地面数字电视单频网组网技术
11 地面数字电视单频网同步机制
地面数字电视单频网同步机制
单频网组网方式（以三站为例）：
节目复用后的TS流通过单频网适配器，根据GPS提供的外部参考信号（10MHz时钟和1PPS秒脉冲）插入秒帧初始化包（SIP），SIP包含了延时、工作模式和发射参数等系统信息，用来保证各单频网台站在发射时间和发射频率上的同步。
此外，单频网适配器还完成码率适配功能，即单频网适配器输出的TS流码率和由单频网适配器规定的发射机工作模式要求的净载荷码率完全相同，并且锁定在来自GPS的10MHz参考时钟上。
单频网适配器输出的包含SIP的TS流，经节目分配网络透明传输到各单频网台站，保证送到各台站激励器的TS流在内容和时序上完全一致。
各单频网发射台站的激励器在接收到TS流后，根据解析SIP获得的系统信息来设置激励器的工作模式和发射参数，同时，根据解析SIP获得的“最大延时时间”参数，结合本地GPS提供的1PPS秒脉冲信号计算出“传输延时”，激励器“附加调整延时”：
“附加调整延时”=“最大延时时间”（包括激励器基带处理所需要的时间）-“传输延时”
在解析完SIP之后，激励器通常会将SIP修改为标准的TS流空包。
此外，为保证单频网各发射台站发射频率的同步，要求各发射台站激励器输出信号频率为同一频率并与GPS 信号的10MHz参考时钟严格锁定。
单频网简介
单频网简介在地面数字电视广播中，逐步采用一种单频网组网技术。
那么，何谓单频网，它有什么好处？单频网（SFN：Single Frequency Network）是由多个不同地点的处于同步状态的无线电发射台，在同一时间、以同一频率发射同一信号，以实现对一定服务区的可靠覆盖。
它显然不同于模拟电视时代采用不同频率转播同一节目的多频网方案。
（图1：目前的部分单频网组网模式）单频网技术有哪些优点？单频网的第一个优点就是有利于频率规划。
在我国空间频谱资源紧张的情况下，可以大大节约宝贵的频率资源，提高频谱利用率。
第二点，由于无线电信号本身的特性，在高楼林立的城市或丘陵山地环境中，无论单个数字电视发射站点的发射功率多大都会有很多信号覆盖不到的区域，这些覆盖不到的区域被称作覆盖盲区或盲点，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，获得较好的覆盖率。
第三，单频网技术还可降低发射机设备的成本；通过优化和调整单频网发射网络（基站数量、分布、发射天线高度、发射功率等），可以使用多个较小功率发射机代替一个大功率发射机，以降低信号辐射、减少电磁波污染、增强覆盖均匀度，也可以根据需要随时改变覆盖意图。
实现单频网的难点是什么？要实现单频网，在发射端的最大难点是多个发射机的采用相同频率同步播出同一节目。
而接收端最大的技术难点是在多个发射站点都覆盖到的交叉覆盖区内，如何能可靠地接收发射信号。
在实际应用中，发射端需要通过GPS等时钟信号同步发射时间，保证各发射点数字电视信号的时间、频率与比特严格同步。
接收端如果仅收到一个发射站信号，这个信号将十分稳定，是不需要考虑同步问题的。
但实际上单频网组网时会出现多个转播基站信号共同覆盖区，用户端接收机接收到不同发射站信号的时间，完全有可能是不同步的（尽管各发射站发射时间是同步的）。
单频网广播为了容许较大的时间差，在副载波里的每个“符号”之间加上“保护间隔”，只要不同发射站讯号到达的时间差小于“保护间隔”，便不会构成干扰。
地面数字电视单频组网特征分析
应用
摘 要：地面数字电视， 在电视数据传输领域中， 一直都发挥着不容忽视的重要作用。 当前， 人们对于电视节目的需求与日俱增， 从客观上要求更大数据量通过该体系，利用有限的带宽频段资源实现良好传输。文章首先分析了单频组网作为地面数字电视发展 的现状以及其对应的技术特征， 在此基础上， 就单频多频混合组网结构加以深入讨论， 对加深该领域的技术认识有一定的积极作用。 关键词：地面数字电视；单频；多频；组网
