单频网SFN

单频网SFN（共6篇）

单频网SFN 篇1

当前地面无线数字电视覆盖组网方式分为单频网、双频网及多频网,因单频网覆盖面积大、更节约频率资源被更为广泛的应用[1]。笔者以地面无线数字电视单频网SFN组网为例,对组网模式进行分析,并对因覆盖规划引发各种因素致使信号接受不良的情况进行处理,以保障无线数字电视更好更快速发展。

1 单频网概述

单频网可实现同时、同频对一定范围内的信号进行覆盖,具有覆盖面积广、更节约频率资源的优点[2]。当前,城市高楼耸立,电视发射台就算是功率最大也不能进行全覆盖。这就要求必须通过不同地点进行同步的无线发射机对所覆盖地区进行信号发射,以达到代替大型发射机,增强信号覆盖均匀度,并随时调整信号覆盖范围的目的。

2 地面数字电视无线覆盖单频网SFN组网模式分析

2.1 单频SFN组网模式原理

就单频SFN组网原理而言,与多频网原理一样,均是网络拓扑结构,以通过复制发射机提供构成。

2.2 单频SFN组网实现结构

单频SFN组网的实现网络结构主要分为开放式及封闭式网络两类。开放式网络在极端情况下仅由耽搁的发射机构成,总体网络结构形式不会对覆盖以外区域的辐射电平有任何限制;封闭网络实现结构主要是在不影响覆盖区域内服务条件下减少对覆盖区以外的辐射点平,具体可采用方向性的天线在覆盖边界发射站操作即可。

2.3 单频SFN组网模式分析

单频SFN组网模式可分为六边形(图1)及三角形单频模式(图2),六边形单频网常用较大面积单频网设计,三角形单频网常用语较小面积单频网设计。

从六边形单频网组网图可见(图1),该模式共7个发射站,外围6个发射站具有相同发射功率,且对处于几何中心的第7个发射站定向发射天线。一般而言,处于几何中心的第7个发射站均为小功率,发射天线不定向。该六边形面积即为SFN覆盖范围,如需更广面积覆盖只需要进行组合拼接,形成蜂窝网状结构的单频网即可(图3)。

从三角形单频网组网图可见(图2),该模式仅有三个发射站构成三角形位置,以达到以覆盖目标为重心的封闭性等边单频网络,三个发射站功率相同,定向稽核中心发射天下,三角形面积即为SFN覆盖范围,如需更广面积的覆盖只需进行三角形拼接即可(图4)。

2.4 组网模式的灵活应用

在单频SFN组网的实际应用中,由于并不存在规则的地理形态,因此在组网建设中应对组网区域的地形地貌及现有模拟发射站资源进行考虑,以便灵活选用组网模式。一般而言,就地形区域规范性可分为相对正规区域、相对修长区域、地形异形区域三类。相对正规区域通常采用覆盖面积大且发射功率强,也较为均很的分布发射站点组网模式;相对修长区域多采用多点小功率蜂窝组网模式;异形地形区域常采用多点中功率辅助单点大功率联合组网模式。

3 接收不良的处理策略分析

地面无线数字电视覆盖虽然较于有线较大提升了覆盖面积,但通常在少数地区难以做到正常接收,如地下车场、高楼阴影区、郊外及偏远农村[3]。这些地方因固有存在,在长时间内几乎难以改变,所以在接受不良的处理方面,就发射端与接收端进行技术干预。

3.1 发射端对接收不良的处理技术

3.1.1 提高发射站有效输出功率

提高发射站的有效输出功率能明显改善因各种因素造成的覆盖信号偏弱情况,尤其对于信号接受不良的小区域更加适宜。同时,可在结合实际情况下,为增强接收区域场强,还可以适当增加天线高度及扩大覆盖面积,均能起到良好的改善效果。

3.1.2 用数字电视转发器实施补充覆盖

数字电视转发器是一种无线中继信号增强设备,可在已建成的无线数字电视网络覆盖基础上,有效解决盲区问题。数字电视转发器按传输方式可分为同频、移频及光纤转发器,功率一般按瓦或毫瓦计算。在覆盖范围条件允许的情况下,如此有限功率的电视转发器几乎不会对SFN的总干扰值造成影响,也无需与同步网的发射机在时间上保持一致。因此,数字电视转发器是作为补充SFN覆盖的重要途径。

3.1.3 用漏缆补充覆盖地下空间

电视发射机输出信号后分为发射天线连接与漏缆连接两种连接方式。漏缆连接主要应用于地下空间,如地下车库、地铁站线、隧道等,具有很好的信号接收效果。这是因为漏缆作为一种同轴天线,它的外导体被置放于固定的栅网中并开放有多个槽孔,继而产生高频能量并均匀分布地辐射,高频能量由转发器馈入,而辐射方向则由网栅外导体的靠口朝向决定。

