地面数字电视单频网的建设及应用

周钦勇

（作者单位：揭阳广播电视台）

时代的发展进步推动了数字电视技术的不断优化完善，当前数字电视技术主要包括有线数字电视、卫星数字电视和地面数字电视三种，这三种数字电视技术以平稳并行的格局发展。而其中单频网是地面数字电视系统的核心组网方式，其主要是通过不同位置、相同状态的发射机组形成数字电视覆盖网络。

1 地面数字电视单频网的优势

（1）地面数字电视单频网在信号传输过程中能有效抵御外部因素所造成的负面影响，避免信号传输质量受到严重损害，通过地面数字电视单频网所播放的内容画质会更加清晰，音频效果更好[1]。

（2）地面数字电视单频网能更加高效地使用频谱资源，在同一服务器的同一频道可传送多套电视节目，实现对频谱资源的有效利用，降低我国在频谱资源使用上的压力，让我国在相关技术研究领域所能利用的频谱资源得到保障，助力我国相关技术研究的进一步深化。

（3）基础设备建设成本大幅降低，地面数字电视单频网可利用多个功率较小的发射机同时工作来满足自身的需求，不再依赖于超大功率发射机来完成信号发射工作，从而减少信号辐射对周边地区人民群众日常生活的影响，实现对电磁波污染的控制，保证在信号覆盖区域内信号分布相对均匀。

（4）地面数字电视单频网能更好地满足大众对广播电视公共服务的需求，进一步拓展我国广播电视公共服务的覆盖区域，让广大人民群众都能享受到广播电视公共服务，丰富我国人民群众的生活[2]。

2 地面数字电视单频网的组成部分

2.1 前端节目信号集成平台

前端节目信号集成平台主要采集多套中央台、省级台节目以及一套当地节目，考虑到建设成本和大众对广播电视公共服务的需求，前端节目信号集成平台主要设在中央或省级单位的有线电视播控总机房中。前端节目信号集成平台在实际运行过程中首先是通过接收机选定所需节目，再将节目信号源进行编码、复用、单频网适配等处理，进而形成可分配的单频网节目信号码流，保证在转化完成后这部分数据信号能在后续环节的运行过程中顺利传输。单频网适配器是前端节目信号集成中最为关键的设备，也是地面数字电视单频网（见图1）中的核心设备，可以将来自全球定位系统（Global Positioning System，GPS）的标准频率和时间插入数字电视传输流当中，为单频网提供标准频率和时间信号。前端节目信号集成平台需要做好对突发状况的及时应对。为了保障信号传输的稳定性，一般会采用主备两路信号，降低信号传输出现问题的概率[3]。

图1 地面数字电视单频网系统结构图

为保障前端节目信号集成平台的正常运转，必须安排专人来进行实时监控，并定期检查维护，确保相关设备设施的稳定运行。如果发现其中部分设备设施出现问题必须立即报备，要求负责处理前端节目信号集成平台设备设施问题的维护人员及时进行处理。监控检查人员做好对出现问题的前端节目信号集成平台设备设施进行图片资料采集，在设备维修和维修完成后均需要再次进行图片资料收集，保证维修人员工作的有效性。

2.2 节目信号传送分配网络

在节目信号源转化阶段的所有工作内容完成后，需要由节目信号传送分配网络将传送流（Transport Stream，TS）信号分配到不同的站点，这部分TS码流信号主要用于发射，在分配工作中必须保证分配到各个站点的TS码流信号完全一致，并且为了更好地保证TS码流信号的一致性，节目信号传送分配网络必须透明传输。在信号传输过程中，为确保安全，建设时需考虑至少两种不同的传输链路。近年来，随着我国光纤网络技术的发展和同步数字体系网络的不断完善，信号传输质量进一步提升，并且在信号传输过程中出现问题的概率极低，保证了信号传输的稳定性。但光纤线路容易被道路建设工程施工破坏，存在一定不足。微波电路采用空间信号传输，受破坏的可能性较小，信号传输容量大、保密性强、质量好，但容易受到外部因素的影响，尤其是在恶劣天气下，信号传输质量会出现明显波动，因此更多作为备份使用。综上所述，采用光纤和微波两种不同链路的传输分配方式最合适，是目前多种传输分配方式中最适合完成该项工作的传输分配方式[4]，虽然投入资金多，但安全性高。

2.3 台站无线发射系统

无线发射系统需要将TS码流信号转移到发射设备中，再由调制器进行时钟同步处理后将信道编码上转化为射频信号对外发射。由于该环节是用户接受电视信号前较为关键的一项工作，无线发射系统所在的台站必须考虑到地面数字电视单频网的具体覆盖区域，对信号发射覆盖方案进行针对性优化，确保在无线发射系统辐射范围内的用户均能接收到稳定、安全且质量较高的电视信号，因此在无线发射系统实际运转过程中，必须始终保证相关设备设施参数与相关标准要求相符，结合实际需求来对参数设定进行微调[5]。调制器的时间同步调整主要是通过调制器的发射时延，按照TS码流信号数据信息中所包含的时间信息来分析信号从前端节目信号传输平台传输到台站无线发射系统所需要的时间，并以此为基础来对各个地区的发射时延进行调整，实现同时发送信号。

