地面数字电视单频网覆盖方法研究

□王春丽



地面数字电视单频网覆盖方法研究

□王春丽

摘要：本文以OFDM多载波调制系统和保护间隔为主，对单频网的传输模式和单频网的实施进行了详细分析，以期对我国地面数字电视单频网覆盖的发展起到促进作用。

关键词：地面数字电视；单频网；覆盖方法

电视广播等媒体是人们生活中必不可少的一部分，其运行过程需要一个全面的覆盖体系。在我国综合电视广播覆盖体系中，一个重要的组成部分就是地面数字电视广播系统。就目前的技术而言，最佳的覆盖系统是单频网覆盖。在这种情况下，积极加强地面数字电视单频网覆盖方法的研究具有重要的现实意义。

一、单频网的关键技术

（一）OFDM多载波调制系统

OFDM多载波调制系统在CMMB和DTMB等都能够充分发挥功能。TDS-OFDM是DTMB应用过程中的主要时域同步较频分复用数字传输技术。OFDM基础上的循环前缀是CMMB应用的基础。OFDM在应用过程中的主要措施是将多个子信道应用于传输信道当中，不同子信道能够拥有不同的载波，在运行过程中，可以将需要传递的信号进行分割，子信道能够在不同的载波上对信号进行传递。这种分割法可以在信号传递过程中将速率降低，并加长符号周期，促使回拨延时小于这一信息传递速度，这样一来就能够有效地减小反射波。①OFDM在应用过程中，正交产生于载波当中。尽管重叠的部分产生于载波当中，但也可以在解调时充分发挥功能。因此使用者可以对宽带进行充分利用，对较多的载波进行安排。

（二）保护间隔

多径在应用过程中产生的负面影响可以应用加长符号周期进行弥补，然而却无法彻底转变这一现象。恶劣的信道产生于地面广播中，如果需要在播出中将产生的故障进行更加深刻的清理，则不同的保护间隔被应用于不同的标准当中，如CMMB和DTMB等。GI是DVB-T应用过程中的保护间隔，PN序列是DTMB应用过程中的保护间隔，CP这一循环前缀负责承担CMMB的保护间隔。在应用过程中，只要保护间隔能够大于多径延时的长度，一定的干扰就不会给多径传输造成影响，接收端应用过程中可以接受恰当的导频信号，因此能够对符号的原始值进行恢复。多径效应失真包含两种现象，分别为迟滞和超前处理。②

二、地面数字电视单频网的参考网络

（一）DVB-T大服务器SFN参考网络

共有七部发射机存在于该网络中。中间位置拥有一部发射机，六边形的不同定点分别设置一个发射机，从而构成一个相对开放的网络。无方向性天线存在于发射机当中，同时该六边形所覆盖面积以外的百分之十五位置是服务区的总体面积。在固定的RPC1和RPC2中，该网络能够进行良好的接收工作，同时还可以在IV/V和III三个频段当中发挥重要功能。③SFN覆盖的大服务区需要应用RN1，相对天线高度具有一定的合理性，能够为满足网络假设发射机中心地点进行服务。组网在日常运行过程中，内部干扰是发射机运行中最大的限制，因此在进行移动或便携接收的过程中，150至200km之间是SFN和RN1存在的位置，其中不需要对较强的DVB-T系统变量和相对密集的网络进行应用。

（二）DVB-T小服务区SFN参考网络

共有三部发射机存在于该网络中，分别应用于等边三角形的不同顶点。该网络类型同样拥有较强的开放性，无方向性天线被应用于发射机当中，六边形是其服务区的面积。

同RN2参考网络相似，在RPC1和RPC2等网络中可以进行良好的接收，同时还可以在IV/V和III三个频段中发挥重要功能。覆盖小服务区的SFN是RN2的主要功能，相对科学的天线高度可以应用于发射机地址当中，能够减少内部干扰在发射机运行中的影响。一般情况下，30至50km是服务区的直径。这一种类的SFN在应用过程中具有较强的密集性，同时能够对相对大的服务区产生覆盖，然而需要对较大数目的发射机进行应用，在这种情况下应对RN1这一大服务区进行应用。④