3.2 接收端对接受不良的处理技术

对接收端的信号接收不良处理,通过是对接收机进行性能改良,以获得更广区域接收效果。如选用高增益、高性能的接收天线,选用性能更好的接受设备(具有强干扰能力、同步效果及高灵敏度的设备)。另外,当前对处理接受不良重要的技术是分集接收技术,此技术采用双高频头接收机设计,并在此基础上应用二重空间分集技术,继而能在不增加发射机功能的情况下增加3-dB的接受信号电平,是当前克服覆盖信号快速衰落的理想方法。在空间分集的实际应用中,其天线需在水平方向至少间隔不低于1/4的波长。这样才可确保各天线均可获得基本相互独立的信号。

4 结语

地面无线数字电视是未来电视的主流,其覆盖范围的大小、覆盖区域信号强度的强弱是本行业需一直研究的重点课题。笔者对地面无线数字电视单频网SFN组网的原理及模式应用进行分析,并对接受不良进行技术处理。相信在不久的将来,依靠自身创新及国外先进经验,最终能取得更广阔组网覆盖范围、更强信号接收的前景效果。

参考文献

[1]刘文开.地面广播数字电视技术[M].北京:人民邮电出版社,2003.

[2]郭发云.国标地面数字电视单频网的组网与建设[J].山西电子技术,2011(4):77-78.

[3]何大治.地面数字电视传输系统中同步与均衡关键技术的研究[D].上海:上海交通大学,2009.

CMMB单频网设计 篇2

移动多媒体广播电视 (CMMB) 是国家广电总局主导的具有自主知识产权的新技术。主要面向手机、PDA、MP4、笔记本电脑、数码相机、导航仪等多种小屏幕、移动便携手持式终端, 以及车载电视等终端提供广播电视服务。至今已在全国37个省会城市及120个地级城市开通了CMMB信号。河南广电的CMMB网络覆盖建设走在了全国的前列, 省会郑州市2008年5月开通CMMB信号, 新乡市是全国第一个开通CMMB信号的地级市, 并且在全省14个省辖市开通了CMMB信号。随着网络建设的进展, 对郑州CMMB信号覆盖提出了进一步的要求, 计划在郑州市区建设CMMB单频网, 以达到更完美的信号覆盖质量。

2 单频网技术要求

单频网是指所有发射机工作于相同频率, 时间同步地发射相同节目的网络。单频网能够节省频率资源, 是最经济有效的覆盖方式。

单频网建设主要参照以下技术依据:

(1) 同步:单频网要求网内的所有发射机频率相同、节目内容相同、播出时间相同。要做到这一点, 就必须保证全网有一个统一的时钟源, 为全网提供统一的基准时间、基准脉冲信号和基准频率。在实际应用中, 时钟源由GPS接收机提供, 如图1所示。

在具体实现过程中, 各设备相互配合实现同步调制:

GPS接收机提供10MHz频率基准、1pps (1秒钟一个脉冲) 时间基准和TOD消息;

复用器提供每个复用帧在复用器中的组帧时刻、单频网中的最大发射延时;

调制器根据接收到的TOD包中的同步消息和收到复用帧的当前时刻, 对网络传输时间进行延时补偿, 以保证在同一时刻发射。

前端的复用器和各个发射台站发射机的调制器都接收GPS发射的1pps秒脉冲信号和TOD消息, 并以某次接收到的TOD消息为时间基准, 与1pps秒脉冲信号联合建立一个绝对的参考时钟。发射同步如图2。

节目播出中心和各个发射台站的当前系统时间Tc由下式给出:

Tc=Ts+N

其中:

Tc:当前系统时间;

Ts:时间基准TOD消息;

N:秒脉冲计数值。

如图2所示, 复用器将复用帧的组帧时刻Tm和单频网中的最大发射延时δt以TOD包封装形式发送给各发射台站的调制器。各发射台站的调制器从收到的TOD包中解析出Tm和δt, 并根据Tm和δt确定发射时刻Tt, 通过比较收到复用帧的当前时刻与Tt的时间差, 做出延时补偿, 实现同步调制发射。

Tt=Tm+δt

其中:

Tt:各发射台站的发射时刻;

Tm:当前复用帧在复用器中的组帧时刻;

δt:复用器提供的单频网中的最大发射延时;

注:δ的设置范围为1～5s。

(2) 循环前缀:CMMB信道帧结构如图3所示。

每1 s为1帧, 划分为4 0个时隙;每个时隙的长度为25ms, 包括1个信标、53个OFDM符号;每个信标包括1个发射机标识信号TxID、2个相同的同步信号;每个OFDM符号包括循环前缀CP、OFDM数据体。

OFDM符号由循环前缀 (CP) 和OFDM数据体构成的 (见图4) 。OFDM数据体长度 (Tu) 为409.6μs, 循环前缀长度 (Tcp) 为51.2μs, 是由51.2μs时间内尾部的OFDM数据体复制的。整个OFDM符号长度Ts=Tcp+Tu=460.8μs。

正是由于循环前缀的设计, 使得多个发射机的多路信号或同一发射机的直射与反射信号会在接收终端上形成有效叠加。假设接收终端距发射机1近, 距发射机2远, 那么它接收到发射机2的信号2会比发射机1的信号1有时延, 只要这个时延小于循环前缀 (CP) , 那么信号2的时延扩散在信号1的循环前缀的时间内已经完全衰减了, 不会对下一个OFDM符号造成串扰。因此, 两部发射机的信号时延不能超过循环前缀的时间51.2μs, 两部发射机之间的距离不能超过15.36km。

