丘宗万
梅县区广播电视台 广东梅州 514000
摘 要：文章对地面数字电视传输标准的单频网系统构造进行了分析，并结合地面数字电视单频网的工作项目，详细阐述了其具体技术细节和应用，对相关技术要点提出了改进措施，以期通过有效的措施帮助相关工作人员解决组网过程中的技术难点，有一定的参考意义。
关键词：数字电视；广播；组网技术；传输覆盖
前言
国家颁布地面数字电视标准，其意义在于通过推进广播电视数字化促进广播影视大发展大繁荣，全面加强广播电视公共服务能力建设。为加快构建技术先进、传输快捷、覆盖广泛的广播电视传输覆盖新体系，必须对地面电视广播无线覆盖技术进行升级改进，其中单频网技术以其资源损耗小及无线覆盖范围大的特点，开始广泛应用于当下电视广播中。因此，现对该技术应用做相关探讨，以促进其技术更上一层楼，造福于人们的生活中来。
1 地面数字电视广播单频网系统简介
1.1 单频网构成
由多个发射台发射组成的数字电视覆盖网络即为地面数字电视单频网，所有发射台使用同一个频率在同一时间发送同一个节目。典型的地面数字电视单频网系统主要由辅助发射站、中心发射站、分配传输网络构成。除发射站基本设备外，还需要配置单频网适配器SFN、GPS时钟接收设备、网络适配器，以及光纤、微波、地面数字电视发射机等。地面数字电视广播单频网系统拓扑图如图l所示。
图1 地面数字电视广播单频网系统拓扑图
1.2 单频网技术原理
地面数字电视广播单频网借助全球定位系统（GIS）进行同步授时，利用此授时信号，单频网适配器首先向TS码流中插入时间标签-秒帧初始化包（SIP），随后带有SIP包的TS码流通过不同类型的节目分配网络分发到各个发射台站，各发射台站的激励器（发射机）借助SIP包和秒脉冲（1PPS）进行同步处理，从而实现地面数字电视广播单频网中各发射机发射频率、发射时刻以及发射节目的同步。
2 地面数字电视广播单频网组网技术
根据节目分配方式的不同，地面数字电视广播单频网可分为基于射频信号分配和基于基带码流分配两种不同形式的网络，基于基带码流分配方式的地面数字电视广播单频网是目前主流的组网方式。
2.1 单频网适配系统
单频网适配系统是构建地面数字广播电视广播单频网的首要环节。单频网适配通过地面数字电视广播单频网适配器完成，主要功能包括秒帧初始化包（SIP）插入和码速率适配。
地面数字电视广播单频网适配器处理流程如下：根据系统输出码率时钟，首先在每个秒脉冲位置插入1个SIP，SIP的定义符合GY/T229.1-2008《地面数字电视广播单频网适配器技术要求和测量方法》相关规定，包含了工作模式、最大延迟时间、发射机地址、独立调整延时等系统信息；其次，在其他位置，从前端缓冲区内读取TS码流，如果码流数据不足一个秒帧，则插入单频网适配TS空包完成TS流的码率适配。地面数字电视广播单频网适配器最终输出的TS码流速率，与由单频网适配器设定的发射机工作模式要求的净载荷速率完全相同，并且锁定在10MHz参考时钟上。地面数字电视广播单频网适配器输出的TS码流抖动应小于100ns。
2.2 单频网节目传输系统
节目传输网络对于地面数字电视广播单频网至关重要，直接影响网络能否成功构建。一般而言，地面数字电视广播单频网节目传输网络应满足以下要求：100%透明传输，即在传输过程中不改变TS码流的P1D，不改变TS码流的PCR，不增加或删除TS码流固有的空包，并且传输网络最终恢复的TS码流抖动小于100ns。目前，比较常用的地面数字电视广播单频网节目传输网络主要有以下几种形式。
（1）直连光纤+数字光端机
“直连光纤+数字光端机”是地面数字电视广播单频网最简单的节目传输网络。来自地面数字电视广播单频网适配器的ASI码流首先经过数字光端机变为光信号，然后通过直连光纤进行传输，各发射站点通过光端机将接收到的光信号重新变为ASl电信号并送入到发射机进行发射。
（2）光纤+SDH
“光纤+SDH”为城市环境中一种最普遍的数字电视广播节目传输网络。在该节目传输网络中，ASI码流首先需要进行适配，形成准同步数字序列（PDH）的三次群DS3信号帧（速率为：44.736Mb/s），然后由3路DS3形成1路SDH的一次群STM-1信号帧（速率为：155.52Mb/s）。在节目传输过程中，仅ASI-DS3转换环节中涉及对TS码流的速率适配，对于地面数字电视广播单频网而言，为实现TS码流的透明传输。ASI-DS3适配器填充的TS空包应区别于TS流自身固有空包，从而保证在节目传输网络接收端去除ASI-DS3适配器填充的TS空包，完全恢复原来的TS码流。
（3）数字微波+SDH
相对光纤传输网络而言，数字微波建设起来比较容易、成本较低，特别适合丘陵山区或其他地理条件比较恶劣地区。目前，SDH在数字微波传输系统中也被广泛采用。与“光纤+SDH”节目传输网络不同，“数字微波+SDH”节目传输网络在形成SDH信号帧之后，通过数字微波设备转换为微波信号以无线的方式进行传输。
