【摘要】在數(shù)字信息技術(shù)的推動(dòng)下，地面數(shù)字電視得到了有效推廣，全國范圍內(nèi)地面數(shù)字電視迅速擴(kuò)展，在這一過程中頻譜資源緊張等問題逐漸顯現(xiàn)，目前，單頻網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)是提高頻譜利用率的最佳解決方案。鑒于此，本文對地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行深入研究，并探討組網(wǎng)過程中的關(guān)鍵問題。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電視;單頻網(wǎng);組網(wǎng)技術(shù)

地面數(shù)字電視主要是指通過接收電視塔發(fā)出的地面數(shù)字信號(hào)，具有抗無線信道的多徑干擾、保證數(shù)字電視信號(hào)接收質(zhì)量等特點(diǎn)，并且與衛(wèi)星電視和有線電視共同組成我國電視廣播綜合覆蓋網(wǎng)絡(luò)。地面數(shù)字電視系統(tǒng)包括地面數(shù)字電視節(jié)目集成系統(tǒng)、地面數(shù)字電視節(jié)目傳輸系統(tǒng)以及地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)。現(xiàn)階段，地面數(shù)字電視組網(wǎng)方式主要有多頻組網(wǎng)和單頻組網(wǎng)兩種形式，多頻組網(wǎng)（Multiple Frequency Network，MFN）主要是指同一數(shù)字電視節(jié)目由不同的電視頻道發(fā)送，并且通過轉(zhuǎn)發(fā)器（translator）來實(shí)現(xiàn)電視頻道的轉(zhuǎn)換，多頻組網(wǎng)模式下一路信號(hào)需要占用幾倍帶寬，消耗大量的頻譜資源;單頻網(wǎng)（Single Frequency Network，SFN）是由多個(gè)不同地點(diǎn)的處于同步狀態(tài)的無線電發(fā)射臺(tái)，可以通過網(wǎng)狀分布同時(shí)在同一個(gè)頻率發(fā)射節(jié)目信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對該服務(wù)區(qū)域的有效覆蓋，有效地提高了頻譜資源的利用率。下面就對地面數(shù)字電視單頻組網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析：

1. 單頻網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)

數(shù)字化是廣播電視未來發(fā)展的主要趨勢，隨著地面數(shù)字電視技術(shù)的不斷推廣和普及，在一定程度上增加了頻譜資源的使用效率。而地面數(shù)字電視單頻組網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)同一時(shí)間以同一頻率發(fā)射相同內(nèi)容的射頻調(diào)制信號(hào)，節(jié)省頻譜資源的同時(shí)還可以增加覆蓋面積，本文從以下幾點(diǎn)分析單頻網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)。

1.1 節(jié)省頻譜資源

地面數(shù)字電視使用單頻網(wǎng)組網(wǎng)模式，可以有效抵抗無線信道的多徑干擾，可以通過相鄰頻道發(fā)射節(jié)目信號(hào)，提高頻譜資源利用率。通過選擇不同保護(hù)間隔的工作模式可以形成16公里和36公里覆蓋范圍的單頻網(wǎng)組網(wǎng)。

1.2 提高功率效率

地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)不僅可以提高網(wǎng)絡(luò)頻率效率，還可以提高網(wǎng)絡(luò)功率效率。單頻網(wǎng)通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)發(fā)射數(shù)字信號(hào)，降低了對發(fā)射機(jī)功率的要求，一個(gè)接收機(jī)可以接收來自不同發(fā)射機(jī)的信號(hào)，而且可以接收多個(gè)較小功率發(fā)射機(jī)的信號(hào)，接收多路折射及反射信號(hào)，這些多路徑信號(hào)的平均效應(yīng)可以降低某一接收點(diǎn)的場強(qiáng)變化范圍，可以降低大功率發(fā)射機(jī)所帶來的輻射和電磁波污染，也可以有效解決盲區(qū)覆蓋問題。

1.3 覆蓋范圍更廣

地面數(shù)字電視采用單頻組網(wǎng)技術(shù)可以在初步規(guī)劃和覆蓋的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化升級，有效擴(kuò)大地面數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積。通過針對性的增加單頻網(wǎng)發(fā)射站點(diǎn)或者同頻直放站可以根據(jù)實(shí)際覆蓋需要靈活調(diào)整或者增加覆蓋區(qū)域。地面數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，如圖1所示：

2. 單頻網(wǎng)組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給電視廣播領(lǐng)域帶來了巨大的變革。電視數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)日趨成熟，對電視品質(zhì)也有了更高的要求，這也加速了數(shù)字電視技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)主要包括：單頻網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、組網(wǎng)模式選擇、覆蓋重疊區(qū)域接收性能調(diào)試以及單頻網(wǎng)節(jié)目分配網(wǎng)絡(luò)等。