3 单频网架构及郑州单频网设计

3.1 单频网架构

单频网架构如图5所示。

(1) 前端节目播出中心完成对视、音频、数据的压缩编码后, 由CMMB复用器完成多路节目的复用以及同步信息的插入, 输出一路具有同步信息的PMS信号。

(2) 传输分配网络负责把具有同步信息的PMS信号从前端传送到各个发射台站, 便于同步调制发射。

(3) 各个发射台站的发射机以相同的频率将前端播出机房送来的信号进行信道编码、同步调制、功率放大后, 通过发射天线将已调射频信号变成电磁波发射出去。

3.2 郑州单频网设计

(1) 发射点位置:规划郑州单频网由三个发射点组成。三点的位置构成一个等边三角形。

(2) 发射点间距:两发射点间的距离不能超过15.35km。但在实际规划中, 单发射点1kW功率的有效覆盖只有5km左右 (这里的有效覆盖指的是在室内也能良好接收) 。同时考虑郑州市区框架不大, 所以在设计发射点的间距时, 三个发射点之间的距离定为8km左右。

(3) 发射机及天馈系统设计:发射机采用1kW全固态数字CMMB发射机, 天线为四层四面偶极子面包天线, 垂直极化方式。

(4) 机房建设:机房面积要求在10m2左右。有足够空间放置发射机、空调、标准机柜及配电柜。

(5) 供电:为保障设备正常工作, 建议采用双回路供电。并配备双回路供电自动切换装置。

(6) 接地:天线塔及机房设备都应单独引线至接地体, 防雷接地可单独接地或同大楼共用接地体。

4 传输分配网络设计

4.1 网络设计原则

采用SDH数字同步光纤网作为传输网络平台。

(1) 高性能安全可靠

高性能安全可靠的网络是保障数据传输的关键, SDH网避免了模拟线路误码率高、噪音大等问题, SDH双向自愈环更加保证了数据传输的稳定性和正确性。

(2) 可扩展性好

SDH网最低可提供2Mb带宽, 可灵活配置以适应带宽需要, 满足数据传输的需要。并且网络无复杂的协议, 透明传送数据, 向用户提供高吞吐量、低时延的服务。

(3) 灵活性

可对高层协议保持透明, 用户不必担心协议的不兼容, 便于接入。

(4) 点对点传输, 效率高

与宽带IP网相比, SDH网络是点对点的专网传输, 传输可靠而且稳定。而IP网是共享型网络, IP数据包通过公用信道传输, 实际通信速率随机性较大;且IP网络属于典型的“尽力而为”型网络, 在网络忙时可能出现丢包、延时等现象;这些特点不符合我们对信号传输的要求。

4.2 传输网络设计方案

为保证网络的安全性和有效性, 采用星型结构, 以省局节点作为网络中心, 各分支节点采用SDH方式接入中心节点。即使某个分支节点出现故障或线路中断, 也不影响其他分支节点的正常工作。网络拓扑图如图6。

(1) 传输带宽使用4个E 1, 总带宽8 M b。在目前C M M B8MHz带宽, 调制方式为QPSK, 1/2 LDPC编码、 (240 224) RS编码的模式下, 其信号目前的满负荷是5.101Mb/s。所以使用3个E1口 (6Mb的带宽) 用于传输中心节点的复用器输出的PMS信号, 1个E1口 (2Mb带宽) 用于传输发射点的设备运行状况及环境监控信息。

(2) 由于中心节点的复用器的输出接口为ASI接口, 在使用SDH网络传输信号之前, 要使用网络适配器完成复用器输出ASI接口到标准E1口的转换, 才能将PMS流送入SDH网。该适配器为双向适配, 在节目发送端, 可以完成TS码流到E1接口适配, 在节目接收端, 可以从各种网络中将E1码流接收下来, 适配为ASI接口输出。

5 小结

DTMB单频网组网概述 篇3

单频网(Single Frequency Network,SFN)是指由多个位于不同地点、位于同步状态的发射机组成的数字电视覆盖网络,以相同频率、在相同时刻发射相同节目信号,以实现对特定服务区的可靠覆盖。

首先,单频网内的发射机使用同一频率进行地面覆盖,可以提高频率资源的利用率;其次,多个发射台同时工作,也可以提高接收的可靠性,使用户在单频网覆盖地区不需要更改频道收看节目。另外,单频网组网方式在很大程度上降低了发射机的最小发射功率要求,可以采用小功率多布点的组网方式,总的发射功率也远远小于多频网一台发射机的发射功率;由于采用了多发射机,单频网组网方式的覆盖范围很大,而且不容易出现地区性死角,能够实现无缝覆盖;而且,由于使用同一发射频率,用户在整个单频网网络覆盖范围内移动接收不需要进行自适应频率变换,降低了接收机的制作难度。

