文章编号：１００２—８６９２（２０１ １）１８—００１４—０３ ＡＤＴＢ—Ｔ单载波单频网应用及其实现方式 曹人盛 （江西省南康市广播电影电视新闻中心，江西南康３４１４００） 【摘要】介绍了单频网基本原理，论述了扩大地面数字电视覆盖范围的途径、ＡＤＴＢ—Ｔ构建的单载波单频网的优势及如何最 大限度消除同频干扰，以及在建设ＡＤＴＢ—Ｔ单频网宽频传输系统实际应用中应该注意的几个问题。指出在组网时，要从网络 前期规划、站点分布、发射机选择、可能出现的同频干扰等多方面作好详细规划，才能在实际施工中有据可依。 【关键词】ＡＤＴＢ—Ｔ单频网；宽频传输；公共区覆盖；同频干扰 【中图分类号】ＴＮ９４９．１９７ 【文献标识码】Ａ ０ 引言 对国标地面无线数字电视传输 来讲，终端接收的 无线信号持续、稳定是关键。目前要扩大无线数字电视 的区域覆盖，单频网（Ｓｉｎｇｌｅ ｒｆｅｑｕｅｎｃｙ ｎｅｔｗｏｒｋ，ＳＦＮ）组网 是一种趋势。单频网因其频谱效率高、低功耗、低辐射、 大覆盖、传输稳定等优势在扩大无线数字电视覆盖范围 方面越来越受到广泛应用。现结合南康市ＡＤＴＢ—Ｔ地 面无线数字电视宽频传输系统［２１组网的实践，对 ＡＤＴＢ—Ｔ在单载波组建单频网的实现方式及其应用方 面作一些探讨。 １ 单频网基本原理 从概念上讲，所谓单频网，就是在一定的地理区域内 （指同一个县、市甚至省），不同地点的发射机在近乎同样 的时刻，在同样的频点发射同样的信号，以实现对服务区 域的可靠覆盖。单频网是一种“小功率、大覆盖”的技术 手段 ，要求处在不同位置的若干个发射机必须同时在 同一个频段上发射同样的无线信号。要满足这个要 求，组建的单频网内的这些不同位置的不同发射机 发射的广播信号就必须比特同步、频率同步和时钟 同步 】。 在数据传输中，比特是数据传输的最小单位，简单 说，比特同步就是为了将发送端发送的每一个比特都正 确地接收下来，它的同步表明接收端时钟已经调整到和 发送端时钟完全一样，对传输的节目、数据信息能够保证 发送端与接收端同步；频率同步则是要求单频网中各个 发射机的工作频率都彼此相同。在一般的单频网组建 中，这个工作频率是通过采用ＧＰＳ所提供的１０ ＭＨｚ的频 率参考来获得；而时钟同步是指单频网中各个发射机在 相同的时刻发射广播信号。因为在整个单频网内，各个 发射机存在距离上的差距，所以从单频网的分配网中分 配到各发射机的Ｔｓ流到达发射机的时间会不同，这就要 １ ４ ２０１１年第３５卷第１８期（，ｔ￣３６８期） 求用网络适配器和同步系统来实现各个发射机的时钟同 步，以便计算单频网内各发射机需要“延时”的时间，确保 网内所有的发射机在同一时刻同一个频段上发射同样的 无线信号。如图１所示。 图１ 国标地面数字电视单频网结构拓扑图 ２ 国标ＡＤＴＢ—Ｔ单载波单频点及 其实现方式 国标ＡＤＴＢ—Ｔ单载波调制是将需要传输的数据流调 制到单个的载波上进行传送，如４一ＱＡＭ，１６一ＱＡＭ， ３２一ＱＡＭ，６４一ＱＡＭ等，ＡＤＴＢ—Ｔ固定接收一般选择 １６一ＱＡＭ，移动接收选择４一ＱＡＭ，其中Ⅳ－ＱＡＭ的Ⅳ是表 示各种调制映射到星座图上的模数，模数越低，调制和解 调电路就越简单，但传输的码率也相应较低。其特点是 灵敏度高，结构简单，兼容性强，发射端的建设成本低，因 此受欢迎。 对国标地面无线数字电视来讲，要扩大覆盖面，增加 无线覆盖的效果，使用单频网（ＳＦＮ）进行覆盖是一种趋 势嘲。一方面在我国频谱资源有限的情况下，可以大大 节约宝贵的频率资源，提高频谱利用率。另一方面由于 无线电信号本身的特性，在高楼林立的城市或者丘陵地 带的山区，无论单个国标地面数字电视发射站点的发射 Ｄｉｇｉｔａｌ ＴＶｌ 数字电积Ｉ 功率多大都会有很多信号覆盖不到的区域，而单频网则 可通过多点同频发射的办法来解决覆盖盲区问题。其 次通过优化和调整单频网内发射网络（如基站数量、分 面数字电视的组网。与多载波的单频点发射相比，在实 际组网中单载波的宽频发射对运营商而言，一是减少了 系统设备的复杂性，假如运营商要发射６个频点、４８套节 目，单频点发射就需要单独的６台发射机，而选择宽频发 布、发射天线高度、发射功率等），可以使用若干个功率 较小的发射机代替一个大功率发射机进行覆盖，这对降 低信号辐射、减少电磁波污染、增强覆盖均匀度，降低后 期的维护及设备成本都是有益的。 