地面数字电视广播单频网技术优化调整范文
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摘要：随着我国地面数字电视广播覆盖工程的全面铺开，广东省全省无线覆盖工程框架已成雏形。在建设粤港澳大湾区这一宏伟目标中，作为改革开放桥头堡的珠海地区，有必要对现有珠海地区地面数字广播单频网覆盖进行进一步的优化及调整。本文结合符合GB20600-2006的地面数字电视国家标准单频网系统的基本概念、单频网网络结构、单频网的建设，对珠海地区单频网的优化和调整提出构想。
地面数字电视广播系统是国家广播电视宣传体系的重要组成部分，单频网是其重要的组网模式和应用方式。从我国地面数字电视传输标准DTMB国家标准GB20600-2006的颁布，推出地面数字电视广播系统，到逐步完善、具有后发优势、及完整自主知识产权的DTMB-A系统，通过单频网广播系统，在实现更智能化的公益性广播电视宣传网络，提供高品质、多业务的综合业务等方面提供了广阔的空间。合理优化的组网技术更是单频网发展的重要保障。
1地面数字电视广播单频网系统概述
1.1单频网的优特点
在地面数字电视无线覆盖系统中，单频网以其特有的工作方式：载波同频、同相，多点发射，较小的射频发射功率，相较于多频网、双频网更具有以下优势：一、频谱利用率提高，一个频道广播多套节目，节省频率资源；二、小功率、低功耗降低了分支站点建设和管理难度；三、通过合理优化的组网布局，避免了现代城市建筑群或特殊地理条件（如海岛、山区等）造成的覆盖的盲区，获得了较好的覆盖率。当然，单频网结构较为复杂，合理优化的组网技术，避免了建设成本及维护成本的增加，是单频网的核心。
1.2单频网的构成
在图一基础上，单频网根据射频产生方式分为：基于射频信号分配方式（射频信号集中产生）单频网和基于基带信号分配方式（射频信号分散产生）单频网。射频信号集中产生的单频网，是由主发射站完成主区域覆盖，并分别将数字电视射频信号传送到从站（或通过从站发射再传送至次从站）完成从站范围发射覆盖。因射频信号传输过程存在劣化情况，若要保证从站接收后再次发射的节目信号质量，则对从站设备性能要求较高，故而国际上较为少用。图二为基于基带信号分配方式单频网拓朴图，是目前较为普遍使用的单频网的组网方式，组成的广播系统中包括基本的发射站设备、单频网适配器、网络适配器、GPS时钟接收设备，数字微波或光纤网络传送设备、地面数字电视发射机等。
2地面数字电视广播单频网组网技术
2.1单频网组网技术原理
如图二所示，各种节目流、信息数据流通过MPEG-2复用器，进行信源编码压缩，并输出MPEG-2格式的TS信源码流，再送入单频网适配器，完成TS/ASI码率适配，ASI是非同步串行接口，使用固定码率270Mb/s传输不同码率的MPEG-2传送流TS信号（最高码率44.209Mb/s）。单频网适配器结合GPS时钟接收设备，通过GPS同步时钟信息（秒脉冲）插入和秒帧初始化包（SlP）插入，实现单频网各站点频率同步、节目比特同步、激励器工作时钟同步。单频网适配器输出的ASI码流，再通过ASI/DS3适配器将ASl码流信号通过非线性编码，输出DS3码流信号，再适配到STM-1通道进行网络传输。适配器工作实质就是按网络传输要求，将低阶码流编制成高阶码流或反向转换来适合网络传输。为了保证送到各分站的码流完全相同，要求确保对适配器后码流进行100％网络透明传输。在现阶段组网技术中，最为常见的地面数字电视广播单频网节目传输网络主要有以下三种形式：直连光纤+数字光端机，光纤+SDH，数字微波+SDH，后两种方式是较为普遍应用于单频网建设。SDH（SynchronousDigitalHierarchy）同步数字体系是一种广泛应用于光纤、微波、卫星传输节目同步管理系统。
2.2SDH网络传输原理