三、地面数字电视单频网的覆盖方法

（一）单频网的传输模式

首先，选择DVB-T的传输模式。较快的同步不易受系统载波影响等优势是该系统的主要特点。然而该系统应用过程中，拥有较短的时间间隔，因此拥有较差的抗多径时延能力，因此较小的单频网构建过程中可以对2k模式进行充分的利用。⑤相对稳定的同步及较强的抗时延功能存在于8k模式当中，然而如果需要在车上进行移动接收，则不可以拥有过快的速度，因此在进行大型单频网构建的过程中，可以对8k模式进行充分的利用。

调制QPSK、16QAM和64QAM星座的过程中，如果其他外在因素相同，逐渐增多的有效净码率产生于传输的过程中，同时逐渐升高产生于C/N门限的对应中。在这种情况下，矛盾性产生于覆盖效率和传输码流效率中。并且，同样的矛盾性还存在于卷积码率和保护间隔中。因此如果要想促使纠错能力和最大时延在多径信号传输过程中得以提升，必须降低传输效率。

其次，选择DTMB传输模式。该模式同以上传输模式具有相似之处，然而在设置过程中，较大的差别产生于载波数量和编码效率等中，因此在组合不同参数的过程中，能够创造共三百余种模式。据有效数据显示，如果单频网在应用过程中拥有小于37.54km的半径，则帧头可应用PN945，其拥有945到3780的开销。如果拥有较大的开销，则不同模式在应用过程中拥有较低的错码率，对实现单频网的移动接收具有良好的效果。

如果单频网拥有小于16.68km的覆盖半径，则帧头可应用64QAM，较差的性能将体现在多径信道和移动时变中，然而净荷速率将拥有较高值。在这种情况下，其在高比特率中能够实现良好的固定接收。如果调制方式为16QAM，该模式应用过程中的错码率将会增高，更加有益于在移动接收中进行应用，同时会得到较低的净荷速率和载噪比门限。

（二）单频网的实施

发射机是实施单频网的重要设备，在科学和信息技术不断进步的趋势下，这一设备技术已经相对成熟。我国正处于积极进行单频网发射机研究的进程中，在缝隙填充器和水冷发射机等领域取得了一定成就。发射机在应用时，应能够满足我国地面数字电视运行过程中的所有工作模式，同时遥控遥测接口是发射机的重要部件，如果应用到地面数字广播中，应满足以下功能。

首先，可靠性较高，能够实现广播的长时间播放，这一要求下，相关设备必须拥有良好的基本功能。其次，性能较高。技术指标偏高能够满足设备的发射要求，良好的C/N比应当存在于低交调中，如果场强较低，能够促使移动接收得以实现。最后，稳定性较高。如果系统设备在运行过程中，性能受到影响而产生变化，则一定会导致系统覆盖范围缩小和时延现象的产生。⑥如果信号变化产生于发射设备中，正常的信号接收将无法实现于服务区的边沿位置，如C/N界限区。为了减少接收不良现象产生于接收的边缘，必须拥有较稳定的发射信号。

注释：

①王建松.国标地面数字电视单频网重叠覆盖区性能研究[D].北京邮电大学,2010.

②孙宁.地面数字电视单频网组网模式及节目分配网络研究与分析[D].北京邮电大学,2010.

③邓国华.国标地面数字电视广播单频网技术的研究与应用[D].南昌大学,2012.

④杨延冬,呼和,黄艳萍,吕倩.地面数字电视广播单频网(SFN)组网关键技术与测试方法[J].中国有线电视,2014 (S1):374-377.

⑤李鹏.高速铁路移动电视单频网优化及接收终端性能分析[D].兰州交通大学,2009.

⑥刘骏,何剑辉,冯景锋.《地面数字电视广播单频网适配器技术要求和测量方法》标准解读[J].广播与电视技术, 2008(07):101-104.

（作者单位：国家新闻出版广电总局二九三台）