地面国标（精选九篇）
地面国标 篇1
公司创新性地将中国信源标准AVS和地面数字电视信道传输标准DTMB同时应用于一个国家的无线数字电视覆盖中, 发明并运用了有线电视网络无线延伸、射频单频网组网等多项专利技术。这些技术配合自主研发的无线数字电视覆盖规划设计仿真软件, 打破了传统工程设计和覆盖验收的困难, 得到客户的高度评价, 提高我们进军国际市场的信心。
我们做宽带技术的时候有几个理念, 一是当时有线网络这一块发展碰到了瓶颈, 用户量增长困难, 于是我们提出“有线网络无限延伸”, 然后往这个方向发展, 并且在国内做了不少的示范。图1是我们6台单通道发射机框图, 这个方案具有以下特点:系统能耗低, 运营成本低, 符合环保低碳发展趋势;发射设备备件少, 成本低;便于频谱规划, 方便增加或更改频率;建网施工难度降低、组网快, 升级成本低廉;可实现射频单频网组网, 无需GPS同步。
在2011年我们就做决定把国标宽带项目推向海外市场。在2011年年底我们与斯里兰卡最大的电视台合作签了一个协议, 首先是在首都科伦坡做覆盖, 到现在用户发展到4万多户。第二步是在北部的城市贾夫纳建一个宽带发射系统, 发展3万多用户, 计划在2018年达到40万用户。斯里兰卡项目为本公司利用“DTMB+AVS”技术建设全国中央前端、分前端、传输系统、发射系统及接收系统, 完成斯里兰卡全国 (DTMB+AVS) 地面数字电视覆盖。实现销售收入7035万元, 利税2548万元的优秀业绩。
2012年到2014年, 公司先后与中亚的吉尔吉斯斯坦、北美洲的哥斯达黎加、非洲的马达加斯加等国采用与斯里兰卡类似的双国标或部分国标、宽带数字发射机的方式, 对这些国家进行数字电视信号的覆盖。
深圳试播国标地面无线数字电视节目 篇2
大家也许还记得，早在80年代电视机刚刚普及时，为了消除“鬼影”或“雪花”等接收问题，看到更清晰的电视图像，大家纷纷在楼上架起自制的电视天线，后来有了正式的“鱼骨”天线或是“八木”天线。一时间在农村，大家看这村子是否富裕的一个指标就是看村子里的电视天线是否已经称得上是“天线”森林。我们使用这种方式直接接收到的当地电视台发射站发射的开路无线电视信号被称为地面电视。
进入80年代后期，我们又有了有线电视。这种方式是由当地有线台先接收到电视信号后再通过铺设好的电缆传到用户家中。
到了90年代中期，我们又知道了卫星电视。这是一种新的电视信号传送方式，它使用户可以不受地点的限制，直接接收来自卫星转播的电视信号。
以上三种方式就是我们现阶段收看电视最常用的方式。
新的千年，我们迎来了数字时代。电视信号也从模拟转换为数字，无论从电视节目数量还是电视节目品质都有了重大跨越，特别是数字高清（HD）电视节目的出现。
由于国家数字电视地面无线传送标准（DMB-TH）迟迟才出台，数字地面无线电视成为最后一个被数字化的电视传播方式（先卫星，后有线）。数字地面电视虽然出台晚，却惊喜大：深圳于07年10月12日成为我国第一个正式执行该国家标准的城市，我们已经有幸可以免费接收到以DMB-TH标准传送试验播出的深圳电视台高清娱乐频道（SZTV-HD）和从8月份就开始正在处于测试阶段的香港无线电视高清台(TVB-HD)以及亚洲电视高清台(ATV-HD)节目。
国家数字电视地面标准全称为：GB20600-2006《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》，业界习惯称为DMB-TH，于2006年8月18日正式批准成为强制性国家标准，2007年8月1日起实施。香港电讯管理局2007年6月4日公布香港数码地面电视服务采用国家标准。
数字电视传送系统远比现时的模拟系统有效率及灵活。透过数字电视，电视台可以为观众提供一系列崭新及不同种类的服务。数字电视可带来的好处包括：
良好的接收效果，没有“雪花”、没有“鬼影”
宽屏幕画面16：9，突破传统4：3，视野更开阔
可以播出标准清晰度电视（即标清电视，SD）及高清晰度电视（即高清电视，HD）节目
高质量的音响及环绕立体声效果
多频道节目
方便弱听人士收看节目的隐蔽式字幕
部分频道提供电子节目指南（EPG），开设现时及稍后播放的节目资讯
在屏幕上显示节目指南频道（EPG），介绍当日播放节目资讯
特定节目的多角度镜头及其他视觉效果
互动电视服务，如家中购物、电脑游戏等
数据服务，如财经资讯，天气更新和交通消息等。
由于使用DMB-TH 方式传送的地面无线电视节目既有标准清晰度电视节目（标清电视SD，即我们目前所看到的节目图像质量），又有高清晰度电视节目（高清电视HD），这样就产生了地面数字机顶盒（接收机）的选择问题。
目前市面上出售的符合国标DMB-TH标准的地面电视数字机顶盒（接收机）分为两类：
第一类：只能收看标准清晰度电视节目（标清电视SD）的标清数字机顶盒；
第二类： 即可以收看标清电视又可以收看高清晰度电视节目（高清电视HD）的高清数字机顶盒。
这里还要指出，在高清晰度电视节目中，由于涉及到高清节目源数字编码标准的不同：MPGE-2、MPGE-4和H.264, 高清数字机顶盒也存在有节目兼容性问题。
MPGE-2节目源数字编码标准是一个较成熟，但已是趋于老化的数字编码标准，属于老一代系列的标准，MPGE-2不兼容下一代新的数字编码标准，目前深圳高清娱乐电视台（SZTV-HD）和香港亚视电视高清台(ATV-HD)节目在使用这一标准；
MPGE-4和H.264作为新一代信源数字编码标准，同属一科，完全兼容MPGE-2标准，香港无线电视台高清(TVB-HD)节目就采用的H.264 信源数字编码标准，也就是说使用具有MPGE-4和H.264解码功能的接收机可以接收到MPGE-2数字编码标准的节目。
数字地面电视也有信号接收问题，如在电视台发射站覆盖范围内，一套室内天线就可以满足接收信号的要求；如远离发射站覆盖范围，我们就要在室外安装一套UHF室外天线。目前如珠海部分地区安装室外天线后，就可以收到深圳和香港的DMB-TH标清和高清电视信号。
当然如要收看高品质的高清电视节目，我们所使用的电视机也不能不考虑，具有HDMI接口的高清屏是一个不错的选择，当然色差接口也是可以的。
操作一台符合DMB-TH标准的数字地面机顶盒并不是一件困难的事情。接好信号后，使用者也不要输入任何接收数据，就可以搜索到相应的节目，就和使用一台普通的电视机搜索节目是一样的，
目前，除了深圳、香港已经开播测试DMB-TH地面数字电视的节目之外，据悉北京也要在10月底开始测试DMB-TH 高清地面信号，不久之后，各大奥运城市也将陆续发出信号，这些都是为了更好的使用高清转播好2008北京奥运会。
地面国标 篇3
日前, 国家广电总局科技司在北京召开北京、天律、上海、沈阳、青岛、秦皇岛等6个奥运城市和广东省广州、深圳市等重点城市参加的地面数字电视推进工作会议, 国家广电总局副局长张海涛到会并讲话。
张海涛指出, 奥运会期间开播地面高清电视节目是党中央和国务院的要求。开播国标地面数字电视工作是一项政治任务, 技术性很强, 各级广电部门要做到加强领导、精心组织、周密部署、扎实工作。此次会议的召开标志着国标地面数字电视在全国的推广工作正式启动。北京、上海等8个重点城市开播地面数字高清和标清电视节目具有开创性和试验性, 对于在全国全面推开具有示范、引领和基础性作用, 特别是在奥运期间, 将向全世界展示中国标准和中国技术, 具有重大的国际影响。
地面国标 篇4
摘要为解决农村地区人民收看电视难的问题,重庆市正在建立国标数字电视无线覆盖试点。通过建立的发射系统测试各种工作模式,对比系统在不同传输模式下的传输效率和覆盖效果,同时利用该平台对终端的接收性能作对比测试。本文分析了系统构成、原理以及覆盖测试结果。实测表明,本系统方案不仅能够节省系统成本,而且能够保证数字电视的覆盖效果,特别适合于我国农村地区数字电视的无线覆盖工程。