在组建单频网时,保证各发射台之间的同步工作是确保单频网覆盖效果的一个首要问题。

2 单频网组网链路

单频网系统需要解决信源传输与发射台站设计两方面的问题。信源传输目前主要有以下方式(见图1):

1)同步数字体系(SDH)干线网传输。适合于大范围覆盖,传输质量高,缺点是成本高,而且部分建站地区可能没有现成的网络。SDH网络中传输的MPEG TS流要符合GB/T19263-2003标准[1]。

2)电视发射台发送传输。在覆盖区中心区域或高山上用一个频道发射数字电视信号,其余发射台接收该信号并解调后再调制,以单频网形式发射出去。该方案可以充分利用现有广电的有利资源,不受地面网络的限制,但需要多占用一个电视频道,且覆盖范围有限,仅适合于局部地区覆盖使用。

3)微波信道分发。TS码流可用数字微波系统进行一次分配,数字微波各次群接口定义与PDH(准同步数字体系)相同,链路设计要求达到低误码率标准。

在实际使用中可能几种方式混合使用。

3 DTMB单频网同步原理

DTMB标准的单频网系统主要由单频网适配器[2,3,4]、GPS接收机、支持单频网的调制器等部分组成。

SIP包是DTMB单频网实现同步的关键[4]。单频网适配器每秒向输入的TS码流中插入一个SIP包,插入时刻与GPS的秒脉冲1PPS(Pulse Per Secend)信号上升沿对齐。SIP包中各字节定义如图2所示。

各部分简介如下:

1)SIP头:和TS流包头一样,符合GB/T17975.1-2000有关规定[5];由32 bit组成,其中PID号为0x0015。

2)SI-SIP:重新定义了DTMB的系统信息参数,如表1所示。

3)最大延时:由24 bit组成,范围为0~0.999 999 9 s,单位为100 ns,设置值应大于最大路径延迟时间。

4)广播寻址:寻址网内某一个发射机,可寻址范围由16 bit组成,其中全0状态表示寻址内所有发射机。

5)独立调整时延:由24 bit组成,在最大延时基础上,通过广播地址为指定的发射机添加独立调整延时,保证单频网中各发射机发射信号满足一定延时关系。

6)频偏设置:由24 bit组成,为特定的发射机添加频偏值,单位1 Hz。

7)功率控制:由16 bit组成,控制特定的发射机功率,单位0.1 d Bm。

8)填充字节:TS流数据,共169 byte。每个字节均为0xff。

例如,实际数据的分析为47 40 15 10 A5 A0 89 54 4000 00 00 00 00 00 00 00 00 00……则表示:SI_SIP为1010010110100000对应PN945/多载波/4QAM/0.6/720/不加导频/旋转相位;最大延时100010010101010001000000对应的最大延时实际值为9 000 000×100 ns=0.9 s。

如图3所示,在DTMB单频网中,适配器的主要功能就是插入SIP包。每隔一个大帧在TS流中插入一个初始化SIP包,SIP包的构成符合MPEG-2的TS流的标准。

4 SFN激励器

单频网激励器的功能示意图如图4所示。

单频网激励器主要完成信道编码调制、故障报警、主控通信等,还要实现频率同步、时间同步和比特同步这3个组网的重要工作。

1)频率同步

地面国标采用TDS-OFDM调制方式。单频网中的每个发射机都必须采用同一频率,为了使发射系统中的频率准确度满足要求,通常的做法是将所有发射机中激励器的上变频本振都同步到一个GPS参考时钟10 MHz参考源。

2)时间同步

在单频网中,激励器都是通过不同的分配链路与前端的设备连接,由于引入时时间延迟和信号处理时间都是不一样的,必须从系统外部获得一个精度好于1μs的时间参考,通常的办法是从GPS中提取10 MHz标准频率和1PPS标准时间。

3)比特同步

在同一时间传输调制后的同一个字符是很重要的。如果同一载波上调制的不是同一比特,而对于终端来说,接收到的又是场强相当的信号,则会造成终端无法正常解码。为了实现单频网中多台发射机TS流中的比特同步,DTMB系统将SIP包插入到TS流中,传输到远端的发射机,激励器对接收到的码流进行解析,根据SIP的信息进行处理,但是并不作PCR校正。

5 SFN组网测试

单频网组网测试所需的设备与仪器主要有:GPS接收机、单频网适配器、激励器和频谱分析仪等。系统结构如图5所示。

搭建好测试系统开始正式测试之前,系统关键设备必先满足以下条件:

1)给两台调制器、单频网适配器提供时钟和频率基准的GPS接收机必须处于锁定状态。

2)使用频率计在3 min内测试各台GPS接收机之间的10 MHz偏差必须小于3×10-10,1PPS之间的时差小于±50 ns。

3)两台调制器输出频率值需一致并使用频率计标定射频频偏小于±1 Hz。

4)两台调制器输出功率值需一致并使用功率计标定射频功率偏差小于0.1 d B。

5)频率计、示波器、频谱分析仪等测试仪器需接外部参考时钟。

单频网延时调整前,设置两台调制器的单频网附加延时差为0μs,观察并记录频率计读数和频谱分析仪频谱,如图6所示。

单频网延时调整1μs后,记录1μs延时时的频谱截图,如图7所示。

参考文献

[1]GB/T19263-2003,MPEG-2信号在SDH网络中的传输规范[S].2003.