要实现单频网传输，同频干扰是最大的难题。在实 射机，只需要１台宽频发射机即可完成相同的覆盖；二是 兼容性好，组网运行结构简单、后期的维护成本低；三是 宽频发射机发射多频点节目，一般在机器正常工作的情 况下，不用因为一两个接收点不好接收就随便调整发射 际的单频网组网时，一定会出现有多个转播基站信号同 时覆盖的公共区域，在这个由不同基站共同覆盖的区域 内，终端用户如何保证可靠、稳定地接收信号呢？虽然 在不同的发射端，各发射站发射时间通过ＧＰＳ设备是同 步的，但由于传输距离、传输路径、传输接收环境不同， 在公共交叉区域，用户端接收机接收到不同发射站信号 的到达时间，完全是有可能不同步。目前在单频网广播 组网中为了容许较大的时间差，往往都是在副载波里的 每个“符号”之间加上“保护间隔”，只要不同发射站信号 到达的时间差小于“保护间隔”，便不会构成同频干扰， 这也是单频网广播得以实现的技术保障之一。 在ＡＤＴＢ—Ｔ单频网组网时，只要考虑交叉公共覆盖 区域用户接收的同频干扰问题，就可以解决难题。因此， 对交叉区的用户接收，考虑到上述因素，如果相邻的两个 或者多个基站（直放站）的信号通过延时设备，在一定的 传输距离内（指交叉区内来自不同基站的发射信号同时 到达用户接收机的传输距离），接收信号Ｃ／Ｎ电平增益余 量满足的前提下，使不同基站的发射时间稍微有点不 同，满足信号到达交叉公共区的时间相同，就可以消除 同频干扰现象，达到接收效果，增大覆盖面，如图２所示。 ＵＨＦ发射 天线（全向 或定向） ＵＨＦ发射 天线（全向 或定向） 图２无ＧＰＳ同步设备的国标地面数字电视 单频网结构拓扑图 ３案例分析 在早期做国标地面数字电视组网时，大功率宽频发 射机的稳定性一直是个难题。经过几年的实践摸索，宽 频发射机也经历了几次的升级改造，目前４００ Ｗ，８００ Ｗ， １ ６００ ｗ大功率宽频发射机已经成功应用于各地国标地 机的输入电平。同时在开启发射机之前，要用频谱仪调 整前端机房频道混合器射频输出口的ＲＦ信号电平，使整 个宽频带的电平尽可能平坦成一条直线，调整时一个要 求是相邻频道电平相差不大于１ ｄＢ ｖ，另外发射机的总 输入电平最好在８５～９０ ｄＢｔｘＶ，太高太低都容易造成系统 的不稳定。对目前使用的全固态数字电视宽频发射机， 它们都具有在４７０～８６２ ＭＨｚ带宽内任意１００ ＭＨｚ范围内 宽频带响应，低噪声、低功耗线性、极低的本振相位噪声 和群时延特性，ＡＬＣ恒定功率输出以及１０ ＭＨｚ外参考源 实现精密频率锁相控制，以保证宽频发射机工作的稳定 性，从而保证整个网络的稳定。 在国标地面无线数字电视传输覆盖方面，因建设成 本、维护成本的优势，各地选择ＡＤＴＢ—Ｔ单载波宽频发射 组建单频网会越来越多。南康市ＡＤＴＢ—Ｔ国标地面无线 数字电视传输系统的单频网组网主发射站就采用桂林思 齐８００ Ｗ宽频发射机全向发射，光缆传输分配前端已处 理调制好的ＡＤＴＢ—Ｔ高频数字信号，基站用２０～５０ ｗ小 功率直放站全向或定向发射组网的单频网ＳＦＮ方案，站 点分布实际地貌效果图如图３所示。 图３南康－￣ＡＤＴＢ—Ｔ宽频系统ＳＦＮ网站点分布图 ｚ㈨年第ｓｓ样 ｓ 第ｓ ｓ期）１／电视技礞ｄｅｏ，￣ｎｇｉｕ ｅｅｒｉｎｇ １ ５ 在传统ＳＦＮ网中，各不同基站的发射机发射时间的 同步依靠ＧＰＳ来完成，靠预先设置好的“保护间隔”来保 ３）单频网内各基站之间的网络适配问题。对单频 网中各基站之间的网络适配，目前采用的方案有两种：一 证天线收到来自不同方向的信号能同时到达接收机。一 是用微波链路（ＭＭＤＳ或ＭＵＤＳ），此方案简单，投入较 旦超过保护间隔允许的误差，则会造成２个或２个以上的 少，但后期维护麻烦，受气候、链路等各种因素的影响也 同频信号到达接收机的时间不同，导致接收机解码失败， 大；二是光路分配，缺点是前期投入大，施工相对较难，但 不能正常接收。但在南康市ＳＦＮ网的实际组网中，位于 后期的维护小，传输的链路光信号稳定。