图 １ 单频多频混合组网结构示意图
实际组网过程中，多个码流同步工 作，对应的 SFN 适配器等也同样保持同 步的多台，能够最大限度节约频率，并 且标准化程度良好，能够面向未来的发 展实现良好兼容。 ３ 结语 单频组网技术，在地面数字电视领
域是未来发展的必然，实际工作中唯有 深入把握其技术特征，合理配置资源， 优化网络结构，才能获取良好效果。 参考文献： [1] 李铁强 , 刘丽梅 . 地面数字电视 网络覆盖方案的探讨 [J]. 卫星电视与宽带 多媒体 ,2013(17)．
地面数字电视虽然从技术角度看相 对比较传统，但就我国的电视信号传播 环境而言，有着不容忽视的重要价值。 虽然有线信号在质量方面有着更好的保 证，但是考虑到移动端对于信号的需求， 以及我国地域广阔，存在需求分布相对 稀疏的情况，因此，地面数字电视系统 在未来仍然占据着重要地位。 １ 单频组网作为地面数字电视发展的必然 对于地面数字电视的发展而言，单频 组网可谓是必然选择。单频组网形式的实 现，对于缓解节目数量与频率资源占用之 间的矛盾有着不容忽视的积极价值。 当前的电视服务领域，以提供多套 数字电视收视数据服务作为突出特征， 而不断增加的频道必然从客观上需求更 庞大的频率资源，这与当前有限的频率 资源形成了矛盾。节目数量偏低，无法 满足用户对于电视的需求，而增加节目 数量必然要求更多的发射频点，以及更 高效的编码方式。除此以外，从覆盖范 围的角度看，单站的覆盖面相对有限， 如果想要满足大范围覆盖，尤其是对于 我国需求相对分散的农村地区而言，建 设多个发射站点成为必然选择。 就当前该领域前端信源编码压缩的 一般技术水平而言，在广电总局给出的 七种优选参数支持之下，想要保证图像 清晰度，每 8 MHz 频点可以传输 8-10 套 标清节目，以现在地面发射台需要承担 的工作量，即 40 套的情况计算，起码需 要 4-5 个频点展开工作。 在这样的环境下， 如果采用多频网络规划，必然会造成大 量的带宽频率占用，因此，在频率资源 紧缺的环境之下，多频网规划必然难以 实现，单频组网或者单频多频整合的组 网，在当前我国应用环境下已成为必然。 214
浅谈DTMB地面数字电视以及单频网组建
浅谈DTMB地面数字电视以及单频网组建作者：焦德强来源：《数字技术与应用》2019年第11期摘要：本文探讨了DTMB地面数字电视与单频网优势，研究了DTMB地面数字电视的技术应用，分析了单频网组建条件，以及DTMB地面数字电视的发展前景。
关键词：DTMB;地面数字电视;单频网组建中图分类号：TN949.19 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）11-0089-020 引言地面数字电视广播系统的一个最大特点在于它能够有效抵抗无线信道的多径干扰，确保数字电视信号的接收质量。
地面数字电视单频网由多个位于不同地点、同频、同步的地面数字电视发射机组成的网络，以实现对特定服务区域的有效覆盖。
DTMB是我国自主研发的数字电视地面传输标准，DTMB地面数字电视单频网的组建，不仅有利于节约频谱资源，提高我国的频谱资源利用率，更能够降低信号辐射，减少电磁污染，其覆盖强度的均衡优势，使其的推广与应用具有广泛性。
1 DTMB地面数字电视与单频网优势1.1 DTMB地面数字电视的优势现阶段，DTMB地面数字电视在接收技术与发射技术两个方面的成熟度，以及相关设备的产业化方面，都已经达到了一定的水平，基本满足我国数字电视广播的发展需求。
为更好地进行优势分析，下文将DTMB地面数字电视与欧洲DVB-T进行比较。
（1）数据传输带宽更高。
根据有关数据表明，在同等条件下，DTMB地面数字电视的有效载荷传输能力要高出欧洲DVB-T10个百分点，在不浪费导频信号的情况下即可实现信号的同步与均衡，在同等的无线频谱内，DTMB地面数字电视能够提供更高地带宽[1]。