目前，“光纤+SDH”和“数字微波+SDH”是地面数字电视广播单频网应用最为广泛的节目传输网络形式。当然，地面数字电视广播单频网网络建设和运营部门同样可根据自身实际需求，设计定制单频网节目传输网络。
2.3 单频网发射系统
地面数字电视广播单频同发射系统，负责将接收到的透明传输且已插入SlP包的TS流信号进行同步编码和调制，并在规定的时刻以相同的频率发射出去。地面数字电视广播单频网发射系统最重要的处理单元，是各发射台站地面数字电视广播调制器的同步模块。一般而言，地面数字电视广播调制器或发射机，可根据授时接收机提供的1pps和10MHz基准时钟来实现单频网的同步。
3 地面数字电视广播单频网实例
目前，地面数字电视广播在国内的开发和应用取得了很大的进展，随着技术的发展，在地面数字电视广播技术平台建设与运营上率越来越高。图2为地面数字电视广播单频网系统结构图。
图2 地面数字电视广播单频网系统结构图
3.1 覆盖设计
（1）电视制式。地面数字电视广播单频网采用DMB-T标准，工作频道为CH39，射频中心频率722MHz，工作模式为QPSK，4K，FEC4/9，保护间隔1/4时，最高允许码率为4.8128Mb/s。实现多节目广播时，可以采用16QAM，4K，FEC2/3，保护间隔1/4时，最高允许码率为14.4384Mb/s。
（2）规划站点基本情况。为了实现市区内的有效信号覆盖，在市区及市属各县建9个发射点。
3.2系统组成
各基站之间，通过微波、光缆实现信号的连接，各发射系统把传输系统送来的数字电视TS流信号进行信道纠错编码，并作TDS-OFDM多载波调制，形成中频IF信号，发射机将IF信号上变频为射频RF信号。单频网发射系统依靠卫星全球定位系统GPS时钟信号，使得任何一个发射台频率和相位严格的保持一致，同时发射同一个数字电视信号（相同的频率、相同的发射时间和相同的电视节目）。不同发射台之间TS流的不同时延需要用单频网适配器来调整，以使各发射台之间同步。
在单频网建设中，激励器则是关键中的关键，采用了进口的R&S公司的SV702，该激励器中包含非线性校正模块。为节约系统造价，采用了目前国内技术已相当成熟的北广BGTDV3261发射机，主站输出功率1.0kW，功放由5个模块组成，副站功率300W。
3.3 码流链路
地面数字电视的单频网码流传输过程中采用了直达光缆的方式进行传输。在光纤上传输的是单频网适配器输出的码流，发射端将TS码流信号变为光信号，接收端将收到的光信号进行光电转换、同步再生后输出TS码流。这种方法系统设计简单、可靠性高，码流中MIP包的位置与绝对时间的关系稳定，不可能出现微波、SDH等传输网络出现的抖动问题。
3.4 同步
单频网建设时采用了GPS来作为同步。考虑到各种干扰对GPS的影响，在进行GPS型号选购时对HoldOver功能作了考虑。在48小时不能接收到GPS信号时，还可以保证系统同步的精度和稳定。
3.5 场强覆盖
实际调试中发现无线覆盖存在很多折中的问题。单站情况下，发射功率增加，可以增加覆盖范围；但在单频网中一味地增加发射功率对网络覆盖不一定能带来好处。因为多个发射机产生信号交叠会产生回波影响接收效果，过大的功率会使得在网络交叠地区的多径特性明显恶化。因此，在移动电视网络建设中，主发射站只采用了1kW，辅助发射台使用300W。主发射塔为4层16面水平极化天线，馈线长度约230m。副站天线选择高增益的4层8面全向天线，模拟信号要求覆盖的距离较远，下倾角较小，而数字信号要求加强城区的覆盖，在安装中适当加大了下倾角，实践表明，这样修改后在城区的覆盖效果十分理想。
3.6 GAPFILLER
由于地形复杂，不可避免地会有小部分盲区，针对这些小部分盲区，采用同频转发器（GAPFILLER）进行小范围补点。
4 结语
综上所述，地面数字电视广播覆盖技术和建设方案应按照规范的技术要求进行，同时，通过对地面数字电视广播覆盖网建设监测网，同步实行实时监测，保证安全播出和服务质量，使得地面数字电视广播覆盖网能够长期高效地运行。
参考文献：
[1]李军辉、郁桦.数字电视地面广播技术及应用分析[J].科技传播.2011（08）.
[2]王芬琴、张黎晨、武阳.CMMB与DTMB无线数字广播电视技术在地级市的应用实践[J].广播电视信息.2011（03）.
论文作者:丘宗万
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/16
标签：地面论文; 数字论文; 电视广播论文; 信号论文; 系统论文; 适配器论文; 发射机论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;