浅谈地面数字电视单频网组网技术应用范文

摘要：近年来，科技不断发展，广播电视行业也在不断进步，从之前的开路模拟电视广播升级为现在的地面数字电视广播，不仅收视收听质量大大提高，而且单个频道可传输的电视节目从一套提高到了八套，还可以传输高清节目。而地面数字电视的最大特点之一就是可以使用单频网进行网络覆盖，目前，单频网已经成为地面数字电视系统中最为常用的组网方式，在整个行业中得到了广泛的运用。与传统的多频率地面无线覆盖技术相比较，单频网最直接的好处是可以节省有限的频谱资源，能够以更高的频谱利用率覆盖更为宽广的地域范围。本文主要介绍了单频网的技术特点、组网设备、相关技术及应用实例。

关键词：地面数字广播电视；单频网组网技术

1单频网组网的优势及技术原理

1.1单频网组网的优势

单频网组网就是在不同的发射台站使用相同的载波频率、相同的信道编码/调制以及相同的广播电视节目来发射实现覆盖一定范围的服务区。有单频网就有多频网，多频网频率资源利用率低，信号辐射和电磁污染大，覆盖范围不够均匀且对附近其他网络有较大干扰，而单频网就可以很好地解决这些问题，因此在未来地面数字电视中主流的组网方式会是单频网而非多频网。

1.2单频网组网的技术原理

单频网的工作原理与全球定位系统（GPS）相似，因此，想要了解单频网的工作原理，就需要了解全球定位系统的工作原理。全球定位系统在进行导航时需要根据地理位置来进行导航，单频网在此基础上有一定的延伸，除此之外还加入了数字广播电视技术。在实际进行信息传播时，发射台站通过GPS提供的时间信息配合完善的数字广播电视技术，实现发射的频率同步、时间同步及比特同步。

2单频网组网技术

地面数字电视单频网是一个网络化的系统，由单频网适配系统、节目分配传输系统、数字同步发射系统和监控管理系统等组成，下面着重介绍一下几个主要的系统。

2.1单频网适配系统

在整个单频网系统的组建过程中，最重要的环节之一就是适配系统，在实际使用中，单频网适配主要是通过单频网适配器来完成，它的主要作用是实现码率的适配以及秒帧初始化包（SIP）的插入，它的主要工作过程可以分为以下两步：第一步就是SIP的插入，单频网适配器根据GPS提供的时间信息在TS流中周期性地插入SIP，SIP严格定义了每个发射台站的发射时间；第二步是TS流的码率适配工作，在码流数据不足一个TS包时自动插入单频网适配空包完成TS流的码率适配。

2.2节目分配传输系统

节目分配传输系统是信号传输的重要环节之一，它直接影响整个单频网组网的成功构建。一般来说，地面数字电视节目传输系统需要满足的要求是要全透明传输，基于SIP相关定义要求，网络所产生的最大延迟必须小于1s，这样后面的同步发射系统才能实现同步。而且，最终的TS码流抖动需要控制在100ns之内，以保证地面数字电视激励器不会因为TS流的抖动而误认为节目源端在进行节目调整，从而导致激励器执行复位操作。目前，主要通过专用网络（如光纤、微波、卫星等），将单频网适配器输出的码流分配到不同的发射站点，保证节目全透明传输。由于需要基础设施建设，这种单频网组网方式成本昂贵，但是质量稳定可靠。

2.3数字同步发射系统

数字同步发射系统是单频网组网技术中最重要的处理单元，在各个发射站点，激励器需要将接收到的TS复用流调制成射频信号并根据SIP中定义的时间信息，结合当地GPS提供的时间信息，计算出本地延迟时间，保证射频信号的载波同步和发射时间同步，满足单频网的同步要求。

3地面数字电视单频网实例

目前，地面数字广播电视在国内使用范围非常广泛，一些技术也取得了突破性进展。从2015年开始，中央在全国开展实施中央广播电视无线数字化覆盖工程，因此本文以重庆市长寿区为例，简单介绍一下地面数字广播电视在实践中的使用。

