□王春麗

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地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)覆蓋方法研究

□王春麗

摘要：本文以O(shè)FDM多載波調(diào)制系統(tǒng)和保護(hù)間隔為主，對單頻網(wǎng)的傳輸模式和單頻網(wǎng)的實施進(jìn)行了詳細(xì)分析，以期對我國地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)覆蓋的發(fā)展起到促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：地面數(shù)字電視；單頻網(wǎng)；覆蓋方法

電視廣播等媒體是人們生活中必不可少的一部分，其運(yùn)行過程需要一個全面的覆蓋體系。在我國綜合電視廣播覆蓋體系中，一個重要的組成部分就是地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)。就目前的技術(shù)而言，最佳的覆蓋系統(tǒng)是單頻網(wǎng)覆蓋。在這種情況下，積極加強(qiáng)地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)覆蓋方法的研究具有重要的現(xiàn)實意義。

一、單頻網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

（一）OFDM多載波調(diào)制系統(tǒng)

OFDM多載波調(diào)制系統(tǒng)在CMMB和DTMB等都能夠充分發(fā)揮功能。TDS-OFDM是DTMB應(yīng)用過程中的主要時域同步較頻分復(fù)用數(shù)字傳輸技術(shù)。OFDM基礎(chǔ)上的循環(huán)前綴是CMMB應(yīng)用的基礎(chǔ)。OFDM在應(yīng)用過程中的主要措施是將多個子信道應(yīng)用于傳輸信道當(dāng)中，不同子信道能夠擁有不同的載波，在運(yùn)行過程中，可以將需要傳遞的信號進(jìn)行分割，子信道能夠在不同的載波上對信號進(jìn)行傳遞。這種分割法可以在信號傳遞過程中將速率降低，并加長符號周期，促使回?fù)苎訒r小于這一信息傳遞速度，這樣一來就能夠有效地減小反射波。①OFDM在應(yīng)用過程中，正交產(chǎn)生于載波當(dāng)中。盡管重疊的部分產(chǎn)生于載波當(dāng)中，但也可以在解調(diào)時充分發(fā)揮功能。因此使用者可以對寬帶進(jìn)行充分利用，對較多的載波進(jìn)行安排。

（二）保護(hù)間隔

多徑在應(yīng)用過程中產(chǎn)生的負(fù)面影響可以應(yīng)用加長符號周期進(jìn)行彌補(bǔ)，然而卻無法徹底轉(zhuǎn)變這一現(xiàn)象。惡劣的信道產(chǎn)生于地面廣播中，如果需要在播出中將產(chǎn)生的故障進(jìn)行更加深刻的清理，則不同的保護(hù)間隔被應(yīng)用于不同的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，如CMMB和DTMB等。GI是DVB-T應(yīng)用過程中的保護(hù)間隔，PN序列是DTMB應(yīng)用過程中的保護(hù)間隔，CP這一循環(huán)前綴負(fù)責(zé)承擔(dān)CMMB的保護(hù)間隔。在應(yīng)用過程中，只要保護(hù)間隔能夠大于多徑延時的長度，一定的干擾就不會給多徑傳輸造成影響，接收端應(yīng)用過程中可以接受恰當(dāng)?shù)膶?dǎo)頻信號，因此能夠?qū)Ψ柕脑贾颠M(jìn)行恢復(fù)。多徑效應(yīng)失真包含兩種現(xiàn)象，分別為遲滯和超前處理。②

二、地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)的參考網(wǎng)絡(luò)

（一）DVB-T大服務(wù)器SFN參考網(wǎng)絡(luò)

