关于地面数字电视标准单频网技术的探讨

广西广播电视技术中心桂林分中心 蒋宗鑫



关于地面数字电视标准单频网技术的探讨

广西广播电视技术中心桂林分中心 蒋宗鑫

【摘要】随着地面数字电视广播系统建设步伐的加快，对系统综合性能也提出更高的要求。然而传统模拟电视采用的方式主要以多频网为主，无论从网络覆盖质量或频谱利用率等角度，优势都不明显，要求地面数字电视系统建设中将单频网技术引入其中。但如何保证单频网技术的应用实现，成为当前困扰地面数字电视建设需考虑的重要内容。本文主要对单频网技术的相关概述、单频网构建的具体思路以及优化单频网结构的建议进行探析。

【关键词】单频网技术；地面数字电视；优化

1 前言

地面数字电视广播业务开展的背景下，数字电视广播逐渐取代原有模拟电视广播。这种数字电视广播在建设中强调解决频率资源紧张问题，而模拟电视广播下的多频网很难满足这一要求，此时单频网的覆盖范围广、频率资源节约等优势成为数字电视广播青睐的重要内容。因此，本文对单频网技术在地面数字电视中的应用研究，具有十分重要的意义。

2 单频网技术相关概述

关于数字电视广播系统，其本身融入数字处理技术，可使无线信道多径干扰被有效抵抗，以往模拟电视信号重影问题可得以解决，信号接收质量较高。但为使源信号无失真恢复，要求对信号延时进行控制。这种情况下便需将单频网引入其中，其可在相应的时刻按照同一频率进行节目的发射，确保覆盖特定的服务区。从单频网优势特征看，主要表现为网络覆盖质量、频谱利用率都较高。以网络覆盖为例，模拟电视广播在信号覆盖上侧重于以单点大功率发射形式为主，这样对于覆盖后的区域，很难保证均匀分布信号能量，覆盖区与发射点距离越短，信号接收质量便越高。而将单频网系统引入，其可合理设置发射点，信号以均匀的形式分布，覆盖区域中的信号接收质量都可得到保障。通常若边缘场强在覆盖区域内相同，此时相比单发射点发射功率，发射机输出总功率将会低处很多。另外，在频谱利用率方面，单频网应用下可使频率资源紧缺问题得以解决，资源复用率极高，一般模拟电视进行节目传输中，有极多频道资源被占用，但单频网技术应用下，仅需一个频道便可完成节目传输。由此可见，单频网技术应用下优势极为明显，特别对于城市环境中因建筑物阻挡而产生的信号盲区问题，都可依托于单频网解决。但需注意的是，单频网技术应用下本身具有较为复杂的网络结构，需投入较多建设与维护成本，因此做好单频网结构构建与优化极为重要[1]。

3 单频网构建的具体思路研究

3.1 单频网网络结构形式

单频网在地面数字电视应用中包含较多不同的网络结构形式，假若以信号产生方式为依据，单频网在结构上主要以集中、分散两种为主。以其中信号集中产生为例，通常为使发射点信号保持同步，需在构建单频网时合理选择主站信号，通常要求引入同一调制器，将其产生的射频信号利用无线方式向不同发射站点传输。实际应用这种集中产生信号方式可发现，整个网络结构极为简单，单频网结构即使在信号不完全同步下也可得以实现。但需注意这种类型结构，仅有射频信号来源于主站，质量才相对较高。当信号出现中继后，便有有一定的劣化表现，所以信号中继次数限制极为重要。若需对发射信号质量进行控制，要求从站转发设备具有较高的性能。所以在单频网构建中，应尽可能避免以集中产生结构类型为主。

