网络通信技术
Network Communication Technology
电子技术与软件工程
Electronic Technology & Software Engineering 地面数字电视广播单频网系统及传输覆盖 程培刚
(临沂市广播电视台山东省临沂市276000 )
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，对工程实施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十分常见，不仅可以提高频率规划效率，还可以解决覆盖盲区问 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，之后相继形成了 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，并逐渐走向国际化。随着地面数字电视广
伞型齿轮播网络的持续发展，单频网应用逐渐广泛。
1单频网概述
探头板地面数字电视广播单频网（Single Frequency Network，SFN)
包括多个发射台，同一时间发射的信号相同，可以实现全方位覆盖
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 时会受到各种因素影响，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
电磁波可以分为直射波、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 ⑴。
1.1.1高斯传播
图1：地面数字电视单频网基本构成
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，可以降低信号辐射，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。
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：
斗)=
1.1.2莱斯传播
(1)
莱斯传播中，路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。该信道方式受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
(2)
受到噪声、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：
尸(十+exp〔一
1.2传输损耗
(3)
路径传输损耗是指电磁波在空间传播过程中产生的电平平均 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：s4爆炸
L =(4mdf/c)2(4)
单相整流桥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相同信号，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-频率就能扩大同一节目的覆盖范围，从而降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
帕初始化包（Second Frame Initialization Packet，SIP)插入功能。
柴火无烟灶适配器根据系统输出码率时钟每隔1s向输入的T S码流插入SIP，
其中包括最大延迟时间、工作模式及独立调整延时等信息。在其他
位置，适配器可以在前端缓冲区读取T S码流，并将T S码流中所
有包标识（Packet Identifier,PID)为OxlFFF的T S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T S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T S码流速率和由单频网适配器规定的发射机工作模式
要求的净载荷速率相同，并且锁定在10 MHz参考时钟上。此外，
需要注意单频网适配器T S码流抖动要尽量控制在100 n s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满足两个要求：
(1)传输网络T S码流抖动在100 n s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（Program Clock Reference，PCR)，也不能增加或删除固定
空包。
2.3发射系统
发射系统是单频网十分重要的处理单元，一般在各发射台调制
器同步模块中m，将接收的透明传输同步编码调制成射频信号，利
陶瓷手链
用同-•频率在规定时间发射出去。调制器或发射机在实际应用中可
以按照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
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表1: 3种典型的传输模式设置对比
传输模式调制方式保护间隔内纠错码率
模式特点
传输模式164QAM
1/327/8传输速度快，但是接收性能差，无法在城市内实现移动接收，信号干扰严重，难以 调整单频网
传输模式2QPSK 1/41/2接收效果较好，可以在恶劣环境中接收信号，但是传输速度慢
传输模式3
QPSK
1/4
2/3
能够同时兼顾传输速度及接收效果
3. 1选择同步方式 3.1.1复用器
CMMB 复用器可以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，利用该设备可以使传输流进入 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，负责接收的适配器可以进行相反功能转化 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3s [41。3.1.3调制器
CMMB 调制器可以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
G PS 系统可以得到10 M Hz 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151。需要按照以下流程进行频率选择：
(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 )，按照模拟
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，筛选
对应的模拟站台[61。
(3) 通过数字站台干扰筛选同时分析所筛选的模拟站台。
(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传输模式DVB -T 和2K 模块可以建立较小的单频网，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种典型的传输模式设置及相应的特点对比如表1所示。
3. 4 GPS 同步糢式
由于多载波系统抵抗频率漂移能力比较弱，因此需要采用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m 。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， 达到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，多路节目可以在此基础上实现同步传输 至发射台站上，最终达到客户端。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 信号可以在此基础上传输至发射机，调制器可以对信号进行统一处 理、发射，这样充分利用电信网络资源18]；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，再经过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，其能够帮助改进重叠区
信号和覆盖盲区。改进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、发射功率可以控制发 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。而覆盖盲区则可以采用增加补点器或是达到目的。 大范围的覆盖盲区是通过增加达到目的的。发射机形成的信号 网络会产生局部的弱区或是盲区，对此可以通过加强覆盖信号或是 增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 闻覆盖率。4结语
主要研究地面数字电视广播单频网，深入分析单频网技术、组 网方式、传输网络、工程实施以及测试优化工作。当今时代，频率 资源十分紧张，单频网可以大大提高频率资源利用率，确保接收信 号更加稳定可靠，保障传输覆盖区域的可靠性。
参考文献
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作者简介程培刚（ 1980-)，男，山东省临沂市人。大学本科学历，工程师。 研究方向为广播电视无线发射技术。
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