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摘要：隨著我國地面數(shù)字電視廣播覆蓋工程的全面鋪開，廣東省全省無線覆蓋工程框架已成雛形。在建設粵港澳大灣區(qū)這一宏偉目標中，作為改革開放橋頭堡的珠海地區(qū)，有必要對現(xiàn)有珠海地區(qū)地面數(shù)字廣播單頻網(wǎng)覆蓋進行進一步的優(yōu)化及調(diào)整。本文結(jié)合符合GB20600-2006的地面數(shù)字電視國家標準單頻網(wǎng)系統(tǒng)的基本概念、單頻網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、單頻網(wǎng)的建設，對珠海地區(qū)單頻網(wǎng)的優(yōu)化和調(diào)整提出構(gòu)想。

關鍵詞：地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)；組網(wǎng)技術；優(yōu)化調(diào)整

地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)是國家廣播電視宣傳體系的重要組成部分，單頻網(wǎng)是其重要的組網(wǎng)模式和應用方式。從我國地面數(shù)字電視傳輸標準DTMB國家標準GB20600-2006的頒布，推出地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)，到逐步完善、具有后發(fā)優(yōu)勢、及完整自主知識產(chǎn)權(quán)的DTMB-A系統(tǒng)，通過單頻網(wǎng)廣播系統(tǒng)，在實現(xiàn)更智能化的公益性廣播電視宣傳網(wǎng)絡，提供高品質(zhì)、多業(yè)務的綜合業(yè)務等方面提供了廣闊的空間。合理優(yōu)化的組網(wǎng)技術更是單頻網(wǎng)發(fā)展的重要保障。

1地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)系統(tǒng)概述

1.1單頻網(wǎng)的優(yōu)特點

在地面數(shù)字電視無線覆蓋系統(tǒng)中，單頻網(wǎng)以其特有的工作方式：載波同頻、同相，多點發(fā)射，較小的射頻發(fā)射功率，相較于多頻網(wǎng)、雙頻網(wǎng)更具有以下優(yōu)勢：一、頻譜利用率提高，一個頻道廣播多套節(jié)目，節(jié)省頻率資源；二、小功率、低功耗降低了分支站點建設和管理難度；三、通過合理優(yōu)化的組網(wǎng)布局，避免了現(xiàn)代城市建筑群或特殊地理條件（如海島、山區(qū)等）造成的覆蓋的盲區(qū)，獲得了較好的覆蓋率。當然，單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為復雜，合理優(yōu)化的組網(wǎng)技術，避免了建設成本及維護成本的增加，是單頻網(wǎng)的核心。

1.2單頻網(wǎng)的構(gòu)成

在圖一基礎上，單頻網(wǎng)根據(jù)射頻產(chǎn)生方式分為：基于射頻信號分配方式（射頻信號集中產(chǎn)生）單頻網(wǎng)和基于基帶信號分配方式（射頻信號分散產(chǎn)生）單頻網(wǎng)。射頻信號集中產(chǎn)生的單頻網(wǎng)，是由主發(fā)射站完成主區(qū)域覆蓋，并分別將數(shù)字電視射頻信號傳送到從站（或通過從站發(fā)射再傳送至次從站）完成從站范圍發(fā)射覆蓋。因射頻信號傳輸過程存在劣化情況，若要保證從站接收后再次發(fā)射的節(jié)目信號質(zhì)量，則對從站設備性能要求較高，故而國際上較為少用。圖二為基于基帶信號分配方式單頻網(wǎng)拓樸圖，是目前較為普遍使用的單頻網(wǎng)的組網(wǎng)方式，組成的廣播系統(tǒng)中包括基本的發(fā)射站設備、單頻網(wǎng)適配器、網(wǎng)絡適配器、GPS時鐘接收設備，數(shù)字微波或光纖網(wǎng)絡傳送設備、地面數(shù)字電視發(fā)射機等。