关键词发射机;数字电视;工作模式;场强
中图分类号TN文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)112-0020-02
为解决农村地区人民收看电视难的问题,重庆市率先在武隆、荣昌建立国标数字电视无线覆盖试点,主要测试地面数字发射设备是否适合我市覆盖要求;通过建立的发射系统测试各种工作模式,对比系统在不同传输模式下的传输效率和覆盖效果,同时利用该平台对终端的接收性能作对比测试;目的为整个重庆市的整个地面电视无线覆盖提供可行的参考依据。荣昌电视台有幸作为实验试点之一,全程参与了荣昌县国标地面数字电视无线覆盖工程的建设工作,并配合相关技术部门、设备提供厂家一起完成了覆盖效果的测试工作。根据规划,整个重庆市数字电视无线覆盖采用我国自主知识产权的数字电视地面广播标准GB20600-2006,该标准是我国创新的、适合中国国情的地面数字电视广播传输系统(DTMB),也是完善农村广播电视公共服务体系,实现数字电视无线覆盖的理想方案。荣昌系统计划利用五个电视频道,传输35套电视节目和10套以上广播节目,实现了荣昌县农村大部分地区数字电视的无线覆盖。
荣昌县地处我国西南地区,地貌呈浅丘带状地形,东西走向。县城内有线电视发展良好,本系统主要解决农村地区覆盖问题。荣昌县凉平和厂益民发射点规划覆盖如图1所示(图中■处)。
根据地理位置关系,本系统在该县所辖的东南部和西北部各建一个发射站,地点选为益民厂和凉坪,以实现对西发射站的西南部180°,半径20公里范围,东北部半径8公里范围和东发射站的北部偏西180°,半径15公里范围内85%以上地区广播电视节目地面数字电视信号的良好覆盖,信号场强在上述范围内不低于30dBμv。并通过发射天线的偏置设计,避免对本县以外地区广播电视信号的干扰,界外场强低于20dBμv。
本系统的前端信源系统设在荣昌县县电视台机房内,包括编码复用、加扰、调制、合成、光纤传输等几个部分。利用五个电视频道,采用国标地面数字电视技术,传输电视节目35套以上,广播节目10套以上,每套电视节目码率平均不低于2.35Mbps。前端信源系统如图2。
重庆市局前端系统将节目编码复用成IP流后,通过光纤IP网络传至荣昌县电视台机房,经IP复用器复用成5路TS码流,其中一路为本地节目留有复用接口,五路TS流信号经加扰、激励器调制、在射频上合成后再分配,进入光发射机,通过既有光纤传至益民厂、凉坪发射站,各发射站经光接收机接收后传至发射机,发射机进行选频并分别将每一个频道信号的功率放大到100W后发射。
1系统实现
根据系统设计方案,在荣昌县凉坪和益民厂共建两个发射主站,各使用五台单频道100W发射机,覆盖境内的大部分农村地区,并根据覆盖情况在适当地点建设两个光纤直放站进行补点发射,后期建设时在信号盲区再采小功率无线直放站进行小功率补点,以实现对全县境内的所有农村地区地面数字电视的良好覆盖。
1.1前端信源系统
前端信源系统共分两个机柜,第一个机柜装有IP复用器,本地节目编码器,加扰机,本机柜输出5路TS码流,送至激励器机柜。第二个机柜装有激励器,射频合成分配器,光发射机等。用户管理系统(SMS)可通过网线对节目进行加扰配置和用户管理信息的设置。
根据系统设计要求,前端信源系统必须提供高质量的信源和信道编码质量,重庆市局前端对节目的编码器的选择有一套严格的规定,要求信号压缩率高每套节目的平均码率小于2.35Mbps,保证信道利用率,同时要求编码效果好,达到标准清晰度节目要求,因此市局全端系统采用了高质量的编码系统。要得到高质量的信道质量,就必须采用高性能的激励器,在荣昌前端系统,采用了加拿大UBS全进口激励器,其射频信号的MER可达到38dB以上,合成分配器采用了微带合成分配设计,在整个分米波全频段内实现良好的合成分配,分配器预留了3个接口,为下一步直放站补点留出备份。光发射机根据光传输距离的远近调节输出电平,使两个机房内的光接收机输出电平一致达到设计的要求。
1.2发射系统
光接收机解调输出信号电平信号为0dBm,经频道选择器滤波放大后每个频道信号电平为0dBm,在本系统中,频道分配为DS-37, DS-39, DS-40, DS-44, DS-46;频道选择实现时,对隔频道信号采用直接频道滤波、放大调整的方法实现,对邻频信号在70MHz采用先下变频到中频70MHz,在70MHz上进行声表面滤波处理,上变回到发射频率,再进行电平调整处理,将电平调整到0dBm输出。频道选择器出来的单频道信号分别进入激励级功放,再进入100W功放单元,经双工和三工器输出至天馈系统。
发射系统设备由成都成广电视设备有限公司提供,共分三个机柜,机柜1由光接收机、频道选择器以及两个单频道100W发射机(含激励单元和100W功放单元)、控制系统、风冷系统、电源等部分组成;机柜2由三个单频道发射机(含激励单元和100W功放单元)、控制单元、风冷系统、电源等组成;双工器和三工器一起安装在机柜三内,显得美观大方。
发射系统的调试工作尤为重要,系统在出厂前先进行厂验,保证各项指标要能达到设计要求,在现场安装时要对光链路进行仔细的调试,光链路指标好坏将直接影响到整体发射指标,首先要调节光发射机的输出电平,满足光接收机解调条件,再调节光发射机的调制度,使得光接收机输出的射频信号最优,使其输出MER达到最高,最后调节光接收机输出电平,满足选频器输入条件,同时保证MER不被恶化,接下来对每个单通道发射机的各个关键部件进行调整,使得整体输出的各项指标满足要求。在本系统的两个发射站的每个频道信号的带肩比都超过38dB(@±4.2MHz),MER均大于32dB。
本系统的多工器包括一个双工器和一个三工器,DS-40和DS-46进行双工,DS-37、DS-39和DS-44进行三工,合成后的两路射频信号通过两付天线发射出去。多工器采用星形结构方式。
1.3发射天线
采用两付天线对信号进行发射,采用六层偶极子筒型垂直极化天线。该天线设计功率容量3kw,频率带宽100MHz,可满足多工使用的要求。发射天线单元采用筒形结构,天线系统进行了适当的相位补偿优化,同时功率分配器采用多级切比雪夫变换以获得更好的宽带特性。该天线采用不锈钢制作,具有防腐力强、使用寿命长的特点。其主要优点是结构简练轻巧、易于制作和运输,驻波比特性好,频率带宽较宽,可满足100MHz间隔范围内的多工器的要求。
六层筒形垂直极化天线系统 由6对筒形天线振子、3根分馈线、一只3:1功率分配器和一只λ/4调配线组成。主要技术指标如下:
1)频率范围:470～800 MHz /指定电视频道中心频率±50MHz;2)功率容量:1.4KW;3)天线增益: 9.8dB;4)驻 波 比: S≤1.10;5)方 向 性:全向(220○弱向);6)极化方式:垂直;7)波束填充:>8﹪;8)系统重量: 100kg。
2地面数字电视覆盖测试
2.1国标工作模式的确定
由于本系统作为重庆地区的试点工程,主要承担测试任务,主要进行不同工作模式下面的对比测试,检验系统在不同传输模式下的传输效率;利用该系统进行不同接收终端的性能测试,为终端的采用提供参考。因此工作模式的选择主要参考广电总局推荐的七种工作模式。
根据市局的要求,重点测试工作参数C=1 16QAM 0.8 PN=595 720以及C=3780 16QAM 0.8 PN=420 720两种模式,并对比进行实验。由于37,40,44在一付天线,39,46在另一付天线上,为了对比同模式下不同天线,同一天线不同模式的覆盖效果,因此对37,44,46频道选用第5模式,对39,40频道选用第4模式。