SDH传输网络采用的信息结构等级称为同步传送模块STM-N（N=1，4，16，64），采用块状的帧结构来承载信息，最基本同步传送模块为STM-1，STM-1（块状结构单元帧）相应传输速率为155.520Mb/s。按网络传输容量要求，可由4个、16个、64个STM-1分别复用成STM-（4，16，64，）传送模块，相应的速率分别为622.080Mb/s、2488.320Mb/s、9953.280Mb/s。在“光纤+SDH”节目传输网络中，首先将传输节目ASl流和用于网络运行、管理、维护及指配功能的信息及管理帧结构单元的“管理单元指针”信息，复用成DS3信号，再复用到STM-1相应的功能区域中形成SDH网络的STM-1传送模块组成基带信号，通过光纤网络进行传输。地面数字电视广播单频网节目传输系统中，为了确保TS码流的透明传输，必须要使ASI-DS3适配器中填充的TS空包与TS流自身带有的TS空包，确保能够在节目传输网络的最终接收端将ASI-DS3适配器中填充的TS空包进行去除，使TS流恢复原始的状态。在“数字微波+SDH”节目传输网络中，数字微波的建设与光纤传输网络相比较之下，显得更加容易，并且建设成本相对较低。在地理条件相对较差的地区或者在丘陵山区中，或者针对特定海岛区域，比较适合采取数字微波的传输网络。在现阶段的发展过程中，在数字微波传输系统中SDH也得到了广泛的应用。然而与“光纤+SDH”的节目传输方式不同，“数字微波+SDH”传输网络主要是通过数字微波设备将已经形成的SDH信号帧进行载波调制，将其转换为微波射频信号，通过微波传送设备进行传输。
2.3单频网的发射系统
地面数字电视广播单频网的发射系统主要功能是：各发射点将接收端系统解调出的TS流信号进行同步编码及通过载波调制，并将信号在规定的时间内，以同频同相方式将信号进行发射[1]。
3单频网组网的调整及其优化
一套稳定、完善、高可靠性的单频网广播系统的建设，主要涉及以下方面要素：首先，合理选择信道传输系统、信源编码系统、设置网络参数，使接收系统可承受的回波延时越长，提高接收系统抗回波干扰能力，降低误码率。其次，结合本地区域特点，合理设计发射天线增益“花瓣图”形状，极大改善接收机处理多径信号能力。以上所述，均能使各发射点的设点距离进一步增大。更易于站点的位置选取、单频网系统的简化、性能的调整和优化。单频网组网成功的重要标志是信号覆盖交叠区的形成，及其区内信源节目接收成功与否。因为单频网网络性能、网络调整，主要体现在信号覆盖交叠区。交叠区是指区内接收到的两个或多个站点不同方向的覆盖信号，俗称多径信号，它严重影响接收端解码。同时，多径信号的时延调整是调整网络性能的一重要手段。为了避免交叠区多径复杂化，对盲区补点覆盖，要尽量选择有天然的屏障作为背靠，这样可减少来自屏障方向的同频干扰。通过研究发现，单频网性能调整的重要原则是：减轻单频网中各个发射点在覆盖重叠区形成的多径干扰，同时通过合理选择单频网发射点的位置、设置发射天线高度、设置发射天线方向图、改变发射天线的顷角、调整个发射点的功率、改变各个发射点信号在重叠区的相对延时等措施来优化和提高网络性能。其中，对多径信号相对延时的调整是最有效的优化手段。纵观各地的组网实践，在单频网建设中，需要工程技术人员，考虑各种实际因素，根据网络实际情况，采用多种手段方法，结合网络性能的测试进行反复调整和优化，使单频网总体性能达到最佳[2]。在整个粤港澳大湾区建设中，优化数字电视无线覆盖网络，将加强广播电视系统主流媒体的宣传作用，为融媒体新业务创造更大空间。目前，珠海地区单一的覆盖发射点显然不足够。如右图，珠海市行政区域呈狭长形状，同时拥有诸多分散的大小海岛。要实现全区覆盖，根据单频网的技术要点，可规划如下：借靠港珠澳大桥凤凰山观景点建设，海拔400米的凤凰山是一理想发射点，设发射点1，合理选择发射天线结构系统，以1KW发射功率覆盖大部分主城区及部分西部城区。单频网选择不同帧头结构的SDH信道传输系统，其有效覆盖半径分别约为：16、23、36公里左右。如图所示各区距离，西部城区可通过“光纤+SDH”或“数字微波+SDH”网络进行基带信号传输，在西部城区内设发射点2，功率配置300瓦。针对横琴新区，地理上与主城区沿海边而列，选址可依傍加林山而建。可采用“光纤+SDH”网络传输，进行补点覆盖。同时对桂山岛等海岛区域，采用“数字微波+SDH”网络进行传输基带信号，设立发射点3等。至此，建网优化的重点是：主城区与西部城区覆盖交叠区接收性能的调整，需要反复调试。
4结束语
在地面数字电视广播单频网系统平台上。随着越来越多的技术革新，为融媒体新业务提供更多空间，丰富了单频网系统的功能结构，使单频网系统日趋成熟、完善，推动了我国地面数字电视广播事业的健康发展。
参考文献
[1]苏月军.地面数字电视单频网的接收要点[J].科技与创新，2017（7）：131-131.
[2]冯景锋，刘骏，李国松.国家地面数字电视标准单频网的技术研究[J].广播与电视技术，2008（6）：23-28.
作者：黄岳华 单位：珠海广播电视台