2地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)組網(wǎng)技術

2.1單頻網(wǎng)組網(wǎng)技術原理

如圖二所示，各種節(jié)目流、信息數(shù)據(jù)流通過MPEG-2復用器，進行信源編碼壓縮，并輸出MPEG-2格式的TS信源碼流，再送入單頻網(wǎng)適配器，完成TS/ASI碼率適配，ASI是非同步串行接口，使用固定碼率270Mb/s傳輸不同碼率的MPEG-2傳送流TS信號（最高碼率44.209Mb/s）。單頻網(wǎng)適配器結(jié)合GPS時鐘接收設備，通過GPS同步時鐘信息（秒脈沖）插入和秒幀初始化包（SlP）插入，實現(xiàn)單頻網(wǎng)各站點頻率同步、節(jié)目比特同步、激勵器工作時鐘同步。單頻網(wǎng)適配器輸出的ASI碼流，再通過ASI/DS3適配器將ASl碼流信號通過非線性編碼，輸出DS3碼流信號，再適配到STM-1通道進行網(wǎng)絡傳輸。適配器工作實質(zhì)就是按網(wǎng)絡傳輸要求，將低階碼流編制成高階碼流或反向轉(zhuǎn)換來適合網(wǎng)絡傳輸。為了保證送到各分站的碼流完全相同，要求確保對適配器后碼流進行100％網(wǎng)絡透明傳輸。在現(xiàn)階段組網(wǎng)技術中，最為常見的地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)節(jié)目傳輸網(wǎng)絡主要有以下三種形式：直連光纖+數(shù)字光端機，光纖+SDH，數(shù)字微波+SDH，后兩種方式是較為普遍應用于單頻網(wǎng)建設。SDH（SynchronousDigitalHierarchy）同步數(shù)字體系是一種廣泛應用于光纖、微波、衛(wèi)星傳輸節(jié)目同步管理系統(tǒng)。

2.2SDH網(wǎng)絡傳輸原理

SDH傳輸網(wǎng)絡采用的信息結(jié)構(gòu)等級稱為同步傳送模塊STM-N（N=1，4，16，64），采用塊狀的幀結(jié)構(gòu)來承載信息，最基本同步傳送模塊為STM-1，STM-1（塊狀結(jié)構(gòu)單元幀）相應傳輸速率為155.520Mb/s。按網(wǎng)絡傳輸容量要求，可由4個、16個、64個STM-1分別復用成STM-（4，16，64，）傳送模塊，相應的速率分別為622.080Mb/s、2488.320Mb/s、9953.280Mb/s。在“光纖+SDH”節(jié)目傳輸網(wǎng)絡中，首先將傳輸節(jié)目ASl流和用于網(wǎng)絡運行、管理、維護及指配功能的信息及管理幀結(jié)構(gòu)單元的“管理單元指針”信息，復用成DS3信號，再復用到STM-1相應的功能區(qū)域中形成SDH網(wǎng)絡的STM-1傳送模塊組成基帶信號，通過光纖網(wǎng)絡進行傳輸。地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)節(jié)目傳輸系統(tǒng)中，為了確保TS碼流的透明傳輸，必須要使ASI-DS3適配器中填充的TS空包與TS流自身帶有的TS空包，確保能夠在節(jié)目傳輸網(wǎng)絡的最終接收端將ASI-DS3適配器中填充的TS空包進行去除，使TS流恢復原始的狀態(tài)。在“數(shù)字微波+SDH”節(jié)目傳輸網(wǎng)絡中，數(shù)字微波的建設與光纖傳輸網(wǎng)絡相比較之下，顯得更加容易，并且建設成本相對較低。在地理條件相對較差的地區(qū)或者在丘陵山區(qū)中，或者針對特定海島區(qū)域，比較適合采取數(shù)字微波的傳輸網(wǎng)絡。在現(xiàn)階段的發(fā)展過程中，在數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)中SDH也得到了廣泛的應用。然而與“光纖+SDH”的節(jié)目傳輸方式不同，“數(shù)字微波+SDH”傳輸網(wǎng)絡主要是通過數(shù)字微波設備將已經(jīng)形成的SDH信號幀進行載波調(diào)制，將其轉(zhuǎn)換為微波射頻信號，通過微波傳送設備進行傳輸。

2.3單頻網(wǎng)的發(fā)射系統(tǒng)

地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)的發(fā)射系統(tǒng)主要功能是：各發(fā)射點將接收端系統(tǒng)解調(diào)出的TS流信號進行同步編碼及通過載波調(diào)制，并將信號在規(guī)定的時間內(nèi)，以同頻同相方式將信號進行發(fā)射[1]。