2.2测试方法
根据现实测试条件,制定测试点选择原则,具体的测量位置上应保证测量过程中能够安全顺利的进行,保证接收天线的极化方式与发射天线的极化方式保持一致,选择的位置应尽量避免严重的遮挡或干扰,选择有代表性的测试点,适当减少测试的工作量。固定接收测试选用了标准电视测试天线,架设高度离地面四米,采用标准的电视场强仪,转动天线得到某个频道最大场强值,停止转动并记录所有频道的场强,并观察机顶盒接收效果,记录其显示的信号强度及信号质量。
2.3覆盖测试结果分析
以接收益民厂方向的信号为例,单/多载波对比测试表1。
测试结果说明:在荣昌县境内选择了38个测试点,其中有两个测试点机顶盒未解出图像,在交叉区,机顶盒也能正确解出图像,但其显示C/N要降低。
3结束语
经过测试,荣昌县地面数字电视无线覆盖工程,实现了我县境内大部分农村地区的数字电视无线覆盖。由于系统本身在设计上具有良好的扩展性,易于实现其它地方的补点覆盖。只要广电系统的光纤能够到达的地方,大范围补点时可采用本系统的单频道发射方案,小范围补点时可采用多频道宽带放大方案。
本系统方案不仅能够节省系统成本,而且能够保证数字电视的覆盖效果,特别适合于我国农村地区数字电视的无线覆盖工程。
参考文献
地面国标 篇5
数字电视前端:本系统前端设备主要由接收有线网络的标清机顶盒和八合一的音视频编码器组成。机顶盒接收有线的射频信号,解出音视频信号,将音视频信号输入到编码器,编码器将音视频信号编码输出为MPEG2格式的码流,实现模拟到数字的转换。
地面发射系统:发射系统包括激励器、发射机、传输馈管和发射天线。激励器将编码器的输出码流调制到发射机的工作频率上,然后放大输出到发射机,再经发射机放大,通过馈管输送到天线发射出去。
接收端:接收端是指普通收视用户通过一个八木天线接收射频信号,送到地面数字机顶盒解出音视频信号再传到监视器(主要是电视机)。
以上是整个地面数字电视系统的组成,相较于以前的模拟系统收视端增加了地面数字机顶盒,那么它的优势在哪里呢?首先,采用数字传输技术,可提高信号的传输质量,不会产生噪声积累,信号抗干扰能力大大增强,收视质量高。其次,信道资源利用率大大提高,利用数字音视频压缩编码技术,可以在一个模拟频道中传送多路标准清晰度的数字电视节目。一般系统采用的调制模式为:16QAM、多载波、PN420、FEC0.8,该模式下的最大传输码率为21.658 Mbps。一般的标清节目码率在2.5～3 Mbps,所以按前面设置的调制模式至少可以发送7套标清节目。不但节省了频率资源,发射设备也更少,同时节约了大量的电费。
2 地面数字电视系统的操作及维护
2.1 编码器的操作及维护
在将音视频信号接入编码器之前,最好确认机顶盒的输出正常且是系统所需的节目。开机前连接好输入输出信号线缆,并将设备做好接地,然后开机进行参数设置。在主菜单界面按下Lock键,弹出系统主菜单,可通过上、下、左、右按键进行翻屏操作,在此可进行关于编码,ASI输入、输出,网络,输出等相关参数的设置,进入相应通道的菜单,就可以对对应的编码通道的参数进行配置。主要需要设置的参数为视频编码码率和总输出码率,视频码率一般设置为2.5～3.0 Mbps,本系统共6套节目,调制模式的总码率为21.658 Mbps,所以总码率一般设置为20 Mbps。另外还有一个需要设置的参数就是节目复用,进入子菜单后,ENTER确定后会出现选择光标,通过左、右键来改变选项,按Enter确定后选择生效。选择“是”表示把该通道编码的码流复用到MPTS中。其他的参数则不需要做大的改动,最后就是要保存设置好的参数,最简洁的方法就是按一下Lock键,会出现要保存修改的界面,通过左、右键选择“是”,按Enter确定后会保存设置好的参数。保存完成后,最好断电重启,看参数是否设置成功。
编码器在日常的使用中很少出现故障,除非是硬件损坏,但有时也会出现死机现象,这时就得重启。重启后,检查参数跟之前保存的是否一致,若不一致则恢复出厂设置,再修改到之前保存的参数设置值。若出现通道参数设置都一样,就是有个别节目出不来的情况,可将正常的通道与之对跳观察,若还是该通道节目出不来,有可能是硬件损坏。
2.2 激励器的操作及维护
开机前连接好输入输出信号线缆,并将设备做好接地,然后开机进行参数设置。在主菜单界面按下Lock键,弹出系统主菜单,可通过上、下、左、右按键进行翻屏操作。激励器需要设置的主要参数为系统设置和输出设置。系统设置用于设置激励器的工作模式,进入系统设置子菜单,按前面提到的模式设置好各参数。输出设置用于激励器射频输出频率和电平,以及调制输出的打开和关闭,正常情况为打开。其他的设置项都不需要做大的改动,默认为出厂设置即可。最后也得保存设置参数,保存方法跟编码器操作一样。当编码器输出的码流输入到激励器之后,激励器面板与ASI输入口的状态显示灯会亮起。激励器输出的射频信号是给发射机做输入信号使用的,所以激励器的维护,笔者将结合发射机一起来做说明。
2.3 发射机的操作及维护
地面国标 篇6
我国的数字地面电视广播 (DTTB) 标准已出台，2006年8月，国家标准化管理委员会发布了强制性国家标准GB20600-2006《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》，并明确该标准于2007年8月1日起正式实施。
青海省DTTB的覆盖规划也已摆在议事日程上。从模拟电视向数字电视过渡需要有一个转换时间, 按照国家广电总局的计划和部署，2009年青海省在西宁市和部分地级城市开展地面数字电视业务，并在未来几年内逐步将数字地面电视覆盖到全省。
开展青海地面数字电视广播覆盖网总体技术规划研究，主要针对全省的8个州、市（地）和39个县级广播电视转播机构制定地面电视广播覆盖规划。数字地面电视规划和其他无线电规划一样, 是根据无线电频率划分或分配的规定, 在规划原则的指导下, 将某一频段内的某项业务的频率在地域以及时间上的使用做出预先的统筹安排, 以实现频率资源的有效利用并避免频率间的相互干扰, 从而保证数字地面电视业务能够正常播出。
2 地面数字电视覆盖的特点
要构建一个数字电视发射系统，首先要了解数字电视信号的覆盖机理、影响因素、工作模式的影响及覆盖区估算的计算方法。但数字电视信号与模拟电视信号传播的最大区别在于，数字信号传播存在“峭壁效应”，见图1。在业务覆盖区内，模拟电视信号在受到干扰或欲收信号场强偏低时，会产生雪花、重影等现象，影响收视效果，但信号并不会中断；而地面数字电视广播，当接收信号电平降低到接收门限以下时，信号将中断，用户将完全无法收看节目。因此必须对地面数字电视广播网的覆盖做细致的规划。
青海建设国标地面数字电视系统，进行广播电视补充覆盖，采用数字电视技术可传送多套电视节目，可以节省大量的频率资源，多个发射台同时工作所带来的分集效果，也使得接收的可靠性大大增强，从而获得更好的节目覆盖率。此外，通过对发射网络 (如发射机的数量、分布、单个发射机的天线高度、发射功率等) 的调整和优化，还可以降低总的功耗，减少电磁波污染、降低信号辐射、减轻对附近其它网络的干扰，增强覆盖均匀度，甚至可以根据需要方便灵活地改变覆盖区域的分布。
影响覆盖的因素有很多，大致概括如下：
(1）工作频率：信号传播受传输路径的衰耗影响，工作频率越高路径传输衰耗越大，覆盖范围因此减小。
(2）发射机工作模式（C/N门限、码率、保护间隔）：选择不同的工作模式时，系统的载噪比C/N门限不同，C/N门限决定最低接收电平；不同的内码码率不但影响允许的节目数量，也影响C/N门限；保护间隔的大小则决定了区域单频网的站间距离。
(3）环境地形影响（城市建筑物、开阔地、丘陵、山地、水面、隧道、街道走向）和气候条件的影响（雨雪天气）。