[2]GY/T229.1-2008,地面数字电视广播单频网适配器技术要求和测试方法[S].2008.

[3]熊伟,王军,彭克武.基于Nios II的DTMB单频网适配器设计[J].电视技术,2007,31(8):21-26.

[4]吴治庆,杨小雪,余少波.DTMB单频网适配器设计[J].电视技术,2008,32(11):7-10.

单频网系统集约发展初探 篇4

几种单频网系统统一规划和资源集约利用的初步可行性。

单频网系统都通过无线发射传播, 它们最大的共同点是需要若干个主干无线发射站组成布局合理的的单频网发射系统。如果几种单频网系统主干发射站能够统一规划布局, 将使各项设施得到共享并提高设备的利用率和系统工作的可靠性。那么如何选择单频网系统无线发射点呢?

各个地方广电在历史的发展过程中已建有不同用途的无线发射台 (站) 很多发射台 (站) 具有地势高、配套基础设施较完善等优势, 也存在布局对单频网来说不够合理等问题。有必要对各种单频网进行技术分析, 根据其特点和当地实际情况, 在最大限度利用现有设施基础上合理调整发射场布局, 统一建立满足几种单频网系统要求的主干覆盖网。再利用各种技术根据每个单频网系统自身特点对其再优化, 这样既能集约利用各种资源, 又能满足每个单频网系统各自的技术要求。

几种单频网系统集约组网的技术可性分析。

1、调频同步广播单频网系统

调频同步广播现有几种传输链路组成的主流系统: (1) 基于TS流的数字音频同步传输系统, 适用于具有DVB-S、DVB-C等光纤/微波传输链路的调频单频网。 (2) 基于E1接口的数字音频同步广播系统, 适用于具有E1接口传输链路的调频单频网。 (3) 混合传输链路调频同步广播系统。该系统通过灵活选取多种不同的传输链路构建调频单频网, 具有传输方式多样化、合理利用现有传输链路资源, 增加同源传输备份能力等特点, 其独特性增强了系统的适应性、灵活性和可靠性, 也存在使系统复杂化的缺点。我台调频同步广播系统利用原有通往三县有线光纤网络的E1链路和新建通往主发射站E1微波的方式构建了包括4个传输发射子系统的E1数字音频同步广播系统, 原理如图1。

调频同步广播是典型的数字-模拟单频网系统, 因为模拟载波信号的特性, 调频同步广播的无线发射距离理论上决定于发射机功率、天线增益安装高度等, 如果通盘考虑其它单频网的要求, 统一选择发射台 (站) 是可以满足覆盖要求的。调频同步广播系统要处理的重点难点问题是相邻发射信号在相干区的同步问题。

2、地面国标DTMB单频网系统

2.1 主干发射台 (站) 构成的DTMB单频网系统原理

主流数字多媒体广播标准有:欧洲的DVB-T、美国的ATSC、日本的ISDB-T、我国具有自主知识产权的DTMB标准等。以这些技术标准建立的单频网系统具有相似的系统结构, 是当今数字多媒体广播系统中数据同步传输的主流。我国部分地区已建的非DTMB系统, 通过前端和接收系统改造可向DTMB单频网系统过渡并融合。这里仅讨论DTMB单频网系统, DTMB单频网是数字-数字单频网, 图2可知:节目信号在节目中心通过SFN单频网适配器适配码流速率, 同时将GPS送来的时间信息和信道模式信息插入到数据流中并下行传输;在各发射站点的调制器接收下行数据, 并根据本地GPS信息和下行数据中的时间信息完成数据同步的延时调整, 信号经发射机发射由DTMB机顶盒接收。

2.2 地面国标DTMB系统的编码和同步特点

国标DTMB传输系统采用了创新的时域同步正交频分复用 (TDS-OFDM) 单多载波调制方式。TDS—OFDM独具特色的分层复帧结构是与绝对时间同步的分层帧结构, 在物理层为单频网提供与TS流对应的秒同步时钟, DTMB的帧结构以整秒为单位, 靠PN序列进行同步, 保护间隔中填充的PN序列有2个作用: (1) 作为OFDM调制的保护间隔。 (2) 用于系统同步、信道估计和跟踪相位噪声。PN序列作为同步序列在接收端还可以被用做信号帧的帧同步、载波恢复与自动频率跟踪、符号时钟恢复、信道估计等用途, 实现系统帧同步、频率同步、时间同步等。由于PN序列帧头与数据帧体正交时分复用, 且PN序列对于接收端来说是已知序列, PN序列和帧头与数据帧体在接收端是可以被分开的, 接收端的信号帧去掉PN序列后可以看作是具有零填充保护间隔的OFDM, 同步原理如图3所指。国标DTMB系统能够在传输物理层对单频网进行同步, 实现设备简单, 建网成本低。