共有七部發(fā)射機(jī)存在于該網(wǎng)絡(luò)中。中間位置擁有一部發(fā)射機(jī)，六邊形的不同定點(diǎn)分別設(shè)置一個發(fā)射機(jī)，從而構(gòu)成一個相對開放的網(wǎng)絡(luò)。無方向性天線存在于發(fā)射機(jī)當(dāng)中，同時該六邊形所覆蓋面積以外的百分之十五位置是服務(wù)區(qū)的總體面積。在固定的RPC1和RPC2中，該網(wǎng)絡(luò)能夠進(jìn)行良好的接收工作，同時還可以在IV/V和III三個頻段當(dāng)中發(fā)揮重要功能。③SFN覆蓋的大服務(wù)區(qū)需要應(yīng)用RN1，相對天線高度具有一定的合理性，能夠為滿足網(wǎng)絡(luò)假設(shè)發(fā)射機(jī)中心地點(diǎn)進(jìn)行服務(wù)。組網(wǎng)在日常運(yùn)行過程中，內(nèi)部干擾是發(fā)射機(jī)運(yùn)行中最大的限制，因此在進(jìn)行移動或便攜接收的過程中，150至200km之間是SFN和RN1存在的位置，其中不需要對較強(qiáng)的DVB-T系統(tǒng)變量和相對密集的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行應(yīng)用。

（二）DVB-T小服務(wù)區(qū)SFN參考網(wǎng)絡(luò)

共有三部發(fā)射機(jī)存在于該網(wǎng)絡(luò)中，分別應(yīng)用于等邊三角形的不同頂點(diǎn)。該網(wǎng)絡(luò)類型同樣擁有較強(qiáng)的開放性，無方向性天線被應(yīng)用于發(fā)射機(jī)當(dāng)中，六邊形是其服務(wù)區(qū)的面積。

同RN2參考網(wǎng)絡(luò)相似，在RPC1和RPC2等網(wǎng)絡(luò)中可以進(jìn)行良好的接收，同時還可以在IV/V和III三個頻段中發(fā)揮重要功能。覆蓋小服務(wù)區(qū)的SFN是RN2的主要功能，相對科學(xué)的天線高度可以應(yīng)用于發(fā)射機(jī)地址當(dāng)中，能夠減少內(nèi)部干擾在發(fā)射機(jī)運(yùn)行中的影響。一般情況下，30至50km是服務(wù)區(qū)的直徑。這一種類的SFN在應(yīng)用過程中具有較強(qiáng)的密集性，同時能夠?qū)ο鄬Υ蟮姆?wù)區(qū)產(chǎn)生覆蓋，然而需要對較大數(shù)目的發(fā)射機(jī)進(jìn)行應(yīng)用，在這種情況下應(yīng)對RN1這一大服務(wù)區(qū)進(jìn)行應(yīng)用。④

三、地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)的覆蓋方法

（一）單頻網(wǎng)的傳輸模式

首先，選擇DVB-T的傳輸模式。較快的同步不易受系統(tǒng)載波影響等優(yōu)勢是該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。然而該系統(tǒng)應(yīng)用過程中，擁有較短的時間間隔，因此擁有較差的抗多徑時延能力，因此較小的單頻網(wǎng)構(gòu)建過程中可以對2k模式進(jìn)行充分的利用。⑤相對穩(wěn)定的同步及較強(qiáng)的抗時延功能存在于8k模式當(dāng)中，然而如果需要在車上進(jìn)行移動接收，則不可以擁有過快的速度，因此在進(jìn)行大型單頻網(wǎng)構(gòu)建的過程中，可以對8k模式進(jìn)行充分的利用。

調(diào)制QPSK、16QAM和64QAM星座的過程中，如果其他外在因素相同，逐漸增多的有效凈碼率產(chǎn)生于傳輸?shù)倪^程中，同時逐漸升高產(chǎn)生于C/N門限的對應(yīng)中。在這種情況下，矛盾性產(chǎn)生于覆蓋效率和傳輸碼流效率中。并且，同樣的矛盾性還存在于卷積碼率和保護(hù)間隔中。因此如果要想促使糾錯能力和最大時延在多徑信號傳輸過程中得以提升，必須降低傳輸效率。