(4）发射机的有效发射功率：发射机额定输出功率加上天线增益，并扣除天馈线损耗后在天线上的有效辐射功率大小，影响覆盖范围。
(5）发射天线的极化方式：天线辐射时形成的电场强度方向垂直于地面时，称为垂直极化波，电场强度方向平行于地面时称为水平极化波，由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。
(6）发射天线高度：相对发射高度越高，覆盖范围越大。
(7）接收机灵敏度：接收机的“最小接收电平”主要与射频信号载噪比C/N密切关联。
(8）接收天线：接收天线的增益、接收高度、极化方式都会影响接收效果。
(9）接收方式：固定接收、便携接收以及移动接收针对不同用户，最低接收电平的要求不同；地面数字电视覆盖，由于数字信号传输的特殊性，要求的时间概率为99%，地点概率为70%（可以接收）或90%（良好接收）。
(10）覆盖区域边缘的界定：与模拟电视覆盖的50%时间概率和50%地点概率不同，地面数字电视覆盖，由于数字信号传输的特殊性，要求的时间概率为99%，地点概率为70%（可以接收）或90%（良好接收）。
3 地面国标数字电视单频网系统
地面数字电视单频网是多个发射点使用相同的频率、发射相同的电视信号, 覆盖指定区域的覆盖方式。单频网的应用可以使频率资源得到有效的利用。在单频网覆盖区内接收同一信号无需切换频道, 有利于移动接收。
3.1 单频网原理
DMB-T本身采用了TDS-OFDM技术，系统信号帧与绝对时间同步以及采用OFDM调制方式，在实现单频网时具有先天优势。DMB-T单频网传输系统示意图如下图所示，接收站点将有效数据在分配网络中的传输延迟、主发射点发来的同步信号、本站点收到的GPS同步信号进行综合计算，得出该站点发射信号的时间。在中心发射站，DMB-T单频网适配器每隔一个大帧在传输流中插入一个控制包，该控制包包含同步时间标签（来自GPS接收机的1pps到大帧开始的时间差）和到下一级发射站的最大延时。
激励器的时间同步调整，主要调节激励器的发射时延，根据接收到的MPEG TS中的SIP包分析时间信息，可以计算出由主站信号到该发射台的码流传输时间，由此时间各发射台可以调整各自的时延，从而达到一起发送信号的目的。
单频网原理框图示意图如图2所示。
3.2 单频网组网优点
有利于频率规划。在我国频谱资源有限的情况下，可以大大节约宝贵的频率资源，提高频谱利用率。
解决覆盖盲区问题。在高楼林立的城市，单台数字电视发射发射机无论功率多大，都会有一定信号盲区或盲点，单频网则可通过多点同频发射的办法来获得较好的覆盖率。
单频网组网降低发射机设备的成本；通过优化和调整单频网发射网络（基站数量、分布、发射天线高度、发射功率等），使用多个较小功率发射机代替一个超大功率发射机。
单频网组网有利于降低信号辐射、减少电磁波污染、增强覆盖均匀度。
3.3 单频网组网关键技术
国标地面数字单频网的设计和组建是一个复杂的系统工程，涉及到频率规划、站点选择、方案设计、覆盖试算、项目实施、覆盖测试、优化调整等方面。
3.3.1 技术核心问题
单频网是由多个中小功率发射台按一定间距形成的大规模信号覆盖网络，要做到单频网信号的无缝覆盖，必然会形成信号相干区 (即交叠区) 。
在相干区内接收到的国标地面信号可能来自相邻的两个发射台，也可能来自相邻或相隔的多个发射台。因此，相干区信号能否稳定接收关系到整个DMB-T单频网建设和运行的质量，这也是DMB-T单频网建设和调试的主要技术难点。
由于存在相干区，所以各相邻发射台间需要严格同步，这包括：
(1）频率同步
网内各发射机发射频率要十分精确，即频域同步。
(2）时间同步
各发射机发送同一套节目要保证精确的时间一致，即时域同步。
(3）码元同步
即调制信号的比特率同步。
实现上述三个同步功能的关键设备是SFN适配器和GPS接收机（含GPS天线）。GPS接收机的功能是提供10MHz频率参考和1PPS时间参考。
发端SFN适配器对输入的TS流进行兆帧信息包 (MIP) 处理，同时插入时间、系统控制等信息，然后送入传输网络。在收端，对应的SFN适配器解析MIP包，计算传输延时并自动补偿，即可实现发射台端单频网同步的要求。
在单频网应用中，根据我们的经验，原则上应尽可能减少信号覆盖交叠相干区域，并保证在交叠区的信道多径延时不超过系统保护间隔长度。同时对发射台的天线场形做适当的限制，避免不必要的干扰。
OFDM调制中保护间隔的长度决定了系统所能处理的多径信号的最大延迟时间，超出保护间隔的多径信号，对于接收机而言是干扰，将影响系统性能。保护间隔越长，发射机间的距离就可以越大，但是系统的传输效率就越低，这就限制了单频网发射机之间的最大距离。
但当单频网交叠相干区中存在多个发射站信号延时超过保护间隔时，可以通过调整天线俯仰角或者调节强多径信号强弱等方式来减小单频网中干扰。
同时，调整相应发射机的单频网的时间偏置值，这样也可以有效的减小干扰带。相互干扰的现象减少，可能会存在一些很小的影阴区（由高楼遮挡引起），可以用就近增设补点器的方法来消除影阴区。
3.3.2 设备安装调试及覆盖测试
单频网的工程实施应该严格按照技术方案进行，若实施中需对技术方案进行变更，需重新对涉及的内容进行认证复核。
在利用原有发射台站建立单频网的站点，在施工时还应该注意不影响现有播出设备的播出安全。
尽管在前期对单频网进行了网络规划和覆盖分析，然而影响射频传播的因素很多，不可能将所有因素都考虑进去。因此，在单频网建成后，需要采用专业的路测仪器对目标覆盖范围内的接收信号强度指示（RSSI）、信噪比（SNR）、调制误差比（MER）、调制精度-误差矢量幅度（EVM）、低密度校验码（LDPC）误块率以及同步情况等进行测量。对测试结果进行分析，确定单频网的覆盖效果，如果实测结果跟理论规划和试算结果差距较大，需要分析原因，并对设备进行相应调整和优化。通过测试，还可确定单频网的干扰区和覆盖盲区，为下一步的网络优化调整提供依据。
3.3.3 网络优化调整
网络优化调整是单频网建设的关键一步。它和覆盖测试交替持续进行。单频网的优化调整的一个重要原则就是减轻单频网发射点在相干覆盖区形成的多径干扰，具体而言就是尽可能减小长时延、强多径信道存在的区域。
对干扰区，可以通过调整发射机的时延、功率或发射天线的场形等消除干扰区，如果无法消除应尽量减小干扰区并调整干扰区使之落在用户人群较少的区域。
对于信号覆盖盲区，可以通过增加小功率补点来消除。对于一些重要楼宇、车站、地铁、候机楼、商场、隧道等室外无线信号无法到达的场所，可以通过直放站、移频转发、同频转发或泄漏电缆等方式进行覆盖，从而达到信号的良好覆盖。因为单频网的调整会引起某些覆盖区域性能不稳，所以网络调整和优化需重复进行。同时要考虑诸多外部条件的影响及制约，在建设中，应根据实际情况，结合网络的覆盖测试反复对比、调整、优化，使单频网的总体状态达到最佳。
3.3.4 单频网建设需要注意的其他问题
(1）防雷接地
在单频网的建设中，接地和防雷是一个非常重要又比较容易疏忽的工作。
单频网实际运行环境中电磁环境往往比较恶劣，再加上设备不间断播出，不良的接地处理会使设备产生大量静电，引入干扰和系统噪声。对设备的正常工作产生影响，使发射机、激励器、卫星接收机等产生自动保护或死机，严重时还可能损毁设备和造成人身安全伤害。因此在工程施工和设备安装调试时一定要认真按照设计规范要求做好设备接地处理，对设在接地条件较差的县级转播台楼宇中的机房，应该对各个设备做等电位连接处理。防雷也同样重要，为防止直击雷或雷电电磁脉冲对建筑物本身或其内部设备造成损害，在工程实施之前，一定要按照相关的防雷规范和标准做好防雷设施，特别是在牧区多雷的高山发射台更应该严格把关。
(2) GPS天线安装