（2）信号覆盖范围更大。
相比于欧洲DVB-T，DTMB地面数字电视的接收门限要高出2bB，这体现在接收灵敏度方面是极大地提升，这也保证了DTMB地面数字电视在同等发射条件下可以实现更大范围的覆盖，一方面节约成本，另一方面减少电磁污染。
（3）频率资源节约更好。
DTMB地面数字电视的帧结构特点，使其能够与信号发送时间形成绝对同步，相比于欧洲的DVB-T，DTMB地面数字电视能够更好、更简单地实现同一信号的同频同时发送，这在很大程度上能够节约我国的无线频率资源，提高对城域、省域、市域等范围内的单频网支持。
地面数字电视单频网建设与应用
图1 单频网系统结构原理图
以调整各自的时延，从而达到一起发送信号的目的。
在地面数字电视单频网的构建过程中，需要依赖全球定位系统GPS来完成各个发射点信号的同步，也可以由其他时间同步系统提供同步时钟。
假设为15dB。
对于一般电视接收天线，
其接收增益可设有6dB，这样到达接
收点室外的信号场强需要保证有：
P r＞-92d B m+15d B-6d B=-
83dBm=25dBμV
即对室外覆盖区域场接收场强达
到25dBμV以上，室内便能良好接收
电视信号，满足覆盖要求。
点0dB接收场强差，主要要做好以下
两方面。
一方面是通过合理的设计和
天线调整，控制好覆盖场形。
合理的
设计包括对覆盖场区的了解、站点的
选择、发射功率的确定、天线的配置、
场形的控制等。
另一方面是激励器在
实现网络系统时间同步的基础上，还
具有独立时延调整功能。
独立时延调
图8 “相干区”示意图图9 不同站点相干区时间调整示意图。
国家地面数字电视标准单频网技术研究
１ 引 言
２０ 年 ８ ３ ０６ 月 Ｏ日 ．国家 标 准 化 管理 委 员会 发 布 了 《 数
字 电 视 地 面 广 播 传输 系 统 帧 结 构 、 信 道 编 码 和 调 制 》 标
匀 ． 发 射 点 越 近 ． 号 越 大 ， 收 越 可 靠 ．离 发 射 点 越 离 信 接
能 覆 盖 的 区 域 内 ． 统 模 拟 电 视 传 输 同 一 套 节 目需 要 占用 传
的地 面数 字 电视 国 家标 准单 频 网 系统 的基 本概 念 、 单
频 网 网络 结 构 以 及 单 频 网 的 建 设 ， 并 以 ２ ０ ０ ７年 北 京
地 区技 术试验 为例 简单 说 明 了地 面数 字 电视 单 频 网的
现 重 影 。 样 ． 要 控 制 多 点 发 射 的 同 源 信 号 的 相 对 延 时 这 只
３ 单 频 网构 建
地面 数 字 电视广 播 单频 网的建 设 涉及 单频 网的 网络 结 构 、单 频 网 节 目分 配 网络 以及 发 射 站 点 的 选取 等 方 面 。 ３ １ 单频 网 网络 结 构 ． 地 面 数 字 电 视 单 频 网 的 网络 结 构 形 式 多 样 。一 般 来 说， 根据 射 频 信 号 产 生 方 式 的不 同 ． 面 数字 电视 单 频 网 地 结 构 主 要 有 两 种 形 式 ：射 频 信 号 集 中产 生 和 射 频 信 号 分
数 字 电 视信 号 的有 效 覆 盖 。
地 面 数 字 电视 单 频 网是 由 多个 位 于 不 同 地点 、 于 同 处
２０ ０ ８年第 ６期
一种简单实用的地面数字电视广播单频网组网方案
号 的时间 ，完全 有可 能是不 同步的 （ 尽 管各 发射 站发射 时间是 同步 的 ）。单 频
网广 播为 了容许 较大 的时 间差 ，在副 载 波里 的每 个 “ 符 号 ”之 间加 上 保护 间
▲图 １目前的部 分单 频网 组网模 式
隔 ” ，只 要不 同发 射 站讯 号 到达的 时间
▲图２香港准 为此 提 出了单频 网 广播 的解 决 机严 格 同步 ，使信 号 共 同覆盖 区 的接
