地面数字电视广播单频网系统研究.docx

地面数字电视广播单频网系统研究摘要：本文研究地面数字电视广播单频网，分析其系统组成和传输覆盖，对工程施行和优化完善提出建议。地面数字电视广播单频网是我国广播电视体系的重要组成部分。单频网在传输覆盖工程中的应用特别常见，不仅能够提高频率规划效率，还能够解决覆盖盲区问题，提高覆盖率。关键词：地面数字电视广播；单频网；传输覆盖地面数字广播以地面广播传输数字信号。数字电视广播最早在欧美国家使用，标准为DTTB标准，之后相继构成了DVB-T、ATSC及ISDB-T标准。我国地面数字广播系统发展较晚，于2006年建立了DTMB标准，并逐步走向国际化。随着地面数字电视广播网络的持续发展，单频网应用逐步广泛。1单频网概述地面数字电视广播单频网SingleFrequencyNetwork，SFN包括多个发射台，同一时间发射的信号一样，能够实现全方位覆盖服务区域的效果。随着数字电视广播网络发展越发迅速，单频网络应用广泛，发展前景较好1。需要注意的是，尽管我国多个区域都覆盖了单频网，但是不同地区的实际码率速率不同。单频网在使用时会遭到各种因素影响，为推动无线电视台实现持续发展，需要综合考虑多种因素。1.1信道环境电磁波能够分为直射波、绕射波、多径反射波及散射波等类型。地面数字电视广播信道环境包括高斯、莱斯及瑞利这三种信道类型1。1.1.1高斯传播高斯热噪声不受发射与接收天线、反射和散射体以及视距传播等因素的影响，概率函数为：1.1.2莱斯传播莱斯传播中，途径传播损耗就是电磁波在空间传播时产生的电平平均值。空间传播中全向天线和无线电波会以球面波形式扩散在四周。该信道方式遭到强接收信号与低功率延时信号阻碍以及热噪声影响，一般在高层公寓与市区街道中应用。概率函数为：1.1.3瑞利传输遭到噪声、多径、电磁波反射及散射因素的影响，一般在山脚下或大楼阻挡处应用，概率函数为：1.2传输损耗途径传输损耗是指电磁波在空间传播经过中产生的电平平均值。就全向天线而言，无线电波在空间中传输是以球面波形式扩散到周围，空间传播公式为：4地面数字电视广播系统使用单频网组网是为了充分利用频谱资源。单频网能够在同一时间以同一频率发射若干一样信号，保证特定区域实现信号全覆盖。相对于多频网而言，单频网无需重复使用频率，只需要利用某一频率就能扩大同一节目的覆盖范围，进而降低频率资源，提高频谱利用率。通过优化调节单频网发射网络，用若干小功率发射机替代单一大功率发射机，能够降低信号辐射，减轻电磁波污染，提高信号覆盖，进一步提高单频网抗邻近网络干扰性能。2单频网系统地面数字电视单频网基本构成：信源系统、同步设备、传输分发网络、发射系统、接收设备、监测设备，如图1所示。2.1适配系统构建单频网首先要建立单频网适配系统。单频网适配利用地面数字电视广播单频网适配器实现。适配器能够实现码速率适配和秒帧初始化包SecondFrameInitializationPacket，SIP插入功能。适配器根据系统输出码率时钟每隔1s向输入的TS码流插入SIP，其中包括最大延迟时间、工作形式及独立调整延时等信息。在其他位置，适配器能够在前端缓冲区读取TS码流，并将TS码流中所有包标识PacketIdentier，PID为0x1FFF的TS包替换为单频网适配数据包，若码流数据不在一个秒帧内，就在其中插入TS空包，使TS流码率能够更好地完成适配2。地面数字电视广播单频网适配器输出的TS码流速率和由单频网适配器规定的发射机工作形式要求的净载荷速率一样，并且锁定在10MHz参考时钟上。此外，需要注意单频网适配器TS码流抖动要尽量控制在100ns以内。2.2传输系统地面数字电视广播单频网的节目传输网络需要知足两个要求：1传输网络TS码流抖动在100ns内；2确保100%传输，即不可在传输网络中改变PID和节目时钟参考(ProgramClockReference，PCR)，也不能增加或删除固定空包。