GPS接收机为单频网的同步提供时间和频率基准。
为实现系统的精确同步，GPS天线四周应该有良好的净空环境，安装时应尽可能远离各种发射天线、高压线及强电场、磁场等干扰源。另外，GPS天线电缆长度是根据天线增益严格设计的，不得剪断、延长、缩短或加装接头，否则将严重影响接收效果甚至收不到信号。电缆线长度多出时不要盘起，应拉直，以免产生电磁场引致信号衰减。
4 青海数字地面电视覆盖总体规划
本项目分三个阶段实施：
(1）第一阶段（2010年8月-2010年11月）：制定青海8个州、市（地）地面电视覆盖规划方案。
按照国家广电总局的计划，首先为青海8个州、市（地）各规划一个地面数字电视广播频道，用于开展模数同播的标清业务。
(2）第二阶段（2010年12月-2011年4月）：制定青海39个县地面电视覆盖规划方案。
按照国家广电总局的计划，为青海39个县规划一个地面数字电视广播频道，同样用于开展模数同播的标清业务。
(3）第三阶段（2011年5月-2011年7月）：开展必要的覆盖测试及网络优化研究。
针对地面数字电视广播覆盖网规划研究过程中可能出现的存在潜在干扰的情况，开展必要的测试，并在测试基础上对覆盖网规划进行优化研究计算。
我国电视覆盖网规划频率共16291个，其中已启用的电视频率超过7000个。地面数字电视定位于公共服务，所以为了保障公共服务不能收费不得加密，目前的工作重心是需要调整现有地面覆盖网布局，既要保证现有中央广播电视模拟节目覆盖，又要满足标清、高清、车载等多种数字化业务需求。调整工作实际操作难度大，比如要寻找一个合适的数字电视频道，需要协调周围地区的五六个不同频率。基本思路是：指配若干数字大功率台站，首先考察每个台站的可用频道，然后从整体上进行网络规划。也就是说，数字地面电视覆盖规划实际上是一个电磁兼容 (EMC) 的分析过程。
青海省在地面数字电视规划过程当中，首先不损害原有的模拟电视的覆盖，但是现在模拟电视的副服务区和非法播出不受保护。除了用于农村公路服务体系建设的台站之外，一般不去保护100瓦以下的小功率台站，因为考虑到频率非常拥挤。除了用于公共服务体系的台站，所有没有启用的规划台启用，纳入到地面数字电视的规划当中。尽可能组建单频网，改善城区覆盖，国家财政投入，统一技术平台、统一规划、统一建设、统一运行管理。过渡时期主要用于和现有模拟频道节目的同播，因为目前大量的地级城市所开播的数字电视频道主要就是同播，业务定位为公共服务，不加密、不收费、这就是为了保证地面数字电视的公益属性。充分利用现有的模拟发射台站和基础设施，依托自主知识产权技术标准，积极促进电视机等电子产业的转型和发展，严格依法管理，规范无线广播电视的秩序。
5 青海辖域地面数字电视覆盖建设之可行性
青海省地域广阔，地形多样，海拔高度呈阶梯状，是世界上最高的高原，平均海拔高度4, 500米，面积250万平方公里，有“世界屋脊”和“第三极”之称。位于北纬25°-40°和东经74°-104°之间。这种复杂多样的地形地貌形态其特征及地广人稀的特点导致有线覆盖投资大、设备维护工作量大而制约了有线电视的完美覆盖，所以对城市边沿的城郊结合部和广大农村乡镇应采用地面数字电视多频道、多套广播电视节目的无线覆盖。环境地形对覆盖影响较大，覆盖区域为开阔地时，发射点的相对发射高度较高，可能一个台即可全部覆盖，此时采用多频网覆盖方式，就比较经济；如果信号受地形或建筑物的遮挡，覆盖阴影区比较多，可以考虑组建单频网，实现大范围的区域覆盖。但无论那种方式都会存在局部的覆盖盲区，因此，必要时需要使用同频转发器进行补点。
因此，发展地面数字电视，实现有线电视的“无线延伸”，通过有限频点收听和收看多套多样化的广播电视节目，实现移动、便携和固定接收是一种可尝试的模式，具有很好的可行性。
同时，采用小功率多布点，覆盖范围大的数字电视单频网覆盖，减少对周围电视与通信网络的电磁干扰，也存在相应的科学性和合理性。
6 全省地面数字电视覆盖建设之总体思路
数字地面电视业务主要使用VHF（米波）和UHF（分米波）频段，这一频段的电视以视距传播为主。传播耗损与地形、植被、电视传播的路径以及所处的地理位置和天气状况等因素密切相关。在繁华都市中，高大建筑物、桥梁等也会影响电波传播。
笔者通过自己多年来在广电系统工作经验和分析数字电视技术特点及发展趋势，认为对于地域广阔、地形地貌复杂的地区实现地面数字电视多频道、多套广播电视节目的无线覆盖，宜采用中小功率多布点的系统方案，以实现无缝隙的数字电视无线覆盖。数字广播电视网以无线广播方式运行，覆盖面积大、电波传播环境复杂，为了确保终端用户得到稳定的高质量电视节目，除选用高质量收发传输设备外，还要进行传输可靠性的系统设计，来达到规定的有效覆盖范围服务区。
6.1 全省地面数字电视单频网覆盖建设之建议
根据青海省的特点有以下几点考虑：
(1）由于地形地貌复杂实现地面数字电视、多套广播电视节目的无线覆盖，宜采用中小功率多布点的系统方案。
(2）单频网的设计与建设是一项非常复杂的工程。需要考虑传输标准、调制方式、纠错比率、保护间隔、传输带宽、地形特点、发射基站选址、天馈系统等等诸多因素，同时数字电视信号的传播特点，受地形、建筑物密度、街道走向和环境变化影响，覆盖区域内会存在局部的覆盖阴影区。
在单频网设计建设之初建议做好统筹规划，在建设过程中才能做到事半功倍。地面数字电视单频网的局部调整可能会引起单频网内某些接收良好的覆盖区域性能变坏，因此单频网络的调整和优化需不断反复调整。
同时，地面数字电视单频网的调整和优化受到诸多条件的制约，在单频网的建设过程中，需充分考虑各种因素，根据网络的实际情况，采用多种手段和方式，结合网络的性能测试进行反复调整和优化，使地面数字电视单频网的总体性能达到最佳。
(3）从全国其它省市开展地面数字电视试验城市的技术系统及覆盖情况来看，信号在城市的覆盖还存在不少不理想的区域，解决覆盖问题将是一个长期的、不断完善的过程。因此选择有系列广电产品研发、生产能力与系统集成能力强的，有实力公司的产品和服务，对单频网项目的建设与运营有持续的保障，并且能取得事半功倍的效果。
从数字电视运营的角度，项目初期的大规模资金投入，将带来投资回报、风险与市场商机矛盾等一系列问题都值得探索和思考。在启动数字电视系统项目时，考虑将此项目从技术平台的构建和运营都完全以市场化运作。基于这一指导思想，在技术平台的系统集成和设备选型上，一般选择了低成本起步方案，就是先选择可靠、可持续合作的厂商构建单频网技术平台，在完成先期试验、测试、系统性能和覆盖效果满足预定目标要求之后，结合实际情况，再选订适当的系统设备，是非常重要的。
6.2 青海地区国标地面数字电视无线覆盖构成设想
近十年来国家广电总局先后在青海实施“西新工程”、农村中央覆盖等重大建设项目，辖域内100瓦以上（含）模拟地面电视发射机达数百余部，覆盖规划及相应的试算应分为地区进行。重点应选择在西宁市区及所属三县和海东地区六县电磁环境复杂地域的进行。
根据青海地区地域广阔与地势起伏大，层状地貌明显这种复杂多样的地形地貌形态其特征及地广人稀的特点, 为能直观分析覆盖情况，地理数据中还可包括行政区划、人口分布、民族分布等信息。在一般计算时，可采用1000米精度的（每秒1000米给出一个点的高度数据）地形数据，在特别计算时，可采用100米精度的地形数据，以节省资源和时间。采取城镇有线网络覆盖，对城市边沿的城郊结合部和广大农村乡镇采用地面数字电视多频道、多套广播电视节目的无线覆盖，将省市自办节目和省级多套多样化的广播电视节目，实现移动、固定接收是一种可尝试的模式（在信号覆盖不理想的区域，还可以组建局域网或采用补点的方式进行补充覆盖），具有很好的可行性及推广性。
参考文献
[1]地面电视频率规划与优化.广播科学研究院.