2.3 国标DTMB单频网系统传播间距

从表可知地面国标DTMB单频网系统发射站的布点必须根据发射机的最大传播距离 (17Km—38Km) , DTMB单频网系统通过选择系统参数:载波模式、内码率、调制方式、PN系列, 可达到传输效率和覆盖效果的平衡。DTMB单频网系统在特殊情况下通过补网可实现网络优化, 系统中的主干发射站既适用于早中期覆盖, 也是后期的重要骨架。

3、CMMB单频网系统

(1) CMMB单频网系统构成及同步原理。CMMB是我国自主发展的主要面向手机、PDA等小屏幕便携手持终端提供广播电视移动多媒体广播的技术标准。CMMB单频网系统的同步通过CMMB复用器、GPS接收机和激励器 (也叫调制器) 来实现。从图4可知:复用器、CMMB调制器均需要GPS提供10M、1PPS、TOD信息, 结合图5分析CMMB的工作、同步原理:在信号传输前CMMB复用器中的适配器每秒在PMS码流中插入TOD信息, PMS包中携带了与GPS接收机相关的TOD时间标签及到下一级调制器的最大延时等信息, 在各发射点的调制器从中读取时间标签和最大延时, 和从发射点GPS接收下来的TOD时间和PPS秒脉冲对比, 使不同地点的发射机能同时发送。由于二个以上的信号在相干区的接收很难满足码元的同步, 还需要通过调整发射机的附加独立延时使接收点 (相干区) 的多径信号实现真正同步。

(2) 由CMMB单频网系统特性知道CMMB信号循环前缀51.2us, CMMB发射机最大传播距离是15.36Km, 一般12Km左右较理想。在3种单频网统一布局主干发射网的情况下, CMMB单频网的优质覆盖需要寻找解决的新途径。

4、DTMB和CMMB单频网传播的新方式——主干发射台+直放站

中广移动和中国移动的合作, 为使用移动的部分基站设施增加发射点和直放站提供了方便, 我市CMMB单频网项目就是用中移动的基站进行补网的, 这种有益尝试对CMMB单频网建设降低成本、加快高质量无线网络覆盖产生了巨大的推动, DTMB覆盖也可以借鉴其中的经验。

直放站有射频直放站、光纤直放站、移频直放站、射频和光纤混合直放站等, 可根据实际情况选用:对楼宇、地下停车场等盲区通过小功率同频转发器就可覆盖;对高速公路, 铁路、地铁隧道等还可采用定向天线、泄漏电缆等;对高速列车及外界信号的变化很快的交通工具, 可采用具有快速处理数字ALC控制电路的微功率车载直放站;对轮船和游艇有金属外壳、有时远离陆地、接收信号微弱等可在内部安装同频补点器;等等。从造价、安装、建设、维护等方面综合考虑, 不改变频率的射频直放站是最经济、最有效的方式, 随着DTMB、CMMB单频网的深度覆盖各种直放站将广泛使用。直放站的补充覆盖方式使FM、DTMB、CMMB三种单频网主干网统一布局成为可能, 也为网络优化提供了有效途径。

单频网系统统一规划建设将推动各个方面良性发展:

(1) 使建立统一的摇控、监测、监控系统成为现实, 高质量的摇控、监测、监控系统是单频网系统的重要组成部分, 也是单频网系统发展的方向。避免了分散单频网系统摇控、监测、监控系统的无序建设, 实现了多系统的集成。单频网系统统一规划建设是降低资金投入、带动后续领域发展的关键环节。

(2) 统一的摇控、监测、监控系统的建设使统一运维成为可能。各种单频网系统技术相近、网络涉及面广, 统一运行、维护、管理将使各项成本降低, 工作效率得到提高, 使网络得到更好的管理、维护;也有利于未来各个地方集中人力、物力对各个发射点基础设施 (包括交通等) 进一步完善;等等。

通过对几种单频网系统统一规划、技术方案优选使各种资源集约利用、设备集成共享;通过处理好单频网系统建设中的难点问题、合理选择发射机功率、天线场型、同频补点覆盖等使网络优化;随着技术发展、链路的融合, 单频网系统的信号传输会更便捷, 将促使集约率、集成度更高;单频网系统技术的进步将带动单频网应用产业的发展和整合, 使建设、运行、管理方式产生新的变革。我相信通过广大技术人员在实践中不断探索、创新, 一定会出现更多的新技术、新构想、新方法使单频网系统更好、更快发展, 推动我们的技术和工作水平提高, 使我们的思维、管理与时俱进, 使未来更美好!