其次，選擇DTMB傳輸模式。該模式同以上傳輸模式具有相似之處，然而在設(shè)置過程中，較大的差別產(chǎn)生于載波數(shù)量和編碼效率等中，因此在組合不同參數(shù)的過程中，能夠創(chuàng)造共三百余種模式。據(jù)有效數(shù)據(jù)顯示，如果單頻網(wǎng)在應(yīng)用過程中擁有小于37.54km的半徑，則幀頭可應(yīng)用PN945，其擁有945到3780的開銷。如果擁有較大的開銷，則不同模式在應(yīng)用過程中擁有較低的錯碼率，對實現(xiàn)單頻網(wǎng)的移動接收具有良好的效果。

如果單頻網(wǎng)擁有小于16.68km的覆蓋半徑，則幀頭可應(yīng)用64QAM，較差的性能將體現(xiàn)在多徑信道和移動時變中，然而凈荷速率將擁有較高值。在這種情況下，其在高比特率中能夠?qū)崿F(xiàn)良好的固定接收。如果調(diào)制方式為16QAM，該模式應(yīng)用過程中的錯碼率將會增高，更加有益于在移動接收中進(jìn)行應(yīng)用，同時會得到較低的凈荷速率和載噪比門限。

（二）單頻網(wǎng)的實施

發(fā)射機(jī)是實施單頻網(wǎng)的重要設(shè)備，在科學(xué)和信息技術(shù)不斷進(jìn)步的趨勢下，這一設(shè)備技術(shù)已經(jīng)相對成熟。我國正處于積極進(jìn)行單頻網(wǎng)發(fā)射機(jī)研究的進(jìn)程中，在縫隙填充器和水冷發(fā)射機(jī)等領(lǐng)域取得了一定成就。發(fā)射機(jī)在應(yīng)用時，應(yīng)能夠滿足我國地面數(shù)字電視運(yùn)行過程中的所有工作模式，同時遙控遙測接口是發(fā)射機(jī)的重要部件，如果應(yīng)用到地面數(shù)字廣播中，應(yīng)滿足以下功能。

首先，可靠性較高，能夠?qū)崿F(xiàn)廣播的長時間播放，這一要求下，相關(guān)設(shè)備必須擁有良好的基本功能。其次，性能較高。技術(shù)指標(biāo)偏高能夠滿足設(shè)備的發(fā)射要求，良好的C/N比應(yīng)當(dāng)存在于低交調(diào)中，如果場強(qiáng)較低，能夠促使移動接收得以實現(xiàn)。最后，穩(wěn)定性較高。如果系統(tǒng)設(shè)備在運(yùn)行過程中，性能受到影響而產(chǎn)生變化，則一定會導(dǎo)致系統(tǒng)覆蓋范圍縮小和時延現(xiàn)象的產(chǎn)生。⑥如果信號變化產(chǎn)生于發(fā)射設(shè)備中，正常的信號接收將無法實現(xiàn)于服務(wù)區(qū)的邊沿位置，如C/N界限區(qū)。為了減少接收不良現(xiàn)象產(chǎn)生于接收的邊緣，必須擁有較穩(wěn)定的發(fā)射信號。

注釋：

①王建松.國標(biāo)地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)重疊覆蓋區(qū)性能研究[D].北京郵電大學(xué),2010.

②孫寧.地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)組網(wǎng)模式及節(jié)目分配網(wǎng)絡(luò)研究與分析[D].北京郵電大學(xué),2010.

③鄧國華.國標(biāo)地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].南昌大學(xué),2012.

④楊延冬,呼和,黃艷萍,呂倩.地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)(SFN)組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與測試方法[J].中國有線電視,2014 (S1):374-377.

⑤李鵬.高速鐵路移動電視單頻網(wǎng)優(yōu)化及接收終端性能分析[D].蘭州交通大學(xué),2009.

⑥劉駿,何劍輝,馮景鋒.《地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)適配器技術(shù)要求和測量方法》標(biāo)準(zhǔn)解讀[J].廣播與電視技術(shù), 2008(07):101-104.

（作者單位：國家新聞出版廣電總局二九三臺）