地面數字電視廣播單頻網技術優化調整范文
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摘要：隨著我國地面數字電視廣播覆蓋工程的全面鋪開，廣東省全省無線覆蓋工程框架已成雛形。在建設粵港澳大灣區這一宏偉目標中，作為改革開放橋頭堡的珠海地區，有必要對現有珠海地區地面數字廣播單頻網覆蓋進行進一步的優化及調整。本文結合符合GB20600-2006的地面數字電視國家標準單頻網系統的基本概念、單頻網網絡結構、單頻網的建設，對珠海地區單頻網的優化和調整提出構想。
地面數字電視廣播系統是國家廣播電視宣傳體系的重要組成部分，單頻網是其重要的組網模式和應用方式。從我國地面數字電視傳輸標準DTMB國家標準GB20600-2006的頒布，推出地面數字電視廣播系統，到逐步完善、具有后發優勢、及完整自主知識產權的DTMB-A系統，通過單頻網廣播系統，在實現更智能化的公益性廣播電視宣傳網絡，提供高品質、多業務的綜合業務等方面提供了廣闊的空間。合理優化的組網技術更是單頻網發展的重要保障。
1地面數字電視廣播單頻網系統概述
1.1單頻網的優特點
在地面數字電視無線覆蓋系統中，單頻網以其特有的工作方式：載波同頻、同相，多點發射，較小的射頻發射功率，相較于多頻網、雙頻網更具有以下優勢：一、頻譜利用率提高，一個頻道廣播多套節目，節省頻率資源；二、小功率、低功耗降低了分支站點建設和管理難度；三、通過合理優化的組網布局，避免了現代城市建筑群或特殊地理條件（如海島、山區等）造成的覆蓋的盲區，獲得了較好的覆蓋率。當然，單頻網結構較為復雜，合理優化的組網技術，避免了建設成本及維護成本的增加，是單頻網的核心。
1.2單頻網的構成
在圖一基礎上，單頻網根據射頻產生方式分為：基于射頻信號分配方式（射頻信號集中產生）單頻網和基于基帶信號分配方式（射頻信號分散產生）單頻網。射頻信號集中產生的單頻網，是由主發射站完成主區域覆蓋，并分別將數字電視射頻信號傳送到從站（或通過從站發射再傳送至次從站）完成從站范圍發射覆蓋。因射頻信號傳輸過程存在劣化情況，若要保證從站接收后再次發射的節目信號質量，則對從站設備性能要求較高，故而國際上較為少用。圖二為基于基帶信號分配方式單頻網拓樸圖，是目前較為普遍使用的單頻網的組網方式，組成的廣播系統中包括基本的發射站設備、單頻網適配器、網絡適配器、GPS時鐘接收設備，數字微波或光纖網絡傳送設備、地面數字電視發射機等。
2地面數字電視廣播單頻網組網技術
2.1單頻網組網技術原理
如圖二所示，各種節目流、信息數據流通過MPEG-2復用器，進行信源編碼壓縮，并輸出MPEG-2格式的TS信源碼流，再送入單頻網適配器，完成TS/ASI碼率適配，ASI是非同步串行接口，使用固定碼率270Mb/s傳輸不同碼率的MPEG-2傳送流TS信號（最高碼率44.209Mb/s）。單頻網適配器結合GPS時鐘接收設備，通過GPS同步時鐘信息（秒脈沖）插入和秒幀初始化包（SlP）插入，實現單頻網各站點頻率同步、節目比特同步、激勵器工作時鐘同步。單頻網適配器輸出的ASI碼流，再通過ASI/DS3適配器將ASl碼流信號通過非線性編碼，輸出DS3碼流信號，再適配到STM-1通道進行網絡傳輸。適配器工作實質就是按網絡傳輸要求，將低階碼流編制成高階碼流或反向轉換來適合網絡傳輸。為了保證送到各分站的碼流完全相同，要求確保對適配器后碼流進行100％網絡透明傳輸。在現階段組網技術中，最為常見的地面數字電視廣播單頻網節目傳輸網絡主要有以下三種形式：直連光纖+數字光端機，光纖+SDH，數字微波+SDH，后兩種方式是較為普遍應用于單頻網建設。SDH（SynchronousDigitalHierarchy）同步數字體系是一種廣泛應用于光纖、微波、衛星傳輸節目同步管理系統。
2.2SDH網絡傳輸原理