摘要：本文通过对FM、DTMB、CMMB三种单频网的系统构成、相干区同步、技术特点等进行分析, 提出三种单频网统一规划、布局的可行性;说明DTMB、CMMB单频网系统骨干发射台+直放站覆盖方式的适用性;阐明主干发射站的统一建设、维护、管理对后续建设的优越性。使资源集约利用和多系统集成贯穿单频网建设、发展、运行、管理整个过程。

本地CMMB单频网系统探究 篇5

关键词：CMMB,单频网,主站点,传输链路

中国移动多媒体广播(简称CMMB)标准于2006年10月由国家广电总局颁布,是我国具有完全自主知识产权的广播技术,能向各种便携式终端设备提供数字视音频和信息服务。

CMMB采用“天地一体”的技术体系,即利用大功率S波段卫星覆盖全国100%国土,在城市人口密集区域主要利用U波段地面无线发射进行有效覆盖,采用单频网覆盖方式实现中央节目和地方节目的集成播出。

单频网(SFN)是由多个位于不同地点、处于同步状态的发射机组成的地面数字电视覆盖网络,网络中的各个发射机以相同的频率、在相同的时刻发射相同的已调射频信号,以实现对主要服务区的可靠覆盖。单频网组网方式的应用能节约宝贵的频谱资源,一般在一个传统电视频道8兆带宽中,可以传输多达8套电视节目和10套广播节目。在主要服务区内,可实现网络增益,提高覆盖区的接收效果,能有效地扩大覆盖范围。

1 桂林市CMMB单频网的建设

桂林市CMMB单频网的建设有个过程,先是在广播电视发射台台区尧山完成了前期工程,主要包括卫星信号接收、前端系统的搭建和主站点的建设,发射机功率1kW,用21频道发射,尧山主站点海拔高(海拔有800多米),覆盖范围大,但位置较偏,在市区的东北部,为使信号更好的覆盖中心城区,按单频网组网的技术要求,在市中心稍偏西南的大头山上建了副站点,离尧山主站点距离是11.9km,发射机功率也是1kW,用微波接收主站点信号。这样与主站点一起将CMMB信号覆盖到中心城区及周边地区。为扩大覆盖范围,又将主站点信号通过微波传输链路送到北部邻近的县城灵川,在灵川县城建了副站点,该站点离主站点距离是13.8km,发射功率也是1kW。

2 桂林市CMMB单频网系统工作流程

桂林市CMMB单频网系统工作流程如图1所示。

卫星接收的节目、本地节目(通过H.264编码器编码)、各种数据服务传送到前端交换机,再送给复用器,复用器将编码后的节目和数据进行打包,打包成符合CMMB标准的PMS码流,一路送往主站点发射机发射,另一路送往适配器进行转换(ASI-IP),以适合微波设备的输入,由微波设备将信号发出。副站点通过微波设备接收来自主站点的信号,通过适配器转换(IP-ASI),才能送往副站点发射机发射。

由图上还可看到,可以通过网络管理环节对前面的节目、数据进行管理,也可控制管理微波传输链路,实时采集副站点工作信息(微波传输双向的)。

为保证单频网内发射机的同步,GPS接收机须不间断的将10M频率基准、1PPS时间基准、TOD信息提供给复用器、发射机。任一站点的GPS失锁,导致CMMB单频网的混乱且无法正常接收。作为尧山主站点,它的前端信号,不光提供给它本站点发射之用,而且经微波传输链路送给副站点发射使用,在整个系统中显得尤为重要,一旦不正常,就会导致整个CMMB单频网瘫痪。因此,选用安全可靠的设备、配件,加强对主站点设备的维护很有必要。此外,还为该系统前端、传输配备了UPS不间断电源,增添了备用GPS设备,机房配备了大功率空调。

3 结语

鸡西CMMB单频网的建设 篇6

1 鸡西CMMB单频网建设前的基本情况

黑龙江省鸡西市于2008年考察建设CMMB, 站点选址选择在鸡西鸡冠山微波站, 该站位于鸡西市鸡冠山上, 海拔高度433米, 与电视台中心直通光缆, 电力保障供应, 24小时有人值守, 设备前端、信号传输安全可靠, 是理想的CMMB发射站。

2008年末天线及发射机安装完毕, 并于2009年1月连通信号正式播出, 前端及发射机运行良好。其中发射机采用吉兆GME1D13D CM M B 1KW发射机, 激励器为吉兆自产的3DD22B激励器 (后来厂家更换为3DD22C激励器) 。天线采用四层四面四偶极子天线, 前端采用同洲CDVB5110G-IP接收机、趋势未来NTM2007-100复用器、H3CS3100交换机组成。发射频点794 M Hz (48频道) , 天线海拔高度485米。

此站距离鸡西市中心直线距离为6.5公里, 距鸡东县中心直线距离为7.7公里, 可以很好的覆盖鸡西市中心区鸡冠区以及鸡东县。同时对城子河 (相距7公里) 、恒山大部分 (相距13.5公里) 、滴道大部分地区 (相距17公里) 室外都有很好的覆盖效果。

信号覆盖地区测试大部分正常, 满足初始设计要求, 但是鸡西鸡冠区部分区域由于地势的原因 (丘陵地带) 西部地区信号不好。并且鸡冠区内高楼林立布局紧密, 人口密集度高, 部分楼区内用户反应信号接收不好;为首先解决鸡冠区内室内外信号覆盖的问题, 考虑进行补点。