3.1相关标准及传输频道

根据广电总局的统一规划，长寿区的地面数字电视采用我国自主研发的DTMB标准，采用时域同步正交频分复用（TimeDomainSynchronousOFDM，TDS-OFDM）调制方式，具有码字捕获快速和同步跟踪稳健、频谱利用效率高、移动性能好、广播覆盖范围大、多业务广播方便等优点。该标准于2007年8月1日起强制执行。根据长寿当地的地形特征以及频谱现状，规划确定了两个站点，分别是主站西山发射台（海拔950m）和辅站罗围山发射台（海拔600米），工作频道均为DS17（传输4套节目）及DS19（传输8套节目），射频中心频率为506MHz及522MHz。3.2系统组成根据总体设计，单频网的适配工作已在节目的卫星上行前完成，也就是说，在卫星上行的节目流中已完成了SIP插入和TS流码流的适配工作，所以在长寿区的地面数字建设项目包含下面几个部分。

3.2.1卫星接收天线及数字卫星接收机（节目分配传输系统）根据广电总局的统一部署，长寿区地面数字广播电视系统采用卫星方式接收12套中央广播电视节目，位于西山主站的DVS-2018卫星接收机（四川九州电子科技股份有限公司）和罗围山辅站UMH160接收机（惠州市伟乐科技股份有限公司）通过屋顶的卫星接受天线接收中星6A卫星转发的12套中央广播电视节目（卫星参数分别为4130V14800和4145V8329）TS流送入激励器。这种传输方式简单可靠，码流传输信号较为稳定，相比微波传输更少发生信号抖动的问题，保证了码流的全透明传输和单频网组网的比特同步。

3.2.2激励器及GPS（数字同步发射系统）激励器是单频网建设中一个重要的组成部分，长寿区目前主站和辅站均采用CTTBEXCITERXS激励器（苏州全波通信技术有限公司），该激励器具备非线性预校正，指标优良。同时，在西山主站及罗围山辅站各配置一台GPS/BDX（苏州全波通信技术有限公司），该GPS可以提供10MHz标准频率和每秒一个脉冲的1PPS标准时间给激励器，激励器根据GPS提供的时间信息，配合从卫星机接收TS流的SIP中恢复出来的发射时刻信息，自动计算出本地延迟，确定发射时间，从而严格保证单频网组网的频率同步和时间同步。

3.2.3地面数字电视发射机、双工器及发射天线（数字同步发射系统）西山主站采用KT-UDT515发射机（成都康特数字广播电视设备有限公司），发射功率300W；罗围山辅站采用AW-DT500-1发射机（苏州全波通信技术有限公司），输出功率500W。因为是DS17和DS19两个频道共用一套发射天线，因此，在西山及罗围山两个台站各配置了一台桥式双工器，将两个频道的发射机输出信号合为一路，并通过天馈线送至铁塔上的4层4面偶极子发射天线进行信号发射。

3.2.4其他配套系统为了保证地面数字电视系统正常运行，还需对其他配套系统进行改造或者新增，如后备发电机、供配电系统、防雷接地系统、监控管理系统、空调冷却系统等。

3.3系统设备冗余

为保证安全播出，在建设时就充分考虑了设备的冗余，每个站点、每个频道均配置主备两套卫星接收机、激励器及发射机，主备发射机通过同轴转换开关进行切换，当卫星接收机、激励器或发射机出现问题，同轴转换开关会检测到异常，会在3s内自动转换至备用系统，保证节目安全播出。

3.4场强覆盖

该问题是实际调试中发现的一个比较突出的问题，在单个发射站点或多频网的情况下，为了扩大覆盖范围，我们可以选择加大发射功率，但是在单频网中却不能采用这种方法，一味增大发射功率是无用的，有时候还会起到反向作用，因为多个发射器发出的同频信号彼此之间会产生影响，相互交叠会产生回波，使得网络相干区的多径特征恶化。考虑到上述情况，主站和辅站的功率控制在300W和500W。对于部分接收盲区，我们也不能忽视，计划采用小型同频发射器进行修补，保证整个长寿区域都在地面数字电视覆盖范围之下。

4结语

单频网组网技术在地面数字电视行业中发挥了巨大的作用，它提高了频谱的利用率，节省了大量的频率资源并获得了更大的覆盖面，实现了更为平滑而且区域更大的覆盖效果。目前，人们对于各方面的需求越来越高，在实际使用中，单频网组网技术仍然需要不断完善和发展，才能更好地满足行业发展的需求。

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作者：张启 单位：重庆市长寿区广播电视台