[2]VHF/UHF频段地面电视频率规划-研究报告.广播科学研究院.
地面国标 篇7
1.1 数字电视的现状
当今社会, 世界各国都特别关注对于数字电视领域的研究和开发, 而我国作为数字电视的产量与销量大国更要重视这一重要行业的发展。因此我国政府为了制定具有完全自主知识产权的有关标准进行了全局性的组织和规划, 同时制定了我国自己的地面数字电视传输标准。
目前, 全球共有三种数字电视地面传输系统方案成为了国际标准。包括美国ATSC欧洲DVB-T和日本ISDB-T, 其中DVB-T和ATSC两套标准占主导地位。
1.2 数字电视地面传输中国标准的制定
我国广播电视的主管单位和国家广电总局共同组织我国的相关专家制定了数字电视和数字清电视的标准, 其中包括数字卫星传输标准和数字有线电视传输标准等数十项关于数字高清电视和数字电视地演播室标准。融合了清华大学的多载波方案和上海交通大学的单载波方案的《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》已经于2006年8月18日被批准正式通过, 并于2007年8月1日起实施。国标不仅可以支持单载波, 同时也支持多载波;在8M Hz的电视带宽之内能够传输32Mbps的固定速率或者24Mbps的可移动速率;国标支持开展标清电视业务以及高清电视业务;标准支持包含固定接收与移动接收在内地多种接收模式。
2 调制器硬件平台和系统的设计
2.1 设计目标以及功能要求
本硬件平台要求能够在电路板上完整地实现整个数字电视发射端编码调制的功能, 其中包括信源的输入, 数据处理以及信号输出的各个部分。另外, 还要设计电源和电路, 测试以及下载电路等等。数字电视的标准繁多, 但是基本的结构是很类似的, 为了能够有效地利用该硬件平台, 我们应将该提高平台的通用性, 让平台既能达到中国数字电视标准, 也可实现DVB-C、DVB-H和DMB-T等标准的调制器, 使数据既可通过ASI或者SPI接口进行输入, 也可通过USB接口进行输入。
2.2 系统分类
根据解调器系统设计的目标和功能要求, 可以将系统大致的分为六大部分:⑴数据处理部分:系统的数据处理部分全部集中在FPGA的内部, 因为交织部分所需的RAM资源较大, 而FPGA内部的RAM不够用, 因此在FPGA的外部放置了一个较大容量的RAM芯片。⑵供电部分:本硬件平台不仅有模拟部分, 还有数字部分, 所需的电压种类也很多, 并且FPGA内核的耗电量较大, 尤其是在上电瞬间电流非常大, 因此供电这一部分的设计很繁杂。⑶接口部分:为了方便解调器在各种情况下都能够使用, 本平台既可以以SPI格式进行输入和输出数据, 又有ASI接口电路, 可以将输入的ASI格式的数据转换成SPI格式的TS数据流然后输入, 另外还可以通过USB接口从电脑上输入TS流数据。⑷程序下载以及控制电路:可以为FPGA设计JTAG和AS两种下载方式, 调试电路的时候通过JTAG接口下载, 当程序不需改动时则通过AS接口把程序下载在片外的FLASH里, 这样以后通电后就能够自动加载程序, 而不用每次上电都重新下载。⑸模拟电路部分:这一部分设计两路输出, 一路的基带信号经过D/A变换之后放大输出, 另外一路在数字变频处理以后对信号进行放大再输出。⑹调试电路部分:若要方便调试, 在板子上还应放置测试排针、开关和LED指示灯等。
3 调制器的调制与实现
3.1 硬件平台的调试
电路板最关键的部分就是供电部分, 对电路的调试必须从电源开始。首先查看电路板上元件的焊接是否正确, 其中特别要测注意是否有短路情况的发生。然后测试电源模块的输入是否准确, 如不够准确则应旋转微调螺钉将其调整精确, 最后调试电平转换芯片, 看其输出能否达到要求。
下载部分的电路将是电路板成型以后最常用的部分, 因此这一部分电路一定要特别稳定可靠。首先要检查下载电路中有没有漏焊、虚焊或者错焊的情况, 然后再编写一个简单程序, 并通过JTAG口下载到电路板上, 测试输出的信号是否正常。
3.2 调制器硬件程序的调试
作为组成调制器的重要部分, 编码的电路必须能够流水处理, 实现线性时间编码;
基于比特的编码电路, 所编出来的码字不能存在误差问题, 必须保证是准确无误的;编码电路必须要能够在系统所要求的各种时钟速度下稳定地进行工作, 即保证编码器的工作时钟不能低于系统所要求达到的最高工作时钟。
无论BCH编码还是LDPC编码, 我们都是采用线性编码的方法, 将数据串行输入, 当信息位的输入完成时, 校验位恰好完成全部编码。虽然编码器的输入与输出时钟是一样完全的, 使编码增加了校验位, 导致数据的有效长度变长, 但是我们所采用地信号结构在每一帧数据之后都留了空位, 编码以后只能填充一部分空位, 因此足以完成线性编码, 并且保证电路有充裕的时间可以进行复位操作。
参考文献
[1]吴松炎, 管云峰, 余松煜, 等.“非基2点FFT处理器的设计与实现.电视技术”.2007年第31卷第1期.
[2]陆大金.“随机过程及其应用”.清华大学出版社, 1986.
地面国标 篇8
随着数字电视技术的发展,数字电视产业逐渐形成了有线数字电视系统、卫星数字电视系统、地面数字电视系统互为补充,并行发展的格局。单频网是地面数字电视产业重要的组网方式之一,它由多个位于不同地点、处于同步状态的发射机组成数字电视覆盖网络,网络中的各个发射机以相同的频率、在相同的时刻发射相同的节目以实现对特定服务区的可靠覆盖。单频网组网过程中需要解决的一个关键问题是所有发射机的同步问题,这个问题的关键在于信号源到发射机的传输、适配。
1 地面数字电视单频网
地面数字电视单频网(SFN:Single Frequency Network)是由多个位于不同地点、处于同步状态的发射机组成的数字电视覆盖网络,以相同频率、在相同时刻发射相同节目,以实现对特定区域的可靠覆盖。
单频网具有有利于频谱规划、提高频谱利用率、较好的信号覆盖特性、降低信号辐射、减少电磁污染、增强信号覆盖均匀度等诸多优点,对单频网组网关键技术的研究将能大大促进我国数字电视产业发展,改善我国频率资源紧张的状况。随着DTMB标准成为我国强制性标准以及老挝、柬埔寨等国对DTMB标准的采纳,我国及采用DTMB标准的国家地面数字电视单频网建设正处于起步阶段,国内、国际市场推广前景将非常广阔。[1]
单频网具有很多优点,首先是有利于频率规划。在我国空间频谱资源紧张的情况下,可以大大节约宝贵的频率资源,提高频谱利用率。其次,由于无线电信号本身的特性,在高楼林立的城市或丘陵山地环境中,无论单个数字电视发射站点的发射功率多大都会有很多信号覆盖不到的区域,这些覆盖不到的区域被称作覆盖盲区或盲点,单频网则可通过多点同频发射的办法来解决覆盖盲区问题,获得较好的覆盖率。第三,单频网技术还可降低发射机设备的成本;通过优化和调整单频网发射网络(基站数量、分布、发射天线高度、发射功率等),可以使用多个较小功率发射机代替一个大功率发射机,以降低信号辐射、减少电磁波污染、增强覆盖均匀度,也可以根据需要随时改变覆盖意图。
2 单频网组网技术
同频干扰是单频网广播面临的最大问题。传统单频网依靠GPS同步各发射机的发射时间,靠保护间隔保证天线收到的不同信号能同时到达接收机。一旦超过保护间隔允许的距离,两个或两个以上的同频信号到达接收机时间不同,将导致接收机解码失败。故而靠GPS同步的方式仍有很多不足。实际上,根本不需要在各发射站完全同步,只需要解决各基站同频信号交叉覆盖地区的同步问题即可。