2 鸡西单频网的建设

2.1 地址选择

站点按照设计要求应设立在鸡西的西侧, 因为主站 (鸡冠山微波站点) 在鸡西的东侧, 使得重叠区域整好在鸡西复杂区域内, 并且照顾到信号信噪比低的地区以及将来所建鸡冠新区的复杂环境, 同时考虑站点占用机房用电等问题, 在这个区域的电视台大楼就是最佳选择。

电视台站点天线海拔高度380米, 离鸡冠山微波站点相距7.5公里, 条件符合设计要求 (小于或等于15.36公里) 。安装天线占用机房十分方便, 因此申请了14楼的空闲房间作为机房, 同时大楼顶部有桅杆, 整好满足安装天线的要求, 对施工方面来说十分便捷。

2.2 设备安装及天线

发射机选用的吉兆的新型GME11D13C数字1KW发射机, 激励器采用进口的UBS激励器, 相对于主站点的吉兆自产激励器来说, 要稳定的多。天线则是辽宁数字的双层四面四偶极子天线, 由于只有两层所以安装方便。发射机天线安装后测试正常。

2.3 信号源

目前码流传输及分配方式主要有光缆、数字微波两种, 因为与电视台大楼连接的光缆芯线已经占满, 并且电视大楼和微波站在视距内无遮挡, 所以直接安装数字微波。根据实测情况, 主站点至辅站点的微波天线直径为1.5米。设备选用的是桂林华视生产的ASQ02系列QPSK调制解调器, 频段选择在12G整好避开原微波站微波使用的8G频段, 通信容量75Mb/s, 输入输出接口都为ASI, 完全满足需求。

2.4 同步

CM M B单频网其中一个重要的组成部分GPS授时系统, 单频网的频率与时间同步信号均来自于GPS授时系统, 发射机调制器通过提供10M (BNC) 、IPPS (BNC) 和TOD (D型9针口) 接口来接收外置GPS信号。因此为了信号同步, 在主站复用器安装GPS天线, 在微波站站点激励器、电视台站点激励器前由安装泰福特电子生产的同步时钟参考源, 提供10M、1PPS、TOD信息使得信号播出同步。在具体实现过程中, 各设备相互配合实现系统同步。具体为:前端的复用器和各个发射台站发射机的调制器都接收GPS发射的1pps秒脉冲信号和TOD消息, 并以某次接收到的TOD消息为时间基准, 与1pps秒脉冲信号联合建立一个绝对的参考时钟。复用器将复用帧的组帧时刻和单频网中的最大发射延时以TOD包封装形式发送给各发射台站。各发射台站的调制器从收到的TOD包中解析出复用帧的组帧时刻和单频网中的最大发射延时, 并根据它确定发射时刻, 通过比较收到复用帧的当前时刻与发射时刻的时间差, 做出延时补偿, 实现同步调制发射。

同步延时设置经过测试, 微波站站点的吉兆自产激励器时延调整为0μs;电视台大楼UBS激励器时延调整为-21.5μs。

2.5 备份系统

考虑到播出的稳定性所以采用了增加备份前端已确保节目播出的稳定性, 备份前端采用的创毅视讯生产的CMMB复用器、同洲接收机、交换机、外加码流监测器组成。码流监测器主要用来监测复用器输出的码流有无以及码流是否正常, 当复用器码流无输出时或者错误时进行报警;码流监测器支持两路PMS码流输入分析, 并对输入的码流进行输出选择;同时对选择的码流进行多路分配, 最多可实现八路同时输出。当主复用器输出的码流异常时, 可通过备份复用器上的监控软件自动或手动切换到备复用器。

2.6 单频网组成

鸡冠山微波站为单频网主站点, 负责整个网络的信号接收、分配与传输。信号由主备前端系统产生, 并由码流监测器检测, 由备份复用器控制进行主备切换。信号传输选用数字微波方式, 鸡冠山微波站将来自同一复用器的信号, 经调制器将PMS码流调制到微波信号。电视台站点把接收的微波信号转换成PMS码流, 送入发射机。整套系统通过时钟授时系统提供的信号进行同步, 完成同步播出。

3 总结

2010年12月末单频网建立完成, 并同步播出。经过测试鸡冠区内原来信号不好的地点, 现在接收正常, 并且重叠区域信号正常, 没有干扰现象, 整体设计满足预期要求。为将来单频网多网点的建立, 打下良好的基础。整个单频网播出重点在于前端设备, 目前已经安装主备前端系统, 但是未来还要添加UPS (不间断供电电源) 给前端设备, 防止微波站站点停电而造成的整个单频网停播。单频网新增站点发射机采用无人值守、有人巡检模式, 下一步可以实行远程监控。相信随着设备的不断增加, 各方面的不断完善, 无间断的播出, 大范围的覆盖, 节目的不断增加, CMMB的发展将有更美好的明天。

摘要：本文对鸡西地面48频道CMMB单频网建设前的基本情况进行介绍。根据移动测试的场强图以及用户反映情况, 进行网络规划。通过增加一个站点的方式组建CMMB单频网, 详细介绍了组建单频网的过程, 为组建CMMB单频网提供一定的参考。