对所有链路的 人口集中区、稠密区的主发射站采用了８００ Ｗ大功率宽 设备调校要细心，有时一个小疏忽，就可能导致基站的发 频发射机，尽量提高覆盖区内的接收电平裕量；其他基站 用２０－５０ Ｗ做直放站，覆盖５—２０ ｋｍ的范围。对基站与 射机工作不稳定。在实际调校８００ Ｗ发射机时，就因为 对发射机反射功率取样检测口的调校不精确，导致发射 基站之间的公共交叉覆盖区域，一是通过在发射机内嵌 入延时模块调整不同基站发射机的发射时间；二是改变 相邻有交叉覆盖基站的发射信号的极化方式，尽可能消 除相邻基站的同频干扰；三是错开相邻基站发射机的功 率，尽量保证在公共交叉区域内的接收机接收来自不同 基站的信号接收电平有１０ ｄＢ的差距。这些措施在实践 中被证明是一种比较有效的、简单易行的措施。 ４ ＡＤＴＢ—Ｔ组建单频网存在的实际问题 在实际的设计施工中，同频干扰是目前组建单频网 遇到的最大难题。我们发现：虽然从理论上，国标 ＡＤＴＢ—Ｔ组建单频网简单易行，但在实际的地形地貌中， 由于无线高频信号接收环境的复杂性，各种复杂干扰源 的存在，构建ＡＤＴＢ—Ｔ单频网还是存在一些实际的问题： １）发射站覆盖区内阴影部分、干扰环境复杂地方的 覆盖难题。在单个发射台站覆盖范围内，由于地形地貌、 建筑物等因素，一定会造成覆盖区内有接收阴影区，对这 种状况，一般都采用同频转发器补点的方法解决。做补 点时，需注意：（１）接收天线与定向的发射天线要有隔 离，两者的极化方式要不同；（２）补点施工时，发射天线 的安装位置要借助地势的优势，最好顺着原来信号的传 播方向；（３）在补点区，用户新接收的补点转发的信号接 收电平要比原来有１０ ｄＢ的差别。这些都是在做补点时 根据实际情况做的一些措施，原则就是要尽量消除同频 自激干扰，使用户能够稳定接收。 ２）各基站交叉公共区域的稳定接收难题。对单频 网（ＳＦＮ）中各基站交叉的公共区域的干扰，一般采用的 方法是先估测交叉区干扰最严重的位置，然后到实地测 试，对基站进行延时调整，一般调整的时间幅度在５～ ３０ ｓ之间，使来自不同基站的信号大概能够同时到达 接收机；再一个就是可以错开相邻基站的发射功率差，使 来自不同方向的信号电平能保证相差１０ ｄＢ左右的电 平，这些都要在实际施工中慢慢调校和摸索。 １６＇Ｖｙ ｉｑ如。ｌｍ ｌｇ ｔ Ｉ， ２０１１年第３５卷第１８期（总第３６８期） 机老是提示“反射功率高于上限”而自动停机保护。这些 对于构建一张稳定、可靠的无线国标单频网（ＳＦＮ）信号 传输网络至关重要。 ５ 小结 单频网建设是一个系统工程，在大规模的网络建设 工程中，不仅要考虑单频网中各基站的选点、传输方案的 制定，而且网络中各种设备的安装调试、测试都要经过在 实践中反复验证。同时由于ＡＤＴＢ—Ｔ（ＤＴＭＢ）是一个新 兴的商用系统，一些关键的设备，特别是在接收信号方面 的路测仪等设备，仍处于不断完善中，加之设备的价格也 较高，各地广电现有的设备无法满足单频网网络建设快 速发展的需要，这就给在实践中构建单频网带来一定的 难度。因此，在组建国标地面无线数字电视单频网时，一 定要从网络的前期规划，站点分布，发射机的选择，各基 站之间的比特、频率、时钟同步，覆盖区内的同频转发，适 配网建设，可能出现的同频干扰等多各方面作好详细规 划，才能使得在实际施工中有据可依，心中有数。 参考文献： ［１】ＧＢ２０６００－－２００６，数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和 调制ｉｓ］．２００６． 【２］归林，王尧．技术先进的ＡＤＴＢ 系统【Ｊ】．电视技术，２００５，２９（４）：６１－ ６４． 【３】汪慎，张文军，葛莹．数字电视地面传输用单频网与单点发射的效 果比较『Ｊ】．电视技术，２００５，２９（８）：１５—１７． 【４］卢林，罗志斌．地面数字电视单频网覆盖特性探讨［Ｊ】＿电视技术， ２００９，３３（５）：７－９． 作者简介： 曹人ｔ（１９７６－－），＂ｖ￣Ｖｉｌｉ。技术部主任，从事广电技术管理和广电 技术应用研究。目前主要从事前端机房节目传输及国标地面数字电视 覆盖的规划与设计工作。 责任编辑：哈宏疆 收稿日期：２０ｌｌ－ｏｓ一１３