方案 ，目前采 用 的主要 是 各基 站利 用 收天 线上 不 同基站 的信 号尽 可 能 同步 ＧＰ Ｓ 同步发射时间的方案 。 到达 。在 香港境 内离发 射台 ５ ～ ２ Ｏ 公 里 我国香港 地区在 ２ ０ ０ ８ 年 开展地 面 的地 方 ，有 很多地 方是 会 同时 收到 不 数字 电视 广播 （ 国标 ＤＴ ＭＢ）时 ，在 同发 射 台发 来 的单 频网 信号 的 ，这 些 慈云 山 、九龙坑 山 、青 山等 几个 大功 不 同发 射 站到 达某 接收 地点 的信 号 的 率 （ １ ０ ０ ０ Ｗ 以上 ）电视转 播站 采用单 时间差非常小 （ ２ ｏ ｕ Ｓ 左右）， 在机顶
实现单频 网的难点是什么甲
要 实 现 单频 网 ，在 发 射 端 的 最 大 难 点是多 个发 射机的 采用相 同频 率同步
单频 网 的第一个 优点 就是有 利于频 率规划 。在我 国空 间频谱 资源紧 张的 情 况 下 ，可以大 大节约 宝贵 的频率 资源 ，
提高频谱利用率。 第二 点 ，由于无线 电信 号本 身的特
▲图３深圳 三大 差转 台单 频网 重 叠覆 盖 示意
频 网技术 转 播 ５ ８ ６ ＭＨ ｚ 、６ ０ ２ ＭＨ ｚ 的 盒解调 的保护 间隔 内 ，接收 机 可以 正 两个频 点 的地 面数 字电视 广 播节 目 ， 常解码 。这 些 不 同发射 站 的信号 由于
地面数字电视单频网组网技术及应用实例
化的系统，由单频网适配系统、节目 而误认为节目源端在进行节目调整， 频 分 复 用（Time Domain Synchronous
分配传输系统、数字同步发射系统和 从而导致激励器执行复位操作。目前， OFDM，TDS-OFDM）调制方式，具有
255
▲
THE NETWORK 网络
码字捕获快速和同步跟踪稳健、频谱 利 用 效 率 高、 移 动 性 能 好、 广 播 覆 盖 范 围 大、 多 业 务 广 播 方 便 等 优 点。 该 标准于 2007 年 8 月 1 日起强制执行。 根据长寿当地的地形特征以及频谱现 状， 规 划 确 定 了 两 个 站 点， 分 别 是 主 站西山发射台（海拔 950m）和辅站罗 围山发射台（海拔 600 米），工作频 道均为 DS17（传输 4 套节目）及 DS19 （传输 8 套节目），射频中心频率为 506 MHz 及 522 MHz。
关键词：地面数字广播电视；单频网组网技术
１ 单频网组网的优势及技术原理
监控管理系统等组成，下面着重介绍 主要通过专用网络（如光纤、微波、
１．１ 单频网组网的优势
一下几个主要的系统。
卫星等），将单频网适配器输出的码
单频网组网就是在不同的发射台
２．１ 单频网适配系统
流分配到不同的发射站点，保证节目
站使用相同的载波频率、相同的信道
２．３ 数字同步发射系统
利用率低，信号辐射和电磁污染大， 是实现码率的适配以及秒帧初始化包
数字同步发射系统是单频网组网
覆盖范围不够均匀且对附近其他网络 （SIP）的插入，它的主要工作过程可 技术中最重要的处理单元，在各个发
有较大干扰，而单频网就可以很好地 以分为以下两步：第一步就是 SIP 的插 射站点，激励器需要将接收到的 TS 复
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
定点接收测试框图二
注：测试框图二，主要为验证交叉区域内排除同频保护率情况下，信号质量； 测试时特别要注意，由于实际两个发射台站极化方式的不同，要尽量利用接 收天线的隔离度分别接收相对台站的主径信号。
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度
23
单频网案例简介
宁夏单频网覆盖工程（全省覆盖）