SDH傳輸網絡采用的信息結構等級稱為同步傳送模塊STM-N（N=1，4，16，64），采用塊狀的幀結構來承載信息，最基本同步傳送模塊為STM-1，STM-1（塊狀結構單元幀）相應傳輸速率為155.520Mb/s。按網絡傳輸容量要求，可由4個、16個、64個STM-1分別復用成STM-（4，16，64，）傳送模塊，相應的速率分別為622.080Mb/s、2488.320Mb/s、9953.280Mb/s。在“光纖+SDH”節目傳輸網絡中，首先將傳輸節目ASl流和用于網絡運行、管理、維護及指配功能的信息及管理幀結構單元的“管理單元指針”信息，復用成DS3信號，再復用到STM-1相應的功能區域中形成SDH網絡的STM-1傳送模塊組成基帶信號，通過光纖網絡進行傳輸。地面數字電視廣播單頻網節目傳輸系統中，為了確保TS碼流的透明傳輸，必須要使ASI-DS3適配器中填充的TS空包與TS流自身帶有的TS空包，確保能夠在節目傳輸網絡的最終接收端將ASI-DS3適配器中填充的TS空包進行去除，使TS流恢復原始的狀態。在“數字微波+SDH”節目傳輸網絡中，數字微波的建設與光纖傳輸網絡相比較之下，顯得更加容易，并且建設成本相對較低。在地理條件相對較差的地區或者在丘陵山區中，或者針對特定海島區域，比較適合采取數字微波的傳輸網絡。在現階段的發展過程中，在數字微波傳輸系統中SDH也得到了廣泛的應用。然而與“光纖+SDH”的節目傳輸方式不同，“數字微波+SDH”傳輸網絡主要是通過數字微波設備將已經形成的SDH信號幀進行載波調制，將其轉換為微波射頻信號，通過微波傳送設備進行傳輸。
2.3單頻網的發射系統
地面數字電視廣播單頻網的發射系統主要功能是：各發射點將接收端系統解調出的TS流信號進行同步編碼及通過載波調制，并將信號在規定的時間內，以同頻同相方式將信號進行發射[1]。
3單頻網組網的調整及其優化
一套穩定、完善、高可靠性的單頻網廣播系統的建設，主要涉及以下方面要素：首先，合理選擇信道傳輸系統、信源編碼系統、設置網絡參數，使接收系統可承受的回波延時越長，提高接收系統抗回波干擾能力，降低誤碼率。其次，結合本地區域特點，合理設計發射天線增益“花瓣圖”形狀，極大改善接收機處理多徑信號能力。以上所述，均能使各發射點的設點距離進一步增大。更易于站點的位置選取、單頻網系統的簡化、性能的調整和優化。單頻網組網成功的重要標志是信號覆蓋交疊區的形成，及其區內信源節目接收成功與否。因為單頻網網絡性能、網絡調整，主要體現在信號覆蓋交疊區。交疊區是指區內接收到的兩個或多個站點不同方向的覆蓋信號，俗稱多徑信號，它嚴重影響接收端解碼。同時，多徑信號的時延調整是調整網絡性能的一重要手段。為了避免交疊區多徑復雜化，對盲區補點覆蓋，要盡量選擇有天然的屏障作為背靠，這樣可減少來自屏障方向的同頻干擾。通過研究發現，單頻網性能調整的重要原則是：減輕單頻網中各個發射點在覆蓋重疊區形成的多徑干擾，同時通過合理選擇單頻網發射點的位置、設置發射天線高度、設置發射天線方向圖、改變發射天線的頃角、調整個發射點的功率、改變各個發射點信號在重疊區的相對延時等措施來優化和提高網絡性能。其中，對多徑信號相對延時的調整是最有效的優化手段。縱觀各地的組網實踐，在單頻網建設中，需要工程技術人員，考慮各種實際因素，根據網絡實際情況，采用多種手段方法，結合網絡性能的測試進行反復調整和優化，使單頻網總體性能達到最佳[2]。在整個粵港澳大灣區建設中，優化數字電視無線覆蓋網絡，將加強廣播電視系統主流媒體的宣傳作用，為融媒體新業務創造更大空間。目前，珠海地區單一的覆蓋發射點顯然不足夠。如右圖，珠海市行政區域呈狹長形狀，同時擁有諸多分散的大小海島。要實現全區覆蓋，根據單頻網的技術要點，可規劃如下：借靠港珠澳大橋鳳凰山觀景點建設，海拔400米的鳳凰山是一理想發射點，設發射點1，合理選擇發射天線結構系統，以1KW發射功率覆蓋大部分主城區及部分西部城區。單頻網選擇不同幀頭結構的SDH信道傳輸系統，其有效覆蓋半徑分別約為：16、23、36公里左右。如圖所示各區距離，西部城區可通過“光纖+SDH”或“數字微波+SDH”網絡進行基帶信號傳輸，在西部城區內設發射點2，功率配置300瓦。針對橫琴新區，地理上與主城區沿海邊而列，選址可依傍加林山而建。可采用“光纖+SDH”網絡傳輸，進行補點覆蓋。同時對桂山島等海島區域，采用“數字微波+SDH”網絡進行傳輸基帶信號，設立發射點3等。至此，建網優化的重點是：主城區與西部城區覆蓋交疊區接收性能的調整，需要反復調試。
4結束語
在地面數字電視廣播單頻網系統平臺上。隨著越來越多的技術革新，為融媒體新業務提供更多空間，豐富了單頻網系統的功能結構，使單頻網系統日趨成熟、完善，推動了我國地面數字電視廣播事業的健康發展。
參考文獻
[1]蘇月軍.地面數字電視單頻網的接收要點[J].科技與創新，2017（7）：131-131.
[2]馮景鋒，劉駿，李國松.國家地面數字電視標準單頻網的技術研究[J].廣播與電視技術，2008（6）：23-28.
作者：黃岳華 單位：珠海廣播電視臺