我们通过研究单频网的建站距离,不断地进行实地检测信号,对单频网组网技术有了更好的认识,通过改善以下两点即可解决同频干扰和信号盲区的问题:(1) 只需对各基站同频信号交叉覆盖地区,采用时延调节模块进行相应调整;(2) 相邻基站采用不同极化方式发射信号。通过对这两种方式的选用或全部采用,基本能保证各基站“同频干扰”现象消失。这是单频网得以实现的一个技术保证,并在一些地区得到成功的商业运用[3]。
2.1国标地面数字电视单频网组网结构图
这种单频网广播模式,可以省掉各个基站复杂昂贵的GPS时钟同步系统,降低系统复杂性,提高安全性;妥善处理某些交叉覆盖区的同频干扰现象。
2.2 单频网补点发射基站
前端处理好的数字化信号输入微波宽频带发射机或光发射机(经有线电视光缆)传输,转发基站接收到信号后,将微波天线上的下变频器转为UHF信号,或将有线电视光缆送来的地面数字电视广播UHF波段信号,经滤波后对所有RF射频信号进行适当延时调整后(传统方案中是对不同频道TS流进行延时,相对比较复杂),经小功率发射机作单频网发射,覆盖5～20 km范围用户。
按照中国数字电视地面广播编码标准GB 20600-2006《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》所建议的单频网组网模式:“本标准系统也可以采用不依赖于GPS的主从结构方案,全系统自动调节各自相对于主发射机的时延,实现了整个单频网的发送时间同步”,该方案是有权威理论支持的。由于不象传统方式采用昂贵的GPS同步设备,故不需设置保护间隔。该方案已在内地多个地区单频网广播中得到很好应用,是真正质优价廉的可靠的单频网组网技术方案。其原理图见图2。
信号源采用MMDS微波或光缆传输,而不是各接收基站接收开路地面数字电视广播信号后另行转发,是为了保证后面发射基站信号不至于时延过于滞后,难以保证交叉覆盖区接收点同步接收到不同基站信号。一般来说,离前端近的基站设计时延调整多些。距离前端远的基站时延调整少些,则比较容易平衡。
通过在多个单频网交叉覆盖区测试数据,调整补点基站的不同时延,可保证在交叉覆盖区的信号能基本同步到达接收机,接收机即可正常接收解码,消除同频干扰的影响。
如图3所示,在2个交叉覆盖区内(可事先估算出位置),用一条直线画出2交叉覆盖区域中同频干扰最严重的地方,到该地实测确定后,对2个转播基站中的一个进行时延调整,一般在5～20 μs 之间。经过这样的调整,相邻发射基站的发射时间不一定严格同步,但只要保证在交叉覆盖区中心点收到的两个不同基站的信号能同时到达接收机,同频干扰现象就会消失。测试时可以采用仪器与机顶盒接收相结合的办法进行。一般通过几次调整,就可以解决问题,以后也基本不需要再调试。如有多个基站信号交叉覆盖区,相邻的基站可以采用不同的极化方式(水平或垂直),这样能最大限度降低同频干扰的影响。因为用户主要是固定接收,只要采用相同的天线架设方式即可,不会影响其日常收看电视。在一些农村地区,有时仅需采用不同极化方式安装转发基站,不需调整基站发射时延也可以保证交叉覆盖区的良好接收效果。
另外,采用定向发射或降低某个相邻基站的发射功率等办法,也可以进一步降低同频干扰。
2.3 单频网组网优点[4]
(1) 有利于频率规划。在我国频谱资源有限的情况下,可以大大节约宝贵的频率资源,提高频谱利用率。
(2) 可解决覆盖盲区问题。在高楼林立的大城市,单台数字电视发射发射机无论功率多大,都会有一定信号盲区或盲点,单频网则可通过多点同频发射的办法来获得较好的覆盖率。
(3) 单频网组网可降低发射机设备的成本。通过优化和调整单频网发射网络(基站数量、分布、发射天线高度、发射功率等),使用多个较小功率发射机代替一个超大功率发射机。
(4) 单频网组网有利于降低信号辐射、减少电磁波污染、增强覆盖均匀度。
(5) 便于移动接收。
2.4实测单频网信号频谱图
图4中,波瓣越多,多路信号的时延差越大,波瓣越深,多路信号的电平差越小。良好的单频网信号的频谱应该是波瓣少而且深。
3 单频网建站距离
地面数字电视单频网最大建站距离是单频网的重要参数,它决定了单频网的发射站点的选取、建设成本以及建网的复杂性。地面数字电视单频网的最大设台距离主要取决于地面数字电视系统抗回波(多径)干扰的能力,系统如果可承受的回波延时越长,单频网设台距离可以越大。符合GB20600-2006的地面数字电视系统抗回波干扰的能力依赖于发射端信号的帧结构以及接收端的信道估计与均衡算法。目前的测试结果表明:地面数字电视传输系统各种工作模式的抗0 dB回波干扰延时长度一般都能做到与各自信号帧结构中的帧头长度基本相当。随着地面数字电视系统接收端算法的改进,以及发射天线和接收天线的设计,也可以接收超过帧头长度的多径信号,这样符合GB20600-2006的地面数字电视广播单频网设台距离也将进一步增大[5]。
地面数字电视广播单频网设台距离可根据GB20600-2006规定的信号帧结构的帧头持续时间来考虑,帧头持续时间即是抗多径干扰的保护时间,在保护时间内接收到的不同信号可以被接收选择出最佳电平的信号。
如系统采用PN420帧头,GB20600-2006规定的基带符号率为7.56 Msps,帧头长度t=420×1/7.56 μs=55.56 μs,射频信号在此时间内的传输距离l=55.56 μs×3×108 m/s= 16.67 km,这也是单频网设台的最大距离。
对于PN595帧头,t=78.7 μs,l=23.61 km,
对于PN945帧头,t=125 μs,l=37.5 km,
因此,单频网设台的最大距离最好选为16.67 km。
4 山西地面数字电视单频网的建设情况
我公司在太原、晋中、运城、晋城、长治、忻州等地已建好多个基于双国标的单频网。
太原:DS-31,4台1 kW发射机;
晋中:DS-30,4台1 kW发射机;
运城:DS-33,3台1 kW发射机;
长治:DS-16,3台1 kW发射机;
忻州:DS-21,3台1 kW发射机。
5 结束语
综上所述,合理地对地面数字电视单频网进行组网,不仅能解决信号覆盖问题,同时节约成本。本文阐述的国标地面数字电视单频网组网技术已经在山西省得到了成功的应用,与其他的GPS同步各基站发射时间的单频网组网方案相比,更加简单和实用。
摘要：在研究国内相关标准、技术的基础上,主要对地面数字电视单频网组网中涉及的关键技术单频网组网的同频干扰与建站距离等问题进行分析和阐述,并开发了采用两种机制的网络管理系统软件,解决了单频网组网过程中相关设备远程管理的问题。同时,介绍了山西省国标地面数字电视单频网的建设情况。
关键词：地面数字电视,单频网,同频干扰,建站距离
参考文献
[1]白微微.DTMB单频网组网概述[J].电视技术,2010(8):17-19.
[2]于丽娟.山西国标地面数字电视技术规划初探[J].山西电子技术,2010(5):77-79.
[3]宋曦彤,张晓林,文慧霞,等.一种国标地面数字电视单频网覆盖的规划方法[J].电视技术,2009(11):9-11.
[4]许振峰.单频网技术及其在移动电视网中的应用[J].有线电视技术,2009(6):50-53.