规模 最大的国标数字电视单频网：该单频网覆盖整个宁 夏自治区，覆盖面积达6.64万平方公里。是目前所知 国内外最大的国标数字单频网。 设备 国内组网设备数量最多的数字电视单频网，全网运 行26套凯腾四方提供的国标发射设备。 新技术 组网技术最超前的数字电视单频网：国内首次采用 同步技术，针对多级节目传输路径，大幅度增加国标 单频网系统对于传输抖动的容忍度，保证复杂传输路 由情况下网络的可靠运行）。为下一步国内推行省级 数字电视单频网组网提供了成功的参考范例。 时间 工程速度快、质量高：从现场勘查到安装调试、机 房美化工作我公司共耗时27天，到目前为止全网运行 发射机正常工作已通过验收。
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度
9
单频网系统设计
指导思想：
从地域分布、人口分布出发，确认覆盖需求
有效的、均匀的、稳定的信号覆盖
安全、可靠的网络监控监测
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度
10
单频网系统设计
覆盖分析：
电平分析
时延分析
交叠区分析
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度
凯腾四方技术培训
地面数字电视单频网组网技术
2016/7/10
内容概述
国标单频网简介 单频网系统构成 单频网系统设计 单频网系统优化测试 案例简介
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度
2
国标单频网简介
国标单频网原理： 同频 同相位 同源 在SFN中，所有的发射机都发射相同内容的 射频调制信号，并在相同的时刻以相同的频率进 行发射，这就是所谓的频率同步，时间同步和比 特同步。
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度
3
国标单频网简介
关于“透明传输”：
要求送入各地面数字电视发射机的TS码流应保 持完全一致，即码流中TS包的内容和顺序完全相同， 且包含标准间隔的SIP包，此种情况即可视为“透明 传输”。
卫星传输过程中，需要有效满足。
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度
激励器背对背测试方案 测量框图 激励器组网功能测量需要的设备包括单频网 适配器、地面数字电视激励器、机顶盒、二合路 器、国标测试仪、显示器、频谱分析仪和GPS接 收机，激励器组网测量框图见下图
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度
15
单频网系统优化测试
激励器背对背测试框图
2016/7/10
4
单频网系统构成
国标单频网是一 个系统工程，其由信源 前端、信源传输、发射
系统、接收、监控监测
等各个子系统构成。
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度
5
中央覆盖卫星单频网简介
中央覆盖工程计划用2年时间 12套标清中央节目（除CCTV-3、5、6、8外）覆盖
采用AVS+信源编码的标清节目打包复用成2路码流
典型的地形地貌区域，山区和川区、郊区和农村
仿真显示的覆盖边缘区域 优化调整之前的交叉干扰区 目前设计的场强交叠区
品质源于责任 成功源于态度 21
2016/7/10
单频网系统优化测试
测试框图：
定点接收测试框图一
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度
22
单频网系统优化测试
测试框图：
“省级或区域单频网为主，多频网为辅”的地面数字电视 组网方式 CCTV-7,9,11,news，总码率9.312Mbps 每个发射台站规划了2个地面数字电视频率
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度
6
中央覆盖卫星单频网简介
卫星单频网系统框图：
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度
