淺談地面數字電視單頻網組網技術要點

劉灼亮

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淺談地面數字電視單頻網組網技術要點

劉灼亮

廣州市花都區廣播電視臺花山站，廣東 廣州 510880

主要結合單頻網組網技術的基本原理，詳細分析了不同的單頻組網方式：需要 GPS 的單頻網組網、不需要每點都配置 GPS 的單頻網組網以及傳輸流中的時間信息包（SIP），并對地面數字單頻網關鍵技術與應用優化進行了相應的分析。

地面數字電視；單頻；組網方式

引言

近年來，為促進電視廣播質量的提高以及民族文化產業的發展，我國正大力推進由地面模擬電視向地面數字電視的重大改革[1]。目前，就地面數字電視廣播的組網方式而言，主要有三種：單頻組網、雙頻組網以及多頻組網。其中，由于頻率資源的日益匱乏，加之從節約頻率資源和成本上考慮，使得單頻網技術被廣泛運用到數字電視廣播中。同時，當對單頻網進行優化之后，可有效較小信號的輻射、降低電磁污染程度、增強信號均勻度。因此，利用單頻網進行地面數字電視的建設將是大勢所趨。

1 單頻網組網技術的基本原理

單頻網主要由同步前端、節目分配傳輸網、數字同步發射機以及遠程監控管理系統組成[2]。首先，通過編碼復用技術，將節目信號轉換成最初始的TS流。其次，將信號流傳送到適配器進行適配，形成含有秒幀的TS碼流。接著利用各類傳輸分配網格，將TS信號流傳送到各發射機房里的發射機適配器；最后，經由發射機適配器以及調制激勵器進行信號的同步處理和發射。如圖1所示。

圖1 適配器與激勵器同步時序示意圖

特別的，單頻網組網要求所有的發射機必須在相同的頻率條件下工作，時間同步，發射內容相同，即同頻率、同時間、同內容。

2 單頻網組網的方式

2.1 需要 GPS 的單頻網組網

需要GPS的單頻組網，主要是將時間信息包和組幀的空包與TS信號流整合在一起，進而實現組網。由于模式的不同，必須將各時刻傳輸的MPEG包進行組合，然后在相同的時間點插入到N個攜帶時間信息的SIP包里。

其中，不同調制器主要是通過GPS的秒脈沖以及10MHz的時鐘，實現信號時間的同步[3]。而調制器在接收到TS流后，根據SIP包所攜帶的時間信息和系統信息，將MPEG包放置到對應位置，從而實現比特同步。

2.2 不需要每點都配置 GPS 的單頻網組網

不需要每點都配置 GPS 的單頻網組網系統與需要 GPS 的單頻網組網系統相比[4]，原理相同，區別在于前者無需每個站點都配備GPS，而且主要通過分配網絡傳送，實現時間和頻率的同步。

根據準GB 20600—2006《數字電視地面廣播傳輸系統幀結構、信道編碼和調制》提供的單頻網方案，時鐘同步主要參考1PPS、10MHz時鐘。在發射點接收到信號數據后，經過延時調整以及信號調制后即可發射。通過這類單頻網組網方式，可大大降低發射點的設備成本。

2.3 傳輸流中的時間信息包（SIP）

SIP包主要包含傳輸信號TPS的信息，如幀頭模式、SFN調制器同步標志、信號調制方式以及分層方式等。在進行單頻網的組建時[5]，傳輸適配器無需對SIP包進行處理，而只對TS流進行相應的透明適配和傳輸。

3 地面數字單頻網關鍵技術與應用優化分析

前文已提到，單頻組網必須保證發射機同頻率、同時間、同比特，這也是地面數字單頻組網的關鍵技術。頻率同步，在單頻網中，發射機載波必須處于相同的頻率。同時，載波間的距離決定著頻率的精度，為滿足相應的精度要求，通常將全部的發射機頻率調整到同一參考時鐘，如GPS時鐘。

時間同步，通常是利用SFN適配器與GPS的協同工作完成。其中，精確的1PPS脈沖必須由GPS提供，然后，將TS碼流傳輸到適配器中完成適配，并輸出含有SIP的TS流，最后由接收端解出SIP，完成時間的同步。比特同步，在相同時間進行，進行同一內容的傳輸時，需要保證載波調制的一致性。因此，必須保證比特的一致。單頻組網時，由于單載波系統的調制方式的抗干擾能力比較差，通常是利用時域自適應均衡技術來增強信道的抗干擾能力[6]。

在進行地面數字電視單頻網建設時，不僅需要完成基站的分布、發射功率大小選擇、發射和接受方式的確定，還需要進行基站覆蓋重疊區（即相干區）的優化調整。為了避免相干區信號之間的干擾，可從以下兩個方面入手：一是對天線進行合理設計和調整，調控好覆蓋區域；二是進行獨立時延的調整。雖然激勵器可實現單頻網絡的時間同步，但還需在此基礎上設置獨立時延調整，實現“二次同步”[7]。

4 結語

隨著數字化電視的快速發展，極大地促進了地面數字電視單頻網絡的建設和發展。反過來，相信伴隨著這張地面數字電視單頻網絡不斷完善和拓展，也將會推動整個地面數字電視廣播的運營和服務質量上升到一個新的更高的水平。

[1]王建生.地面數字電視廣播單頻網組網技術及實踐[J].數字通信世界，2015（5）：78.

[2]姜文波，馮景鋒，劉駿，常江.中央廣播電視節目無線數字化覆蓋工程技術方案解讀[J].廣播與電視技術，2015（4）：53.

[3]黃浚.地面數字電視廣播單頻網組網調制器實現的關鍵技術[J].電子技術與軟件工程，2013（24）：264.

[4]漆琦，白薇，何志明，等.地面數字電視單頻網組網系統模式研究與分析[J].西部廣播電視，2015（10）：248.

[5]劉隆文，劉志.地面數字電視單頻組網的關鍵技術與實踐[J].廣播與電視技術，2011，38（10）：100-104.

[6]高立江.地面數字電視廣播單頻網組網調制器實現關鍵技術經驗談[J].科研，2015（17）：178.

[7]劉志飛，潘長勇，楊知行.復雜地形地貌下的單頻網組網技術[J].電視技術，2011，35（8）：39-44.

On terrestrial digital TV SFN Network Techniques

Liu Zhuoliang

Huadu District of Guangzhou City Huashan Radio and Television Stations，Guangdong Guangzhou 510880

This paper combined with the basic principles of the single frequency network networking technology，a detailed analysis of different single frequency networking：the need for GPS SFN network，eliminating the need to configure the GPS point SFN transmission and networking stream time information packet （SIP），and single-frequency terrestrial digital gateway key technology and application optimization for the corresponding analysis.

digital terrestrial television；single frequency；networking

TN949.197

A

1009-6434(2016)07-0155-02