3單頻網(wǎng)組網(wǎng)的調(diào)整及其優(yōu)化

一套穩(wěn)定、完善、高可靠性的單頻網(wǎng)廣播系統(tǒng)的建設，主要涉及以下方面要素：首先，合理選擇信道傳輸系統(tǒng)、信源編碼系統(tǒng)、設置網(wǎng)絡參數(shù)，使接收系統(tǒng)可承受的回波延時越長，提高接收系統(tǒng)抗回波干擾能力，降低誤碼率。其次，結(jié)合本地區(qū)域特點，合理設計發(fā)射天線增益“花瓣圖”形狀，極大改善接收機處理多徑信號能力。以上所述，均能使各發(fā)射點的設點距離進一步增大。更易于站點的位置選取、單頻網(wǎng)系統(tǒng)的簡化、性能的調(diào)整和優(yōu)化。單頻網(wǎng)組網(wǎng)成功的重要標志是信號覆蓋交疊區(qū)的形成，及其區(qū)內(nèi)信源節(jié)目接收成功與否。因為單頻網(wǎng)網(wǎng)絡性能、網(wǎng)絡調(diào)整，主要體現(xiàn)在信號覆蓋交疊區(qū)。交疊區(qū)是指區(qū)內(nèi)接收到的兩個或多個站點不同方向的覆蓋信號，俗稱多徑信號，它嚴重影響接收端解碼。同時，多徑信號的時延調(diào)整是調(diào)整網(wǎng)絡性能的一重要手段。為了避免交疊區(qū)多徑復雜化，對盲區(qū)補點覆蓋，要盡量選擇有天然的屏障作為背靠，這樣可減少來自屏障方向的同頻干擾。通過研究發(fā)現(xiàn)，單頻網(wǎng)性能調(diào)整的重要原則是：減輕單頻網(wǎng)中各個發(fā)射點在覆蓋重疊區(qū)形成的多徑干擾，同時通過合理選擇單頻網(wǎng)發(fā)射點的位置、設置發(fā)射天線高度、設置發(fā)射天線方向圖、改變發(fā)射天線的頃角、調(diào)整個發(fā)射點的功率、改變各個發(fā)射點信號在重疊區(qū)的相對延時等措施來優(yōu)化和提高網(wǎng)絡性能。其中，對多徑信號相對延時的調(diào)整是最有效的優(yōu)化手段。縱觀各地的組網(wǎng)實踐，在單頻網(wǎng)建設中，需要工程技術人員，考慮各種實際因素，根據(jù)網(wǎng)絡實際情況，采用多種手段方法，結(jié)合網(wǎng)絡性能的測試進行反復調(diào)整和優(yōu)化，使單頻網(wǎng)總體性能達到最佳[2]。在整個粵港澳大灣區(qū)建設中，優(yōu)化數(shù)字電視無線覆蓋網(wǎng)絡，將加強廣播電視系統(tǒng)主流媒體的宣傳作用，為融媒體新業(yè)務創(chuàng)造更大空間。目前，珠海地區(qū)單一的覆蓋發(fā)射點顯然不足夠。如右圖，珠海市行政區(qū)域呈狹長形狀，同時擁有諸多分散的大小海島。要實現(xiàn)全區(qū)覆蓋，根據(jù)單頻網(wǎng)的技術要點，可規(guī)劃如下：借靠港珠澳大橋鳳凰山觀景點建設，海拔400米的鳳凰山是一理想發(fā)射點，設發(fā)射點1，合理選擇發(fā)射天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，以1KW發(fā)射功率覆蓋大部分主城區(qū)及部分西部城區(qū)。單頻網(wǎng)選擇不同幀頭結(jié)構(gòu)的SDH信道傳輸系統(tǒng)，其有效覆蓋半徑分別約為：16、23、36公里左右。如圖所示各區(qū)距離，西部城區(qū)可通過“光纖+SDH”或“數(shù)字微波+SDH”網(wǎng)絡進行基帶信號傳輸，在西部城區(qū)內(nèi)設發(fā)射點2，功率配置300瓦。針對橫琴新區(qū)，地理上與主城區(qū)沿海邊而列，選址可依傍加林山而建。可采用“光纖+SDH”網(wǎng)絡傳輸，進行補點覆蓋。同時對桂山島等海島區(qū)域，采用“數(shù)字微波+SDH”網(wǎng)絡進行傳輸基帶信號，設立發(fā)射點3等。至此，建網(wǎng)優(yōu)化的重點是：主城區(qū)與西部城區(qū)覆蓋交疊區(qū)接收性能的調(diào)整，需要反復調(diào)試。

4結(jié)束語

在地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)系統(tǒng)平臺上。隨著越來越多的技術革新，為融媒體新業(yè)務提供更多空間，豐富了單頻網(wǎng)系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)，使單頻網(wǎng)系統(tǒng)日趨成熟、完善，推動了我國地面數(shù)字電視廣播事業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻

[1]蘇月軍.地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)的接收要點[J].科技與創(chuàng)新，2017（7）：131-131.

[2]馮景鋒，劉駿，李國松.國家地面數(shù)字電視標準單頻網(wǎng)的技術研究[J].廣播與電視技術，2008（6）：23-28.

作者：黃岳華 單位：珠海廣播電視臺