另外，对分散产生结构，其是当前常见的组网方式之一。在该结构应用下，需由单频网适配器接收复用器TS码流，在此基础上做好适配，使SIP插入功能、码率适配等得以实现。当适配完成后，TS流通会将秒帧初始化包融入其中，在此基础上利用节目分配网络，使TS流通向各发射台传送，当码流被调制器处理后，便会以射频信号的形式呈现出来，此时便可完成发射过程。需注意在构建单频网过程中，为使各发射点信号保持同步，还需借助GPS实现。同时，单频网构建时，还需考虑到分配网络能够满足透明传输要求，这样可使TS码流在各发射点都相同。实际进行节目传输中，常用的分配网络在类型上主要表现为微波网络、光纤网络两方面，一般微波网络可细化为SDH数字微波、DS3数字微波，而光纤网络以共享、独占两种光纤形式为主。无论选用哪种分配网络，都要求保证适配设备相配套，如SDH-DS3适配器、数字光端机等。除此之外，实际建设中对于节目分配网络的选择应注重对运维成本、建设成本进行考虑[2]。

3.2 设台距离参数控制

整个单频网结构中，对网络性能、建设成本、发射站点选取等起到决定性作用的多以设台距离为主，所以做好设台距离参数控制极为重要。实际控制设台距离参数时，需以抗回波干扰性能为依据。一般回波延时较长的情况下，可设置较大的设台距离，但应确保该距离下成功接受率较高。根据以往学者研究测试，抗0dB回波干延时，其在任何工作模式下都可接近帧结构帧头长度。尤其当前有较多新的接收端算法被引入到系统中，加上接收、发射天线的合理设计，将会较多大于帧头长度的

信号被可靠接收，相应的单频网设台距离将逐渐扩大[3]。

4 优化单频网结构的相关建议

尽管单频网在优势上较为突出，但做好规划与设计工作基础上，也要求适时调整与优化单频网网络结构。具体优化与调整中，主要需考虑两方面内容，即：第一，单频网技术应用中要求单发射点覆盖性能、单独覆盖性能等保持相同，这样在调整网络过程中便需从信号重叠覆盖区着手。通常要求在发射点信号上控制为两个以上，进行同时覆盖。第二，单频网本身在抗多径干扰性能上具有一定的优势，但在无线信道体现出强多径、长延时情况下，载噪比门限在接收系统中很可能发生较大变化，需保证输入的接收功率较高。因此，实际调整单频网过程中，要求对长延时进行减少，并将强多径信道区域进行控制。

本文在研究中主要以某地区数字电视技术试验作为研究对象，研究过程中主要对优化与调整后的数字电视系统进行分析。优化过程中主要对单频网重叠覆盖区进行确定，在此基础上对的不同台站接收场强进行测试，这样可在信号场强计算的基础上重叠覆盖区进行确定。通过测试发现，假定调整优化前测试点为发射点1，调整后为发射点2，该测试点以11.8dBm作为信号裕量、8.2dB作为载噪比门限。在单频网条件下，发射点1信号向重叠覆盖区发送时，要比发射点2到达时间多出20us，且发射点2在多径干扰方面也减弱许多。可充分说明，调整与优化后的单频网结构更易实现信号的传输。但由于调整单频网过程中往往会使覆盖区域其他信号接收较好的部位受到影响，所以在优化调整中建议选用多种形式，确保单频网总体性能得以提高[4]。

5 结论

单频网技术的应用是提升地面数字电视综合性能的重要途径。实际应用中，应正视单频网技术的基本内涵，明确单频网结构的主要形式，做好设台距离的控制，在此基础上根据单频网结构设计原则，采取优化与控制措施，这样才可达到单频网技术应用的目标。

参考文献

[1]邓国华.国标地面数字电视广播单频网技术的研究与应用[D].南昌大学,2012.

[2]白杨,冯景锋,黎阳.地面数字电视广播单频网组网调制器实现关键技术[J]. 广播与电视技术,2011,12:107-109.

[3]杨延冬,呼和,黄艳萍,吕倩.地面数字电视广播单频网(SFN)组网关键技术与测试方法[J].中国有线电视,2014,S1:374-377.

[4]王建生.地面数字电视广播单频网组网技术及实践[J].数字通信世界,2015,05:5-8.

蒋宗鑫（1986—），男，广西桂林人，大学本科，助理工程师，研究方向：地面数字电视发射系统，无线广播电视发射系统，广播电视机房远程监控系统。

作者简介：