地面国标 篇9
所谓单频网(Single Frequency Network,SFN),就是几个不同位置的发射台,在同一时间和同一频率发射相同的信号。采用单频网可以节省频率资源、覆盖更大的区域,有效解决高楼大厦造成的阴影区覆盖问题[1]。国标中规定信号帧包括帧头和帧体两部分时域信号。其中帧体长度是500μs,帧头部分填充PN序列来充当保护间隔[2],如图1所示。如果保护间隔的时间大于信道冲激响应的持续时间(多径回波的最大延时),那么根据卷积性质可知,前一符号的多径延时完全被保护间隔吸收,不会影响到当前符号的有用信号周期。接收端在有用信号周期内进行积分,这样就克服了多径信号带来的干扰[3]。这就给单频网的实施提供了技术上的可能性。
帧头长度决定了保护间隔的长度,也就决定了多径信号的最大延时和单频网中不同发射机的最大距离。只要各个多径信号之间的时延差不超过保护间隔的长度,所有的多径信号都会增加接收信号的强度[4]。由表1可以看出,不同发射机的最大距离在16.7~37.5 km的范围内,完全可以满足一个地区的单频网组网要求。
基于国标的地面数字电视单频网覆盖规划包括台站的布局方案和台站的配置方案。台站的布局一般利用现有台站或对现有台站稍加调整来进行规划;台站的配置方案需要确定每个台站的参数信息,包括发射频率、发射功率、天线参数、调制模式、延时参数等。围绕着台站布局选择和参数配置,论文对网络进行了链路损耗预算,通过ICS telecom平台进行了覆盖仿真分析与交叠区干扰分析,提出了一种国标地面数字电视单频网覆盖的规划方法。在完成覆盖规划设计后,根据选定的台站布局方案和台站参数配置,对无线网络总体性能进行模拟仿真。通过仿真结果分析判断设计方案满足设计要求后,应当经过外场实地测试对初步方案进行修改再仿真,经过反复优化后的方案可作为可行性方案提交。国标地面数字电视覆盖网络的规划方案设计如图2所示。
2 单频网覆盖规划设计及仿真分析
笔者通过基于国标的单频网规划设计及ICS telecom软件仿真,提出了一种国标地面数字电视单频网覆盖的规划方法。网络规划设计过程中采取利用现有台站、节约建网成本的原则,规划的网络参数如表2所示。
2.1 链路损耗预算
在规划设计国标地面数字电视覆盖网络时,首先对单个台站覆盖半径进行估算。实际应用中的无线传播模型非常复杂,常用的无线电波传播模型分为确定性模型、半经验模型及经验模型。适用于UHF频段的模型主要有ITU-R P.370模型、ITU-R P.1546模型、OkumuraHata模型及COST231-Hata模型等[5]。根据该地区地物地貌等特征,选取Okumura-Hata模型进行链路损耗预算。Okumura-Hata模型是通过大量移动接收实测数据拟合得到的模型。其路径损耗计算的经验公式为
式中:d为发射台与接收机之间的距离,fc为工作频率,ht为发射天线高度,hr为接收天线高度,α(hr)为接收天线高度校正因子,Ccell为大城市中心校正因子。α(hr)与Ccell取值分别为
链路预算针对不同的传播环境(郊区和大城市),对3个台站的覆盖半径分别进行预测。
对于发射台A覆盖范围的预测,分为大城市传播环境和郊区环境两种情况:
1)大城市环境下,发射台A辐射信号的链路损耗为
取α(hr)=3.2[lg(11.75hr)]2-4.97=2.69,Ccell=0,则有
参考经验数据及《VHF-UHF频段地面数字电视广播频率规划准则》[6],综合考虑各种业务类型,设定规划接收门限电平为-78 dBm,发射台A的辐射功率Pr=2 000 W,可换算为63 d Bm,则推算出收发链路的损耗Lp(d)=63 dBm-(-78 dBm)=141 d B,再计算得出覆盖半径d≈21.3 km。
2)郊区环境下,可以取α(hr)=(1.11lg fc-0.7)hr-(1.56lg fc-0.8)=3.5,Ccell=-2[lg(fc/28)]2-5.4=-8.7,则发射台A的链路损耗Lp(d)=106.1+28.3lg d-α(hr)+Ccell=93.9+28.3lg d,可推算出发射台A覆盖半径d≈46.2 km。
对于发射台B和C,同理可以得到两种传播环境下的各个台站的覆盖半径。表3为发射台A,B,C在两种传播环境下的覆盖半径。
上述链路预算得到了各台站覆盖半径,通过单频组网可以满足某地主城区及郊区的覆盖要求,基本达到了网络预规划的要求。实际应用中应该通过外场测试得到实测数据后,应该将实测数据和预测数据进行统计,校正所应用的电波传播预测模型,之后进行更加详细的网络规划设计及优化。
2.2 基于ICS telecom的单频网覆盖与干扰仿真分析
在ICS telecom软件中,建立上述台站并配置网络参数,加载到电子地图中如图3所示。电子地图中包括了该地区数字地形高程模型(DEM)、数字地面覆盖模型(CLUTTER)、数字线状地物模型(VECTOR)。包含上述模型的电子地图可以满足国标地面数字电视覆盖网的规划要求,仿真中根据不同的需求调用不同的模型,对某地国标地面数字电视单频网网络覆盖及交叠区干扰进行了仿真。以室外固定接收为例,根据《VHF-UHF频段地面数字广播传输系统实施指南》,在16QAM,0.6调制模式下莱斯信道的系统载噪比门限为12 dB。通过标准中提供的最小等效场强计算公式,可以得到12 dB载噪比门限下的接收点最小等效场强约为36 dB(μV/m),考虑到70%地点概率的校正因子为3 dB,仿真中设置的最小规划场强为39 dB(μV/m)。通过ICS telecom对单频网进行覆盖仿真,得出单频网覆盖范围如图4所示,其中不同颜色的像元代表不同的接收场强。仿真得到的覆盖范围与上面的预算结果大体相近,其中的误差主要是由于ICS仿真软件考虑到地物地貌的类型及电波传播过程中地形的影响而进行适当的修正导致的。从图4可以看出覆盖场强随着距台站距离的增加而减小,某些覆盖盲区(如图4中右侧灰色处)是由于在台站和覆盖目标地点方向上有遮挡物而形成了覆盖盲区。整个网络覆盖的地点概率在70%以上,达到了国标中可接受的评价等级。在网络优化中应该进一步增加台站及补点器,优化各个台站的参数以达到更大的覆盖范围。
基于国标的地面数字电视单频网覆盖区域可分为单点覆盖区及交叠覆盖区。规划中利用ICS telecom软件仿真得出单频网交叠区域范围。测算出A,B台站的交叠区中心距A台约14.9 km,距B台约3.1 km,根据理论计算,A,B两台同时发射的信号在理想传播环境下到达交叠区的时间差值约为39μs。若在B台设置39μs的发射延时,则理论上在交叠区内两个信号互相不干扰。仿真中通过反复优化延时参数设置得出将B台站延时45μs发射时干扰区最小,这与理论计算的39μs的延时基本一致,其中误差可能是理论计算中无法考虑地理环境造成的。仿真得到的交叠区信号到达延迟时间如图5所示,其中左图为各个台站在同一时间发射的情况下信号到达延迟时间;右图为B,C台站分别附加45μs和35μs延时发射时信号的到达延迟时间。从图5中可以看出各台站同时发射下交叠区的信号到达延时在20~75μs之间,部分区域的到达延时超出了表1所示的55.6μs的保护间隔,各台站信号在超出保护间隔的区域形成干扰,这会导致接收机由于多径信号超出保护间隔而无法正常解调信号。而将B,C台站发射延时调整为45μs和35μs的情况下,交叠区的信号到达延时缩小至10~50μs之间,这种情况下的到达延时落在了55.6μs的保护间隔内,接收机认为各台站信号可以互相增强,不存在相互干扰。通过仿真得出的延时调整结果与相关外场实验结果基本吻合,故笔者提出的国标地面数字电视单频网覆盖规划方法是可行的。以上分析说明,在应用单频网解决一些盲区覆盖问题的同时也导致了覆盖交叠区域的信号干扰,所以应用单频网覆盖必须合理地配置网络中各台站的参数,这样才能改善和消除单频网覆盖交叠区的干扰问题,最大程度地利用单频网覆盖的技术优势。
3 小结
本文对基于国家标准的地面数字电视单频网覆盖规划方法进行了分析。在覆盖试验网络的规划设计中,对无线网络的链路损耗和覆盖范围进行了估算。通过无线网络仿真软件ICS telecom对规划设计的覆盖网络进行仿真分析,提出了一种国标地面数字电视单频网覆盖的规划方法。
在更加详细的规划和优化过程中,计划通过ICS telecom软件仿真得到场强预测数据,对得到的外场场强实测数据与预测数据进行统计,在此基础上校正选定的电波模型,然后利用校正后的电波模型进行更加准确的场强预测和网络性能仿真。通过这样的反复优化与校正,可以预测出与实际传播环境较为接近的数据,从而更加高效、科学地进行覆盖网络的规划设计。
参考文献
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