2.3发射系统发射系统是单频网特别重要的处理单元，一般在各发射台调制器同步模块中3，将接收的透明传输同步编码调制成射频信号，利用同一频率在规定时间发射出去。调制器或发射机在实际应用中能够根据授时接收机所提供的基准时钟实现单频网同步。3单频网传输覆盖3.1选择同步方式3.1.1复用器CMMB复用器能够对不同发射台站的节目进行复用，其中包括了数据业务、视音频编码等内容，利用该设备能够使传输流进入到传输分配网络，最终进入到CMMB调制器内。3.1.2适配器作为网络传送装置之一，网络适配器能够对发射台站与分发射台站信号实现透明传输，负责接收的适配器能够进行相反功能转化分配。为使传输能够同步进行，需要对网络适配器延时问题进行严格控制，延迟要低于3s4。3.1.3调制器CMMB调制器能够提供射频信号发射至天线的附加时延。不同发射台中的调制时钟能够实现同步运行。根据单频网需求，发射机信号的所有信号都需要一致，同时也需要保证调制输入码流能够同步。3.1.4定位系统GPS系统能够得到10MHz标准频率、标准时间及时间标签等方面的数据信息。3.2频率选择广播电视网络是采用模拟信号和数字信号共同播出的一种混合网络，为使模拟信号和数字移动电视频道能够同时播出，在对数字移动电视信号发射装置进行分析的时候，需要选择干扰小、负担小、电磁环境干净的频道进行工作5。需要根据下面流程进行频率选择：1参考台站的选择，其是随机在候选频道内选择一个频道使用，计算选择的台址有害场，选择的有害场相对于设定的门限参考模拟站台要保持超过状态。2在选中的模拟站台做电子顺磁共振EPR，根据模拟站台的有害场场强值，结合模拟站台与数字站台之间的间距，挑选对应的模拟站台6。3通过数字站台干扰挑选同时分析所挑选的模拟站台。4以数字台站为首站台来分析有害场，并对数字台站和模拟台站干扰性进行分析，同时对EPR进行模拟。3.3传输形式DVB-T和2K模块能够建立较小的单频网，其中2K模块同步速度快且抗干扰能力较强；8K模块同步稳定且有较强抗时延能力。3种典型的传输形式设置及相应的特点比照如表1所示。3.4GPS同步形式由于多载波系统抵抗频率漂移能力比拟弱，因而需要采用GPS同步，构建高度稳定的本地振荡器，发射机以GPS频率为参考利用基本频率发射，使整体系统稳定工作7。主发射点接收高质量的信号后将其传送到变频器，将信号变为中频信号后进行滤波并放大，到达较好的盲点覆盖效果。3.5发射机与传输网络构建单频网首先要选定发射机。发射机要能长时间不间断地工作，这是对设备的基本要求，即可靠性；同时还要保证发射器的技术性，即能在各种环境下良好运行，保证传输效果，稳定发送和接收信号。发射台站建设完成后，多路节目能够在此基础上实现同步传输至发射台站上，最终到达客户端。信号传输主要通过光纤、卫星和射频等方式进行传输。光纤传输是将调制器安装到发射器上，电视信号能够在此基础上传输至发射机，调制器能够对信号进行统一处理、发射，这样充分利用电信网络资源8；而卫星传输则是利用卫星信道进行信号传输。射频传输则是利用调制器将射频信号发射出来，再经太多个微波频道将信号传给发射机，经过调制器转化最终实现发送。3.6测试与优化测试结果能够起到优化单频网的作用，其能够帮助改良重叠区信号和覆盖盲区。改良重叠区信号需要对天线、发射功率、时延等方面进行优化，通过调整天线层数、倾斜度、发射功率能够控制发射点的覆盖区域，利用发射时延能够使重叠区的接收机干扰情况得到有效调整。而覆盖盲区则能够采用增加补点器或是基站到达目的。大范围的覆盖盲区是通过增加基站到达目的的。发射机构成的信号网络会产生局部的弱区或是盲区，对此能够通过加强覆盖信号或是加强信号对该问题进行解决，采用补点器能够使覆盖范围扩大，提高覆盖率。主要研究地面数字电视广播单频网，深化分析单频网技术、组网方式、传输网络、工程施行以及测试优化工作。当今时代，频率资源特别紧张，单频网能够大大提高频率资源利用率，确保接收信号愈加稳定可靠，保障传输覆盖区域的可靠性。