2.1 單頻網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

地面數(shù)字電視進(jìn)行單頻網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃要求所有發(fā)射機(jī)采用同一頻率發(fā)射，并且在不同的應(yīng)用環(huán)境中可以組建結(jié)構(gòu)不同的單頻網(wǎng)絡(luò)。地面數(shù)字電視節(jié)目信號(hào)覆蓋需求具有地域性差異。對單頻網(wǎng)組網(wǎng)模式組網(wǎng)規(guī)劃的研究將有利于各地區(qū)根據(jù)實(shí)際情況和業(yè)務(wù)需求選擇最佳網(wǎng)絡(luò)模式，促進(jìn)地面數(shù)字電視單頻組網(wǎng)技術(shù)的有效應(yīng)用。

2.2 單頻網(wǎng)組網(wǎng)模式

地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)主要由前端系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)組成。前端系統(tǒng)由編碼器、復(fù)用器、加擾器組成，不同路徑傳輸?shù)墓?jié)目源經(jīng)過編碼器轉(zhuǎn)換成適用于地面數(shù)字電視的碼流，然后通過復(fù)用器合成一路信號(hào)，按照DVB標(biāo)準(zhǔn)加擾算法對該信號(hào)進(jìn)行加擾，輸出TS碼流;傳輸系統(tǒng)負(fù)責(zé)將TS碼流傳輸?shù)降孛鏀?shù)字電視的各個(gè)發(fā)射系統(tǒng)當(dāng)中;發(fā)射系統(tǒng)則是將TS碼流經(jīng)過調(diào)制、變頻、濾波、放大等處理后進(jìn)行地面發(fā)射;接收系統(tǒng)主要任務(wù)是通過接收天線將高頻調(diào)制信號(hào)進(jìn)行變頻、解調(diào)后得到數(shù)字電視碼流，經(jīng)過復(fù)用、解碼等操作完成用戶端數(shù)字電視節(jié)目信號(hào)的接收。

2.3 單頻網(wǎng)重疊區(qū)域接收性能

地面數(shù)字電視信號(hào)覆蓋區(qū)域會(huì)存在重疊現(xiàn)象。在單頻網(wǎng)發(fā)射機(jī)的重疊覆蓋區(qū)域，接收信號(hào)呈現(xiàn)多徑衰落，重疊區(qū)域理論上不會(huì)產(chǎn)生同頻干擾，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，一些覆蓋區(qū)域仍然會(huì)出現(xiàn)接收信號(hào)不理想的現(xiàn)象。地面數(shù)字電視信號(hào)接收效果與無線電發(fā)射臺(tái)的位置、設(shè)備功率大小以及接收機(jī)性能有關(guān)。因此，改善單頻網(wǎng)的覆蓋效果，對提高地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)的推廣和應(yīng)用至關(guān)重要。

2.4 同步措施

節(jié)目分配網(wǎng)絡(luò)存在光纖、數(shù)字微波等多重實(shí)現(xiàn)手段，如果地面數(shù)字電視節(jié)目分配網(wǎng)絡(luò)達(dá)不到單頻網(wǎng)絡(luò)要求將無法起到頻率同步、時(shí)間同步以及比特同步的作用?，F(xiàn)階段，地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)中，滿足頻率同步、時(shí)間同步以及比特同步的要求，關(guān)鍵在于數(shù)字電視節(jié)目信號(hào)傳輸端的單頻網(wǎng)適配器和接收端的同步系統(tǒng)，適配器會(huì)在碼流中插入同步信息，接收端將該同步信息取出并且進(jìn)行調(diào)制，兩部分通過協(xié)調(diào)配合確保信號(hào)頻率、時(shí)間以及比特同步。碼流傳輸過程中必須嚴(yán)格保證控制包與地面數(shù)字電視節(jié)目信號(hào)的時(shí)間關(guān)系，不能隨意更改，以免影響同步措施。

3. 總結(jié)

在現(xiàn)代數(shù)字信息技術(shù)的推動(dòng)下，我國地面數(shù)字電視信號(hào)開播城市逐漸增加，信號(hào)覆蓋強(qiáng)度以及覆蓋效果不斷完善，地面數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展。單頻網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)由于節(jié)省頻譜資源、提高網(wǎng)絡(luò)功率效率以及信號(hào)覆蓋范圍廣等優(yōu)勢，在我國地面數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛應(yīng)用。地面數(shù)字電視單頻組網(wǎng)方案主要用于設(shè)備及頻率資源受限的地區(qū)，通過網(wǎng)狀分布結(jié)構(gòu)在同一個(gè)頻率發(fā)射數(shù)字電視節(jié)目信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對服務(wù)區(qū)域內(nèi)的有效覆蓋。單頻網(wǎng)應(yīng)用過程中，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、組網(wǎng)模式選擇、覆蓋重疊區(qū)域接收性能調(diào)試以及單頻網(wǎng)節(jié)目分配網(wǎng)絡(luò)是單頻組網(wǎng)的核心技術(shù)，通過對射頻信號(hào)進(jìn)行同步儲(chǔ)存沖擊、降低重疊區(qū)域內(nèi)信號(hào)同頻保護(hù)以及干擾。

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作者簡介：趙海英，山東泰安人，高級工程師，研究方向：廣播電視工程。