8
中央覆盖卫星单频网简介
中央覆盖工程采用了基于卫星传输链路的地面数字电视单频网技术方案， 即在节目传输过程首先对中央电视节目进行加密，然后再利用卫星传输链 路将加密节目码流高效快捷地传输至全国各个发射台站；最后，各发射台 站基于直接解扰解密后的卫星传输节目码流组建省级或区域性地面数字电 视单频网。相对传统的地面数字电视单频网而言，无论是在组网方式上， 还是在设备功能和性能指标上，中央覆盖工程均提出了更高更严的要求。
品质源于责任 成功源于态度
18
单频网系统优化测试
测试内容：
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度
19
单频网系统优化测试
测试指标：
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度
20
单频网系统优化测试
测试地点：根据典型地形地貌特征和覆盖仿真结果， 选取如下六个代表性区域进行定点接收测试，每个 地点的测试重点有所区别
品质源于责任 成功源于态度
16
单频网系统优化测试
激励器背对背测量步骤 如图所示连接测量系统； 设置地面数字电视激励器为单频网工作模式； 设置单频网适配器工作于GB 20600-2006规定的 任一工作模式； 用频谱分析仪测试激励器合路后的频谱特点； 改变单频网适配器工作模式，重复步骤，直至遍 历GB 20600-2006规定的所有工作模式。 完成测试记录。
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度
17
单频网系统优化测试
定点测试方案 地面信号接收定点方式测试是在确定馈线类
型、馈线长度、天线挂高和地面接收天线单元数目
的基础上，根据典型地形地貌特征，基于数个阶段
的覆盖仿真结果，选取如下若干代表性区域进行客
观与主观评价测试，每个地点的测试重点有所区别。
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度 24
2016/7/10
单频网系统构成及调试说明
谢 谢!
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度
25
7
中央覆盖卫星单频网简介
增加SIP包的CRC校验 进一步加强对适配码流中SIP包的保护 更换输入码流中空包及适配插入空包的格式 要保证透明传输的要求，必须要保留复用器和单频网适配器插入的空包， 删除掉卫星调制器的空包；及有效区别三种“空包”。 增加TS码流输出保持功能 普通单频网的单频网适配器当外部基准参考信号丢失时，会关断TS流输出。 专用卫星解调解扰接收机，满足特殊要求 （1）删除且仅删除卫星调制器插入的TS空包；（2）仅对加扰加密的TS包 进行解扰解密，不改变解扰解密后TS包的顺序；（3）保留加扰加密过程中 插入的EMM和ECM包。 激励器相关特殊要求 在激励器通断电、输入码流丢失或错误、输入码流的SIP丢失以及外参考时 钟失效时，激励器的相关保护要求。 单频网授时系统 北斗+GPS自动无缝的切换。
定向、全向、等功率分配 顶置、侧置、偏置
品质源于责任 成功源于态度 13
单频网系统优化测试
码流测试： 关注抖动等主要指标 设备测试： 主发射设备指标、天线指标 系统优化： 定点测试、交叠区测试、边界场测试、载噪比测试； 冲击响应测试分析。
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度
14
单频网系统优化测试
11
单频网系统设计
系统参数设计：
330种模式
载噪比门限
保护间隔
固定/移动接收
2016/7/10
品质源于责任 成功源于态度
12
单频网系统设计
天馈系统设计是单频网系统设计的关键之一 天线设计参数 有效功率 极化方式 功率等级 有效带宽 场型赋型设计
2016/7/10