構(gòu)建時(shí)，還需考慮到分配網(wǎng)絡(luò)能夠滿(mǎn)足透明傳輸要求，這樣可使TS碼流在各發(fā)射點(diǎn)都相同。實(shí)際進(jìn)行節(jié)目傳輸中，常用的分配網(wǎng)絡(luò)在類(lèi)型上主要表現(xiàn)為微波網(wǎng)絡(luò)、光纖網(wǎng)絡(luò)兩方面，一般微波網(wǎng)絡(luò)可細(xì)化為SDH數(shù)字微波、DS3數(shù)字微波，而光纖網(wǎng)絡(luò)以共享、獨(dú)占兩種光纖形式為主。無(wú)論選用哪種分配網(wǎng)絡(luò)，都要求保證適配設(shè)備相配套，如SDH-DS3適配器、數(shù)字光端機(jī)等。除此之外，實(shí)際建設(shè)中對(duì)于節(jié)目分配網(wǎng)絡(luò)的選擇應(yīng)注重對(duì)運(yùn)維成本、建設(shè)成本進(jìn)行考慮[2]。

3.2 設(shè)臺(tái)距離參數(shù)控制

整個(gè)單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能、建設(shè)成本、發(fā)射站點(diǎn)選取等起到?jīng)Q定性作用的多以設(shè)臺(tái)距離為主，所以做好設(shè)臺(tái)距離參數(shù)控制極為重要。實(shí)際控制設(shè)臺(tái)距離參數(shù)時(shí)，需以抗回波干擾性能為依據(jù)。一般回波延時(shí)較長(zhǎng)的情況下，可設(shè)置較大的設(shè)臺(tái)距離，但應(yīng)確保該距離下成功接受率較高。根據(jù)以往學(xué)者研究測(cè)試，抗0dB回波干延時(shí)，其在任何工作模式下都可接近幀結(jié)構(gòu)幀頭長(zhǎng)度。尤其當(dāng)前有較多新的接收端算法被引入到系統(tǒng)中，加上接收、發(fā)射天線(xiàn)的合理設(shè)計(jì)，將會(huì)較多大于幀頭長(zhǎng)度的

信號(hào)被可靠接收，相應(yīng)的單頻網(wǎng)設(shè)臺(tái)距離將逐漸擴(kuò)大[3]。

4 優(yōu)化單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)的相關(guān)建議

盡管單頻網(wǎng)在優(yōu)勢(shì)上較為突出，但做好規(guī)劃與設(shè)計(jì)工作基礎(chǔ)上，也要求適時(shí)調(diào)整與優(yōu)化單頻網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。具體優(yōu)化與調(diào)整中，主要需考慮兩方面內(nèi)容，即：第一，單頻網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用中要求單發(fā)射點(diǎn)覆蓋性能、單獨(dú)覆蓋性能等保持相同，這樣在調(diào)整網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中便需從信號(hào)重疊覆蓋區(qū)著手。通常要求在發(fā)射點(diǎn)信號(hào)上控制為兩個(gè)以上，進(jìn)行同時(shí)覆蓋。第二，單頻網(wǎng)本身在抗多徑干擾性能上具有一定的優(yōu)勢(shì)，但在無(wú)線(xiàn)信道體現(xiàn)出強(qiáng)多徑、長(zhǎng)延時(shí)情況下，載噪比門(mén)限在接收系統(tǒng)中很可能發(fā)生較大變化，需保證輸入的接收功率較高。因此，實(shí)際調(diào)整單頻網(wǎng)過(guò)程中，要求對(duì)長(zhǎng)延時(shí)進(jìn)行減少，并將強(qiáng)多徑信道區(qū)域進(jìn)行控制。

本文在研究中主要以某地區(qū)數(shù)字電視技術(shù)試驗(yàn)作為研究對(duì)象，研究過(guò)程中主要對(duì)優(yōu)化與調(diào)整后的數(shù)字電視系統(tǒng)進(jìn)行分析。優(yōu)化過(guò)程中主要對(duì)單頻網(wǎng)重疊覆蓋區(qū)進(jìn)行確定，在此基礎(chǔ)上對(duì)的不同臺(tái)站接收?qǐng)鰪?qiáng)進(jìn)行測(cè)試，這樣可在信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算的基礎(chǔ)上重疊覆蓋區(qū)進(jìn)行確定。通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，假定調(diào)整優(yōu)化前測(cè)試點(diǎn)為發(fā)射點(diǎn)1，調(diào)整后為發(fā)射點(diǎn)2，該測(cè)試點(diǎn)以11.8dBm作為信號(hào)裕量、8.2dB作為載噪比門(mén)限。在單頻網(wǎng)條件下，發(fā)射點(diǎn)1信號(hào)向重疊覆蓋區(qū)發(fā)送時(shí)，要比發(fā)射點(diǎn)2到達(dá)時(shí)間多出20us，且發(fā)射點(diǎn)2在多徑干擾方面也減弱許多?？沙浞终f(shuō)明，調(diào)整與優(yōu)化后的單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)更易實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。但由于調(diào)整單頻網(wǎng)過(guò)程中往往會(huì)使覆蓋區(qū)域其他信號(hào)接收較好的部位受到影響，所以在優(yōu)化調(diào)整中建議選用多種形式，確保單頻網(wǎng)總體性能得以提高[4]。

5 結(jié)論

單頻網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用是提升地面數(shù)字電視綜合性能的重要途徑。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)正視單頻網(wǎng)技術(shù)的基本內(nèi)涵，明確單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)的主要形式，做好設(shè)臺(tái)距離的控制，在此基礎(chǔ)上根據(jù)單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，采取優(yōu)化與控制措施，這樣才可達(dá)到單頻網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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[2]白楊,馮景鋒,黎陽(yáng).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)[J]. 廣播與電視技術(shù),2011,12:107-109.

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[4]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,2015,05:5-8.

蔣宗鑫（1986—），男，廣西桂林人，大學(xué)本科，助理工程師，研究方向：地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)，無(wú)線(xiàn)廣播電視發(fā)射系統(tǒng)，廣播電視機(jī)房遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

作者簡(jiǎn)介：