2.4 系统监测保障

在系统监测保障环节中，要对地面数字电视单频网中所涉及的多种设备设施进行实时监控和问题报警，针对这部分设备设施建立起设备远程连接，确保能通过远程连接了解设备设施当前的状态。在其出现问题时，系统会立即发出警报，相关工作人员也能通过远程连接来处理其中的大多数问题。如果发现部分问题无法通过远程解决，需要尽快安排专业工作人员来进行处理，避免地面数字电视单频网的正常运转受到影响，保证地面数字单频网的所有功能均能正常发挥。系统监测保障环节需要保证地面数字单频网信号传输的稳定性，对整个覆盖区域内的信号变化和信号分布情况进行实时监测与分析。地面数字单频网监测系统需要对所有站点的监测数据信息进行收集处理，将这部分数据信息进行整合，并以此为基础建立起覆盖区域监测信息数据库，确保地面数字电视单频网的正常运转。

2.5 用户接收

用户接收环节通常在室内完成，需要传输信号到室内。其中需要考虑的因素主要有接收门限电平、穿透衰减和接收天线增益，通过这部分数据来计算信号接收场强。用户房屋墙体材料不同，接收信号的衰减程度也有明显差异。在木板、砖墙、钢筋混凝土墙这三种墙体中，木板信号衰减度最小，钢筋混凝土墙信号衰减度最大。在地面数字电视单频网的用户接收环节中需要技术人员充分考虑信号衰减度，选择合适的电视接收天线进行接收增益，让用户在接收环节中的信号质量得到更好的保证。

3 地面数字电视单频网的应用

3.1 地面数字电视单频网在信号覆盖方面上出现的问题

单频网利用GPS实现对发射机发射时间的同步，借助保护间隔保证天线收到的不同信号能同时到达接收机，但是如果超过保护间隔允许的距离就无法保证信号同时到达，导致接收机解码失败。在地面数字电视单频网实际应用过程中存在部分地区出现地面数字电视单频网覆盖区域重叠的情况，此时接收机会接收到不同地区地面数字电视单频网发射机所发射出的信号。如果在这一区域内的所有信号存在明显的强度差异，接收机会在所有可以接收到的信号中，识别和接收其中强度最高的信号，直接将其他强度低的信号忽略，不同地区地面数字电视单频网发射机之间所发射出的信号也就不会出现相互影响的情况。但是如果这部分地区在地面数字电视单频网覆盖区域重叠位置所接收到的不同发射机信号之间的强度差异较小时，接收机便很难在这部分信号中挑选出强度最好的信号来进行接收，更无法将其他信号强度较低的信号直接忽略，接收机只能同时对这部分信号进行处理，而这种信号覆盖重合、相互干扰的区域就是“相干区”。如何设计地面数字电视单频网的建站距离对发射站点的明确和单频网所需要的成本投入以及整体工作落实的难度有着非常显著的影响，而最大设台距离主要取决于地面数字电视系统抗回波干扰的能力，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。

3.2 针对信号干扰问题的应用优化

在对信号干扰问题进行优化处理的过程中需要保证两方面的工作得到有效落实，一方面是对信号覆盖场形的控制，另一方面则是对激励器独立时延功能的利用。我国各个地区的自然环境条件都存在一定的差异，加上后期的人工改造，环境间的差异更为明显，而地面数字电视单频网的建设需要充分考虑到这部分基础条件，从设计环节就要考虑到各地区基础条件的差异，保证建设方案设计与当地环境有较高的适配度。根据信号覆盖区域的地形地貌特点，选择最适合进行站点建设的位置，并且按照当地地区用户的需求及后续用户需求可能存在的变化来明确发射功率、天线配置，始终保证地面数字电视单频网的建设方案设计拥有较高的合理性。在对激励器进行实际操作的过程中需要重点关注时延调整，时延调整需要由工作人员来进行操作，以具体的实测结果为重要参考，保证在调整完成后与空间参数在“相干区”内相互匹配。

3.3 地面数字电视单频网建设及应用中其他问题的解决

在地面数字电视单频网建设过程中，虽然已经逐步明确了相应的规范建设要求，但防雷和接地方面的工作仍容易出现遗漏。主要是因为工作人员会在室内调前做好对系统的调试，保证无误后再转移到实际建设区域中，但是实际建设区域与室内环境相比会有更多的影响因素。如设备、系统长时间运转容易出现不良接地现象，导致产生大量的静电，影响设备、系统的正常运转。为了对地面数字单频网进行建设的过程中做好对设备接地，并且严格按照相关规范要求来落实地面数字单频网建设，做好设备间的等电位连接，实现对安全事故发生率的有效控制。另外，要按照防雷规范做好防雷准备，尤其需要做好地面数字电视单频网中重要设备的防雷措施，保证在恶劣天气下地面数字单频网依旧能为大众提供稳定的广播电视公共服务。

4 结语

在世界范围内频谱资源都是有限的，频谱资源更是国家重要的战略性资源，使用地面数字电视单频网来对我国广播电视公共服务进行调整，能有效降低在该方面所占用的频谱资源，并且通过地面数字电视单频网传输的广播电视信号会更加优质，更能满足人民群众的广播电视公共服务需求。在后续发展过程中，还需要提升对地面数字电视单频网建设和应用的重视程度，实现我国地面数字电视单频网技术的进一步发展。